CN1333282C

CN1333282C - 观察装置

Info

Publication number: CN1333282C
Application number: CNB021538859A
Authority: CN
Inventors: 福间康文; 乡庭秀刚
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-12-04
Also published as: EP1321095A3; EP1321095A2; US20030128333A1; EP1321095B1; JP2003172876A; US6726326B2; DE60220630D1; CN1423150A; DE60220630T2; ATE364346T1; JP3856691B2

Abstract

观察装置，包括位于从物镜(19)到目镜(26)的观察路径(13A)上的可变焦透镜(20)和成像透镜(22)，观察系统从物镜到可变焦透镜的部分为观察路径，将反射光束转换成平行光束；观察系统从可变焦透镜到成像透镜的部分为观察路径，将反射光束转换成平行光束；一对可变柱面透镜(61)，设在观察路径上可绕观察光轴转动以消除散光；存储器(69)，储存与基准顶角的基准棱镜(60)观察放大率相应的散光校正量；当另一棱镜压在眼球上用观察放大率第一值观察眼底时，消除散光所需校正量由操作者设定；装置(64)，当另一棱镜观察放大率从第一变到第二值时，根据存储器中的散光校正量计算基准棱镜校正量的比；旋转装置(65)，根据另一棱镜的第二值校正量旋转可变透镜。

Description

观察装置

技术领域

本发明涉及一种观察装置如手术显微镜或裂隙灯的改进。

背景技术

图1所示为现有技术中用作观察装置的手术显微镜。图1中有支撑柱1、支撑臂2、托架3，其中的托架3用来将手术显微镜连接到支撑臂的端部。

支撑臂2由L形臂4和摇臂5构成。L形臂4与支撑臂2的顶端相连从而能水平旋转。摇臂5通过其内的一个弹簧向上偏移。

臂6在支撑上可水平旋转，其布置在摇臂5的端部并向下。同时托架3与臂6相连。

手术显微镜10连接在托架3上。手术显微镜10有一个镜筒11。镜筒11中有一个光学观察系统。镜筒11带有一个目镜镜筒11’。

如图2所示，手术显微镜10具有例如一个光学照明系统12和一个光学观察系统13。其中光学照明系统12由照明光源14、一个聚光透镜15、一个照明场阑16、一个准直管透镜17以及一个棱镜18构成。附图标记18b表示棱镜18的反射面。来自照明光源14的照明光通过聚光透镜15、照明场阑16、准直管透镜17和棱镜18导引到光学观察系统13的物镜19上。然后再导引到例如手术眼球E的眼底Er，以便照亮眼底Er。注意，标记Ea表示手术眼球的瞳孔，Eb为虹膜，Ec为角膜。

如图3所示，光学观察系统13由右眼光学观察系统13a和左眼光学观察系统13b构成。右眼光学观察系统13a包括一个由镜头20a、20b、20c构成的(可变焦距透镜系统)可变焦度透镜系统20、一个分束器21、一个成像透镜22、一个像转正棱镜23、一个光瞳调节棱镜24、一个场阑25以及一个目镜26。注意标记2a1表示入射光瞳，26a表示出射点。

同样，左眼光学观察系统13b包括一个由透镜30a、30b、30c构成的(可变焦距透镜系统)可变焦度透镜系统30、一个分束器31、一个成像透镜32、一个像转正棱镜33、一个眼距调节棱镜34、一个场阑35以及一个目镜36。注意标记2b1表示入射光瞳，36a表示出射点。

从被测眼球E的眼底Er反射回来的光束从光学观察系统13a和13b的物镜19到目镜26和36一直导向操作者的眼睛，从而使操作者能观察到眼底Er。从眼底Er反射回来的一部分光束通过分束器21和31分离并导向辅助光学观察系统40供助手和TV摄像系统50使用。

图3中，41和51表示成像透镜，42和52表示反射镜，43表示目镜，TV摄像机53表示TV摄像机。TV摄像机53具有一个CCD成像元件，其用作图像接收装置53a。

如图4所示，照明光学系统12的出射光瞳18a紧靠着光学观察系统13a和13b的观察路径2a2和2b2布置。图4中的标记O表示物镜19的光轴，O1表示左眼光学观察系统13a的观察光轴，O2表示右眼光学观察系统13b的观察光轴。

顺便说一下，用这类手术显微镜来观察眼底及其周围情况是理想的。如图5所示，在这种情况下将一个光学元件如棱镜、透镜、接触棱镜或接触透镜(以下称为“光学元件”)60压在被测眼球E的瞳孔Ec，以便观察眼底Er的眼底周围部分Er’。在图5中，具有顶角θ(例如45度)的光学元件60压在瞳孔Ec上。

