JP2004361962A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】第一、第二観察者が同時に観察でき、高さを最小限としつつ顕微鏡下の自由作業空間を制限しない顕微鏡の提供。
【解決手段】 光軸（２ａ）を有する主対物レンズ（２）、及び主対物レンズ（２）の光軸（２ａ）に平行に伸びる観察光路を、主対物レンズ（２）の光軸（２ａ）とある角度、特に実質垂直、をなして伸びる第一平面Ｉに偏向し、続いて、第一平面Ｉに実質並行かつ第一平面より上に延びる第二平面ＩＩに偏向する偏向エレメント（５、６、７）、を有し、分離装置（７）が第一観察者の観察光路から第二観察者の観察光路を分離し、偏向エレメント（２０）が第二観察者の観察光路を第一及び第二平面Ｉ、ＩＩに実質並行に延びる第三平面ＩＩＩに偏向でき、第二平面ＩＩが第一平面Ｉと第三平面ＩＩＩの間に延びる、第一観察者と第二観察者が対象を同時に観察する顕微鏡、特に立体顕微鏡。
【選択図】 図１

Description

本発明は、顕微鏡、特に立体顕微鏡に関する。より詳しくは、本発明は、請求項１の前置部記載の顕微鏡に関する。すなわち、本発明は、光軸を有する主対物レンズと、主対物レンズの光軸に平行に伸びる観察光路を、主対物レンズの光軸とある角度をなして伸びる第一平面に偏向し、続いて、第一平面に実質並行にかつ第一平面より上に延在する第二平面に偏向する複数の偏向エレメントと、第一観察者の観察光路から第二観察者の観察光路を分離する分離装置と、を有し、第一観察者と第二観察者が対象を同時に観察する顕微鏡に関する。

最近の神経外科における新しい手術技術においては、主手術者と補助手術者（助手）が同一の手術部位を同時に見ることが必要とされる。主手術者と補助手術者は同一視野を見ることができるほうがよい。顕微鏡はスペース内の全方向を向くことができなければならず、またこれら全方向において手術可能でなければならないので、この要求を実際に満たすことは困難である。

日本のメーカーであるオリンパス社は、立体分岐を生じさせない拡大装置の使用に実質基づくことを解決手段とする、神経外科において使用可能な顕微鏡を開発した。これによりそのような顕微鏡の開発がより容易になるが、一方では、ある応用分野における使用者には許容できない深刻な欠点が生じる。その欠点の１つは、例えば三次元的印象（イメージ）が倍率によって変化することである。

特許文献１は、主手術者用及び補助手術者用の観察光学光路が各対物レンズ及び拡大装置の前で分岐される立体顕微鏡を開示する。主手術者用の観察光路は、第一の主対物レンズを通過した後、水平に偏向され、対応する主手術者用の拡大装置は水平に配置される。補助顕微鏡は主顕微鏡の下に配置される。

米国特許出願公開ＵＳ２００１／００１０５９２Ａ１（対応日本出願公開特開２００１−２０８９７９）

この不利益は、顕微鏡下の自由な作業間隔（すなわち、顕微鏡と観察される対象間の距離）が縮小し、全体として顕微鏡全体の高さが高くなることである。独立した主対物レンズが補助顕微鏡にも必要となるので、この顕微鏡は、各光学要素の準備が比較的面倒であることも分かる。

本発明の目的は、第一観察者と第二観察者（主手術者と補助手術者）が同時に見ることができる顕微鏡であって、顕微鏡全体の高さを最小限に保ちながらも顕微鏡下の自由な作業スペースないし間隔（Arbeitsabstand）を可能な限りほとんど制限しない顕微鏡、特に立体顕微鏡、を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴部分を有する顕微鏡によって達成される。すなわち、本発明の顕微鏡は、第一及び第二平面に実質並行に延在する第三平面に第二観察者の観察光路を偏向する偏向装置を備え、第二平面は第一平面と第三平面の間に位置する、ことを特徴とする。

上述の目的は、光路が主対物レンズを通過した後、全部で３つの実質平行な光路面が作られるように偏向を受けることによって本質的には達成される。補助手術者又は補助顕微鏡用の光路が、３平面の最上の平面に、すなわち観察される対象から最も離れている平面に延在するように、この光路を分離させる。

