JP2004145130A - 顕微鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学顕微鏡の像に重なる別の観察手段の像に自然なボケをもたせる。
【解決手段】顕微鏡装置は、立体光学像を観察可能な光学顕微鏡１４，１６，１８，１９と、立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段４と、被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段２１ａ，２１ｂと、光学顕微鏡の観察位置で被検体が観察されるように表示手段と光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段２０，２２ａ，２２ｂと、光学顕微鏡の観察位置で被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように表示手段を移動する移動手段２４，３０と、像取得手段で得られる被検体像に基づいて立体光学像のピント位置からの距離と表示手段の位置との相関が取られた像データを生成し、像データに基づく被検体画像を表示手段に表示させる像データ生成手段とを有する。
【選択図】 図２
【解決手段】顕微鏡装置は、立体光学像を観察可能な光学顕微鏡１４，１６，１８，１９と、立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段４と、被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段２１ａ，２１ｂと、光学顕微鏡の観察位置で被検体が観察されるように表示手段と光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段２０，２２ａ，２２ｂと、光学顕微鏡の観察位置で被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように表示手段を移動する移動手段２４，３０と、像取得手段で得られる被検体像に基づいて立体光学像のピント位置からの距離と表示手段の位置との相関が取られた像データを生成し、像データに基づく被検体画像を表示手段に表示させる像データ生成手段とを有する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は顕微鏡装置に関する。より詳細には、実体顕微鏡、特に外科手術において使用される手術顕微鏡を備えた顕微鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、外科手術では複数の情報を用いて手術が行われるようになってきている。例えば、手術顕微鏡を用いた手術では、術者は手術顕微鏡の観察像の他に、別の観察手段により得られた観察画像、例えば術部に関連する超音波診断装置の観察画像を用いることがある。特許文献１〜特許文献５には、術者が同時に２つの観察画像の情報を得る技術が開示されている。特許文献３に開示されている手術用観察システムは、顕微鏡の実視野内で、超音波診断装置等の別の観察手段の観察像と顕微鏡の観察像とを、夫々の相対位置、相対角度、相対倍率を合致させた状態で表示する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２１５９７１号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００１−１０８９０５号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開２００１−１０４３３５号公報
【０００６】
【特許文献４】
特開平６−５１２４５号公報
【０００７】
【特許文献５】
特表２００１−５２６７９２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
実際の術部は３次元的に凹凸に富んでいることが多い。術者は顕微鏡の観察実視野内の任意の部位にピントを合わせる。ピントを合わせた部位と高さが異なる、実視野内のその他の部位の像は、焦点内外像、すなわちボケた像となる。別の観察手段による観察像は、輪郭が明瞭な線で描かれるフレーム画像や、輪郭が明瞭な面で描かれるポリゴン画像で表現される。上述のように、顕微鏡の観察野内で、顕微鏡の観察像と、顕微鏡とは別の観察手段による観察像とを重畳する場合、顕微鏡の実視野内のピントが合致していない部分に輪郭の明瞭な画像が重なる。そのため、術者は重畳された観察像を自然な観察像として認識することが困難であった。
【０００９】
なお、顕微鏡が一対の接眼光学系をもち、夫々の接眼光学系が観察対象物に対して所定の輻そう角をもった、いわゆる立体視可能な顕微鏡である場合で、かつ顕微鏡とは別の観察手段も同様に観察対象物に対して所定の輻そう角をもっている場合で、かつ顕微鏡の観察像と、顕微鏡とは別の観察手段による観察像とを、顕微鏡のぞれぞれの接眼光学系にて重畳させる場合には、別の観察手段による観察像が、顕微鏡の観察像と同様なボケをもつことが重要になるのは言うまでもない。
【００１０】
本発明は上述のような事情に着目してなされたものであり、本発明の目的は、顕微鏡の観察像と重ねられる、別の観察手段により得られた観察像に違和感のない自然なボケをもたせる顕微鏡装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係わる顕微鏡装置は、被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段を移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記表示手段の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有する。
【００１２】
本発明の請求項２に係わる顕微鏡装置は、被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記結合手段に設けられて前記表示手段により表示される前記被検体画像を前記光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系と、
前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記投影光学系を移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記投影光学系の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記投影光学系の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有する。
【００１３】
本発明の請求項３に係わる顕微鏡装置は、被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な複数の表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記複数の表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記複数の表示手段により表示される前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記倍率検出手段及び像位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段の位置との相関が取られた複数の像データを生成し、これらの像データに夫々基づく複数の被検体画像を前記複数の表示手段に夫々表示させる像データ生成手段と、
を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図４を参照して本発明の第１の実施の形態の顕微鏡装置を説明する。図１は顕微鏡装置を使用している状態を示す図、図２は顕微鏡装置の一部を示す斜視図、図３は顕微鏡装置の制御要素を示すブロック図、図４は顕微鏡装置により被検体が観察される様子を示す図である。図１に示すように患者７が手術台８に寝かされている。１は手術顕微鏡であり、懸架装置２によって図示しない手術室の床面や天井から支持されている。手術顕微鏡１は被検体、すなわち術部５の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡を有している。手術台８には例えば特開平７−２２７３９８で示されるような保持装置６が接続されている。
【００１５】
顕微鏡装置は光学顕微鏡で観察される任意の領域の少なくとも一部を含み、光学顕微鏡により観察される立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段を有している。像取得手段は超音波三次元診断装置３を有している。超音波三次元診断装置３には例えば特開平６−２８５０６９に開示されているものが適用できる。像取得手段は超音波三次元診断装置の代わりに、例えば特開平６−２３７８８１で示されるような立体内視鏡を有していても良い。または、手術中にリアルタイムで撮像可能な、ＣＴやＭＲＩのような、ボクセルデータから三次元画像を再構築することによって２つの内向角をもった被検体像を獲得するものを有していても良い。
【００１６】
プローブ部４は術部５に挿入されている。プローブ部４の基端部は保持装置６に接続されて保持されている。９はプローブ部４の基端部に接続されたセンサーアームであり、その端部には３つのＬＥＤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃが固定されている。ＬＥＤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは図示しないケーブルによって電源と接続されている。超音波三次元診断装置３は制御部３２に接続されている（図３参照）。制御部３２は予め超音波三次元診断装置３の観察倍率を情報としてもっている。手術顕微鏡１は懸架装置２によって図示しない手術室の床面や天井から支持されている。１１はセンサーアーム９と同様なセンサーアームであり、同じく３つのＬＥＤ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが固定されている。１３ａはセンサーアーム９、１１に固定された発光指標であるＬＥＤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃの位置を検出する撮影装置で、演算部１３ｂに接続されている（図３参照）。撮影装置１３ａは手術顕微鏡１や超音波三次元診断装置３の夫々の観察位置、角度を検出するのに用いられる。このような撮影装置は例えば特開２００１−１８７０６７や、特開２００１−１０４３３５に開示されている。顕微鏡装置には特開２００１−１８７０６７や、特開２００１−７１０４３３５や、特開平５−２１５９７１（特許文献１）に示される技術を用いても良い。
【００１７】
次に図２及び図３を参照して手術顕微鏡１を説明する。１４は術部５からの光束を受けアフォーカル光束を出射する対物光学系である。対物光学系１４には対物光学系１４を構成する光学素子の位置を検出する位置検出装置１５が接続されている。１６は対物光学系１４からの光束を受けアフォーカル光束を出射する一対の変倍光学系である。変倍光学系１６には変倍光学系１６を構成する光学素子の位置を検出する位置検出装置１７が接続されている。１８は変倍光学系からアフォーカル光束を受け、所定の位置に焦点を結ぶ一対の結像光学系である。１９は結像光学系１８の結像面を拡大観察可能な一対の接眼光学系である。対物光学系１４、変倍光学系１６、結像光学系１８及び接眼光学系１９は上述した光学顕微鏡に含まれている。この光学顕微鏡は双眼型の顕微鏡である。変倍光学系１６はこの光学顕微鏡により観察される立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段として用いられている。位置検出装置１７は変倍光学系１６により定まる立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段として用いられている。位置検出装置１５、１７は図示しないケーブルを介して夫々演算部１３ｂに接続されている。位置検出装置１５、１７は観察倍率と焦点距離を検出するのに用いられる。位置検出装置１５、１７のように観察倍率と焦点距離を検出する装置は例えば特開平５−２１５９７１（特許文献１）に開示されている。演算部１３ｂは制御部３２と接続されている。２０は結像光学系１８と接眼光学系１９の間に配置されたハーフミラーである。