因此，当光学元件60压在瞳孔Ec上时，物镜19的光轴O、光学照明系统12的照明光轴O’以及光学观察系统13a和13b的观察光轴O1和O2将被弯折从而观察到眼底的周围部分Er’。适当改变光学元件60的顶角θ，就能适当改变眼底周围部分Er’的观察点。

然而，在使用光学元件60来观察眼底周围部分Er’时，由光线的折射和散射作用会产生散光和色差。图6所示为未将光学元件60压在手术眼球E上时，其散光的示意图。横坐标表示聚集位置假定为原始位置时前后散焦的散焦量。纵坐标表示点像Q在不同散焦位置时的尺寸和形状。当光学元件60未压在瞳孔Ec上时，即使散焦量相对聚焦量变大，点像Q也基本保持为圆形。与之相比，图7所示为将光学元件60压在手术眼球上时，其散光的示意图。横坐标表示前后散焦的散焦量。纵坐标表示点像Q在不同散焦位置时的尺寸和形状。

当光学元件60压在瞳孔Ec上时，将出现散光。即，点像Q为圆形的位置会从聚焦位置偏移，并且当聚焦状态从前聚焦位变到后聚焦位时点像的形状将从纵椭圆形经最小的圆形变到横椭圆形。

还有，图8所示为棱镜未压在手术眼球上时散光和色差的示意图。横坐标表示聚集位置假定为原始位置时前后散焦的散焦量。纵坐标表示点像Q在不同散焦位置时的尺寸和形状。当光学元件60未压在瞳孔Ec上时，即使散焦量相对聚焦量变大，点像Q也基本保持为圆形。同时，没有观察到图像被分开R、G、B的色差现象。只是随着散焦的增加才观察到一点点色差。因此，在聚焦位置观察时不会有什么问题。

与之相比，图9所示为将光学元件60压在手术眼球E上时，其散光和色差的示意图。横坐标表示聚集位置假定为原始位置时前后散焦的散焦量。纵坐标表示点像Q在不同散焦位置时的尺寸和形状。当光学元件60压在瞳孔Ec上时，将出现散光。即，点像Q为圆形的位置会从聚焦位置偏移，并且当聚焦状态从前聚焦位变到后聚焦位时点像的形状将从纵椭圆形经最小的圆形变到横椭圆形。同时，即使在聚焦位置光学元件60的折射作用也会引起色差。这里，色差用三种颜色G、R和B来表示。其中颜色分离的方向就是光学元件60折射作用的方向，在本例中就是纵坐标的方向。

因此，如图10所示，当色差出现时，即使消除了散光，色差也依旧存在。

当把光学元件60压在手术眼球E的瞳孔Ec上并且对眼底周围部分Er’进行观察时，将出现散光和色差现象，眼底图像会因颜色的分离而被扭曲。因此，不能观察到眼底周围部分Er’的清晰图像，难以对眼底周围部分Er’进行手术。

特别是在对眼内植有眼内镜片(IOL)眼球进行手术时，散光和色差的影响更大。由此，更加难以观察到图像锐利的眼底周围部分Er’。

此外，在将光学元件60压在手术眼球E的角膜上并用激光进行眼球凝结治疗时，也会产生散光现象。

发明内容

因此，本发明的第一个目的是提供一种能够消除散光的观察装置。

本发明的第二个目的是提供一种能够消除色差的观察装置。

本发明的第三个目的是提供一种用来进行眼底治疗的观察装置。

本发明的第一方面是提供一种观察装置，其在光学观察系统从物镜到目镜的观察路径上布置有一可变焦度透镜系统和一组成像透镜，其中：

在光学观察系统中，从物镜到可变焦度透镜系统延伸的光学观察系统形成一条观察路径，该路径用来将手术眼球眼底到可变焦度透镜系统的反射光束转换成平行光束；以及

在光学观察系统中，从可变焦度透镜系统到成像透镜延伸的光学观察系统形成一条观察路径，该路径用来将获得的、从可变焦度透镜系统到成像镜头成像透镜的反射光束转换成平行光束；

