JP2018021979A - 手術顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】生体を適切に照明することが可能な手術顕微鏡を提供する。【解決手段】手術顕微鏡１は、照明光学系３０、観察光学系５０、光軸結合素子４０、照明光源１１、および照明光分割光学系２０を備える。照明光学系３０は、照明光を生体に向けて照射する。観察光学系５０は、照明光学系３０から照射されて生体で反射された、照明光の反射光を導光する。光軸結合素子４０は、照明光学系３０の少なくとも１つの光軸と観察光学系５０の光軸を同軸とする。照明光分割光学系２０は、照明光源１１から照射される照明光の光軸に垂直な同一平面上に複数のレンズ２２を備える。照明光分割光学系２０は、複数のレンズ２２によって照明光を分割して照明光学系３０に導光させる。【選択図】図１

Description

本開示は、手術において生体を立体視するために用いられる手術顕微鏡に関する。

手術において術者等に生体を立体視させるための手術顕微鏡が知られている。例えば、特許文献１に記載の眼科用手術顕微鏡は、術者の右眼用の観察光路と一致する右眼用の照明光路と、術者の左眼用の観察光路と一致する左眼用の照明光路を備える。

特開２０１４−１５９号公報

従来の技術における１つの側面について述べる。特許文献１に記載の眼科用手術顕微鏡では、右眼用の照明光路に照明光を導光する光源と、左眼用の照明光路に照明光を導光する光源を別々に設ける必要がある。この場合、例えば、複数の光源の明るさが一致せずに、術者の左右の眼に入射する観察光の光量に差が出る等の問題が生じ易い。また、１つの光源から照射された照明光を、ミラーを用いて分割して、左右の照明光路の各々に導光させることも考えられる。しかし、ミラーを用いて照明光を分割する場合には、例えば、左右の照明光の光軸を調整すること（所謂「軸出し」）が困難になる等の問題が生じ易い。

他の側面について述べる。例えば、眼科用手術顕微鏡の場合、患者眼毎の屈折力の差、および、水晶体が取り除かれる前後の屈折力の変化等の少なくともいずれかに起因して、照明光の照射状態が変化し得る。従って、照明光の照射状態を調整することが望ましい場合がある。しかし、従来の手術顕微鏡では、複数の照明光路によって導光される複数の照明光の照射状態を適切に調整することは困難であった。

本開示の典型的な目的は、前述した複数の側面の少なくともいずれかを解決して生体を適切に照明することが可能な手術顕微鏡を提供することである。

本開示における典型的な実施形態が提供する手術顕微鏡の第１態様は、照明光を生体に向けて照射する少なくとも１つの照明光学系と、前記照明光学系から照射されて前記生体で反射された照明光の反射光を導光する少なくとも１つの観察光学系と、前記照明光学系の少なくとも１つの光軸と前記観察光学系の光軸を同軸とする光軸結合素子と、照明光を照射する照明光源と、１つの前記照明光源から照射された照明光を分割して、前記照明光学系に導光させる照明光分割光学系と、を備え、前記照明光分割光学系は、前記照明光源から照射される照明光の光軸に垂直な同一平面上に複数のレンズを備え、前記複数のレンズによって照明光を分割する。

本開示における典型的な実施形態が提供する手術顕微鏡の第２態様は、照明光を生体に向けて照射する少なくとも１つの照明光学系と、前記照明光学系から照射されて前記生体で反射された照明光の反射光を導光する少なくとも１つの観察光学系と、前記照明光学系の少なくとも１つの光軸と前記観察光学系の光軸を同軸とする光軸結合素子と、照明光を照射する１つまたは複数の照明光源と、前記照明光源から照射される照明光の光軸に垂直な同一平面上に複数のレンズを有し、前記複数のレンズの各々によって、前記照明光学系に複数の２次光源を生成するレンズアレイと、前記レンズアレイを、前記照明光源から照射される照明光の光軸に沿って移動可能に保持する保持部と、を備える。

本開示に係る手術顕微鏡によると、生体を適切に照明することができる。

手術顕微鏡１の光学系を示す概略構成図である。 ２人のユーザに生体を立体視させる場合に用いられるレンズアレイ２０の一例を、照明光の光軸方向から見た図である。 １人のユーザに生体を立体視させる場合に用いられるレンズアレイ２０の一例を、照明光の光軸方向から見た図である。 ２人のユーザに生体を立体視させる場合に用いられる開口絞り３３の一例を、照明光の光軸方向から見た図である。 １人のユーザに生体を立体視させる場合に用いられる開口絞り３３の一例を、照明光の光軸方向から見た図である。 レンズアレイ２０を可動させた場合の同軸照明光の照射状態の変化を説明するための比較図である。 第１変容例の手術顕微鏡１の光学系を示す概略構成図である。 第２変容例の手術顕微鏡１の光学系の一部を示す概略構成図である。

