CN115644795B - 手术显微镜系统及手术显微镜 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种手术显微镜系统及手术显微镜，该手术显微镜系统包括显微成像模块和照明模块，显微成像模块包括沿主光轴设置的物镜、二色分光镜、变倍单元、分光器、镜筒、目镜组；照明模块包括同轴照明单元和有角度照明单元，同轴照明单元包括第一光源和视场光阑，视场光阑设于第一光源与二色分光镜之间，第一光源出射的同轴照明光线穿过视场光阑经二色分光镜反射后透过物镜沿主光轴方向到达被观测物面并形成第一光斑；有角度照明单元出射的有角度照明光线经二色分光镜反射后透过物镜沿与主光轴成预设角度的方向到达被观测物面并形成第二光斑；第一光斑大小可调。

Description

手术显微镜系统及手术显微镜

技术领域

本公开涉及光学技术和手术显微镜技术领域，可用于眼科手术场景。

背景技术

常规的外科手术显微镜功能比较单一，为医生手术提供的参考数据、影像都不够丰富、充分。因而对眼科医生而言，在眼外科手术中依靠常规的外科手术显微镜来观测患者眼睛的微小细节，具有极大的挑战性。

比如，眼外科手术中的玻璃体视网膜手术，涉及玻璃体切除（从后房中移除玻璃体以进入视网膜），而成功的玻璃体切除术基本上需要完全从后房中移除玻璃体，包括移除玻璃体基底附近极具挑战性的区域。由于玻璃体的透明特性，仅依靠常规的外科手术显微镜来进行玻璃体切除术是极具挑战性的。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供了一种改进型的手术显微镜系统及手术显微镜，尤其可用于眼科手术场景。

本公开实施例的一个方面，提供了一种手术显微镜系统，包括显微成像模块和照明模块；

所述显微成像模块包括沿主光轴设置的物镜、二色分光镜、变倍单元、分光器、镜筒、目镜组；被观测物面出射的光线依次经过所述物镜、所述二色分光镜、所述变倍单元后被所述分光器分束成第一光束和第二光束，所述第一光束沿所述主光轴依次经过所述镜筒和所述目镜组，用于观测者观测；所述显微成像模块还包括图像采集单元，所述图像采集单元位于所述第二光束的传播路径上，用于采集手术图像；其中，所述第一光束和所述第二光束的传播方向不同；

所述照明模块包括同轴照明单元和有角度照明单元，所述同轴照明单元和所述有角度照明单元均位于所述二色分光镜朝向所述物镜的一侧；所述同轴照明单元包括第一光源和视场光阑，所述视场光阑设于所述第一光源与所述二色分光镜之间，所述第一光源出射的同轴照明光线穿过所述视场光阑经所述二色分光镜反射后透过所述物镜沿所述主光轴方向到达所述被观测物面并形成第一光斑；所述有角度照明单元出射的有角度照明光线经所述二色分光镜反射后透过所述物镜沿与所述主光轴成预设角度的方向到达所述被观测物面并形成第二光斑；所述第一光斑大小可调。

可选的，所述视场光阑上设有多个大小不同的通光孔，选用所述视场光阑上的不同通光孔能够形成不同大小的所述第一光斑。

可选的，所述视场光阑包括：

一个第一圆盘形光阑，所述第一圆盘形光阑上设有的多个大小不同的通光孔的中心均位于以所述第一圆盘形光阑中心为圆心的同一圆周上；或者

长方形光阑，所述长方形光阑上设有的多个大小不同的通光孔的中心位于同一直线上；或者

多个第二圆盘形光阑，所述多个第二圆盘形光阑呈折叠设置，每个所述第二圆盘形光阑上设有一个通光孔，不同所述第二圆盘形光阑上设有大小不同的通光孔，折叠状态下所述多个第二圆盘形光阑对应的多个通光孔的中心位于同一轴线上。

可选的，所述同轴照明单元和所述有角度照明单元可单独启用，也可同时启用。

可选的，所述手术显微镜系统还包括：具有扫描单元和OCT图像采集单元的OCT成像模块，所述OCT图像采集单元设于所述变倍单元与所述二色分光镜之间的主光轴上，所述扫描单元设于所述二色分光镜与所述物镜之间的主光轴上。

可选的，所述镜筒内设有第一透镜组和第二透镜组，所述第一透镜组位于所述镜筒靠近所述目镜组的一端，所述第二透镜组位于所述镜筒靠近所述变倍单元的一端；所述第一透镜组包括弯月透镜，所述第二透镜组包括胶合透镜。

可选的，所述同轴照明单元还包括眼底功能镜片；所述眼底功能镜片包括透光部和遮光部，所述透光部围设于所述遮光部周边，所述眼底功能镜片位于所述第一光源和所述视场光阑之间，且所述遮光部位于所述第一光源出射的同轴照明光线的光轴上；所述遮光部的透过率为T1，所述透光部的透过率为T2；T1＜1%，T2＞99%。

