JP3827429B2 - 手術用顕微鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡観察を併用する場合に好適な手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より手術用顕微鏡は、脳神経外科、耳鼻咽喉科、眼科等の外科手術に用いる術部を観察者が拡大観察することによって、手術の能率を向上させる等の重要な役割を果している。さらに、近年ではより手術を低侵襲に行うため、従来、手術用顕微鏡観察下のみで行っていた手術に内視鏡観察が併用されており、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像を同時に観察できることが望まれている。
従来、このような手術用顕微鏡と内視鏡との組合わせにおいては、特開昭６２−１６６３１０号公報にあるような顕微鏡では、観察不可能な細穴部内の観察を行うために、固体撮像素子を搭載した立体観察用内視鏡を実体顕微鏡に移動自在に設け、さらに、前記固体撮像素子からの画像を映し出すための画像再生手段と、画像再生手段上の画像を接眼光学系に導く画像投影手段を有し、接眼光学系を共用し、実体顕微鏡観察像と、内視鏡観察像の同時観察が行えるようにしたものが知られている。
【０００３】
しかし、前記特開昭６２−１６６３１０号公報の技術は、手術用顕微鏡の眼幅調整に伴う接眼像面の移動に対する課題に関して全く触れられておらず、現実的な手術用顕微鏡への採用手段が無い。
前記眼幅調整とは、手術用顕微鏡の左右接眼像面から左右接眼レンズまでを互いに移動させ、観察者の左右瞳孔間隔に、手術用顕微鏡の左右アイポイント間隔を合わせる調整機構であり、全ての手術用顕微鏡が搭載している調整機構である。特開昭６２−１６６３１０号公報内の技術のみで実際に眼幅調整を行うとすると、眼幅調整に伴う接眼光学系の移動に前記画像再生手段上の観察像の投影を追従させるために、前記画像再生手段から前記画像投影手段までを接眼像面の移動と一体に移動させなければならない。このことは、手術用顕微鏡ハウジング内にこれら移動する光学系や各素子の移動分のスペースまで必要となるため、手術用顕微鏡ハウジングは非常に大型化してしまう。手術用顕微鏡においは、作業性向上のため手術用顕微鏡全体としての小型化は必須であり、前記特開昭６２−１６６３１０号公報の技術での小型化は不可能であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、眼幅調整に伴う手術用顕微鏡の接眼像面移動に内視鏡光学系により得られる観察像を追従して投影させ、眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系を介して同時に観察可能で、かつ、作業性の良い小型手術用顕微鏡を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の手術用顕微鏡によれば、手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、前記コリメート光学系は、内視鏡光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、かつ、前記結像光学系は、その開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動し、さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記内視鏡光学系による観察像を投影させることを特徴としている。
【０００６】
この構成によれば、眼幅調整により移動してしまう接眼光学系の接眼像面に対し、内視鏡光学系による観察像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず常に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は、手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は、互いに独立していて、互いを構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化しあうことがないため、両観察像をクリアに保つことができる。
さらに、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、前記コリメート光学系は、内視鏡光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、かつ、前記画像投影光学系の前記結像光学系の光軸は、前記内視鏡光学系による観察像を投影するさきの前記手術用顕微鏡の接眼光学系が眼幅調整によってスライドする方向と平行であり、前記結像光学系はその開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で、かつ、前記結像光学系の光軸と平行方向に移動し、さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記内視鏡光学系による観察像を投影させることを特徴としている。
【０００８】
この構成の画像投影光学系は、イエンチタイプの眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡に非常に適しており、眼幅調整によりスライドしてしまう接眼光学系の接眼像面に内視鏡光学系による観察像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず常に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は互いに独立していて、互いに構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化しあうことがないため、両観察像をクリアに保つことができる。
さらに、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、前記コリメート光学系は、内視鏡光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、かつ、前記画像投影光学系の前記コリメート光学系と前記結像光学系の間を結ぶ前記アフォーカル光束の光軸は、前記内視鏡光学系による術部観察像を投影するさきの前記手術用顕微鏡の接眼光学系が眼幅調整によってシフトする方向に対して垂直であり、前記結像光学系はその開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で、かつ、前記アフォーカル光束の光軸と垂直な面内に移動し、さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記内視鏡光学系による観察像を投影させることを特徴としている。
【００１０】
この構成の画像投影光学系は、ジーテントップタイプの眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡に非常に適しており、眼幅調整によりシフトしてしまう接眼光学系の接眼像面に内視鏡光学系による観察像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず常に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は、手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は、互いに独立していて、互いを構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化しあうことがないため、両観察像をクリアに保つことができる。
さらに、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡とは別体の撮像光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、前記コリメート光学系は、前記撮像光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、かつ、前記結像光学系は、その開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動し、さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記撮像光学系による観察像を投影させることを特徴としている。
以上の構成であれば、眼幅調整により移動してしまう接眼光学系の接眼像面に撮像光学系による観察像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は、手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は互いに独立していて、互いに構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化し合うことがないため、両観察像をクリアに保っている。
さらに、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
また、請求項５に記載の手術用顕微鏡は、電子画像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、前記コリメート光学系は、電子画像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、かつ、前記結像光学系は、その開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動し、さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記電子画像を投影させることを特徴としている。
以上の構成であれば、眼幅調整により移動してしまう接眼光学系の接眼像面に電子画像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像とコンピューターグラフィックス等の電子画像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は、互いに独立していて、互いを構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化し合うことがないため、両観察像をクリアに保っている。
さらに、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１実施例
図１は、手術用顕微鏡の第１実施例であって、手術用顕微鏡における双眼鏡筒部の光学系の構成を側面から見た概略構成図である。また、図２は、図１における接眼光学系を示す説明図である。
以下、図１及び図２を用いて、第１実施例における手術用顕微鏡の双眼鏡筒部の光学系の構成について説明する。
図１及び図２において、１は平行四辺形プリズム、２は平行四辺形プリズムへの入射光軸、３は接眼光学系、４はアイポイント、５は手術用顕微鏡双眼鏡筒ハウジング、６は手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系、７は電子画像を表示する小型ＬＣＤ、８は右眼用接眼像面、９は画像投影光学系、１０はコリメート光学系、１１はミラー、１２はプリズム、１３は結像光学系、１４はプリズム、１５はプリズム、１６は双眼鏡筒部の眼幅調整に対して不動な固定部、１７は双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する接眼像面と一体となって移動する移動部、１８は接眼光学系、１９は観察者の瞳孔、２０は双眼鏡筒部光学系の結像光学系、Ｉはイメージローテーターを夫々示している。
【００１３】
図１における手術用顕微鏡双眼鏡筒部の眼幅調整は、図２に示すように手術用顕微鏡の双眼鏡筒部光学系の左右の平行四辺形プリズム１を平行四辺形プリズム１の入射光軸２を回転軸として左右対称に回転させることで平行四辺形プリズム１の射出側に配置して左右の接眼光学系３間の距離を変化させ、左右のアイポイント４の間隔ａを調整するジーテントップ方式を用いている。
