JP3415860B2

JP3415860B2 - 手術用顕微鏡

Info

Publication number: JP3415860B2
Application number: JP05177892A
Authority: JP
Inventors: 正彦絹川; 朝規石川
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 2003-06-09
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: JPH05253246A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焦点調整等における鏡
体部の移動時に観察部位が変化しないように駆動制御で
きる手術用顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、顕微鏡観察下で手術を行うマイク
ロサージャリーが普及し、脳神経外科、眼科、耳鼻咽喉
科等様々な領域で行われている。一般に、手術用顕微鏡
においては、観察部位に焦点を合わせるための焦準装置
が備えられている。ここで、焦準装置とは、観察部位に
正確に焦点を合わせるために鏡体部をその観察光軸方向
に沿って微小移動させる微動装置である。又、手術用顕
微鏡には、焦準装置を含む鏡体部を粗動させる粗動装置
も備えられている。

【０００３】このように、焦点調整等のために駆動範囲
及び駆動速度の異なる２種類の粗微動駆動調整装置を持
つ手術用顕微鏡の例として、特開昭６２−３５３１４号
公報や特開昭６２−１０１２４１号公報に記載されたも
のがある。いずれの顕微鏡の場合も、焦準装置には、焦
点調整時の微動による焦点調整可能範囲の上限及び下限
を検知する上下限検出手段が設けられている。又、例え
ば焦点調整時に、焦準装置が上限又は下限に至った場合
に、更に同一方向に鏡体部を駆動させる必要がある場
合、焦準装置へは継続して信号が入力され、この入力信
号と上下限検出手段から出力される調整限界検知信号と
が入力されることで、粗動装置を作動させる手段が備え
られている。このような構成によって、焦準装置では、
焦点調整時に上下限の調整限界になった場合でも、粗動
装置を駆動させることにより、再度微動装置による焦点
調整を行えるようになっている。このようにして、焦点
調整可能範囲を拡大することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな焦準装置による焦点調整可能範囲を越える焦点調整
は、焦準装置による鏡体の移動方向と粗動装置による鏡
体の移動方向とが略同一方向にある場合に限られる。な
ぜならば、鏡体の観察光軸方向と粗動装置による鏡体の
移動方向が異なると、粗動装置を駆動させた場合、鏡体
の視野方向が変わってしまうため、観察部位も移動して
しまうからである。通常、マイクロサージャリーにおい
て、焦準装置と粗動装置による鏡体移動方向が同一の状
態で術者が手術用顕微鏡を利用するのは、眼科等の一部
の領域に過ぎない。一般的には、術者は術部を様々な方
向から観察しながら手術を行うことが多く、そのために
鏡体俯仰装置を用いることもある。なぜなら、近年、低
侵襲で手術を行うようになり、体腔内深部の術部に対し
ても小さな開口の穴の中で手術を行うことが多く、この
穴の方向にも影響されることになるからである。

【０００５】このように、焦準装置と粗動装置による鏡
体移動方向が異なる状態での手術時に、焦点調整の途中
で焦準装置の焦点調整限界に至り、粗動装置への切り換
えが行われると、鏡体が傾斜した状態では、粗動によっ
て鏡体による観察部位が移動してしまうことになる。こ
れを防止するためには、鏡体の傾斜方向即ち観察光軸方
向に沿って鏡体の粗動操作を行う必要があり、操作が極
めて煩雑になる。その上、粗動後に焦準装置の調整範囲
内で鏡体位置も合焦位置に再調整しなければならず、操
作が極めて煩雑であった。

【０００６】本発明は、このような課題に鑑みて、鏡体
の傾斜状態に関わらず観察部位を変化させることなく鏡
体を移動させて焦準操作等を行うことができるようにし
た、手術用顕微鏡を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による手術用顕微
鏡は、被検体を観察可能な顕微鏡と、前記顕微鏡を所定
の空間内で移動可能に保持する顕微鏡保持手段と、前記
顕微鏡保持手段に設けられ前記顕微鏡を所定の空間内の
任意の位置に移動するために前記顕微鏡保持手段を駆動
可能な駆動手段と、前記顕微鏡の対物光学系の光軸と前
記顕微鏡保持手段との角度を検出可能な角度検出手段
と、前記角度検出手段により検出された前記対物光学系
の光軸と前記顕微鏡保持手段との角度に基づいて前記対
物光学系の光軸方向に前記顕微鏡を移動させるために前
記駆動手段の駆動状態を制御する駆動制御手段と、を有
することを特徴とするものである。また、本発明による
手術用顕微鏡は、被検体を観察可能な顕微鏡と、前記顕
微鏡を所定の空間内で移動可能に保持する顕微鏡保持手
段と、前記顕微鏡保持手段に設けられ前記顕微鏡を前記
所定の空間内の任意の位置に移動するために前記顕微鏡
保持手段を駆動可能な駆動手段と、前記顕微鏡の対物光
学系の光軸と前記顕微鏡保持手段との角度を検出可能な
角度検出手段と、前記対物光学系の光軸上の観察位置と
前記顕微鏡との距離を検出可能な距離検出手段と、前記
角度検出手段により検出された前記対物光学系の光軸と
前記顕微鏡保持手段との角度及び前記距離検出手段によ
り検出された観察位置と顕微鏡との距離に基づいて前記
観察位置を回転中心として前記顕微鏡を移動させるため
に前記駆動手段の駆動状態を制御する駆動制御手段と、
を有することを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】駆動制御手段が、角度検出手段により検出され
た顕微鏡の対物光学系の光軸と顕微鏡保持手段との角度
に基づいて、顕微鏡を移動させるための駆動状態を制御
して、観察部位が変化しないように、駆動手段が顕微鏡
を所定の空間内の任意の位置に移動させる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて説明する。図１乃至図６は本発明の第一実施例に
関するものであり、図１は手術用顕微鏡の外観図、図２
（ａ），（ｂ）は俯仰装置の内部構成図、図３は第一実
施例の概略電気系ブロック図、図４（ａ）は垂直位置に
ある俯仰装置の側面図，（ｂ）は俯仰装置の前後方向の
傾斜状態を示す側面図、図５（ａ）は垂直位置にある俯
仰装置の側面図，（ｂ）は俯仰装置の左右方向の傾斜状
態を示す正面図、図６（ａ），（ｂ）は夫々図４（ｂ）
と図５（ｂ）の傾斜状態の下で鏡体部を移動させる場合
の垂直方向及び水平方向の移動量を示す図である。