可选的，所述照明模块还包括杂散光吸收单元；所述杂散光吸收单元设于所述二色分光镜背离所述同轴照明单元的一侧，且设于所述同轴照明光线中透过所述二色分光镜的照明光线的传播路径上。

可选的，所述物镜包括胶合设置的第一透镜和第二透镜；透镜靠近物面一侧的表面为物侧面，透镜靠近像面一侧的表面为像侧面；所述第一透镜的物侧面为平面，所述第一透镜的像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凸面；所述第一透镜的折射率为n1，所述第二透镜的折射率为n2；所述第一透镜的阿贝常数为v1，所述第二透镜的阿贝常数为v2；其中，n1＞n2；v1＜v2。

本公开实施例的另一个方面，还提供了一种手术显微镜，包括本公开任一实施例所述的手术显微镜系统。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示例性示出了本公开实施例的一种用于眼科手术的手术显微镜系统的示意图；

图2~图4示例性示出了本公开实施例的三种视场光阑的示意图；

图5示例性示出了本公开实施例的一种眼底功能镜片的示意图；

图6示例性示出了本公开实施例的一种变倍单元的示意图；

图7示例性示出了本公开实施例的一种OCT扫描单元的光路示意图。

其中，附图标记为：

L1-主光轴，11-物镜，111-第一透镜，112-第二透镜，12-二色分光镜，13-变倍单元，14-分光器，15-镜筒，16-目镜组，17-图像采集单元，18-反射镜，S3-第一光束，S4-第二光束，21-同轴照明单元， 211-第一光源，212-第一视场光阑，213-眼底功能镜片，214-第一照明透镜组，22-有角度照明单元，221-第二光源，222-第二视场光阑，223-第二照明透镜组，120-前固定组，121-第三透镜，122-第四透镜，130-变倍组，131-第五透镜，132-第六透镜，140-补偿组，141-第七透镜和142-第八透镜， 150-后固定组，151-胶合透镜，152-弯月透镜，31-扫描单元，311-扫描振镜，312-调焦镜片，313-OCT系统光源，314-反射镜，315-聚焦透镜，32-OCT图像采集单元。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本公开实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本公开的技术方案。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本公开的保护范围之内。

在一些实施例中，为了解决常规的外科手术显微镜功能比较单一的问题，针对眼外科手术还提供了光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography， 简称OCT）成像。但是，该实施例中，OCT成像只能用于术前，无法与外科手术显微镜结合用于术中，因而对眼外科医生帮助有限。

另外，在一些实施例中，用于眼科手术的手术显微镜，其照明模块包括同轴照明单元和有角度照明单元。其中，有角度照明单元又称为场照明单元，手术显微镜使用中场照明单元的照明光路可以提供不同角度的照明，以便为整个手术现场提供所需的环境照明光。而同轴照明单元又称为0°照明单元，可以为白内障手术提供起决定性作用的、本身受到晶状体的瞳孔区限制的手术区的背景照明光，这可以为白内障手术中的最佳照明系统确立基本要求。即，手术区的背景照明光需要具有均匀的红光反射，同时要求红光反射具有良好的对比度，而同轴照明单元恰好可以满足该要求。但是，本实施例中，同轴照明单元产生的眼底光斑（也称眼底光点）的大小是不可调的。

然而，在白内障手术中，如果患者眼底上只有很小的局部病或患者眼底比较小（例如当患者是儿童时其眼底通常比较小），那么眼底光斑越小越能提供更好的对比度。此外，在白内障手术中，还可能遇到比较厚的白内障，这种情况下“红光反射”可能太暗，此种情况下如果能通过增大眼底光斑来增强眼底亮度，那么对白内障手术是极为有利的。

此外，在一些实施例中，用于眼科手术的手术显微镜，其照明模块中的同轴照明单元和有角度照明单元只能单独启用，不能同时启用。

然而，眼科手术中，有些情况下需要增大视野以方便手术，有些情况下需要助理医生帮助主刀医生对眼周进行处理，此种情况需要同轴照明单元和有角度照明单元同时启用。

因此，为了使手术显微镜能够更加满足外科手术尤其是满足眼科手术的需求，本公开的一些实施例中，在手术显微镜中增加了OCT成像模块，因而可以在眼科手术中使用OCT成像功能，而不再限于只能在眼科手术前使用OCT成像。本公开的另一些实施例中，还对手术显微镜中的照明模块进行了改进，使得同轴照明单元在眼底形成的光斑大小可调。在本公开的另一些实施例中，还对手术显微镜中的照明模块进行了改进，使得其同轴照明单元和有角度照明单元不仅可以单独启用，还可以同时启用。

