CN100450457C - 手术用显微镜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种手术用显微镜。该手术用显微镜(10)包括：安装在地面上的基座(12)；支柱(14)，其可绕基座的垂直转动轴线转动地保持在该基座(12)上；水平运动臂(16)，其可绕第一水平转动轴线(O2)转动地保持在支柱(14)上；垂直运动臂(20)，其可绕第二水平转动轴线(O3)转动地保持在水平运动臂(16)上；镜体部(22)，其支撑在垂直运动臂上；弹性部件(40)，其安装在支柱和水平运动臂之间，并抵消该水平运动臂的转动矩；支点(A14)，其安装在水平运动臂上，接收来自弹性部件的力；以及支点运动机构(44)，其能够沿大致与水平运动臂的纵向垂直的方向移动支点的位置。

Description

手术用显微镜
技术领域
本发明涉及例如外科手术中用的手术用显微镜。
背景技术
例如，在日本专利申请特开平7-16239号公报中公开了一种手术用显微镜。该手术用显微镜具有配重(平衡)式臂框架，其中对臂上支撑的镜筒部的三维运动进行支撑，并且使用配重进行总体平衡。
日本专利申请特开昭57-86806号公报中公开了一种手术用显微镜，其具有弹簧平衡式臂框架，其中使用弹簧进行总体平衡。该臂框架可使得手术用显微镜的整体重量或质量小于配重式臂框架，也就是，可使手术用显微镜更紧凑。因此，该手术用显微镜具有改进了可运输性的优点。
因此，在日本专利申请特开昭57-86806号公报中公开的具有弹簧平衡臂框架的手术用显微镜包括水平运动臂和垂直运动臂，所述水平运动臂使镜筒部绕两条垂直轴线水平运动，所述垂直运动臂使镜筒部绕一条水平轴线垂直运动。所述臂框架具有这样的结构，使得通过一弹性部件(螺旋弹簧、气弹簧等)抵消由垂直运动臂的重量或镜筒部的重量绕所述一条水平轴线产生的角力矩，以进行平衡。
在欧洲专利申请第1251380号公报中公开了一种手术用显微镜。该手术用显微镜具有校平功能并具有牢固结构，使得旋转摆动轴承安装到臂框架上，并且可对两条垂直轴线进行调节以沿垂直方向校平而不管地面的倾斜。
若使日本专利申请特开昭57-86806号公报中公开的弹簧平衡臂框架位于倾斜地面上，则基于镜筒部、支撑镜筒部的水平运动臂等各自重量，绕两条垂直轴线产生角力矩，镜筒部通过水平运动臂绕这两条垂直轴线水平运动。因此，臂框架不平衡，从而手术用显微镜的操作性有可能降低。通过增强绕两条垂直轴线摇动的水平运动臂的抗滑性可抑制角力矩的作用。由于用于使水平运动臂绕垂直轴线摇动的操作变得困难，因而操作性不可避免地降低。
在欧洲专利申请第1251380号公报中公开的上述手术用显微镜中，总是可基于旋转摆动轴承通过校平机构沿垂直方向对两条垂直轴线进行调节，而不考虑地面的倾斜状态。因此，可防止由地面的倾斜产生的基于镜筒部和水平运动臂各自重量的角力矩。然而，由于必须在水平面内对两个垂直轴单独进行调节，因此调节很麻烦。为了支撑从两条垂直轴线到镜筒部的范围内的重物，旋转摆动轴承需要具有牢固结构(即，刚度)。因此，很可能轴承本身就尺寸大且昂贵。
发明内容
为了解决所述问题做出本发明，其目的是提供一种手术用显微镜，当该手术用显微镜被设置在倾斜地板上以及被设置在水平地板上时都可通过使用简单机构而容易地使其平衡。
根据本发明的手术用显微镜包括：设置在地面上的基座；支柱，其保持成相对于所述基座绕垂直转动轴线转动；水平运动臂，其保持成相对于所述支柱绕第一水平转动轴线转动；垂直运动臂，其保持成相对于所述水平运动臂绕第二水平转动轴线转动；镜筒部，其由所述垂直运动臂支撑；第一弹性部件，其设置在所述支柱和所述水平运动臂之间，抵消绕该水平运动臂的角力矩；第二弹性部件，其抵消绕所述第二水平转动轴线的角力矩；支点，其设在所述水平运动臂上，接收来自所述第一弹性部件的力；以及支点运动机构，其构造成沿大致与所述水平运动臂的纵向垂直的方向移动所述支点的位置。
附图说明
图1A是表示根据第一实施例的手术用显微镜的结构的示意性前视图；
图1B是局部剖视的示意性前视图，示出根据第一实施例的手术用显微镜；
图1C是示意性局部剖视图，提取在根据第一实施例的手术用显微镜中的图1B所示的手术用显微镜的地板倾斜校正机构来显示；
图2A是局部剖视的示意图，示出根据第一实施例的手术用显微镜，并表示出当处于水平状态的垂直运动臂被向上摇动时所获得的状态；
图2B是局部剖视的示意图，示出根据第一实施例的手术用显微镜，并表示出当处于水平状态的垂直运动臂被向下摇动时所获得的状态；
图3A是局部剖视的示意图，示出根据第一实施例的手术用显微镜，并表示出当处于垂直状态的水平运动臂被向左摇动时所获得的状态；
图3B是局部剖视的示意图，示出根据第一实施例的手术用显微镜，并表示出当处于垂直状态的该水平运动臂被向右摇动时所获得的状态；
图4A是局部剖视的前视图，示出根据第一实施例的手术用显微镜，并表示出其中手术用显微镜位于倾斜地板上而水平运动臂成垂直姿势的状态；
图4B是局部剖视的示意图，示出根据第一实施例的手术用显微镜，并表示出这样的状态，其中水平运动臂采取大致以直角向倾斜地板延伸的姿势；
图5A是对应于图4A的局部剖视前视图，示出根据第一实施例的手术用显微镜，并表示出这样的状态，其中手术用显微镜位于倾斜地板上而水平运动臂处于校正后的垂直状态；
图5B是对应于图4B的局部剖视前视图，示出根据第一实施例的手术用显微镜，并表示出当处于垂直状态的水平运动臂以与地板的倾斜对应的角度倾斜时所获得的状态；
图6A是局部剖视的前视图，示出根据第二实施例的手术用显微镜，并表示出其中手术用显微镜位于倾斜地板上的状态；
图6B是一示意图，示出在第四臂上设置根据第二实施例的手术用显微镜的倾角检测机构和倾角显示机构；
图6C是一示意图，示出根据第二实施例的手术用显微镜的地板倾斜校正机构；
图7A是局部剖视的前视图，示出根据第三实施例的手术用显微镜，并表示出其中手术用显微镜位于倾斜地板上的状态；
图7B是一示意图，示出根据第三实施例的手术用显微镜的地板倾斜校正机构；
图8A是局部剖视的示意性前视图，示出根据第四实施例的手术用显微镜；
图8B是一示意图，示出根据第四实施例的手术用显微镜的弹簧力校正机构，用于调节气弹簧的弹簧力；
图9A是局部剖视的示意性前视图，示出根据第五实施例的手术用显微镜；
图9B是示意性局部剖视图，提取性示出在根据第五实施例的手术用显微镜中的图9A所示的手术用显微镜的地板倾斜校正机构；
图10A是根据第五实施例的手术用显微镜的第一平行四边形连杆机构的示意图；
图10B是一示意图，表示出当处于图10A所示状态的根据第五实施例的手术用显微镜的该第一平行四边形连杆机构变形时所获得的状态；
图11A是示意性平面图，表示出其中根据第五实施例的手术用显微镜被使用的状态；
图11B是示意性平面图，表示出其中根据第五实施例的手术用显微镜被使用的状态；以及
图12是局部剖视的示意性前视图，示出根据第六实施例的手术用显微镜。
具体实施方式
现在将参照附图描述用于实施本发明的最佳方式(以下称为实施例)。
首先参照图1A至图5B描述第一实施例。这里将参照图1A和图1B主要描述手术用显微镜10的构造。
如图1A所示，手术用显微镜10包括基座12、支柱14、第一平行四边形连杆机构(水平运动臂)16、接头18、第二平行四边形连杆机构(垂直运动臂)20、以及镜筒部22。
基座12设有多个脚轮12a以及位于脚轮12a上的基体12b，所述脚轮放在地面上，并可在可被在手术室内移动的状态和可被固定的状态之间变换。基座12的基体12b设有沿垂直方向延伸的第一转动轴线O1。支柱14的下端部位于第一转动轴线O1上，从而可绕该第一转动轴线O1转动。
第二转动轴线O2位于支柱14的上端部中，其与第一转动轴线O1成直角地沿水平方向延伸。第一平行四边形连杆机构16位于第二转动轴线O2上。第一平行四边形连杆机构16设有第一至第四臂28a、28b、28c和28d，它们均像杆一样延伸。
第一臂28a和第三臂28c彼此平行设置。第二臂28b和第四臂28d彼此平行设置。第一臂28a和第二臂28b通过转动轴A1彼此连接，第二臂28b和第三臂28c通过转动轴A2彼此连接。第三臂28c和第四臂28d通过第三转动轴线O3彼此连接。第四臂28d和第一臂28a通过第二转动轴线O2彼此连接。而且，第四臂28d在其下端部通过第二转动轴线O2连接到支柱14上。
这样，第一至第四臂28a、28b、28c和28d、转动轴A1和A2、以及第二转动轴线O2和第三转动轴线O3形成了第一平行四边形连杆机构16。
第二转动轴线O2是作为第一平行四边形连杆机构16(第四臂28d)的摇动中心的第一水平转动轴线。第三转动轴线O3是作为第二平行四边形连杆机构20(稍后论及的第五、第七和第九臂28e、28g及28i)的摇动中心的第二水平转动轴线。
用于连接第一和第二平行四边形连杆机构16和20的接头18位于第一平行四边形连杆机构16和第二平行四边形连杆机构20之间。接头18设有第四转动轴线O4。具体地，第四转动轴线O4位于第三臂28c的右手侧端部，从而与第三转动轴线O3成直角地延伸。第二平行四边形连杆机构20位于第四转动轴线O4上，从而可绕该第四转动轴线O4摇动。
第二平行四边形连杆机构20包括第五至第十臂28e、28f、28g、28h、28i和28j。第五臂28e、第七臂28g和第九臂28i彼此平行定位。第六臂28f、第八臂28h和第十臂28j彼此平行定位。
第五臂28e和第六臂28f通过转动轴A3彼此连接，而第六臂28f和第七臂28g通过转动轴A4彼此连接。第七臂28g和第八臂28h通过转动轴A6彼此连接。第五臂28e和第八臂28h通过第五转动轴线O5彼此连接。第六臂28f和第九臂28i通过转动轴A5彼此连接，而第九臂28i和第十臂28j通过转动轴A8彼此连接。第十臂28j和第七臂28g通过转动轴A7彼此连接。
这样，第五至第十臂28e、28f、28g、28h、28i和28j、第五转动轴线O5、以及转动轴A3、A4、A5、A6、A7和A8形成了第二平行四边形连杆机构20。
第六转动轴线O6位于第十臂28j的下端部中，从而沿该第十臂28j的纵向轴线延伸。镜筒部22位于第六转动轴线O6上，从而可绕该第六转动轴线O6转动。第十臂28j和镜筒部22各自的重量分布成使得该第十臂28j和镜筒部22的重力位置(质点)的合成中心γ与第四转动轴线O4和第六转动轴线O6之间的交点基本重合。