【００１０】図１に示す手術用顕微鏡において、架台１
に設けられた支柱２には、粗動装置３に連結された第一
アーム４が支柱２に対して水平方向に回動可能に支持さ
れており、第一アーム４は粗動装置３によって矢印Ｐで
示す上下方向に摺動可能になっている。第一アーム４の
自由端には第二アーム５が水平方向に回動可能に取り付
けられており、その自由端には俯仰装置６を水平面内の
矢印Ｘ，Ｙで示す２方向に摺動可能に保持する駆動手段
であるＸＹ装置７が固定されている。又、俯仰装置６に
は、俯仰装置６に対して矢印ｑ方向に摺動可能な実体顕
微鏡の鏡体８が装着されており、俯仰装置６によって鏡
体８は保持され、互いに直交する垂直面内の前後方向
（矢印Ａ方向）と左右方向（矢印Ｂ方向）とに俯仰可能
に構成されている。又、架台１には、鏡体８や粗動装置
３を駆動操作するためのフットスイッチ９が接続されて
いる。

【００１１】次に、図２に基づいて俯仰装置６の構成に
ついて説明する。俯仰装置６は固定駆動部６ａと可動駆
動部６ｂとで構成されている。固定駆動部６ａはＸＹ装
置７から垂下するアームに固定され、可動駆動部６ｂに
固定された回転軸１１が固定駆動部６ａに回転自在に支
持されている。又、固定駆動部６ａ内で、固定駆動部６
ａに固定されたモータ１２のモータ軸にウォーム１３が
固着されており、このウォーム１３は回転軸１１に固着
されたホイール１４と噛合している。そのため、モータ
１２を駆動させると、回転軸１１を中心に可動駆動部６
ｂを前後方向（Ａ方向）に俯仰させることができる。そ
して、可動駆動部６ｂでは、可動駆動部６ｂに回転自在
に支持された回転軸１５は、その一端が可動駆動部６ｂ
の壁面を貫通してラック１６に固定されている。又、回
転軸１５に固着されたホイール１７は、可動駆動部６ｂ
に固定保持されるモータ１８のモータ軸に固着されたウ
ォーム１９と噛合している。又、鏡体８はラック１６と
一体に保持されており、その内部に固定されたモータ２
０はモータ軸に固着されたギヤ２１を介して、ラック１
６に噛合されたピニオン２２と噛合している。そのた
め、モータ１８によって鏡体８を左右方向（Ｂ方向）に
俯仰でき、鏡体８はモータ２０によってラック１６の長
手方向（Ｑ方向）に進退可能になっている。又、鏡体８
には、術部を照明するための図示しない照明装置が設け
られている。

【００１２】次に、図３のブロック図に基づいて電気系
統について説明する。まず、フットスイッチ９には、変
倍操作用，焦準操作用及び粗動操作用のＵＰ／ＤＯＷＮ
操作のための３つのシーソースイッチ２４，２５，２６
と、俯仰装置操作用のジョイスティックスイッチ２７と
が設けられている。フットスイッチ９に接続されている
スイッチ回路２８は、入力される信号に応じて変倍駆動
回路３０、焦準駆動回路３１、粗動駆動回路３２、俯仰
駆動回路３３に信号出力する。変倍駆動回路３０は変倍
操作用のモータ３４に接続されている焦準駆動回路３１
は鏡体８内のモータ２０に接続されており、又ラック１
６とピニオン２２とによって設定される鏡体８の駆動範
囲の上限と下限の位置には、夫々上限スイッチ３５ａと
下限スイッチ３５ｂとが設けられ、これらスイッチ３５
ａ，３５ｂも焦準駆動回路３１に接続されている。そし
て、焦準操作信号と上下限スイッチ３５ａ，３５ｂによ
る何れかの検出信号とがＡＮＤ回路３６へ入力される
と、操作信号が粗動駆動回路３２へ出力されるようにな
っている。

【００１３】又、粗動駆動回路３２では、この操作信号
が入力されると粗動装置３に内蔵されているモータ３７
を駆動させて粗動装置３を上下動させると共に、操作信
号を駆動演算回路３８に伝達するようになっている。
又、モータ３７の回転はポテンショメータ３９によって
検出されて、粗動演算回路４０で粗動移動量Ｐ１が演算
され、駆動演算回路３８に入力される。次に、俯仰駆動
回路３３では、ジョイスティックスイッチ２７から入力
される信号に基づき、モータ１２，１８が駆動させら
れ、夫々ポテンショメータ４２，４３でその回転量が検
出される。ポテンショメータ４２に接続されるα演算回
路４４では、前後方向（Ａ方向）の俯仰を制御するモー
タ１２の駆動による鏡体８のＹ方向鉛直面の傾斜角α
（対物光学系の光軸を基準とした顕微鏡保持手段である
俯仰装置６の角度）が演算され（図４参照）、又ポテン
ショメータ４３に接続されるβ演算回路４５では、左右
方向（Ｂ方向）の俯仰を制御するモータ１８の駆動によ
る鏡体８のＸ方向鉛直面の傾斜角β（対物光学系の光軸
を基準とした顕微鏡保持手段である俯仰装置６の角度）
が演算され（図５参照）、夫々駆動演算回路３８に入力
されるようになっている。

