JP2004145372A - 固定高倍率切換型顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】　通常の可変倍率を備えながら、必要に応じて、固定された高倍率に切り換えることができ、高倍率にしても暗くならない固定高倍率切換型顕微鏡を提供する。
【解決手段】　変倍光学系を迂回した固定高倍率用の第２光軸Ｂを備え、第１光軸Ａに出し入れ自在なプリズム（反射手段）１４により、必要に応じて、観察光路自体を可変通常倍率用の第１光軸から、固定高倍率用の第２光軸に切り換えるため、高倍率で高解像度の明瞭な拡大像が得られると共に、２系統の照明系Ｌ１、Ｌ２を備え、固定高倍率の視野を観察している場合は、両方の照明系で照らすため、高倍率にしても暗くならない。
【選択図】　　　　図２

Description

　この発明は、固定高倍率切換型顕微鏡、特に医療用として使用されるものであり、通常の可変倍率で観察している状態から、必要により、固定された高倍率に切り換えることができるものである。

　医療現場において、手術に用いられる顕微鏡は、患部を立体的に観察できる立体（実体）顕微鏡になっている。すなわち、患部から反射された２系統の光束を、対物光学系、変倍光学系、接眼光学系を介してドクターの２つの瞳に導くようになっている。そして、ドクターは接眼光学系に目を付けて観察した状態で、変倍光学系（ズーム）により、視野内の患部を必要に応じて拡大しながら、手を伸ばして、当該患部に対して必要な処置を行うようになっている。
特開平７−１１３９５９号号公報

　しかしながら、このような従来の顕微鏡にあっては、変倍光学系を有するため、患部を明瞭な解像度で観察できる倍率に限界がある。すなわち、変倍光学系による拡大には限界があり（約２５倍）、それ以上倍率を上げると、観察像がボヤけてくる。従って、従来の顕微鏡で行える外科操作にも限界があり、例えば、切断した指を救済する微小血管（直径が約１００ミクロン）の接合や、バイオテクノロジーにより創製した培養組織への外科操作などは行うことができなかった。

　そのため、近年、通常倍率を超える高倍率にしても、像がボヤけないで、高解像度の観察が行える顕微鏡の提案が待たれている。尚、微小操作のためだけに、変倍光学系を排除した高倍率・高解像度の専用顕微鏡を製作すると、全体観察のために通常倍率が必要な場合に、顕微鏡自体を交換しなればならず実用的でない。

　この発明は、このような要請に応じてなされたものであり、通常の可変倍率を備えながら、必要に応じて、固定された高倍率に切り換えることができ、高倍率にしても暗くならない固定高倍率切換型顕微鏡を提供するものである。

　請求項１記載の発明は、一つの対物光学系を通過する可変通常倍率用の一対の第１光軸上に、それぞれ変倍光学系と接眼光学系を少なくとも配置し、対物光学系と接眼光学系の間に、変倍光学を迂回する固定高倍率用の一対の第２光軸を形成し、対物光学系と変倍光学系の間の第１光軸上に、対物光学系を通過した光束を第２光軸側へ全反射させる反射手段を出し入れ自在に配置したことを特徴とする固定高倍率切換型顕微鏡であって、可変通常倍率の視野を照らす第１照明系と、固定高倍率の視野を照らす第２照明系を有し、可変通常倍率観察時には第１照明系からの照明光のみを照射させ、固定高倍率観察時には、第１照明系と第２照明系からの両方の照明光を照射させる。

　請求項１記載の発明によれば、変倍光学系を迂回した固定高倍率用の第２光軸を備え、第１光軸に出し入れ自在な反射手段により、必要に応じて、観察光路自体を可変通常倍率用の第１光軸から、固定高倍率用の第２光軸に切り換えるため、高倍率で高解像度の明瞭な拡大像が得られると共に、２系統の照明系を備え、固定高倍率の視野を観察している場合は、両方の照明系で照らすため、高倍率にしても暗くならない。

　請求項２記載の発明は、第２照明系からの照明光は対物光学系の焦点位置に対して斜め方向から照射され、且つ照射位置が第１光学上を移動する対物光学系と一体的に移動する。

　請求項２記載の発明によれば、固定高倍率用の視野を照らす第２照明系からの照明光が、対物光学系と一体的に移動するため、第２照明系の照明光を斜めに照射するようにしても、常に対物光学系の焦点位置を同じ状態で照らし続けることができる。

　請求項３記載の発明は、第１照明系及び第２照明系からの照明光が、対物光学系の焦点位置に対して、互いに対向する斜め方向から照射される。

　請求項３記載の発明によれば、対物光学系の焦点位置を、第１照明系の照明光と、第２照明系の照明光により、互い対向する斜め方向から照らすことができるため、高倍率で観察される微小部分を、ムラなく照らすことができる。