＜概要＞
本開示で例示する手術顕微鏡の第１態様は、照明光学系、観察光学系、光軸結合素子、および照明光分割光学系を備える。照明光学系は、照明光を生体に向けて照射する。観察光学系は、照明光学系から照射されて生体で反射された照明光の反射光を導光する。光軸結合素子は、照明光学系の少なくとも１つの光軸と観察光学系の光軸を同軸とする。照明光分割光学系は、１つの照明光源から照射される照明光の光軸に垂直な同一平面上に、複数のレンズを備える。照明光分割光学系は、１つの照明光源から照射された照明光を、複数のレンズによって分割して、照明光学系に導光させる。従って、例えば、照明光源を左右別々に設ける場合に比べて、術者の左眼用の観察光の光量と、術者の右眼用の観察光の光量が一致し易い。一例として、術者の左眼用の観察光の光量と、術者の右眼用の観察光の光量を、ＮＤフィルタ等を使用して一度合わせこんでしまえば、同一の光源を使用するので、左右の観察光の光量を均一にし易い。また、ミラー等を用いて照明光を分割する場合に比べて、左右の照明光の光軸を調整し易い。よって、生体が適切に照明される。

照明光分割光学系が備える複数のレンズの各々は、前側レンズと後側レンズを備えていてもよい。後側レンズは、前側レンズよりも立体照明光の光路の下流側に配置され、フィールドレンズ（視野レンズ）として機能する。この場合、光軸から離間した位置を通過する光も適切に下流側に導光され、後側レンズよりも下流側の光学系が大型化するのが回避される。ただし、照明光分割光学系のレンズを前側レンズと後側レンズに分けずに、手術顕微鏡を構成することも可能である。

照明光分割光学系は、複数のレンズが配置された光学素子であるレンズアレイであってもよい。レンズアレイを用いることで、複数のレンズを別々に保持する場合に比べて装置構成が簡素化される。

手術顕微鏡は、照明光の光軸に沿ってレンズアレイを移動可能に保持する保持部を備えていてもよい。この場合、手術顕微鏡は、照明光の結像状態を適切に調整することができる。例えば、眼科用手術顕微鏡の場合、患者眼毎の屈折力の差、および、水晶体が取り除かれる前後の屈折力の変化等の少なくともいずれかに起因して、照明光の照射状態が変化し得る。しかし、レンズアレイが光軸に沿って移動されることで、照明光の照射状態が好ましい状態に調整される。また、１つのレンズアレイが光軸方向に移動されるだけで、複数の照明光の照射状態が一律に調整される。なお、保持部は、術者等が手動でレンズアレイを移動させる構成でもよいし、アクチュエータ（例えばモータ等）を用いて自動で移動させる構成でもよい。

保持部は、視度が＋３０ディオプタの患者眼の眼底に照明光を結像させる位置から、視度が−２０ディオプタの患者眼の眼底に照明光を結像させる位置の間に収まる範囲内において、少なくとも２段階でレンズアレイを移動させてもよい。この場合、種々の患者眼、および、水晶体が除去される前後の患者眼に対しても、照明光を適切に眼底に結像させることができる。

レンズアレイは、第１右眼用レンズ、第１左眼用レンズ、第２右眼用レンズ、および第２左眼用レンズを備えていてもよい。第１右眼用レンズおよび第１左眼用レンズは、第１ユーザの左右眼の各々で観察される照明光を照明光学系に導光させる。第２右眼用レンズおよび第２左眼用レンズは、第２ユーザの左右眼の各々で観察される照明光を照明光学系に導光させる。この場合、手術顕微鏡は、２人のユーザ（例えば、術者と補助者）に同時に同一の生体を立体視させることができる。また、レンズアレイを移動させることが可能な保持部を設ける場合には、保持部によって１つのレンズアレイを移動させるだけで、２人のユーザによって観察される像の品質を向上させることができる。

ただし、照明光を導光させるためのレンズの数が変更できることは言うまでもない。例えば、３人のユーザに生体を立体視させるために、照明光を導光させるためのレンズが６個用いられてもよい。また、照明光を導光させるためのレンズが２つであってもよい。

また、本開示において例示する技術の少なくとも一部は、ユーザに接眼レンズを覗かせることで生体を立体視させる手術顕微鏡以外にも適用できる。例えば、ユーザの右眼用の反射光と左眼用の反射光の各々を受光素子によって受光し、３Ｄディスプレイで生体をユーザに立体視させる手術顕微鏡にも、本開示において例示する技術の少なくとも一部を適用できる。

レンズアレイは、観察光学系の光軸と一致しない（軸をずらした）斜照明光を生体に向けて導光させる斜照明レンズを備えていてもよい。この場合、レンズアレイは、同軸照明光（観察光学系の光軸と同軸となる照明光）と共に、斜照明光も適切に生体に向けて導光させることができる。従って、ユーザは、明るさとコントラストが共に適切な状態で生体を観察することができる。

なお、斜照明レンズに導光させる照明光の光源は、同軸照明光の照明光源と同一であってもよいし、同軸照明光の照明光源とは別の光源であってもよい。同軸照明光の照明光源と、斜照明光の光源が別に設けられている場合には、手術顕微鏡は、同軸照明光の光量と斜照明光の光量を別々に調整することができる。