【００１４】ＸＹ装置７には、駆動演算回路３８に接続
されたＸＹ駆動回路４７により俯仰装置６をＸ方向に駆
動させるＸモータ４８と、Ｙ方向に駆動させるＹモータ
４９が設けられており、各モータ軸には夫々ポテンショ
メータ５０，５１が取り付けられている。又、ポテンシ
ョメータ５０，５１で得られた値は、夫々Ｘ演算回路５
２とＹ演算回路５３から水平方向の変位量算出値Ｘ１，
Ｙ１として駆動演算回路３８に出力されるようになって
いる。駆動演算回路３８は、粗動演算回路４０からの粗
動移動量Ｐ１に従って一定周期のサンプリングによって
一定時間内の変位量ｐを算出する変位量回路と、傾斜角
α，βの信号からｔａｎα，ｔａｎβを変位量ｐに乗算
する補正演算回路と、補正演算回路の出力値と変位量算
出値Ｘ１，Ｙ１とに従ってＸＹ駆動回路４７を制御する
補正制御回路とから構成されている（変位量回路，補正
演算回路及び補正制御回路は図示されていない）。

【００１５】本実施例は上述のように構成されており、
次に作用を説明する。まず、フットスイッチ９の各シー
ソースイッチ２４〜２６を操作して、鏡体８を術部Ｏに
対して観察するのに適切な位置に移動させる。そして、
ジョイスティックスイッチ２７を操作して、鏡体８を術
部Ｏを観察するのに最適な角度に俯仰させる。即ち、ジ
ョイスティックスイッチ２７を操作することで、その制
御信号がスイッチ回路２８を介して俯仰駆動回路３３へ
入力され、鏡体８はモータ１２で前後方向（Ａ方向）
に、又モータ１８で左右方向（Ｂ方向）に夫々駆動され
（図４，５参照）、術部Ｏの観察に適当な所望の角度に
保持される。即ち、固定駆動部６ａ内のモータ１２の駆
動でウォーム１４を介して回転軸１１が回動され、可動
駆動部６ｂが鏡体８と一体に所望量回動されて、図４
（ａ）に示す鏡体８の観察光軸Ｓが、垂直方向に位置す
る垂直位置から、同図（ｂ）に示すＡ方向に、角度αだ
け傾斜させられる（この位置の鏡体８の観察光軸をＳ′
とする）。又、モータ１８の駆動によりウォーム１７を
介して回転軸１５が回動すると、ラック１６及び鏡体８
も一体に回動することになり、鏡体８は図５（ａ）に示
す垂直状態から、同図（ｂ）に示すＢ方向に、角度βだ
け傾斜した状態になる。

【００１６】俯仰装置６による鏡体８の傾きは観察光軸
Ｓ′の傾き（対物光学系の光軸と顕微鏡保持手段との角
度）であり、角度α及びβは術部Ｏから延びる垂直線か
ら観察光軸Ｓ′までの前後方向（Ｙ方向）及び左右方向
（Ｘ方向）の垂直面内での傾斜角（対物光学系の光軸と
顕微鏡保持手段との角度）である。この傾斜角α，β
（対物光学系の光軸と顕微鏡保持手段との角度）は、夫
々角度検出手段であるポテンショメータ４２，４３で検
出されるモータ回転量に基づいてα演算回路４４，β演
算回路４５で各々算出される。

【００１７】次に、フットスイッチ９のシーソースイッ
チ２６を操作して焦準調整をする場合、その制御信号は
スイッチ回路２８を介して焦準駆動回路３１に入力さ
れ、鏡体８内のモータ２０が駆動され、ギヤ２１を介し
てピニオン２２がラック１６上を回転して、鏡体８が上
下動させられる。ここで、鏡体８が上方移動させられた
として、焦準調整の途中で鏡体８が上限に達して停止し
た状態になったとする。この場合、上限スイッチ３５ａ
でこれが検出されて上限検出信号が出力され、スイッチ
回路２８からのモータ駆動用のアップ操作信号と共にア
ンド回路３６に入力され、論理和が求められる。これに
よって、焦準アップ操作が指示されているが焦準調整の
ための駆動が実行できない状態が検出される。この場
合、アンド回路３６から操作信号が粗動駆動回路３２に
入力され、粗動装置３に内蔵されるモータ３７が駆動さ
れて、粗動装置３は鏡体８や各アーム４，５及びＸＹ装
置７と一体に支柱２に沿って上方動される。この時の垂
直方向の移動量Ｐ１はポテンショメータ３９によって検
出され、粗動演算回路４０で算出される。

【００１８】一方、駆動演算回路３８では、粗動演算回
路４０から入力される粗動移動量Ｐ１は、変位量回路で
一定周期内の垂直方向の粗動移動量ｐとして演算され
る。又補正制御回路では、傾斜角α，βから、図６に示
すように、粗動移動量Ｐ１に対しＰ１に直交する平面内
で観察光軸Ｓ′までのＹ方向の変位量Ｐαと（同図
（ａ）参照）、Ｘ方向の変位量Ｐβ（同図（ｂ）参照）
とが算出される。これらの信号Ｐα，Ｐβに基づいて、
補正制御回路でＸＹ駆動回路４７に制御信号が送られ、
単位時間当たりの粗動移動量ｐに対応してＸモータ４８
及びＹモータ４９が駆動させられ、ＸＹ装置７で俯仰装
置６及び鏡体８がＸ方向及びＹ方向に水平移動させられ
る。しかも、各モータ４８，４９の駆動量は夫々ポテン
ショメータ５０，５１で検出されて、Ｘ演算回路５２及
びＹ演算回路５３で変位量Ｘ１，Ｙ１として算出され
る。この変位量Ｘ１，Ｙ１は駆動演算回路３８へフィー
ドバックされ、Ｘ１＝Ｐα，Ｙ１＝Ｐβとなるまでこの
サイクルが繰り返され（図５参照）、Ｘモータ４８及び
Ｙモータ４９の駆動が停止させられる。