【００１８】
顕微鏡装置は超音波三次元診断装置３を有する像取得手段で得られる被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段を有している。表示手段は液晶モニタ２１ａ、２１ｂを含んでいる。モニタ２１ａ、２１ｂは制御部３２に接続されている。２２ａ、２２ｂは、モニタ２１ａ、２１ｂにより表示される被検体画像を光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系である。投影光学系２２ａ、２２ｂは図３に示すように、基準位置Ａにて表示された被検体画像を、ハーフミラー２０の反射を介して、結像光学系１８による結像面、すなわち光学顕微鏡の中間結像面に投影する。図４に示すように光学顕微鏡はＡ’面上の位置に合焦している。すなわちＡ’面上の位置と基準位置Ａは互いに共役であり、Ａ’面上の術部５の像と基準位置Ａにある場合のモニタ２１ａ、２１ｂの像が光学顕微鏡の中間結像面に結ばれる。また、Ｂ’面と位置Ｂ、及びＣ’面と位置Ｃが、夫々光学顕微鏡の共役な光学像投影位置となっている。Ｂ’面とモニタ２１ａ、２１ｂの位置Ｂ、Ｃ’面とモニタ２１ａ、２１ｂの位置Ｃも同様に中間結像面に対して共役なる像を結ぶようになっている。図４のハッチング部分は超音波三次元診断装置３によって観察される腫瘍３３である。腫瘍３３が超音波三次元診断装置３により観察されると、腫瘍３３の３次元データが構築される。
【００１９】
図２に示すように、投影光学系２２ａ、２２ｂは夫々の光軸を平行とすべく手術顕微鏡１のシャーシ２３に固定されている。モニタ２１ａ、２１ｂは往復運動部材２４に固定されている。モニタ２１ａ、２１ｂは投影光学系２２ａ、２２ｂの光軸に対して垂直に向けられている。２５は投影光学系２２ａ、２２ｂの光軸と平行になるようにシャーシ２３に固定された一対の案内レールである。往復運動部材２４は案内レール２５に摺動可能に取り付けられている。２６は往復運動部材２４とシャーシ２３の間に配設され、往復運動部材２４を付勢するバネである。２７は往復運動部材２４に突設されたピンである。２８は円盤形状の摺動部材であり、その中心に対して所定量オフセットした位置に軸２９の一端が固定されている。軸２９の他端はモータ３０の出力回転軸に接続されている。モータ３０はシャーシ２３に固定され、図示しない駆動回路と接続されている。モータ３０の出力回転軸の角度を検出すべくモータ３０には図示しないロータリーエンコーダ３１が一体的に固定されており、制御部３２に接続されている。往復運動部材２４、案内レール２５、バネ２６、ピン２７、摺動部材２８、軸２９及びモータ３０は、光学顕微鏡の観察位置で被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように表示手段（モニタ２１ａ、２１ｂ）を移動する移動手段を形成している。ロータリーエンコーダ３１は移動手段の動作に基づく表示手段（モニタ２１ａ、２１ｂ）の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段を形成している。移動手段、光学顕微鏡、投影光学系２２ａ、２２ｂ及びハーフミラー２０は、表示手段（モニタ２１ａ、２１ｂ）を支持すると共に光学顕微鏡の観察位置で被検体（術部５）が観察されるように表示手段と光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段を形成している。
【００２０】
顕微鏡装置の動作について説明する。術部５からの光束は対物光学系１４と、変倍光学系１６を介して結像光学系１８に入射し、結像光学系１８は所定の結像面に術部５の観察像を結像する。モニタ２１ａ、２１ｂが図３のＡの位置にある場合、投影光学系２２ａ、２２ｂによってモニタ２１ａ、２１ｂの画像が、ハーフミラー２０の反射を介して結像光学系１８の結像面に投影される。したがって術者２１は接眼光学系１９を介してこの結像面上の術部５とモニタ２１ａ、２１ｂの両方の中間像を重ねて拡大観察できる。
【００２１】
演算部１３ｂは、位置検出装置１５、１７によって検出される対物光学系１４と変倍光学系１６の光学素子の位置に基づいて光学顕微鏡の焦点距離と観察倍率を演算する。撮影装置１３ａは手術顕微鏡１と超音波三次元診断装置３に固定されたＬＥＤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃを撮影し、その撮影結果を演算部１３ｂに送る。演算部１３ｂは光学顕微鏡と超音波三次元診断装置３の観察方向と観察位置を演算し、演算結果を制御部３２に渡す。観察方向と観察位置が分かれば、光学顕微鏡により観察される立体光学像と超音波三次元診断装置３により取得される被検体像との実空間における相対的な位置関係が分かる。センサーアーム９、センサーアーム１１、撮影装置１３ａ及び演算部１３ｂは、立体光学像と被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出しこの位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段を形成している。
【００２２】
モータ３０が回転すると、軸２９が回転し、円形の摺動部材２８が回転する。摺動部材２８は、摺動部材２８の中心に対して所定量オフセットした位置に固定された軸２９を中心に回転するため、偏心回転運動が生じる。往復運動部材２４はバネ２６によって付勢され、ピン２７が摺動部材２８の外周部に当接しているので、結果往復運動部材２４は投影光学系２２ａ、２２ｂの光軸方向に所定の振幅で往復運動することになる。ロータリーエンコーダ３１はモータ３０の回転位相を検出し、結果往復運動部材２４に固定されたモニタ２１ａ、２１ｂの位置が検出される。ロータリーエンコーダ３１による検出結果は制御部３２に送られる。
【００２３】
制御部３２は、倍率検出手段（位置検出装置１７）、像位置検出手段及び表示位置検出手段（ロータリーエンコーダ３１）からの出力信号並びに像取得手段（超音波三次元診断装置３）で得られる被検体像に基づいて、光学顕微鏡により観察される立体光学像と略等倍率で、立体光学像と観察方向が一致し、立体光学像のピント位置からの距離と表示手段（モニタ２１ａ、２１ｂ）の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を表示手段に表示させる像データ生成手段を形成している。制御部３２は、超音波三次元診断装置３と演算部１３ｂとロータリーエンコーダ３１の情報をもとに、以下のように動作する。術部５は光学顕微鏡によって位置Ｏでは合焦像、位置Ｐでは焦点内像、位置Ｑでは焦点外像として観察される（図４参照）。モニタ２１ａ、２１ｂには腫瘍３３のフレーム画像又はポリゴン画像が表示される。モニタ２１ａ、２１ｂの夫々に表示される画像は視差をもっている。
【００２４】
モニタ２１ａ、２１ｂが位置Ａ（図３参照）にある場合は、制御部３２は、モニタ２１ａ、２１ｂにＡ’面上（図４参照）にある腫瘍３３の部位Ｏ’を表示させる。モニタ２１ａ、２１ｂが位置Ｂにある場合はＢ’面上の部位Ｑ’を表示させる。同様にモニタ２１ａ、２１ｂが位置Ｃにある場合はＣ’面上の部位Ｐ’を表示させる。すなわち、制御部３２は連続的に移動するモニタ２１ａ、２１ｂの位置に応じた部位の画像のみをモニタ２１ａ、２１ｂに表示させる。このように時系列に表示される画像を術者２１は、残像効果によって１つの像として認識可能である。その結果、光学顕微鏡を用いて観察される像に重畳される腫瘍３３の像は、光学顕微鏡の観察位置に応じた位置の画像として術者２１に観察されることになる。往復運動部材２４の往復振動数は残像効果を用いているために、３０Ｈｚ以上あることが望ましい。
【００２５】
以上説明したように、上記構成によれば、光学顕微鏡を用いて観察される像に重畳される腫瘍３３の像を、特に輪郭が明瞭な像、例えばＣＧによるフレーム画像等を、光学顕微鏡の焦点位置や焦点位置からずれた位置に応じて表示できるため、術者２１に対して自然な重畳画像の見栄味を提供できる。モニタ２１ａ、２１ｂに表示された腫瘍３３の画像がフレーム画像やポリゴン画像の場合、自然な見栄味をよりよく提供できる。また、モニタ２１ａ、２１ｂに夫々表示された腫瘍３３の画像は、夫々視差をもっており、光学顕微鏡の一対の接眼光学系１９を介して術者２１に導かれる。術者２１がモニタ２１ａ、２１ｂに夫々表示された腫瘍３３の画像を観察するとき、術者２１はより自然な立体感を体験できる。自然な立体感を体験できない従来の顕微鏡装置を用いて術者２１が手術を行うと術者２１は疲労を訴えることが多い。本実施の形態の顕微鏡装置を用いて手術を行えば、このような疲労を低減できるので、手術の効率が向上する。
【００２６】
モニタ２１ａ、２１ｂと投影光学系２２ａ、２２ｂは一体的に移動させられても良い。例えば、図５に示すように、往復運動部材２４にモニタ２１ａ、２１ｂと投影光学系２２ａ、２２ｂを固定しても良い。この場合でも上述した効果と同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００２７】
以下、図６乃至図８を参照して本発明の第２の実施の形態の顕微鏡装置の構成を説明する。なお、本実施の形態は上記第１の実施の形態の構成に対して、以下のように変更を加えたものである。投影光学系２２ａ、２２ｂを排除して、表示手段を形成する透過型の表示素子を結像光学系１８と接眼光学系１９の間に配設したものである。この透過型の表示素子は、光学顕微鏡の中間結像面に平行に向けられ、移動手段によりこの中間結像面の近傍にて移動させられる。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と共通する構成要素に同一符号を付してその説明を省略する。図６は顕微鏡装置を使用している状態を示す図、図７は顕微鏡装置の一部を示す斜視図、図８は顕微鏡装置の制御要素を示すブロック図である。
【００２８】
３４は本実施の形態における手術顕微鏡である。３５は光学顕微鏡の中間結像面の近傍に配設された透過型の表示素子、すなわち透過型液晶モニタであり、これは制御部５５に接続されている。透過型液晶モニタには好ましくは透過型ＴＦＴモニタが用いられる。モニタ３５は往復運動部材３６に固定されている。往復運動部材３６は手術顕微鏡３４の光学顕微鏡の光軸と平行に延びている一対の案内レール３７に摺動可能に取り付けられている。案内レール３７の両端は手術顕微鏡３４のシャーシ３８に固定されている。３９は往復運動部材３６とシャーシ３８の間に配設され、往復運動部材３６を付勢するバネである。４０は往復運動部材３６に固定されたモータであり、モータ４０の回転軸は案内レール３７と直交している。モータ４０は制御部５５に接続されている。５４はモータ４０に一体的に固定されたロータリーエンコーダであり、制御部５５と接続されている。
【００２９】
４１はナットであり、モータ４０の出力回転軸にテーパーピン４３によって固定されている。４２はナット４１に形成された雌ねじ部である。４４はウォームホイールであり、一対のベアリング４５を介して往復運動部材３６に回動自在に取り付けられている。ウォームホイール４４にはウォームホイール４４の中心軸に沿って延びる軸４７が取り付けられる。ウォームホイール４４と軸４７には互いに噛み合うスプライン４６とスプライン４８が夫々形成されている。軸４７はウォームホイール４４とともに回転し、ウォームホイール４４の回転軸に沿って摺動することができる。
【００３０】
軸４７の一端には雄ねじ４９が切られ、ナット４１に形成された雌ねじ部４２と螺合されている。軸４７の他端には略円盤形状の当接側板５０が固定されている。当接側板５０の外周部にはテーパーが形成され、軸方向に進むにしたがって径が変化する。当接側板５０の径変化量は所定の値に設定されている。軸４７の一端は当接側板５０の円形中心に対して所定量オフセットした位置に固定されている。