其特征在于光学观察系统从物镜到目镜的观察路径上有一个消除散光的光学元件，以便在棱镜压在手术眼球上时用来消除棱镜引起的散光。

换言之，本发明提供了一种观察装置，其包括一可变焦度透镜系统和一成像透镜，所述可变焦度透镜系统和成像透镜位于所述观察装置的光学观察系统从物镜到目镜延伸的观察光学路径上，其中：所述光学观察系统从物镜到可变焦度透镜系统延伸的部分为一条观察路径，所述观察路径用来将从手术眼球的眼底到可变焦度透镜系统的反射光束转换成平行光束；以及所述光学观察系统从可变焦度透镜系统到成像透镜延伸的部分为一条观察路径，所述观察路径用来将获得的、从可变焦度透镜系统到成像透镜的反射光束转换成平行光束；一对可变柱面透镜，其设置在观察光学系统的从物镜到目镜延伸的观察路径上，并且可相对于彼此绕观察路径的观察光轴转动，用于消除当棱镜压在眼球上时引起的散光；存储器，用于储存与具有基准顶角的基准棱镜各个观察放大率相应的散光校正量；其中当把顶角与该基准顶角不同的另一棱镜压在手术眼球E上同时用观察放大率的第一值观察手术眼球眼底的时候，消除散光所需的校正量适于由操作者设定；装置，用于当该另一棱镜的观察放大率响应于操作者的输入而从该第一值变化到第二值时，根据存储在该存储器中的散光校正量计算基准棱镜具有第一值的校正量的比率；以及旋转装置，用于根据该另一棱镜具有该第二值的计算机校正量旋转该对可变柱面透镜。

本发明的第二方面是提供一种观察装置，其特征在于消除散光的光学元件布置在可变焦度透镜系统和成像透镜之间。

本发明的第三方面是提供一种观察装置，其特征在于消除散光的光学元件布置在物镜和可变焦度透镜系统之间。

本发明的第四方面是提供一种观察装置，消除散光的光学元件由一对可变柱面透镜构成，这两个柱面透镜能相对彼此绕观察路径的观察光轴转动，该消除散光的光学元件还包括一校正镜头，其用来校正正的、负的散光量。

本发明的第五方面是提供一种观察装置，其包括有散光校正量自动变化装置，该散光校正量自动变化装置能对这种随着观察放大倍数一起变化的散光进行校正，其特征在于该散光校正量自动变化装置包括有可变柱面透镜旋转装置，以便旋转该可变柱面透镜，并且该可变柱面透镜旋转装置能根据散光校正量使可变柱面透镜相对彼此绕观察光轴转动以便改变其焦度而消除散光。

本发明的第六方面是提供一种观察装置，其特征在于光学观察系统包括图像接收装置以便接收眼底的反射光，该图像接收装置与一图像处理设备相连，并且该散光校正量自动变化装置通过图像处理设备对图像接收装置所接收眼底图像进行分析从而计算出散光校正量，然后根据计算结果控制可变柱面透镜旋转装置来旋转可变柱面透镜。

本发明的第七方面是提供一种观察装置，其特征在于：

该光学观察系统包括：

光学投影系统，其通过物镜将图案图像投射到眼底；以及

图像接收装置，其用来接收眼底的反射光束，同时该图像接收装置还与一图像处理设备相连；以及

散光校正量自动变化装置通过使用图像处理设备来分析图像接收装置所接收的图案图像从而计算出散光校正量，然后根据计算结果控制可变柱面透镜旋转装置来旋转可变柱面透镜。

本发明的第八方面是提供一种观察装置，其特征在于：

散光校正量自动变化装置包括一个存贮器，该存贮器保存对应于棱镜不同的观察放大倍数的散光校正量，其中的棱镜具有基准顶角；以及

一旦确定出对应于一棱镜观察放大倍数的校正量，该散光校正量自动变化装置就根据存贮器中保存的校正量相应于其它放大倍数来对校正量进行校正，其中的棱镜的顶角不同于基准顶角。

本发明的第九个方面是提供一种观察装置，其特征在于包括一个消除色差光学元件，其在一方向上具有焦度从而能够消除在棱镜压在手术眼球上时引起的色差，并该消除色差光学元件布置在可变焦度透镜系统和成像透镜之间。