【００１９】従って、粗動時の鏡体８の移動は、粗動装
置３による垂直方向の粗動移動量Ｐ１とＸＹ装置７によ
るＸ及びＹ方向の各移動量Ｐα及びＰβとの合成であ
り、結局、鏡体８は観察光軸Ｓ′（角度検出手段により
検出された対物光学系の光軸と顕微鏡保持手段との角
度）に沿った位置に粗動を行うことになる。

【００２０】上述のように本実施例によれば、焦準操作
において、鏡体８を粗動させる場合、鏡体８はその傾斜
角度に関わらず常にその観察光軸Ｓ′の方向（角度検出
手段により検出された対物光学系の光軸と顕微鏡保持手
段との角度）に移動されることになるから、粗動装置３
を駆動させても鏡体８の視野方向は変化することがな
い。そのため、術者は焦準調整時に焦準装置の方向や傾
斜角度を考慮する必要がなく、観察状態を維持したまま
焦準操作範囲を広げるための粗動を実行でき、より一層
手術に集中することができる。

【００２１】尚、上述の第一実施例では、俯仰装置６を
電動装置としたが、鏡体８の傾斜を検出する傾斜センサ
（例えばジャイロのようなもの）を備えていれば、俯仰
装置は手動操作による装置であってもよい。

【００２２】次に、第一実施例の変形例を図７の要部電
気系ブロック図で説明する。本変形例は、鏡体８が観察
光軸Ｓ′（角度検出手段により検出された対物光学系の
光軸と顕微鏡保持手段との角度）に沿って移動するよう
に構成したものである。即ち、駆動演算回路３８′に
は、図６（ａ），（ｂ）に示す異なる方向の移動量Ｐ
１，Ｐα及びＰβについて、その移動時間が互いに等し
くなるようにＸＹ装置７を駆動制御するために、粗動装
置３の移動速度ｐに対しｔａｎα，ｔａｎβを乗算し、
ＸＹ方向の速度設定をなす速度制御回路（図示せず）が
設けられている。又、ＸＹ装置７においては、ポテンシ
ョメータ５０，５１に代えて夫々角度検出手段であるエ
ンコーダ５５，５６が配設されており、エンコーダ５
５，５６で検出されたＸモータ４８とＹモータ４９の各
回転速度は、ＸＹ駆動回路４７′へもフィードバックさ
れるようになっている。ＸＹ駆動回路４７′において
は、駆動演算回路３８′から入力されるｔａｎα，ｔａ
ｎβが乗算された移動速度ｐの各々に対し、フィードバ
ックされた各モータ４８，４９の回転速度が一致するよ
うにＸモータ４８とＹモータ４９の回転速度を制御す
る、図示しないＸ速度制御回路とＹ速度制御回路が設け
られている。尚、粗動装置３にも図示しないエンコーダ
が配設されていて、移動速度ｐの速度制御が成されてい
るものとする。

【００２３】上述のような構成を備えているから、焦準
調整時に粗動を行って焦準調整範囲を広げる場合、駆動
演算回路３８′の速度制御回路から、粗動による単位時
間当たりの移動速度ｐに基づくｔａｎα，ｔａｎβが乗
算されたＸＹ方向の各速度信号が、ＸＹ駆動回路４７′
のＸ，Ｙ速度制御回路に送られる。これに基づき、ＸＹ
装置７のエンコーダ５５，５６からフィードバックされ
る出力信号に対し、Ｘ，Ｙ速度制御回路でＸモータ４８
とＹモータ４９の単位時間当たりの各速度が設定され
る。これによって、粗動装置３の移動量Ｐ１に対してＸ
Ｙ装置７におけるＸモータ４８による移動量ＰβとＹモ
ータ４９による移動量Ｐαとが、単位時間毎にしかも互
いに等しい全時間で、ほぼ同時に得られることになる。

【００２４】本実施例によれば、焦準調整時の鏡体８の
移動は観察光軸Ｓ′に沿ったより滑らかな粗動となり、
操作者が術部を観察しながら行う焦準操作が、より有効
になる。又、このように鏡体８が観察光軸Ｓ′に沿って
移動するようになると、焦準装置を別個に配設する必要
がなくなり、鏡体部をより小型化でき、手術スペースが
広くなる利点もある。

【００２５】次に本発明の第二実施例を図８乃至図１５
に基づいて説明するが、上述の第一実施例で説明したも
のと同様の部材又は部分については同一の符号を用いて
その説明を省略する。尚、図８は手術用顕微鏡の外観
図、図９は第一アームの内部構成を示す図、図１０は第
二アームにおける粗動駆動機構の要部構成を示す断面
図、図１１は第二アームにおける俯仰装置取り付け部の
要部構成を示す断面図、図１２は電気系統のブロック
図、図１３，図１４は第二アームの回動による第二アー
ムと鏡体の位置関係を線図的に示す図、図１５は第一ア
ーム及び第二アームと鏡体との位置関係を線図的に示す
図であり、図１３は側面方向から、図１４は図１３を矢
印ａ方向から、図１５は同じくｂ方向から見た図であ
る。図８において、架台１には第一アーム５８が回動軸
Ｄを中心に水平方向に回動可能に支持され、第一アーム
５８の他端には第二アーム５９が回動軸Ｅを中心に水平
方向に回動可能に支持され、又第二アーム５９は回動軸
Ｇを中心に垂直方向に回動可能に構成されている。第二
アーム５９の自由端には支持部６０が回動軸Ｆを中心に
水平方向に回動可能に支持され、支持部６０には、鏡体
８が回動可能に保持された俯仰装置６が取り付けられて
いる。

【００２６】図９に示す第一アーム５８の内部構造にお
いて、第一アーム５８に対して軸Ｄを中心として回動可
能に保持された架台１の軸筒１ａには、ギヤ６２が固着
されており、第一アーム５８に固定されたギヤモータ６
３はギヤ６４を介してギヤ６２に連結されている。又、
ギヤモータ６３の回転軸にはカップリング６５を介して
エンコーダ６６が接続されていて、その回転量を検出で
きるようになっている。又、第一アーム５８の他端に
は、軸Ｅを中心に回動可能な第二アーム５９の軸筒５９
ａが枢着されており、軸筒５９ａにはギヤ６７が固着さ
れている。このギヤ６７は上述の構造と同様に、ギヤ６
８を介して第一アーム５８に固着されたギヤモータ６９
に連結されて、回転駆動されるようになっている。又、
ギヤモータ６９の回転量は、カップリング７０を介して
エンコーダ７１で検出することができる。