图1示例性的示出了本公开实施例的一种用于眼科手术的手术显微镜系统的示意图。如图1所示，本申请实施例提供了一种应用于眼科手术的手术显微镜系统，可应用在医用眼科手术中，手术显示镜系统包括显微成像模块01、照明模块02；显微成像模块01包括沿主光轴L1从物面到像面设置的物镜11、二色分光镜12、变倍单元13、分光器14、镜筒15、目镜组16；被观测物面M出射的光线依次经过物镜11、二色分光镜12、变倍单元13后被分光器14分束成第一光束S3和第二光束S4，第一光束S3沿主光轴L1依次经过镜筒15和目镜组16，用于观测者观测；显微成像模块01还包括图像采集单元17，图像采集单元17位于第二光束S4的传播路径上，用于采集手术图像；其中，第一光束S3和第二光束S4的传播方向不同；照明模块02包括同轴照明单元21和有角度照明单元22，同轴照明单元21和有角度照明单元22均位于二色分光镜12朝向物镜11的一侧；同轴照明单元21包括第一光源211和视场光阑（以下称为第一视场光阑212）和第一照明透镜组214，第一视场光阑212设于第一光源211与二色分光镜12之间，具体设于第一光源211与第一照明透镜组214之间，在同轴照明单元21还包括眼底功能镜213的情况下，第一视场光阑212更具体地设于眼底功能镜213和第一照明透镜组214之间。第一光源211出射的同轴照明光线S1穿过第一视场光阑212以及第一照明透镜组214经二色分光镜12反射后透过物镜11沿主光轴L1方向到达被观测物面M并形成第一光斑（眼底光斑），该第一光斑大小可调；有角度照明单元22出射的有角度照明光线S2经二色分光镜12反射后透过物镜11沿与主光轴L1成预设角度（如5°~7°）的方向到达被测物面M并形成第二光斑。

在本公开实施例中，显微成像模块01用于对被观测眼睛进行放大成像，照明模块02用于为手术显微镜系统的光路提供照明，被观测物面M可以为被观测眼睛的视网膜所在的物面。以显微成像模块01的主光轴L1为参考，显微成像模块01包括沿主光轴L1从物面到像面依次设置的物镜11、二色分光镜12、变倍单元13、分光器14、反射镜18、镜筒15、目镜组16。其中，变倍单元13可用于调节目镜组16观察到的被观测物面M的显示成像的大小。在显示镜系统中设置照明模块02，对被观测眼睛采用同轴照明和/或有角度照明两种方式，其中，同轴照明指的是照明光线与主光轴L1平行；有角度照明指的是照明光线与主光轴L1存在夹角，如夹角度数在5°~7°之间。

示例性的，如图1所示，可以使同轴照明单元21和有角度照明单元22均设于二色分光镜12朝向物镜11的一侧。第一光源211可以采用白光光源，第一光源211用于出射同轴照明光线S1，在第一光源211和二色分光镜12之间设置第一视场光阑212，设置第一光源211出射的同轴照明光线S1的中心光轴照射在二色分光镜12与主光轴L1的交叠区域，以使同轴照明光线S1经二色分光镜12反射后沿主光轴L1传播穿过物镜11到达被观测物面M并形成第一光斑。可以根据不同患者的眼底大小和/或眼底上病灶区域的大小，通过调整第一视场光阑212通光孔的大小来调整第一光斑的大小，以满足不同的照明需求。

在本公开实施例中，由于同轴照明单元在眼底形成的光斑大小可调，因此在白内障手术中，如果遇到患者眼底上只有很小的局部病或患者眼底比较小的情况，则可以将眼底光斑调小，以便提供更好的对比度，从而利于手术开展。在白内障手术中，如果遇到比较厚的白内障而导致“红光反射”太暗的情况，则可以将眼底光斑调大，以便增强眼底亮度，从而利于白内障手术的开展。

在本公开实施例中，有角度照明单元22出射的有角度照明光线S2照射在偏离二色分光镜12与主光轴L1的交叠区域，以此使有角度照明光线S2经二色分光镜12反射后透过物镜11沿着与主光轴L1呈预设角度的方向到达被观测物面M并形成第二光斑。在本公开实施例中，通过调整有角度照明单元22的位姿，可以使有角度照明光线S2经二色分光镜12反射后透过物镜11的传播方向和同轴照明光线S1经二色分光镜12反射后透过物镜11的传播方向之间的夹角为5°~7°，从而获得较大场照明光斑直径，以便对被观测眼睛进行大视野照明，从而满足眼科手术的照明需要。

在本公开的一个实施例中，目镜组16可以为单镜片和双胶合透镜组成的10x放大倍率的透镜组。应该理解，手术显微镜包含左、右眼两路成像目镜，左、右眼两路成像目镜采用对称设置。可选的，显微成像模块01还包括反射镜18，如图1所示，设置反射镜18位于分光器14和镜筒15之间，用于调节光线的传播方向，以适应观测者（如眼科医生）的观测需要。

