JP2008264489A - Operation microscope equipped with oct system and illumination module for operation microscope equipped with oct system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体領域を検査するための観察光路と、光源で照明される視野絞りを無限大に結像して平行な照明光路にする照明光学系を含む照明装置とを備え、照明光学系は第1のレンズ群と第2のレンズ群を有しており、さらに、視野絞りを物体領域へ結像するために平行な照明光路に配置された対物レンズと、物体領域を検査するためのOCTシステムとを含んでおり、OCTシステムは対物レンズを通して案内されるOCT走査光路を含んでいる、手術用顕微鏡に関するものである。 The present invention includes an illumination optical system including an observation optical path for inspecting an object region, and an illumination device including an illumination optical system that forms an infinite image of a field stop illuminated by a light source to form a parallel illumination optical path. Has a first lens group and a second lens group, and further includes an objective lens arranged in a parallel illumination optical path for imaging the field stop to the object area, and for inspecting the object area. And an OCT system, which relates to a surgical microscope including an OCT scanning beam path guided through an objective lens.
さらに本発明は、照明光を提供するための第1の光導波路の収容部と、光導波路に由来する光で照明することができる視野絞りと、視野絞りを無限大に結像して平行な結像光路にする照明光学系とを備え、照明光学系は第1のレンズ群と第2のレンズ群とを有しており、さらに、平行な結像光路をもつ視野絞りから射出される照明光を顕微鏡主対物レンズを通して物体領域へと誘導する役目をする照明鏡を備えている、手術用顕微鏡に接続するための手術用顕微鏡照明モジュールに関するものである。 Furthermore, the present invention provides a first optical waveguide housing portion for providing illumination light, a field stop that can be illuminated with light derived from the optical waveguide, and an infinite image formed on the field stop in parallel. And an illumination optical system having an imaging optical path, the illumination optical system having a first lens group and a second lens group, and further, illumination emitted from a field stop having parallel imaging optical paths The present invention relates to a surgical microscope illumination module for connecting to a surgical microscope, which includes an illumination mirror that serves to guide light to an object region through a microscope main objective lens.
冒頭に述べた種類の手術用顕微鏡は特許文献1から公知である。この手術用顕微鏡は、短いコヒーレントなレーザ光線でOCT走査光路を生成するOCTシステムを含んでいる。OCTシステムは、干渉信号を評価するための分析ユニットを含んでいる。OCTシステムは、2つの運動軸を中心として位置調節することができる2つのスキャンミラーを備える、OCT走査光路をスキャンする装置を含んでいる。手術用顕微鏡のOCT走査光路は、ビーム分割鏡を介して、手術用顕微鏡の照明光路へ入力結合され、これによって顕微鏡主対物レンズを通して物体領域へ向うように誘導される。 A surgical microscope of the kind mentioned at the beginning is known from US Pat. The surgical microscope includes an OCT system that generates an OCT scanning path with a short coherent laser beam. The OCT system includes an analysis unit for evaluating the interference signal. The OCT system includes a device for scanning the OCT scanning optical path, comprising two scanning mirrors that can be adjusted about two axes of motion. The OCT scanning optical path of the surgical microscope is input coupled to the illumination optical path of the surgical microscope via a beam splitting mirror, and thereby guided through the main microscope objective lens toward the object region.
冒頭に述べた種類の手術用顕微鏡照明モジュールは、カールツァイスの手術用顕微鏡システムOPMI(登録商標)Visu200に含まれている。この照明モジュールは、手術用顕微鏡の本体に取り付けるように構成されており、照明モジュールが手術用顕微鏡に接続されているとき、光導波路に由来する光で照明される視野絞りを、顕微鏡主対物レンズの光学軸に対して垂直に延びる平行な結像光路へと移行させる2つのレンズ群を照明光学系として含んでいる。照明モジュールは、照明光を顕微鏡主対物レンズの光学軸と平行に方向転換させる2つの照明鏡を含んでいる。 A surgical microscope illumination module of the type mentioned at the outset is included in the Carl Zeiss surgical microscope system OPMI® Visu200. This illumination module is configured to be attached to the main body of the surgical microscope, and when the illumination module is connected to the surgical microscope, a field stop illuminated with light derived from the optical waveguide is used as a microscope main objective lens. The illumination optical system includes two lens groups that shift to a parallel imaging optical path that extends perpendicularly to the optical axis. The illumination module includes two illumination mirrors that redirect illumination light parallel to the optical axis of the microscope main objective.