【００２７】図１０に示す第二アーム５９の一端部には
粗動駆動部が設けられている。その外枠を構成する固定
部５９ｂには、内部に貫挿された軸７３が回転自在に保
持され、軸７３にはギヤ７４が固着されていて、ギヤ７
５を介して固定部５９ｂに固定されたギヤモータ７６に
よって、軸７３が軸Ｇを中心に上下方向に回転駆動され
る。又、ギヤ７４にはエンコーダ７７が設けられてい
る。第二アーム５９は、軸７３と、他端に支持部６０が
枢着された上アーム７９及び下アーム８０とによって可
動部が構成され、上アーム７９と下アーム８０とで平行
四辺形リンクが形成されることになる。軸７３の回転に
より平行四辺形リンクの一辺を構成する上アーム７９が
回動操作されることにより、下アーム８０が連動して、
他端に接続された支持部６０が平行四辺形リンクの作用
によって平行移動することになる。又、第二アーム５９
は、回動時にガススプリング８１によってバランス調整
されるように構成されている。

【００２８】次に、図１１に示された支持部６０には、
俯仰装置６の取り付け軸８２が軸Ｆを中心に水平方向に
回転自在に保持され、取り付け軸８２に固着されたホイ
ール８３はウォーム８４を介して、支持部６０に固着さ
れたモータ８５に連結されている。又、ウォーム８４に
は、ギヤ８６を介してエンコーダ８７が設けられてい
る。

【００２９】次に、図１２によって本実施例の電気系統
のブロック図を説明する。スイッチ回路２８及びアンド
回路３６から信号が入力される粗動駆動回路８９は、上
限又は下限検出信号とスイッチ回路２８からの焦準操作
信号とに基づく操作信号が入力されると、モータ７６が
回転して第二アーム５９が軸Ｇを中心に上下方向に回転
して、鏡体８の粗動が行われる。又、この信号は粗動駆
動回路８９から駆動制御回路９２へも出力される。モー
タ７６の回転量はエンコーダ７７で検出され、粗動演算
回路９０に入力される。粗動演算回路９０は、鏡体８の
上下方向（円弧Ｐ′方向）の変位量Ｐ２（図１３参照）
についての（水平方向に対する）俯仰角θ′を算出する
傾斜検出回路と、鏡体８の変位量Ｐ２に対する垂直方向
の距離Ｐ３を算出する変位算出回路とから構成されてい
る。尚、傾斜検出回路と変位算出回路は図示されていな
い。粗動演算回路９０で算出された俯仰角θ′と距離Ｐ
３は、補正演算回路９１に入力され、この補正演算回路
９１には俯仰装置６で検出される鏡体８のＸ，Ｙ方向の
傾斜角α，βも、α演算回路４４とβ演算回路４５から
入力される。

【００３０】粗動駆動回路８９と補正演算回路９１から
信号が入力される駆動制御回路９２では、図８における
第一アーム５８と第二アーム５９と俯仰装置６を夫々軸
Ｄ，Ｅ，Ｆを中心に水平方向に回転させるべく、モータ
６３に接続されたＤ軸回転駆動回路９３，モータ６９に
接続されたＥ軸回転駆動回路９４，モータ７６に接続さ
れたＦ軸回転駆動回路９５に夫々駆動命令を出力する。
エンコーダ６６の出力から、Ｄ軸角度演算回路９７で架
台１に対する第一アーム５８の角度位置が検出され、第
一アーム５８の駆動角が検出されて、補正検出回路９８
へ出力される。又、エンコーダ７１の出力から、Ｅ軸角
度演算回路９９で第一アーム５８に対する第二アーム５
９の角度位置が検出され、第二アーム５９の駆動角が検
出されて、補正検出回路９８へ出力される。又、エンコ
ーダ７７の出力は、Ｆ軸角度演算回路１００で第二アー
ム５９に対する鏡体８の位置即ち水平方向の角度が検出
され、補正演算回路９１に出力される。

【００３１】補正演算回路９１では、α及びβ演算回路
４４，４５での検出値α，βとＦ軸角度演算回路１００
での検出値とに基づいて第二アーム５９に対する鏡体８
の観察光軸Ｓ′（図１３参照）の傾斜角を検出する傾斜
演算回路（図示せず）と、粗動演算回路９０の検出値か
ら粗動による回動軸Ｆの変位量Ｐ２の移動位置に対する
（観察光軸Ｓ′に平行な）軸線Ｓ″へのＸＹ方向への補
正値Ｐα，Ｐβを演算する変位検出回路（図示せず）と
を有している。又、補正検出回路９８では、Ｄ，Ｅ軸角
度演算回路９７，９９の出力値と補正演算回路９１から
入力される補正値Ｐα，Ｐβとによって比較演算を行う
比較演算回路（図示せず）と、この比較演算回路による
演算結果に従って駆動制御回路９２へ操作指示を行う操
作制御回路（図示せず）とを有している。