【００３１】
５１ａはシャーシ３８に回転自在に取り付けられた軸であり、軸４７と平行に延びている。軸５１ａは円筒ドラム５１を貫いている。円筒ドラム５１の側面にはテーパーが形成されている。円筒ドラム５１の側面には当接側板５０の外周部が当接する。円筒ドラム５１のテーパーの径変化量は当接側板５０のものと同じである。軸５１ａは円筒ドラム５１の中心軸に対して所定量オフセットした位置に固定されている。５２はシャーシ３８に固定され、その出力回転軸が軸５１ａに接続されているモータである。モータ５２は図示しない駆動回路と接続されている。５３はロータリーエンコーダであり、モータ５２に一体的に固定されている。また、ロータリーエンコーダ５３は制御部５５と接続されている。
【００３２】
５６はウォームスクリューであり、往復運動部材３６に回転自在に取り付けられ、ウォームホイール４４に噛合している。５７は往復運動部材３６に固定され、その回転出力軸がウォームスクリュー５６に接続されたモータである。モータ５７は制御部５５と接続されている。５８はモータ５７に一体的に固定されたロータリーエンコーダであり、制御部５５と接続されている。
【００３３】
顕微鏡装置の動作について説明する。手術顕微鏡３４の光学顕微鏡により観察される術部５の立体光学像を含んだ光は、透過型のモニタ３５を透過する。透過型のモニタ３５には、超音波三次元診断装置３を用いて取得される術部５の画像（被検体画像）が表示される。したがって、術者２１は立体光学像に被検体画像が重畳された像を観察可能である。演算部１３ｂにて、手術顕微鏡３４と超音波三次元診断装置３の夫々の観察位置、角度が取得される。また、位置検出装置１５、１７によって検出された対物光学系１４と変倍光学系１６の光学素子の位置から、焦点距離と観察倍率が計算される。以上の情報は制御部５５に入力される。
【００３４】
モータ５２は所定の、好ましくは３０Ｈｚ以上の回転数で回転する。すると円筒ドラム５１が偏芯回転する。往復運動部材３６はバネ３９によって付勢されているため、往復運動部材３６側に取り付けられた当接側板５０の外周部は円筒ドラム５１の側面に押し付けられる。よって往復運動部材３６は往復運動をすることになり、つまりモニタ３５も往復運動する。往復運動部材３６、案内レール３７、モニタ３５、バネ３９、軸４７、当接側板５０、円筒ドラム５１、軸５１ａ及びモータ５２は、表示手段（モニタ３５）を移動する移動手段に含まれている。この移動手段は表示手段（モニタ３５）と光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段に含まれている。
【００３５】
ここで、モニタ３５の往復運動の振幅がＬだったとする。制御部５５が、超音波三次元診断装置３により取得された被検体像の一部しかモニタ３５に表示されない、すなわち被検体像の大きさがＬ以上であると判断すると、制御部５５はモータ４０を駆動させる。すると雄ねじ４９がナット４１に対して移動し、当接側板５０が軸４７の軸方向に移動する。当接側板５０がロータリーエンコーダ５４によって検出される所定の位置まで移動した後に制御部５５はモータ４０を停止させる。結果、円筒ドラム５１の径が大きい位置に当接側板５０が配置され、往復運動部材３６の振幅が拡大されることになる。このようにして、制御部５５は、超音波三次元診断装置３により取得される被検体像の大きさに合致したモニタ３５の振幅を得る制御を行う。
【００３６】
また、超音波三次元診断装置３により取得される被検体像が光学顕微鏡の焦点位置とは異なる位置にある場合、制御部５５はその位置の違いを算出し以下の制御を行う。先ず、制御部５５は、被検体像の位置と光学顕微鏡の焦点位置とが一致するようなモータ５７の回転位置を演算部１３ｂと位置検出装置１５、１７を用いて算出する。次に、制御部５５はモータ５７をこの回転位置まで回転させる。モータ５７の回転位置はロータリーエンコーダ５８により検出されている。
【００３７】
モータ５７の回転力はウォームスクリュー５６、ウォームホイール４４及びスプライン４６，４８を介して軸４７に伝達され、軸４７が所定量だけ回転する。すると当接側板５０も所定量だけ偏芯回転する。つまり、モニタ３５の往復運動の振幅は一定のまま、往復運動の中心位置を変更できる。
【００３８】
制御部５５は、このような制御を行いつつ、第１の実施の形態で説明した制御部３２と同様に、連続的に移動するモニタ３５の位置に応じた被検体の部位の画像をモニタ３５に表示させることができる。つまり、第１の実施の形態と同様にして、超音波三次元診断装置３により取得される被検体像は、光学顕微鏡の観察位置に応じた位置の画像として術者２１に観察される。ロータリーエンコーダ５３、５４、５８は表示位置検出手段に含まれている。制御部５５は像データ生成手段を形成している。
【００３９】
以上説明したような構成によれば、本実施の形態の顕微鏡装置は、第１の実施の形態にて必要とされた投影光学系を必要としないので、より安価、より小型に設計できる。また、当接側板５０の位置と向きを変化させることによってモニタ３５の往復運動の振幅と、往復運動の中心位置を自由に変えることができるため、重畳表示の自由度が高い。
【００４０】
以下、図９を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態において、第１の実施の形態と共通する構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。本実施の形態では光学顕微鏡は右眼用と左眼用の２つの中間結像面を有する双眼型の顕微鏡である。表示手段は被検体画像を表示可能な１つの表示素子を有している。顕微鏡装置は、表示手段により表示される被検体画像を光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系を備えている。投影光学系の光路は、表示素子と光学顕微鏡の２つの中間結像面との間で２つに分岐している。これらの分岐された２つの光路上にはこれらの光路を交互に遮る遮光部材が配置されている。像データ生成手段は、右眼用の中間結像面に至る投影光学系の光路が遮られたときには左眼用の被検体画像を表示素子に表示させ、左眼用の中間結像面に至る投影光学系の光路が遮られたときには右眼用の被検体画像を表示素子に表示させる。
【００４１】
図９は顕微鏡装置の概略図を示している。５９は手術顕微鏡である。６０は手術顕微鏡５９に設けられた光学顕微鏡の結像光学系１８と接眼光学系１９の間に配置されたハーフミラーである。６１は表示素子を形成する液晶モニタであり、図示しないケーブルを介して制御部７８に接続されている。６２はモニタ用対物光学系である。対物光学系６２には、モニタ６１側にある、対物光学系６２の焦点距離だけ離れた位置からの光束が入射し、アフォーカル光束が出射する。６３は三角プリズムであり、これの頂点が対物光学系６２の光軸上に配置されている。三角プリズム６３は対物光学系６２から出射されたアフォーカル光束を２分岐する。６４は三角プリズム６３によって２分岐されたアフォーカル光束を反射する一対のミラーである。６５は一対のミラー６４によって反射された一対の平行なアフォーカル光束を横切るように配設されたロータリーシャッターである。ロータリーシャッター６５は遮光部材を形成する。６６はモニタ用結像光学系である。結像光学系６６には一対のミラー６４によって反射されたアフォーカル光束が入射する。結像光学系６６を出射した光束はハーフミラー６０により反射され、光学顕微鏡の中間結像面近傍にて絞られる。対物光学系６２、三角プリズム６３、ミラー６４及び結像光学系６６は投影光学系を形成する。
【００４２】
６７は対物光学系６２が固定された往復運動部材である。往復運動部材６７には対物光学系６２の光軸と平行に延びる一対の案内レール６８が摺動可能に取り付けられている。案内レール６８の両端は手術顕微鏡５９のシャーシ６９に固定されている。７０は往復運動部材６７とシャーシ６９の間に配設され、往復運動部材６７を付勢するバネである。７１は往復運動部材に突設されたピンである。７２はシャーシ６９に回転自在に取り付けられた軸であり、一端には円盤形状の偏芯回転部材７３が固定されている。軸７２は偏芯回転部材７３の中心からオフセットした位置に固定されている。軸７２の他端にはモータ７４の図示しない回転出力軸が接続されている。モータ７４はシャーシ６９に固定され、図示しない駆動装置と接続されている。７５はモータ７４に一体的に固定されたロータリーエンコーダであり、図示しないケーブルを介して制御部７８と接続されている。
【００４３】
７９はプーリーであり軸７２に固定されている。８０はシャーシ６９に回転自在に取り付けられた軸であり、軸８０にはプーリー８１とベベルギヤ８２が固定されている。タイミングベルト７６がプーリー７９とプーリー８１との間に懸架されている。８３はシャーシ６９に回転自在に取り付けられた軸であり、その端にはベベルギヤ８２と噛み合うベベルギヤ８４が固定されている。８５はプーリーであり、軸８３に固定されている。８６はシャーシ６９に回転自在に取り付けられた軸であり，その端にはロータリーシャッター６５が固定されている。８７はプーリーであり、軸８６に固定されている。タイミングベルト７７がプーリー８５とプーリー８７との間に懸架されている。ロータリーシャッター６５の回転数とモータ７４の回転数の関係は制御部７８に記憶されている。制御部７８は撮影装置１３ａ、超音波三次元診断装置３、位置検出装置１５、１７、と夫々図示しないケーブルを介して接続されている。
【００４４】
往復運動部材６７、案内レール６８、バネ７０、ピン７１、軸７２、偏芯回転部材７３及びモータ７４は、投影光学系を移動する移動手段に含まれている。ロータリーエンコーダ７５は表示位置検出手段を形成している。投影光学系、移動手段、ハーフミラー６０及びシャーシ６９は表示手段（モニタ６１）と光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段に含まれている。
【００４５】
顕微鏡装置の動作について説明する。モータ７４が回転すると、偏芯回転部材７３が偏芯回転し、対物光学系６２が往復運動する。すなわち対物光学系６２の焦点距離は一定であるので、相対的に言えばモニタ６１が対物光学系６２の焦点前後の位置にて往復運動することになる。対物光学系６２から出射するアフォーカル光束は三角プリズム６３によって２分割される。ロータリーシャッター６５は２分岐された光束の一方を遮蔽する。
【００４６】
一方、モータ７４の回転力はタイミングベルト７６、ベベルギヤ８２、８４、タイミングベルト７７を経てロータリーシャッター６５に伝達される。ここで残像効果を利用するため、一対の接眼光学系１９で観察できる液晶モニタ６１の画像は、夫々の接眼部で３０Ｈｚ以上の画像入れ換え同期が望ましい。
【００４７】
制御部７８は第１の実施の形態で説明した制御部３２と同様に像データ生成手段を形成する。制御部７８は連続的に移動する対物光学系６２の位置に応じた被検体の部位の画像をモニタ６１に表示させることができる。制御部７８は視差をもった右眼用及び左目用の画像をロータリーシャッター６５の回転に同期させて交互に表示できる。
【００４８】
本実施の形態の顕微鏡装置を用いれば、１つのモニタと１つのモニタ用対物光学系を用いるだけで第１の実施の形態と同様の効果が得られる。したがって、コストを抑えることができる。対物光学系６２と結像光学系６６の間の投影光学系の光路上の光束はアフォーカル光束である。したがって、この投影光学系の設計自由度は大きい。
【００４９】
以下、図１０乃至図１２を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態において、第１の実施の形態と共通する構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。顕微鏡装置は複数の表示手段を備えている。
【００５０】