また、図１において、手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング５内には、双眼鏡筒部光学系６と、電子画像を表示する小型ＬＣＤ７と、小型ＬＣＤ７から射出する光束を右眼用接眼像面８へと導き結像する画像投影光学系９が配置されている。前記画像投影光学系９は、小型ＬＣＤ７から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とするコリメート光学系１０と、コリメート光学系１０から射出するアフォーカル光束を手術用顕微鏡の右眼用接眼像面８上へ結像する結像光学系１３とからなり、前記コリメート光学系１０は、小型ＬＣＤ７、ミラー１１、プリズム１２と共に双眼鏡筒部の眼幅調整に対して不動な固定部１６を構成している。
【００１４】
また、前記結像光学系１３は、プリズム１４，１５と共に双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する右眼用接眼像面８と一体となって移動する移動部１７を構成している。
前記画像投影光学系の固定部１６と移動部１７を結ぶ光束は、アフォーカル光束となっているため、画像投影光学系は移動部の開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で、双眼鏡筒部の眼幅調整に伴いシフトしても、小型ＬＣＤ上の電子画像を常に接眼像面８上に投影することができる。
よって、観察者は右眼用の手術用顕微鏡の接眼光学系によって得られる観察視野内に小型ＬＣＤ上の電子画像を観察する事ができる。
【００１５】
図３（ａ）（ｂ）は、上記した構成における光学的原理を示す説明図であって、（ａ）は結像光学系が光軸上に配置されていることを示し、（ｂ）は結像光学系が光軸に対して垂直な面内にシフトしていることを示している。
以下、図３（ａ）（ｂ）を用いて、第１実施例における上記構成の画像投影光学系の光学的原理について説明する。
図３において、２１は小型ＬＣＤ、２２は小型ＬＣＤを射出した光束、２３は画像投影光学系固定部、２４はコリメート光学系、２５はアフォーカル光束、２６は画像投影光学系移動部、２７はアフォーカル光束の光軸、２８は接眼像面、２９は結像光学系を夫々示す。
図３（ａ）において、小型ＬＣＤ２１を射出した光束２２は画像投影光学系固定部２３のコリメート光学系２４を通過し、アフォーカル光束２５となる。ここで、前記固定部を構成する各光学素子は、画像投影光学系移動部２６の移動範囲をカバーする大きさを有しているため、前記アフォーカル光束２５の幅ｂも前記画像投影光学系移動部２６の移動範囲をカバーしている。よって、図３（ｂ）のように、前記移動部２６内の結像光学系２９は自身が前記アフォーカル光束２５の光軸２７に対して垂直な面内にシフトしても常に小型ＬＣＤ２１からの光束を同条件で受けることができ、また、接眼像面２８も結像光学系２９と一体となってシフトしているため、常に結像光学系２９は接眼像面２８上の固定位置への電子画像の結像を行っている。
【００１６】
図４は、第１実施例に用いる画像投影光学系のプリズムやミラーによる光束の反射状態を示す説明図である。
以下、図４を用いて、第１実施例に用いる画像投影光学系のプリズムやミラーによる光束の反射状態について説明する。
図４において、３０はプリズム、３１はプリズム、３２は接眼像面、３３は平行四辺形プリズムの入射光軸、３４は小型ＬＣＤ、３５は投影画像を夫々示す。
図４において、前記画像投影光学系９の移動部の２つのプリズム３０，３１は、２回反射で画像投影光学系９の固定部を射出する光束を進行方向を変えることなく、シフトのみで接眼像面３２へ到達するように構成されている。このような構成であれば、画像投影光学系９の移動部が接眼像面３２と一体となって平行四辺形プリズムの入射光軸３３を回転軸として回転しても接眼像面３２に投影する小型ＬＣＤ３４上の電子画像は回転してしまうことがない。
その他、プリズム、ミラーも図４に示す構成としているため、常に接眼像面３２上に小型ＬＣＤ３４上の電子画像を正しい向きで投映することができる。
【００１７】
図５は、第１実施例において、図１乃至図４で用いた手術用顕微鏡にＣＣＤを搭載した内視鏡を併用させた場合を示す概念図である。
以下、第１実施例において、上記構成の手術用顕微鏡にＣＣＤを搭載した内視鏡を併用させた場合について説明する。
図５において、３６は手術用顕微鏡では観察不可能な細穴部内、３７はＣＣＤを搭載した内視鏡、３８は手術用顕微鏡の右眼用接眼光学系で得られる観察視野、３９は手術用顕微鏡観察像、４０は内視鏡観察像、４１はカメラコントロールユニット、４２は内視鏡用光源、４３は内視鏡用ＣＣＤカメラアダプター、４４は手術用顕微鏡用光源、４５はケーブル、４６はライトガイド、４７はライトガイド、４８は手術用顕微鏡双眼鏡筒、４９は手術用顕微鏡本体、５０は観察者、５１は術部を夫々示す。
図５において、前記手術用顕微鏡４９では観察不可能な術部中の細穴部内３６を観察するために、ＣＣＤを搭載した内視鏡３７を併用し、このＣＣＤを搭載した内視鏡３７により撮像した電子画像を前記画像投影光学系９（図１，３及び４）の前記小型ＬＣＤ３４（図４）に表示することで、手術用顕微鏡４９の双眼鏡筒部４８の眼幅調整に伴い移動する右眼用接眼像面上に前記小型ＬＣＤ３４（図４）上の電子画像を追従して投影し、観察者５０の眼幅調整によらず、手術用顕微鏡４９の右眼用接眼光学系で得られる観察視野３８内に手術用顕微鏡観察像３９と内視鏡観察像４０を同時に観察することが可能な手術用顕微鏡を提供することができる。
また、第１実施例による手術用顕微鏡４９は、図１に示す双眼鏡筒部ハウジング５内の比較的スペースを要する小型ＬＣＤ７やコリメート光学系１０、ミラー１１、プリズム１２が不動のため、ハウジング内に移動分のスペースを用意する必要がなく上記利点を保ったまま作業性の良い小型な手術用顕微鏡を観察者に提供することができる。
【００１８】
図６は、第１実施例における手術用顕微鏡の右眼用の手術用顕微鏡接眼像を示す図である。
以下、図６を用いて、第１実施例における手術用顕微鏡の右眼用の手術用顕微鏡接眼像について説明する。
図６において、５２は手術用顕微鏡接眼像、５３は手術用顕微鏡接眼像の右上隅の部分、５４は手術用顕微鏡観察視野中心、５５は手術用顕微鏡観察像、５６は内視鏡観察像を夫々示す。
図６において、第１実施例における画像投影光学系９（図１，３及び４）は、右眼用の手術用顕微鏡観察像５２に対して、右上隅の部分５３に小型ＬＣＤ３４（図４）上の電子画像を投影しており、手術用顕微鏡観察視野中心５４付近は必ず手術用顕微鏡観察像が観察可能となるようにしている。この構成であれば、メイン観察像としての手術用顕微鏡観察像５５とガイド的役割をもつ内視鏡観察像５６の観察が両立できる。また、手術用顕微鏡観察視野中心５４付近に見える被観察物体は、オートフォーカス機能を有する手術用顕微鏡にとってピントを合わせるポイントであるため、手術用顕微鏡観察視野中心５４は必ず手術用顕微鏡観察像５５が見えなければならない。第１実施例では、手術用顕微鏡観察視野中心５４付近は、手術用顕微鏡観察像が観察できるためオートフォーカス機能を用いる際に障害となることは無い。
なお、第１実施例では、手術用顕微鏡４９の右眼用接眼像面上に小型ＬＣＤ３４（図４）上の電子画像を投影したが、左眼用接眼像面上に投影しても全く同じ効果が得られる。
さらに、小型ＬＣＤ３４（図４）上に表示する電子画像としては内視鏡画像のみでなく、ビデオカメラ等の撮像光学系により得られる画像を表示しても良いし、コンピューターグラフィックス、手術時に必要な神経モニターの波形画像等その他の電子画像を直接表示しても良い。
さらに、第１実施例では、電子画像表示手段に小型ＬＣＤ３４（図４）を用いたが、プラズマディスプレー等のその他の電子画像表示手段を用いても良い。
【００１９】
図７は、第１実施例で用いたジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡の双眼鏡筒部光学系の配置図であって、眼幅調整に伴い移動する平行四辺形プリズムと接眼光学系と画像投影光学系のみを抜粋して示した詳細な側面配置図である。
以下、図７を用いて、第１実施例で用いたジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡の双眼鏡筒部光学系の構成について説明する。
図７において、５７は画像投影光学系、５８は画像投影光学系移動部、５９は小型ＬＣＤからの光束が最初に透過する光学素子、６０は平行四辺形プリズム１の回転軸、６１は接眼光学系の光軸、６２は小型ＬＣＤ、６３は画像投映光学系固定部を夫々示す。
図７において、双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する画像投影光学系移動部５８を構成する光学素子のうち、小型ＬＣＤ６２からの光束が最初に透過する光学素子５９は、双眼鏡筒部光学系の眼幅調整に伴い移動する平行四辺形プリズム１の回転軸６０から２０ｍｍの位置に配置されていて、また平行四辺形プリズム１の回転軸６０から接眼光学系の光軸６１までの距離３４．５ｍｍとなるように配置されている。
【００２０】
この構成であると、前記光学素子５９の眼幅調整に伴う移動量は接眼像面の移動量より少なくて済み、眼幅調整に伴い移動する画像投影光学系移動部５８に小型ＬＣＤ６２からの光束を供給する眼幅調整に対して不動な画像投影光学系固定部６３のさらなる小型化が図れる。第１実施例では、２０ｍｍとしたが、２０ｍｍ以下であっても良い。
また、第１実施例における手術用顕微鏡光学系と画像投影光学系９は、互いに独立し、互いに光学素子を共用することがないため、互いの光学系が作り出す観察像を劣化し合うことがない。よって、観察者にクリアな両観察像を提供することができる。
【００２１】
第２実施例
図８は、手術用顕微鏡の第２実施例であって、手術用顕微鏡の接眼光学系付近と画像投影光学系の光学系配置の正面図であり、図９は、その上面図である。また、図１０は、第２実施例で用いる手術用顕微鏡の双眼鏡筒部の眼幅調整がイエンチタイプ方式であることを示す説明図である。
以下、図８，９，及び１０を用いて、手術用顕微鏡の第２実施例における接眼光学系付近と画像投影光学系の光学系配置について説明する。
図８，９及び１０において、６４は左右の接眼光学系、６５はミラー、６６は左右のアイポイント、６７は小型ＬＣＤ、６８は左右の接眼像面、６９は画像投映光学系、７０はコリメート光学系、７１はミラー、７２はプリズム、７３は結像光学系、７４はプリズム、７５はプリズム、７６はアフォーカル光束の光軸、Ｐは面内で３回反射する台形プリズムを夫々示す。
第２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部の眼幅調整は、図１０に示すように、手術用顕微鏡の双眼鏡筒部光学系の左右の接眼光学系６４の直前のミラー６５を互いにスライドさせ、さらに左右の接眼光学系６４は前記ミラー６５に追従してスライドしつつミラー６５のスライドによる光路長の変化をキャンセルすべく上下にもスライドして左右のアイポイント６６の間隔ｅを調整するイエンチタイプ方式を用いている。
【００２２】
第２実施例は、図８，９に示すように、手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング内に双眼鏡筒部光学系６（図１）と、電子画像を表示する２つの小型ＬＣＤ６７と、小型ＬＣＤ６７から射出する光束を左右の接眼像面６８へと導き結像する２本の画像投影光学系６９とを配置している。
図９において、前記画像投影光学系６９は、小型ＬＣＤ６７から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とするコリメート光学系７０と、コリメート光学系７０から射出するアフォーカル光束を手術用顕微鏡の接眼像面６８上へ結像する結像光学系７３とからなり、前記コリメート光学系７０は、小型ＬＣＤ６７、ミラー７１、プリズム７２と共に双眼鏡筒部の眼幅調整に対して不動な固定部を構成している。
図９において、前記結像光学系７３は、プリズム７４，７５と共に双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する接眼像面６８（図８）と一体となって移動する移動部を構成している。また、図９において、前記画像投影光学系６９の固定部と移動部を結ぶ光束は、アフォーカル光束となっており、さらに前記アフォーカル光束の進行方向を、画像を投影するさきの接眼像面６８（図８）のスライド方向と同じ向きになるように画像投影光学系６９の固定部のプリズム７２を配置し、また画像投影光学系６９の移動部の結像光学系７３とプリズム７４が、双眼鏡筒部の眼幅調整に伴いスライドしても、移動部の開口が、前記接眼像面６８と一体となって前記アフォーカル光束の光軸７６上をスライドするように配置されている。よって、画像投影光学系６９の移動部が双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動しても、小型ＬＣＤ６７上の電子画像を常に接眼像面６８上に投影することができるため、観察者は左右の手術用顕微鏡の接眼光学系３（図８）によって得られる観察視野内に小型ＬＣＤ６７上の電子画像を観察することができる。