镜筒部22设有支撑臂22a和镜筒22b。支撑臂22a具有大致U形结构，并具有支撑在第十臂28j的下端部上的一个端部(上端部)以及支撑镜筒22b的另一端部(下端部)。镜筒22b可用于沿着沿第六转动轴线O6的方向进行观察。
如图1B所示，第十一臂28k容纳在支柱14中。转动轴A1位于第十一臂28k的上端部中，而转动轴A9位于下端部中。这样，第十一臂28k的上端部通过转动轴A1连接至第二臂28b的下端部以及第一臂28a的左手侧端部。
转动轴A9位于三角形连杆34的一个顶点上。三角形连杆34具有三个顶点，转动轴A9、A10和A11分别位于这些顶点上。转动轴A10在稍后论及的转动轴A13下方由支柱14支撑。这样，支柱14和三角形连杆34通过转动轴A10彼此连接。转动轴A11连接至第一气弹簧36的一个端部(下端部)。
这里，第一气弹簧36是用于平衡第二平行四边形连杆机构20的弹性部件。平行于第二转动轴线O2延伸的转动轴A12位于第一气弹簧36的另一端部(上端部)上。该转动轴A12连接至支柱14。这样，支柱14和第一气弹簧36通过转动轴A12彼此连接。
在支柱14中设有平行于第二转动轴线O2延伸的转动轴A13。该转动轴A13位于与第二转动轴线O2相同的轴线上。第二气弹簧40作为用于平衡第一平行四边形连杆机构16的弹性部件，其下端部可摇动地支撑在所述转动轴A13上。这样，第二气弹簧40的下端部支撑在支柱14上，从而可围绕作为支点(第二支点)的转动轴A13摇动。
在第四臂28d中设有地板倾斜校正机构44，该地板倾斜校正机构支撑第二气弹簧40的上端部，以使其绕转动轴A14摇动。转动轴A14是第二气弹簧40在第四臂28d上的施加点(支点(第一支点))。在初始状态中，转动轴A14位于连接第二转动轴线O2和第三转动轴线O3的轴线Z3(稍后论及)上。
如图1C所示，地板倾斜校正机构44包括固定至第四臂28d的座46、一对轴承48a和48b、轴件50、以及滑块52。
座46设有固定至第四臂28d的固定部以及从该固定部的相对端部彼此平行地向下延伸的延伸部。在从座46的固定部向下延伸的所述延伸部中分别形成座孔46a和46b。轴承48a和48b分别设置在座孔46a和46b中。
轴件50位于轴承48a和48b中，在其外周面上具有右旋外螺纹部50a。滑块52位于轴件50上，从而处于座46的延伸部之间。滑块52可沿轴件50的纵向轴线运动，在其内周面上具有与外螺纹部50a螺纹配合的内螺纹部52a。这样，轴件50可转动地布置在轴承48a和48b以及滑块52中。
轴件50定位成与第二转动轴线O2以及连接第二转动轴线O2和第三转动轴线O3的轴线Z3大致成直角。轴件50的外周面在用于定位轴承48a和48b的位置中形成为具有外螺纹部50b和50c。挡圈54a和54b分别旋在外螺纹部50b和50c上，从而可防止轴件50从轴承48a和48b滑出。
滑块52设有轴部56(轴A14)，该轴部支撑第二气弹簧40的上端部，以使其绕下端部处的转动轴A13摇动。座46和滑块52设置成使得它们各自的平坦部彼此面对，并将平坦树脂板58固定至滑块52的平坦部。因此，防止了轴件50转动时座46和滑块52相对于彼此转动，并且滑块52随轴件50的转动而沿轴件50的轴线运动。
在轴件50的右手侧端部上设置旋钮60。例如，若顺时针转动(沿右旋方向)旋钮60，则滑块52向图1C中的右侧运动。若逆时针转动旋钮60，则滑块52向图1C中的左侧运动。这样，地板倾斜校正机构44构成了支点运动机构，其支撑轴A14以沿大致与第四臂28d和轴A14的纵向轴线(连接第二转动轴线O2和第三转动轴线O3的轴线Z3)垂直的方向运动。
如图1A所示，在第四臂28d和支柱14上分别印有指针62a和62b。当第四臂28d相对于地板竖直定位时，这些指针62a和62b彼此对齐。因此，指针62a和62b用作指示第四臂28d大致竖直的基本记号。
以下是对其中通过第一气弹簧36使第二平行四边形连杆机构20平衡的平衡结构的描述。
如图1B所示，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第二平行四边形连杆机构20等重量绕第三转动轴线O3产生角力矩MA1。该角力矩MA1由下式给出：
MA1＝W1·L1·cosθA1
其中W1是镜筒部22、第二平行四边形连杆机构20等的总重，符号α表示它们总的重力位置中心(质点)，L1是从第三转动轴线O3到重力位置中心α的距离，θA1是水平轴线和第四转动轴线O4之间的角。
这是绕第三转动轴线O3沿图1B的顺时针方向产生的力矩。在图1B所示的状态中，当第四转动轴线O4水平时(θA1＝0°)得到cos0°＝1，从而角力矩MA1具有其最大值(MA1＝W1·L1)。
另一方面，与上述角力矩MA1相比，通过第一气弹簧36的弹簧力绕第三转动轴线O3产生角力矩MB1。在图1B所示的状态中由第一气弹簧36产生的弹簧力为FB1。从第三转动轴线O3到轴A2、从第二转动轴线O2到轴A1、以及从轴A10到轴A9的距离中的任一距离为LS1。从轴A10到轴A11的距离为LS2。第一气弹簧36的弹簧力FB1的方向与垂直于连接轴A10和A11的轴线Z1的轴线Z2之间的角为θB1。由于绕轴A10产生的力矩设置成与绕第三转动轴线O3产生的角力矩MB1相等，因此该角力矩MB1由下式给出：
MB1＝FB1·(LS2/LS1)·cosθB1。
这是绕第三转动轴线O3沿图1B的逆时针方向产生的力矩。
当使镜筒部22运动到图1B所示的状态上方的位置时(如图2A所示)，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第二平行四边形连杆机构20等重量绕第三转动轴线O3产生角力矩MA2。若第四转动轴线O4与水平轴线所成的角为θA2，则该角力矩MA2由下式给出：
MA2＝W1·L1·cosθA2。
这是绕第三转动轴线O3沿图2A的顺时针方向产生的力矩。
另一方面，与上述角力矩MA2相比，在图2A所示的状态中，通过第一气弹簧36的弹簧力绕第三转动轴线O3产生角力矩MB2。若由第一气弹簧36产生的弹簧力为FB2，并且弹簧力FB2的方向和轴线Z2之间的角为θB2，则角力矩MB2由下式给出：
MB2＝FB2·(LS2/LS1)·cosθB2。
这是绕第三转动轴线O3沿图2A的逆时针方向产生的力矩。
图2B表示当处于图1B所示的状态中的镜筒部22向下运动，而第三臂28c绕第三转动轴线O3逆时针转动时所获得的状态。在图2B所示的状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第二平行四边形连杆机构20等重量绕第三转动轴线O3产生角力矩MA3。该角力矩MA3由下式给出：
MA3＝W1·L1·cosθA3
其中θA3是水平轴线和第四转动轴线O4之间的角。
这是绕第三转动轴线O3沿图2B的顺时针方向产生的力矩。
另一方面，在图2B所示的状态中，通过第一气弹簧36的弹簧力绕第三转动轴线O3产生角力矩MB3。若由第一气弹簧36产生的弹簧力为FB3，并且由第一气弹簧36产生的弹簧力FB3的方向和轴线Z2之间的角为θB3，则角力矩MB3由下式给出：
MB3＝FB3·(LS2/LS1)·cosθB3。
这是绕第三转动轴线O3沿图2B的逆时针方向产生的力矩。
相对于轴A10定位轴A9、A11和A12，并选择第一气弹簧36的弹簧力，从而使在图1B所示的状态(初始状态)中，角力矩MA1和MB1基本上彼此相等。同样地，相对于轴A10定位轴A9、A11和A12，并选择第一气弹簧36的弹簧力，从而使在图2A所示的状态中，角力矩MA2和MB2基本上彼此相等，在图2B所示的状态中，角力矩MA3和MB3基本上彼此相等。
以下是对其中通过第二气弹簧40使第一平行四边形连杆机构16平衡的平衡结构的描述。
在图1B所示的状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第一和第二平行四边形连杆机构16和20等各自重量绕第二转动轴线O2产生角力矩MC1。镜筒部22、第二平行四边形连杆机构20等作用在第三转动轴线O3上的重量载荷为W2。第四臂28d的重量为W3，其重力位置中心(质点)β位于连接第二转动轴线O2和第三转动轴线O3的轴线Z3上。从第二转动轴线O2到第三转动轴线O3的距离假设为L2。从第二转动轴线O2到重量W3的重力位置中心β的距离假设为L3。垂直轴线和连接第二转动轴线O2和第三转动轴线O3的轴线Z3之间的角假设为θC1。于是，角力矩MC1由下式给出：
MC1＝(W2·L2+W3·L3)sinθC1。
当第四臂28d(轴线Z3)相对于垂直轴线绕第二转动轴线O2逆时针(或向左)倾斜时，绕第二转动轴线O2沿逆时针方向产生角力矩MC1。另一方面，当第四臂28d相对于垂直轴线绕第二转动轴线O2顺时针(或向右)倾斜时，绕第二转动轴线O2沿顺时针方向产生角力矩MC1。在图1B所示的状态中，轴线Z3垂直(θC1＝0°)，并得到sinθC1＝0，从而角力矩MC1为0(零)。
另一方面，通过第二气弹簧40的弹簧力绕第二转动轴线O2产生角力矩MD1。
在图1B所示的状态中，通过第二气弹簧40产生的弹簧力为FD1。从第二转动轴线O2到转动轴A14的距离为L4。第二气弹簧40的弹簧力FD1的方向与垂直于连接第二转动轴线O2和轴A14的轴线Z4的轴线Z5之间的角假设为θD1。于是，角力矩MD1由下式给出：
MD1＝FD1·L4·cosθD1。
当第二气弹簧40的弹簧力FD1的方向相对于轴线Z4绕转动轴A14顺时针倾斜时，绕第二转动轴线O2沿顺时针方向产生角力矩MD1。另一方面，当弹簧力FD1的方向绕转动轴A14逆时针倾斜时，绕第二转动轴线O2沿逆时针方向产生角力矩MD1。由于在图1B中角θD1＝90°，得到cosθD1＝0，从而角力矩MD1为0(零)。
图3A表示当处于图1B所示状态的镜筒部22向后(或说向靠近第一转动轴线O1的一侧)运动，而第四臂28d绕第二转动轴线O2逆时针摇动时所获得的状态。在图3A所示的状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第一和第二平行四边形连杆机构16和20等重量绕第二转动轴线O2产生角力矩MC2。若轴线Z3与垂直轴线所成的角为θC2，则角力矩MC2由下式给出：
MC2＝(W2·L2+W3·L3)sinθC2。
这是绕第二转动轴线O2沿图3A的逆时针方向产生的力矩。