OCTシステムは、光コヒーレンス断層撮影法を用いて、組織内部の構造を非侵襲的に表示し測定することを可能にする。光学的なコヒーレンス断層撮影法は光学的な画像生成法として、特に、生物組織の断面画像または体積画像をマイクロメートルの解像度で生成することを可能にする。これに対応するOCTシステムは、試料光路と参照光路に供給される、時間的にインコヒーレントで空間的にコヒーレントであるコヒーレンス長lcの光のための光源を含んでいる。試料光路は、検査されるべき組織に対して向けられる。OCTシステムは、組織内の散乱中心に基づいて試料光路へとはね返されたレーザ放射を、参照光路に由来するレーザ放射と重ね合わせる。重ね合わせによって干渉信号が生じる。この干渉信号を基にして、検査された組織におけるレーザ放射に対する散乱中心の位置を決めることができる。 The OCT system allows non-invasive display and measurement of tissue internal structures using optical coherence tomography. Optical coherence tomography, as an optical image generation method, makes it possible in particular to generate cross-sectional images or volume images of biological tissue with micrometer resolution. A corresponding OCT system includes a light source for light of coherence length l c that is supplied to the sample and reference optical paths and is temporally incoherent and spatially coherent. The sample optical path is directed to the tissue to be examined. The OCT system superimposes the laser radiation bounced back to the sample optical path based on the scattering center in the tissue with the laser radiation originating from the reference optical path. An interference signal is generated by the superposition. Based on this interference signal, the position of the scattering center for laser radiation in the examined tissue can be determined.
OCTシステムについては、「タイムドメインOCT」と「フーリエドメインOCT」の構造原理が知られている。 Regarding the OCT system, the structural principles of “time domain OCT” and “Fourier domain OCT” are known.
「タイムドメインOCT」の構造は、たとえば特許文献2で図1aを参照しながら、5欄40行から11欄10行に説明されている。このようなシステムでは、参照光路の光学的な経路長が、高速運動可能な参照鏡によって継続的に変えられる。試料光路と参照光路に由来する光は、光検出器で重ね合わされる。試料光路と参照光路の光学的な経路長が一致したときに、光検出器に干渉信号が発生する。 The structure of “time domain OCT” is described in Patent Document 2, for example, from column 5 line 40 to column 11 line 10 with reference to FIG. In such a system, the optical path length of the reference optical path is continuously changed by a reference mirror capable of high-speed movement. Light derived from the sample optical path and the reference optical path is superimposed on the photodetector. When the optical path lengths of the sample optical path and the reference optical path match, an interference signal is generated in the photodetector.
「フーリエドメインOCT」は、たとえば特許文献3に説明されている。試料光路の光学的な経路長を測定するために、同じく、試料光路に由来する光が参照光路に由来する光に重ね合わされる。しかし「タイムドメインOCT」とは異なり、試料光路の光学的な経路長を測定するために、試料光路と参照光路に由来する光が直接検出器へ供給されるのではなく、まず分光計によってスペクトル分解される。そして、こうして生成された、試料光路と参照光路に由来する重ね合わされた信号のスペクトル強度が、検出器によって検出される。検出器信号を評価することで、同じく、試料光路の光学的な経路長を判定することができる。 “Fourier domain OCT” is described in Patent Document 3, for example. In order to measure the optical path length of the sample optical path, the light derived from the sample optical path is also superimposed on the light derived from the reference optical path. However, unlike “time domain OCT”, in order to measure the optical path length of the sample optical path, the light derived from the sample optical path and the reference optical path is not directly supplied to the detector, but is first measured by the spectrometer. Disassembled. Then, the spectral intensity of the superimposed signal derived from the sample optical path and the reference optical path thus generated is detected by the detector. Similarly, by evaluating the detector signal, the optical path length of the sample optical path can be determined.