本发明的第十个方面是提供一种观察装置，其在光学观察系统从物镜到目镜的观察路径上布置有可变焦度透镜系统和成像透镜，其中：

其特征在于光学观察系统从物镜到目镜延伸的观察路径上有一个消除色差的光学元件，以便在将棱镜压在手术眼球上时用来消除棱镜产生的色差。

本发明的第十一方面是提供一种观察装置，其特征在于消除色差的光学元件布置在可变焦度透镜系统和目镜之间。

本发明的第十二方面是提供一种观察装置，其特征在于消除色差的光学元件布置在物镜和可变焦度透镜系统之间。

本发明的第十三方面是提供一种观察装置，其包括：

在光学观察系统从物镜到目镜的观察路径上布置有一可变焦度透镜系统和一组成像透镜，其中：

该光学观察系统包括图像接收装置以便接收眼底的反射光束并显示眼底图像，同时该图像接收装置还与一图像处理设备相连；

其特征在于，为了校正在一光学元件压在手术眼球上时所产生的色差，该图像处理设备包括一个色差校正装置通过在某一点对图像接收装置上图像经R、G和B三色分离而获得的点像进行数字合成来对色差进行校正。

本发明的第十四个方面是提供一种观察装置，其在光学观察系统从物镜到目镜的观察路径上布置有一可变焦度透镜系统和一组成像透镜，其中：

在光学观察系统中，从可变焦度透镜系统到成像透镜延伸的光学观察系统形成一条观察路径，该路径用来将获得的、从可变焦度透镜系统到成像镜头成像透镜的反射光束转换成平行光束；以及

利用一种光学照射系统来照射治疗性激光光束从而进行眼底治疗；其特征在于还带有一个消除散光的光学元件，该消除散光的光学元件用来消除在光学元件或一棱镜压在手术眼球上以便将治疗性激光光束照射到眼底时所引起的散光。

附图说明

图1所示为现有手术显微镜的外形图；

图2所示为现有手术显微镜光学系统的总体侧视图；

图3所示为现有手术显微镜光学系统的总体正视图；

图4所示为物镜和观察路径之间的关系平面图；

图5所示为棱镜压在手术眼球上时观察光轴折射情况的示意图；

图6所示为假定没有散光时，现有技术中散焦量与点像之间的关系示意图；

图7所示为假定存在散光时，现有技术中散焦量与点像之间的关系示意图；

图8所示为没有散光但考虑色差时，现有技术中散焦量与点像之间的关系示意图；

图9所示为假定存在散光和色差时，现有技术中散焦量与点像之间的关系示意图；

图10所示为消除散光但存在色差时，现有技术中散焦量与点像之间的关系示意图；

图11所示为本发明实施例1中观察装置光学系统的侧视图；

图12所示为本发明实施例1中观察装置光学系统的正视图；

图13所示为图11和图12中消除散光的光学元件在其焦度为零时的实施例的透视图；

图14所示为图11和图12中消除散光的光学元件在其焦度最大时的另一实施例的透视图；

图15所示为光学结构示意图，其用来解释消除散光的光学元件的作用原理；

图16为本发明观察装置一改进实施例的光学系统的侧视图；

图17所示为本发明实施例2中观察装置光学系统的正视图；

图18所示为散光校正前的眼底图像，其示意性地展示了屏幕上出现散光所形成的图像浮动(flow)；

图19所示为散光校正后的眼底图像，其展示了散光校正后眼底图像的浮动更小了；

图20为本发明观察装置实施例3的光学系统的正视图；

图21所示为本发明观察装置实施例4中光学系统的正视图，其中该光学观察系统带有一个消除色差的光学元件；

图22为图21中消除色差的光学元件部分的放大图；

图23为图21中消除色差的光学元件的放大侧视图；

图24为图21中消除色差的光学元件的放大立体图；

图25为当光学观察系统的观察光路上布置有消除散光的光学元件和消除色差的光学元件时的光学系统；

图26为本发明观察装置实施例5的光学结构图；

图27所示为一例典型的出现色差时图像分离的现象，其中有三个点像R、G和B。

图28所示为仅提取并保存G像层的示意图；

图29所示为仅提取并保存R像层的示意图；

图30所示为仅提取并保存B像层的示意图；

图31所示为各层叠加显示时的示意图；

图32为本发明观察装置实施例6的光学系统的示意图；

图33为采用图32所示的圆形图像投射系统投射到眼周围部分的图案图像；

图34为通过一接触棱镜在图像接收元件上获得的图案图像中的散光的示意图；以及

图35所示为一例包括治疗用激光器的观察装置。

具体实施方式

实施例1

图11和12所示为本发明观察装置光学系统的示意图。在图11和12中，与图2和3相同的构造采用相同的附图标记，同时说明将主要集中在其它构件上。

在两个光学观察系统13a和13b中，从物镜19到可变焦度透镜系统20(30)的观察光路用来将眼底Er到可变焦度透镜系统20(30)的反射光束(light fluxes)转换成平行的光束。此外，从可变焦度透镜系统20(30)到成像透镜22(32)的观察路径用来将获得的、通过可变焦度透镜系统20(30)到达成像透镜22的反射光束转换成平行光束。注意，标记26(36)用来表示目镜。