また、斜照明光を照射するための構成は変更してもよい。例えば、斜照明光を生体に向けて出射するための光学素子を、レンズアレイとは別に設けてもよい。また、斜照明光を照射するための構成を省略してもよい。

照明光源は、青色の光を発生させるレーザ光源またはＬＥＤ光源であってもよい。さらに、照明光分割光学系のレンズによって形成される２次光源の位置、または２次光源と共役な位置に、蛍光体が設けられていてもよい。この場合、青色レーザ光源または青色ＬＥＤ光源を励起光源として、蛍光体から白色の照明光が高い効率で生成される。また、光源と蛍光体が分離されているため、例えば、蛍光体および照明光源の一方のみを交換することも可能である。

本開示で例示する手術顕微鏡の第２態様は、照明光学系、観察光学系、光軸結合素子、照明光源、レンズアレイ、および保持部を備える。照明光学系は、照明光を生体に向けて照射する。観察光学系は、照明光学系から照射されて生体で反射された照明光の反射光を導光する。光軸結合素子は、照明光学系の少なくとも１つの光軸と観察光学系の光軸を同軸とする。照明光源は照明光を照射する。レンズアレイは、照明光の光軸に垂直な同一平面上に複数のレンズを有し、複数のレンズの各々によって、照明光学系に複数の２次光源を生成する。保持部は、照明光の光軸に沿って移動可能にレンズアレイを保持する。この場合、レンズアレイが移動されるだけで、複数の光路の各々を通過する照明光の結像状態が適切に調整される。なお、第２態様の手術顕微鏡においても、第１態様の手術顕微鏡に適用可能な技術の少なくともいずれかを適用してもよい。

第１態様および第２態様において、照明光学系は、開口絞りとコレクタレンズを備えていてもよい。コレクタレンズは、照明光分割光学系と開口絞りの間の光路上に設けられ、照明光分割光学系のレンズによって形成される２次光源を開口絞りに結像してもよい。開口絞りによって、照明光の明るさを調整することも可能である。

開口絞りは、開口絞りから生体までの間の光路上に配置されたレンズまたはレンズ群の前側焦点位置に設けられてもよい。この場合、例えば、眼科用手術顕微鏡において視度補正を行わなかった場合の、患者眼に向けて投影される光源の像が、無限遠と共役になる。これにより、患者眼が正視眼であれば、患者眼の眼底に２次光源の像が形成される。

開口絞りから生体までの間の光路上に配置されるレンズ群は、照明光を患者眼に向けて照射する対物レンズと、開口絞りを通過した照明光を対物レンズに集めるコンデンサレンズとを備えていてもよい。この場合、対物レンズの小型化が容易になる。

照明光学系は、コレクタレンズの後側焦点位置であり、且つコンデンサレンズの前側焦点位置に、視野絞りを備えていてもよい。この場合、対物レンズの後側焦点位置に視野絞りの像が形成される。視野絞りによって、眼底に照射される照明光の範囲が定まる。

照明光分割光学系に入射させる照明光は平行光であってもよい。例えば、手術顕微鏡は、照明光源と照明光分割光学系の間に、照明光源から照射された照明光を平行光とするコリメータレンズを備えていてもよい。この場合、照明光分割光学系（例えばレンズアレイ）を光軸方向に移動させても、視野絞り中心と、照明光分割光学系のレンズの開口中心との共役関係は変化しない。よって、照明光の照射状態を変化させた場合の効率低下が抑制されやすい。

＜実施形態＞
以下、本開示における典型的な実施形態の１つについて、図面を参照して説明する。本実施形態では、眼科手術において患者眼を立体視するための眼科用手術顕微鏡１を例示する。しかし、本実施形態で例示する技術の少なくとも一部は、眼科以外の用途（例えば、脳神経外科用、耳鼻科用、整形外科用等）に用いられる手術顕微鏡にも適用できる。

一例として、本実施形態の手術顕微鏡１では、照明光源１１の像を患者眼の眼底に結像させて、眼底の血管に由来する赤色で眼内（例えば水晶体）を明視野照明する技術（所謂レッドリフレックス）が採用されている。照明配置としてケーラー照明配置が採用されているので、照明光源１１の像が適切に患者眼の眼底に結像される。また、高い効率で明るい視野を得るために、照明光学系３０の光軸と、観察光学系５０の光軸が同軸とされている。

本実施形態で例示する手術顕微鏡１では、２人のユーザ（例えば、術者と補助者）が同時に接眼レンズを覗いて同一の患者眼を立体視することができる。詳細には、本実施形態の照明光学系では、患者眼に照射される照明光の光路として、第１ユーザの右眼用の照明光の光路、第１ユーザの左眼用の照明光の光路、第２ユーザの右眼用の照明光の光路、および、第２ユーザの左眼用の照明光の光路が設けられている。さらに、本実施形態の手術顕微鏡１では、患者眼による照明光の反射光を観察するための観察光学系の光路として、第１ユーザの右眼用の観察光路、第１ユーザの左眼用の観察光路、第２ユーザの右眼用の観察光路、および、第２ユーザの左眼用の観察光路が設けられている。光軸結合素子の１種であるビームスプリッタ４０は、対応する照明光の光軸と観察光の光軸を同軸とする。例えば、第１ユーザの右眼用の照明光の光軸と観察光の光軸が同軸とされると共に、第２ユーザの左眼用の照明光の光軸と観察光の光軸が同軸とされる。