本発明の課題は、少ない設計容積を有しており、設計原理がOCT向け手術用顕微鏡への簡単な後付けを可能にする、OCTシステムを備える手術用顕微鏡を提供することであり、さらには、その手術用顕微鏡に接続するための、OCTシステムが統合された手術用顕微鏡照明モジュールを提供することである。 The object of the present invention is to provide a surgical microscope with an OCT system, which has a small design volume and whose design principle allows a simple retrofit to a surgical microscope for OCT, To provide a surgical microscope illumination module with an integrated OCT system for connection to the surgical microscope.
この課題は、第1のレンズ群と第2のレンズ群の間の照明光路中に、OCT走査光路を照明光路へ入力結合する入力結合部材が設けられている、冒頭に述べた種類の手術用顕微鏡によって解決され、さらに、OCT走査光路を提供するためのOCTシステムの第2の光導波路のための収容部が設けられている、冒頭に述べた種類の手術用顕微鏡照明モジュールによって解決され、この手術用顕微鏡照明モジュールは、OCT走査光路を照明光路へ入力結合する、第1のレンズ群と第2のレンズ群の間に配置された入力結合部材を含んでいる。 The object is to provide an input coupling member for coupling the OCT scanning optical path to the illumination optical path in the illumination optical path between the first lens group and the second lens group. This is solved by a microscope and, further, by a surgical microscope illumination module of the kind mentioned at the beginning, provided with a housing for the second optical waveguide of the OCT system for providing an OCT scanning optical path, The surgical microscope illumination module includes an input coupling member disposed between the first lens group and the second lens group for coupling the OCT scanning optical path to the illumination optical path.
本発明の発展例では、手術用顕微鏡または手術用顕微鏡照明モジュールにおいて、入力結合部材はビーム分割鏡として構成され、特に平面鏡またはビーム分割キューブとして構成される。 In a development of the invention, in the surgical microscope or surgical microscope illumination module, the input coupling member is configured as a beam splitting mirror, in particular as a plane mirror or a beam splitting cube.
本発明の発展例では、手術用顕微鏡において、平行な照明光路に配置された対物レンズは顕微鏡主対物レンズとして構成されており、手術用顕微鏡の観察光路が通る。このようにして、手術用顕微鏡の格別にコンパクトな設計形態が実現される。 In the development example of the present invention, in the surgical microscope, the objective lens arranged in the parallel illumination optical path is configured as a microscope main objective lens, and the observation optical path of the surgical microscope passes. In this way, a particularly compact design form of the surgical microscope is realized.
手術用顕微鏡の発展例では、対物レンズに対して物体と反対側に、照明装置の照明光を物体に向けて方向転換させる、照明光の方向転換装置が設けられている。このようにして、眼科手術にとって好ましい、観察光路に対して軸が近い照明が可能である。 In a development example of a surgical microscope, an illumination light direction changing device for changing the direction of illumination light of an illumination device toward the object is provided on the side opposite to the object with respect to the objective lens. In this way, illumination with an axis close to the observation optical path, which is preferable for ophthalmic surgery, is possible.
本発明の発展例では、方向転換装置は、手術用顕微鏡の観察光路が通るビームスプリッタとして構成されている。このようにして、手術用顕微鏡の観察光路で照明光を物体領域へと案内することができる。 In a development of the invention, the direction changing device is configured as a beam splitter through which the observation optical path of the surgical microscope passes. In this way, illumination light can be guided to the object region through the observation optical path of the surgical microscope.