【００２３】
図１１（ａ）（ｂ）は、第２実施例における上記構成の場合の光学的原理を示す説明図である。
以下、図１１（ａ）（ｂ）を用いて、第２実施例における上記構成の場合の光学的原理について説明する。
図１１（ａ）（ｂ）において、７７は小型ＬＣＤ、７８は小型ＬＣＤを射出した光束、７９は画像投映光学系固定部、８０はコリメート光学系、８１はアフォーカル光束、８２は画像投映光学系移動部、８３は結像光学系、８４はアフォーカル光束の光軸、８５は接眼像面を夫々示す。なお、ここで説明図として用いる図９における８６は接眼像面上の固定位置を示している。
小型ＬＣＤ７７を射出した光束７８は、図１１（ａ）に示すように、画像投影光学系固定部７９のコリメート光学系８０を通過しアフォーカル光束８１となり、また画像投影光学系移動部８２内の結像光学系８３は、図１１（ｂ）に示すように、結像光学系８３自身が前記アフォーカル光束８１の光軸８４方向にスライドしても常に小型ＬＣＤ７７からの光束を同条件で受けることができ、また接眼像面８５も結像光学系８３と一体となってスライドしているため、常に結像光学系８３は接眼像面８５上の固定位置への電子画像の結像を行っている。
【００２４】
図８及び９において、第２実施例に用いる画像投影光学系６９は、図８及び９に示すような光束反射を行うようにプリズムやミラーが構成されている。この構成であれば、画像投影光学系移動部８２が手術用顕微鏡の双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動しても常に接眼像面６８上の固定位置８６に小型ＬＣＤ６７上の電子画像を正しい向きで投影することができる。
以上に示す第２実施例による手術用顕微鏡を、図５に示すように、手術用顕微鏡４９では観察不可能な術部中の細穴部内３６を観察するためにＣＣＤを搭載した内視鏡３７と併用した場合、前記ＣＣＤを搭載した内視鏡３７により撮影した電子画像を前記画像投影光学系６９の小型ＬＣＤ６７上に表示することで、手術用顕微鏡の双眼鏡筒部４８の眼幅調整に伴い移動する左右接眼像面上に小型ＬＣＤ６７上の電子画像を追従して投影し、観察者に眼幅調整によらず、手術用顕微鏡の左右接眼光学系３（図８）で得られる観察視野３８内に手術用顕微鏡観察像３９と内視鏡観察像４０を同時に観察することが可能な手術用顕微鏡を提供することができる。また、図５中のＣＣＤを搭載した内視鏡３７を、３Ｄ観察が可能なＣＣＤ搭載内視鏡にし、撮像した夫々右眼用及び左眼用観察像を画像投影光学系６９の右眼用及び左眼用小型ＬＣＤ６７上に表示することで、手術用顕微鏡観察像３９だけでなく内視鏡観察像４０も同時に立体視観察が可能となる。
【００２５】
また、第２実施例による手術用顕微鏡は、図８及び９に示すように、双眼鏡筒部ハウジング内の比較的スペースを要する小型ＬＣＤ６７やコリメート光学系７０、ミラー７１、プリズム７２が不動のため、ハウジング内に移動分のスペースを用意する必要がなく、上記利点を保ったまま作業性の良い小型な手術用顕微鏡を提供することができる。
また、図１２は、第２実施例の画像投影光学系における左右の手術用顕微鏡接眼像を示す図である。
以下、図１２を用いて、第２実施例の画像投影光学系における左右の手術用顕微鏡接眼像について説明する。
図１２において、８７は手術用顕微鏡接眼像、８８は手術用顕微鏡接眼像の右上隅の部分、８９は手術用顕微鏡観察視野中心、９０は手術用顕微鏡観察像、９１は内視鏡観察像を夫々示す。
図１２に示すように、第２実施例の画像投影光学系６９（図８及び９）は左右の手術用顕微鏡接眼像８７に対して、右上隅の部分８８に小型ＬＣＤ６７（図８及び９）上の電子画像を投影しており、手術用顕微鏡観察視野中心８９付近は必ず手術用顕微鏡観察像９０が観察可能となるように構成されている。
【００２６】
この構成であれば、メイン観察像としての手術用顕微鏡観察像９０とガイド的役割をもつ内視鏡観察像９１の観察が両立でき、左右接眼像面の手術用顕微鏡観察像９０、内視鏡観察像９１の融像も可能となる。また、手術用顕微鏡観察視野中心８９付近に見える被観察物体は、オートフォーカス機能を有する手術用顕微鏡にとってピントを合わせるポイントであるため、手術用顕微鏡観察視野中心８９には必ず手術用顕微鏡観察像９０が見えなければならない。第２実施例では、手術用顕微鏡観察視野中心８９付近は、手術用顕微鏡観察像９０が観察できるオートフォーカス機能を用いる際に障害となることは無い。
なお、第２実施例では、手術用顕微鏡の左右接眼像面上に小型ＬＣＤ６７（図８及び９）上の電子画像を投影したが、左右のどちらか一方の接眼像面のみへの投影でも良い。
さらに、小型ＬＣＤ６７（図８及び９）上に表示する電子画像としては内視鏡画像のみでなく、ビデオカメラ等の撮像光学系により得られる画像を表示しても良いし、コンピューターグラフィックス、手術時に必要な神経モニターの波形画像等その他の電子画像を直接表示しても良い。
さらに、第２実施例では電子画像表示手段に小型ＬＣＤ６７（図８及び９）を用いたが、プラズマディスプレー等のその他の電子画像表示手段を用いても良い。
また、第２実施例の手術用顕微鏡光学系と画像投影光学系６９（図８及び９）は互いに独立し、互いを構成する光学素子を共用することがないため、互いの光学系が作り出す観察像を劣化し合うことがない。よって、観察者にクリアな両観察像を提供することができる。
【００２７】
以下に示す表は第１実施例及び第２実施例に採用した画像投影光学系６９（図８及び９）に関する数値データを示している。また、図１３に前記画像投影光学系６９（図８及び９）の詳細図を示す。
【００２８】
さらに、以下に示す表は第１実施例及び第２実施例に採用した画像投影光学系（高画質ＬＣＤ対応）に関する数値データを示している。また、図１４に前記画像投影光学系（高画質ＬＣＤ対応）の詳細図を示す。
【００２９】
第３実施例
図１５は第１及び２実施例中の画像投影光学系の移動部に遮光部材を配置した第３実施例を示す図である。
以下、図１５を用いて、画像投影光学系の移動部に遮光部材を配置した第３実施例について説明する。
図１５において、９２は遮光部材、９３は接眼像面、９４は接眼光学系、９５は観察者の瞳孔、９６はプリズム、Ｏは結像点を夫々示す。
図１５において、第３実施例は第１実施例及び第２実施例中の画像投影光学系２６（図３），８２（図１１）のうち、双眼鏡筒部４８（図５）の眼幅調整に伴い移動する画像投影光学系移動部２６（図３），８２（図１１）に手術用顕微鏡光束の一部を遮光する遮光部材９２を配置し、遮光部材９２により手術用顕微鏡観察像９０（図１２）の一部に像のない部分を創出して、その像のない部分に小型ＬＣＤ３４（図４），６７（図８）上の電子画像を投影するように画像投影光学系９（図１），６９（図８）を配置したものである。本実施例では、前記遮光部材９２は小型ＬＣＤ３４（図４）からの光束を反射する反射部材も兼ねており、双眼鏡筒部ハウジング５（図１）内の省スペースを図っている。上記構成であると、手術用顕微鏡観察像５５（図６）と内視鏡観察像５６（図６）が重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな同時観察を提供することができる。
なお、小型ＬＣＤ３４（図４）上に内視鏡観察像５６以外の例えば神経モニター等の波形画像の表示を行う場合、手術用顕微鏡観察像５５と重なっても差し支えないため、前記手術用顕微鏡光束の一部を遮光する遮光部材９２は、ハーフミラーと置き換えても良い。
【００３０】
第４実施例
図１６は、第１及び２実施例中の画像投影光学系の移動部に可動プリズムを配置した第４実施例を示す図である。
以下、図１６を用いて、第１及び２実施例中の画像投影光学系の移動部に可動プリズムを配置した第４実施例について説明する。
図１６において、９７は可動プリズム、９８は移動後の可動プリズムを夫々示す。
図１６は、第１及び２実施例中の画像投影光学系９（図１），６９（図８）のうち、双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する画像投影光学系移動部２６（図３），８２（図１１）に観察者が任意に移動することのできる可動プリズム９７の移動に伴い手術用顕微鏡の接眼光学系９４により得られる観察者の観察視野内に投影した内視鏡観察像９１（図１２）が観察視野外に移動するよう構成したものである。
上記構成であると、観察者が内視鏡観察像９１を不要と判断した場合、観察者が内視鏡観察像９１を観察視野外へ移動させることが可能となる。
【００３１】
第５実施例
図１７は、第５実施例であって、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング内に双眼鏡筒部光学系、左右一対の接眼光学系、画像投影光学系、及び小型ＬＣＤを内蔵して１つのユニットとし、手術用顕微鏡本体部ハウジングに対し着脱可能な構成としていることを示す図である。
以下、図１７を用いて、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジングユニットと手術用顕微鏡本体部ハウジングとの構成について説明する。
図１７において、９９は双眼鏡筒部光学系、接眼光学系、画像投映光学系、及び小型ＬＣＤを内蔵したユニット、１００は手術用顕微鏡本体部ハウジング、１０１は通常の手術用顕微鏡双眼鏡筒部ユニット、１０２は観察者の瞳孔、１０３は術部を夫々示す。
第５実施例では、図１７に示すように、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡のうち、双眼鏡筒部ハウジング５（図１）内に双眼鏡筒部光学系６（図１）、左右一対の接眼光学系１８（図１）、画像投影光学系９（図１）、及び小型ＬＣＤ７（図１）を内蔵した１つのユニット９９を、手術用顕微鏡本体部ハウジング１００に対し着脱可能に構成されている。
【００３２】
この構成であれば、上記ユニット９９と通常の手術用顕微鏡双眼鏡筒部ユニット１０１とシステム的に交換することが可能となり、手術用顕微鏡観察像３９（図５）と内視鏡観察像４０（図５）の同時観察を必要としない観察者５０（図５）は、手術用顕微鏡本体部４９（図５）は同じままで通常の双眼鏡筒部４８（図５）による手術用顕微鏡観察像３９（図５）を観察することができる。手術用顕微鏡は一つの医療施設において脳神経外科、眼科、整形外科等で共同使用されることが多く、各科によって使用形態が異なるため、ユニット交換することで各科の要望に応じた手術用顕微鏡を提供することが可能となる。
【００３３】
第６実施例
図１８は第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部が傾斜角可変双眼鏡筒部であり、画像投影光学系が可動鏡筒部ハウジング内に内蔵されている、第６実施例を示す図である。
以下、図１８を用いて、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部が傾斜角可変双眼鏡筒部の場合の可動鏡筒部ハウジング内に内蔵された画像投影光学系の構成について説明する。
図１８において、１０４は双眼鏡筒部可動鏡筒部ハウジング、１０５は双眼鏡筒部固定鏡筒部ハウジングを夫々示す。
図１８において、第６実施例は、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部４８（図５）が傾斜角可変双眼鏡筒部であり、且つ画像投影光学系９が可動鏡筒部ハウジング１０４内に内蔵されている。接眼像面は傾斜角の可変に伴い移動するが、画像投影光学系９を可動鏡筒部ハウジング１０４内に内蔵すると、傾斜角可変に伴う接眼像面の移動と一体となって移動し、画像投影光学系９にとって、接眼像面は不動になるため、新たに傾斜角可変に伴う接眼像面の移動を追従する機構を設ける必要がなくなり、よけいな大型化を防ぐことが可能となる。
【００３４】
第７実施例
図１９は手術用顕微鏡の第７実施例を示す図である。
以下、図１９を用いて、手術用顕微鏡の第７実施例について説明する。
図１９において、１０６は小型ＬＣＤと画像投影光学系とを内蔵するハウジング、１０７は小型ＬＣＤと画像投影光学系とを内蔵する画像投影光学系ユニット、１０８は手術用顕微鏡双眼鏡筒部ハウジングを夫々示す。