【００３２】本実施例は上述のように構成されており、
次にその作用を説明する。フットスイッチ９を操作して
鏡体８を術部を観察するのに最適な角度に俯仰させる。
術部Ｏからの垂直方向の軸に対して、観察位置における
鏡体８の観察光軸Ｓ′のＸ方向とＹ方向の傾斜角α，β
が、夫々ポテンショメータ４２，４３で検出され、α演
算回路４４，β演算回路４５で各々算出されることは、
第一実施例と同様である。又、第二アーム５９先端部に
位置する支持部６０において、エンコーダ７７及びＦ軸
角度演算回路１００によって、第二アーム５９に対する
俯仰装置６の水平方向の角度が検出され、補正演算回路
９１に入力される。そして、観察部位を移動させずに例
えば焦準調整しようとする場合、フットスイッチ９のシ
ーソースイッチ２６を操作して、鏡体８を上下動させ
る。ここで、鏡体８が下方移動させられたとして、焦準
調整の途中で鏡体８が下限に達して停止した状態になっ
たとする。この場合、下限スイッチ３５ｂでこれが検出
されて下限検出信号が出力され、スイッチ回路２８から
のモータ駆動用のダウン操作信号と共にアンド回路３６
に入力され、論理和が求められる。これによって、焦準
ダウン操作が指示されているが焦準調整のための駆動を
実行できない状態が検出される。

【００３３】この場合、アンド回路３６から操作信号が
粗動駆動回路８９に入力され、第二アーム５９内に内蔵
されるモータ７６が駆動されて、第二アーム５９は軸Ｇ
を中心に上下方向を下方に回動される。図１３におい
て、観察光軸Ｓ′に対して第二アーム５９と俯仰装置６
との交点を軸Ｆ１で表し、観察光軸Ｓ′に平行な軸Ｆ１
の線をＳ″で示す共に、粗動による軸Ｆ１の回動軌跡
Ｐ′上の粗動変位量をＰ２で示すと、鏡体８の移動すべ
き位置に対応する軸Ｆ１の位置は、軸線Ｓ″上にＦ１′
と定めることができる。第二アーム５９による粗動によ
る鏡体８の変位は軸Ｆ１の円弧状変位Ｐ２に対応するか
ら、変位量Ｐ２の垂直方向の距離Ｐ３が粗動演算回路９
０で求められる。即ち、第二アーム５９の粗動前後の俯
仰角をθ１，θ２とすると、粗動による角変位θ′は
θ′＝θ１−θ２で求められる。距離Ｐ３は、第二アー
ム５９の回動軸ＧからＦ１までの回動半径をＲとする
と、Ｐ３＝Ｒ（ｓｉｎθ１−ｓｉｎθ２）で算出され
る。

【００３４】そして、θ′及びＰ３は補正演算回路９１
に入力され、図示しない変位検出回路において、円弧状
変位量Ｐ２の移動位置から軸線Ｓ″までのＸＹ方向の補
正量Ｐα，Ｐβが算出される。即ち、Ｙ方向の補正量Ｐ
αは、図１３から、Ｒ（ｃｏｓθ１−ｃｏｓθ２）とＰ
３・ｔａｎαとの和によって求められる。尚、第二アー
ム５９の水平方向に対する俯仰角θの方向（上方向を
＋、下方向を−とする）から、Ｒ（ｃｏｓθ１−ｃｏｓ
θ２）の符号を決定する。本実施例では、図１３に示す
ようにθ１，θ２≧０であるから、符号は＋である。
又、Ｘ方向の補正量Ｐβは、図１４に示すように、Ｐ３
・ｔａｎβにより算出され、この値もβの角度によって
符号が決定される。次に、補正検出回路９８では、焦準
調整のための粗動が行われる前の回転軸Ｄにおける架台
１と第一アーム５８との位置関係と、回転軸Ｅにおける
第一及び第二アーム５８，５９との位置関係とを示す各
位置信号がＤ軸角度演算回路９７，Ｅ軸角度演算回路９
９から入力されている。そして、補正演算回路９１の変
位検出回路から補正値Ｐα、Ｐβが入力される。そし
て、この補正値Ｐα、Ｐβについての回転角度と上述の
各位置信号とを比較演算回路で比較演算して、操作制御
回路で回転軸Ｄ，Ｅにおける補正回転角度の信号が夫々
出力される。そして、この信号は駆動制御回路９２へ出
力される。

【００３５】そして、この補正回転角度の信号に基づい
て各ギヤモータ６３，６９が駆動され、第一及び第二ア
ーム５８，５９を回動させ、軸Ｆ１が軸線Ｓ″上の位置
Ｆ１′に移動するようにＸ方向及びＹ方向に距離Ｐβ，
Ｐαだけ水平移動させることで、鏡体８は観察光軸Ｓ′
上に位置することになる。ここで、第一及び第二アーム
５８，５９の回動について図１５に基づいて説明する
と、軸Ｆ１が水平面上を移動して位置Ｆ１′に到達する
ためには、半径がＱで回動軸Ｄを中心とする第一アーム
５８の回動円弧と、半径がＲｃｏｓθ２で軸Ｆ１′即ち
軸線Ｓ″上の回動軸Ｆを中心とする第二アーム５９の円
弧との交点Ｅ′の位置に回動軸Ｅが移動するように、第
一及び第二アーム５８，５９の水平方向の回動を制御す
ればよい。即ち、図１５において、ＤＦ１＝Ｌとする
と、ＤＦ１′＝Ｌ′は、Ｌ′＝√〔（Ｌ−Ｐα）²＋（Ｐβ）²〕となる。又、回動後の、軸Ｆ１′に対する第一アーム５
８の水平角度をθ_D′、線分Ｄ−Ｆ１′への回動軸Ｅ′
からの垂線に対する第二アーム５９の角度をθ_E′とす
ると、Ｑｃｏｓθ_D′＋Ｒｃｏｓθ２（ｓｉｎθ_E′）＝Ｌ′ Ｑｓｉｎθ_D′＝Ｒｃｏｓθ２（ｃｏｓθ_E′）であるから、上式よりθ_D′，θ_E′を算出すると解が
夫々２つ得られる。この内、変位する量の少ない方の解
に従って、第一アーム５８，第二アーム５９を所定角度
回転させればよい。

【００３６】上述のように本実施例によれば、上下方向
の円弧運動である粗動と、一対のアーム５８，５９によ
るＸＹ方向の補正移動を行うことにより、焦準範囲拡大
調整時に観察光軸Ｓ′方向に沿った粗動を行える。特に
本実施例では、第一実施例と比較して水平方向の補正移
動を広範囲に亘って行うことができるから、術者等の操
作者は顕微鏡の焦準操作に注意を払う必要がほとんどな
くなるという利点がある。