另一方面，在图3A所示的状态中，通过第二气弹簧40的弹簧力绕第二转动轴线O2产生角力矩MD2。在图3A所示的状态中，由第二气弹簧40产生的弹簧力为FD2。第二气弹簧40的弹簧力FD2的方向与轴线Z5之间的角假设为θD2。于是，角力矩MD2由下式给出：
MD2＝FD2·L4·cosθD2。
这是绕第二转动轴线O2沿图3A的顺时针方向产生的力矩。
图3B表示当处于图1B所示状态的镜筒部22向前(向远离第一转动轴线O1的一侧)运动，而第四臂28d绕第二转动轴线O2顺时针摇动时所获得的状态。在图3B所示的状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第二平行四边形连杆机构20等各自重量绕第二转动轴线O2产生角力矩MC3。若轴线Z3与垂直轴线所成的角为θC3，则角力矩MC3由下式给出：
MC3＝(W2·L2+W3·L3)sinθC3。
这是绕第二转动轴线O2沿图3B的顺时针方向产生的力矩。
另一方面，在图3B所示的状态中，通过第二气弹簧40的弹簧力绕第二转动轴线O2产生角力矩MD3。在图3B所示的状态中，由第二气弹簧40产生的弹簧力为FD3。第二气弹簧40的弹簧力FD3的方向与轴线Z5之间的角假设为θD3。于是，角力矩MD3由下式给出：
MD3＝FD3·L4·cosθD3。
这是绕第二转动轴线O2沿图3B的逆时针方向产生的力矩。
相对于第二转动轴线O2定位转动轴A13和A14，并选择第二气弹簧40的弹簧力，从而使在图1B所示的状态(初始状态)中，角力矩MC1和MD1基本上彼此相等。同样地，相对于第二转动轴线O2定位转动轴A13和A14，并选择第二气弹簧40的弹簧力，从而使在图3A所示的状态中，角力矩MC2和MD2基本上彼此相等，在图3B所示的状态中，角力矩MC3和MD3基本上彼此相等。
以下是对其中当地板倾斜时通过第二气弹簧40使第一平行四边形连杆机构16平衡的平衡结构的描述。
图4A与图1A相似，示出其中手术用显微镜10位于相对于水平状态以倾角θZ倾斜的地面上，而第四臂28d(轴线Z3)保持垂直姿势的状态。按照使手术用显微镜10的第一转动轴线O1以角θZ倾斜的方式，使该手术用显微镜10位于一斜坡上，该斜坡在图4A的右手侧升高从而其左手侧低于右手侧。
由于基座12和支柱14因此倾斜成位于适当位置，因此固定在支柱14内部的轴A13的位置移动到当放在水平地板上的系统绕第二转动轴线O2逆时针摇动倾角θZ时所达到的位置。
在图4A所示的状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第二平行四边形连杆机构20等各自重量绕第二转动轴线O2产生角力矩MC4。若轴线Z3与垂直轴线所成的角为θC4，则角力矩MC4由下式给出：
MC4＝(W2·L2+W3·L3)sinθC4。
由于所述垂直轴线和轴线Z3沿相同方向延伸，所以角θC4＝0°，从而得到sinθC4＝0，因此角力矩为MC4＝0。这与图1B所示的上述角力矩MC1没有区别。
另一方面，在图4A所示的状态中，通过第二气弹簧40的弹簧力绕第二转动轴线O2产生角力矩MD4。在图4A所示的状态中，由第二气弹簧40产生的弹簧力为FD4。第二气弹簧40的弹簧力FD4的方向与轴线Z5之间的角假设为θD4。于是，角力矩MD4由下式给出：
MD4＝FD4·L4·cosθD4。
上述图1B中所示的角θD1为θD1＝90°。因此，角力矩MD1为0。由于轴A13的位置绕第二转动轴线O2摇动了倾角θZ，从而角θD4小于90°，从而角力矩MD4不为0。这是绕第二转动轴线O2沿图4A的逆时针方向产生的力矩。尽管角力矩MC4为0，但是存在绕第二转动轴线O2沿逆时针方向产生的角力矩MD4。因此，第四臂28d绕第二转动轴线O2向后(或说向图4A中的左侧)倾斜。
图4B示出其中处于图1B所示状态中的手术用显微镜10被放在以倾角θZ倾斜的地板上的状态。因此，第四臂28d没有处于垂直姿势，而其轴向方向平行于第一转动轴线O1。
在图4B所示的状态中，由于第二臂28b和第四臂28d倾斜，因此包括第二臂28b和第四臂28d在内的第一平行四边形连杆机构16的重力位置中心向左移动，而不位于经过第二转动轴线O2的垂直轴线上。因此，在图4B所示的状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第二平行四边形连杆机构20等各自重量绕第二转动轴线O2产生角力矩MC5。若轴线Z3与垂直轴线所成的角为θC5，则角力矩MC5由下式给出：
MC5＝(W2·L2+W3·L3)sinθC5。
由于角θC5等于角θZ，因而MC5由下式给出：
MC5＝(W2·L2+W3·L3)sinθZ。
这是绕第二转动轴线O2沿图4B的逆时针方向产生的力矩。
另一方面，在图4B所示的状态中，通过第二气弹簧40的弹簧力绕第二转动轴线O2产生角力矩MD5。在图4B所示的状态中，由第二气弹簧40产生的弹簧力为FD5。第二气弹簧40的弹簧力FD5的方向与轴线Z5之间的角假设为θD5。于是，角力矩MD5由下式给出：
MD5＝FD5·L5·cosθD5。
由于角θD5为90°，因而cosθD5为0，而角力矩MD5为0。尽管角力矩MD5为0，但是存在绕第二转动轴线O2沿逆时针方向产生的角力矩MC5。因此，第四臂28d绕第二转动轴线O2向后(或说向图4B中的左侧)倾斜。
如图4A和图4B所示，若供在其上放置手术用显微镜10的地板具有倾角θZ，而其右手侧高于左手侧，则第二气弹簧40下方的转动轴(支点)A13相对于第二转动轴线O2逆时针摇动倾角θZ。于是，第四臂28d上的转动轴(支点)A14(轴部56)通过第二气弹簧40绕转动轴A13逆时针摇动，从而第四臂28d受到比系统放在水平地板上时更大的逆时针力矩。
另一方面，与图4A和图4B所示的状态相比，若地板相反地倾斜(以使手术用显微镜10的第一转动轴线O1以角θZ倾斜的方式，使该手术用显微镜10位于一斜坡上，该斜坡在图4A的右手侧降低从而其左手侧高于右手侧)，则转动轴(支点)14通过第二气弹簧40绕轴A13顺时针摇动。因此，第四臂28d受到更大的顺时针力矩。
图5A与图4A对应，其示出其中手术用显微镜10位于这样的地板上的状态，该地板相对于水平面以倾角θZ倾斜，从而其在图5A中的右手侧高于左手侧。第四臂28d成垂直姿势。在该例示状态中，转动轴A14绕转动轴A13逆时针运动与倾角θZ相当的距离。该状态的其它条件与图4A所示的上述状态相同。
上述地板倾斜校正机构44用于使转动轴A14绕转动轴A13逆时针运动倾角θZ。若逆时针转动图1C所示的地板倾斜校正机构44的旋钮60，则滑块52和支撑第二气弹簧40端部的滑块52(轴部56)向图1C中的左侧运动。
若转动轴A14从在轴线Z3上的位置向左侧运动运动量X1，如图5A所示，那么转动轴A14相对于第二转动轴线O2逆时针摇动倾角θZ。在该状态中，运动量X1远小于从第二转动轴线O2到转动轴A14的距离L4，从而从与第二转动轴线O2对应的位置到转动轴A14的距离L4’可近似成L4，即，L4’＝L4。这样，运动量X1由下式给出：
X1＝L4·sinθZ。
在图5A所示的状态中，若轴线Z3与垂直轴线所成的角为θC6，则通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第一和第二平行四边形连杆机构16和20等各自重量绕第二转动轴线O2产生的角力矩MC6由下式给出：
MC6＝(W2·L2+W3·L3)sinθC6。
由于第四臂28d的轴线Z3成垂直姿势，因而轴线Z3垂直(θC1＝0°)，从而得到sinθC6＝0，因此角力矩MC6＝0。
另一方面，在图5A所示的状态中，通过第二气弹簧40的弹簧力绕第二转动轴线O2产生角力矩MD6。在图5A所示的状态中，由第二气弹簧40产生的弹簧力为FD6。第二气弹簧40的弹簧力FD6的方向与轴线Z5之间的角假设为θD6。于是，角力矩MD6由下式给出：
MD6＝FD6·L4·cosθD6。
由于角θD6为90°，因而cosθD6为0，而角力矩MD6为0。由于在该情况下得到角力矩MC6＝MD6＝0，因而第四臂28d静止。
图5B与图4B对应，其示出其中手术用显微镜10位于这样的地板上的状态，该地板以倾角θZ倾斜，从而其在图5B中的右手侧高于左手侧。第四臂28不成垂直姿势，而是成以直角向倾斜地板延伸的姿势。在该例示状态中，转动轴A14绕转动轴A13逆时针运动与倾角θZ相当的距离。该状态的其它条件与图4B所示的上述状态相同。
在图5B所示的状态中，由于第二臂28b和第四臂28d倾斜，因此包括第二臂28b和第四臂28d在内的第一平行四边形连杆机构16的重力位置中心向左移动，而不位于经过第二转动轴线O2的垂直轴线上。因此，在图5B所示的状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第一和第二平行四边形连杆机构16和20等各自重量绕第二转动轴线O2产生角力矩MC7。若轴线Z3与垂直轴线所成的角为θC7，则角力矩MC7由下式给出：
MC7＝(W2·L2+W3·L3)sinθC7。
这是绕第二转动轴线O2沿图5B的逆时针方向产生的力矩。
另一方面，在图5B所示的状态中，通过第二气弹簧40的弹簧力绕第二转动轴线O2产生角力矩MD7。若在图5B所示的状态中由第二气弹簧40产生的弹簧力为FD7，并且第二气弹簧40的弹簧力FD7的方向与轴线Z5之间的角为θD7，于是，角力矩MD7由下式给出：
MD7＝FD7·L4·cosθD7。
这是绕第二转动轴线O2沿图5B的顺时针方向产生的力矩。由于在该情况下得到角力矩MC7＝MD7，因而第四臂28d静止。
这样，解决了根据相对于垂直方向的倾角θZ，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第一和第二平行四边形连杆机构16和20等各自重量绕第二转动轴线O2产生的角力矩MC。因此，若在第二转动轴线O2上采取相同姿势，则不管地板如何倾斜，力矩不变。
另一方面，通过三个要素确定了由第二气弹簧40的弹簧力FD产生的力矩MD，这三个要素包括：(1)第二气弹簧40的弹簧力FD；(2)从转动中心(第二转动轴线O2)到支点A14的距离L4；(3)与连接第二转动轴线O2和轴A14的轴线Z4垂直的轴线Z5和第二气弹簧40的弹簧力FD的方向之间的角θD。
项(3)的角θD受地板倾斜的影响，这是由于第二气弹簧40相对于第四臂28d绕下支点(轴A13)摇动，从而弹簧力FD的方向与垂直于连接摇动中心(第二转动轴线O2)和上支点(轴A14)的轴线Z4的轴线Z5之间的角发生变化。
