JP2009006136A - 外科用顕微鏡システム及び結像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】人間の目において異なる光学特性を有する構造を結像することが可能な外科用顕微鏡を提供する。さらに、眼科手術の間、異なる光学特性を有するこれらの構造を結像する方法を提供する。
【解決手段】照射系２を有する外科用顕微鏡システム１であって、照射系２は、キセノンガス放電ランプ１０と、任意に、前記外科用顕微鏡システムの照射ビーム経路６中に位置付けられ、前記照射ビーム経路６から取り除かれる分光フィルタ１２とを備える。分光フィルタ１２は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲において、０．０２５／ｎｍと０．００３５／ｎｍとの間の、特に、０．００２９３／ｎｍの勾配を有する、約０．１２から１に増加する透過率（transmission）を実質的に示す。従って、照射系２は、異なる程度にまで拡散する、特に人間の目の中の構造を結像するために有利な、２つの異なるスペクトル特性を有する光を供給することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、外科用顕微鏡システム及び結像方法に関する。さらに、本発明は、照射系を有する外科用顕微鏡システム、及び、その使用方法に関する。特に、本発明は、眼科手術に適した照射系を有する外科用顕微鏡システムに関する。

ＤＥ１０ ２００４ ００５ ４２８（特許文献１）から、物体を照射するために、キセノン照射光源又は金属ハロゲン化物照射光源が用いられる、眼科用の外科用顕微鏡が知られている。このように、これらの照射光源の両方が外科用顕微鏡に内蔵されているわけではないので、このような外科用顕微鏡の購入者は、好みの照射光源をいずれか１つに決めなければならない。特に、眼科手術を行うには、このような従来の外科用顕微鏡は不利である。
ＤＥ１０ ２００４ ００５ ４２８

本発明は、上記課題を考慮に入れて完成された。

本発明の目的は、人間の目において異なる光学特性を有する構造を結像することが可能な外科用顕微鏡を提供することである。本発明のさらなる目的は、眼科手術の間、異なる光学特性を有するこれらの構造を結像する方法を提供することである。

本発明の第１の側面によれば、照射ビーム経路に沿って物体領域に照射光を照射するための照射系と、前記物体領域の像を生成するための光学結像系とを備えた外科用顕微鏡システムであって、前記照射系は、少なくとも前記照射光を発生させるためのキセノンガス放電ランプと、任意に、前記照射ビーム経路中に位置付けられ、前記照射ビーム経路から取り除かれる分光フィルタとを備え、前記分光フィルタは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲において、
ｆ×（ｍ×λ＋ｂ−Δｂ）≦Ａ（λ）≦ｆ×（ｍ×λ＋ｂ＋Δｂ）、
０．００２５／ｎｍ≦ｍ≦０．００３５／ｎｍ、
ｂ＝−１．０５３、
ｆ≦１、及び、
Δｂ≦０．３、特に、Δｂ≦０．１５、さらに特に、Δｂ≦０．１
の関係を満たすフィルタ特性を有し、
上記関係により、Ａ（λ）が０未満である場合には、Ａ（λ）＝０に設定され、
上記関係により、Ａ（λ）≧１である場合には、Ａ（λ）＝ｆに設定され、
λは、前記照射光の波長を表わし、Ａ（λ）は、前記照射ビーム経路に沿って前記分光フィルタから発した光の強度と、前記キセノンガス放電ランプから発して、前記分光フィルタに入射した光の強度との比を表わすことを特徴とする外科用顕微鏡システムが提供される。従って、Δｂは、０以上である。

上記関係におけるｆは、分光フィルタによって濾光された光の一般的な減衰を表わし、減衰係数は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲において一定である。一定の減衰係数である係数ｆは、単に分光を有する光の全強度に影響するだけであって、分光フィルタから発した光のスペクトルの形には影響しない。

本発明の実施の形態によれば、減衰係数ｆは、０．９よりも大きく、特に、ｆは１（ｆ＝１）である。

本発明のこの側面によれば、物体領域が結像される。従って、物体領域は、物体の照射領域が物体の結像された領域と重なり合う領域であると理解される。物体領域の、照射光による照射は、照射ビーム経路に沿って行われる。従って、照射ビーム経路は、キセノンガス放電ランプから発して、物体領域に入射する光の経路を示す。従って、照射ビーム経路は、複数の、直線ではあるが平行ではないセクションを含み得る。光学結像系は、物体領域からの像を生成するように配置及び構成されたレンズ及び／又はミラー等の複数の光学素子を有する光学系であると理解される。従って、前記像は、例えば、順に観測者の網膜に結像された、光学系における中間像であり得るか、もしくは、例えば、カメラによって生成され、表示装置上に表示された像であり得る。さらに、前記像は、カメラによって取得され、スクリーン上に投影され得る。