本発明の発展例では、手術用顕微鏡は、OCT走査光路をスキャンするために第1のスキャンミラーを備えるOCTシステムを含んでいる。これに加えて、第2のスキャンミラーを設けるのが好ましく、この場合、第1のスキャンミラーは第1の回転軸を中心として動かすことができ、第2のスキャンミラーは第2の回転軸を中心として動かすことができ、第1の回転軸と第2の回転軸は側方にオフセットされて、互いに直角をなしている。このようにして、垂直に延びる網目パターンで物体領域の走査が可能である。 In a development of the invention, the surgical microscope includes an OCT system comprising a first scanning mirror for scanning the OCT scanning optical path. In addition to this, it is preferable to provide a second scan mirror. In this case, the first scan mirror can be moved around the first rotation axis, and the second scan mirror can move the second rotation axis. The first rotation axis and the second rotation axis are offset laterally and are perpendicular to each other. In this way, the object region can be scanned with a mesh pattern extending vertically.
本発明の発展例では、手術用顕微鏡は、可動に保持されたOCT走査光路のための光射出区域を有する光導波路を備えたOCTシステムを含んでいる。このようにして物体領域でOCT走査平面を変えることができ、可視光のために設計されている観察光路の光学コンポーネントを考慮したうえで、さまざまなOCT波長に合わせてシステムを調整することが可能である。 In a development of the invention, the surgical microscope includes an OCT system with an optical waveguide having a light exit area for a movably held OCT scanning optical path. In this way, the OCT scanning plane can be changed in the object area, and the system can be adjusted to different OCT wavelengths, taking into account the optical components of the observation beam path designed for visible light. It is.
本発明の発展例では、手術用顕微鏡は、OCT走査光路を照明光学系の第2のレンズ群によって実質的に平行な走査光路へと移行させる、位置調節可能なコリメート光学系を備えたOCTシステムを含んでいる。このようにして手術用顕微鏡において、システムの光学的な観察光路の観察平面に対して相対的にOCT走査平面を変位させることが可能である。 In a development of the invention, the surgical microscope has an OCT system with an adjustable collimating optical system that shifts the OCT scanning optical path to a substantially parallel scanning optical path by the second lens group of the illumination optical system. Is included. In this way, in the surgical microscope, it is possible to displace the OCT scanning plane relative to the observation plane of the optical observation optical path of the system.
手術用顕微鏡照明モジュールは、OCT走査光路をスキャンする装置を含んでいるのが好ましい。スキャンをするこの装置は、たとえば第1のスキャンミラーと第2のスキャンミラーを有することができる。第1のスキャンミラーは第1の回転軸を中心として動かすことができ、第2のスキャンミラーは第2の回転軸を中心として位置調節でき、第1の回転軸と第2の回転軸は側方にオフセットされて互いに直角をなしていることによって、垂直方向に延びる網目パターンで物体領域を走査することができる。 The surgical microscope illumination module preferably includes a device for scanning the OCT scanning optical path. This apparatus for scanning can have, for example, a first scan mirror and a second scan mirror. The first scan mirror can be moved around the first rotation axis, the second scan mirror can be adjusted around the second rotation axis, and the first rotation axis and the second rotation axis are on the side. By being offset at right angles to each other and perpendicular to each other, the object region can be scanned with a mesh pattern extending in the vertical direction.
本発明の発展例では、手術用顕微鏡照明モジュールにおけるOCT走査光路のための光導波路の光射出区域は可動に保持されており、そのようにしてOCT走査平面を調整できるようになっている。 In a development of the invention, the light exit area of the optical waveguide for the OCT scanning optical path in the surgical microscope illumination module is held movably so that the OCT scanning plane can be adjusted.
手術用顕微鏡照明モジュールに位置調節可能なコリメート光学系が設けられており、これを用いてOCT走査光路を照明光学系の第2のレンズ群によって実質的に平行な走査光路へと移行させることができることにより、OCTシステムのOCT走査平面を光学的な観察光路の観察平面に対して相対的に変位させることが可能である。 The surgical microscope illumination module is provided with a position-adjustable collimating optical system, which can be used to shift the OCT scanning optical path to a substantially parallel scanning optical path by the second lens group of the illumination optical system. As a result, the OCT scanning plane of the OCT system can be displaced relative to the observation plane of the optical observation optical path.
本発明の有利な実施形態が図面に示されており、以下において説明する。 Advantageous embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are described below.