図１０は顕微鏡装置を使用している様子を示す図、図１１は複数の表示手段の配置を示す図、図１２は顕微鏡装置により被検体が観察される様子を示す図である。８８は本実施の形態における手術顕微鏡であり、結像光学系１８と接眼光学系１９の間にはハーフミラー８９が配置されている。９０は手術顕微鏡８８のシャーシ９１に固定された一対の透過型液晶モニタである。９２はモニタ９０に表示された画像をハーフミラー８９の反射を介して結像光学系１８の中間結像面に投影する一対の投影光学系である。投影光学系９２はシャーシ９１に固定されている。９３、９４は投影光学系９２の光軸上に、かつモニタ９０の前後に配置された一対の透過型液晶モニタである。モニタ９４がモニタ９０と投影光学系９２の間に配置されている。モニタ９３、９４はシャーシ９１に固定されている。モニタ９０、９３、９４は表示手段を形成している。モニタ９０とモニタ９３の間の間隔とモニタ９０とモニタ９４の間の間隔とは所定の値に設定されている。９６はランプであり図示しない電源に接続されている。９５はランプ９６とモニタ９３の間に配置された拡散板である。９７は制御部であり、制御部９７はモニタ９０、９３，９４、演算部１３ｂ、超音波三次元診断装置３と、夫々接続されている。制御部９７は、倍率検出手段（位置検出装置１７）及び像位置検出手段（センサーアーム９、センサーアーム１１及び撮影装置１３ａが接続された演算部１３ｂ）からの出力信号並びに像取得手段（超音波三次元診断装置３）で得られる被検体像に基づいて複数の像データを生成し、これらの像データに夫々基づく複数の被検体画像を複数の表示手段（モニタ９０、９３、９４）に夫々表示させる像データ生成手段を形成している。投影光学系９２とハーフミラー８９は表示手段（モニタ９０、９３、９４）と光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段を形成している。
【００５１】
顕微鏡装置の動作について説明する。モニタ９０、９３、９４は透過型のモニタであるため、投影光学系９２は夫々図１１に示すＨ、Ｇ、Ｉの位置に配置された３組のモニタ全てを投影可能である。位置Ｇに配置されたモニタ９０上の点は投影光学系９２によって手術顕微鏡８８に設けられた光学顕微鏡の中間結像面上に投影される。つまり位置Ｇにある点は対物光学系１４の焦点位置であるＧ’面内の点（図１２）と共役となっている。位置Ｈに配置されたモニタ９３上の点は同様にしてＨ’面内の点と、位置Ｉに配置されたモニタ９４上の点はＩ’面内の点と共役となっている。Ｊ面はＩ’面とＧ’面の中間距離にあり、夫々の面に平行な面である。Ｋ面はＧ’面とＨ’面の中間距離にあり、夫々の面に平行な面である。
【００５２】
図１２のように、対物光学系１４の焦点位置がＧ’面内にある状態で観察がなされている場合、制御部９７は演算部１３ｂの演算結果に基づいて、超音波三次元診断装置３によって観察された腫瘍３３の観察像（被検体像）を以下のようにモニタ９０、９３、９４に表示する。モニタ９３には、Ｋ面を境界にして対物光学系１４がある側とは反対側に存在する腫瘍３３の部位を表示する。モニタ９０にはＪ面とＫ面の間に存在する腫瘍３３の部位を表示する。モニタ９４にはＪ面を境界にして対物光学系１４がある側に存在する腫瘍３３の部位を表示する。
【００５３】
本実施の形態では、投影光学系の光軸上に配列された複数の表示手段に被検体の各部分の画像を夫々表示している。上記実施の形態のように光学素子を移動させることがないので、機械的な制御を必要としない。したがって、コストを抑えることができる。
【００５４】
本実施の形態では表示手段を３つ用いているが、２つ用いても良いし、４つ以上用いても良い。また、投影光学系の光軸方向に配列された表示手段の間隔は適宜変更可能である。
【００５５】
上記第１乃至第４の実施の形態の顕微鏡装置は様々な用途に使用できる。特に、上記実施の形態の顕微鏡装置は、手術顕微鏡により観察される光学像と、手術顕微鏡の観察野に関連した像取得手段により得られる被検体像とが被検体に対して所定の輻そう角をもつ、すなわち視野角をもつ場合に適している。より詳細には、上記実施の形態の顕微鏡装置は、３Ｄ内視鏡、あるいは３Ｄ超音波プローブ装置、あるいは術中、術前のＣＴやＭＲＩやＰＥＴによるボクセルデータから再構築された３Ｄ画像表示するシステム、あるいは３Ｄアンギオ装置と組み合わされる場合に適している。
【００５６】
本発明は、以下の各項に示す発明を開示している。
【００５７】
１．被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段を移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記表示手段の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【００５８】
２．前記結合手段は、前記表示手段により表示される前記被検体画像を前記光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系を含んでいることを特徴とする第１項に記載の顕微鏡装置。
【００５９】
３．前記表示手段は、前記被検体画像を表示可能な透過型の表示素子を有しており、
この透過型の表示素子は、前記光学顕微鏡の中間結像面に平行に向けられ、前記移動手段によりこの中間結像面の近傍にて移動させられることを特徴とする第１項に記載の顕微鏡装置。
【００６０】
４．前記透過型の表示素子は、透過型液晶モニタを含んでいることを特徴とする第３項に記載の顕微鏡装置。
【００６１】
５．被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記結合手段に設けられて前記表示手段により表示される前記被検体画像を前記光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系と、
前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記投影光学系を移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記投影光学系の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記投影光学系の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【００６２】
６．被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記結合手段に設けられて前記表示手段により表示される前記被検体画像を前記光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系と、
前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段と投影光学系を一体的に移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記表示手段及び投影光学系の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段及び投影光学系の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【００６３】
７．前記光学顕微鏡は双眼型の顕微鏡であることを特徴とする第１項乃至第６項いずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【００６４】
８．前記光学顕微鏡は右眼用と左眼用の２つの中間結像面を有する双眼型の顕微鏡であり、
前記表示手段は前記被検体画像を表示可能な１つの表示素子を有しており、
前記投影光学系の光路は、この表示素子と前記２つの中間結像面との間で２つに分岐していて、これらの分岐された２つの光路上にはこれらの光路を交互に遮る遮光部材が配置されており、
前記像データ生成手段は、右眼用の中間結像面に至る投影光学系の光路が遮られたときには左眼用の被検体画像を前記表示素子に表示させ、左眼用の中間結像面に至る投影光学系の光路が遮られたときには右眼用の被検体画像を前記表示素子に表示させることを特徴とする第２項、第５項及び第６項いずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【００６５】
９．前記移動位置は３０Ｈｚ以上で往復することを特徴とする第１項乃至第８項いずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【００６６】
１０．被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な複数の表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記複数の表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記複数の表示手段により表示される前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記倍率検出手段及び像位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段の位置との相関が取られた複数の像データを生成し、これらの像データに夫々基づく複数の被検体画像を前記複数の表示手段に夫々表示させる像データ生成手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【００６７】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【００６８】
【発明の効果】
光学顕微鏡の光学像と重ねられる、別の観察手段により得られた被検体像に違和感のない自然なボケをもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における顕微鏡装置を使用している状態を示す図。
【図２】図１の顕微鏡装置の一部を示す斜視図。
【図３】図１の顕微鏡装置の制御要素を示すブロック図。
【図４】図１の顕微鏡装置により被検体が観察される様子を示す図。
【図５】第１の実施の形態の変形例における顕微鏡装置の一部を示す概略図。
【図６】本発明の第２の実施の形態における顕微鏡装置を使用している状態を示す図。
【図７】図６の顕微鏡装置の一部を示す斜視図。
【図８】図６の顕微鏡装置の制御要素を示すブロック図。
【図９】本発明の第３の実施の形態における顕微鏡装置の概略図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における顕微鏡装置を使用している様子を示す図。
【図１１】図１０の顕微鏡装置に用いられる表示手段の配置を示す図。
【図１２】図１０の顕微鏡装置により被検体が観察される様子を示す図。
【符号の説明】
１ 手術顕微鏡
３ 超音波三次元診断装置
４ 像取得手段
５ 術部（被検体）
１３ｂ 演算部
１３ａ 撮影装置
１４ 対物光学系
１５ 位置検出装置
１６ 変倍光学系
１７ 位置検出装置
１８ 結像光学系
１９ 接眼光学系
２０ ハーフミラー
２１ａ，２１ｂ 液晶モニタ
２２ａ，２２ｂ 投影光学系
２４ 往復運動部材
３０ モータ
３１ ロータリーエンコーダ
３２ 制御部
３３ 腫瘍
３４ 手術顕微鏡
３５ 透過型液晶モニタ
３６ 往復運動部材
４０ モータ
５２ モータ
５３ ロータリーエンコーダ
５４ ロータリーエンコーダ
５５ 制御部
５６ ウォームスクリュー
５７ モータ
５８ ロータリーエンコーダ
５９ 手術顕微鏡
６０ ハーフミラー
６１ 液晶モニタ
６２ 対物光学系
６５ ロータリーシャッター
６６ 結像光学系
６７ 往復運動部材
７４ モータ
７５ ロータリーエンコーダ
７６ タイミングベルト
７７ タイミングベルト
７８ 制御部
８２ ベベルギヤ
８４ ベベルギヤ
８８ 手術顕微鏡
８９ ハーフミラー
９０ 透過型液晶モニタ
９２ 投影光学系
９３ 透過型液晶モニタ
９４ 透過型液晶モニタ