キセノンガス放電ランプは、電子の励起及び再結合工程により、キセノンを含む容積中でプラズマ光を発生させる光源を備えている。キセノンガス放電ランプは、キセノンガスが充填されたバルブを備えていてもよい。バルブの充填物は、バルブに充填された元素の全重量の最大５重量％の量の、水銀等のさらなる化学元素を含んでいてもよい。一般に、バルブ中には、２つの電極が設けられ、当該２つの電極間に、ランプを始動するための高電圧パルスが印加される。特に、外科用顕微鏡システムにとって都合が良いのは、光の大部分が、２つの電極の周辺の小さい容積において発生する、このようなキセノンガス放電ランプである。従って、このようなキセノンガス放電ランプから発した光を正確に集光させることが可能である。キセノンガス放電ランプの光のスペクトル特性は、昼光のスペクトル特性と非常に似ている。この昼光に似た光は、人間の目の特定の構造を結像するために、特に適している。キセノン光は青色光の割合が大きいので、角膜、水晶体の前眼房及び後眼房、及び、硝子体における拡散構造（scattering structures）や変化は、青色光の割合の小さい光を用いるよりも観測しやすい。人間の目におけるこのような構造及び／又は変化は、例えば、角膜における瘢痕、房水中の混濁、水晶体被膜及び被膜破裂、水晶体被膜中の水晶体の残物、水晶体中の混濁、硝子体中の混濁及び皮膜であり得る。キセノンガス放電ランプの光よりも低い割合の青色光を有する光を照射する場合、このような構造は、低いコントラストで結像されるであろう。

分光フィルタは、当該分光フィルタに入射する光のスペクトル特性と比較して、当該分光フィルタから発する光のスペクトル特性を変更する光学素子である。従って、前記変更は、分光フィルタから発する光の強度と分光フィルタに入射する光の強度との比として表わされる。分光フィルタが透過型分光フィルタとして構成される場合、この比は、透過型分光フィルタの透過特性に対応する。従って、分光フィルタは、例えば、干渉フィルタとして構成され得る。この干渉フィルタは、フィルタ特性に応じた１つ又は複数のスペクトル帯を反射し又は透過させる。特に有利であるのは干渉フィルタである。何故なら、これらは、少量の光のみを吸収するために、稼動中の発熱が少ないからである。

パラメータｍは、０．００２７５／ｎｍ≦ｍ≦０．００３２５／ｎｍ、特に、０．００２８５／ｎｍ≦ｍ≦０．００３０５／ｎｍ、さらに特に、ｍ＝０．００２９３／ｎｍの関係を満たし得る。パラメータΔｂは、Δｂ≦０．０７５の関係を満たし得る。減衰係数ｆが一定であるにも関わらず、つまり、上記関係においてｆを１に設定すると、上記に規定した光強度の比Ａ（λ）は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲において、０．００２５／ｎｍ≦ｍ≦０．００３５／ｎｍ、特に、ｍ＝０．００２９３／ｎｍである勾配ｍを有し、−１．３５３及び−０．７５３、特に、−１．２０３及び−０．９０３、さらに特に、−１．１５３及び−０．９５３、さらに特に、−１．１２８及び−０．９７８の切片をそれぞれ有する２つの直線の間にある。従って、２つの直線のうちの１つによって、比Ａ（λ）が０未満である場合には、比Ａ（λ）は０に設定される。２つの切片と１つの勾配により、下の線及び上の線が規定され、それらの間に、分光フィルタのフィルタ特性のＡ（λ）の値が存在する。下記（表１）に、上の直線及び下の直線を規定する直線のパラメータが例示されている。

本発明の分光フィルタによって濾光された、キセノンガス放電ランプの光は、一定の減衰係数ｆが１であると仮定すると、再度下記のスペクトル特性を有する：基本的に、４００ｎｍ未満の波長を有する光は抑えられる。従って、濾光された光の紫外線光の割合は低い。これは、特に、眼科手術において有利である。何故なら、人間の目の部分は、紫外線光によってダメージを受け得るからである。キセノン光のうちの大きな割合を占める青色光は、濾光された光において顕著に減少する。濾光された光の青色光の割合が、キセノン光の青色光の割合と比較して減少していることにより、濾光された光は、キセノン光よりも、目の構造において拡散を起こしにくい。このような濾光された光を用いることにより、いわゆる「赤色反射」が、人間の目の結像にとって有利に利用され得る。従って、目の網膜における反射により、目の構造の視認性を改良し得る赤橙色光（red-orange）が生じる。さらに、濾光された光の照射により、潜在的に妨害する迷光の発生が少なくなる。本発明の外科用顕微鏡システムにより、上記フィルタ特性を有する分光フィルタを、照射ビーム経路中に任意に位置付け、照射ビーム経路から取り除くことが可能となる。もしくは、分光フィルタが照射ビーム経路から取り除かれた場合には、キセノンガス放電ランプから生じた光を、照射光として利用することができ、又は、分光フィルタが照射ビーム経路中に位置付けられた場合には、キセノンガス放電ランプから生じ、分光フィルタによって濾光された光が照射光として提供され得る。

本願の文脈上、物体領域上に入射する光の強度の少なくとも８０％が、分光フィルタから発している場合、当該分光フィルタは、照射ビーム経路中に位置付けられている。従って、もし、物体領域に入射する迷光の強度の２０％以下が、分光フィルタから発した光から生じていなければ、この場合においても、当該分光フィルタは、照射ビーム経路中に位置付けられていると推定される。分光フィルタから発していないこの迷光は、例えば、環境の照射光、又は、キセノンガス放電ランプから発して、物体領域に直接入射する光であり得る。物体領域に入射する光の強度の最大２０％が、分光フィルタから発している場合には、当該分光フィルタは、照射ビーム経路から取り除かれていると推定される。

従って、本発明に係る外科用顕微鏡システムは、１つのキセノンガス放電ランプを用いて、物体領域を結像するための照射光であって、そのスペクトル特性が有利に変化し得る照射光を提供する。特に、濾光された光のスペクトル特性は、特定の色温度（３２００Ｋ）を有するハロゲン光のスペクトル特性と類似している。