第７実施例は、第１実施例及び第２実施例において、小型ＬＣＤ７（図１）と画像投影光学系９（図１）とを１つのハウジング１０６内に配置し、画像投影光学系ユニット１０７として通常の手術用顕微鏡双眼鏡筒部ハウジング１０８に対し着脱可能な構成としたものである。
この構成であると、上記第５実施例の効果を、双眼鏡筒部ユニットを交換するまでもなく、画像投影光学系ユニット１０７の着脱のみで得ることが可能となる。
【００３５】
第８実施例
図２０（ａ）（ｂ），図２１（ａ）（ｂ）及び図２２は手術用顕微鏡の第８実施例を示す図である。
図２０は画像投影光学系をハウジング内に内蔵する，もしくは画像投影光学系ユニットが着脱可能なジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系の光学配置図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。
図２１は画像投影光学系をハウジング内に内蔵する，もしくは画像投影光学系ユニットが着脱可能なイエンチタイプ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系の光学配置図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。
図２２（ａ）（ｂ）は、ともに光束進行方向を１８０°変換させる、面内で３回反射する台形プリズムＰと面内で２回反射する台形プリズムＱとの比較図である。
第８実施例は画像投影光学系をハウジング５（図１）内に内蔵する，もしくは画像投影光学系ユニットが着脱可能な双眼鏡筒部の双眼鏡筒部光学系６（図１）を構成する光学素子内に、左右１対の面内で３回反射する台形プリズムＰを配置したものである。前記双眼鏡筒部光学系６は双眼鏡筒部ハウジング５内もしくはハウジング５周辺に画像投影光学系９（図１）を配置するためのスペースを創造しなければならない。よって、双眼鏡筒部光学系６を構成する各光学素子はできるだけ小型化しなければならず、比較的スペースを要するプリズム、特に光束進行方向を１８０°変換させる面内で２回反射する台形プリズムＱ（図２２（ａ））などは最も小型化しなければならない光学素子である。本実施例では前記面内で２回反射する台形プリズムＱを、面内で３回反射する台形プリズムＰ（図２２（ｂ））に変更することで、プリズムの厚み方向の小型化を可能としている。よって、観察者に画像投影機能を有する作業性の良い小型な双眼鏡筒部を提供することができる。
なお、本実施例は通常の双眼鏡筒部に採用すればより小型な双眼鏡筒部を観察者に提供することが可能となる。
【００３６】
以下、本実施例を採用した手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系の数値データを示す。
以下のデータは、図２０に示すジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する双眼鏡筒部光学系に関する数値データである。
【００３７】
以下のデータは、図２１に示すイエンチタイプ方式の眼幅調整機構を有する双眼鏡筒部光学系に関する数値データである。
但し、上記各実施例において、ｒ1 ，ｒ2 ，‥‥‥は各レンズ面又はプリズム面の曲率半径、ｄ1 ，ｄ2 ，‥‥‥は各レンズ又はプリズムの肉厚又は間隔、ｎ1 ，ｎ2 ，‥‥‥は各レンズ又はプリズムの屈折率、ν1 ，ν2 ，‥‥‥は各レンズ又はプリズムのアッベ数を夫々示している。
【００３８】
第９実施例
図２３は手術用顕微鏡の第９実施例を示す図であって、手術用顕微鏡の接眼光学系とアイポイント付近の詳細を示す図である。
図２３において、１０９は接眼光学系、１１０は手術用顕微鏡光学系が作る射出瞳、１１１は画像投影光学系が作る射出瞳、１１２は手術用顕微鏡のアイポイント、１１３は内視鏡による観察像、１１４は投影した小型ＬＣＤ上の電子画像を夫々示す。
第９実施例は第１実施例及び第２実施例において、図２３に示すように、手術用顕微鏡の接眼光学系１０９を介して、手術用顕微鏡光学系が作る射出瞳１１０と、画像投影光学系９（図１）が作る射出瞳１１１を同じ位置に重ねて配置し、且つ画像投影光学系９が作る射出瞳１１１の直径をφ３ｍｍとし、手術用顕微鏡光学系が作る射出瞳１１０より大きくしたものである。
この構成であると、観察者が手術用顕微鏡観察像を観察するために手術用顕微鏡のアイポイント１１２に自身の眼をもっていくと手術用顕微鏡観察像１１３と、手術用顕微鏡接眼像面上に投影した小型ＬＣＤ７上の電子画像１１４を同時に観察することができる。
また、接眼像面上の手術用顕微鏡観察像１１３と投影された小型ＬＣＤ７上の電子画像とは互いに輝度が異なり、通常、手術用顕微鏡観察像１１３の輝度の方が高いため、両観察像の明るさに差が生じてしまうことがあるが、本実施例では画像投影光学系９が作る射出瞳１１１の方が手術用顕微鏡光学系の作る射出瞳１１０より大きく、人間の瞳孔径（φ２．５ｍｍ）より大きくなるようφ３ｍｍに構成してあるため、両観察像の見掛け上の明るさの差は感じられにくくなる。
【００３９】
第１０実施例
図２４（ａ）は手術用顕微鏡の第１０実施例の光学系を、図２４（ｂ）は同光学系に用いられる小型ＬＣＤの斜視図を夫々示している。
以下、手術用顕微鏡の第１０実施例について説明する。
図２４（ａ）及び（ｂ）において、１１５は小型ＬＣＤ、１１６は小型ＬＣＤの表示面、１１７は画像投影光学系の入射瞳、１１８は内視鏡による観察像、１１９は内視鏡による観察像の像中心、１２０は内視鏡による観察像の外周辺、１２１は小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系に入射する光束、１２２は小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系に入射する光束の主光線、１２３は画像投影光学系のコリメート光学系、Ａは小型ＬＣＤ１１５の表示面１１６から画像投影光学系の入射瞳１１７までの距離、Ｈは小型ＬＣＤ１１５の表示面１１６上に表示させた内視鏡観察像１１８の像中心１１９から外周辺１２０までの距離を夫々示す。
第１０実施例においては、小型ＬＣＤ１１５の表示面１１６上に表示させた内視鏡による観察像は、直径１６．８ｍｍの円形状に形成されており、また、画像投影光学系の入射瞳１１７の位置は小型ＬＣＤ表示面から６８．５ｍｍ以上離れた所に配置されている。
【００４０】
この構成であると、下記の条件式を満足する。本実施例の場合、Ｈ＝８．４，Ａ＝１００となり、下記条件式を満足している。
Ａ≧（Ｈ／ｔａｎ７°）
（但し、ＡはＬＣＤ表示面から画像投影光学系の入射瞳までの距離、ＨはＬＣＤ表示面上に表示した内視鏡による観察像の像中心から最周辺までの距離である。）
この構成であると、小型ＬＣＤ１１５の表示面から画像投影光学系に入射する光束１２１の主光線１２２は小型ＬＣＤ１１５の表示面に対して角度が付きすぎないため、色調の角度特性があまり良くない小型ＬＣＤ１１５を用いても、表示した画像全体を同じ色調で観察することができる。
【００４１】
第１１実施例
図２５は手術用顕微鏡の第１１実施例を示す図であって、（ａ）は手術用顕微鏡双眼鏡筒部の外観斜視図、（ｂ）は手術用顕微鏡双眼鏡筒部の横断面図を夫々示している。
以下、手術用顕微鏡の第１１実施例について説明する。
図２５（ａ）（ｂ）において、手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング１２４は、観察者が双眼鏡筒部を覗き観察する際にちょうど観察者のおでこ１２５がくる方向にスペース１２６を設け、このスペース１２６内に、２つの小型ＬＣＤ１２７と、２本の画像投影光学系１２８とを配置している。
この構成であれば、前記小型ＬＣＤ１２７や画像投影光学系１２８を双眼鏡筒部ハウジング１２４内に内蔵した時に生じる大型化を観察者のおでこ方向に集中させることができ、観察者が双眼鏡筒部を覗き観察する際に手元方向や左右方向に不要な突出を生じさせないため、手術の邪魔になることを避けることが可能と成り、作業性の低下を防ぐことができる。
以上の第１実施例から第１１実施例までにおける手術用顕微鏡は、実体顕微鏡に置き換えても全く同様な効果が得られるため、実体顕微鏡に置き換えても良い。
【００４２】
第１２実施例
図２６は手術用顕微鏡の第１２実施例を示す図である。本実施例の手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導びく画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できるように構成されている。図２６に示すように、内視鏡観察像１３１から射出する光束１３２が画像投影光学系１３３の第１レンズ群１３３ａを透過して発散光束１３４となり、画像投影光学系１３３の第２レンズ群１３３ｂは、接眼像面１３５、接眼光学系１３６とともに一体となって眼幅調整により光軸Ｍ方向に移動しながら前記発散光束１３４を受け結像させる。このとき、この結像位置１３７は眼幅調整に伴い接眼像面１３５に対してずれた位置に結像するが接眼光学系１３６を通した観察者の眼１３８の深度幅Ｗ内でずれるため、観察者は接眼像面１３５上の手術用顕微鏡観察像１４０と、画像投影光学系１３３により投影された内視鏡観察像１４１を同時にはっきりと観察することができる。本実施例では画像投影光学系１３３の第１レンズ群１３３ａから射出する光束を発散光束としたが、収束光束でも良い。
【００４３】
第１２実施例の手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系１３３の一部はその開口が光束を取り込める範囲内で移動し、かつ、前記画像投影光学系１３３の一部の移動に伴い変化する投影画像の接眼像面１３５に対するピントズレが以下の条件を満たしている。
−２（（ｆｏｃ2 ）／１０００）＜Ｘ＜２（（ｆｏｃ2 ）／１０００）
但し、ｆｏｃは接眼光学系の焦点距離、Ｘは投影画像の接眼像面に対するピントズレ量である。
【００４４】
上記条件式は、観察者の目の焦点深度を考慮し設定されたもので、条件式の上下限を超えると顕微鏡観察像はピントの合った状態で観察ができるのに、内視鏡画像はピントの合っていない状態で観察することになり、両方の画像をピントの合った状態で観察することができない。しかしながら、本実施例の構成であれば、前記画像投影光学系の一部の移動に伴い投影画像が接眼像面に対してピントズレしても観察者の眼の焦点深度内に収まるため、観察者に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の両立が可能な手術用顕微鏡を提供することができる。
【００４５】
第１３実施例
図２７（ａ）は、本発明に係る手術用顕微鏡の第１３実施例であって、図２７（ｂ）は本実施例の手術用顕微鏡における双眼鏡筒部の光学系の概略構成図である。図２７（ｂ）の画像処理装置１４５には図２７（ａ）のように内視鏡ＣＣＤカメラアダプター４３に接続したＣＣＵ４１や、波形モニター１４６、ＣＴ１４７などが接続され、小型ＬＣＤ１４８の表示面にそれぞれの画像を同時に表示している。この小型ＬＣＤ１４８に表示された複数の画像を、画像投影光学系１４９により、手術用顕微鏡光学系１５０の接眼像面１５１に投影することができる。よって、観察者５０は接眼光学系１５３を介して観察像を拡大観察することにより手術用顕微鏡観察像１５２のみならず、内視鏡画像１５５や、波形モニター画像１５６、ＣＴ画像１５７など手術に有益な画像情報を同時に得ることができる。なお、複数の画像を表示するために小型ＬＣＤ１４８などの画像表示手段や画像投影光学系１４９を増やす必要がないため、ハウジングが大型化することがなく、観察者に作業性の良い小型な手術用顕微鏡を提供することができる。なお、上記小型ＬＣＤ１４８としては、表示面が１６：９の横長なものが適している。
【００４６】
この構成であれば、電子画像表示手段や、画像投影光学系の数を増やす必要がない。例えば、複数の画像を一つの電子画像表示手段に表示すれば、ハウジングの大型化が防げる。この時、複数の画像の各々は小さくなるが、画像投影光学系の倍率を適切に選べば観察に無理のない画像を観察者に提供できる。また、観察者に手術用顕微鏡光学系により得られる観察視野内に手術用顕微鏡観察像とプラスして内視鏡画像や、ＣＴ画像、波形モニター画像等の手術に有益な画像情報を複数同時に提供することができる。
【００４７】
第１４実施例