这里，当光学元件(如接触棱镜或透镜)60(下面称为“接触棱镜”压在手术眼球E的瞳孔Ec上时，用来消除散光的光学元件61(61)布置在可变焦度透镜系统20(30)和成像透镜22(32)之间。该位置一般作为安装平行光学系统观察装置的连接部分定位的位置。

如图13和14所示，消除散光的光学元件61由一对可变柱面透镜61A和61B构成。可变柱面透镜61A由凸柱镜构成，而可变柱面透镜61B则由凹柱镜构成。

当可变柱面透镜61A的母线轴61C平行于可变柱面透镜61B的母线轴61D时，焦度为零屈光度。当可变柱面透镜61A的母线轴61C与可变柱面透镜61B的母线轴61D正交时，焦度达到最大。

可变柱面透镜61A和61B在布置上可绕观察光轴O1和O2一体转动并能相对彼此进行转动。当可变柱面透镜61A和61B绕观察光轴O1和O2一体转动时，消除散光的光学元件61的方向对应于光学元件60压在手术眼球E上时产生的散光方向。在消除散光的光学元件61的方向保持不变的情况下，当可变柱面透镜61A或61B中的一个相对转动以适当改变消除散光的光学元件61的焦度时，就能消除光学元件60压在手术眼球E上所产生的散光。此外，当焦度校正镜头作适当改变时，就能随意控制散光的标记(“+”或“-”)。

图15所示为一例采用眼球模型的示意图。在图15中，标记62表示眼球模型对应于眼底的一部分，63表示对应于角膜的部分，图中所示为顶角θ为45度时光学元件60压在对应于角膜的部分63上时的状态。物镜19的焦距f为200mm，成像透镜22(32)的焦距f为170mm，并且可变焦度透镜系统20(30)的观察放大率为4.2。当观察放大率为4.2时，消除散光的光学元件61用来消除散光的焦度为-0.017屈光度。

当不用消除散光的光学元件61时，将会如图7所述的那样产生散光。然而，当用消除散光的光学元件61在一方向上设定焦度来消除散光时，就能如图6所示消除散光。

当观察放大率为6.3时，消除散光的光学元件61的焦度为-0.043屈光度。同样，当观察放大率为10.5时，消除散光的光学元件61的焦度为-0.11屈光度，当观察放大率为16时，消除散光的光学元件61的焦度为-0.284屈光度，当观察放大率为21时，消除散光的光学元件61的焦度为-0.445屈光度。

图16为本发明观察装置的一改进实施例。在该改进实施例中，消除散光的光学元件61布置在物镜19和可变焦度透镜系统20(30)之间。

这样，当消除散光的光学元件61布置在物镜19和可变焦度透镜系统20(30)之间的一个位置以便转换来自眼底Er的平行反射光束时，在没有受到可变焦度的影响并且没有根据放大率改变消除散光的光学元件61焦度的情况下，可将散光消除，从而使操作更为方便。

此外，当消除散光的光学元件61布置在物镜19和可变焦度透镜系统20(30)之间的一个位置以便转换来自眼底Er的平行反射光束时，或者布置在一个位置以便转换通过可变焦度透镜系统20(30)到成像透镜22(33)而得到的平行反射光束时，无论这对可变柱面透镜61A和61B之间的距离怎样，均可将散光消除，因此消除散光的操作更为容易。注意，消除散光的光学元件可布置光学观察系统从物镜19到目镜26(36)之间的观察路径的任一位置。

图17所示为本发明观察装置实施例2中光学系统的示意图。该观察装置包括一个图像处理设备64和可变柱面透镜旋转装置65，后者构成用来自动改变散光焦度量的装置的一部分。该可变柱面透镜旋转装置65包括例如一个步进电机。将TV摄像机53的图像输出输入到图像处理设备64，然后将图像数据输出到一台监视器TV66上。图像处理设备64具有一个用来校正散光的分析程序。

如图18所示，眼底周围部分Er’的眼底图像Er”显示在监视器TV66的屏幕66A上。如图所示，当产生散光时，会出现图像67的浮动(flow)。例如血管68的轮廓线会出现浮动。图像处理设备64提取血管68的图像并将一个驱动信号输送给可变柱面透镜旋转装置65。该可变柱面透镜旋转装置65沿着一个与轮廓线的浮动相对应的方向一体转动可变柱面透镜61A和61B。