本発明による顕微鏡の有利な形態は、従属項の対象である。

本発明の第一視点の基本構成によれば、光軸を有する主対物レンズ、及び主対物レンズの光軸に平行に伸びる観察光路を、主対物レンズの光軸とある角度、特に実質垂直、をなして伸びる第一平面に偏向し、続いて、第一平面に実質並行に、かつ第一平面より上に延在する第二平面に偏向する偏向エレメント、を有し、分離装置が第一観察者の観察光路から第二観察者の観察光路を分離可能にし、第一観察者と第二観察者が対象を同時に観察する顕微鏡、特に立体顕微鏡、において、偏向エレメントは、第一及び第二平面に実質並行に延在する第三平面に第二観察者の観察光路を偏向し、第二平面は第一平面と第三平面の間に位置する顕微鏡を提供する。

上記基本構成の第一形態によれば、第一観察者用の（第一）拡大装置は第二平面に設けられ、第二観察者用の（第二）拡大装置は第三平面に設けられる顕微鏡を提供する。

上記基本構成の第二形態によれば、（第一、第二）拡大装置のうち少なくとも１つはズーム装置を備える顕微鏡を提供する。

上記基本構成の第三形態によれば、第二平面及び／又は第三平面の観察光路は、それぞれ偏向エレメントの回転によって回転可能に構成される顕微鏡を提供する。

上記基本構成の第四形態によれば、第一平面Ｉから第二平面ＩＩへ光路を偏向させる偏向エレメント及び第三平面ＩＩＩへ光路を偏向させる偏向エレメントのうち少なくとも１つは半透明の構成である顕微鏡を提供する。

上記基本構成の第五形態によれば、主対物レンズを通過する観察光路の少なくとも２つの立体観察光路への分岐は（第一及び／又は第二）拡大装置（光学系）において行われる顕微鏡を提供する。

上記基本構成の第六形態によれば、（第一、第二）拡大装置を電気的及び／又は機械的に連結する顕微鏡を提供する。

本発明によれば、顕微鏡下の自由な作業間隔が最大であり、補助顕微鏡の配設によってまったく制限されない、神経外科で使用可能な顕微鏡、例えば特に立体顕微鏡、を提供する。また、本発明によって提供される顕微鏡は、従来の顕微鏡に比べて全体の高さが低くなっている。

本発明による顕微鏡は、拡大倍率の調節変化に関係なく、主手術者及び補助手術者の両者に立体像イメージを提供し、主手術者と補助手術者の視野が実質同じであることも確保する。また、本発明による顕微鏡は、光路が主対物レンズを通過した後、主手術者の光路と補助手術者の光路に光路が分岐されるだけなので、主対物レンズを１つしか使用しないことも利点となっている。

本発明によって、第一、第二観察者が同時に観察でき、かつ顕微鏡全体の高さを最小限に保ちながら顕微鏡下の自由な作業スペースないし間隔が可能な限りほとんど制限されない顕微鏡、特に立体顕微鏡、が提供される。すなわち、本発明によって、神経外科において使用される顕微鏡のすべての要求を初めて満たした。補助手術者及び主手術者は共有する主対物レンズを通して見るが、補助手術者により作業スペースないし間隔は少しも制限されない。さらに、顕微鏡の全体の高さは、補助手術者又は補助顕微鏡によって高くならない。さらに、従属請求項の各特徴により、さらに夫々付加的な利点が達成される。

本発明による顕微鏡の特に好ましい実施形態によれば、第一観察者（主手術者）用の拡大装置（拡大光学系）は顕微鏡の第二平面（ないし中間面）に配置され、第二観察者（補助手術者）用の拡大装置は顕微鏡の第三平面（最上面）に配置される。実質水平に延在する第二平面及び第三平面に第一観察者及び第二観察者用の拡大装置を配置するこの手段により、全体として顕微鏡全体の高さを最小限に保つことができるようになる。異なる拡大装置が第一観察者用及び第二観察者用に用意されるので、必要ならば第一観察者（主手術者）用と第二観察者（補助手術者）用に異なる倍率を設定することができる。本発明による顕微鏡が特に神経外科の分野で使用されるとき、顕微鏡の水平に延在する平面（複数）は、好ましい配向にすぎないことに留意すべきである。原理的には、本発明による顕微鏡は、平面（複数）がスペース内で斜めに、好ましくは互いに平行に、延在するように配向できるであろう。

好ましくは、第一観察者用又は第二観察者用の（第一、第二）拡大装置のうち少なくとも１つは、ズームレンズ又はズーム装置を有している。このようなズームレンズを用いれば、所定のズーム範囲内で個々の要求に適合させた所望の倍率を得ることができる。