被观测物面M反射的部分光线沿主光轴L1的方向由物镜11进入显示镜系统，依次穿过二色分光镜12、变倍单元13后被分光器14分束成第一光束S3和第二光束S4，第一光束S3沿主光轴L1依次经过反射镜18、镜筒15和目镜组16，便于主刀医生观测病患的眼睛；第二光束S4沿另一传播方向到达图像采集单元17，以生成手术显示镜视野范围内的手术图像，用于术中观察和术后存档。其中，设置二色分光镜12与主光轴L1的锐角夹角为α，当同轴照明单元21和有角度照明单元22固定设置时，通过调整α的大小，改变有角度照明光线S2与二色分光镜12的接触面，可以调整有角度照明光线S2经物镜11折射后与主光轴L1之间的夹角大小。示例性的，通过将夹角α调大，可以增大第二光斑的直径，扩大有角度照明视野范围；通过将夹角α调小，可以减小第二光斑的直径，缩小有角度照明视野范围。通过调整有角度照明的视场范围，可以满足手术对视野范围的要求。

通过本公开实施例，在手术显微镜系统中，将照明模块的同轴照明单元形成的眼底光斑（如上述的第一光斑）设置成大小可调的光斑，可以满足不同的眼科手术场景，并降低眼科手术难度。通过改变手术显微镜系统中二色分光镜12相对于系统主光轴的倾斜角度，可以调节照明模块中有角度照明单元形成的场照明光斑（如上述的第二光斑）的大小，因而可以根据不同的眼科手术场景，获得满足不同手术要求的视野照明范围，以利手术开展。

图2~图4示例性的示出了本公开实施例的三种视场光阑的示意图。

在本公开实施例中，第一视场光阑212上设有多个大小不同的通光孔O，选用第一视场光阑212上的不同通光孔O能够形成不同大小的第一光斑。

在本公开实施例中，由于第一视场光阑212上设有多个不同孔径的通光孔O，因此，针对不同的手术场景可以选用不同孔径的通光孔O以达到调节被检查对象的眼底光斑的大小的目的，从而影响“红光反射”的强度（明亮度）和均匀性。应该理解，红光反射试验是用来筛查眼后段的异常和视轴上的浑浊的，例如白内障和角膜浑浊。照明形成的眼底光斑直径越大，“红光反射”越均匀且越明亮；照明形成的眼底光斑直径越小，“红光反射”的对比度就越好。在手术显微镜系统仅需采用同轴照明的情况下，开启第一光源211，并根据患者的眼底大小，选择合适孔径大小的通光孔O，第一光源211出射的同轴照明光线S1透过通光孔O后再经二色分光镜12反射后透过物镜11到达被观测眼睛并在眼底上形成对应大小的第一光斑，可以达到控制眼底上照明光斑大小的作用。

在本公开实施例中，第一视场光阑212可以有多种表现形式。一种可行的实施方式，如图2所示，第一视场光阑212可以是：一个第一圆盘形光阑。该第一圆盘形光阑上设有的多个大小不同的通光孔O的中心均位于以第一圆盘形光阑中心为圆心的同一圆周上，以便通过旋转第一视场光阑212将其任一通光孔O移入同轴照明光路后，都可以使第一光源211出射的同轴照明光线S1的主光轴垂直于该通光孔O所在的平面并精准穿过该通光孔O的中心，从而达到定位准确和便于调节的目的。

示例性的，如图2所示，可以在圆形的第一视场光阑212的四个象限内分别设置一个孔径大小不等的通光孔O，其中，这4个通光孔O的圆心都分布在对应象限的45°∠方向上，并且这4个通光孔O的圆心同时还都分布在以第一视场光阑212圆心为中心的同一圆周上。使用时，可以将第一视场光阑212绕垂直于第一视场光阑212表面且穿过第一视场光阑212圆心的轴线进行45°、135°、225°、270°旋转，以将不同的通光孔O移入同轴照明光路中。该第一视场光阑212上的任一通光孔O移入同轴照明光路后，都可以使第一光源211出射的同轴照明光线S1的主光轴垂直于该通光孔O所在的平面并精准穿过该通光孔O的中心。使用者可以根据患者眼底的大小选择第一视场光阑212的通光孔O的大小，有利于提高显微成像的对比度。

或者，另一种可行的实施方式，如图3所示，第一视场光阑212可以是一个长方形光阑。该长方形光阑上设有的多个大小不同的通光孔O的中心位于同一直线上，以便通过推动第一视场光阑212将其任一通光孔O移入同轴照明光路后，都可以使第一光源211出射的同轴照明光线S1的主光轴垂直于该通光孔O所在的平面并精准穿过该通光孔O的中心，从而达到定位准确和便于调节的目的。