図1の手術用顕微鏡100は、手術用顕微鏡本体104に収容された、光学軸102と焦点面103をもつ顕微鏡主対物レンズ101を有している。顕微鏡主対物レンズ101には、双眼鏡筒106の立体視観察光路105が通っている。手術用顕微鏡100はズーム可能な拡大システム107を含んでいる。
The
物体領域108を照明するために、手術用顕微鏡100は照明装置として照明モジュール120を有している。この照明モジュール120は、詳しくは図示しない光源からの照明光123を提供する第1の光導波路122の収容部121を含んでいる。第1の光導波路122から射出される照明光123によって、位置調節可能な視野絞り124が照明される。照明モジュール120には照明光学系が配置されている。照明光学系は、第1のレンズ群125と、第2のレンズ群126と、4つの鏡部材127,128,129、130とを含んでいる。
In order to illuminate the
鏡部材127は、第1のレンズ群125から射出される照明光を鏡部材128へと誘導し、そこから照明光は第2のレンズ群126へと到達する。第1のレンズ群125と第2のレンズ群126は視野絞り124を無限大に結像する。すなわち、第2のレンズ群126からは平行な光路をもつ照明光123が射出される。照明光路の光学軸120は、第2のレンズ群126の射出側で、顕微鏡主対物レンズ101の光学軸102に対して垂直に延び、通過部131を有する照明鏡130に向って案内される。照明鏡130は、顕微鏡主対物レンズ101の光学軸102と平行に、物体領域108へと照明光を誘導する。
The
さらに照明モジュール120は、照明鏡130の通過部131を通って到達する照明光が供給される照明鏡132を含んでいる。
Furthermore, the
照明鏡132は、二重矢印133で図示しているように、顕微鏡主対物レンズ101の光学軸102に対して垂直方向に位置調節することができる。このことは、物体領域108における照明光の入射角を調整することを可能にする。
The
物体領域に案内される照明光の強度を変えるために、照明鏡130,132には位置調節可能な絞り134,135が付属している。絞り134,135を位置調節することで、顕微鏡主対物レンズ101を通して案内される照明光の強度を変えることができる。
In order to change the intensity of the illumination light guided to the object region, the illumination mirrors 130 and 132 are provided with
照明モジュール120は、OCTシステム152と接続された第2の光導波路151の収容部150を有している。
The
OCTシステム152は、物体領域108を検査するためにOCT像の撮像を可能にする。このOCTシステムは、OCT走査光路153を生成し、分析するためのユニットを含んでいる。
The
OCTシステム152は、手術用顕微鏡の詳しくは図示しない三脚柱に組み込まれるのが好ましい。あるいは、OCTシステムを照明モジュール120に収容することも原則として可能である。
The
光導波路151から射出される走査光路153は、OCTスキャンユニット156の第1のスキャンミラー154と第2のスキャンミラー155に向って案内され、OCTスキャンユニット156の後、集光レンズ157を通過する。
The scanning
OCTスキャンユニット156に由来する光束160は、鏡部材128へ案内される。鏡部材128はビーム分割鏡として作用する。この鏡部材は、光導波路122から射出される照明光をほぼ完全に反射するが、OCT走査光路に対しては透過性である。それにより、OCT走査光路153が照明光123に重ね合わされる。鏡部材128は、照明モジュール120において、平行平面板を備える鏡部材として製作されている。あるいは、これをビーム分割キューブとして構成することもできる。
The
OCT走査光路153の光は、照明鏡130,132を介して、照明光と共に物体領域108へと案内される。集光レンズ157、照明モジュール120の照明光学系の第2のレンズ群126、顕微鏡主対物レンズ101が、OCT走査光路153をOCT走査平面170で集束させる。OCT走査平面170は、OCTスキャンユニット156、集光レンズ157、鏡部材128、鏡部材130、鏡部材132を備えるOCT走査光路の光学部材によって決まり、かつ顕微鏡主対物レンズ101によって決まる、物体領域108に光導波路の射出端部173が幾何学的に結像される平面である。すなわち、光導波路の射出端部の相応の幾何学的像は、OCT走査平面170に位置している。OCT走査平面を調整するために、一方では、集光レンズ157は位置調節駆動装置171によって、二重矢印172に示すように可動に保持されている。他方では、これに加えて、OCT走査光路のための光導波路151の射出端部173は位置調節装置174によって、二重矢印175に示すように変位させることができる。OCT走査平面170が位置調節されると、OCTシステムの参照光路も所要の程度だけ再調整される。
The light in the OCT scanning