地板倾斜校正机构44致使受到来自弹性部件(第二气弹簧40)的力的第四臂28d的上支点(轴A14)，绕摇动中心(第二转动轴线O2)沿与地板的倾角θZ相同的方向摇动与该倾角相同的角度。因此，地板倾斜校正机构44是这样的机构，其将项(3)的角θD重新调整到与手术用显微镜(10)放在水平地板上的状态相同的状态。
以下是对根据本实施例的手术用显微镜10的功能的描述。
在进行外科手术中，如图1A所示，放在水平地面上的手术用显微镜10的镜筒部22可向上(或说朝图1B的绘图平面顶侧)运动。为此，操作者抓住镜筒部22的支撑臂22a并使具有镜筒22b的镜筒部22向上运动。
于是，第三臂28c绕第三转动轴线O3逆时针摇动，如图2A所示。用作第二气弹簧40的支点的轴A14位于连接第二转动轴线O2和第三转动轴线O3的轴线Z3上。在该状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第二平行四边形连杆机构20等各自重量绕第三转动轴线O3产生的角力矩MA2由下式给出：
MA2＝W1·L1·cosθA2。
这是绕第三转动轴线O3沿顺时针方向产生的力矩。
另一方面，通过第一气弹簧36的弹簧力FB2绕第三转动轴线O3产生的角力矩MB2由下式给出：
MB2＝FB2·(LS2/LS1)·cosθB2。
这是绕第三转动轴线O3沿逆时针方向产生的力矩。
接着，在使镜筒部22向下(或说朝图1B的绘图平面底侧)运动中，操作者抓住镜筒部22并使其向下运动。于是，第三臂28c绕第三转动轴线O3顺时针摇动，如图2B所示。在该状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第二平行四边形连杆机构20等各自重量绕第三转动轴线O3产生的角力矩MA3由下式给出：
MA3＝W1·L1·cosθA3。
这是绕第三转动轴线O3沿顺时针方向产生的力矩。
另一方面，通过第一气弹簧36的弹簧力FB3绕第三转动轴线O3产生的角力矩MB3由下式给出：
MB3＝FB3·(LS2/LS1)·cosθB3。
这是绕第三转动轴线O3沿逆时针方向产生的力矩。
接着，在使镜筒部22向其初始位置运动中，操作者握住镜筒部22并使其向上运动。于是，第三臂28c绕第三转动轴线O3逆时针摇动，如图1B所示。在该状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第二平行四边形连杆机构20等各自重量绕第三转动轴线O3产生的角力矩由下式给出：
MA1＝W1·L1·cosθA1。
这是绕第三转动轴线O3沿顺时针方向产生的力矩。
另一方面，通过第一气弹簧36的弹簧力FB1绕第三转动轴线O3产生的角力矩MB1由下式给出：
MB1＝FB1·(LS2/LS1)·cosθB1。
这是绕第三转动轴线O3沿逆时针方向产生的力矩。
相对于转动轴A10定位转动轴A9、A11和A12，并选择第一气弹簧36，从而使在图2A所示的状态中，角力矩MA2和MB2基本上彼此相等。同样地，相对于转动轴A10定位转动轴A9、A11和A12，并选择第一气弹簧36，从而使在图2B所示的状态中，角力矩MA3和MB3基本上彼此相等，且在图1B所示的状态中，角力矩MA1和MB1基本上彼此相等。这样，第三臂28c绕第三转动轴线O3静止。
因此，当使镜筒部22沿垂直方向运动时，该镜筒部22被平衡从而其可静止在任何姿势。
接着，在使放在水平地面上的图1A的手术用显微镜10的镜筒部22向后(或说向图1B的绘图平面左侧)运动中，操作者握住镜筒部22并使其向后运动。于是，第四臂28d绕第二转动轴线O2逆时针摇动，如图3A所示。
用作第二气弹簧40的支点的转动轴A14位于连接第二转动轴线O2和第三转动轴线O3的轴线Z3上。在该状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第二平行四边形连杆机构20等各自重量绕第二转动轴线O2产生的角力矩MC2由下式给出：
MC2＝(W2·L2+W3·L3)sinθC2。
这是绕第二转动轴线O2沿逆时针方向产生的力矩。
另一方面，通过第二气弹簧40的弹簧力FD2绕第二转动轴线O2产生的角力矩MD2由下式给出：
MD2＝FD2·L4·cosθD2。
这是绕第二转动轴线O2沿顺时针方向产生的力矩。
接着，在使镜筒部22向前(或说向图1B的绘图平面右侧)运动中，操作者握住镜筒部22并使其向前运动。于是，第四臂28d绕第二转动轴线O2顺时针摇动，如图3B所示。在该状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第二平行四边形连杆机构20等各自重量绕第二转动轴线O2产生的角力矩MC3由下式给出：
MC3＝(W2·L2+W3·L3)sinθC3。
这是绕第二转动轴线O2沿顺时针方向产生的力矩。
另一方面，通过第二气弹簧40的弹簧力FD3绕第二转动轴线O2产生的角力矩MD3由下式给出：
MD3＝FD3·L4·cosθD3。
这是绕第二转动轴线O2沿逆时针方向产生的力矩。
接着，在使镜筒部22向其初始位置运动中，操作者握住镜筒部22并使其向后运动。于是，第四臂28d绕第二转动轴线O2逆时针摇动，如图1B所示。在该状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第一和第二平行四边形连杆机构16和20等各自重量绕第二转动轴线O2产生的角力矩MC1由下式给出：
MC1＝(W2·L2+W3·L3)sinθC1。
由于角θC1为0°，因而该力矩MC1为0。
另一方面，通过第二气弹簧40的弹簧力FD1绕第二转动轴线O2产生的角力矩MD1由下式给出：
MD1＝FD1·L4·cosθD1。
由于角θD1为90°，因而该力矩MD1为0。
相对于第二转动轴线O2定位转动轴A13和A14，并选择第二气弹簧40，从而使在图3A所示的状态中，角力矩MC2和MD2基本上彼此相等。同样地，相对于第二转动轴线O2定位转动轴A13和A14，并选择第二气弹簧40，从而使在图3B所示的状态中，角力矩MC3和MD3基本上彼此相等，在图1B所示的状态中，角力矩MC1和MD1彼此相等，都为0(零)。这样，第四臂28d绕第二转动轴线O2静止。
因此，当使镜筒部22沿前后方向运动时，该镜筒部22被平衡从而其可静止在任何姿势。
以下是对手术用显微镜10位于倾斜地面上的情况的描述。
在图4A中，手术用显微镜10位于以倾角θZ倾斜的地面上，而第四臂28d保持垂直姿势，从而其前部(在镜筒部22侧)位于较高侧，而后部位于较低侧。在该状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第一和第二平行四边形连杆机构16和20等各自重量绕第二转动轴线O2产生的角力矩MC4由下式给出：
MC4＝(W2·L2+W3·L3)sinθC4。
由于角θC4为0°，从而该力矩MC4为0。这与如图1B所示的，当地板不倾斜(即，手术用显微镜10位于水平面上)时产生的角力矩MC1相等。
另一方面，通过第二气弹簧40的弹簧力FD4绕第二转动轴线O2产生的角力矩MD4由下式给出：
MD4＝FD4·L4·cosθD4。
这是绕第二转动轴线O2沿顺时针方向产生的力矩。
由于图1B中的角θD1为90°，因而角力矩MD1为0。转动轴A13的位置绕第二转动轴线O2摇动倾角θZ，从而角θD4小于90°，从而角力矩MD4不为0。
这是绕第二转动轴线O2沿逆时针方向产生的力矩。尽管角力矩MC4为0，但是存在绕第二转动轴线O2沿逆时针方向产生的角力矩MD4。因此，第四臂28d绕第二转动轴线O2向后(或说远离镜筒部22)倾斜，并且镜筒部22自然也向后运动。
为了校正由于地板的倾角θZ引起的所述不平衡，使图1C中所示的滑块52从连接第二转动轴线O2和第三转动轴线O3的轴线Z3向左运动运动量X1，如图5A所示。
若这里给出运动量X1＝L4·sinθZ，则转动轴A14位于这样的位置中，使得转动轴A14绕第二转动轴线O2逆时针摇动对应于倾角θZ的间距(margin)。在该状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第一和第二平行四边形连杆机构16和20等各自重量绕第二转动轴线O2产生的角力矩MC6由下式给出：
MC6＝(W2·L2+W3·L3)sinθC6。
由于角θC6为0°，因此角力矩MC6为0。
另一方面，通过第二气弹簧40的弹簧力绕第二转动轴线O2产生的角力矩MD5由下式给出：
MD5＝FD6·L4·cosθD6。
由于角θD6为90°，因此该力矩MD5为0。由于得到角力矩MC6＝MD6＝0，绕第二转动轴线O2的力矩为0，从而第四臂28d静止。这样，镜筒部22也被平衡而静止。
图4B示出这样的状态，其中第四臂28d在从图4A的状态自然运动后，绕第二转动轴线O2逆时针摇动了倾角θZ。在该状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第一和第二平行四边形连杆机构16和20等各自重量绕第二转动轴线O2产生的角力矩MC5由下式给出：
MC5＝(W2·L2+W3·L3)sinθZ(θC5＝θZ)。
这是绕轴线O2沿逆时针方向产生的力矩。
另一方面，通过第二气弹簧40的弹簧力FD5绕第二转动轴线O2产生的角力矩MD5由下式给出：
MD5＝FD5·L4·cosθD5。
由于角θD5为90°，角力矩MD5为0。
尽管角力矩MD5为0，但是存在绕第二转动轴线O2沿逆时针方向产生的角力矩MC5。因此，第四臂28d绕第二转动轴线O2向后(或说远离镜筒部22)倾斜，而镜筒部22自然也向后运动。
若手术用显微镜10位于以这种方式倾斜的地板上，则第四臂28d自然绕第二转动轴线O2向下侧运动。若进入该状态，则通过逆时针转动图1C所示的地板倾斜校正机构44的旋钮60，使滑块52向图1C中的左侧运动。
这样，为了校正由地板的倾角θZ引起的所述不平衡，使图1C中所示的滑块52沿轴件50运动，从而使第四臂28d从图4B中所示的状态绕第二转动轴线O2逆时针转动倾角θZ。在该状态中，通过镜筒部22、支撑该镜筒部的第一和第二平行四边形连杆机构16和20等重量绕第二转动轴线O2产生的角力矩MC7由下式给出：
MC7＝(W2·L2+W3·L3)sinθZ(θC7＝θZ)。
这是绕轴线O2沿逆时针方向产生的力矩。