図２８は、本発明に係る手術用顕微鏡の第１４実施例である。図２８の画像処理装置１６０には図２７（ａ）のように内視鏡用ＣＣＤカメラアダプター４３に接続したＣＣＵ４１と波形モニター１４６が接続され、小型ＬＣＤ１６１の表示面の左右２ケ所にそれぞれ内視鏡画像１５５と波形モニター画像１５６を同時に表示している。この小型ＬＣＤ１６１に表示された複数の画像を、画像投影光学系１６２により、手術用顕微鏡光学系１５０の接眼像面１６３に投影することができ、かつ、画像投影光学系１６２内部の光学素子のうち、最も接眼像面１６３に近い反射ミラー１６５は上記の波形モニター画像１５６から射出する光束が反射する部分と、内視鏡画像１５５から射出する光束が反射する部分では性質が異なり、前者はハーフミラー１６５ａで後者は通常のミラー１６５ｂである。この構成であると、観察者は接眼光学系１５３を介して観察像を拡大観察することにより手術用顕微鏡観察像１６４のみならず、内視鏡画像１５５や、波形モニター画像１５６の手術に有益な画像情報を得ることができ、かつ、手術用顕微鏡観察像１６４と重なって見えても互いの像をスポイルしにくい波形モニター画像１５６は手術用顕微鏡観察像１６４と重なって見えるため、波形モニター画像１５６と重なった部分の手術用顕微鏡観察像１６４の情報は失われることがない。また、互いの像をスポイルし易い内視鏡画像１５５は手術用顕微鏡観察像１６４と重なって見えないため、内視鏡画像１５５の情報も失われることはない。
なお、複数の画像を表示するために小型ＬＣＤ１６１などの画像表示手段や画像投影光学系１６２を増やす必要がないため、ハウジングが大型化することがなく、観察者に作業性の良い小型な手術用顕微鏡を提供することができる。また、上記小型ＬＣＤ１６１は表示面が１６：９の横長なものが適している。
【００４８】
この構成であれば、電子画像表示装置や、画像投影光学系の数を増やす必要がなく、ハウジングの大型化が防げる。さらに、内視鏡画像はミラー若しくは全反射プリズムで接眼像面に投影されるため、ミラー若しくは全反射プリズムの配置された部分に相当する部分の手術用顕微鏡画像は観察者の目に届かない。従って、互いに複雑な像である手術用顕微鏡像と内視鏡像が重なり合うことはないので各々の画像を明瞭に観察できる。しかも重ね合わせによる各々の像の明るさのロスもないので、各々の像は共に明るく良好に観察できる。
【００４９】
一方、波形モニター画像や文字情報は単純な画像である。従って、ハーフミラーを介して手術用顕微鏡画像に重ね合わせたとしても、各々の画像の認識は容易にでき、手術用顕微鏡画像の表示領域を大きくとることができる。しかも、画像処理装置によって、波形モニター画像や文字情報の輝度を調整することによって、波形モニター画像や文字情報を強調したり、逆に表示を無くして手術用顕微鏡観察像のみにすることもできる。観察者に手術用顕微鏡光学系により得られる観察視野内に手術用顕微鏡観察像とプラスして内視鏡画像だけでなく、ＣＴ画像や波形モニター画像等の手術に有益な画像情報を同時に提供することができる。かつ、手術用顕微鏡観察像を削ってしまう部分を最小限にできるため、基本である手術用顕微鏡観察像の観察の妨げになることはない。
【００５０】
以上説明したように、手術用顕微鏡は、特許請求の範囲に記載された特徴の他に、下記の特徴を有する。
（１） 画像投影光学系の結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に内視鏡光学系による観察像を投影させることを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
【００５１】
（２） 画像投影光学系の結像光学系を構成する光学素子の一部を観察者が任意に移動できる光学素子とし、この光学素子の移動に伴い手術用顕微鏡の接眼光学系により得られる観察者の観察視野内に投影した内視鏡光学系による観察像を観察視野外に移動可能としたことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、観察者が内視鏡観察像を不要と判断した場合、観察者が内視鏡観察像を観察視野外へ移動させることが可能となる。
【００５２】
（３） 手術用顕微鏡光学系と、画像投影光学系とが作る両射出瞳を同じ位置に配置し、かつ、画像投影光学系が作る射出瞳の直径は、手術用顕微鏡光学系が作る射出瞳より大きく構成した。
この構成であれば、観察者が手術用顕微鏡観察像を観察するために手術用顕微鏡のアイポイントに自身の眼をもっていくと手術用顕微鏡観察像と同時に撮像光学系観察像を同時に観察することができる。また、手術用顕微鏡観察像と、投影した撮像光学系観察像は輝度が異なることが多く、通常、手術用顕微鏡観察像の方が輝度が高いため、両観察像の明るさに差が生じてしまうことがあるが、上記構成であれば、画像投影光学系が作る射出瞳の方が手術用顕微鏡光学系の作る射出瞳より大きいため、両観察像の見掛け上の明るさの差を減少させている。
ただし、画像投影光学系の大型化を招くため、前記画像投影光学系が作る射出瞳径は最大φ１５ｍｍまでとした方が良い。
なお、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像の輝度が等しい場合は、前記画像投影光学系が作る射出瞳径はφ１ｍｍからφ１５ｍｍまで何れの値を取っても良い。
【００５３】
（４） 手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング内に、双眼鏡筒部光学系と、接眼光学系と、内視鏡光学系による観察像を表示するための少なくとも１つの電子画像表示手段と、電子画像表示手段から射出する光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面へ導き投影する少なくとも１つの画像投影光学系とを配置し、ユニットとして手術用顕微鏡本体部に対し着脱可能にしたことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、上記ユニットと通常の手術用顕微鏡双眼鏡筒部ユニットをシステム的に交換することが可能となり、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の同時観察を必要としない観察者に手術用顕微鏡本体部は同じままで通常の双眼鏡筒部による手術用顕微鏡観察像を提供することができる。
【００５４】
（５） 内視鏡光学系による観察像を表示するための少なくとも１つの電子画像表示手段と、電子画像表示手段から射出する光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面へと導き投影する少なくとも１つの画像投影光学系とを１つのハウジング内に配置し、ユニットとして手術用顕微鏡双眼鏡筒部に対し着脱可能としたことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、前記効果を双眼鏡筒部ユニットを交換するまでもなく、画像投影光学系ユニットの着脱のみで得ることができる。
【００５５】
（６） 手術用顕微鏡の双眼鏡筒部が傾斜角可変鏡筒部であった場合、内視鏡光学系による観察像を表示するための少なくとも１つの電子画像表示手段と、電子画像表示手段から射出する光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面へと導き投影する少なくとも１つの画像投影光学系とを前記傾斜角可変双眼鏡筒部の可動鏡筒部ハウジング内に配置したことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、画像投影光学系は傾斜角の可変に伴い移動する手術用顕微鏡接眼光学系と一体となり移動するため、画像投影光学系にとって、前記接眼光学系の接眼像面は不動となり新たに追従機構を設ける必要がなくなり、よけいな大型化を防ぐことが可能となる。
【００５６】
（７） 内視鏡光学系による観察像を表示するために、電子画像表示手段を用い、更に前記電子画像表示手段としてＬＣＤを選んだ場合、画像投影光学系の入射瞳位置が常に以下の条件を満たすことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
Ａ≧（Ｈ／ｔａｎ７°）
但し、ＡはＬＣＤ表示面から画像投影光学系の入射瞳までの距離、ＨはＬＣＤ表示面上に表示した内視鏡による観察像の像中心から外周辺までの距離である。
一般的なＬＣＤの特性として色調の角度特性が悪く、ＬＣＤ上の画像を角度を付けて眺めると異常な色付きが生じてしまう。このような特性をもった小型ＬＣＤを用いても、前記構成であれば、小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系に入射する光束の主光線は大きく傾かないため、表示した画像全体を同じ色調で観察することができる。
【００５７】
（８） 手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジングに観察者が双眼鏡筒部を覗き観察する際にちょうど観察者のおでこがくる方向（図２５参照）にスペースを設け、このスペース内に少なくとも１つの撮像光学系による観察像を表示するための電子画像表示手段と、少なくとも１つの画像投影光学系を配置したことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング内に電子画像表示手段や画像投影光学系を内蔵する双眼鏡筒部は小型化を図ってもどうしても通常の双眼鏡筒部より大型化してしまうが、前記構成であれば、電子画像表示手段や画像投影光学系を内蔵することによる大型化を観察者が双眼鏡筒部を覗き観察する際にちょうど観察者のおでこがくる方向に集中させることができ、手術の邪魔になることを避けることが可能となり、作業性の低下を防ぐことができる。
なお、上記手術の邪魔になる場合とは、左右方向に出っ張らせると術部を直接覗き込む際に邪魔になったり、下に出っ張らせると手元の作業の邪魔になる場合等が考えられる。
【００５８】
（９） 手術用顕微鏡とは別体の撮像光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、コリメート光学系と結像光学系とからなり、コリメート光学系は、撮像光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、結像光学系は、前記コリメート光学系より射出するアフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像することを特徴とし、かつ、前記結像光学系はその開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動することを特徴とする手術用顕微鏡。
以上の構成であれば、眼幅調整により移動してしまう接眼光学系の接眼像面に撮像光学系による観察像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は、手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は互いに独立していて、互いに構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化し合うことがないため、両観察像をクリアに保っている。
【００５９】
（１０） 電子画像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、コリメート光学系と結像光学系とからなり、コリメート光学系は、電子画像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、結像光学系は、前記コリメート光学系より射出するアフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼光学系に結像することを特徴とし、かつ、前記結像光学系はその開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動することを特徴とする手術用顕微鏡。
以上の構成であれば、眼幅調整により移動してしまう接眼光学系の接眼像面に電子画像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像とコンピューターグラフィックス等の電子画像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は、互いに独立していて、互いを構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化し合うことがないため、両観察像をクリアに保っている。
【００６０】