ただし、照明光学系および観察光学系の数は変更できる。例えば、３人のユーザに生体を立体視させる場合には、照明光学系および観察光学系は、ユーザの人数に対応させて３つずつ設けられていてもよい。

以上説明したように、本実施形態の手術顕微鏡１は、照明光の光路および観察光の光路の各々を複数備える。しかし、複数の照明光の光路を形成する光学系の構成は同一とすることが可能であり、複数の観察光の光路を形成する光学系の構成についても同様である。従って、以下の図１および図６では、複数の照明光の光路および観察光の光路のうちの１つを中心に説明を行う。

図１に示すように、本実施形態の手術顕微鏡１は、照明光源１１、レンズアレイ２０、照明光学系３０、ビームスプリッタ４０、および観察光学系５０を備える。

＜照明光源＞
照明光源１１は照明光を照射する。本実施形態の照明光源１１は、ユーザに生体（本実施形態では患者眼）を立体視させるための照明光の光源として用いられる。詳細には、本実施形態の照明光源１１は、観察光学系５０の光軸と同軸で生体に照射される同軸照明光の光源として用いられる。さらに、本実施形態の照明光源１１は、観察光学系５０の光軸と軸をずらした照明光である斜照明光の光源としても用いられる。しかし、同軸照明光の光源となる照明光源１１と、斜照明光の光源は、別の光源であってもよい。この場合、手術顕微鏡１は、同軸照明光の光量と斜照明光の光量を別々に調整することができる。

本実施形態の照明光源１１には、青色の光を発生させるレーザ光源またはＬＥＤ光源が用いられる。照明光源１１から照射された青色の照明光は、後述する蛍光体２５を励起させて、白色の照明光を生成する。その結果、白色の照明光が高い効率で照射される。しかし、照明光源１１の構成を変更することも可能である。例えば、白色の光を発生させるハロゲンランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ等が照明光源１１として用いられてもよい。

照明光源１１とレンズアレイ２０の間の光路上には、コリメータレンズ１２が設けられている。コリメータレンズ１２は、照明光源１１から照射された照明光を平行光としてレンズアレイ２０に入射させる。

＜レンズアレイ＞
レンズアレイ２０は、１つの照明光源１１から照射された照明光を分割して、照明光学系３０における複数の照明光路の各々に導光させる。つまり、レンズアレイ２０は照明光分割光学系の１種である。レンズアレイ２０は、照明光源１１から照射される照明光の光軸に垂直な同一平面上に、複数の同軸照明用レンズ２２を備える光学素子である。照明光源１１から照射された照明光は、同軸照明用レンズ２２によって分割される。本実施形態では、レンズアレイ２０が備える複数のレンズの各々は、照明光学系３０における複数の照明光路の各々に２次光源を形成する。本実施形態によると、複数の照明光を別々の照明光源から発生させる場合に比べて、ユーザによって観察されるそれぞれの観察光の光量に差が生じにくくなる。また、ミラー等を用いて照明光を分割する場合に比べて、照明光の光軸が調整され易い。

本実施形態では、それぞれの同軸照明用レンズ２２は、前側レンズ２３および後側レンズ２４を備える。後側レンズ２４は、前側レンズ２３よりも照明光の光路の下流側に配置され、軸外を通過する照明光の進行方向を変化させる。つまり、後側レンズ２４はフィールドレンズとして機能する。その結果、照明光の光軸から離間した位置を通過する光も、下流側に適切に導光されやすくなる。

また、後側レンズ２４は前側レンズ２３の焦点位置に配置される。照明光源１１から照射された照明光が平行光となって前側レンズ２３に入射することで、後側レンズ２４の後面（光路の下流側の面）に２次光源が形成される。

後側レンズ２４の後面には、蛍光体２５が設けられている。蛍光体２５には、例えば、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）系蛍光材料等を使用することができる。前述したように、蛍光体２５は、照明光源１１から照射された青色の照明光によって励起されることで、白色の照明光を発生させる。青色の励起光としては、例えば、波長４４５ｎｍの青色光を出射する青色レーザ等を用いることができる。照明光源１１と蛍光体２５が分離して設けられているため、手術顕微鏡１のメンテナンス等が容易になる。例えば、蛍光体２５の寿命は、照明光源１１の寿命よりも短くなることが多い。照明光源１１と蛍光体２５が一体となっている場合には、蛍光体２５の寿命が到来した際に、照明光源１１も交換する必要がある。しかし、照明光源１１と蛍光体２５が分離していれば、蛍光体２５のみを交換することも可能である。