患者の目の中の、特定の低い拡散構造を結像するためには、キセノン光の１つに類似するスペクトル特性を有する照射光が有益であり、一方、他の結像の状況に対しては、ハロゲン光源の１つと類似するスペクトル特性を有する照射光を利用するのが有利である。従って、本発明の外科用顕微鏡のユーザは、手術の成功のために、結像される構造に対する手術の間、照射光を最適化し得る。

本発明の一実施の形態によれば、前記分光フィルタは、透過型分光フィルタとして構成されている。従って、キセノンガス放電ランプの光は、透過型分光フィルタの一方の側に入射し、透過型分光フィルタの他方の側から出て行く。ここで、フィルタ特性は、透過型分光フィルタのスペクトル透過特性に対応している。

本発明の一実施の形態によれば、前記分光フィルタは、基板と、異なる誘電体材料を有する複数の層とを備え、前記層が前記基板上に実装されている。異なる誘電体材料を有する複数の層を備えることにより、波長に依存する干渉効果が生じる。従って、特定の波長の横断光（traversing light）又は反射光は、他の波長を有する横断光又は反射光に対して、部分的に、破壊的もしくは建設的に干渉することができ、それぞれ、これらの波長を有する光の強度の減衰又は増幅につながる。

本発明の一実施の形態によれば、外科用顕微鏡システムは、ユーザが、前記分光フィルタを前記照射ビーム経路中に位置付け、前記照射ビーム経路から前記分光フィルタを取り除くためのユーザインターフェースをさらに備えている。ユーザが、固定された照射ビーム経路に対して分光フィルタを移動させることにより、分光フィルタが、例えば、照射ビーム経路中に位置付けられ、又は、照射ビーム経路から取り除かれ得る。前記移動には、平行移動及び／又は回転が含まれ得る。分光フィルタを、照射ビーム経路中に位置付け、又は、照射ビーム経路から取り除く他の可能性は、照射経路の進路を変えることであり、この場合、分光フィルタは固定された状態にある。これは、例えば、ミラー及び／又はプリズムなどの光学素子によって達成され得る。また、例えば、光ダクトが利用され得る。

例えば、ユーザインターフェースは、照射ビーム経路に対して、分光フィルタを手動で移動させる可能性を含み得る。これにより、分光フィルタは、例えば、照射ビームの方向と垂直にシフトされ、当該分光フィルタは、照射ビーム経路中に位置付けられ、照射ビーム経路から取り除かれ得る。さらに、ユーザインターフェースは、分光フィルタの所望の位置付けを引き起こすために、スイッチ及び／又はコンソール等の入力装置を含み得る。

本発明の一実施の形態によれば、前記照射系は、前記照射ビーム経路の少なくとも一部に沿って光を導くための光ダクトを備えている。特に、可撓性を有する光ダクトを使用するのが有利である。可撓性を有する光ダクトを用いて、例えば、物体領域を照射する照射位置を、都合良く変化させることができる。照射位置を順に変化させることは、物体領域を最適に照射することか可能となり、従って、改善された結像を行うことが可能となるため、有利である。

本発明の一実施の形態によれば、前記照射系は、４００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長範囲の光を発生させるための発光ダイオード（ＬＥＤ）をさらに備え、前記ＬＥＤの光は前記キセノンガス放電ランプの光と合成可能である。従って、ＬＥＤから発生した光とキセノンガス放電ランプから発生した光とを、濾光又は濾光しない方法で合成した光が、照射光として使用され得る。このようなＬＥＤの少なくとも１つを備えることにより、照射光のスペクトル特性の微調整が行われ、照射に有利に作用する。

本発明の一実施の形態によれば、外科用顕微鏡システムは、前記分光フィルタを前記照射ビーム経路中に位置付け、前記分光フィルタを前記照射ビーム経路から取り除くために、アクチュエータをさらに備えている。アクチュエータは、例えば、分光フィルタを移動させるように構成された電気モータを備え得る。従って、移動には、平行移動及び／又は回転が含まれ得る。これにより、アクチュエータは、ユーザによって操作されるコントロールユニットにより制御され得る。

本発明の一実施の形態によれば、前記照射系は、前記物体領域を照射するために、照射光角にしたがって、前記照射光を物体領域上に方向付けるように構成され、前記光学結像系の光軸と、前記照射ビーム経路中に位置付けられた前記分光フィルタを有する照射光学系の光軸との間の測定された前記照射光角が、前記照射ビーム経路から取り除かれた前記分光フィルタを有する前記照射光角と等しい。本実施の形態によれば、それぞれ、分光フィルタが照射ビーム経路に位置付けられ、照射ビーム経路から取り除かれる際に、照射光角が変化しないことが保証される。従って、照射光角は、外科用顕微鏡システムの光学結像系の光軸と照射光学系の光軸との間で測定される。特に、照射光学系に、全てが直線に沿って配置されるわけではない複数の光学素子が含まれる場合、照射光学系の光軸は、照射光の物体領域上への入射点を含む領域における、照射ビーム経路の方向であると推定される。照射光の切換えを行う間、照射光角を一定に保てば、照射光を切換える前後において、関係する物体の詳細を容易に視覚化することが可能となる。照射光の切換えと同時に照射光角を変化させた場合には、照射光の切換え後及び照射光角の切換えと同時に物体を詳細に認識することを妨げる２つの異なる照射光角のうちの１つによる照射の反射又は遮光が起こり得る。