（１１）手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導びく画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系の一部はその開口が光束を取り込める範囲内で移動し、かつ、前記画像投影光学系の一部の移動に伴い変化する投影画像の接眼像面に対するピントズレが以下の条件を満たすことを特徴とする手術用顕微鏡。
−２（（ｆｏｃ２）／１０００）＜Ｘ＜２（（ｆｏｃ２）／１０００）
但し、ｆｏｃは接眼光学系の焦点距離、Ｘは投影画像の接眼像面に対するピントズレ量である。
この構成であれば、前記画像投影光学系の一部の移動に伴い投影画像が接眼像面に対してピントズレしても観察者の眼の焦点深度内に収まるため、観察者に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の両立が可能な手術用顕微鏡を提供することができる。
【００６１】
（１２）内視鏡光学系による観察像を表示するための少なくとも１つの電子画像表示手段を有し、その電子画像表示手段は画像処理装置により少なくとも２つの表示部分に分割して内視鏡画像とその他電子画像を同時に表示し、その表示像を画像投影光学系により、手術用顕微鏡光学系の接眼像面へ投影することを特徴とする前記請求項２及び３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、電子画像表示装置や、画像投影光学系の数を増やす必要がなく、ハウジングの大型化が防げるだけでなく、観察者に手術用顕微鏡光学系により得られる観察視野内に手術用顕微鏡観察像とプラスして内視鏡画像や、ＣＴ画像、波形モニター画像等の手術に有益な画像情報を複数同時に提供することができる。
【００６２】
（１３）内視鏡光学系による観察像を表示するための少なくとも１つの電子画像表示手段を有し、その電子画像表示手段は画像処理装置により、少なくとも２つの表示部分に分割して内視鏡画像とその他電子画像を同時に表示し、その電子画像表示手段上の表示像を画像投影光学系により、一部はハーフミラーを介して手術用顕微鏡光学系の接眼像面に投影し、一部はミラー及び全反射プリズムを介して手術用顕微鏡光学系の接眼像面に投影することを特徴とする前記請求項２及び３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、電子画像表示装置や、画像投影光学系の数を増やす必要がなく、ハウジングの大型化が防げる。波形モニター画像等はハーフミラーを介して手術用顕微鏡観察像と重なって見えるように接眼像面に投影し、また、内視鏡画像等はミラー及び全反射プリズムを介して手術用顕微鏡観察像と重なって見えないように接眼像面に投影できる。よって、観察者に手術用顕微鏡光学系により得られる観察視野内に手術用顕微鏡観察像とプラスして内視鏡画像だけでなく、ＣＴ画像や波形モニター画像等の手術に有益な画像情報を同時に提供することができる。
【００６３】
【発明の効果】
上記のように構成すれば、眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系を介して同時に観察可能で、且つ作業性の良い小型な手術用顕微鏡を提供することができるという実用上の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】手術用顕微鏡の第１実施例を示す図であって、手術用顕微鏡における双眼鏡筒部の光学系の構成を側面から見た概略構成図である。
【図２】手術用顕微鏡における図１の接眼光学系を示す説明図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、手術用顕微鏡の上記した構成における光学的原理を示す説明図であって、（ａ）は結像光学系が光軸上に配置されている場合を示し、（ｂ）は結像光学系が光軸に対して垂直な面内にシフトしている場合を示している。
【図４】手術用顕微鏡の第１実施例に用いる画像投影光学系のプリズムやミラーによる光束の反射状態を示す説明図である。
【図５】手術用顕微鏡の第１実施例において、図１乃至図４で用いた手術用顕微鏡にＣＣＤを搭載した内視鏡を併用させた場合を示す概念図である。
【図６】手術用顕微鏡の第１実施例における手術用顕微鏡の右眼用の手術用顕微鏡接眼像を示す図である。
【図７】手術用顕微鏡の第１実施例で用いたジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡の双眼鏡筒部光学系であって、眼幅調整に伴い移動する平行四辺形プリズムと接眼光学系と画像投影光学系のみを抜粋して示した詳細な側面配置図である。
【図８】手術用顕微鏡の第２実施例を示す図であって、手術用顕微鏡の接眼光学系付近と画像投影光学系の光学系配置の正面図である。
【図９】手術用顕微鏡の第２実施例を示す図であって、手術用顕微鏡の接眼光学系付近と画像投影光学系の光学系配置の上面図である。
【図１０】第２実施例で用いる手術用顕微鏡の双眼鏡筒部の眼幅調整がイエンチタイプ方式であることを示す説明図である。
【図１１】手術用顕微鏡の第２実施例における光学的原理を示す図であって、（ａ）は結像光学系が通常の位置にある場合を示していて、（ｂ）は結像光学系が光軸方向にスライドした場合を示している。
【図１２】第２実施例の画像投影光学系における左右の手術用顕微鏡接眼像を示す図である。
【図１３】手術用顕微鏡の第１及び２実施例に採用した画像投影光学系の詳細図である。
【図１４】手術用顕微鏡の第１及び２実施例に採用した画像投影光学系（高画質ＬＣＤ対応）の詳細図である。
【図１５】第１及び２実施例中の画像投影光学系の移動部に遮光部材を配置した第３実施例を示す図である。
【図１６】第１及び２実施例中の画像投影光学系の移動部に可動プリズムを配置した第４実施例を示す図である。
【図１７】手術用顕微鏡の第５実施例を示す図であって、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング内に双眼鏡筒部光学系、左右一対の接眼光学系、画像投影光学系、及び小型ＬＣＤを内蔵して１つのユニットとし、手術用顕微鏡本体部ハウジングと着脱可能な構成としていることを示す図である。
【図１８】手術用顕微鏡の第６実施例を示す図であって、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部が傾斜角可変双眼鏡筒部であると共に、画像投影光学系が可動鏡筒部ハウジング内に内蔵されていることを示す図である。
【図１９】手術用顕微鏡の第７実施例を示す図である。
【図２０】手術用顕微鏡の第８実施例を示す図であって、画像投影光学系をハウジング内に内蔵する、もしくは画像投影光学系ユニットが着脱可能なジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２１】手術用顕微鏡の第８実施例を示す図であって、画像投影光学系をハウジング内に内蔵する、もしくは画像投影光学系ユニットが着脱可能なイエンチタイプ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系の光学配置図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２２】手術用顕微鏡の第８実施例に用いる２つのタイプの台形プリズムの比較図であり、（ａ）は光束進行方向を１８０°変換させる，面内で２回反射する台形プリズムであり、（ｂ）は光束進行方向を１８０°変換させる，面内で３回反射する台形プリズムである。
【図２３】手術用顕微鏡の第９実施例を示す図であって、手術用顕微鏡の接眼光学系とアイポイント付近の詳細を示す図である。
【図２４】手術用顕微鏡の第１０実施例を示す図であって、（ａ）は光学系の配置図，（ｂ）は小型ＬＣＤの斜視図である。
【図２５】手術用顕微鏡の第１１実施例を示す図であって、（ａ）は手術用顕微鏡双眼鏡筒部の外観斜視図、（ｂ）は手術用顕微鏡双眼鏡筒部の横断面図である。
【図２６】手術用顕微鏡の第１２実施例を示す図である。
【図２７】手術用顕微鏡の第１３実施例を示す図であって、（ａ）は手術用顕微鏡に内視鏡を併用させた場合を示す図、（ｂ）は（ａ）における双眼鏡筒部の光学系を示す図である。
【図２８】手術用顕微鏡の第１４実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 平行四辺形プリズム
２ 平行四辺形プリズムへの入射光軸
３ 接眼光学系
４ アイポイント
５ 手術用顕微鏡双眼鏡筒部ハウジング
６ 手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系
７ 電子画像を表示する小型ＬＣＤ
８ 右眼用接眼像面
９ 画像投影光学系
１０ コリメート光学系
１１ ミラー
１２ プリズム
１３ 結像光学系
１４ プリズム
１５ プリズム
１６ 双眼鏡筒部の眼幅調整に対して不動な固定部
１７ 双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する接眼像面と一体となって移動する移動部
１８ 接眼光学系
１９ 観察者の瞳孔
２０ 双眼鏡筒部光学系の結像光学系
２１ 小型ＬＣＤ
２２ 小型ＬＣＤを射出した光束
２３ 画像投影光学系固定部
２４ コリメート光学系
２５ アフォーカル光束
２６ 画像投影光学系移動部
２７ アフォーカル光束の光軸
２８ 接眼像面
２９ 結像光学系
３０ プリズム
３１ プリズム
３２ 接眼像面
３３ 平行四辺形プリズムの入射光軸
３４ 小型ＬＣＤ
３５ 投影画像
３６ 手術用顕微鏡では観察不可能な細穴部内
３７ ＣＣＤを搭載した内視鏡
３８ 手術用顕微鏡の右眼用接眼光学系で得られる観察視野内
３９ 手術用顕微鏡観察像
４０ 内視鏡観察像
４１ カメラコントロールユニット
４２ 内視鏡用光源
４３ 内視鏡用ＣＣＤカメラアダプター
４４ 手術用顕微鏡用光源
４５ ケーブル
４６ ライトガイド
４７ ライトガイド
４８ 手術用顕微鏡双眼鏡筒部
４９ 手術用顕微鏡本体
５０ 観察者
５１ 術部
５２ 手術用顕微鏡接眼像
５３ 手術用顕微鏡接眼像の右上隅の部分
５４ 手術用顕微鏡観察視野中心
５５ 手術用顕微鏡観察像
５６ 内視鏡観察像
５７ 画像投影光学系
５８ 画像投影光学系移動部
５９ 小型ＬＣＤからの光束が最初に透過する光学素子
６０ 平行四辺形プリズムの回転軸
６１ 接眼光学系の光軸
６２ 小型ＬＣＤ
６３ 画像投映光学系固定部
６４ 左右の接眼光学系
６５ ミラー
６６ 左右のアイポイント
６７ 小型ＬＣＤ
６８ 左右の接眼像面
６９ 画像投映光学系
７０ コリメート光学系
７１ ミラー
７２ プリズム
７３ 結像光学系
７４ プリズム
７５ プリズム
７６ アフォーカル光束の光軸
７７ 小型ＬＣＤ
７８ 小型ＬＣＤを射出した光束
７９ 画像投映光学系固定部
８０ コリメート光学系
８１ アフォーカル光束
８２ 画像投映光学系移動部
８３ 結像光学系
８４ アフォーカル光束の光軸
８５ 接眼像面
８６ 接眼像面上の固定した位置
８７ 手術用顕微鏡接眼像
８８ 手術用顕微鏡接眼像の右上隅の部分
８９ 手術用顕微鏡観察視野中心
９０ 手術用顕微鏡観察像
９１ 内視鏡観察像
９２ 遮光部材
９３ 接眼像面
９４ 接眼光学系
９５ 観察者の瞳孔
９６ プリズム
９７ 可動プリズム
９８ 移動後の可動プリズム
９９ 双眼鏡筒部光学系、接眼光学系、画像投映光学系、小型ＬＣＤを内蔵したユニット
１００ 手術用顕微鏡本体部ハウジング
１０１ 通常の手術用顕微鏡双眼鏡筒部ユニット
１０２ 観察者の瞳孔
１０３ 術部
１０４ 双眼鏡筒可動鏡筒部ハウジング
１０５ 双眼鏡筒固定鏡筒部ハウジング
１０６ 小型ＬＣＤと画像投映光学系とを内蔵するハウジング
１０７ 小型ＬＣＤと画像投映光学系とを内蔵したユニット
１０８ 手術用顕微鏡双眼鏡筒部ハウジング
１０９ 接眼光学系
１１０ 手術用顕微鏡光学系が作る射出瞳
１１１ 画像投影光学系が作る射出瞳
１１２ 手術用顕微鏡のアイポイント
１１３ 手術用顕微鏡観察像
１１４ 投影した小型ＬＣＤ上の電子画像
１１５ 小型ＬＣＤ
１１６ 小型ＬＣＤの表示面
１１７ 画像投影光学系の入射瞳
１１８ 内視鏡による観察像
１１９ 内視鏡による観察像の像中心
１２０ 内視鏡による観察像の最周辺
１２１ 小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系に入射する光束
１２２ 小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系に入射する光束の主光線
１２３ 画像投影光学系のコリメート光学系
１２４ 手術用顕微鏡双眼鏡筒部ハウジング