本実施形態では、同軸照明用レンズ２２によって、後側レンズ２４の後面に２次光源が形成される。２次光源が形成される位置に蛍光体２５が設けられることで、蛍光体２５から高い効率で白色の照明光が生成される。なお、蛍光体２５の位置を変更することも可能である。例えば、本実施形態では、後述する開口絞り３３の位置も２次光源と共役となる。従って、開口絞り３３の位置に蛍光体２５が設けられていてもよい。また、レンズアレイ２０の分割数を増やし、１つの照明光路（例えば立体視光路）に対して複数の２次光源の像を形成してもよい。この場合、光源のサイズの制御が可能となり、結果として、眼底に結像される光源の像の大きさを制御することができる。

図２および図３を参照して、レンズアレイ２０の構成の一例について説明する。図２は、２人のユーザに生体を立体視させる場合に用いられるレンズアレイ２０の一例を、照明光の光軸方向から見た図である。図２に例示するレンズアレイ２０は、円盤状のベース２１に４つの同軸照明用レンズ２２を備える。詳細には、図２に例示するレンズアレイ２０は、第１ユーザの右眼で観察される照明光を照明光学系３０に導光させる第１右眼用レンズ２２ＡＲ、第１ユーザの左眼で観察される照明光を照明光学系３０に導光させる第１左眼用レンズ２２ＡＬ、第２ユーザの右眼で観察される照明光を照明光学系３０に導光させる第２右眼用レンズ２２ＢＲ、第２ユーザの左眼で観察される照明光を照明光学系３０に導光させる第２左眼用レンズ２２ＢＬを備える。４つの同軸照明用レンズ２２の各々からベース２１の中心までの距離は一定となっている。レンズアレイ２０は、照明光源１１が照射する照明光の光軸とベース２１の中心が一致するように配置される。つまり、４つの同軸照明用レンズ２２の各々は、照明光の光軸から等距離に配置される。

また、図２に例示するレンズアレイ２０は、斜照明光を生体に向けて導光させる斜照明レンズ２９Ａ，２９Ｂを備える。斜照明レンズ２９Ａ，２９Ｂを通過した照明光は、斜照明光学系（図示せず）に導光されて、患者眼に照射される。本実施形態では、１つの照明光源１１から照射された照明光が、同軸照明用レンズ２２および斜照明レンズ２９Ａ，２９Ｂの両方に入射する。従って、図２に例示するレンズアレイ２０を用いることで、１つの照明光源１１から照射された照明光が、同軸照明光と斜照明光に分割される。よって、手術顕微鏡１の構成が簡素化される。ただし、前述したように、斜照明用の光源は、同軸照明用の照明光源１１と別であってもよい。斜照明レンズ２９Ａ，２９Ｂの個数を変更してもよい。また、斜照明光を生体に向けて出射するための光学素子が、レンズアレイ２０とは別に設けられていてもよい。

図３は、１人のユーザに生体を立体視させる場合に用いられるレンズアレイ２０の一例を、照明光の光軸方向から見た図である。図３に例示するレンズアレイ２０は、ユーザの右眼で観察される照明光を導光させる右眼用レンズ２２Ｒと、ユーザの左眼で観察される照明光を導光させる左眼用レンズ２２Ｌを備える。また、図３に例示するレンズアレイ２０は、斜照明レンズ２９を１つ備える。以上のように、レンズアレイ２０の構成は、手術顕微鏡１の機能に応じて適宜設計できる。

図１の説明に戻る。本実施形態の手術顕微鏡１は、照明光の光軸に沿ってレンズアレイ２０を移動可能に保持する保持部２６を備える。従って、手術顕微鏡１は、照明光の結像状態を適切に調整することができる（詳細は後述する）。また、本実施形態の手術顕微鏡１には、保持部２６を可動させるアクチュエータ（例えばモータ、ソレノイド等）２７が設けられている。従って、ユーザは、操作部（図示せず）を操作するだけで、照明光の結像状態を適切に調整することができる。ただし、保持部２６は、ユーザによって手動で移動されてもよい。

＜照明光学系＞
照明光学系３０は、照明光の光路の上流側から順に、コレクタレンズ３１、視野絞り３２、開口絞り３３、コンデンサレンズ３４、および対物レンズ３５を備える。コレクタレンズ３１は、各々の同軸照明用レンズ２２によって形成される２次光源を、開口絞り３３に結像させる。視野絞り３２は、コレクタレンズ３１の後側焦点位置であり、且つコンデンサレンズ３４の前側焦点位置に設けられている。開口絞り３３は、開口絞り３３から患者眼までの間の光路上に配置されたレンズ群（本実施形態では、コンデンサレンズ３４および対物レンズ３５）の前側焦点位置に設けられている。この場合、レンズアレイ２０の移動による視度補正を行わなければ、患者眼に向けて投影される光源の像が無限遠と共役になる（図６の「視度補正無し」参照）。コンデンサレンズ３４は、開口絞り３３を通過した照明光を対物レンズ３５に集める。コンデンサレンズ３４を用いることで、対物レンズ３５等の小型化が容易となる。対物レンズ３５は、照明光を患者眼に向けて照射する。なお、本実施形態では、コレクタレンズ３１、視野絞り３２、コンデンサレンズ３４、および対物レンズ３５は、複数の照明光学系３０によって共用されている。その結果、手術顕微鏡１の構成が簡素化されている。しかし、これらの少なくともいずれかが、複数の照明光学系３０の各々に別々に設けられていてもよい。