示例性的，如图3所示的长方形第一视场光阑212，沿其长轴方向，依次设置有四个大小不同的通光孔O。使用时，可以沿第一视场光阑212的长边方向推动第一视场光阑212，从而将满足手术需要的通光孔O推入同轴照明光路。本实施例中，长方形第一视场光阑212的任一通光孔O移入同轴照明光路后，都可以使第一光源211出射的同轴照明光线S1的主光轴垂直于该通光孔O所在的平面并精准穿过该通光孔O的中心。使用者可以根据患者眼底的大小选择第一视场光阑212的通光孔O的大小，有利于提高显微成像的对比度。

或者，另一种可行的实施方式，如图4所示，第一视场光阑212可以包括多个第二圆盘形光阑2120，多个第二圆盘形光阑2120呈折叠设置，每个第二圆盘形光阑2120上设有一个通光孔O，不同第二圆盘形光阑上设有大小不同的通光孔O，折叠状态下多个第二圆盘形光阑2120对应的多个通光孔O的中心位于同一轴线上。

示例性的，如图4所示，每个第二圆盘形光阑2120上设有一个通光孔O，各个通光孔O大小不等，多个第二圆盘形光阑2120呈折叠状态设置，折叠状态下这多个第二圆盘形光阑2120对应的多个通光孔O的中心位于同一轴线上。使用时，从第一视场光阑212中选择手术需要的第二圆盘形光阑2120，并将被选中的第二圆盘形光阑2120移入同轴照明光路，同时将没有被选中的第二圆盘形光阑2120折叠在一起，以减少对空间的占用。通过操作第一视场光阑212将其任一通光孔O移入同轴照明光路后，都可以使第一光源211出射的同轴照明光线S1的主光轴垂直于该通光孔O所在的平面并精准穿过该通光孔O的中心，从而达到定位准确和便于调节的目的。使用者可以根据患者眼底的大小选择第一视场光阑212的通光孔O的大小，有利于提高显微成像的对比度。

继续参考图1所示，镜筒15内设有第一透镜组151和第二透镜组152，第一透镜组151位于镜筒15靠近目镜组16的一端，第二透镜组152位于镜筒15靠近变倍单元13的一侧；第一透镜组151包括弯月透镜，第二透镜组152包括胶合透镜。

示例性的，在镜筒15的两端分别设置第一透镜组151和第二透镜组152，靠近目镜组16一端的第一透镜组151为弯月透镜。该弯月透镜可以是负弯月透镜，其凸面朝向目镜组16，对变倍单元13出射的光线进行汇聚，可以减小显微镜成像光路的球差。并且利用弯月透镜设计有利于压缩变倍单元13和镜筒15的数值孔径（Numerical Aperture，NA）的大小，从整体上减小了设备体积，进而减少了手术显微镜对手术空间的占用。靠近变倍单元13一端的第二透镜组152采用胶合透镜，可以消除透镜两个面上的反射损失以及防止空气间隙上的全反射，有利于矫正轴外的像质和轴上色差。示例性的，第二透镜组152的焦距可以设置为170mm，有利于压缩光线进入目镜组16。

需要说明的是，数值孔径（NA）是透镜与被观测物体之间介质的孔径角（2β）半数的正弦值与折射率（n）之乘积。用公式表示如下：NA = n * sinβ。孔径角又称“镜口角”，是透镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大，进入透镜的光通量就越大，它与透镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。

图5示例性的示出了本公开实施例的一种眼底功能镜片的示意图。

如图5所示，同轴照明单元21还包括眼底功能镜片213；眼底功能镜片213包括透光部P1和遮光部P2，透光部P1围设于遮光部P2周边，眼底功能镜片213设于第一光源211和第一视场光阑212之间，且遮光部P2位于第一光源212出射的同轴照明光线S1的光轴上。遮光部P2的光线透过率为T1，透光部P1的光线透过率为T2；T1＜1%，T2＞99%。

示例性的，第一光源211可以采用白光光源，在第一光源211和第一视场光阑212之间设置眼底功能镜片213，可以避免因白光光源过强而损伤被观测的眼睛。在本实施例中，眼底功能镜片213可以采用平板透镜，其形状可以设计为圆形，在眼底功能镜片213的圆心处设置遮光部P2，遮光部P2的大小可根据光源强度、同轴照明视场以及被观测者对光照刺激的感受等因素调整。例如，眼底功能镜片213的中心可以涂覆有直径1毫米的黑色吸光材料，该涂黑区域经照明镜头放大后在眼底上的直径大小约为15毫米。涂黑区域的透过率T1小于1%；透光部P1围绕遮光部P2周边设置；透光部P1的透过率T2大于99%。本公开实施例中，通过设置上述眼底功能镜片213，可以在保证同轴照明的基础上，保护被观测者瞳孔不被强光损伤。本实施例技术方案尤其适用于儿童、青少年患者，可以避免强光对眼睛瞳孔的伤害。