９７ 制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は顕微鏡装置に関する。より詳細には、実体顕微鏡、特に外科手術において使用される手術顕微鏡を備えた顕微鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、外科手術では複数の情報を用いて手術が行われるようになってきている。例えば、手術顕微鏡を用いた手術では、術者は手術顕微鏡の観察像の他に、別の観察手段により得られた観察画像、例えば術部に関連する超音波診断装置の観察画像を用いることがある。特許文献１〜特許文献５には、術者が同時に２つの観察画像の情報を得る技術が開示されている。特許文献３に開示されている手術用観察システムは、顕微鏡の実視野内で、超音波診断装置等の別の観察手段の観察像と顕微鏡の観察像とを、夫々の相対位置、相対角度、相対倍率を合致させた状態で表示する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２１５９７１号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００１−１０８９０５号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開２００１−１０４３３５号公報
【０００６】
【特許文献４】
特開平６−５１２４５号公報
【０００７】
【特許文献５】
特表２００１−５２６７９２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
実際の術部は３次元的に凹凸に富んでいることが多い。術者は顕微鏡の観察実視野内の任意の部位にピントを合わせる。ピントを合わせた部位と高さが異なる、実視野内のその他の部位の像は、焦点内外像、すなわちボケた像となる。別の観察手段による観察像は、輪郭が明瞭な線で描かれるフレーム画像や、輪郭が明瞭な面で描かれるポリゴン画像で表現される。上述のように、顕微鏡の観察野内で、顕微鏡の観察像と、顕微鏡とは別の観察手段による観察像とを重畳する場合、顕微鏡の実視野内のピントが合致していない部分に輪郭の明瞭な画像が重なる。そのため、術者は重畳された観察像を自然な観察像として認識することが困難であった。
【０００９】
なお、顕微鏡が一対の接眼光学系をもち、夫々の接眼光学系が観察対象物に対して所定の輻そう角をもった、いわゆる立体視可能な顕微鏡である場合で、かつ顕微鏡とは別の観察手段も同様に観察対象物に対して所定の輻そう角をもっている場合で、かつ顕微鏡の観察像と、顕微鏡とは別の観察手段による観察像とを、顕微鏡のぞれぞれの接眼光学系にて重畳させる場合には、別の観察手段による観察像が、顕微鏡の観察像と同様なボケをもつことが重要になるのは言うまでもない。
【００１０】
本発明は上述のような事情に着目してなされたものであり、本発明の目的は、顕微鏡の観察像と重ねられる、別の観察手段により得られた観察像に違和感のない自然なボケをもたせる顕微鏡装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係わる顕微鏡装置は、被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段を移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記表示手段の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有する。
【００１２】
本発明の請求項２に係わる顕微鏡装置は、被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記結合手段に設けられて前記表示手段により表示される前記被検体画像を前記光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系と、
前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記投影光学系を移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記投影光学系の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記投影光学系の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有する。
【００１３】
本発明の請求項３に係わる顕微鏡装置は、被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な複数の表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記複数の表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記複数の表示手段により表示される前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記倍率検出手段及び像位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段の位置との相関が取られた複数の像データを生成し、これらの像データに夫々基づく複数の被検体画像を前記複数の表示手段に夫々表示させる像データ生成手段と、
を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図４を参照して本発明の第１の実施の形態の顕微鏡装置を説明する。図１は顕微鏡装置を使用している状態を示す図、図２は顕微鏡装置の一部を示す斜視図、図３は顕微鏡装置の制御要素を示すブロック図、図４は顕微鏡装置により被検体が観察される様子を示す図である。図１に示すように患者７が手術台８に寝かされている。１は手術顕微鏡であり、懸架装置２によって図示しない手術室の床面や天井から支持されている。手術顕微鏡１は被検体、すなわち術部５の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡を有している。手術台８には例えば特開平７−２２７３９８で示されるような保持装置６が接続されている。
【００１５】
顕微鏡装置は光学顕微鏡で観察される任意の領域の少なくとも一部を含み、光学顕微鏡により観察される立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段を有している。像取得手段は超音波三次元診断装置３を有している。超音波三次元診断装置３には例えば特開平６−２８５０６９に開示されているものが適用できる。像取得手段は超音波三次元診断装置の代わりに、例えば特開平６−２３７８８１で示されるような立体内視鏡を有していても良い。または、手術中にリアルタイムで撮像可能な、ＣＴやＭＲＩのような、ボクセルデータから三次元画像を再構築することによって２つの内向角をもった被検体像を獲得するものを有していても良い。
【００１６】
プローブ部４は術部５に挿入されている。プローブ部４の基端部は保持装置６に接続されて保持されている。９はプローブ部４の基端部に接続されたセンサーアームであり、その端部には３つのＬＥＤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃが固定されている。ＬＥＤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは図示しないケーブルによって電源と接続されている。超音波三次元診断装置３は制御部３２に接続されている（図３参照）。制御部３２は予め超音波三次元診断装置３の観察倍率を情報としてもっている。手術顕微鏡１は懸架装置２によって図示しない手術室の床面や天井から支持されている。１１はセンサーアーム９と同様なセンサーアームであり、同じく３つのＬＥＤ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが固定されている。１３ａはセンサーアーム９、１１に固定された発光指標であるＬＥＤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃの位置を検出する撮影装置で、演算部１３ｂに接続されている（図３参照）。撮影装置１３ａは手術顕微鏡１や超音波三次元診断装置３の夫々の観察位置、角度を検出するのに用いられる。このような撮影装置は例えば特開２００１−１８７０６７や、特開２００１−１０４３３５に開示されている。顕微鏡装置には特開２００１−１８７０６７や、特開２００１−７１０４３３５や、特開平５−２１５９７１（特許文献１）に示される技術を用いても良い。
【００１７】
次に図２及び図３を参照して手術顕微鏡１を説明する。１４は術部５からの光束を受けアフォーカル光束を出射する対物光学系である。対物光学系１４には対物光学系１４を構成する光学素子の位置を検出する位置検出装置１５が接続されている。１６は対物光学系１４からの光束を受けアフォーカル光束を出射する一対の変倍光学系である。変倍光学系１６には変倍光学系１６を構成する光学素子の位置を検出する位置検出装置１７が接続されている。１８は変倍光学系からアフォーカル光束を受け、所定の位置に焦点を結ぶ一対の結像光学系である。１９は結像光学系１８の結像面を拡大観察可能な一対の接眼光学系である。対物光学系１４、変倍光学系１６、結像光学系１８及び接眼光学系１９は上述した光学顕微鏡に含まれている。この光学顕微鏡は双眼型の顕微鏡である。変倍光学系１６はこの光学顕微鏡により観察される立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段として用いられている。位置検出装置１７は変倍光学系１６により定まる立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段として用いられている。位置検出装置１５、１７は図示しないケーブルを介して夫々演算部１３ｂに接続されている。位置検出装置１５、１７は観察倍率と焦点距離を検出するのに用いられる。位置検出装置１５、１７のように観察倍率と焦点距離を検出する装置は例えば特開平５−２１５９７１（特許文献１）に開示されている。演算部１３ｂは制御部３２と接続されている。２０は結像光学系１８と接眼光学系１９の間に配置されたハーフミラーである。
【００１８】
顕微鏡装置は超音波三次元診断装置３を有する像取得手段で得られる被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段を有している。表示手段は液晶モニタ２１ａ、２１ｂを含んでいる。モニタ２１ａ、２１ｂは制御部３２に接続されている。２２ａ、２２ｂは、モニタ２１ａ、２１ｂにより表示される被検体画像を光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系である。投影光学系２２ａ、２２ｂは図３に示すように、基準位置Ａにて表示された被検体画像を、ハーフミラー２０の反射を介して、結像光学系１８による結像面、すなわち光学顕微鏡の中間結像面に投影する。図４に示すように光学顕微鏡はＡ’面上の位置に合焦している。すなわちＡ’面上の位置と基準位置Ａは互いに共役であり、Ａ’面上の術部５の像と基準位置Ａにある場合のモニタ２１ａ、２１ｂの像が光学顕微鏡の中間結像面に結ばれる。また、Ｂ’面と位置Ｂ、及びＣ’面と位置Ｃが、夫々光学顕微鏡の共役な光学像投影位置となっている。Ｂ’面とモニタ２１ａ、２１ｂの位置Ｂ、Ｃ’面とモニタ２１ａ、２１ｂの位置Ｃも同様に中間結像面に対して共役なる像を結ぶようになっている。図４のハッチング部分は超音波三次元診断装置３によって観察される腫瘍３３である。腫瘍３３が超音波三次元診断装置３により観察されると、腫瘍３３の３次元データが構築される。
【００１９】