本発明の一実施の形態によれば、前記分光フィルタのフィルタ特性は、４００ｎｍよりも小さい波長においては、Ａ（λ）≦ｆ×０．１の関係を満たし、７００ｎｍよりも大きい波長においては、Ａ（λ）＝ｆの関係を実質的に満たす。特に、一定の減衰係数ｆは、０．９よりも大きく、特に、１とすることができる。従って、特に、分光フィルタから発した光のうちの紫外光の割合は、検査される物体の放射ダメージを減らし得る、分光フィルタに入射する光のうちの紫外光の割合と比較して、減少している。

本発明の第２の側面によれば、物体領域を結像する方法であって、照射ビーム経路に沿って前記物体領域に照射光を照射する工程と、前記物体領域を結像する工程とを含み、キセノンガス放電ランプの光が、分光フィルタによって濾光される照射光として使用され、前記分光フィルタは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲において、
ｆ×（ｍ×λ＋ｂ−Δｂ）≦Ａ（λ）≦ｆ×（ｍ×λ＋ｂ＋Δｂ）、
０．００２５／ｎｍ≦ｍ≦０．００３５／ｎｍ、
ｂ＝−１．０５３、
ｆ≦１、及び、
Δｂ≦０．３、特に、Δｂ≦０．１５、さらに特に、Δｂ≦０．１
の関係を満たすフィルタ特性を有し、
上記関係により、Ａ（λ）が０未満である場合には、Ａ（λ）＝０に設定され、
上記関係により、Ａ（λ）≧１である場合には、Ａ（λ）＝ｆに設定され、
λは、前記照射光の波長を表わし、Ａ（λ）は、前記照射ビーム経路に沿って前記分光フィルタから発した光の強度と、前記キセノンガス放電ランプから発して、前記分光フィルタに入射した光の強度との比を表わすことを特徴とする方法が提供される。

本発明のこの側面の実施の形態によれば、物体領域は、人間の目の少なくとも一部分である。上述したように、検査条件や結像される構造によっては、照射光としてのキセノンガス放電ランプの光、又は、上記に規定したフィルタ特性を有する分光フィルタによって濾光されたキセノンガス放電ランプの光を用いることが有利となり得る。

本発明の上記及びその他の有利な特徴は、添付の図面を参照した、本発明の例示的な実施の形態の以下の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。尚、本発明の可能な実施の形態の全てが、本明細書中に記載の利点のそれぞれ、全て、又はいずれかを必ずしも示すとは限らない。

図１は、本発明の一実施の形態における外科用顕微鏡システムを示す。

図２は、本発明のさらなる実施の形態における外科用顕微鏡システムの部分図を概略的に示す。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄは、本発明に係る照射系の実施の形態を示す。

図４は、本発明の一実施の形態における分光フィルタのフィルタ特性を、ダイアグラムの形式で示す。

図５は、本発明に係る分光フィルタの実施の形態を概略的に示す。

以下の例示的な実施の形態において、機能及び構造が同様の構成要素は、可能な限り同様の参照符号によって示される。従って、特定の実施の形態の個々の構成要素の特徴を理解するためには、本発明の他の実施の形態及び課題を解決するための手段の記載を参照されたい。

図１は、本発明の一実施の形態における外科用顕微鏡システム１を示している。外科用顕微鏡システム１は、物体３の物体領域４を結像するための光学結像系８と、物体領域４を照射するための照射系２とを備えている。光学結像系８は、物体領域を立体的に結像するために、対物レンズ３２と、ズーム系３４ａ及び３４ｂと、接眼系３６ａ及び３６ｂとをそれぞれ備えている。物体領域４の点（ｘ，ｙ）から発する光は、対物レンズ３２を横切り、立体的に結像するためにズーム系３４ａ及び３４ｂをそれぞれ横切り、その後、接眼系３６ａ及び３６ｂをそれぞれ横切る。参照符号２６は、光学結像系の光軸を示している。ユーザの目３７ａ及び３７ｂは、それぞれ接眼系３６ａ及び３６ｂを通して見ることにより、物体領域４を立体的に観察することができる。本実施の形態におけるユーザの目３７ａに導く部分的なビーム経路の１つに、物体領域４の点（ｘ，ｙ）から発し、対物レンズ３２とズーム系３４ａとを通過した光の一部分を偏向してカメラ３８へ導くビームスプリッタ３９が配置されている。カメラ３８は、カメラ結像光学系４０と、物体３の物体領域４が結像される複数の画素を有する位置解像度検出器（positionally resolving detector）４２とを備えている。検出器４２の個々の画素は、入射する光の強度を検出し、対応する出力信号を発生させる。これらの出力信号は、データ処理記憶ユニット４６に供給される。データ処理記憶ユニット４６は、カメラ３８の検出器４２の出力信号を受信し、これらを記憶するように構成されている。検出器４２の画素の出力信号を受信した後、データ処理記憶ユニット４６は、当該信号がモニタ４４に出力され、画像として表示され得るように、当該信号を変換する。モニタ４４において、２つのセットの出力信号の２つの画像、特に、照射ビーム経路６中に位置付けられ、照射ビーム経路６から取り除かれる分光フィルタ１２（下記参照）を有する照射の際に得られる画像も、互いに、並んで又は重畳して表示され得る。また、対応するビームスプリッタが、ズーム系３４ｂと接眼系３６ｂとを通って横切るビーム経路中に配置されていてもよい。同様に、このように偏向されたビーム経路に沿って、データ処理記憶ユニット４６に接続されたさらなるカメラが配置され得る。