本発明による顕微鏡の別の好ましい形態によれば、観察光路は第二平面及び／又は第三平面内において軸回転（旋回）可能である。この措置により、例えば、補助手術者の顕微鏡をスペース内の全方向で自由に使用できるようになり、効果的に主手術者の邪魔にならないようにすることができる。

観察光路を平面（複数）の１つから別の平面に偏向することができる偏向装置ないし偏向エレメント（複数）の中の少なくとも１つは半透明とすると好都合である。これにより、光路の瞳（Strahlengangpupillen）を制限することなく補助手術者の光路を分離することができる（物理的ビーム分岐）。このようにして、口径食（vignetting）を効果的に避けることができる。

本発明による顕微鏡の別の好ましい形態によれば、第一観察者用及び第二観察者用の（第一、第二）拡大装置は、機械的及び／又は電気的に互いに連結（機能的に結合、すなわち連携）される。これにより、特に拡大装置としてズーム装置を使用するときに、両観察者において同一の拡大率を得ることができること、又は選択された拡大率を互いに同時に変えることができることを確保する。この手段は、例えば２つのズーム装置の連結した駆動ユニットによって実施可能である。

本発明の実施例について、添付図面を参照してさらに詳細に説明する。

唯一の図は、本発明による顕微鏡の好ましい形態の概略断面側面図を示す。

立体顕微鏡として示す本発明による顕微鏡の好ましい形態は、図面において概して１００と示されている。顕微鏡１００は、例えば神経対象１を観察するために使用されるように意図されている。照明軸４ａに沿って対象１を照明する照明装置は、概して４と示されている。

対象（物体）１は主対物レンズ２を通じて顕微鏡１００に結像される。主対物レンズ２の光軸は２ａと示されている。示された形態において、その光軸は実質垂直に配向しているが、顕微鏡１００も光軸２ａもスペース内のあらゆる方向を向くことができることを指摘しておく。光軸２ａに沿って通る観察光路１７ａは主対物レンズを通過する。観察光路１７ａは、その後、偏向エレメント５を介して顕微鏡の第一平面Ｉに偏向される。第一平面Ｉの光軸は２ｂと示され、偏向光路は１７ｂと示されている。例えば、観察光路１７ｂの中間像を作り出す光学要素（部品）１１、１５が顕微鏡の第一平面Ｉに装着されている。顕微鏡の第一平面Ｉ内で伸びる観察光路１７ｂは、その後偏向エレメント６を通じて光軸２ｃに沿って垂直方向に偏向され、それから別の偏向エレメント７を介して実質水平かつ第一平面Ｉに平行に延在する顕微鏡の第二平面ＩＩに偏向される。データプロジェクタ、シャッタ、フィルタ、透明ディスプレイ、ビーム偏向装置、又は像補正器（Bildaufrichter）などの光学要素１５は光路１７ｂ及び偏向エレメント６と７間の垂直光路１７ｃに組み込まれる。中間像を作り出す光学要素も光路１７ｃに含めることができる。このような要素はすでに参照数字１１によって示され、言及されている。そのような要素は垂直光路１７ｃには明示的には示されていない。完全を期すために、図面に示された要素１１及び１５の順序は単なる例であることを指摘しておく。例えば、観察光路１７ｂに沿って最初に要素１５、次に要素１１を配置することは同様に可能であるだろう。同じことが、観察光路１７ｃ又は１７ｄに沿ったこれらの要素の配置にも当然に当てはまる。顕微鏡の第二平面内で伸びる観察光路１７ｄは、まとめて１１と示されている、中間像に資するさらなる光学要素を最初に通過する。すでに述べたように、上記で１５と示された光学要素を観察光路１７ｄに沿って設けることもできる。これらの要素は光軸２ｄに沿って配置される。観察光路１７ｄは、これらの光学要素１１に近接する第一観察者（主手術者）用の第一拡大装置１２に当たる。好適にはズーム装置として構成される拡大装置１２は２つの観察経路を有し、光学要素１１から出る観察光路１７ｄを第一観察者（主手術者）用の２つの立体光路に分岐させる。

他の光学要素を拡大装置１２の後ろに組み込むことも可能である。例えば、示された形態には、記録用の光学スプリッタ９が設けられている。

別の偏向エレメント８によって、立体観察光路は、例えば顕微鏡の第一平面Ｉへ、再び偏向させることもできる（観察光路１７ｅ、光軸２ｅ）。光軸２ｆ（観察光路１７ｆ）に沿って第一観察者（主手術者）の観察又は視線方向を定める別の偏向エレメント１４が設けられる。偏向エレメント１４に近接する第一観察者用の双眼筒は、図面を簡略にするために示されていない。顕微鏡がスペース内で斜めに配置されるときでさえ、主手術者に生理学的に好ましい視界（すなわち、実質水平な視界）を提供するために、偏向エレメント１４は好適には図面の平面に垂直に伸びる軸回りで回転可能であるが、さらに双眼筒（図示無し）も光軸２ｆ回りで回転可能である。