以上の構成によると、開口絞り３３によって照明光の明るさが定まる。また、視野絞り３２の像が対物レンズ３５の後側焦点位置に形成されるので、患者眼が正視眼であれば、患者眼の眼底に２次光源の像が形成される。視野絞り３２によって、眼底に照射される照明光の範囲が定まる。

図４および図５を参照して、開口絞り３３の構成の一例について説明する。図４は、２人のユーザに生体を立体視させる場合に用いられる開口絞り３３の一例を、照明光の光軸方向から見た図である。図４に例示する開口絞り３３では、円盤状のベース３７に４つの開口部が設けられている。詳細には、図４に例示する開口絞り３３では、第１ユーザの右眼で観察される照明光が通過する開口部３３ＡＲ、第１ユーザの左眼で観察される照明光が通過する開口部３３ＡＬ、第２ユーザの右眼で観察される照明光が通過する開口部３３ＢＲ、第２ユーザの右眼で観察される照明光が通過する開口部３３ＢＬが形成されている。図２に例示するレンズアレイ２０の形状と比較すると分かるように、開口絞り３３の開口部の配置は、レンズアレイ２０の同軸照明用レンズ２２の配置と相似形状となっている。

また、図５は、１人のユーザに生体を立体視させる場合に用いられる開口絞り３３の一例を、照明光の光軸方向から見た図である。図５に例示する開口絞り３３では、ユーザの右眼で観察される照明光が通過する開口部３３Ｒと、ユーザの左眼で観察される照明光が通過する開口部３３Ｌが形成されている。図５に例示する開口絞り３３の開口部の配置は、図３に例示する同軸照明用レンズ２２の配置と相似形状となっている。以上のように、開口絞り３３の構成は、同軸照明用レンズ２２の配置に応じて適宜設計できる。

＜ビームスプリッタ＞
図１に示すように、ビームスプリッタ４０は、照明光学系３０の光軸と観察光学系５０の光軸を同軸とする光軸結合素子の一例である。図１に例示するビームスプリッタ４０は、照明光学系３０のコンデンサレンズ３４から出射された照明光を対物レンズ３５に向けて反射させると共に、患者眼で反射された照明光を透過させることで、照明光学系３０の光軸と観察光学系５０の光軸を同軸とする。本実施形態では、１つのビームスプリッタ４０が複数の照明光に対して共通で用いられる。その結果、構成が簡素化されている。なお、光軸結合素子として、ビームスプリッタ４０以外の光学素子（例えば、プリズムまたは部分反射ミラー等）を用いてもよい。

＜観察光学系＞
観察光学系５０は、光路の上流側から順に、対物レンズ３５、絞り５１、レンズ５２〜５４、絞り５５、チューブレンズ５６、および接眼レンズ５７を備える。対物レンズ３５は、照明光学系３０と観察光学系５０の間で共用される。レンズ５２〜５４の少なくとも１つは、保持部６６によって光軸方向に移動可能に保持されている。レンズ５２〜５４の少なくとも１つが光軸方向に移動されることで、観察倍率が変更される。本実施形態では、レンズ５２〜５４の少なくともいずれかは、アクチュエータ６７によって移動される。ただし、ユーザが手動でレンズを移動させてもよい。チューブレンズ５６は、絞り５５よりもユーザ側に結像面を形成するために用いられる。

なお、ユーザに接眼レンズ５７を覗かせる代わりに、３Ｄディスプレイで生体をユーザに立体視させる場合には、接眼レンズ５７等に代えて受光素子を配置すればよい。また、接眼レンズ５７に向けて延びる光路をビームスプリッタ等で分岐させて、分岐させた光路上に受光素子を配置してもよい。

＜照明光の照射状態の調整＞
図６を参照して、レンズアレイ２０を可動させることで実現される照明光の照射状態の調整（視度補正）について説明する。図６の上の図は、患者眼が正視眼である場合の同軸照明光の照射状態（つまり、視度補正が行われていない場合の照射状態）を示す。図６の下の図は、患者眼が正視眼でなく、視度補正が行われた状態の同軸照明光の照射状態を示す。なお、図６では、照射状態の比較を容易にするために、同軸照明光がビームスプリッタ４０によって反射されずに患者眼に向けて照射される場合を模式的に示している。