【００３７】次に、本発明の第三実施例を図１６及び図
１７に基づいて説明する。本実施例による手術用顕微鏡
の基本構造及び焦準範囲拡大調整のための操作は第一実
施例の図１乃至図４に示されたものと同様である。本実
施例においては、第一実施例の機能に加えて観察部位及
び合焦状態を変えずに観察方向のみを変更できる機能を
付加したものである。図１６は手術用顕微鏡の電気系ブ
ロック図、図１７は左右方向の鏡体の回動を表す図であ
る。図１６において、フットスイッチ９には、ジョイス
ティックスイッチ２７による操作内容として、第一実施
例と同様の俯仰装置６による鏡体８の俯仰操作モードの
他に、観察部位及び合焦状態を変えることなく鏡体８の
観察角度を変更するモード（観察角度変更モード）が加
えられており、新たに付加された切り換えスイッチ１０
２によってこれらモードを切り換え選択するようになっ
ている。

【００３８】スイッチ回路２８′には、スイッチ１０２
による俯仰操作モードと観察角度変更モードの切り換え
に応じてジョイスティックスイッチ２７の操作モードを
切り換えるモード設定回路（図示せず）が付加されてい
る。又、観察状態での鏡体８の垂直方向に対するＸＹ方
向の傾斜角を検出するα演算回路４２とβ演算回路４３
での傾斜角α，βは、駆動演算回路３８とは別に、対物
光学系の光軸と顕微鏡保持手段との角度を検出可能な角
度検出手段である傾斜変化算出回路１０３へも入力され
る。傾斜変化算出回路１０３では、観察角度変更モード
選択時にスイッチ回路２８′からモード設定回路の信号
も入力されており、傾斜角α，βとの関係でＸＹ方向の
傾きの変化が検出される。ＸＹ方向の傾きの変化は補正
演算回路１０４へ入力されるが、この回路１０４は、水
平面内でのＸＹ方向の補正変位量Ｐβｍ，Ｐαｍと、粗
動方向（垂直方向）への補正変位量Ｐｍ（図１７参照）
とを算出すると共に、鏡体８内の図示しない対物レンズ
の術部Ｏからの距離（ワーキングディスタンス）を検出
して記憶するメモリ手段を有している。又、傾斜変化算
出回路１０４には、視野内で俯仰操作モードと観察角度
変更モードのうちの選択モードを表示する表示素子（図
示せず）を駆動するための、表示回路１０５が接続され
ており、術者は術部の観察時に選択されたモードを確認
できるようになっている。補正演算回路１０４での演算
値は制御回路１０６へ入力され、各変位量の出力値に基
づいて粗動駆動回路３２，ＸＹ駆動回路４７へ駆動命令
を出力する。尚、鏡体８内のモータ２０にも図示しない
エンコーダと対物光学系の光軸と顕微鏡保持手段との角
度を検出可能な角度検出手段である位置算出手段が設け
られている。

【００３９】本実施例は上述のように構成されているか
ら、術者がフットスイッチ９のスイッチ１０２により俯
仰操作モードを選択すると、ジョイスティックスイッチ
２７の操作によって、図３及び図４に示すように、鏡体
８の前後（Ａ方向）及び左右方向（Ｂ方向）の俯仰操作
が行われる。この場合には、図１７（ｂ）に示すよう
に、鏡体８はその観察光軸Ｓ１は実線で示す垂直方向か
ら、角度βｍ傾斜した破線で示す方向に変化するため、
観察部位が移動してしまうことになる。ところで、本実
施例において、観察角度変更モードを選択した場合、ジ
ョイスティックスイッチ２７を操作すると、ジョイステ
ィックスイッチ２７の変位量はスイッチ回路２８′から
傾斜変化算出回路１０３へ入力され、又鏡体８の観察角
度変更前のＸＹ方向の傾斜角α，βも傾斜変化算出回路
１０３へ入力されるため、ＸＹ方向の傾きの変化が検出
される。その検出値は補正演算回路１０４で演算され
て、ＸＹ方向の補正変位量Ｐαｍ，Ｐβｍと、粗動方向
（垂直方向）への補正変位量Ｐｍ（図１７参照）とが算
出される。

【００４０】この算出手順を、Ｘ方向を例にとって図１
７（ｂ）で説明する。図中、角度変更前の鏡体８の観察
光軸Ｓ１に対し、角度変更後の鏡体８の観察光軸をＳ２
とする。鏡体８の回転中心から術部Ｏまでの距離をＬ
ｍ、観察光軸Ｓ２のＸ方向の傾斜角をβｍすると、鏡体
８をワーキングディスタンスが等しい状態で、観察光軸
Ｓ１上の位置ＭからＳ２上のＭ１へ移動させようとする
場合、鏡体８の位置Ｍからの水平方向の距離即ちＸ方向
の補正変位量Ｐβｍは、Ｐβｍ＝Ｌｍ・ｓｉｎβｍとなる。又、位置Ｍから垂直方向の位置Ｍ１までの距離
即ち粗動方向への補正変位量Ｐｍは、Ｐｍ＝Ｌｍ−Ｌｍｃｏｓβｍとして得られる。又、Ｙ方向の補正変位量Ｐαｍも同様
の計算で得られる。このようにして、鏡体８の垂直な状
態を基準として、ＸＹ方向による傾斜の方向から各補正
変位量Ｐαｍ，Ｐβｍ，Ｐｍが判定される。