図２に示すように、投影光学系２２ａ、２２ｂは夫々の光軸を平行とすべく手術顕微鏡１のシャーシ２３に固定されている。モニタ２１ａ、２１ｂは往復運動部材２４に固定されている。モニタ２１ａ、２１ｂは投影光学系２２ａ、２２ｂの光軸に対して垂直に向けられている。２５は投影光学系２２ａ、２２ｂの光軸と平行になるようにシャーシ２３に固定された一対の案内レールである。往復運動部材２４は案内レール２５に摺動可能に取り付けられている。２６は往復運動部材２４とシャーシ２３の間に配設され、往復運動部材２４を付勢するバネである。２７は往復運動部材２４に突設されたピンである。２８は円盤形状の摺動部材であり、その中心に対して所定量オフセットした位置に軸２９の一端が固定されている。軸２９の他端はモータ３０の出力回転軸に接続されている。モータ３０はシャーシ２３に固定され、図示しない駆動回路と接続されている。モータ３０の出力回転軸の角度を検出すべくモータ３０には図示しないロータリーエンコーダ３１が一体的に固定されており、制御部３２に接続されている。往復運動部材２４、案内レール２５、バネ２６、ピン２７、摺動部材２８、軸２９及びモータ３０は、光学顕微鏡の観察位置で被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように表示手段（モニタ２１ａ、２１ｂ）を移動する移動手段を形成している。ロータリーエンコーダ３１は移動手段の動作に基づく表示手段（モニタ２１ａ、２１ｂ）の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段を形成している。移動手段、光学顕微鏡、投影光学系２２ａ、２２ｂ及びハーフミラー２０は、表示手段（モニタ２１ａ、２１ｂ）を支持すると共に光学顕微鏡の観察位置で被検体（術部５）が観察されるように表示手段と光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段を形成している。
【００２０】
顕微鏡装置の動作について説明する。術部５からの光束は対物光学系１４と、変倍光学系１６を介して結像光学系１８に入射し、結像光学系１８は所定の結像面に術部５の観察像を結像する。モニタ２１ａ、２１ｂが図３のＡの位置にある場合、投影光学系２２ａ、２２ｂによってモニタ２１ａ、２１ｂの画像が、ハーフミラー２０の反射を介して結像光学系１８の結像面に投影される。したがって術者２１は接眼光学系１９を介してこの結像面上の術部５とモニタ２１ａ、２１ｂの両方の中間像を重ねて拡大観察できる。
【００２１】
演算部１３ｂは、位置検出装置１５、１７によって検出される対物光学系１４と変倍光学系１６の光学素子の位置に基づいて光学顕微鏡の焦点距離と観察倍率を演算する。撮影装置１３ａは手術顕微鏡１と超音波三次元診断装置３に固定されたＬＥＤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃを撮影し、その撮影結果を演算部１３ｂに送る。演算部１３ｂは光学顕微鏡と超音波三次元診断装置３の観察方向と観察位置を演算し、演算結果を制御部３２に渡す。観察方向と観察位置が分かれば、光学顕微鏡により観察される立体光学像と超音波三次元診断装置３により取得される被検体像との実空間における相対的な位置関係が分かる。センサーアーム９、センサーアーム１１、撮影装置１３ａ及び演算部１３ｂは、立体光学像と被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出しこの位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段を形成している。
【００２２】
モータ３０が回転すると、軸２９が回転し、円形の摺動部材２８が回転する。摺動部材２８は、摺動部材２８の中心に対して所定量オフセットした位置に固定された軸２９を中心に回転するため、偏心回転運動が生じる。往復運動部材２４はバネ２６によって付勢され、ピン２７が摺動部材２８の外周部に当接しているので、結果往復運動部材２４は投影光学系２２ａ、２２ｂの光軸方向に所定の振幅で往復運動することになる。ロータリーエンコーダ３１はモータ３０の回転位相を検出し、結果往復運動部材２４に固定されたモニタ２１ａ、２１ｂの位置が検出される。ロータリーエンコーダ３１による検出結果は制御部３２に送られる。
【００２３】
制御部３２は、倍率検出手段（位置検出装置１７）、像位置検出手段及び表示位置検出手段（ロータリーエンコーダ３１）からの出力信号並びに像取得手段（超音波三次元診断装置３）で得られる被検体像に基づいて、光学顕微鏡により観察される立体光学像と略等倍率で、立体光学像と観察方向が一致し、立体光学像のピント位置からの距離と表示手段（モニタ２１ａ、２１ｂ）の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を表示手段に表示させる像データ生成手段を形成している。制御部３２は、超音波三次元診断装置３と演算部１３ｂとロータリーエンコーダ３１の情報をもとに、以下のように動作する。術部５は光学顕微鏡によって位置Ｏでは合焦像、位置Ｐでは焦点内像、位置Ｑでは焦点外像として観察される（図４参照）。モニタ２１ａ、２１ｂには腫瘍３３のフレーム画像又はポリゴン画像が表示される。モニタ２１ａ、２１ｂの夫々に表示される画像は視差をもっている。
【００２４】
モニタ２１ａ、２１ｂが位置Ａ（図３参照）にある場合は、制御部３２は、モニタ２１ａ、２１ｂにＡ’面上（図４参照）にある腫瘍３３の部位Ｏ’を表示させる。モニタ２１ａ、２１ｂが位置Ｂにある場合はＢ’面上の部位Ｑ’を表示させる。同様にモニタ２１ａ、２１ｂが位置Ｃにある場合はＣ’面上の部位Ｐ’を表示させる。すなわち、制御部３２は連続的に移動するモニタ２１ａ、２１ｂの位置に応じた部位の画像のみをモニタ２１ａ、２１ｂに表示させる。このように時系列に表示される画像を術者２１は、残像効果によって１つの像として認識可能である。その結果、光学顕微鏡を用いて観察される像に重畳される腫瘍３３の像は、光学顕微鏡の観察位置に応じた位置の画像として術者２１に観察されることになる。往復運動部材２４の往復振動数は残像効果を用いているために、３０Ｈｚ以上あることが望ましい。
【００２５】
以上説明したように、上記構成によれば、光学顕微鏡を用いて観察される像に重畳される腫瘍３３の像を、特に輪郭が明瞭な像、例えばＣＧによるフレーム画像等を、光学顕微鏡の焦点位置や焦点位置からずれた位置に応じて表示できるため、術者２１に対して自然な重畳画像の見栄味を提供できる。モニタ２１ａ、２１ｂに表示された腫瘍３３の画像がフレーム画像やポリゴン画像の場合、自然な見栄味をよりよく提供できる。また、モニタ２１ａ、２１ｂに夫々表示された腫瘍３３の画像は、夫々視差をもっており、光学顕微鏡の一対の接眼光学系１９を介して術者２１に導かれる。術者２１がモニタ２１ａ、２１ｂに夫々表示された腫瘍３３の画像を観察するとき、術者２１はより自然な立体感を体験できる。自然な立体感を体験できない従来の顕微鏡装置を用いて術者２１が手術を行うと術者２１は疲労を訴えることが多い。本実施の形態の顕微鏡装置を用いて手術を行えば、このような疲労を低減できるので、手術の効率が向上する。
【００２６】
モニタ２１ａ、２１ｂと投影光学系２２ａ、２２ｂは一体的に移動させられても良い。例えば、図５に示すように、往復運動部材２４にモニタ２１ａ、２１ｂと投影光学系２２ａ、２２ｂを固定しても良い。この場合でも上述した効果と同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００２７】
以下、図６乃至図８を参照して本発明の第２の実施の形態の顕微鏡装置の構成を説明する。なお、本実施の形態は上記第１の実施の形態の構成に対して、以下のように変更を加えたものである。投影光学系２２ａ、２２ｂを排除して、表示手段を形成する透過型の表示素子を結像光学系１８と接眼光学系１９の間に配設したものである。この透過型の表示素子は、光学顕微鏡の中間結像面に平行に向けられ、移動手段によりこの中間結像面の近傍にて移動させられる。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と共通する構成要素に同一符号を付してその説明を省略する。図６は顕微鏡装置を使用している状態を示す図、図７は顕微鏡装置の一部を示す斜視図、図８は顕微鏡装置の制御要素を示すブロック図である。
【００２８】
３４は本実施の形態における手術顕微鏡である。３５は光学顕微鏡の中間結像面の近傍に配設された透過型の表示素子、すなわち透過型液晶モニタであり、これは制御部５５に接続されている。透過型液晶モニタには好ましくは透過型ＴＦＴモニタが用いられる。モニタ３５は往復運動部材３６に固定されている。往復運動部材３６は手術顕微鏡３４の光学顕微鏡の光軸と平行に延びている一対の案内レール３７に摺動可能に取り付けられている。案内レール３７の両端は手術顕微鏡３４のシャーシ３８に固定されている。３９は往復運動部材３６とシャーシ３８の間に配設され、往復運動部材３６を付勢するバネである。４０は往復運動部材３６に固定されたモータであり、モータ４０の回転軸は案内レール３７と直交している。モータ４０は制御部５５に接続されている。５４はモータ４０に一体的に固定されたロータリーエンコーダであり、制御部５５と接続されている。
【００２９】
４１はナットであり、モータ４０の出力回転軸にテーパーピン４３によって固定されている。４２はナット４１に形成された雌ねじ部である。４４はウォームホイールであり、一対のベアリング４５を介して往復運動部材３６に回動自在に取り付けられている。ウォームホイール４４にはウォームホイール４４の中心軸に沿って延びる軸４７が取り付けられる。ウォームホイール４４と軸４７には互いに噛み合うスプライン４６とスプライン４８が夫々形成されている。軸４７はウォームホイール４４とともに回転し、ウォームホイール４４の回転軸に沿って摺動することができる。
【００３０】
軸４７の一端には雄ねじ４９が切られ、ナット４１に形成された雌ねじ部４２と螺合されている。軸４７の他端には略円盤形状の当接側板５０が固定されている。当接側板５０の外周部にはテーパーが形成され、軸方向に進むにしたがって径が変化する。当接側板５０の径変化量は所定の値に設定されている。軸４７の一端は当接側板５０の円形中心に対して所定量オフセットした位置に固定されている。
【００３１】
５１ａはシャーシ３８に回転自在に取り付けられた軸であり、軸４７と平行に延びている。軸５１ａは円筒ドラム５１を貫いている。円筒ドラム５１の側面にはテーパーが形成されている。円筒ドラム５１の側面には当接側板５０の外周部が当接する。円筒ドラム５１のテーパーの径変化量は当接側板５０のものと同じである。軸５１ａは円筒ドラム５１の中心軸に対して所定量オフセットした位置に固定されている。５２はシャーシ３８に固定され、その出力回転軸が軸５１ａに接続されているモータである。モータ５２は図示しない駆動回路と接続されている。５３はロータリーエンコーダであり、モータ５２に一体的に固定されている。また、ロータリーエンコーダ５３は制御部５５と接続されている。
【００３２】
５６はウォームスクリューであり、往復運動部材３６に回転自在に取り付けられ、ウォームホイール４４に噛合している。５７は往復運動部材３６に固定され、その回転出力軸がウォームスクリュー５６に接続されたモータである。モータ５７は制御部５５と接続されている。５８はモータ５７に一体的に固定されたロータリーエンコーダであり、制御部５５と接続されている。
【００３３】
顕微鏡装置の動作について説明する。手術顕微鏡３４の光学顕微鏡により観察される術部５の立体光学像を含んだ光は、透過型のモニタ３５を透過する。透過型のモニタ３５には、超音波三次元診断装置３を用いて取得される術部５の画像（被検体画像）が表示される。したがって、術者２１は立体光学像に被検体画像が重畳された像を観察可能である。演算部１３ｂにて、手術顕微鏡３４と超音波三次元診断装置３の夫々の観察位置、角度が取得される。また、位置検出装置１５、１７によって検出された対物光学系１４と変倍光学系１６の光学素子の位置から、焦点距離と観察倍率が計算される。以上の情報は制御部５５に入力される。
【００３４】
モータ５２は所定の、好ましくは３０Ｈｚ以上の回転数で回転する。すると円筒ドラム５１が偏芯回転する。往復運動部材３６はバネ３９によって付勢されているため、往復運動部材３６側に取り付けられた当接側板５０の外周部は円筒ドラム５１の側面に押し付けられる。よって往復運動部材３６は往復運動をすることになり、つまりモニタ３５も往復運動する。往復運動部材３６、案内レール３７、モニタ３５、バネ３９、軸４７、当接側板５０、円筒ドラム５１、軸５１ａ及びモータ５２は、表示手段（モニタ３５）を移動する移動手段に含まれている。この移動手段は表示手段（モニタ３５）と光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段に含まれている。
【００３５】