照射系２は、キセノン光１１を発生させるためのキセノンガス放電ランプ１０を備えている。キセノン光１１は、コリメート光学系３０ａによって平行化され、分光的に濾光する分光フィルタ１２を横切る。分光フィルタ１２は、照射ビーム経路６の方向に垂直なガイドレールに沿って移動可能である。本実施の形態における分光フィルタ１２の移動のためにモータ２４が利用され、モータシャフトに螺旋状のネジ５２が配置されている。螺旋状のネジ５２は、分光フィルタ１２に取り付けられたネジレール５４と噛み合っている。モータ２４を第１の方向に回転させることにより、照射ビーム経路６中に位置付けられるように、分光フィルタ１２がガイドレールに沿って図１の上方向に移動し、また、モータ２４を他の方向に回転させることにより、照射ビーム経路６から取り除かれるように、分光フィルタ１２が下方向に移動する。このようなタイプのフィルタの移動の他に、フィルタがホイールに取り付けられ、ホイールを回すことにより、分光フィルタが照射ビーム経路中に位置付けられ、照射ビーム経路から取り除かれ得る、フィルタホイールを使用することができる。ユーザは、本実施の形態におけるモータ２４を、スイッチ１８によって制御し得る。ユーザは、スイッチ１８を使用しながら、分光フィルタ１２を照射ビーム経路中に位置付け、照射ビーム経路から取り除き得る。分光フィルタ１２は、下記に詳述するように、コリメート光学系３０ａによって平行化されたキセノン光１１のスペクトル特性を変化させる。

キセノンガス放電ランプ１０によって生成された光は、照射ビーム経路６に沿って、ミラー４８に入射し、光学結像系の光軸２６に沿って対物レンズ３２を横切り、最終的に、物体領域４の点（ｘ，ｙ）に入射する。図１において、例示目的のために、物体領域４の点（ｘ，ｙ）の照射のみが図示されている。しかし、同時に、物体３の照射領域５８が、照射系２によって照射される。光学結像系によって結像された領域５６は、照射領域５８よりも面積が小さい。照射領域５８が結像領域５６と重なり合う領域が、物体領域４である。

図１から、光学結像系８の光軸２６と照射光学系３０ｂの光軸２８との間の測定された照射光角３０が０°であることは明らかである。また、この照射光角は、分光フィルタ１２が照射ビーム経路６中に位置付けられ、又は、照射ビーム経路６から取り除かれる際に変化しないことも明らかである。

図２は、本発明のさらなる実施の形態における外科用顕微鏡システムの部分図を概略的に示している。この図において、対物レンズ３２のみが、光学結像系の唯一の部分として示されている。本実施の形態において、図１に示された実施の形態とは対照的に、照射光６０は、光学結像系８の対物レンズ３２を横切らない。図１に示された実施の形態において、光学結像系８の対物レンズ３２は、照射系２の照射光学系３０ｂの一部として作用し、図２に示された実施の形態の照射系２は、対物レンズ３２とは別の照射光学系３０ｂを備えている。図１に示された実施の形態として、図２に示された実施の形態の照射系２は、キセノン光１１を発生させるように構成されたキセノンガス放電ランプ１０を備えている。発光ダイオード（ＬＥＤ）２２の光は、コリメート光学系３０ｃを横切り、半透明ミラー２３によって直角に偏向、つまり、垂直偏向される。本実施の形態において、発光ダイオードは、黄色及び／又は赤色のスペクトル範囲で最初に発光するように構成され得る。コリメート光学系３０ａによって平行化されたキセノン光１１と、コリメート光学系３０ｃによって平行化され、半透明ミラー２３によって偏向されたＬＥＤ２２の光とは、分光フィルタ１２を横切り、可撓性光ガイド２０中で結合される。このように結合された、ＬＥＤ２２の濾光された光と、キセノンガス放電ランプ１０の濾光された光とは、照射光学系３０ｂを横切り、物体領域４の点（ｘ，ｙ）を照射するための照射光６０を提供する。本実施の形態において、分光フィルタ１２は、図１に示した実施の形態と同様に、それぞれ、照射ビーム経路６中に位置付けられ、照射ビーム経路６から取り除かれ得る。図２から、本実施の形態において、光学結像系の光軸２６と照射光学系３０ｂの光軸２８との間の照射光角３０は０ではなく、それぞれ、分光フィルタ１２を照射ビーム経路６中に位置付け、照射ビーム経路６から取り除く際に変化しないことは明らかである。可撓性光ガイド２０を利用することにより、広い角度範囲において照射光角３０を自在に調整することができる。従って、物体領域４を手動で試験し、同時に観察することにより、適切な照射光角３０が選択され得る。尚、図１に示された実施の形態において、照射系２の照射ビーム経路６中で、光ガイドを用いることもできる。また、キセノンガス放電ランプ１０の光は、１つ又は複数のＬＥＤ２２から出射した光と結合される。このフィルタは、眼球内照射のためのエンドイルミネータ（endoilluminator）に用いてもよい。