继续参照图1所示，有角度照明单元22包括第二光源221、第二视场光阑222和第二照明透镜组223，第二光源221用于出射有角度照明光线S2。

返回参考图1，可选的，在手术显微镜中，同轴照明单元21和有角度照明单元22既可以分别单独启用，也可同时启用。同轴照明单元21和有角度照明单元22可以使用不同的启动开关或者按钮进行开关控制。

本公开实施例中，在一些手术场景下，同轴照明（0°照明）和有角度照明（如5°-7°场照明）可以独立启用，并且左、右眼对应的两个同轴照明光路关于手术显微镜系统的主光轴对称。在另一些手术场景下，同轴照明和有角度照明还可以同时启用。一种可行的实施方式，在同轴照明单元21和有角度照明单元22同时照明的情况下，设置同轴照明和有角度照明的光强度比4：15，经物镜11折射后的有角度照明光线S2和经物镜11折射后的同轴照明光线S1之间的夹角为5°~7°，可以起到均衡光斑能量、增大视野范围和照明亮度的作用。

图6示例性的示出了本公开实施例的一种变倍单元的示意图。

如图6所示，变倍单元13包括前固定组120、变倍组130、补偿组140和后固定组150。前固定组120、变倍组130、补偿组140均为胶合透镜。示例性的，前固定组120包括从像方到物方沿主光轴依次设置的第三透镜121和第四透镜122；变倍组130包括从像方到物方沿主光轴依次设置的第五透镜131（为负光焦度）和第六透镜132（为负光焦度）；补偿组140包括从像方到物方沿主光轴依次设置的第七透镜141（为负光焦度）和第八透镜142（为负光焦度）。后固定组150包括两个透镜，分别为从像方到物方沿主光轴依次设置的胶合透镜151和弯月透镜152。

根据本公开的实施例，前固定组120为正光焦度；变倍组130为负光焦度；补偿组140为负光焦度；后固定组150为正光焦度。因此变倍单元13为正-负-正结构。本公开实施例中，变倍单元13的变倍比可以达到1:6，变倍单元13的视场变化范围可以达到0°~7.4°，变倍单元13的入瞳直径变化范围可以达到3.4mm~18mm。

在本公开实施例中，补偿组140用于补偿变焦移动过程中引起的轴外像差，可以有效实现各焦段的像差平衡，保证不同焦距状态下图像的清晰度。通过变倍组130和补偿组140配合实现连续的无焦变倍，并且具有系统变倍比大、视场范围连续变化的特点，实现了手术显微镜的无焦连续变倍，消除了观测者（如手术医生）因视场跳跃而带来的不适感。

在本公开实施例中，如图1所示，物镜11包括胶合设置的第一透镜111和第二透镜112；透镜靠近物面一侧的表面为物侧面，透镜靠近像面一侧的表面为像侧面；第一透镜111的物侧面为平面，第一透镜111的像侧面为凹面；第二透镜112的物侧面为凸面，第二透镜112的像侧面为凸面；第一透镜111的折射率为n1，第二透镜112的折射率为n2；第一透镜111的阿贝常数为v1，第二透镜112的阿贝常数为v2；其中，n1＞n2；v1＜V2。

应该理解，折射率是光在真空中的传播速度与光在介质中的传播速度之比，主要用来描述材料对光的折射能力，不同材料的折射率不同，材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。阿贝数是用以表示透明介质色散能力的指数，透明介质色散越严重，阿贝数越小；反之，透明介质的色散越轻微，阿贝数越大。

由于使用白光光源进行成像时，会因不同色光有不同折射率而造成色散，从而使不同的色光有不同的传播光路，从而最终呈现出因不同色光的光路差别而引起的像差，称之为色像差（简称色差）。本公开实施例中，通过设置第一透镜111为平凹透镜，第二透镜112为凸凸透镜，并将第一透镜111和第二透镜112胶合，且设置第一透镜111的折射率为n1大于第二透镜112的折射率n2，可以增大入射光线量，但同时引入色差，进一步设置第一透镜111的阿贝常数为v1小于第二透镜112的阿贝常数v2，以起到降低色散效应，消除色差的作用。

在本公开实施例中，如图1所示，照明模块02还包括杂散光吸收单元23。杂散光吸收单元23设于二色分光镜12背离同轴照明单元21的一侧，且设于同轴照明光线S1中透过二色分光镜12的照明光线的传播路径上。

在本公开实施例中，可选的，照明模块02还设置有防杂散光干扰的杂散光吸收单元23，主要用于收集照明光中透过二向色镜12传播的杂散光。因此，在二色分光镜12背离同轴照明单元21的一侧设置杂散光吸收单元23，透过二色分光镜12的同轴照明光线S1就可以被杂散光吸收单元23吸收，因而可以达到消除杂散光的目的。示例性的，杂散光吸收单元23可以为椭球碗结构，该椭球碗结构内部采用吸光材料制成，其内部表面还可以镀有吸光膜。该椭球碗的曲率由它到二色分光镜12和物镜11的距离决定。在本公开实施例中，杂散光吸收单元23可以设计成物镜11的机械框外壁。