ここで、モニタ３５の往復運動の振幅がＬだったとする。制御部５５が、超音波三次元診断装置３により取得された被検体像の一部しかモニタ３５に表示されない、すなわち被検体像の大きさがＬ以上であると判断すると、制御部５５はモータ４０を駆動させる。すると雄ねじ４９がナット４１に対して移動し、当接側板５０が軸４７の軸方向に移動する。当接側板５０がロータリーエンコーダ５４によって検出される所定の位置まで移動した後に制御部５５はモータ４０を停止させる。結果、円筒ドラム５１の径が大きい位置に当接側板５０が配置され、往復運動部材３６の振幅が拡大されることになる。このようにして、制御部５５は、超音波三次元診断装置３により取得される被検体像の大きさに合致したモニタ３５の振幅を得る制御を行う。
【００３６】
また、超音波三次元診断装置３により取得される被検体像が光学顕微鏡の焦点位置とは異なる位置にある場合、制御部５５はその位置の違いを算出し以下の制御を行う。先ず、制御部５５は、被検体像の位置と光学顕微鏡の焦点位置とが一致するようなモータ５７の回転位置を演算部１３ｂと位置検出装置１５、１７を用いて算出する。次に、制御部５５はモータ５７をこの回転位置まで回転させる。モータ５７の回転位置はロータリーエンコーダ５８により検出されている。
【００３７】
モータ５７の回転力はウォームスクリュー５６、ウォームホイール４４及びスプライン４６，４８を介して軸４７に伝達され、軸４７が所定量だけ回転する。すると当接側板５０も所定量だけ偏芯回転する。つまり、モニタ３５の往復運動の振幅は一定のまま、往復運動の中心位置を変更できる。
【００３８】
制御部５５は、このような制御を行いつつ、第１の実施の形態で説明した制御部３２と同様に、連続的に移動するモニタ３５の位置に応じた被検体の部位の画像をモニタ３５に表示させることができる。つまり、第１の実施の形態と同様にして、超音波三次元診断装置３により取得される被検体像は、光学顕微鏡の観察位置に応じた位置の画像として術者２１に観察される。ロータリーエンコーダ５３、５４、５８は表示位置検出手段に含まれている。制御部５５は像データ生成手段を形成している。
【００３９】
以上説明したような構成によれば、本実施の形態の顕微鏡装置は、第１の実施の形態にて必要とされた投影光学系を必要としないので、より安価、より小型に設計できる。また、当接側板５０の位置と向きを変化させることによってモニタ３５の往復運動の振幅と、往復運動の中心位置を自由に変えることができるため、重畳表示の自由度が高い。
【００４０】
以下、図９を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態において、第１の実施の形態と共通する構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。本実施の形態では光学顕微鏡は右眼用と左眼用の２つの中間結像面を有する双眼型の顕微鏡である。表示手段は被検体画像を表示可能な１つの表示素子を有している。顕微鏡装置は、表示手段により表示される被検体画像を光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系を備えている。投影光学系の光路は、表示素子と光学顕微鏡の２つの中間結像面との間で２つに分岐している。これらの分岐された２つの光路上にはこれらの光路を交互に遮る遮光部材が配置されている。像データ生成手段は、右眼用の中間結像面に至る投影光学系の光路が遮られたときには左眼用の被検体画像を表示素子に表示させ、左眼用の中間結像面に至る投影光学系の光路が遮られたときには右眼用の被検体画像を表示素子に表示させる。
【００４１】
図９は顕微鏡装置の概略図を示している。５９は手術顕微鏡である。６０は手術顕微鏡５９に設けられた光学顕微鏡の結像光学系１８と接眼光学系１９の間に配置されたハーフミラーである。６１は表示素子を形成する液晶モニタであり、図示しないケーブルを介して制御部７８に接続されている。６２はモニタ用対物光学系である。対物光学系６２には、モニタ６１側にある、対物光学系６２の焦点距離だけ離れた位置からの光束が入射し、アフォーカル光束が出射する。６３は三角プリズムであり、これの頂点が対物光学系６２の光軸上に配置されている。三角プリズム６３は対物光学系６２から出射されたアフォーカル光束を２分岐する。６４は三角プリズム６３によって２分岐されたアフォーカル光束を反射する一対のミラーである。６５は一対のミラー６４によって反射された一対の平行なアフォーカル光束を横切るように配設されたロータリーシャッターである。ロータリーシャッター６５は遮光部材を形成する。６６はモニタ用結像光学系である。結像光学系６６には一対のミラー６４によって反射されたアフォーカル光束が入射する。結像光学系６６を出射した光束はハーフミラー６０により反射され、光学顕微鏡の中間結像面近傍にて絞られる。対物光学系６２、三角プリズム６３、ミラー６４及び結像光学系６６は投影光学系を形成する。
【００４２】
６７は対物光学系６２が固定された往復運動部材である。往復運動部材６７には対物光学系６２の光軸と平行に延びる一対の案内レール６８が摺動可能に取り付けられている。案内レール６８の両端は手術顕微鏡５９のシャーシ６９に固定されている。７０は往復運動部材６７とシャーシ６９の間に配設され、往復運動部材６７を付勢するバネである。７１は往復運動部材に突設されたピンである。７２はシャーシ６９に回転自在に取り付けられた軸であり、一端には円盤形状の偏芯回転部材７３が固定されている。軸７２は偏芯回転部材７３の中心からオフセットした位置に固定されている。軸７２の他端にはモータ７４の図示しない回転出力軸が接続されている。モータ７４はシャーシ６９に固定され、図示しない駆動装置と接続されている。７５はモータ７４に一体的に固定されたロータリーエンコーダであり、図示しないケーブルを介して制御部７８と接続されている。
【００４３】
７９はプーリーであり軸７２に固定されている。８０はシャーシ６９に回転自在に取り付けられた軸であり、軸８０にはプーリー８１とベベルギヤ８２が固定されている。タイミングベルト７６がプーリー７９とプーリー８１との間に懸架されている。８３はシャーシ６９に回転自在に取り付けられた軸であり、その端にはベベルギヤ８２と噛み合うベベルギヤ８４が固定されている。８５はプーリーであり、軸８３に固定されている。８６はシャーシ６９に回転自在に取り付けられた軸であり，その端にはロータリーシャッター６５が固定されている。８７はプーリーであり、軸８６に固定されている。タイミングベルト７７がプーリー８５とプーリー８７との間に懸架されている。ロータリーシャッター６５の回転数とモータ７４の回転数の関係は制御部７８に記憶されている。制御部７８は撮影装置１３ａ、超音波三次元診断装置３、位置検出装置１５、１７、と夫々図示しないケーブルを介して接続されている。
【００４４】
往復運動部材６７、案内レール６８、バネ７０、ピン７１、軸７２、偏芯回転部材７３及びモータ７４は、投影光学系を移動する移動手段に含まれている。ロータリーエンコーダ７５は表示位置検出手段を形成している。投影光学系、移動手段、ハーフミラー６０及びシャーシ６９は表示手段（モニタ６１）と光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段に含まれている。
【００４５】
顕微鏡装置の動作について説明する。モータ７４が回転すると、偏芯回転部材７３が偏芯回転し、対物光学系６２が往復運動する。すなわち対物光学系６２の焦点距離は一定であるので、相対的に言えばモニタ６１が対物光学系６２の焦点前後の位置にて往復運動することになる。対物光学系６２から出射するアフォーカル光束は三角プリズム６３によって２分割される。ロータリーシャッター６５は２分岐された光束の一方を遮蔽する。
【００４６】
一方、モータ７４の回転力はタイミングベルト７６、ベベルギヤ８２、８４、タイミングベルト７７を経てロータリーシャッター６５に伝達される。ここで残像効果を利用するため、一対の接眼光学系１９で観察できる液晶モニタ６１の画像は、夫々の接眼部で３０Ｈｚ以上の画像入れ換え同期が望ましい。
【００４７】
制御部７８は第１の実施の形態で説明した制御部３２と同様に像データ生成手段を形成する。制御部７８は連続的に移動する対物光学系６２の位置に応じた被検体の部位の画像をモニタ６１に表示させることができる。制御部７８は視差をもった右眼用及び左目用の画像をロータリーシャッター６５の回転に同期させて交互に表示できる。
【００４８】
本実施の形態の顕微鏡装置を用いれば、１つのモニタと１つのモニタ用対物光学系を用いるだけで第１の実施の形態と同様の効果が得られる。したがって、コストを抑えることができる。対物光学系６２と結像光学系６６の間の投影光学系の光路上の光束はアフォーカル光束である。したがって、この投影光学系の設計自由度は大きい。
【００４９】
以下、図１０乃至図１２を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態において、第１の実施の形態と共通する構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。顕微鏡装置は複数の表示手段を備えている。
【００５０】
図１０は顕微鏡装置を使用している様子を示す図、図１１は複数の表示手段の配置を示す図、図１２は顕微鏡装置により被検体が観察される様子を示す図である。８８は本実施の形態における手術顕微鏡であり、結像光学系１８と接眼光学系１９の間にはハーフミラー８９が配置されている。９０は手術顕微鏡８８のシャーシ９１に固定された一対の透過型液晶モニタである。９２はモニタ９０に表示された画像をハーフミラー８９の反射を介して結像光学系１８の中間結像面に投影する一対の投影光学系である。投影光学系９２はシャーシ９１に固定されている。９３、９４は投影光学系９２の光軸上に、かつモニタ９０の前後に配置された一対の透過型液晶モニタである。モニタ９４がモニタ９０と投影光学系９２の間に配置されている。モニタ９３、９４はシャーシ９１に固定されている。モニタ９０、９３、９４は表示手段を形成している。モニタ９０とモニタ９３の間の間隔とモニタ９０とモニタ９４の間の間隔とは所定の値に設定されている。９６はランプであり図示しない電源に接続されている。９５はランプ９６とモニタ９３の間に配置された拡散板である。９７は制御部であり、制御部９７はモニタ９０、９３，９４、演算部１３ｂ、超音波三次元診断装置３と、夫々接続されている。制御部９７は、倍率検出手段（位置検出装置１７）及び像位置検出手段（センサーアーム９、センサーアーム１１及び撮影装置１３ａが接続された演算部１３ｂ）からの出力信号並びに像取得手段（超音波三次元診断装置３）で得られる被検体像に基づいて複数の像データを生成し、これらの像データに夫々基づく複数の被検体画像を複数の表示手段（モニタ９０、９３、９４）に夫々表示させる像データ生成手段を形成している。投影光学系９２とハーフミラー８９は表示手段（モニタ９０、９３、９４）と光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段を形成している。
【００５１】
顕微鏡装置の動作について説明する。モニタ９０、９３、９４は透過型のモニタであるため、投影光学系９２は夫々図１１に示すＨ、Ｇ、Ｉの位置に配置された３組のモニタ全てを投影可能である。位置Ｇに配置されたモニタ９０上の点は投影光学系９２によって手術顕微鏡８８に設けられた光学顕微鏡の中間結像面上に投影される。つまり位置Ｇにある点は対物光学系１４の焦点位置であるＧ’面内の点（図１２）と共役となっている。位置Ｈに配置されたモニタ９３上の点は同様にしてＨ’面内の点と、位置Ｉに配置されたモニタ９４上の点はＩ’面内の点と共役となっている。Ｊ面はＩ’面とＧ’面の中間距離にあり、夫々の面に平行な面である。Ｋ面はＧ’面とＨ’面の中間距離にあり、夫々の面に平行な面である。
【００５２】
図１２のように、対物光学系１４の焦点位置がＧ’面内にある状態で観察がなされている場合、制御部９７は演算部１３ｂの演算結果に基づいて、超音波三次元診断装置３によって観察された腫瘍３３の観察像（被検体像）を以下のようにモニタ９０、９３、９４に表示する。モニタ９３には、Ｋ面を境界にして対物光学系１４がある側とは反対側に存在する腫瘍３３の部位を表示する。モニタ９０にはＪ面とＫ面の間に存在する腫瘍３３の部位を表示する。モニタ９４にはＪ面を境界にして対物光学系１４がある側に存在する腫瘍３３の部位を表示する。