図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄは、本発明に係る照射系の実施の形態を概略的に示している。４つの全ての図において、キセノンガス放電ランプ１０、コリメート光学系３０ａ、分光フィルタ１２及び照射光学系３０ｂ、並びに、物体領域４が、照射ビーム経路６に沿って概略的に示されている。これらの図のいずれかにおいて、１つの素子付近に示された二重矢印は、それぞれ、照射ビーム経路中に分光フィルタを位置付けるための、及び、照射ビーム経路から分光フィルタを取り除くための、この素子の可能な動きを示している。この４つの実施の形態において、分光フィルタ１２は、それぞれ、異なる方法で、照射ビーム経路６及び６´中に位置付けられ、照射ビーム経路６及び６´から取り除かれる。

図３Ａにおいて、照射ビーム経路６は固定されており、分光フィルタ１２は、照射ビーム経路６の方向と垂直に移動し、図１及び図２と同様に、それぞれ、照射ビーム経路６中に位置付けられ、照射ビーム経路６から取り除かれる。

図３Ｂにおいては、対照的に、分光フィルタが固定されている。分光フィルタを照射ビーム経路中に位置付けるために、一対のミラー６２ａ及び６２ｂが、照射ビーム経路６に対して垂直な方向（図３Ｂの鉛直方向）に移動され、キセノンガス放電ランプ１０から発し、コリメート光学系３０ａによって平行化された光が、一対のミラー６４ａ及び６４ｂを用いて、照射ビーム経路６´に沿って導かれる。この照射ビーム経路６´は、照射ビーム経路６に手を加えたものであり、この変形された照射ビーム経路６´中に、分光フィルタ１２が位置付けられている。

図３Ｃに示された照射系２の実施の形態においては、さらに半透明ミラー６６とミラー６８とが設けられている。キセノンガス放電ランプ１０から発し、コリメート光学系３０ａによって平行化された光は、半透明ミラー６６において、それぞれ、２つの照射ビーム経路６及び６´に沿った２つの部分ビームに分割される。照射ビーム経路６´に沿って伝播する光は、ミラー６８で反射されて、分光フィルタ１２を横切る。光ガイド２０の入口開口部を、それぞれ、照射ビーム経路６及び６´に垂直に移動させることにより、物体領域４を照射するための照射光６０として、照射ビーム経路６に沿って伝播する光、又は、照射ビーム経路６´に沿って伝播する光のいずれかを供給することができる。

図３Ｄは、分光フィルタ１２として反射型分光フィルタが用いられる、本発明の照射系２の実施の形態を示している。反射型分光フィルタ１２がミラー７０の近傍に設けられており、両方の素子は、結合された状態で、照射ビーム経路６の方向に対して４５°の角度で並べられたガイドレールに沿って移動可能である。移動位置により、キセノンガス放電ランプ１０から発し、コリメート光学系３０ａによって平行化された光が、分光フィルタ１２又はミラー７０に入射する。前者の場合には濾光された光が、後者の場合には濾光されない光が、照射のために物体領域４に入射する。

図３Ａ〜３Ｄに記載の実施の形態において、分光フィルタ１２及び／又は照射ビーム経路６は、結合された状態で、もしくは、別々に、手動又は電気モータなどの適切な駆動装置を用いて移動される。平行移動の代わりに、又は、平行移動に加えて、それぞれ、分光フィルタを照射ビーム経路中に位置付け、照射ビーム経路から取り除くために、回転を用いてもよい。

図４は、本発明の実施の形態における分光フィルタのフィルタ特性７４を示している。図４のダイアグラムのｘ軸は、ナノメータ単位で測定された光の波長を表わす。ｙ軸は、キセノンガス放電ランプ７２及びハロゲンランプ７６の発光の強度（ここでは、波長当たりの面積当たりの出力：ｍＷ／（ｃｍ²×ｎｍ）を単位としている）と、本発明の実施の形態における分光フィルタの透過特性７４（Ａ（λ））とを表わす。本発明の分光フィルタ１２を使用する場合の有利な効果を図示するために、本ダイアグラムには、異なる光源の発光スペクトル７２、７６が、分光フィルタ１２の透過特性７４と共に描かれている。約４６０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲における３つの発光ピークを無視すると、キセノンガス放電ランプ１０の発光スペクトル７２は、略一定で推移する。可変波長範囲を通じて一定の発光スペクトルは、正午の太陽光の発光スペクトルに概略対応している。従って、観測者には、キセノンガス放電ランプ１０の光が白く見える。キセノンガス放電ランプ１０の発光スペクトル７２と比較すると、ハロゲンランプのスペクトル７６は、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの波長において、非常に低い強度を示す。従って、キセノンガス放電ランプの青色光の割合に比べて、ハロゲンランプの青色光の割合が減少し、それによって、観測者にはハロゲンランプの光が比較的赤みを帯びたように見える。キセノンガス放電ランプ１０から発生したスペクトル７２を有する光は、ハロゲンランプから発生したスペクトル７６を有する光と同様に、外科用顕微鏡システムの照射光６０として有利に利用される。これは、特に、人間の目の一部を結像するために有用である。目の中の低い拡散構造を結像するためには、特に、発光スペクトル７２を有する光がふさわしく、特に、発光スペクトル７６を有する光を利用することにより、強い「赤色反射」が得られる。