　以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。この実施形態に係る顕微鏡は、立体視可能な手術顕微鏡として使用されるものである。この顕微鏡は、ほぼ上下方向に沿う第１光軸Ａを有し、患部Ｔを真上から観察するものである。

　この第１光軸Ａは、一枚の対物レンズ１から成る対物光学系を通過することにより、対物レンズ１の上方において、図１及び図２の紙面垂直方向で、２本に分かれている。対物レンズ１の後側は、後述する照明系との干渉を回避するためにカットされた形状をしている（図４参）。そして、２本に分かれた第１光軸Ａ上に、４枚のレンズ２から成る変倍光学系、結像レンズ３、ビームスプリッター４、可変鏡筒５と接眼部６から成る接眼光学系が配置されている。

　変倍光学系のレンズ２は、二個で一組で二組になっており、それらを接近・離反させることにより倍率を変えている。この実施形態では、この変倍光学系により、倍率を４〜２４倍の範囲で変えることができる。第１光軸Ａは上端部が前記ビームスプリッター４により直角に前側へ折り曲げられて接眼光学系に至っている。接眼光学系内の光学的構造は周知のため説明を省略する。

　ビームスプリッター４の上方には、更に別のビームスプリッター７が配置され、下のビームスプリッター４で分岐された光束を、結像レンズ８、拡大レンズ９を介して、アシスタント用の対向接眼光学系に導いている。この対向接眼光学系も、同様に可変鏡筒１０と接眼部１１とから成っている。また、上側のビームスプリッター７の更に上方には、プリズム１２が配置され、このプリズム１２により、上側のビームスプリッター７を通過した光束を後側へ反射し、テレビカメラ１３で記録できるようになっている。

　対物レンズ１と、変倍光学系のレンズ２との間には、周知のスライド機構により、第１光軸Ａ上に出し入れ自在な反射手段としてのプリズム１４が設けられている。尚、このプリズム１４はミラーでも良い。このプリズム１４は、患部Ｔから反射された光束を後側へ向けて直角に反射するもので、このプリズム１４と、前記ビームスプリッター４との間に、変倍光学系を後側に迂回した状態で、固定高倍率用の第２光軸Ｂが形成される。

　この第２光軸Ｂは、接眼光学系の接眼部６の向きとは反対側に迂回しているため、顕微鏡の形状が前側（接眼光学系側）に出っ張らず、ドクターが接眼部６から少しだけ目をずらして肉眼で患部Ｔを確認するような場合に、顕微鏡形状が邪魔にならず、肉眼観察が有利になる。

　この第２光軸Ｂ上には、結像レンズ１５、拡大レンズ１６、プリズム１７、拡大レンズ１８、プリズム１９が順に配置され、上側のビームスプリッター４から第１光軸Ａに戻っている。この固定高倍率用の第２光軸Ｂ上に配置された光学要素により、５０倍の高倍率で且つ高解像度の拡大が行える。

　そして、この顕微鏡の下方には、可変通常倍率の広い視野Ｅを照らす
第１照明系Ｌ１と、固定高倍率の狭い視野ｅを照らす第２照明系Ｌ２が設けられている。第１照明系Ｌ１は、光源から導かれたファイバー２０と、２枚のレンズ２１と、１枚ミラー２２とから構成され、所定の広がりを有する照明光を、患部Ｔに対して後側から斜めに照射することができる。

　第２照明系Ｌ２は、光源から導かれたファイバー２３と、２枚のレンズ２４と、３枚のミラー２５、２６、２７とから構成され、平行な照明光を、患部Ｔに対して前側から斜めに照射することができる。第２照明系Ｌ２において、ミラー２５とミラー２６の間は第１光軸Ａと平行な垂直な照明光となり、ミラー２６とミラー２７の間は第１光軸Ａと直角な水平な照明光となる。

　２枚のミラー２６、２７の下方には、第１光軸Ａが通過するカバーガラス２８が設けられている。そして、このカバーガラス２８と前記２枚のミラー２６、２７は、一体として、図示せぬブラケットにより、対物レンズ１と連結されている。従って、対物レンズ１が焦点合わせのために第１光軸Ａに沿って上下動すれば、これらのミラー２６、２７及びカバーガラス２８も同じストロークだけ上下動する（図３参照）。

　この実施形態によれば、反射手段としてのプリズム１４を第１光軸Ａから外すことにより、患部Ｔから反射された光束が第１光軸Ａに沿って接眼光学系の接眼部６まで導かれ、接眼部６を見ているドクターは、通常倍率の視野Ｅの倍率を可変しながら観察することができる。この時の患部Ｔには、第１照明系Ｌ１からの照明光だけが照射されている。