另一方面，通过第二气弹簧40的弹簧力绕第二转动轴线O2产生的角力矩MD7由下式给出：
MD7＝FD7·L4·cosθD7。
这是绕第二转动轴线O2沿顺时针方向产生的力矩。该力矩的大小使得抵消当放在水平地板上的系统的第四臂28d以倾角θZ逆时针倾斜时产生的重量矩。因此，当角力矩MC7和MD7彼此平衡时，第四臂28d静止，从而镜筒部22也被平衡而静止。
在实际的调整操作中，不需要精确计算运动量X1，并且图1A中所示的指针62a和62b彼此对准，从而看出第四臂28d相对于支柱14向后还是向前倾斜。若第四臂28d向后倾斜，则仅应逆时针转动地板倾斜校正机构44的旋钮60，从而使第四臂28d静止。若第四臂28d向前倾斜，则仅应以同样方式顺时针转动旋钮60。
第四臂28d静止所在的位置是运动量X1等于L4·sinθZ的位置。
支柱14的重心恰在第一转动轴线O1上。因此，支柱14几乎不受地板倾斜的影响。
另一方面，第一和第二平行四边形连杆机构16和20各自的重心并不是恰在第一转动轴线O1上，而是位于分离的位置中。因此，第一和第二平行四边形连杆机构16和20受地板倾斜的影响。
支柱14比第一和第二平行四边形连杆机构16和20足够重。因此，组合了第一和第二平行四边形连杆机构16和20以及支柱14的整个手术用显微镜14的重心位于第一转动轴线O1附近。因此，手术用显微镜10容易受到地板倾斜的影响，从而不需要对绕第一转动轴线O1的平衡进行调整。
以上结合所述实施例对使安装在第一平行四边形连杆机构16(水平运动臂)上的第一支点A14相对于第四臂28d运动而校正由地板倾斜引起的不平衡的功能进行了描述。然而，可替换地，可通过使支柱14中的第二支点A13相对于支柱14运动来校正不平衡。
根据上述实施例的手术用显微镜10，可获得以下效果。
安装到第四臂28d上的第二气弹簧40的支点(轴A14)的位置定位成，使得该位置可沿大致与第四臂28d的轴线Z3垂直的方向运动。这样，可将第二气弹簧40的作用方向与从第四臂28d的摇动中心(第二转动轴线O2)延伸到第二气弹簧40的支点(轴A14)的轴线Z4之间的角θD重新调整成与水平地板放置状态相同的状况。因此，可提供可通过紧凑结构校平的手术用显微镜10，所述紧凑结构比传统校平机构更容易调整。这样，可提供这样的手术用显微镜10，即使在将该手术用显微镜10放在倾斜地面上时以及将其放在水平地面上时，也可通过一简单机构容易地使其平衡。
现在将参照图6A至图6C描述第二实施例。该实施例是第一实施例的修改，因而对与关于第一实施例所述的部件相同的部件使用相同的附图标记，并省略对这些部件的详细描述。
如图6A所示，例如在支柱14的底部设置倾角传感器72，其作为倾角检测机构，用于检测地面沿与第二转动轴线O2垂直的方向的倾角。
如图6B所示，第四臂28d设有用作支点位置观察部的窗口部74，以及作为倾角显示机构的LCD 76。窗口部74允许从手术用显微镜10外部在视觉上识别轴部56或第二气弹簧40的支点(轴A14)的位置。LCD 76显示由上述倾角传感器72检测到的角度信息。
窗口部74设有透明罩78，其防止污物或灰尘进入第四臂28d中而阻碍轴部56的运动。在轴部56上印有指针62c。
在窗口部74上方设置刻度82，其用作用于校正地面的倾角的必要支点运动量的对比部件。LCD 76位于窗口部74下方，其显示由倾角传感器72检测到的、地面沿与第二转动轴线O2垂直的方向的倾角。显示出的数值若为+(正)，则表示前侧(图6A中的右手侧)较高，若为-(负)，则表示后侧(图6B中的左手侧)较高。根据关于第一实施例所述的计算公式：运动量X1＝L4·sinθZ计算刻度82的数值。
图6C表示在图6B中所示的第四臂28d中的地板倾斜校正机构44。在关于第一实施例所述的、在图1C中的其上设有旋钮60的轴件50的右手侧端部(在镜筒部22侧)固定有右旋蜗轮84。右旋蜗杆86与蜗轮84啮合。
支撑蜗杆86以使其通过轴承(未示出)绕轴A15转动。蜗杆86通过形成在第四臂28d中的孔拉出。如图6B所示，在蜗杆86的端部上设置旋钮88。在旋钮88附近设有显示部88a，其指示指针62c根据旋钮88的转动方向的运动方向。
以下是对这样的功能的描述，即，在使用图6A所示的手术用显微镜10进行外科手术时，校正由地板倾斜引起的第一平行四边形连杆机构16的不平衡。
操作者观察图6B所示的、由倾角传感器72检测并显示在用作第四臂28d的倾角显示机构的LCD 76上的数字。
如图6B所示，LCD 76上显示出“+1.5”，其表示相对于倾斜地板，手术用显微镜10的前侧(图6A中的右手侧)较高，后侧(图6B中的左手侧)较低。操作者应移动指针62c，从而使该指针62c指示LCD 76上显示的数值(+1.5)。为此，操作者仅应使滑块52向图6C中的左侧运动。因此，参照显示部88a绕轴A15逆时针转动旋钮88。
蜗杆86固定至旋钮88。当绕轴A15逆时针转动旋钮88时，与蜗杆86接合的蜗轮84也逆时针转动。固定至蜗轮84的轴件50同样逆时针转动，于是滑块52向图6C中的左侧运动。当固定至滑块52的轴部56(轴A14)的位置因此运动到刻度82的位置“+1.5”时，就校正了由地板倾斜引起的第一平行四边形连杆机构16的不平衡。
根据上述实施例，可获得以下效果。省略了对关于第一实施例所述的效果的描述。
操作者不需要确认第四臂28d(水平运动臂)倾斜的方向(向前或向后)，并可仅仅通过根据显示的数值转动旋钮88来平衡手术用显微镜10。因此，若手术用显微镜10被放在倾斜地板上，则可容易地调整平衡。
现在将参照图7A和图7B描述第三实施例。该实施例是第二实施例的修改，因而对与关于第二实施例所述的部件相同的部件使用相同的附图标记，并省略对这些部件的详细描述。
该实施例构造成，在操作者根据第二实施例操作旋钮88时运动的轴部56(轴A14)可通过包括电机的运动控制机构自动运动。
如图7A所示，在支柱14中设有电机驱动电路90，其响应于来自倾角传感器72的输出驱动电机96(稍后论及)。
图7B表示第四臂28d中的地板倾斜校正机构44。在轴件50的右手侧端部固定有直齿轮92。直齿轮92与齿轮94啮合。电机96通过编码器98连接至齿轮94，所述编码器检测电机驱动轴96a的转角。
图7A中所示的电机驱动电路90将通过倾角检测传感器72检测到的地板的倾角和通过解码器98检测到的电机96的驱动轴96a的转角进行对比，并驱动电机96运动，从而使滑块52转动到平衡位置。因此，电机驱动电路90、电机96、以及编码器98构成了所述运动控制机构。
以下是对这样的功能的描述，即，在使用图7A所示的手术用显微镜10进行外科手术时，校正由地板倾斜引起的第一平行四边形连杆机构20的不平衡。
通过设在支柱14中的倾角传感器72检测倾角。通过设在第四臂28d中的编码器98检测电机96的驱动轴96a的转角。
电机驱动电路90进行对比，以查看地面的倾角和驱动轴96a的转角是否符合预先计算出的平衡条件，并且该电机驱动电路将电机96驱动至符合所述条件的位置。这样，滑块52和轴部56(轴A14)随电机的运动而运动，从而使地面的倾角和驱动轴96a的转角符合平衡条件。于是，自动校正了由地板倾斜引起的第一平行四边形连杆机构16的不平衡。
根据上述实施例的手术用显微镜10，可获得以下效果。省略了对关于第一和第二实施例所述的效果的描述。
由于根据检测到的地板的倾角自动校正了由地板倾斜引起的水平运动臂的不平衡，因而可消除平衡调整操作的必要性。因此，可更容易地在平衡状态操作手术用显微镜10。
现在将参照图8A和图8B描述第四实施例。该实施例是第一实施例的修改，从而对与关于第一实施例所述的部件相同的部件使用相同的附图标记，并省略对这些部件的详细描述。
通常，气弹簧的弹簧力随其温度的升高而增加，随其温度的下降而降低。本实施例构造成可容易地校正由于温度变化引起的第二气弹簧40的弹簧力的波动。
如图8A所示，在支柱14中设有弹簧力校正机构(温度校正机构)101，其可摇动地支撑第二气弹簧40的下端部(轴A13a)。第四臂28d中的第二气弹簧40设有温度传感器103。温度传感器103可检测第二气弹簧40的温度。
图8B放大示出支柱14中的弹簧力校正机构101。弹簧力校正机构101设有与关于第一实施例所述的地板倾斜校正机构44基本上相同的系统。具体地，弹簧力校正机构101包括固定至支柱14的座146、一对轴承(未示出)、轴件150、以及滑块152。
在从座146的相对端部单独向下延伸的延伸部(伸出的突起部)中形成有座孔(未示出)。上述轴承分别位于这些座孔中。滑块152位于所述轴承之间。滑块152可沿轴件150的纵向轴线运动，该轴件的外周面上具有右旋外螺纹部150a。滑块152的内周面上具有与外螺纹部150a螺纹配合的内螺纹部(未示出)。
轴承和滑块152设置成轴件150可在其内转动。轴件150的纵向轴线例如沿垂直方向延伸地定位。在轴件150的分别与设置所述轴承的位置对应的外周面上形成外螺纹部(未示出)。挡圈154a和154b分别螺纹装配在所述外螺纹部上，从而防止轴件150从轴承滑落。
滑块152设有轴部156(轴A13a)，该轴部支撑第二气弹簧40的下端部以使其摇动。座146和滑块152设置成使得它们各自的平坦部彼此面对，并将平坦树脂板(未示出)固定至滑块152的平坦部。因此，防止了轴件150转动时座146和滑块152相对于彼此转动，并且滑块152随轴件150的转动而沿轴件150的纵向轴线运动。
在轴件150的下端部设有蜗轮184。蜗杆186与蜗轮184接合。支撑蜗杆186以使其通过轴承(未示出)绕轴A16转动。蜗杆186通过形成在支柱14中的孔拉出。如图8A所示，在蜗杆186的端部上设置旋钮188。
弹簧力校正机构101是这样的机构，其构造成使得可通过转动旋钮188使轴A13a升高或降低，从而可在第二气弹簧40的温度发生变化时改变(或校正)第二气弹簧40的弹簧力。支柱14设有用作支点位置观察部的窗口部174，以及作为温度显示机构的LCD 176。窗口部174允许从手术用显微镜10外部在视觉上识别第二气弹簧40的支点(轴A13a)的位置。LCD 176显示由上述温度传感器103检测到的温度信息。
可通过窗口部174识别轴A13a的位置。窗口部174设有透明罩178，且轴A13a设有指针62d。在窗口部174右手侧设置刻度182，其用作用于校正第二气弹簧40的温度的必要支点运动量的对比指针。刻度182显示的数值是根据第二气弹簧40的温度特性以及轴的位置预先计算出的数值。