本発明の実施の形態における分光フィルタ１２のフィルタ特性は、図４のダイアグラム中に直線７４として図示されている。本発明の本実施の形態における分光フィルタ１２の透過率（transmission）が、約４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲において、波長に依存して直線的に増加することは明らかである。略直線的なフィルタ特性を有する、このような分光フィルタは、特に簡単にかつ経済的に製造される。一定の波長を有する分光フィルタから発する光の強度は、この波長を有し、分光フィルタに入射する光の強度と、この波長で得られる分光フィルタのフィルタ特性とを積算することによって得ることができる。波長範囲における分光フィルタから発する光のスペクトルは、分光フィルタから発する、この波長範囲の波長を有する光の強度を計算することによって得ることができる。本発明の一実施の形態における、キセノンガス放電ランプの発光スペクトル７２と、分光フィルタの透過特性７４との、このような積算の結果は、図４のダイアグラムにおいて曲線７８として図示されている。このように、当該曲線は、本発明の分光フィルタによって濾光されたキセノンガス放電ランプの光の強度を表わす。約６５０ｎｍよりも大きい波長範囲において、濾光された光の強度（曲線７８）は、分光フィルタに入射するキセノンガス放電ランプの光の強度（曲線７２）よりも大きくなる。この効果は、例えば、第１の波長範囲の光の部分を第２の波長範囲の光に変換する変換フィルタを利用すること（蛍光効果の利用など）により、意図的に実現され得る。それに関して、第２の波長範囲は、第１の波長範囲よりも高い波長を含み得る。図示された実施の形態において、このようなフィルタは利用されていない。濾光された光の強度は、曲線の正規化の欠落により、分光フィルタに入射する光の強度よりも高いところにのみ現れる。

適切な正規化が行われる際、このような濾光された光のスペクトルが、ハロゲンランプの発光スペクトル７６からわずかにのみ逸脱することは、明らかである。本発明の実施の形態における分光フィルタ１２を照射ビーム経路６中に位置付けることにより、ハロゲンランプのスペクトル光に似たキセノンガス放電ランプ１０の光が発生し得る。一実施の形態によれば、分光フィルタのフィルタ特性は、２つの直線７４ａ及び７４ｂ間にあり、２×Δｂの縦軸距離（vertical distance）を有するプロットされた直線として図示されている。従って、フィルタ特性は、直線経路（linear course）を有する必要がなく、フィルタ特性は、２つの直線７４ａ及び７４ｂ間にあれば十分である。

図５は、本発明に係る分光フィルタ１２の一実施の形態を示している。分光フィルタ１２は、基板１４と、異なる誘電体材料からなる複数の層１６とを含み、前記層は基板上に実装されている。それに関して、層１６ａはＴｉＯ₂を含み、層１６ｂはＳｉＯ₂を含み、層１６ｃはＴｉＯ₂を含む。下記（表２）に、本発明の実施の形態における分光フィルタの層の順番を例示する。

一般に、屈折率は、波長に依存する。上記（表２）に示された屈折率は、波長５８５ｎｍについての屈折率である。上記（表２）中の「ＡＰＳ」という表現は、「イオン支援気化（ion supported vaporization）」の略語である。

要約すると、本発明の実施の形態は、照射系を有する外科用顕微鏡システムを備えている。照射系は、キセノンガス放電ランプと、外科用顕微鏡システムの照射ビーム経路中に任意に位置付けられ、照射ビーム経路から取り除かれ得る分光フィルタとを備えている。分光フィルタは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲において、増加率、すなわち、０．０２５／ｎｍと０．００３５／ｎｍとの間の、特に、０．００２９３／ｎｍの勾配を有する、約０．１２から１に増加する透過率を実質的に示す。従って、照射系は、異なる程度にまで拡散する、特に人間の目の中の構造を４結像するために有利な、２つの異なるスペクトル特性を有する光を供給することができる。

本発明はその例示的な実施の形態に関して記載されているが、多数の代案、改良及び変形が当業者に容易に認められることは明白である。従って、ここに記載された本発明の例示的な実施の形態は、説明のためであって本発明を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変更が可能であろう。

図１は、本発明の一実施の形態における外科用顕微鏡システムを示す。 図２は、本発明のさらなる実施の形態における外科用顕微鏡システムの部分図を概略的に示す。 図３Ａは、本発明に係る照射系の実施の形態を示す。 図３Ｂは、本発明に係る照射系の実施の形態を示す。 図３Ｃは、本発明に係る照射系の実施の形態を示す。 図３Ｄは、本発明に係る照射系の実施の形態を示す。 図４は、本発明の一実施の形態における分光フィルタのフィルタ特性を、ダイアグラムの形式で示す。 図５は、本発明に係る分光フィルタの実施の形態を概略的に示す。

Claims (15)