　次に、例えば直径が約１００ミクロン程度の微小血管の接合手術における最も細かい部分の手術を行うような場合には、プリズム１４を第１光軸Ａ上に入れて、患部Ｔから反射される光束を第２光軸Ｂ側に導く。この第２光軸Ｂ上に配置された光学要素により、５０倍の高倍率になっているため、微小血管を微小な細さの糸で縫合するような微小外科手術も確実に行える。また、この第２光軸Ｂには変倍光学系が設けられてないため、ムラのない明瞭で高解像の観察像が得られる。

　この固定高倍率用の第２光軸Ｂに切り換える場合は、第２照明系Ｌ２側も点灯され、前記の第１照明系Ｌ１の照明光に重ねて、患部Ｔを照らすことができるため、高倍率にしても視野ｅが暗くならない。

　更に、第２照明系Ｌ２は２枚のミラー２６、２７が対物レンズ１と一緒に上下動するため、第２照明系Ｌ２の照明光が細くて斜めに照射されるものでありながら、常に対物レンズ１の焦点位置に合致した患部Ｔを同じ状態で照らし続けることができる。

　また、患部Ｔを第１照明系Ｌ１の照明光と、第２照明系Ｌ２の照明光により、互い対向する斜め方向から照らすことができるため、高倍率で観察される微小部分な患部Ｔもムラなく照らすことができる。
惰なお

　尚、第２光軸Ｂ側に配置されている拡大レンズ１６、１８は５０倍用のものを用いたが、これらの拡大レンズ１６、１８は交換可能で、他の倍率（例えば、３０倍、４０倍）にする場合は、他の拡大レンズに交換することができる。

　この発明によれば、必要に応じて、観察光路自体を可変通常倍率用の第１光軸から、固定高倍率用の第２光軸に切り換えることができるため、高倍率で高解像度の明瞭な拡大像が得られると共に、２系統の照明系を備え、固定高倍率の視野を観察している場合は、両方の照明系で照らすため、高倍率にしても暗くならない。従って、従来の顕微鏡では不可能であった、微小血管（直径が約１００ミクロン）の接合や、バイオテクノロジーにより創製した培養組織への外科操作などを行うことができ、医療各科での新規治療領域の可能性が広く示され、その結果として、例えば医療機器分野における従来型の治療機器の更新あるいは一新の多量の需要がもたらされ、当該産業分野の発展に寄与する。尚、この発明は、医療分野に限定されずものでなく、研究分野、製造分野、検査分野等においても広く使用できることは言うまでもない。

可変通常倍率の第１光軸を使用している状態を示す顕微鏡の構造図。 固定高倍率用の第２光軸を使用している状態を示す顕微鏡の構造図。 第２照明系のミラーが対物レンズと一体で上下動する状態を示す構造図。 対物レンズの形状を示す平面図。 通常拡大視野と高倍率拡大視野を示す平面図。

符号の説明

　１　対物レンズ（対物光学系）
　２　レンズ（変倍光学系）
　５　可変鏡筒（接眼光学系）
　６　接眼部（接眼光学系）
　１４　プリズム（反射手段）
　Ａ　第１光軸
　Ｂ　第２光軸
　Ｅ　通常倍率視野
　ｅ　高倍率視野
　Ｓ　ストローク
　Ｔ　患部
　Ｌ１　第１照明系
　Ｌ２　第２照明系

Claims (3)

1. 一つの対物光学系を通過する可変通常倍率用の一対の第１光軸上に、それぞれ変倍光学系と接眼光学系を少なくとも配置し、
   　対物光学系と接眼光学系の間に、変倍光学を迂回する固定高倍率用の一対の第２光軸を形成し、
   　対物光学系と変倍光学系の間の第１光軸上に、対物光学系を通過した光束を第２光軸側へ全反射させる反射手段を出し入れ自在に配置したことを特徴とする固定高倍率切換型顕微鏡であって、
   　可変通常倍率の視野を照らす第１照明系と、固定高倍率の視野を照らす第２照明系を有し、可変通常倍率観察時には第１照明系からの照明光のみを照射させ、固定高倍率観察時には、第１照明系と第２照明系からの両方の照明光を照射させることを特徴とする固定高倍率切換型顕微鏡。
2. 請求項１記載の固定高倍率切換型顕微鏡であって、
   　第２照明系からの照明光は対物光学系の焦点位置に対して斜め方向から照射され、且つ照射位置が第１光学上を移動する対物光学系と一体的に移動することを特徴とする固定高倍率切換型顕微鏡。
3. 請求項１又は請求項２記載の固定高倍率切換型顕微鏡であって、
   　第１照明系及び第２照明系からの照明光が、対物光学系の焦点位置に対して、互いに対向する斜め方向から照射されることを特徴とする固定高倍率切換型顕微鏡。

Images