下一步，将其中一个可变柱面透镜61A或61B的母线轴固定在该方向上。可变柱面透镜旋转装置65根据轮廓线图像中浮动的大小相对地旋转另一个可变柱面透镜61A或61B。这样，就可将消除散光的光学元件61设定在一个消除散光的屈光度上。然后，如图19所示，例如，表示血管68轮廓线的图像的浮动值就变小了。如图19所示，当得到的眼底图像中仍存在散光时，图像处理设备64再次提取血管68的图像并将一驱动信号输送给可变柱面透镜旋转装置65。该可变柱面透镜旋转装置65再次根据轮廓线图像中浮动值绕观察光轴相对转动可变柱面透镜从而设定一个屈光度以便消除散光。

用来自动改变散光焦度量的装置使可变柱面透镜相对转动一对可变柱面透镜61A或61B直到散光变为预定值或更小。此外，基于计算结果校正透镜会产生正的或负的焦度。

在实施例2中，即使利用顶角θ不同的光学元件60来改变眼底周围部分Er’的观察区域，也能对散光自动进行校正，从而获得眼底周围部分Er’的清晰图像。

图20为本发明观察装置实施例3的光学系统的示意图。这里观察装置包括有一个存贮器69。

存贮器69将焦度量作为校正值保存起来。例如，将顶角θ为45度的光学元件60压在对应于角膜的部分63上时，其将-0.017屈光度作为消除散光的光学元件61所需的焦度量保存下来，此时观察放大率设定到4.2。同样，在观察放大率设定到6.3时，将-0.043屈光度保存为消除散光的光学元件61所需的焦度量；在观察放大率设定到10.5时，将-0.11屈光度保存为消除散光的光学元件61所需的焦度量；在观察放大率设定到10.5时，将0.284屈光度保存为消除散光的光学元件61所需的焦度量；在观察放大率设定到21时，将-0.445屈光度保存为消除散光的光学元件61所需的焦度量。

这里保存在存贮器69中的校正值用作具有基准顶角θ的光学元件60在不同观察放大率时的校正值。当压在手术眼球E上的光学元件的顶角不同于光学元件60的基准顶角θ时，图像处理设备64还包括一个用来计算消除散光所需焦度量(校正量)的计算程序。

当压在手术眼球E上的光学元件的顶角不同于光学元件60的基准顶角θ时，操作者在观察屏幕66A的同时首先是使消除散光的光学元件61绕观察光轴O1和O2旋转，从而设定消除散光的焦度量。

例如，当把顶角θ为30度的光学元件60压在手术眼球E上时，就需要焦度量为-0.05屈光度的消除散光的光学元件61来消除散光，并且观察放大率为10.5。

当操作者改变观察放大率，例如从10.5变到21时，图像处理设备64就从存贮器69读出一个校正值-0.11和一个校正值-0.445，前者是具有基准顶角θ的光学元件60在观察放大率为10.5时的校正值；后者是具有基准顶角θ的光学元件60在观察放大率为21时的校正值。然后图像处理设备64根据读取的数据对应于观察放大率为10.5时校正值计算出一个校正系数。这里，该校正系数大约为4。

图像处理设备64根据该校正系数计算出把顶角θ为30度的光学元件60压在手术眼球E上并且观察放大率设定为21时消除散光的光学元件61所需的焦度量。

可变柱面透镜旋转装置65根据计算出的校正量相对地旋转消除散光的光学元件61。这里，校正系数大约为4倍。这样，消除散光的光学元件61旋转以使消除散光的光学元件61的焦度变为-0.2屈光度。

根据实施例3，一旦对应于其顶角不同于基准顶角的棱镜的观察放大率的校正量被确定出，那么就可根据存贮器69中保存的屈光量计算出对应其它观察放大率焦度量。

因此，根据实施例3就能快速地对散光进行校正。

实施例4

图21和22所示为本发明观察装置的实施例4，其中每一个光学观察系统13a和13b均带有一个消除色差的光学元件70。

在实施例4中，在物镜19和可变焦度透镜系统20(30)之间的观察路径上具有消除色差的光学元件70(70)，该观察路径用来将反射光束以平行光束从手术眼球E的眼底Er导引到可变焦度透镜系统20。