1. 照射ビーム経路（６）に沿って物体領域（４）に照射光（６０）を照射するための照射系（２）と、前記物体領域（４）の像を生成するための光学結像系（８）とを備えた外科用顕微鏡システムであって、
   前記照射系（２）は、少なくとも前記照射光（６０）を発生させるためのキセノンガス放電ランプ（１０）と、任意に、前記照射ビーム経路（６）中に位置付けられ、前記照射ビーム経路（６）から取り除かれる分光フィルタ（１２）とを備え、
   前記分光フィルタ（１２）は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲において、
   ｆ×（ｍ×λ＋ｂ−Δｂ）≦Ａ（λ）≦ｆ×（ｍ×λ＋ｂ＋Δｂ）、
   ０．００２５／ｎｍ≦ｍ≦０．００３５／ｎｍ、
   ｂ＝−１．０５３、
   ｆ≦１、及び、
   Δｂ≦０．３、特に、Δｂ≦０．１５、さらに特に、Δｂ≦０．１
   の関係を満たすフィルタ特性（７４）を有し、
   上記関係により、Ａ（λ）が０未満である場合には、Ａ（λ）＝０に設定され、
   上記関係により、Ａ（λ）≧ｆである場合には、Ａ（λ）＝ｆに設定され、
   λは、前記照射光の波長を表わし、
   Ａ（λ）は、前記照射ビーム経路に沿って前記分光フィルタから発した光の強度と、前記キセノンガス放電ランプから発して、前記分光フィルタに入射した光の強度との比を表わすことを特徴とする外科用顕微鏡システム。
2. 前記パラメータｍが、０．００２７５／ｎｍ≦ｍ≦０．００３２５／ｎｍ、特に、０．００２８５／ｎｍ≦ｍ≦０．００３０５／ｎｍの関係を満たす、請求項１に記載の外科用顕微鏡システム。
3. 前記パラメータΔｂが、Δｂ≦０．０７５の関係を満たす、請求項１又は２に記載の外科用顕微鏡システム。
4. 前記分光フィルタ（１２）が透過型分光フィルタである、前記請求項のいずれか１項に記載の外科用顕微鏡システム。
5. 前記分光フィルタが、基板（１４）と、異なる誘電体材料を有する複数の層（１６）とを備え、前記層が前記基板上に実装されている、前記請求項のいずれか１項に記載の外科用顕微鏡システム。
6. ユーザが、前記分光フィルタ（１２）を前記照射ビーム経路（６）中に位置付け、前記照射ビーム経路（６）から前記分光フィルタ（１２）を取り除くためのユーザインターフェース（１８）をさらに備えた、前記請求項のいずれか１項に記載の外科用顕微鏡システム。
7. 前記照射系（２）が、前記照射ビーム経路（６）の少なくとも一部に沿って光を導くための光ダクト（２０）を備えた、前記請求項のいずれか１項に記載の外科用顕微鏡システム。
8. 前記照射系（２）が、４００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長範囲の光を発生させるためのＬＥＤ（２２）をさらに備え、前記ＬＥＤの光は前記キセノンガス放電ランプ（１０）の光と合成可能である、前記請求項のいずれか１項に記載の外科用顕微鏡システム。
9. 前記分光フィルタ（１２）を前記照射ビーム経路（６）中に位置付け、前記分光フィルタ（１２）を前記照射ビーム経路（６）から取り除くために、アクチュエータ（２４）をさらに備えた、前記請求項のいずれか１項に記載の外科用顕微鏡システム。
10. 前記照射系（２）が、前記物体領域（４）を照射するために、照射光角（３０）にしたがって、前記照射光（６０）を物体領域（４）上に方向付けるように構成され、前記光学結像系（８）の光軸（２６）と、前記照射ビーム経路（６）中に位置付けられた前記分光フィルタ（１２）を有する照射光学系（３０ｂ）の光軸（２８）との間の測定された前記照射光角（３０）が、前記照射ビーム経路（６）から取り除かれた前記分光フィルタ（１２）を有する前記照射光角（３０）と同一である、前記請求項のいずれか１項に記載の外科用顕微鏡システム。
11. 前記分光フィルタ（１２）のフィルタ特性が、
    ４００ｎｍよりも小さい波長においては、Ａ（λ）≦ｆ×０．１の関係を満たし、
    ７００ｎｍよりも大きい波長においては、Ａ（λ）＝ｆの関係を実質的に満たす、前記請求項のいずれか１項に記載の外科用顕微鏡システム。
12. 物体領域（４）を結像する方法であって、
    照射ビーム経路（６）に沿って前記物体領域（４）に照射光（６０）を照射する工程と、
    前記物体領域（４）を結像する工程とを含み、
    キセノンガス放電ランプ（１０）の光が、分光フィルタ（１２）によって濾光される照射光（６０）として使用され、
    前記分光フィルタ（１２）は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲において、
    ｆ×（ｍ×λ＋ｂ−Δｂ）≦Ａ（λ）≦ｆ×（ｍ×λ＋ｂ＋Δｂ）、
    ０．００２５／ｎｍ≦ｍ≦０．００３５／ｎｍ、
    ｂ＝−１．０５３、
    ｆ≦１、及び、
    Δｂ≦０．３、特に、Δｂ≦０．１５、さらに特に、Δｂ≦０．１
    の関係を満たすフィルタ特性（７４）を有し、
    上記関係により、Ａ（λ）が０未満である場合には、Ａ（λ）＝０に設定され、
    上記関係により、Ａ（λ）≧ｆである場合には、Ａ（λ）＝ｆに設定され、
    λは、前記照射光の波長を表わし、
    Ａ（λ）は、前記照射ビーム経路に沿って前記分光フィルタから発した光の強度と、前記キセノンガス放電ランプから発して、前記分光フィルタに入射した光の強度との比を表わすことを特徴とする方法。
13. 前記物体領域（４）が、人間の目の少なくとも一部である、請求項１２に記載の方法。
14. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の外科用顕微鏡システムを使用して、物体領域（４）を結像する方法。
15. 前記分光フィルタ（１２）を前記照射ビーム経路（６）から取り除く工程をさらに含む、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。

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