OCT走査光路へと後方散乱された光は、顕微鏡主対物レンズ101、鏡部材132,130、レンズ群126、鏡部材128を介して、OCTシステム152へと戻っていく。そこで、物体領域から後方散乱されたOCT走査光は、参照光路に由来するOCT放射によって干渉される。干渉信号が検出器によって検出され、計算機ユニットによって評価される。計算機ユニットはこの信号を基にして、物体領域におけるOCT光の散乱中心と、参照分路における光の経路長との間の光学的な経路長差を算定する。
The light backscattered to the OCT scanning optical path returns to the
図2は、図1のII−II線に沿った断面図を示している。この図面は照明鏡130,132を示しており、図1の手術用顕微鏡100における立体視観察光路105の推移を説明するものである。顕微鏡主対物レンズ101に、2つの立体視部分光路105a,105bが通っている。顕微鏡主対物レンズ101の光学軸102はその中心に位置している。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. This drawing shows the illumination mirrors 130 and 132 and explains the transition of the stereoscopic observation
図3は、図1の手術用顕微鏡100のOCTスキャンユニット156を示している。第1のスキャンミラー154と第2のスキャンミラー155は、アクチュエータ301,302によって、互いに垂直に延びる2つの軸303,304を中心として回転運動可能なように配置されている。このことは、OCT走査光路305を平面306でスキャンすることを可能にする。
FIG. 3 shows the
図4は、図1の光導波路151の前面区域402を示している。光導波路151は波長λ=1310nmの光に対してモノモードファイバとして作用する。光導波路122のファイバコアの直径dは次式、
したがって、d0=10μmのファイバコア直径と波長λ0=1310nmについては、ビーム発散を表す目安としてθ0≒0.0827radの開口角が得られる。 Therefore, for a fiber core diameter of d 0 = 10 μm and a wavelength of λ 0 = 1310 nm, an opening angle of θ 0 ≈0.0827 rad is obtained as a guide representing beam divergence.
光導波路151の前面402は、図1に示す手術用顕微鏡100にあるスキャンミラー154、155、集光レンズ157、鏡部材128、第2のレンズ群126、鏡部材130、鏡部材132を介して、顕微鏡主対物レンズ101を通って物体領域107のOCT走査平面170に結像される。
The
図5は、OCT走査光線401の強度分布の推移をOCT走査平面501に対して垂直方向で示している。OCT走査平面501では、OCT走査放射の強度分布は最小の狭隘部を有している。OCT走査平面の範囲外では、OCT走査光路の直径が増加していく。OCT走査光線401は図4の光導波路151から近似的にガウス形の放射断面形状で射出されるので、集光レンズ157と顕微鏡主対物レンズ101は、OCT走査光線にとってOCT走査平面170の領域で、OCT走査光線401のいわゆるガウス光束500を惹起する。このガウス光束500は、ガウス光束の胴部の縦方向長さを表す目安としての共焦点パラメータzによって、および、OCT走査光線401の最小の狭隘部502の直径を表す目安としての、すなわちその胴部の直径を表す目安としての胴部パラメータWによって特徴づけられ、このとき次式が成り立つ:
W=βW0
ここでβは、OCT走査平面における図1の光導波路151の射出端部の上に述べた幾何学的結像の拡大パラメータないし縮小パラメータである。βは、図1の集光レンズ157の焦点距離f1および顕微鏡主対物レンズの焦点距離f2との間で、次の関係によって結びついている:
f2/f1=β
FIG. 5 shows the transition of the intensity distribution of the OCT scanning
W = βW 0
Here, β is an enlargement parameter or reduction parameter of the geometric imaging described above the exit end of the
f 2 / f 1 = β
OCT走査光線401によって解像することができる構造のサイズは、OCT走査平面170におけるその直径によって決まり、すなわち胴部パラメータWによって決まる。たとえば、ある用途が手術用顕微鏡におけるOCTシステムの約40μmの横解像度を必要とする場合、ナイキストの定理により、表面におけるOCT走査光線401の断面積は約20μmでなければならない。したがって、図1に示すOCT走査光線153の波長がλのとき、OCTシステム152の希望する解像度のためには、OCT光路の光学的な結像の倍率と、光導波路151のファイバコアの直径とを適切に選択しなくてはならない。
The size of the structure that can be resolved by the