如图23和24所示，这里的消除色差的光学元件70由一对可变棱镜70A和70B构成。

可变棱镜70A由棱镜71a和71b粘接而成，可变棱镜70B由棱镜71c和71d粘接而成。棱镜71a和71b以及棱镜71c和71d对于基础波长(d线)具有相同的折射系数“nd”。棱镜71a的色散v小于71b的色散v。棱镜71d的色散v小于棱镜71c的色散v。这里，可变棱镜70A和70B具同相同的结构。

棱镜折射的方向会产生色差。图22中展示出一种状态，该状态中来自附图后面的反射光束经(棱镜)光学元件60折射后导向物镜19。这里，可以看到：由具有R、G和B波长的光束由光学元件60相互分开。此时，通过旋转来调整消除色差的光学元件70从而使相应的光束R’、G’和B’在穿过消除色差的光学元件70时变为平行光束，这样就能将由光学元件60的折射作用产生的色差消除。

因此，如图25所示，将消除散光的光学元件61布置在可变焦度透镜系统20(30)和目镜26(36)之间，同时将71布置在物镜19和可变焦度透镜系统20(30)之间。然后，当使用消除散光的光学元件61时，图9所示的散光点像就能校正为图10所示没有散光只有色差的点像。下一步，当使用消除色差的光学元件70来校正色差时，就能获得消除散光和色差的点像Q，如图8所示。

实施例5

图26为本发明观察装置实施例5的光学系统。这里的图像处理设备64包括一个校正程序，其作为校正装置对在光学元件60压在手术眼球E上时产生的色差进行数字分析并进行校正。

如图27所示，当出现色差时，白色的点像Q被分离成三种颜色R、G和B，从而在监视器TV66的监视屏66a上获得点像R’、G’和B’。

图27中所示图像被分成不同的层--R层、G层和B层。将点像Q相应于每一层的像素地址都保存下来。图像处理设备64进行叠加处理例如，如图28所示G层保存点像G’的地址Xi、Yj；如图29所示R层保存点像R’的地址Xi、Yj+y；如图30所示B层保存点像B’的地址Xi、Yj-y。

由此，将图像分离成R、G和B后而在图像接收元件上获得的点像可在一点上进行数字合成并进行色差校正，即使光学观察系统13a和13b上没有消除散光的棱镜，如图31所示，也可用软件进行。

实施例6

图32所示为本发明观察装置实施例6的光学系统。这里，用来将图案图像(pattern image)投射到眼底Er的光学投影系统72布置在可变焦度透镜系统20(30)和消除散光的光学元件61之间。每一个光学投影系统72(图32)都由圆形图案板(pattern plate)73、投射透镜74和单向透镜75构成。圆形图案经可变焦度透镜系统20和物镜19导引到光学元件60并经光学元件60折射后导向眼底Er的眼底周围部分Er’。

如图33所示，眼底周围部分Er’上形成圆形图案图像76。当图像接收元件53a在消除散光的光学元件61不具有焦度的情况下接收圆形图案图像时，如图34所示，由于散光的作用将形成带有浮动图像77的圆形图案图像78。

图像处理设备64(图32)具有分析处理装置以便对圆形图案图像78进行分析，该图像处理设备64根据圆形图案图像77的浮动计算出校正量，并根据计算结果将一驱动信号输出给可变柱面透镜的旋转装置65。可变柱面透镜的旋转装置65响应于驱动信号驱动消除散光的光学元件61从而消除散光。

根据实施例6，散光量可根据已知的圆形图像计算出来。因此，能够精确地确定出散光的多少。

如上所述，本发明前述的实施例以观察装置实例的形式描述了这种手术显微镜。然而，本发明并不限于这些，其还可应用于狭裂隙灯显微镜和其它眼科观察装置。

实施例7

图35所示本发明观察装置实施例7的光学结构图。在图35中，附图标记80表示一种已知的光学照射系统，其用来将治疗用的激光照射到眼底Er。来自光学照射系统80的治疗用激光被光学元件(未示出)转换成平行光束、经棱镜18反射并导向物镜19。

用来消除散光的光学元件81布置在物镜19和棱镜18之间，该散光是在把光学元件60压在手术眼球E上然后将治疗用的激光通过光学元件60照射到眼底Er时而引起的。与实施例1一样，消除散光的光学元件81由可变柱面透镜81A和81B以及校正透镜81C构成。可变柱面透镜81A和81B的散光校正量也可通过校正量的软件处理而进行自动校正。