例えば、眼科用手術顕微鏡１では、患者眼毎の屈折力の差、および、水晶体が取り除かれる前後の屈折力の変化等の少なくともいずれかに起因して、照明光の照射状態が変化し得る。同軸照明用レンズ２２によって形成される２次光源の像が、精度良く眼底に結像されなければ、患者眼を良好に観察し難くなる。しかし、図６に示すように、本実施形態の手術顕微鏡１は、患者眼の屈折力に応じてレンズアレイ２０を移動させることで、患者眼に向けて照射される照明光の照射状態を調整することができる。例えば、図６の上の図では、患者眼に向けて平行光が照射されているため、患者眼が正視眼である場合に適している。一方で、図６の下の図では、レンズアレイ２０の位置が、上の図の位置から下流側に移動されている。その結果、患者眼に向けて照射される同軸照明光が拡散光となる。従って、図６の下の図に示す照射状態は、患者眼が近視眼である場合に適している。

前述したように、本実施形態では、レンズアレイ２０に入射する照明光は平行光である。従って、レンズアレイ２０が光軸方向に移動しても、視野絞り３２と、レンズアレイ２０の同軸照明用レンズ２２の開口部との共役関係は変化しない。よって、本実施形態では、照明光の照射状態を変化させた場合の効率低下が抑制されやすい。

本実施形態では、１つのレンズアレイ２０に複数のレンズが設けられている。従って、１つのレンズアレイ２０が光軸方向に移動されるだけで、複数の照明光の照射状態が一律に調整される。

また、本実施形態の保持部２６（図１参照）は、視度が＋３０ディオプタの患者眼の眼底に照明光を結像させる位置から、視度が−２０ディオプタの患者眼の眼底に照明光を結像させる位置の間に収まる範囲内において、少なくとも２段階でレンズアレイ２０を移動させることができる。この場合、種々の患者眼、および、水晶体が除去される前後の患者眼に対しても、照明光を適切に眼底に結像させることができる。ただし、保持部２６の構成を変更することも可能である。例えば、保持部２６は、レンズアレイ２０を段階的に移動させる代わりに、連続的に移動させてもよい。また、手術顕微鏡は、レンズアレイ２０の位置を検出するエンコーダを備えていてもよい。この場合、手術顕微鏡の制御部は、レンズアレイ２０の位置に対応する患者眼の視度を、ディスプレイ等を用いてユーザに通知してもよい。また、手術顕微鏡の制御部は、撮像素子やフォトディテクタ等を用いてレッドリフレックスの反射光強度を検知し、検知される強度が最大となる位置にレンズアレイ２０を移動するようにフィードバック処理をかけてもよい。

＜変容例＞
上記実施形態で開示された技術は一例に過ぎない。従って、上記実施形態で例示された技術を変更することも可能である。図７を参照して、第１変容例について説明する。図７に示す第１変容例の手術顕微鏡１では、照明光源の数およびレンズアレイ２０の役割が上記実施形態とは異なるが、他の構成（例えば、レンズアレイ２０の具体的な構成等）には上記実施形態と同様の構成を採用できる。従って、以下の説明では、上記実施形態と同様の構成を採用できる部分には、上記実施形態で用いた符号と同じ符号を付し、その説明を省略または簡略化する。

図７に示すように、第１変容例の手術顕微鏡１では、照明光学系３０の左眼用の照明光路に導光される照明光の光源１１Ｌと、照明光学系３０の右眼用の照明光路に導光される照明光の光源１１Ｒが別に設けられている。つまり、第１変容例のレンズアレイ２０は、１つの照明光源から照射された照明光を分割する役割を有さない。光源１１Ｌから出射された照明光は、左用のコリメータレンズ１２Ｌによって平行光とされて、左用の同軸照明用レンズ２２に入射する。また、光源１１Ｒから出射された照明光は、右用のコリメータレンズ１２Ｒによって平行光とされて、右用の同軸照明用レンズ２２に入射する。以上のように、照明光の光源の数に関わらず、手術顕微鏡１は、レンズアレイ２０を光軸方向に移動させるだけで、複数の照明光の照射状態を調整することができる。

図８を参照して、第２変容例について説明する。図８では、同軸照明光がビームスプリッタ４０によって反射されずに患者眼に向けて照射される場合を模式的に示している。第２変容例の手術顕微鏡１は、コリメータレンズ１２とレンズアレイ２０の間に、レンズアレイ２０によって分割される複数の平行な照明光の間隔を拡大させる間隔拡大部７０を備える。一例として、図８に示す間隔拡大部７０は、コリメータレンズ１２から出射された平行光の一部を光軸から離間する方向に反射させる第１反射部と、第１反射部によって反射された平行光をレンズアレイ２０のレンズに向けて反射させる第２反射部を備える。第１反射部および第２反射部の数は、レンズアレイ２０のレンズの数と同数である。しかし、間隔拡大部７０として他の光学素子（例えばプリズム等）が用いられてもよい。間隔拡大部７０を設けることで、効率がより高い照明が可能となる。

また、上記実施形態に他の変更を加えることも可能である。例えば、上記実施形態では、１つのレンズアレイ２０に複数のレンズが設けられている。しかし、複数のレンズが別々に保持されていてもよい。