ガウス光束の胴部の縦方向長さを表す目安としての共焦点パラメータzは、図1のOCT走査光路153で後方散乱された光を検出することができる軸方向の深部領域を決める。すなわち、共焦点パラメータzが小さくなるほど、OCT走査放射で走査される物体からOCT走査平面170までの距離で、横解像度に関わるOCTシステムの損失は大きくなる。散乱中心の場所は、胴部パラメータWと共焦点パラメータzによって決まる「漏斗」の内部でしか、特定することができないからである。
The confocal parameter z as a guide representing the longitudinal length of the body portion of the Gaussian beam determines a deep region in the axial direction in which the light backscattered in the OCT scanning
一方では、OCTシステムの軸方向解像度は、OCTシステムで使用される光源の光のコヒーレンス長lcによって制限されており、他方では、OCTシステムの横解像度は、その深度ストロークが共焦点パラメータzで与えられる長さを超えると減少するので、OCTシステムの深度ストロークに合わせて共焦点パラメータzを調整するのが好都合である。 On the one hand, the axial resolution of the OCT system is limited by the light coherence length l c of the light source used in the OCT system, and on the other hand, the lateral resolution of the OCT system is such that its depth stroke is confocal parameter z It is advantageous to adjust the confocal parameter z for the depth stroke of the OCT system since it decreases beyond a given length.
そしてOCT走査光線401の特定の波長λについて、図1のOCTシステムの可能な横解像度が得られる。波長λと共焦点パラメータzが胴部パラメータWを特定するからである。そして、図1に示すOCT走査光路153の光学系ユニット、および光導波路151のファイバコアの寸法設定を、該当する胴部パラメータWが生じるように選択することができる。
Then, for a specific wavelength λ of the
手術用顕微鏡100は、可視スペクトル領域についての顕微鏡主対物レンズ101の焦点面170と、OCT走査平面160とが一致するように設計されている。そうすれば、図5に示すOCT走査光線の胴部502は手術用顕微鏡の焦点面に位置する。
The operating
手術用顕微鏡のこのような設計に代えて、OCT走査平面と手術用顕微鏡の焦点面とのオフセットが意図されていてもよい。このようなオフセットは、OCT走査平面の領域におけるOCT走査光線の共焦点パラメータzよりも大きくないのが好ましい。このことは、たとえば手術用顕微鏡の焦点面のすぐ下に位置する物体領域を、OCTによって視覚化することを可能にする。あるいは特定の用途については、たとえば手術用顕微鏡によって患者の目の角膜の表面を検査できるようにし、それと同時にOCTシステムによって患者の目の角膜の裏面またはそのレンズを視覚化するために、共焦点パラメータを上回る決められたオフセットを設けるのが有意義である。 Instead of such a design of a surgical microscope, an offset between the OCT scanning plane and the focal plane of the surgical microscope may be intended. Such an offset is preferably not larger than the confocal parameter z of the OCT scanning beam in the region of the OCT scanning plane. This makes it possible, for example, to visualize an object region located just below the focal plane of a surgical microscope by means of OCT. Alternatively, for certain applications, the confocal parameter may be used, for example, to allow the surface of the cornea of a patient's eye to be examined by a surgical microscope while simultaneously visualizing the back of the patient's eye cornea or its lens by an OCT system. It is meaningful to provide a fixed offset that exceeds.