１２５ 観察者のおでこ
１２６ スペース
１２７ 小型ＬＣＤ
１２８ 画像投影光学系
１３１ 内視鏡観察像
１３２ 射出光束
１３３ 画像投影光学系
１３４ 発散光束
１３５ 接眼像面
１３６ 接眼光学系
１３７ 結像位置
１３８ 観察者の眼
１４０ 手術用顕微鏡観察像
１４１ 内視鏡観察像
１４５ 画像処理装置
１４６ 波形モニター
１４７ ＣＴ
１４８ 小型ＬＳＤ
１４９ 画像投影光学系
１５０ 手術用顕微鏡光学系
１５１ 接眼像面
１５２ 手術用顕微鏡像
１５３ 接眼光学系
１５５ 内視鏡画像
１５６ 波形モニター画像
１５７ ＣＴ画像
１６０ 画像処理装置
１６１ 小型ＬＳＤ
１６２ 画像投影光学系
１６３ 接眼像面
１６４ 手術用顕微鏡観察像
１６５ 反射ミラー
ａ 左右のアイポイント間隔
ｂ アフォーカル光束の幅
ｃ 平行四辺形プリズムの回転軸から光学素子５９までの距離
ｄ 平行四辺形プリズムの回転軸から接眼光学系の光軸までの距離
ｅ 左右のアイポイントの間隔
Ａ 小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系の入射瞳までの距離
Ｈ 小型ＬＣＤの表示面上に表示された内視鏡観察像の像中心から最周辺までの距離
Ｉ イメージローテーター
Ｐ 面内で３回反射する台形プリズム
Ｑ 面内で２回反射する台形プリズム
Ｏ 結像点
Ｍ 光軸
Ｗ 観察者の眼の深度幅
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡観察を併用する場合に好適な手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より手術用顕微鏡は、脳神経外科、耳鼻咽喉科、眼科等の外科手術に用いる術部を観察者が拡大観察することによって、手術の能率を向上させる等の重要な役割を果している。さらに、近年ではより手術を低侵襲に行うため、従来、手術用顕微鏡観察下のみで行っていた手術に内視鏡観察が併用されており、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像を同時に観察できることが望まれている。
従来、このような手術用顕微鏡と内視鏡との組合わせにおいては、特開昭６２−１６６３１０号公報にあるような顕微鏡では、観察不可能な細穴部内の観察を行うために、固体撮像素子を搭載した立体観察用内視鏡を実体顕微鏡に移動自在に設け、さらに、前記固体撮像素子からの画像を映し出すための画像再生手段と、画像再生手段上の画像を接眼光学系に導く画像投影手段を有し、接眼光学系を共用し、実体顕微鏡観察像と、内視鏡観察像の同時観察が行えるようにしたものが知られている。
【０００３】
しかし、前記特開昭６２−１６６３１０号公報の技術は、手術用顕微鏡の眼幅調整に伴う接眼像面の移動に対する課題に関して全く触れられておらず、現実的な手術用顕微鏡への採用手段が無い。
前記眼幅調整とは、手術用顕微鏡の左右接眼像面から左右接眼レンズまでを互いに移動させ、観察者の左右瞳孔間隔に、手術用顕微鏡の左右アイポイント間隔を合わせる調整機構であり、全ての手術用顕微鏡が搭載している調整機構である。特開昭６２−１６６３１０号公報内の技術のみで実際に眼幅調整を行うとすると、眼幅調整に伴う接眼光学系の移動に前記画像再生手段上の観察像の投影を追従させるために、前記画像再生手段から前記画像投影手段までを接眼像面の移動と一体に移動させなければならない。このことは、手術用顕微鏡ハウジング内にこれら移動する光学系や各素子の移動分のスペースまで必要となるため、手術用顕微鏡ハウジングは非常に大型化してしまう。手術用顕微鏡においは、作業性向上のため手術用顕微鏡全体としての小型化は必須であり、前記特開昭６２−１６６３１０号公報の技術での小型化は不可能であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、眼幅調整に伴う手術用顕微鏡の接眼像面移動に内視鏡光学系により得られる観察像を追従して投影させ、眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系を介して同時に観察可能で、かつ、作業性の良い小型手術用顕微鏡を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の手術用顕微鏡によれば、手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、前記コリメート光学系は、内視鏡光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、かつ、前記結像光学系は、その開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動し、さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記内視鏡光学系による観察像を投影させることを特徴としている。
【０００６】
この構成によれば、眼幅調整により移動してしまう接眼光学系の接眼像面に対し、内視鏡光学系による観察像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず常に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は、手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は、互いに独立していて、互いを構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化しあうことがないため、両観察像をクリアに保つことができる。
さらに、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、前記コリメート光学系は、内視鏡光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、かつ、前記画像投影光学系の前記結像光学系の光軸は、前記内視鏡光学系による観察像を投影するさきの前記手術用顕微鏡の接眼光学系が眼幅調整によってスライドする方向と平行であり、前記結像光学系はその開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で、かつ、前記結像光学系の光軸と平行方向に移動し、さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記内視鏡光学系による観察像を投影させることを特徴としている。
【０００８】
この構成の画像投影光学系は、イエンチタイプの眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡に非常に適しており、眼幅調整によりスライドしてしまう接眼光学系の接眼像面に内視鏡光学系による観察像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず常に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は互いに独立していて、互いに構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化しあうことがないため、両観察像をクリアに保つことができる。
さらに、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、前記コリメート光学系は、内視鏡光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、かつ、前記画像投影光学系の前記コリメート光学系と前記結像光学系の間を結ぶ前記アフォーカル光束の光軸は、前記内視鏡光学系による術部観察像を投影するさきの前記手術用顕微鏡の接眼光学系が眼幅調整によってシフトする方向に対して垂直であり、前記結像光学系はその開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で、かつ、前記アフォーカル光束の光軸と垂直な面内に移動し、さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記内視鏡光学系による観察像を投影させることを特徴としている。
【００１０】
この構成の画像投影光学系は、ジーテントップタイプの眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡に非常に適しており、眼幅調整によりシフトしてしまう接眼光学系の接眼像面に内視鏡光学系による観察像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず常に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は、手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は、互いに独立していて、互いを構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化しあうことがないため、両観察像をクリアに保つことができる。
さらに、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡とは別体の撮像光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、前記コリメート光学系は、前記撮像光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、かつ、前記結像光学系は、その開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動し、さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記撮像光学系による観察像を投影させることを特徴としている。
以上の構成であれば、眼幅調整により移動してしまう接眼光学系の接眼像面に撮像光学系による観察像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は、手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は互いに独立していて、互いに構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化し合うことがないため、両観察像をクリアに保っている。
さらに、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
また、請求項５に記載の手術用顕微鏡は、電子画像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、前記コリメート光学系は、電子画像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、かつ、前記結像光学系は、その開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動し、さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記電子画像を投影させることを特徴としている。
以上の構成であれば、眼幅調整により移動してしまう接眼光学系の接眼像面に電子画像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像とコンピューターグラフィックス等の電子画像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は、互いに独立していて、互いを構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化し合うことがないため、両観察像をクリアに保っている。
さらに、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１実施例
図１は、手術用顕微鏡の第１実施例であって、手術用顕微鏡における双眼鏡筒部の光学系の構成を側面から見た概略構成図である。また、図２は、図１における接眼光学系を示す説明図である。
以下、図１及び図２を用いて、第１実施例における手術用顕微鏡の双眼鏡筒部の光学系の構成について説明する。