また、上記実施形態で例示した複数の技術の一部のみを手術顕微鏡に採用することも可能である。例えば、青色の光を発生させる照明光源と、青色の光を励起光として白色光を生成する蛍光体とを別の位置に設ける技術のみを、手術顕微鏡に採用してもよい。この場合、例えば、１つの照明光源１１から照射された照明光を複数のレンズで分割する技術、および、レンズアレイ２０を移動させて照明状態を調整する技術等の少なくともいずれかを採用せずに手術顕微鏡を設計してもよい。この場合、手術顕微鏡は以下のように表現することもできる。

照明光を生体に向けて照射する立体照明光学系と、前記立体照明光学系から照射されて前記生体で反射された立体照明光の反射光を導光する観察光学系と、青色の光を発生させる照明光源と、レンズによって形成される照明光の２次光源の位置、または前記２次光源と共役な位置に設けられる蛍光体と、を備えたことを特徴とする手術顕微鏡。

１ 手術顕微鏡
１１ 照明光源
２０ レンズアレイ
２２ 同軸照明用レンズ
２３ 前側レンズ
２４ 後側レンズ
２５ 蛍光体
２６ 保持部
３０ 照明光学系
３１ コレクタレンズ
３２ 視野絞り
３３ 開口絞り
３４ コンデンサレンズ
３５ 対物レンズ
４０ ビームスプリッタ
５０ 観察光学系

Claims (9)

1. 照明光を生体に向けて照射する少なくとも１つの照明光学系と、
   前記照明光学系から照射されて前記生体で反射された照明光の反射光を導光する少なくとも１つの観察光学系と、
   前記照明光学系の少なくとも１つの光軸と前記観察光学系の光軸を同軸とする光軸結合素子と、
   照明光を照射する照明光源と、
   １つの前記照明光源から照射された照明光を分割して、前記照明光学系に導光させる照明光分割光学系と、
   を備え、
   前記照明光分割光学系は、
   前記照明光源から照射される照明光の光軸に垂直な同一平面上に複数のレンズを備え、前記複数のレンズによって照明光を分割することを特徴とする手術顕微鏡。
2. 請求項１に記載の手術顕微鏡であって、
   前記照明光分割光学系が備える前記複数のレンズの各々は、
   前側レンズと、
   前記前側レンズよりも照明光の光路の下流側に配置され、フィールドレンズとして機能する後側レンズと、
   を備えたことを特徴とする手術顕微鏡。
3. 請求項１または２に記載の手術顕微鏡であって、
   前記照明光分割光学系は、前記複数のレンズが配列された光学素子であるレンズアレイであることを特徴とする手術顕微鏡。
4. 請求項３に記載の手術顕微鏡であって、
   前記レンズアレイを、前記照明光源から照射される照明光の光軸に沿って移動可能に保持する保持部をさらに備えたことを特徴とする手術顕微鏡。
5. 請求項４に記載の手術顕微鏡であって、
   前記生体は患者眼であり、
   前記保持部は、視度が＋３０ディオプタの患者眼の眼底に照明光を結像させる位置から、視度が−２０ディオプタの患者眼の眼底に照明光を結像させる位置の間に収まる範囲内において、少なくとも２段階で前記レンズアレイを移動させることを特徴とする手術顕微鏡。
6. 請求項３から５のいずれかに記載の手術顕微鏡であって、
   前記レンズアレイは、
   第１ユーザの右眼で観察される照明光を前記照明光学系に導光させる第１右眼用レンズと、
   前記第１ユーザの左眼で観察される照明光を前記照明光学系に導光させる第１左眼用レンズと、
   第２ユーザの右眼で観察される照明光を前記照明光学系に導光させる第２右眼用レンズと、
   前記第２ユーザの左眼で観察される照明光を前記照明光学系に導光させる第２左眼用レンズと、
   を備えたことを特徴とする手術顕微鏡。
7. 請求項３から６のいずれかに記載の手術顕微鏡であって、
   前記レンズアレイの前記複数のレンズのうちの少なくとも１つは、
   前記観察光学系の光軸と軸をずらした照明光である斜照明光を前記生体に向けて導光させる斜照明レンズであることを特徴とする手術顕微鏡。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の手術顕微鏡であって、
   前記照明光源は、青色の光を発生させるレーザ光源またはＬＥＤ光源であり、
   前記照明光分割光学系の前記レンズによって形成される２次光源の位置、または、前記２次光源と共役な位置に、蛍光体を備えたことを特徴とする手術顕微鏡。
9. 照明光を生体に向けて照射する少なくとも１つの照明光学系と、
   前記照明光学系から照射されて前記生体で反射された照明光の反射光を導光する少なくとも１つの観察光学系と、
   前記照明光学系の少なくとも１つの光軸と前記観察光学系の光軸を同軸とする光軸結合素子と、
   照明光を照射する１つまたは複数の照明光源と、
   前記照明光源から照射される照明光の光軸に垂直な同一平面上に複数のレンズを有し、前記複数のレンズの各々によって、前記照明光学系に複数の２次光源を生成するレンズアレイと、
   前記レンズアレイを、前記照明光源から照射される照明光の光軸に沿って移動可能に保持する保持部と、
   を備えたことを特徴とする手術顕微鏡。
   
   
   

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