图7示例性的示出了本公开实施例的一种OCT扫描单元的光路示意图。

在本公开实施例中，返回参考图1并参考图7所示，手术显微镜系统还可以包括具有扫描单元31和OCT图像采集单元32的OCT成像模块03。OCT图像采集单元32设于变倍单元13与二色分光镜12之间的主光轴上，扫描单元31设于二色分光镜12与物镜11之间的主光轴上。

在本公开实施例中，OCT成像模块03用于采集并显示被观测眼睛的OCT图像。其中，OCT的全称是光学相干断层扫描，是眼科的常规检查方法，主要用于眼前段和后段（包括眼底）的检查。本公开实施例中，在手术显示镜系统的光路中设置OCT成像模块03，通过将OCT扫描单元31和同轴照明单元21设置在二色分光镜12的同一侧，OCT扫描单元31出射的扫描光线S5经二色分光镜12反射后其光轴与主光轴L1重合。OCT扫描单元31还包括扫描振镜311、调焦镜片312、OCT系统光源313、反射镜314、多个聚焦透镜315、控制器（图中未示出）等。扫描振镜311用于对被检眼进行扫描，调焦镜片312为负透镜，用于微调节轴向，扫描振镜311和调焦镜片312共同作用可以实现被观测物面M的OCT断层扫描成像。

进一步，将OCT图像采集单元32设于二色分光镜12和变倍单元13之间的主光轴上。OCT图像采集单元32为高速CCD（Charge-coupled Device，简称CCD）相机。在一个实施例中，二色分光镜12朝向OCT图像采集单元32的一侧涂有反射膜，使得来自被观测物面M的光束中透射过二色分光镜12的光线被分作两路（两路光线传播方向不同），其中一路光线经过二色分光镜12的所述反射膜反射后进入OCT图像采集单元32，以形成OCT断层扫描图像；另一路光线沿主光轴L1方向直接进入变倍单元13，以形成显微镜成像。或者，在另一个实施例中，二色分光镜12与变倍单元13之间还可以增设一个类似于分光器14的分光组元，使得来自被观测物面M的光束中透射过二色分光镜12的光线被该分光组元分作两路（两路光线传播方向不同），其中一路光线进入OCT图像采集单元32，以形成OCT断层扫描图像；另一路光线沿主光轴L1方向直接进入变倍单元13，以形成显微镜成像。根据本公开的实施例，由于OCT图像采集单元32设于二色分光镜12和变倍单元13之间的主光轴上，因此OCT 图像采集单元32的CCD界面上显示的图像的大小可以随手术显微镜倍率的变化而变化，并且由于被观测物面M和CCD像面是共轭面，因此CCD界面上实时显示的OCT图像与通过目镜组16观测到的被观测物面M的显微镜成像可以保持一致。由此，OCT图像采集单元32显示在CCD界面上的OCT图像与观测者（如主刀医生）通过手术显微镜目镜组16看到的被观测物面M的成像放大倍率一致。以此方式，由于术中主刀医生通过目镜组16观测到的显微镜成像与助理医生通过上述CCD界面观测到OCT成像保持一致，因而还可以实现术中教学的目的。

根据本公开的实施例，通过手术显微镜的目镜组16观测到的显微镜成像与通过图像采集单元17采集的手术图像以及通过OCT图像采集单元32采集的OCT图像的图像内容和视野范围都一致，并且通过目镜组16观测到的显微镜成像和OCT图像采集单元32采集并显示在CCD界面上的OCT图像除了图像内容和视野范围一致之外，放大倍率也一致。图像采集单元17采集的手术图像可用于术后存档和分析时调用。

基于同一个发明构思，本公开实施例还提供了一种手术显示镜，该手术显微镜包括上述实施例提供的手术显示镜系统，该手术显示镜也具有上述实施方式中的手术显示镜系统所具有的有益效果，相同之处可参照上文对手术显示镜系统的解释说明进行理解，下文不再赘述。

需要注意的是，上述仅为本公开的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本公开不限于这里所述的特定实施例，本公开的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本公开的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本公开进行了较为详细的说明，但是本公开不仅仅限于以上实施例，在不脱离本公开构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本公开的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种手术显微镜系统，其特征在于，包括显微成像模块、照明模块；