OCT走査平面をレイリーパラメータzの分だけさらに図1の顕微鏡主対物レンズ101から遠ざけることによって、物体領域におけるOCTシステムの深度ストロークを最大限にすることができる。
By moving the OCT scanning plane further away from the microscope
図1を参照して説明した手術用顕微鏡100の改変された1つの実施形態は、焦点距離を調整可能である焦点合わせ可能な顕微鏡主対物レンズを含んでいる。この方策も、OCT走査平面の変位を可能にするとともに、OCT走査平面における光導波路の射出端部の幾何学的結像の変更を可能にする。
One modified embodiment of the
100 手術用顕微鏡、101 顕微鏡主対物レンズ、108 物体領域、120 照明モジュール、124 視野絞り、125 第1のレンズ群、126 第2のレンズ群、128 入力結合部材
DESCRIPTION OF
Claims (18)
光源で照明される視野絞り(124)を無限大に結像して平行な照明光路にするための第1のレンズ群(125)と第2のレンズ群(126)を有する照明光学系を含む照明装置(120)と、
前記視野絞り(124)を物体領域(108)へ結像するために平行な照明光路に配置された対物レンズ(101)と、
物体領域(108)を検査するためのOCTシステム(152)とを含み、
前記OCTシステム(152)は前記対物レンズ(101)を通して案内されるOCT走査光路(153)を含んでいる、手術用顕微鏡(100)であって、
前記第1のレンズ群(125)と前記第2のレンズ群(126)の間の照明光路に、前記OCT走査光路を照明光路へ入力結合する入力結合部材(128)が設けられていることを特徴とする手術用顕微鏡。 An observation optical path (105) for inspecting the object region (108);
An illumination optical system having a first lens group (125) and a second lens group (126) for forming a field stop (124) illuminated by a light source infinitely into a parallel illumination optical path; A lighting device (120);
An objective lens (101) disposed in a parallel illumination optical path to image the field stop (124) onto the object region (108);
An OCT system (152) for inspecting the object area (108),
The OCT system (152) is a surgical microscope (100) including an OCT scanning optical path (153) guided through the objective lens (101),
An input coupling member (128) for coupling the OCT scanning optical path to the illumination optical path is provided in the illumination optical path between the first lens group (125) and the second lens group (126). Features a surgical microscope.
照明光(123)を提供するための第1の光導波路(122)の収容部(121)と、
前記光導波路(122)に由来する光で照明することができる視野絞り(124)と、
前記視野絞り(120)を無限大に結像して平行な結像光路にする、第1のレンズ群(125)と第2のレンズ群(126)を有して照明光学系と、
平行な結像光路をもつ前記視野絞り(124)から射出される照明光を顕微鏡主対物レンズ101を通して物体領域108へと誘導する役目をする照明鏡(128,130)とを備えている、手術用顕微鏡照明モジュールにおいて、
OCT走査光路(153)を提供するために、OCTシステム(152)の第2の光導波路(151)のための収容部(150)が設けられており、
前記手術用顕微鏡照明モジュール(120)が、前記OCT走査光路(153)を前記照明光路へ入力結合する、前記第1のレンズ群(125)と前記第2のレンズ群(126)の間に配置された入力結合部材(128)を含んでいることを特徴とする手術用顕微鏡照明モジュール。 A surgical microscope illumination module (120) for connection to a surgical microscope (100) comprising:
A receiving portion (121) of the first optical waveguide (122) for providing illumination light (123);
A field stop (124) that can be illuminated with light derived from the optical waveguide (122);
An illumination optical system having a first lens group (125) and a second lens group (126) for imaging the field stop (120) infinitely into parallel imaging optical paths;
An illuminating mirror (128, 130) that serves to guide the illumination light emitted from the field stop (124) having a parallel imaging optical path to the object region 108 through the microscope main objective 101; Microscope illumination module for
To provide an OCT scanning optical path (153), a receiving part (150) for the second optical waveguide (151) of the OCT system (152) is provided,
The surgical microscope illumination module (120) is disposed between the first lens group (125) and the second lens group (126) that couples the OCT scanning optical path (153) to the illumination optical path. Surgical microscope illumination module, characterized in that it includes a structured input coupling member (128).
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