第一平面を見る代わりに、偏向エレメント８を取り除くこともでき、それにより主手術者用の対応する視界（視線）を第二平面に得ることができる。

上述のように、偏向エレメント８を取り除くこともできるが、この場合、主手術者は顕微鏡の第二平面ＩＩに沿って容易に観察することができる。第一観察者が望む第二平面ＩＩ又は第一平面Ｉのいずれかを第一観察者が見ることができるように、偏向エレメント８をさらに構成することができる。これに伴い、様々な視角を偏向エレメント８の適当な構成によって得ることができることを指摘しておく。この視界を軸回転することができる角度範囲は、矢印３２と３３の間に伸びている曲線矢印３１によって例示される。視界の軸回転を得ることができる偏向エレメントの１つの特有な形態が、例えばLeica社が発行したパンフレット「Leica M 680 2x2」、publication IV 2000、 10M16801de及び米国特許第６１７２８０４号に記載されている。第二平面の視界（視線）は、軸２ｄの延長を構成する点線矢印３２で表される。垂直な視界（視線）は矢印３３で表される。

第二観察者（補助手術者）用に本発明によって提供される光路の分離は、半透明の偏向エレメント７を使用して得られる。したがって、偏向エレメント７に当たる観察光路の一部は偏向されずに光軸２ｃに沿ってさらに進み、概して１０と示された補助顕微鏡に設けられた別の偏向エレメント２０に当たる。偏向エレメント２０は、概して１６と示された補助手術者用付加光学要素及び１３と示された補助手術者用の第二拡大装置が設けられている顕微鏡の第三平面ＩＩＩ（観察光路１７ｇ）に観察ビームを偏向する。光学エレメント１６は、例えば像補正器として構成することができる。すでに上記で参照番号１１及び１５と付けられている光学エレメントもここに組み込むことができる。拡大装置１３の光軸は２ｇと示される。

補助手術者用の拡大装置１３は、好適には主手術者用の拡大装置１２と同様に構成される、すなわち、観察光路１７ｇは２つの立体観察光路に分割される。補助手術者用（第二）拡大装置１３は有利にはズーム装置としても構成される。両拡大装置１２、１３を異なる拡大範囲又は同一の拡大範囲で構成することができる。電気的又は機械的に連結（機能的に結合）した装置を、例えば２つの拡大装置の同一の倍率を確保するために設けることができる。

すなわち、第二拡大装置１３の後に近接して、補助手術者の観察用の双眼筒（図示無し）が設けられる。この補助手術者の視界は有利には回転可能な偏向エレメント１８によって可変にされ、この目的のために、偏向エレメント１８は偏向エレメント８と同様に構成することができる。また、補助手術者の視界が調節可能な角度範囲は、矢印３１と同様に伸びる、矢印３７と３８の間の曲線矢印３６によって表される。さらに、補助手術者用の双眼筒は軸２ｇ回りを回転可能なように構成される。補助手術者の顕微鏡１０も軸２ｃ回りに回転可能となるように設計される。これにより、例えば顕微鏡の第三平面ＩＩＩに、３６０°回転可能な視界を補助手術者に提供する。矢印３７は顕微鏡の第三平面ＩＩＩについて水平な視界を表し、矢印３６は垂直な視界を表す。

光路を分離する目的のために、例えば（点線矢印３４で例示された）記録の目的のために、別の、好ましくは半透明の偏向エレメント又はビーム分割エレメント７ａを偏向エレメント７と２０の間に設けることができる。

主手術者用の回転可能視界を設けることもできる。これを得るためには、点線１９より上に位置する顕微鏡部分を単純にこの線から下に位置する範囲に対して回転可能にしなければならない。主手術者又は補助手術者用の観察光路の立体分岐は拡大装置１２及び１３においてのみ生ずるので、この回転は（曲線矢印２１で表されているように）光軸２ｃ回りに偏向エレメント７及び２０を回転させることによって容易に得ることができる。