LCD 176设在窗口部174下方，其显示由温度传感器103检测到的第二气弹簧40的温度。在旋钮188附近设有显示部(未示出)，其用于显示当旋钮188转动时，指针62d的运动方向。
以下是对这样的功能的描述，即，在使用图8A所示的手术用显微镜10进行外科手术时，校正由第二气弹簧40的温度变化引起的第一平行四边形连杆机构16的不平衡。
操作者观察图8B所示的、由温度检测传感器103检测并显示在用作第四臂28d的温度显示机构的LCD 176上的数字。
如图8B所示，LCD 176上显示出“22.5”。操作者应移动指针62d，从而使该指针62d指示LCD 176上显示的数值。为此，操作者仅应使滑块152如在图8B中向上运动，从而他/她参照显示部，绕轴A16逆时针转动旋钮188。蜗杆186固定至旋钮188。当绕轴A16逆时针转动旋钮188时，与蜗杆186啮合的蜗轮184也逆时针转动。固定至蜗轮184的轴件150同样逆时针转动，于是滑块152如在图8B中向上运动。由于固定至滑块152的轴部156(轴A13a)的位置因此运动至刻度182的位置“+22.5”，因而校正了由第二气弹簧40的温度变化引起的第一平行四边形连杆机构16的不平衡。
根据上述实施例，可获得以下效果。省略了对关于第一实施例所述的效果的描述。
若第二气弹簧40的弹簧力(反作用力)由于该第二气弹簧40的温度变化而发生变化，则可校正该力。因此，可容易地平衡第四臂28d(水平运动臂)。
尽管根据本实施例通过手动转动旋钮188进行校正，然而可使用关于第三实施例所述的机构自动校正。这样，可更容易地平衡水平运动臂。
现在将参照图9A至图11B描述第五实施例。该实施例是第一实施例的修改，从而对与关于第一实施例所述的部件相同的部件使用相同的附图标记，并省略对这些部件的详细描述。
如图9A所示，根据本实施例的手术用显微镜10包括基座12、臂座(支柱)14、第一平行四边形连杆机构(水平运动臂)16、L形接头(连杆)18、第二平行四边形连杆机构(垂直运动臂)20、以及镜筒部22。
沿垂直方向延伸的第一转动轴线O1通过轴承12c可转动地支撑在基座12的基体12b上。作为支柱的臂座14的下端部位于第一转动轴线O1上，从而可绕该第一转动轴线O1转动。臂座14支撑第一平行四边形连杆机构16的下端部。L形接头18位于第一平行四边形连杆机构16的上端部。在接头18上支撑第二平行四边形连杆机构20的一个端部。在第二平行四边形连杆机构20的另一端部上支撑镜筒部22。
在本实施例中，第一和第二平行四边形连杆机构16和20分别自封闭。因此，第一和第二平行四边形连杆机构16和20具有可独立平衡的相应结构。
第一平行四边形连杆机构16具有第一臂228a、第二臂228b和第一气弹簧236。
第一臂228a的下端部通过第二转动轴X2(第一水平转动轴)连接至臂座14的上端部。第一臂228a的上端部通过第三转动轴X3连接至L形接头18的一个端部。
第一气弹簧236的下端部通过第四转动轴X4(第二支点)连接至臂座14。第四转动轴X4支撑在一轴线的下端部侧上，该轴线连接第二转动轴X2和与臂座14的上端部处于相同高度水平的第五转动轴X5(稍后论及)。
关于第一实施例所述的地板倾斜校正机构44(见图9B)位于L形接头18的一个端部与弯曲部之间。第一气弹簧236的上端部连接至地板倾斜校正机构44的转动轴A14。
这样，第一气弹簧236插设在臂座14和接头18之间。第一气弹簧236设置成压缩弹簧(弹性部件)，以防止其沿着连接第四转动轴X4和地板倾斜校正机构44的转动轴A14的轴向方向弯曲。因此，当受到沿压缩方向的力时，第一气弹簧236产生反作用力。
如图9B所示，地板倾斜校正机构44可安装在接头18上，或者形成为L形接头18的一部分。由于该地板倾斜校正机构44具有与关于第一实施例所述的地板倾斜校正机构44相同构造，因而省略其描述。
如图9A所示，第二臂228b基本上形成圆筒形状，从而其可容纳第一臂228a和第一气弹簧236。第二臂228b的下端部通过第五转动轴X5(第一水平转动轴)连接至臂座14的上端部。第二臂228b的上端部被接头18的弯曲部处的第六转动轴X6连接。具体地，第二臂228b通过第五转动轴X5和第六转动轴X6支撑在臂座14的上端部和接头18上。
这样，第一臂228a和第二臂228b、第一气弹簧236、臂座14、L形接头18、臂座14的转动轴X2、X4及X5、以及接头18的转动轴X3、X6及A14构成了作为第一平行四边形连杆机构16的水平运动臂。
图10A和图10B表示第一平行四边形连杆机构16的图。如图10A和图10B所示，在本实施例中，第一平行四边形连杆机构16是可独立平衡的封闭系统。为了容易说明，各组成部件的重量视为可忽略。
如图10A所示，第一平行四边形连杆机构16受基于第二平行四边形连杆机构20和镜筒部22的各自重量(特别是镜筒部22的重量)的重力W。若第一平行四边形连杆机构16具有图10A所示的矩形形状，则重量W所施加的位置位于第一平行四边形连杆机构16的第一气弹簧236上，即，在第一平行四边形连杆机构16的中心轴线上。于是，重力W和第一气弹簧236的反作用力F都沿垂直方向作用。
因此，即使重力W和第一气弹簧236的反作用力F不相等，由它们之差产生的力也仅作用在第一臂228a和第二臂228b上。这样，作用在第二转动轴X2和第五转动轴X5上的重量矩彼此平衡，从而第一平行四边形连杆机构16自身保持其原有状态。
若接着强制镜筒部22运动，则使第一平行四边形连杆机构16成例如图10B中所示的变形状态。在该状态中，若第一臂228a和第二臂228b以及第一气弹簧236的轴向方向与水平面所成的角为α，则重力W和反作用力F由下式给出：
W＝Fsinα。
也就是，反作用力F和第一气弹簧236的轴向方向与水平面所成的角α通常满足以上关系式，该反作用力F是一变量，当第一平行四边形连杆机构16变形时其关于作为常量的重力W变化。因此，第一平行四边形连杆机构16平衡，从而即使变形后其仍保持原有状态。这样，第一平行四边形连杆机构16在变形状态中平衡从而静止。
具体地，第一气弹簧236的反作用力F的变化量可根据第一气弹簧236的装置长度(equipment length)、弹簧常数等设定。角α的变化量可基于转动轴X2、X3、X4、X5、X6和A14的位置设定。
在图10B中角α为锐角。然而，若其为钝角，只要颠倒作用在转动轴X2和X5上的角力矩的正负号，在变形后也可维持与锐角相同的状态。因此，第一平行四边形连杆机构16在变形状态中平衡从而静止，而不管角α是锐角还是钝角。
如图9A所示，L形接头18设有第二平行四边形连杆机构20。第二平行四边形连杆机构20包括第三臂228c、第四臂228d以及作为压缩弹簧的第二气弹簧240。
第三臂228c的一个端部通过第七转动轴X7(第二水平转动轴)连接至L形接头18的另一端部或者上端部。镜筒部22位于第三臂228c的另一端部上。
镜筒部22设有镜筒22b、L形连杆22c、转动座22d、以及臂22e。第三臂228c的所述另一端部通过第八转动轴X8连接至L形连杆22c的弯曲部。
第二气弹簧240的一个端部通过第九转动轴X9连接至L形接头18。第二气弹簧240的另一端部通过第十转动轴X10连接至第三臂228c。第十转动轴X10位于第七转动轴X7和第八转动轴X8之间。
第四臂228d基本上形成圆筒形状，从而其可容纳第三臂228c和第二气弹簧240。第四臂228d的一个端部通过第十一转动轴X11(第二水平转动轴)连接至L形接头18。第十一转动轴X11位于第七转动轴X7和第九转动轴X9之间。
第四臂228d的另一端部通过第十二转动轴X12连接至L形连杆22c的一个端部(下端部)。具体地，第四臂228d通过第十一转动轴X11和第十二转动轴X12支撑在接头18和镜筒部22的L形连杆22c上。
这样，第三臂228c和第四臂228d、第二气弹簧240、L形接头18、L形连杆22c、L形接头18的转动轴X7、X9及X11、以及L形连杆22c的转动轴X8和X12构成了作为第二平行四边形连杆机构20的镜筒部22的垂直运动臂。
L形连杆22c的另一端部从第四臂228d的所述另一端部向外伸出。转动座22d的下端部支撑在L形连杆22c的所述另一端部上，以绕第十三转动轴(垂直轴)X13转动。臂22e的下端部安装至转动座22d的上端部。镜筒22b安装在臂22e的上端部上。这里，镜筒部22定位成使得观察者的两个观察目300之间的中点位于垂直轴X13的延长线上。
第二平行四边形连杆机构20的各组成部件的重量视为可忽略。这样，第二气弹簧240起作用，从而抵消由L形连杆22c上的、为一重物的镜筒部22产生的绕转动轴X7和X9的角力矩。在该情况中，第二平行四边形连杆机构20是可独立平衡的封闭系统。这样，作用在第七转动轴X7上和第十一转动轴X11上的重量矩彼此平衡，从而第二平行四边形连杆机构20自身保持其原有状态。因此，第二平行四边形连杆机构20在变形状态中平衡从而静止。
以下是对根据本实施例的手术用显微镜10的功能的描述。
图11A和图11B示出其中根据本实施例的手术用显微镜10被使用的状态。当沿垂直或水平方向使镜筒部22从图11A所示的状态运动到图11B所示的状态时，防止了第一和第二平行四边形连杆机构16和18沿操作者的横向运动，从而为操作者300扩大了空间。因此，手术用显微镜10可由操作者300以节省空间的方式使用。
在进行外科手术中，可使放在图9A所示的水平地面上的手术用显微镜10的镜筒部22沿左右方向(图9A的绘图平面的左右方向)运动。为此，操作者300握住镜筒部22的臂22e，并使镜筒部22沿左右方向运动。
在第一平行四边形连杆机构16中，第一臂228a的第三转动轴X3和第二臂228b的第六转动轴X6分别运动到转动轴X3’和X6’或者转动轴X3”和X6”的位置。这样做时，第一平行四边形连杆机构16以这样的方式变形，从而通过第一气弹簧236的作用而平衡。这样，镜筒部22和L形连杆22c上的镜筒部22一起以圆弧运动。
在进行外科手术中，可使放在图9A所示的水平地面上的手术用显微镜10的镜筒部22沿上下方向(图9A的绘图平面的上下方向)运动。为此，操作者300握住镜筒部22的臂22e，并使镜筒部22沿上下方向运动。
在第二平行四边形连杆机构20中，第三臂228c的第八转动轴X8和第四臂228d的第十二转动轴X12分别运动到转动轴X8’和X12’或者转动轴X8”和X12”的位置。这样做时，第二平行四边形连杆机构20以这样的方式变形，从而通过第二气弹簧240的作用而平衡。这样，镜筒部22和L形连杆22c上的镜筒部22一起以圆弧运动。