在用这种结构对眼底Er进行激光治疗时，压在手术眼球E上的光学元件60所产生的散光将被消除。

本发明的第一到九方面均能消除当接触棱镜压在手术眼球上以便观察眼底周围部分时棱镜所产生的散光。另外，即使激光照射光学系统不与物镜19共同使用，通过考虑激光的照射角度也能够进行照射消除散光。

特别是根据本发明的第二和第三方面，有一个消除散光的光学元件布置在光学观察系统的观察路径上，通过该元件的反射光束将被平行转换，因此能够轻易地将散光消除。

更为特别的是根据本发明的第三方面，无论观察放大率如何变化均能消除散光，从而使操作更为方便。

还有，根据本发明的第五到第八方面，能够自动消除散光，从而使用起来更为方便。

特别是根据本发明的第六和第七方面，可通过图像分析来对散光进行自动校正，从而使操作更为方便。

更为特别的是根据本发明的第七方面，可将已知形状的图案投射到眼底而进行散光分析。从而能使分析处理更为精确。

还有，根据本发明的第八方面，即使压在手术眼球上的接触棱镜的顶角不同于基准顶角，也能快速地校正散光。

根据本发明的第九方面，能同时消除散光和色差。

本发明的第十到十二方面均能消除接触棱镜压在手术眼球上以便观察眼底周围部分时所产生的散光。

特别是根据本发明第十一和第十二方面，有一个消除色差的光学元件布置在光学观察系统的观察路径上，通过该元件的反射光束将被平行转换，因此能够轻易地将色差消除。

根据本发明的第十三方面，即使在光学观察系统的观察路径上没有布置消除色差的光学元件，也能通过软件处理来对色差进行处理。此外，即使不改变光学观察系统的结构，也能消除色差。

根据本发明的第十四方面，能够消除散光从而使治疗用激光照射到眼底。

Claims

1、一种观察装置，其包括一可变焦度透镜系统(20)和一成像透镜(22)，所述可变焦度透镜系统(20)和成像透镜(22)位于所述观察装置的光学观察系统从物镜(19)到目镜(26)延伸的观察光学路径(13A)上，其中：

所述光学观察系统从物镜(19)到可变焦度透镜系统(20)延伸的部分为一条第一观察路径，所述第一观察路径用来将从手术眼球(E)的眼底(Er)到可变焦度透镜系统的反射光束转换成平行光束；以及

所述光学观察系统从可变焦度透镜系统(20)到成像透镜(22)延伸的部分为一条第二观察路径，所述第二观察路径用来将获得的、从可变焦度透镜系统(20)到成像透镜的反射光束转换成平行光束；

一对可变柱面透镜(61)，其设置在观察光学系统的从物镜到目镜(26)延伸的观察路径上，并且可相对于彼此绕观察路径的观察光轴转动，用于消除当棱镜(60)压在眼球(E)上时引起的散光；存储器(69)，用于储存与具有基准顶角(θ)的基准棱镜(60)各个观察放大率相应的散光校正量；

其中当把顶角与该基准顶角(θ)不同的另一棱镜压在手术眼球(E)上同时用观察放大率的第一值观察手术眼球眼底的时候，消除散光所需的校正量适于由操作者设定；

装置(64)，用于当该另一棱镜的观察放大率响应于操作者的输入而从该第一值变化到第二值时，根据存储在该存储器中的散光校正量计算基准棱镜具有第一值的校正量的比率；以及

旋转装置(65)，用于根据该另一棱镜具有该第二值的计算机校正量旋转该对可变柱面透镜。

2、如权利要求1所述的一种观察装置，其中所述一对可变柱面透镜布置在可变焦度透镜系统和成像透镜之间。

3、如权利要求1所述的一种观察装置，其中所述一对可变柱面透镜布置在物镜和可变焦度透镜系统之间。

4、如权利要求2或3所述的一种观察装置，其中，进一步包括消除色差光学元件，该消除色差光学元件布置在物镜和可变透镜之间，并能够消除在棱镜压在手术眼球上时引起的色差。

5、如权利要求4所述的一种观察装置，进一步包括光学照射系统(80)，该光学照射系统(80)用于照射治疗用激光以进行眼底治疗，以及消除散光光学元件(81)，以用于消除在把棱镜压在手术眼球并且将治疗用的激光照射到眼底时而引起的散光。

6、如权利要求1-3中任一项所述的一种观察装置，进一步包括光学照射系统(80)，该光学照射系统(80)用于照射治疗用激光以进行眼底治疗，以及消除散光的光学元件(81)，以用于消除在把棱镜压在手术眼球并且将治疗用的激光照射到眼底时而引起的散光。