本発明によって、神経外科において使用される顕微鏡のすべての要求を初めて満たした。補助手術者及び主手術者は共有する主対物レンズを通して見るが、補助手術者により作業スペースないし間隔は少しも制限されない。さらに、顕微鏡の全体の高さは、補助手術者又は補助顕微鏡によって高くならない。付加的要素９、１５、１１、１６も全体の高さを高くせず、むしろ顕微鏡の釣り合いを良くする。付加的要素９、１５、１１、１６を、図面に示した位置のみならず、本明細書に詳細には明示していない観察光路１７ａ〜１７ｇに沿った他の位置にも設けることができる。両観察者は、従来の立体分岐（正確な三次元イメージ）の可能性を備える独立した拡大装置又はズーム装置を有する。さらに、補助顕微鏡をスペース内の全方向で自由に使用することができ、それにより主手術者の邪魔にならない。

最後に、図面に示されたような照明装置４の配置は単に例として提示されていることを指摘しておく。例えば、有利には、偏向エレメント５と６の間の顕微鏡の第一平面Ｉの領域に照明装置４を配置することができ、有利には、主対物レンズ２又は観察される対象１への偏向エレメント５によって照明エレメントから発する光を偏向することもできる。偏向エレメント５は対応する配置において照明装置４の偏向エレメント４ｃに取って代わることもできるだろう。さらに、照明装置４の主軸４ｂを垂直にし、照明装置４の適当に向き調整した偏向エレメント４ｃによって偏向エレメント５上に光を偏向することもできるだろう。この手段を使用すれば、顕微鏡全体の高さを任意にさらに低くすることができる。

図１は、本発明による顕微鏡の好ましい形態の概略断面側面図を示す。

符号の説明

１：対象（物体）
２：主対物レンズ
２ａ：主対物レンズの光軸
２ｂ〜２ｇ：光軸
４：照明装置
４ａ：照明軸
４ｂ：照明装置の主方向
４ｃ照明装置の偏向エレメント
５、６、７、７ａ、８：偏向エレメント
９：光学スプリッタ
１０：補助顕微鏡
１１：光学要素又は中間像装置
１２：（主手術者用）拡大装置（光学系）
１３：補助手術者用拡大装置
１４：偏向エレメント
１５：光学要素
１６：補助手術者用光学要素
１７ａ〜１７ｇ：観察光路
１８：偏向エレメント
１９：点線
２０：偏向エレメント
２１：曲線矢印
３１、３２、３３、３４、３６、３７、３８：矢印
１００：顕微鏡

Claims (7)

1. 光軸（２ａ）を有する主対物レンズ（２）と、
   主対物レンズ（２）の光軸（２ａ）に平行に伸びる観察光路を、主対物レンズ（２）の光軸（２ａ）とある角度をなして伸びる第一平面Ｉに偏向し、続いて、第一平面Ｉに実質並行にかつ第一平面より上に延在する第二平面ＩＩに偏向する複数の偏向エレメント（５、６、７）と、を有し、
   分離装置（７）が第一観察者の観察光路から第二観察者の観察光路を分離可能にし、
   第一観察者と第二観察者が対象を同時に観察する顕微鏡において、
   第一及び第二平面Ｉ、ＩＩに実質並行に延在する第三平面ＩＩＩに第二観察者の観察光路を偏向する偏向エレメント（２０）を備え、
   第二平面ＩＩは第一平面Ｉと第三平面ＩＩＩの間に位置する、ことを特徴とする顕微鏡。
2. 第一観察者用の第一拡大装置（１２）は第二平面ＩＩに設けられ、
   第二観察者用の第二拡大装置（１３）は第三平面ＩＩＩに設けられる、ことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
3. 前記第一、第二拡大装置（１２、１３）のうち少なくとも１つはズーム装置を備える、ことを特徴とする請求項２記載の顕微鏡。
4. 第二平面ＩＩ及び／又は第三平面ＩＩＩの観察光路は、それぞれ偏向エレメント（７）又は（２０）の回転によって回転可能に構成される、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の顕微鏡。
5. 第一平面Ｉから第二平面ＩＩへ光路を偏向させる偏向エレメント（６、７）及び第三平面ＩＩＩへ光路を偏向させる偏向エレメント（２０）のうち少なくとも１つは半透明の構成である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
6. 主対物レンズを通過する観察光路の少なくとも２つの立体観察光路への分岐は第一拡大装置（１２）及び／又は第二拡大装置（１３）において行われる、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の顕微鏡。
7. 前記第一、第二拡大装置（１２、１３）を電気的及び／又は機械的に連結する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の顕微鏡。

Images