因此，当这两个圆弧运动结合在一起时，可使镜筒部22沿所有方向运动。这样做时，第一平行四边形连杆机构16通过第一气弹簧236平衡，而第二平行四边形连杆机构20通过第二气弹簧240平衡。这样，镜筒部22被平衡从而可静止在任何姿势。
以下是对其中根据本实施例的手术用显微镜10位于倾斜地面上的情况的描述。
与在第一实施例中一样，手术用显微镜10位于以倾角θZ倾斜的地面上，从而例如其前部(在镜筒部22侧)位于较高侧，而后部位于较低侧。
在第一状态中，基座12倾斜，而第一臂228a和第二臂228b保持在垂直方向。可替换地，第一臂228a和第二臂228b以倾角θZ倾斜。
尽管由镜筒部22产生的重力W施加在作为封闭系统的第一平行四边形连杆机构16的中心轴线(第一气弹簧236)上，然而由于基座12的倾斜以及第一臂228a和第二臂228b的倾斜，分别施加在第一臂228a和第二臂228b上的重力互不相同。因此，在第一气弹簧236的下端部产生绕第四转动轴X4的角力矩。
于是，图10A中所示的第一平行四边形连杆机构16开始不平衡并变形。第一臂228a和第二臂228b绕第四转动轴X4向后倾斜(或说远离镜筒部22)，而镜筒部22也自然向后运动。
为了校正由于地板倾斜引起的该不平衡，使图9B所示的滑块52相对于图10A所示的第一气弹簧236的轴线运动适当的运动量。于是，地板倾斜校正机构44的转动轴A14被定位在当其绕第四转动轴X4摇动与地面的倾角相等的角时所达到的位置。这样，在第一气弹簧236的下端部处绕第四转动轴X4作用抵消上述角力矩的力矩。
因此，第一平行四边形连杆机构16由于地板倾斜校正机构44的转动轴A14的运动，通过角力矩平衡而静止。这样，镜筒部22平衡从而静止。
在实际调整操作中，不需要精确计算地板倾斜校正机构44的转动轴A14的运动量，但判断第一平行四边形连杆机构16的第一臂228a和第二臂228b相对于臂座14向后还是向前倾斜。若第一臂228a和第二臂228b向后倾斜，则仅应逆时针转动地板倾斜校正机构44的旋钮60，从而使第一臂228a和第二臂228b静止。若第一臂228a和第二臂228b向前倾斜，则仅应以同样方式顺时针转动旋钮60。
根据上述实施例，可获得以下效果。
用作不会弯曲的压缩弹簧的第一气弹簧236位于第一平行四边形连杆机构16的中心轴线上，从而插设在L形接头18和臂座14之间。这样，仅通过以该方式插设第一气弹簧236，就可抵消绕第一平行四边形连杆机构16的第二转动轴X2和第五转动轴X5的反向重量矩。因此，手术用显微镜10可制成小型的。
由于第一平行四边形连杆机构16的第二臂228b构造成在其内容纳第一臂228a和第一气弹簧236，因此可防止相对运动的部件暴露在外部。这样，可防止第一臂228a和第一气弹簧236与它们的周边物体冲突。
而且，由于第一和第二平行四边形连杆机构16和20形成为独立系统，因此它们可彼此独立平衡。具体地，即使地面倾斜，也可仅通过定位第一平行四边形连杆机构16中的地板倾斜校正机构44并进行简单操作来校正由地面倾斜而导致的力矩的产生。
而且，由于防止了第一和第二平行四边形连杆机构16和20从操作者300横向伸出，因此可减少用于手术用显微镜10的操作空间。通过前述第一至第四实施例也可获得相同效果。
现在将参照图12描述第六实施例。该实施例是根据第五实施例的手术用显微镜10的修改，从而对与关于第五实施例所述的部件相同的部件使用相同的附图标记，并省略对这些部件的详细描述。
如图12所示，根据本实施例的手术用显微镜10包括基座12、支柱14、第一平行四边形连杆机构(水平运动臂)16、接头18、垂直运动臂20、以及镜筒部22。
基座12与支柱14一体形成。支柱14设有用作第一气弹簧的拉伸螺旋弹簧336。
第一平行四边形连杆机构16设有第一至第四连杆328a、328b、328c和328d。第一连杆328a和第二连杆328b通过第一转动轴R1彼此连接。第二连杆328b和第三连杆328c通过第二转动轴R2彼此连接。第三连杆328c和第四连杆328d通过第三转动轴R3彼此连接。第一连杆328a和第四连杆328d通过第四转动轴R4彼此连接。
第二连杆328b和第四连杆328d通过第五转动轴R5和第六转动轴R6(第一水平转动轴)支撑在支柱14上。在这些连杆中，第一连杆328a设有地板倾斜校正机构44。与根据第五实施例的地板倾斜校正机构一样，该地板倾斜校正机构44可安装在第一连杆328a上，或形成为第一连杆328a的一部分。
拉伸螺旋弹簧336位于基座12和第一连杆328a之间。螺旋弹簧336的上端部连接至第一连杆328a的地板倾斜校正机构44的转动轴A14。另一方面，螺旋弹簧336的下端部连接至与支柱14成一体的基座12中的第七转动轴R7(第二支点)。
这样，在本实施例中，第一平行四边形连杆机构16和拉伸螺旋弹簧336构成了水平运动臂。
接头18位于第一平行四边形连杆机构16的第三连杆328c上。接头18设有转动座18a和臂座18b。
转动座18a安装在第三连杆328c的中央部顶上。臂座18b连接至转动座18a。臂座18b可相对于转动座18a绕第八转动轴R8转动。
垂直运动臂20的一个端部位于臂座18b上。垂直运动臂20设有第五连杆328e和气弹簧340。
第五连杆328e的一个端部通过第九转动轴R9(第二水平转动轴)连接至臂座18b的上端部。气弹簧340的一个端部通过第十转动轴R10连接至臂座18b的下端部。气弹簧340的另一端部连接至第五连杆328e的一个端部和另一端部之间的第十一转动轴R11。此外，在第五连杆328e的所述另一端部上形成轴承部330。
这样，第五连杆328e和气弹簧340形成了垂直运动臂20。
镜筒部22位于垂直运动臂20的另一端部上。
镜筒部22设有平行连杆机构322a、镜筒322b以及配重322c。
平行连杆机构322a设有垂直轴324以及第一至第五连杆326a、326b、326c、326d和326e。
垂直轴324位于第五连杆328e的所述另一端部处的轴承部330上。垂直轴324可绕垂直的第十二转动轴R12转动。
第一连杆326a的一个端部通过第十三转动轴R13连接至垂直轴324的上端部。第二连杆326b通过第十四转动轴R14连接至垂直轴324的下端部。用于平衡镜筒322b的配重322c位于第二连杆326b的一个端部上。第三连杆326c分别通过第十五转动轴R15和第十六转动轴R16连接至第一连杆326a和第二连杆326b相应的另一端部。
第一连杆326a还设有第十七转动轴R17。第四连杆326d的下端部连接至第十七转动轴R17。
第十八转动轴R18和第十九转动轴R19分别位于第三连杆326c和第四连杆326d相应的上端部上。第五连杆326e连接在第十八转动轴R18和第十九转动轴R19之间。第五连杆326e设有镜筒322b。操作者300的视线位于镜筒322b上，从而位于与垂直轴324相同的轴线上。因此，镜筒322b定位成使得观察者300的两眼之间的中点位于垂直轴324的轴线上。
以下是对根据本实施例的手术用显微镜10的功能的描述。
当第一平行四边形连杆机构16处于图12所示的状态中时，即，当第一至第四转动轴R1、R2、R3和R4恰好分别位于矩形的顶点上时，由镜筒部22施加至第一平行四边形连杆机构16的重量W以及拉伸螺旋弹簧336的反作用力F都可沿垂直方向作用。因此，与在第五实施例的情况一样，作用在转动轴R5和R6上的重量矩和角力矩平衡，从而第一平行四边形连杆机构16自身保持其原有状态。
若接着强制镜筒部22运动，则使第一平行四边形连杆机构16变形成由图12中的虚线所示的状态。在该状态中，若拉伸螺旋弹簧336与水平面所成的角为α，而由重量W绕转动轴R5和R6向相反侧施加的力为N，则力N和反作用力F由下式给出：
N＝Fsinα。
也就是，与在第五实施例中一样，即使在变形后，状态也保持原状。
以下是对气弹簧340的功能的描述。气弹簧340用于抵消由诸如镜筒部22的重物产生的绕第九转动轴R9的角力矩。
当图12所示的观察者300沿与绘图平面垂直的方向移动他/她的视野时，观察者300握住镜筒部22并向其施加沿适当方向的力。于是，镜筒部22的平行连杆机构322a的垂直轴324相对于垂直运动臂20的第五连杆328e的轴承座330，绕第十二转动轴R12摇动。这样，镜筒部22可绕垂直轴324摇动，从而移动视野。
当图12所示的观察者300沿垂直于绘图平面的方向移动他/她的视野，观察者300握住镜筒部22并向其施加沿适当方向的力。于是，镜筒部22的平行连杆机构322a变形，如虚线所示。因此，镜筒部22可绕观众者的眼睛倾斜，从而移动视野。在这样做时，通过配重322c平衡镜筒部22。具体地，配重322c与通过垂直运动视野引起的镜筒322b的倾斜联动，从而起到抵消关于镜筒322b的所有倾角的角力矩的作用。
如图12所示，使镜筒部22沿与绘图平面垂直的方向运动。若观察者300握住镜筒部22并向其施加沿适当方向的力，则臂座18b绕第八转动轴R8相对于连接至第一平行四边形连杆机构16的转动座18a摇动。这样，镜筒部22与垂直运动臂20一起以圆弧运动。
在进行外科手术中，可使设置在图12中所示的水平地面上的手术用显微镜10的镜筒部22沿左右方向(图12的绘图平面的左右方向)运动。为此，操作者300握住镜筒部22的平行连杆机构322a，并使镜筒部22沿左右方向运动。
在第一平行四边形连杆机构16中，第二连杆328b的第五转动轴R5和第四臂228d的第六转动轴R6分别运动到转动轴R5’和R6’或者转动轴R5”和R6”的位置。这样做时，第一平行四边形连杆机构16以这样的方式变形，从而通过拉伸螺旋弹簧336的作用而平衡。这样，镜筒部22以圆弧运动。
在进行外科手术中，可使设置在图12所示的水平地面上的手术用显微镜10的镜筒部22沿上下方向(图12的绘图平面的上下方向)运动。为此，操作者300握住镜筒部22的平行连杆机构322a，并使镜筒部22沿上下方向运动。
在平行连杆机构322a中，垂直轴324的第十二转动轴R12以及第十三转动轴R13分别运到转动轴R12’和R13’或者转动轴R12”和R13”的位置。这样做时，镜筒部22的平行连杆机构322a以这样的方式变形，从而通过气弹簧340的作用而平衡。这样，镜筒部22以圆弧运动。