所述显微成像模块包括沿主光轴设置的物镜、二色分光镜、变倍单元、分光器、镜筒、目镜组；被观测物面出射的光线依次经过所述物镜、所述二色分光镜、所述变倍单元后被所述分光器分束成第一光束和第二光束，所述第一光束沿所述主光轴依次经过所述镜筒和所述目镜组，用于观测者观测；所述显微成像模块还包括图像采集单元，所述图像采集单元位于所述第二光束的传播路径上，用于采集手术图像；其中，所述第一光束和所述第二光束的传播方向不同；所述变倍单元包括前固定组、变倍组、补偿组和后固定组；所述后固定组包括从像方到物方沿主光轴依次设置的胶合透镜和弯月透镜，所述弯月透镜的凹面朝向像方，所述弯月透镜的凸面朝向物方；

所述照明模块包括同轴照明单元和有角度照明单元，所述同轴照明单元和所述有角度照明单元均位于同一所述二色分光镜朝向所述物镜的一侧；所述同轴照明单元包括第一光源和视场光阑，所述视场光阑设于所述第一光源与所述二色分光镜之间，所述第一光源出射光线的中心光轴与所述二色分光镜交于所述二色分光镜与所述主光轴的相交处，使得所述第一光源出射的同轴照明光线穿过所述视场光阑经所述二色分光镜反射后透过所述物镜沿所述主光轴方向到达所述被观测物面并形成第一光斑；所述有角度照明单元包括第二光源，所述第二光源出射光线的中心光轴偏离所述二色分光镜与所述主光轴的相交处与所述二色分光镜相交，使得所述第二光源出射的有角度照明光线经所述二色分光镜反射后透过所述物镜沿与所述主光轴成预设角度的方向到达所述被观测物面并形成第二光斑；所述第一光斑大小可调；所述同轴照明单元为0°照明单元，通过调整所述有角度照明单元的位姿改变所述预设角度的大小；

所述第一光源和所述第二光源是两个不同的光源且设于两个不同的照明光路中；所述同轴照明单元和所述有角度照明单元使用不同的控制开关或控制按钮进行独立控制，以用于单独照明或同时照明。

2.根据权利要求1所述的手术显微镜系统，其特征在于，所述视场光阑上设有多个大小不同的通光孔，选用所述视场光阑上的不同通光孔能够形成不同大小的所述第一光斑。

3.根据权利要求2所述的手术显微镜系统，其特征在于，所述视场光阑包括：

一个第一圆盘形光阑，所述第一圆盘形光阑上设有的多个大小不同的通光孔的中心均位于以所述第一圆盘形光阑中心为圆心的同一圆周上；或者

长方形光阑，所述长方形光阑上设有的多个大小不同的通光孔的中心位于同一直线上；或者

多个第二圆盘形光阑，所述多个第二圆盘形光阑呈折叠设置，每个所述第二圆盘形光阑上设有一个通光孔，不同所述第二圆盘形光阑上设有大小不同的通光孔，折叠状态下所述多个第二圆盘形光阑对应的多个通光孔的中心位于同一轴线上。

4.根据权利要求1所述的手术显微镜系统，其特征在于，所述手术显微镜系统还包括OCT成像模块，所述OCT成像模块包括扫描单元和OCT图像采集单元，所述OCT图像采集单元设于所述变倍单元与所述二色分光镜之间的主光轴上，所述扫描单元设于所述二色分光镜与所述物镜之间的主光轴上。

5.根据权利要求1所述的手术显微镜系统，其特征在于，所述镜筒内设有第一透镜组和第二透镜组，所述第一透镜组位于所述镜筒靠近所述目镜组的一端，所述第二透镜组位于所述镜筒靠近所述变倍单元的一端；所述第一透镜组包括弯月透镜，所述第二透镜组包括胶合透镜。

6.根据权利要求1所述的手术显微镜系统，其特征在于，所述同轴照明单元还包括眼底功能镜片；所述眼底功能镜片包括透光部和遮光部，所述透光部围设于所述遮光部周边，所述眼底功能镜片位于所述第一光源和所述视场光阑之间，且所述遮光部位于所述第一光源出射的同轴照明光线的光轴上；所述遮光部的透过率为T1，所述透光部的透过率为T2；T1＜1%，T2＞99%。

7.根据权利要求1所述的手术显微镜系统，其特征在于，所述照明模块还包括杂散光吸收单元；所述杂散光吸收单元设于所述二色分光镜背离所述同轴照明单元的一侧，且设于所述同轴照明光线中透过所述二色分光镜的照明光线的传播路径上。

8.根据权利要求1所述的手术显微镜系统，其特征在于，所述物镜包括胶合设置的第一透镜和第二透镜；透镜靠近物面一侧的表面为物侧面，透镜靠近像面一侧的表面为像侧面；

所述第一透镜的物侧面为平面，所述第一透镜的像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凸面；所述第一透镜的折射率为n1，所述第二透镜的折射率为n2；所述第一透镜的阿贝常数为v1，所述第二透镜的阿贝常数为v2；其中，n1＞n2；v1＜v2。

9.一种手术显微镜，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的手术显微镜系统。