【００５３】
本実施の形態では、投影光学系の光軸上に配列された複数の表示手段に被検体の各部分の画像を夫々表示している。上記実施の形態のように光学素子を移動させることがないので、機械的な制御を必要としない。したがって、コストを抑えることができる。
【００５４】
本実施の形態では表示手段を３つ用いているが、２つ用いても良いし、４つ以上用いても良い。また、投影光学系の光軸方向に配列された表示手段の間隔は適宜変更可能である。
【００５５】
上記第１乃至第４の実施の形態の顕微鏡装置は様々な用途に使用できる。特に、上記実施の形態の顕微鏡装置は、手術顕微鏡により観察される光学像と、手術顕微鏡の観察野に関連した像取得手段により得られる被検体像とが被検体に対して所定の輻そう角をもつ、すなわち視野角をもつ場合に適している。より詳細には、上記実施の形態の顕微鏡装置は、３Ｄ内視鏡、あるいは３Ｄ超音波プローブ装置、あるいは術中、術前のＣＴやＭＲＩやＰＥＴによるボクセルデータから再構築された３Ｄ画像表示するシステム、あるいは３Ｄアンギオ装置と組み合わされる場合に適している。
【００５６】
本発明は、以下の各項に示す発明を開示している。
【００５７】
１．被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段を移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記表示手段の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【００５８】
２．前記結合手段は、前記表示手段により表示される前記被検体画像を前記光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系を含んでいることを特徴とする第１項に記載の顕微鏡装置。
【００５９】
３．前記表示手段は、前記被検体画像を表示可能な透過型の表示素子を有しており、
この透過型の表示素子は、前記光学顕微鏡の中間結像面に平行に向けられ、前記移動手段によりこの中間結像面の近傍にて移動させられることを特徴とする第１項に記載の顕微鏡装置。
【００６０】
４．前記透過型の表示素子は、透過型液晶モニタを含んでいることを特徴とする第３項に記載の顕微鏡装置。
【００６１】
５．被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記結合手段に設けられて前記表示手段により表示される前記被検体画像を前記光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系と、
前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記投影光学系を移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記投影光学系の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記投影光学系の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【００６２】
６．被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記結合手段に設けられて前記表示手段により表示される前記被検体画像を前記光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系と、
前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段と投影光学系を一体的に移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記表示手段及び投影光学系の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段及び投影光学系の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【００６３】
７．前記光学顕微鏡は双眼型の顕微鏡であることを特徴とする第１項乃至第６項いずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【００６４】
８．前記光学顕微鏡は右眼用と左眼用の２つの中間結像面を有する双眼型の顕微鏡であり、
前記表示手段は前記被検体画像を表示可能な１つの表示素子を有しており、
前記投影光学系の光路は、この表示素子と前記２つの中間結像面との間で２つに分岐していて、これらの分岐された２つの光路上にはこれらの光路を交互に遮る遮光部材が配置されており、
前記像データ生成手段は、右眼用の中間結像面に至る投影光学系の光路が遮られたときには左眼用の被検体画像を前記表示素子に表示させ、左眼用の中間結像面に至る投影光学系の光路が遮られたときには右眼用の被検体画像を前記表示素子に表示させることを特徴とする第２項、第５項及び第６項いずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【００６５】
９．前記移動位置は３０Ｈｚ以上で往復することを特徴とする第１項乃至第８項いずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【００６６】
１０．被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な複数の表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記複数の表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記複数の表示手段により表示される前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記倍率検出手段及び像位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段の位置との相関が取られた複数の像データを生成し、これらの像データに夫々基づく複数の被検体画像を前記複数の表示手段に夫々表示させる像データ生成手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【００６７】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【００６８】
【発明の効果】
光学顕微鏡の光学像と重ねられる、別の観察手段により得られた被検体像に違和感のない自然なボケをもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における顕微鏡装置を使用している状態を示す図。
【図２】図１の顕微鏡装置の一部を示す斜視図。
【図３】図１の顕微鏡装置の制御要素を示すブロック図。
【図４】図１の顕微鏡装置により被検体が観察される様子を示す図。
【図５】第１の実施の形態の変形例における顕微鏡装置の一部を示す概略図。
【図６】本発明の第２の実施の形態における顕微鏡装置を使用している状態を示す図。
【図７】図６の顕微鏡装置の一部を示す斜視図。
【図８】図６の顕微鏡装置の制御要素を示すブロック図。
【図９】本発明の第３の実施の形態における顕微鏡装置の概略図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における顕微鏡装置を使用している様子を示す図。
【図１１】図１０の顕微鏡装置に用いられる表示手段の配置を示す図。
【図１２】図１０の顕微鏡装置により被検体が観察される様子を示す図。
【符号の説明】
１ 手術顕微鏡
３ 超音波三次元診断装置
４ 像取得手段
５ 術部（被検体）
１３ｂ 演算部
１３ａ 撮影装置
１４ 対物光学系
１５ 位置検出装置
１６ 変倍光学系
１７ 位置検出装置
１８ 結像光学系
１９ 接眼光学系
２０ ハーフミラー
２１ａ，２１ｂ 液晶モニタ
２２ａ，２２ｂ 投影光学系
２４ 往復運動部材
３０ モータ
３１ ロータリーエンコーダ
３２ 制御部
３３ 腫瘍
３４ 手術顕微鏡
３５ 透過型液晶モニタ
３６ 往復運動部材
４０ モータ
５２ モータ
５３ ロータリーエンコーダ
５４ ロータリーエンコーダ
５５ 制御部
５６ ウォームスクリュー
５７ モータ
５８ ロータリーエンコーダ
５９ 手術顕微鏡
６０ ハーフミラー
６１ 液晶モニタ
６２ 対物光学系
６５ ロータリーシャッター
６６ 結像光学系
６７ 往復運動部材
７４ モータ
７５ ロータリーエンコーダ
７６ タイミングベルト
７７ タイミングベルト
７８ 制御部
８２ ベベルギヤ
８４ ベベルギヤ
８８ 手術顕微鏡
８９ ハーフミラー
９０ 透過型液晶モニタ
９２ 投影光学系
９３ 透過型液晶モニタ
９４ 透過型液晶モニタ
９７ 制御部
Claims (3)
- 被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段を移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記表示手段の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。 - 被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記結合手段に設けられて前記表示手段により表示される前記被検体画像を前記光学顕微鏡の中間結像面の近傍に投影する投影光学系と、
前記結合手段に設けられて前記光学顕微鏡の観察位置で前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記投影光学系を移動する移動手段と、
前記移動手段の動作に基づく前記投影光学系の移動位置を検出して、その位置を示す信号を出力する表示位置検出手段と、
前記倍率検出手段、像位置検出手段及び表示位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記投影光学系の位置との相関が取られた像データを生成し、この像データに基づく被検体画像を前記表示手段に表示させる像データ生成手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。 - 被検体の任意の領域の立体光学像を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡に設けられて前記立体光学像の観察倍率を変更可能な倍率変更手段と、
前記倍率変更手段により定まる前記立体光学像の観察倍率を検出し、この観察倍率に応じた信号を出力可能な倍率検出手段と、
前記光学顕微鏡で観察される前記任意の領域の少なくとも一部を含み前記立体光学像と異なる被検体像を取得可能な像取得手段と、
前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づく被検体画像を表示可能な複数の表示手段と、
前記立体光学像と前記被検体像との実空間における相対的な位置関係を検出し、この位置関係に応じた信号を出力可能な像位置検出手段と、
前記複数の表示手段を支持すると共に前記光学顕微鏡の観察位置で前記複数の表示手段により表示される前記被検体画像のフォーカス像及びデフォーカス像が観察されるように前記表示手段と前記光学顕微鏡とを光学的に結合する結合手段と、
前記倍率検出手段及び像位置検出手段からの出力信号並びに前記像取得手段で得られる前記被検体像に基づいて、前記立体光学像と略等倍率で、前記立体光学像と観察方向が一致し、前記立体光学像のピント位置からの距離と前記表示手段の位置との相関が取られた複数の像データを生成し、これらの像データに夫々基づく複数の被検体画像を前記複数の表示手段に夫々表示させる像データ生成手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
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