因此，当这两个圆弧运动结合在一起时，可使镜筒部22沿所有方向运动。这样做时，第一平行四边形连杆机构16通过拉伸螺旋弹簧336平衡，而镜筒部22的平行连杆机构322a通过气弹簧340平衡。这样，镜筒部22被平衡从而可静止在任何姿势。
以下是对其中根据本实施例的手术用显微镜10位于倾斜地面上的情况的描述。
与在第一实施例中一样，手术用显微镜10位于以倾角θZ倾斜的地面上，从而例如其前部(在镜筒部22侧)位于较高侧，而后部位于较低侧。
在第一状态中，基座12倾斜，而第二连杆328b和第四连杆328d保持在垂直方向。可替换地，第二连杆328b和第四连杆328d以倾角θZ倾斜。
尽管由镜筒部22产生的重力W施加在作为封闭系统的第一平行四边形连杆机构16的中心轴(第一气弹簧336)上，然而由于基座12的倾斜，分别施加在第二连杆328b和第四连杆328d上的重力互不相同。因此，在第一气弹簧336的下端部处产生绕第七转动轴R7的角力矩。
于是，第一平行四边形连杆机构16开始不平衡并变形。第二连杆328b和第四连杆328d绕第七转动轴R7向后倾斜(或说远离镜筒部22)，而镜筒部22也自然向后运动。
为了校正由于地板倾斜引起的该不平衡，使图9B所示的滑块52相对于第一气弹簧336的轴线运动适当的运动量。于是，地板倾斜校正机构44的转动轴A14被定位在当其绕第七转动轴R7摇动与地面的倾角相等的角时所达到的位置。这样，在第一气弹簧336的下端部处绕第七转动轴R7作用抵消上述角力矩的力矩。
因此，第一平行四边形连杆机构16由于地板倾斜校正机构44的转动轴A14的运动通过角力矩平衡而静止。这样，镜筒部22平衡从而静止。
在实际调整操作中，不需要精确计算地板倾斜校正机构44的转动轴A14的运动量，但判断第一平行四边形连杆机构16的第二连杆328b和第四连杆328d相对于基座12向后还是向前倾斜。若第二连杆328b和第四连杆328d向后倾斜，则仅应逆时针转动地板倾斜校正机构44的旋钮60，从而使第二连杆328b和第四连杆328d静止。若第二连杆328b和第四连杆328d向前倾斜，则仅应以同样方式顺时针转动旋钮60。
根据上述实施例，可获得以下效果。
通过使镜筒部22的平行连杆机构322a变形，以使镜筒部22绕观察者的眼睛运动，可进行如在图12的绘图平面中的视野的垂直移动。而且，通过允许镜筒部22的平行连杆机构322a绕第十二转动轴R12摇动，从而使镜筒部22绕观察者眼睛之间的中点运动，可进行与图12的绘图平面垂直的视野的移动。这样，可使观察者眼睛的位置移动最小化。而且，由于通过配重322c抵消了镜筒部22的角力矩，因此即使通过观察者300的接触部分(例如，观察者的前额)对镜筒部22施加力，可使视野移动的动作也很轻。
在基于利用拉伸螺旋弹簧336的第一平行四边形连杆机构16中，仅通过在基座12和第一平行四边形连杆机构16的第一连杆328a之间插设拉伸螺旋弹簧336，就抵消了绕转动轴R5和R6的反向重量矩，从而可以以较低成本形成简单结构。
尽管已参照附图具体描述了若干实施例，然而本发明不限于前述实施例，而是在不脱离本发明精神的情况下包括所有实施例。
工业适用性
根据本发明，可提供一种手术用显微镜，当该手术用显微镜被设置在倾斜地板上以及被设置在水平地板上时都可通过使用简单机构而容易地使其平衡。

Claims (18)

1、一种手术用显微镜(10)，其特征在于，该手术用显微镜包括：
设置在地面上的基座(12)；
支柱(14)，其被保持成相对于所述基座(12)绕垂直转动轴线转动；
水平运动臂(16)，其被保持成相对于所述支柱(14)绕第一水平转动轴线(O2；X2、X5；R5、R6)转动；
垂直运动臂(20)，其被保持成相对于所述水平运动臂(16)绕第二水平转动轴线(O3；X7、X11；R9)转动；
镜筒部(22)，其由所述垂直运动臂(20)支撑；
第一弹性部件(40；236；336)，其设置在所述支柱(14)和所述水平运动臂(16)之间，抵消绕该水平运动臂(16)的角力矩；
第二弹性部件(36；240；340)，其抵消绕所述第二水平转动轴线(O3；X7、X11；R9)的角力矩；
支点(A14)，其设在所述水平运动臂(16)上，接收来自所述第一弹性部件(40；236；336)的力；以及
支点运动机构(44)，其构造成沿大致与所述水平运动臂(16)的纵向垂直的方向移动所述支点(A14)的位置。
2、根据权利要求1所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述支点运动机构(44)构造成沿大致与所述第一水平转动轴线(O2；X2、X5；R5、R6)垂直的方向移动所述支点(A14)的位置。
3、一种手术用显微镜(10)，其特征在于，该手术用显微镜包括：
设置在手术室的地面上的基座(12)；
支柱(14)，其被保持成相对于所述基座(12)绕垂直转动轴线(O1)转动；
水平运动臂(16)，其被保持成相对于所述支柱(14)绕第一水平转动轴线(O2；X2、X5；R5、R6)转动；
垂直运动臂(20)，其被保持成相对于所述水平运动臂(16)绕第二水平转动轴线(O3；X7、X11；R9)转动；
镜筒部(22)，其由所述垂直运动臂(20)支撑；
第一弹性部件(40；236；336)，其抵消绕所述水平运动臂(16)的角力矩；
第二弹性部件(36；240；340)，其抵消绕所述第二水平转动轴线(O3；X7、X11；R9)的角力矩；
第一支点(A14)，其设在所述水平运动臂(16)上，接收来自所述第一弹性部件(40；236；336)的力；
第二支点(A13、X4、R7)，其设置在所述支柱(14)上，接收来自所述第一弹性部件(40；236；336)的力；以及
支点运动机构(44)，其构造成移动所述第一和第二支点(A14；A13、X4、R7)的相对位置。
4、根据权利要求3所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述支点运动机构(44)构造成沿大致与所述水平运动臂(16)的纵向垂直以及大致与所述第一水平转动轴线(O2；X2、X5；R5、R6)垂直的方向移动所述第一支点(A14)的位置。
5、根据权利要求3所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述支点运动机构(44)构造成使所述第二支点(A13、X4、R7)沿大致水平方向以及沿大致与所述第一水平转动轴线(O2；X2、X5；R5、R6)垂直的方向运动。
6、根据权利要求3至5中任一项所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述支点运动机构(44)构造成使所述第一和第二支点(A14；A13、X4、R7)中的至少一个运动，从而抵消由地面倾斜引起的绕所述第一水平转动轴线(O2；X2、X5；R5、R6)的不平衡。
7、根据权利要求1或3所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述水平运动臂(16)由平行四边形连杆机构形成，该水平运动臂(16)的纵向方向被支撑，以使其绕垂直方向沿两个相反方向摇动；所述第一弹性部件(40；236；336)定位成使得当基于所述水平运动臂(16)的质量的角力矩为零时，该第一弹性部件(40；236；336)产生的角力矩为零。
8、根据权利要求1或3所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，该手术用显微镜还包括倾角检测机构(72)，所述倾角检测机构(72)检测设置有基座(12)的地面的倾角(θZ)。
9、根据权利要求8所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述倾角检测机构(72)构造成检测与所述第一水平转动轴线(O2；X2、X5；R5、R6)垂直方向的地面的倾角(θZ)。
10、根据权利要求8所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述倾角检测机构(72)包括运动控制机构(90、96、98)，所述运动控制机构(90、96、98)基于检测结果使所述支点运动机构(44)运动。
11、根据权利要求8所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述倾角检测机构(72)包括倾角显示机构(76)，所述倾角显示机构(76)显示地面的倾角(θZ)。
12、根据权利要求8所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述倾角检测机构(72)设在所述支柱(14)上。
13、根据权利要求1所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，该手术用显微镜还包括支点观察部(74)，通过该支点观察部，所述水平运动臂(16)的所述支点(A14)的位置在外部可见。
14、根据权利要求3所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，该手术用显微镜还包括支点观察部(74)，通过该支点观察部，所述水平运动臂(16)的所述第一支点(A14)的位置在外部可见。
15、根据权利要求13或14所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，在所述支点观察部(74)附近设有指针(62a、62b)，所述指针用于对比用于对地面的倾角(θZ)和基于地面的倾角(θZ)由所述第一弹性部件(40；236；336)产生的角力矩的变化进行校正的必要支点运动量。
16、根据权利要求1或3所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述第一弹性部件(40；236；336)包括气弹簧。
17、根据权利要求16所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述气弹簧(40；236；336)包括用于检测其温度的温度传感器(103)。
18、根据权利要求1或3所述的手术用显微镜(10)，其特征在于，所述水平运动臂(16)和所述垂直运动臂(20)分别包括与所述镜筒部(22)的重力独立平衡的连杆机构。
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