【００４１】そして、これらの補正変位量Ｐαｍ，Ｐβ
ｍ，Ｐｍは制御回路１０６からＸＹ駆動回路４７と粗動
駆動回路３２へ夫々供給され、ＸＹ装置７ではＹ方向に
補正変位量Ｐαｍ、Ｘ方向にＰβｍだけ俯仰装置６及び
鏡体８を駆動させ、粗動装置３は補正変位量Ｐｍだけ垂
直方向に移動させられる。このようにして、鏡体８を術
部Ｏを中心とする球面上で回動させることができる（図
１７（ａ）参照）。尚、鏡体８内には、視野内表示素子
でジョイスティックスイッチ２７の選択された操作モー
ドが表示されているから、術者は鏡体８で術部Ｏを観察
する状態で選択されたモードを確認しながら、ジョイス
ティックスイッチ２７の操作を行うことができる。尚、
上述の例では回動前の鏡体８の観察光軸Ｓ１を垂直状態
としたが、傾斜角を有する状態であっても、同様にして
観察角度の変更を行うことができる。

【００４２】上述のように本実施例では、観察部位（視
野）やピント状態を変化させることなく鏡体８の観察角
度を変化させることができるから、術中に観察方向を変
化させる場合でも、フットスイッチ９だけで操作でき、
手は手術のみのために使用することができる。そのた
め、より安全、確実でスムーズな手術の遂行が可能にな
る。尚、本実施例においても、図７に示す第一実施例の
変形例のように、移動速度可変型に構成して、個々の補
正を同時に行い得るように構成してもよい。

【００４３】尚、第三実施例は第二実施例の構成に適用
するようにしてもよい。

【００４４】

【発明の効果】上述のように本発明に係る手術用顕微鏡
は、実体顕微鏡の移動時に観察部位が変化しないように
水平方向移動手段と上下方向移動手段とを駆動制御する
ようにしたから、焦準操作時に粗動させて焦準調整範囲
を拡大する場合、鏡体部を粗動しても視野方向が変化す
ることがないので、粗動後に視野を再調整する必要がな
く、操作性を向上させることができる。又、鏡体部の微
動のための焦準装置をなくすこともでき、その場合には
鏡体部の小型化が図れ手術時の手術スペースを広くとる
ことができる。又、焦点位置を中心とした観察方向の変
更制御手段を設ければ、観察部位やピント状態を変化さ
せずに観察方向を変更することができ、操作性が一層向
上する利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例である手術用顕微鏡の外観
図である。

【図２】（ａ）は俯仰装置の内部構成を示す図、（ｂ）
は（ａ）のａ−ａ線方向の断面図である。

【図３】第一実施例の電気系統のブロック図である。

【図４】俯仰装置を前後方向（Ａ方向）に傾斜させた状
態を示すものであり、（ａ）は傾斜前、（ｂ）は傾斜後
の状態である。

【図５】俯仰装置を左右方向（Ｂ方向）に傾斜させた状
態を示すものであり、（ａ）は傾斜前、（ｂ）は傾斜後
の状態である。

【図６】（ａ）は傾斜させた鏡体の、粗動とＸ方向の変
位量を線図的に示す図、（ｂ）は同じく粗動とＹ方向の
変位量を線図的に示す図である。

【図７】第一実施例の変形例についての要部電気系ブロ
ック図である。

【図８】本発明の第二実施例である手術用顕微鏡の外観
図である。

【図９】第一アームの要部内部構造を示す図である。

【図１０】第二アームの回転軸Ｇを中心とした回動機構
の要部断面図である。

【図１１】支持部の内部構造を示す部分破断図である。

【図１２】第二実施例の電気系統のブロック図である。

【図１３】第二アームによる粗動と軸Ｆ１及び鏡体の関
係を線図的に示す側面図である。

【図１４】図１３を矢印ａ方向から見た、第二アームに
よる粗動と軸Ｆ１の関係を線図的に示す図である。

【図１５】図１３を矢印ｂ方向から見た図であって、軸
線Ｓ″に沿う軸Ｆ１のＦ１′までの移動と、第一アーム
及び第二アームの回動位置との関係を線図的に示す図で
ある。

【図１６】本発明の第三実施例についての電気系ブロッ
ク図である。

【図１７】（ａ）は観察角度を変更した鏡体の図、
（ｂ）は鏡体の回動と垂直方向及び水平方向の移動との
関係を示す図、である。

【符号の説明】

３……粗動装置、６……俯仰装置、７……ＸＹ装置、８
……鏡体、３１……焦準駆動回路、３２，８９……粗動
駆動回路、３８……駆動演算回路、４７……ＸＹ駆動回
路、９１……補正演算回路、９２……駆動制御回路、９
８……補正検出回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 19/00 506 G02B 21/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体を観察可能な顕微鏡と、前記顕微鏡を所定の空間内で移動可能に保持する顕微鏡
保持手段と、前記顕微鏡保持手段に設けられ前記顕微鏡を所定の空間
内の任意の位置に移動するために前記顕微鏡保持手段を
駆動可能な駆動手段と、前記顕微鏡の対物光学系の光軸と前記顕微鏡保持手段と
の角度を検出可能な角度検出手段と、前記角度検出手段により検出された前記対物光学系の光
軸と前記顕微鏡保持手段との角度に基づいて前記対物光
学系の光軸方向に前記顕微鏡を移動させるために前記駆
動手段の駆動状態を制御する駆動制御手段と、を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【請求項２】被検体を観察可能な顕微鏡と、前記顕微鏡を所定の空間内で移動可能に保持する顕微鏡
保持手段と、前記顕微鏡保持手段に設けられ前記顕微鏡を前記所定の
空間内の任意の位置に移動するために前記顕微鏡保持手
段を駆動可能な駆動手段と、前記顕微鏡の対物光学系の光軸と前記顕微鏡保持手段と
の角度を検出可能な角度検出手段と、前記対物光学系の光軸上の観察位置と前記顕微鏡との距
離を検出可能な距離検出手段と、前記角度検出手段により検出された前記対物光学系の光
軸と前記顕微鏡保持手段との角度及び前記距離検出手段
により検出された観察位置と顕微鏡との距離に基づいて
前記観察位置を回転中心として前記顕微鏡を移動させる
ために前記駆動手段の駆動状態を制御する駆動制御手段
と、を有することを特徴とする手術用顕微鏡。