図１及び図２において、１は平行四辺形プリズム、２は平行四辺形プリズムへの入射光軸、３は接眼光学系、４はアイポイント、５は手術用顕微鏡双眼鏡筒ハウジング、６は手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系、７は電子画像を表示する小型ＬＣＤ、８は右眼用接眼像面、９は画像投影光学系、１０はコリメート光学系、１１はミラー、１２はプリズム、１３は結像光学系、１４はプリズム、１５はプリズム、１６は双眼鏡筒部の眼幅調整に対して不動な固定部、１７は双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する接眼像面と一体となって移動する移動部、１８は接眼光学系、１９は観察者の瞳孔、２０は双眼鏡筒部光学系の結像光学系、Ｉはイメージローテーターを夫々示している。
【００１３】
図１における手術用顕微鏡双眼鏡筒部の眼幅調整は、図２に示すように手術用顕微鏡の双眼鏡筒部光学系の左右の平行四辺形プリズム１を平行四辺形プリズム１の入射光軸２を回転軸として左右対称に回転させることで平行四辺形プリズム１の射出側に配置して左右の接眼光学系３間の距離を変化させ、左右のアイポイント４の間隔ａを調整するジーテントップ方式を用いている。
また、図１において、手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング５内には、双眼鏡筒部光学系６と、電子画像を表示する小型ＬＣＤ７と、小型ＬＣＤ７から射出する光束を右眼用接眼像面８へと導き結像する画像投影光学系９が配置されている。前記画像投影光学系９は、小型ＬＣＤ７から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とするコリメート光学系１０と、コリメート光学系１０から射出するアフォーカル光束を手術用顕微鏡の右眼用接眼像面８上へ結像する結像光学系１３とからなり、前記コリメート光学系１０は、小型ＬＣＤ７、ミラー１１、プリズム１２と共に双眼鏡筒部の眼幅調整に対して不動な固定部１６を構成している。
【００１４】
また、前記結像光学系１３は、プリズム１４，１５と共に双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する右眼用接眼像面８と一体となって移動する移動部１７を構成している。
前記画像投影光学系の固定部１６と移動部１７を結ぶ光束は、アフォーカル光束となっているため、画像投影光学系は移動部の開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で、双眼鏡筒部の眼幅調整に伴いシフトしても、小型ＬＣＤ上の電子画像を常に接眼像面８上に投影することができる。
よって、観察者は右眼用の手術用顕微鏡の接眼光学系によって得られる観察視野内に小型ＬＣＤ上の電子画像を観察する事ができる。
【００１５】
図３（ａ）（ｂ）は、上記した構成における光学的原理を示す説明図であって、（ａ）は結像光学系が光軸上に配置されていることを示し、（ｂ）は結像光学系が光軸に対して垂直な面内にシフトしていることを示している。
以下、図３（ａ）（ｂ）を用いて、第１実施例における上記構成の画像投影光学系の光学的原理について説明する。
図３において、２１は小型ＬＣＤ、２２は小型ＬＣＤを射出した光束、２３は画像投影光学系固定部、２４はコリメート光学系、２５はアフォーカル光束、２６は画像投影光学系移動部、２７はアフォーカル光束の光軸、２８は接眼像面、２９は結像光学系を夫々示す。
図３（ａ）において、小型ＬＣＤ２１を射出した光束２２は画像投影光学系固定部２３のコリメート光学系２４を通過し、アフォーカル光束２５となる。ここで、前記固定部を構成する各光学素子は、画像投影光学系移動部２６の移動範囲をカバーする大きさを有しているため、前記アフォーカル光束２５の幅ｂも前記画像投影光学系移動部２６の移動範囲をカバーしている。よって、図３（ｂ）のように、前記移動部２６内の結像光学系２９は自身が前記アフォーカル光束２５の光軸２７に対して垂直な面内にシフトしても常に小型ＬＣＤ２１からの光束を同条件で受けることができ、また、接眼像面２８も結像光学系２９と一体となってシフトしているため、常に結像光学系２９は接眼像面２８上の固定位置への電子画像の結像を行っている。
【００１６】
図４は、第１実施例に用いる画像投影光学系のプリズムやミラーによる光束の反射状態を示す説明図である。
以下、図４を用いて、第１実施例に用いる画像投影光学系のプリズムやミラーによる光束の反射状態について説明する。
図４において、３０はプリズム、３１はプリズム、３２は接眼像面、３３は平行四辺形プリズムの入射光軸、３４は小型ＬＣＤ、３５は投影画像を夫々示す。
図４において、前記画像投影光学系９の移動部の２つのプリズム３０，３１は、２回反射で画像投影光学系９の固定部を射出する光束を進行方向を変えることなく、シフトのみで接眼像面３２へ到達するように構成されている。このような構成であれば、画像投影光学系９の移動部が接眼像面３２と一体となって平行四辺形プリズムの入射光軸３３を回転軸として回転しても接眼像面３２に投影する小型ＬＣＤ３４上の電子画像は回転してしまうことがない。
その他、プリズム、ミラーも図４に示す構成としているため、常に接眼像面３２上に小型ＬＣＤ３４上の電子画像を正しい向きで投映することができる。
【００１７】
図５は、第１実施例において、図１乃至図４で用いた手術用顕微鏡にＣＣＤを搭載した内視鏡を併用させた場合を示す概念図である。
以下、第１実施例において、上記構成の手術用顕微鏡にＣＣＤを搭載した内視鏡を併用させた場合について説明する。
図５において、３６は手術用顕微鏡では観察不可能な細穴部内、３７はＣＣＤを搭載した内視鏡、３８は手術用顕微鏡の右眼用接眼光学系で得られる観察視野、３９は手術用顕微鏡観察像、４０は内視鏡観察像、４１はカメラコントロールユニット、４２は内視鏡用光源、４３は内視鏡用ＣＣＤカメラアダプター、４４は手術用顕微鏡用光源、４５はケーブル、４６はライトガイド、４７はライトガイド、４８は手術用顕微鏡双眼鏡筒、４９は手術用顕微鏡本体、５０は観察者、５１は術部を夫々示す。
図５において、前記手術用顕微鏡４９では観察不可能な術部中の細穴部内３６を観察するために、ＣＣＤを搭載した内視鏡３７を併用し、このＣＣＤを搭載した内視鏡３７により撮像した電子画像を前記画像投影光学系９（図１，３及び４）の前記小型ＬＣＤ３４（図４）に表示することで、手術用顕微鏡４９の双眼鏡筒部４８の眼幅調整に伴い移動する右眼用接眼像面上に前記小型ＬＣＤ３４（図４）上の電子画像を追従して投影し、観察者５０の眼幅調整によらず、手術用顕微鏡４９の右眼用接眼光学系で得られる観察視野３８内に手術用顕微鏡観察像３９と内視鏡観察像４０を同時に観察することが可能な手術用顕微鏡を提供することができる。
また、第１実施例による手術用顕微鏡４９は、図１に示す双眼鏡筒部ハウジング５内の比較的スペースを要する小型ＬＣＤ７やコリメート光学系１０、ミラー１１、プリズム１２が不動のため、ハウジング内に移動分のスペースを用意する必要がなく上記利点を保ったまま作業性の良い小型な手術用顕微鏡を観察者に提供することができる。
【００１８】
図６は、第１実施例における手術用顕微鏡の右眼用の手術用顕微鏡接眼像を示す図である。
以下、図６を用いて、第１実施例における手術用顕微鏡の右眼用の手術用顕微鏡接眼像について説明する。
図６において、５２は手術用顕微鏡接眼像、５３は手術用顕微鏡接眼像の右上隅の部分、５４は手術用顕微鏡観察視野中心、５５は手術用顕微鏡観察像、５６は内視鏡観察像を夫々示す。
図６において、第１実施例における画像投影光学系９（図１，３及び４）は、右眼用の手術用顕微鏡観察像５２に対して、右上隅の部分５３に小型ＬＣＤ３４（図４）上の電子画像を投影しており、手術用顕微鏡観察視野中心５４付近は必ず手術用顕微鏡観察像が観察可能となるようにしている。この構成であれば、メイン観察像としての手術用顕微鏡観察像５５とガイド的役割をもつ内視鏡観察像５６の観察が両立できる。また、手術用顕微鏡観察視野中心５４付近に見える被観察物体は、オートフォーカス機能を有する手術用顕微鏡にとってピントを合わせるポイントであるため、手術用顕微鏡観察視野中心５４は必ず手術用顕微鏡観察像５５が見えなければならない。第１実施例では、手術用顕微鏡観察視野中心５４付近は、手術用顕微鏡観察像が観察できるためオートフォーカス機能を用いる際に障害となることは無い。
なお、第１実施例では、手術用顕微鏡４９の右眼用接眼像面上に小型ＬＣＤ３４（図４）上の電子画像を投影したが、左眼用接眼像面上に投影しても全く同じ効果が得られる。
さらに、小型ＬＣＤ３４（図４）上に表示する電子画像としては内視鏡画像のみでなく、ビデオカメラ等の撮像光学系により得られる画像を表示しても良いし、コンピューターグラフィックス、手術時に必要な神経モニターの波形画像等その他の電子画像を直接表示しても良い。
さらに、第１実施例では、電子画像表示手段に小型ＬＣＤ３４（図４）を用いたが、プラズマディスプレー等のその他の電子画像表示手段を用いても良い。
【００１９】
図７は、第１実施例で用いたジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡の双眼鏡筒部光学系の配置図であって、眼幅調整に伴い移動する平行四辺形プリズムと接眼光学系と画像投影光学系のみを抜粋して示した詳細な側面配置図である。
以下、図７を用いて、第１実施例で用いたジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡の双眼鏡筒部光学系の構成について説明する。
図７において、５７は画像投影光学系、５８は画像投影光学系移動部、５９は小型ＬＣＤからの光束が最初に透過する光学素子、６０は平行四辺形プリズム１の回転軸、６１は接眼光学系の光軸、６２は小型ＬＣＤ、６３は画像投映光学系固定部を夫々示す。
図７において、双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する画像投影光学系移動部５８を構成する光学素子のうち、小型ＬＣＤ６２からの光束が最初に透過する光学素子５９は、双眼鏡筒部光学系の眼幅調整に伴い移動する平行四辺形プリズム１の回転軸６０から２０ｍｍの位置に配置されていて、また平行四辺形プリズム１の回転軸６０から接眼光学系の光軸６１までの距離３４．５ｍｍとなるように配置されている。
【００２０】
この構成であると、前記光学素子５９の眼幅調整に伴う移動量は接眼像面の移動量より少なくて済み、眼幅調整に伴い移動する画像投影光学系移動部５８に小型ＬＣＤ６２からの光束を供給する眼幅調整に対して不動な画像投影光学系固定部６３のさらなる小型化が図れる。第１実施例では、２０ｍｍとしたが、２０ｍｍ以下であっても良い。
また、第１実施例における手術用顕微鏡光学系と画像投影光学系９は、互いに独立し、互いに光学素子を共用することがないため、互いの光学系が作り出す観察像を劣化し合うことがない。よって、観察者にクリアな両観察像を提供することができる。
【００２１】
第２実施例
図８は、手術用顕微鏡の第２実施例であって、手術用顕微鏡の接眼光学系付近と画像投影光学系の光学系配置の正面図であり、図９は、その上面図である。また、図１０は、第２実施例で用いる手術用顕微鏡の双眼鏡筒部の眼幅調整がイエンチタイプ方式であることを示す説明図である。
以下、図８，９，及び１０を用いて、手術用顕微鏡の第２実施例における接眼光学系付近と画像投影光学系の光学系配置について説明する。
図８，９及び１０において、６４は左右の接眼光学系、６５はミラー、６６は左右のアイポイント、６７は小型ＬＣＤ、６８は左右の接眼像面、６９は画像投映光学系、７０はコリメート光学系、７１はミラー、７２はプリズム、７３は結像光学系、７４はプリズム、７５はプリズム、７６はアフォーカル光束の光軸、Ｐは面内で３回反射する台形プリズムを夫々示す。
第２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部の眼幅調整は、図１０に示すように、手術用顕微鏡の双眼鏡筒部光学系の左右の接眼光学系６４の直前のミラー６５を互いにスライドさせ、さらに左右の接眼光学系６４は前記ミラー６５に追従してスライドしつつミラー６５のスライドによる光路長の変化をキャンセルすべく上下にもスライドして左右のアイポイント６６の間隔ｅを調整するイエンチタイプ方式を用いている。
【００２２】
第２実施例は、図８，９に示すように、手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング内に双眼鏡筒部光学系６（図１）と、電子画像を表示する２つの小型ＬＣＤ６７と、小型ＬＣＤ６７から射出する光束を左右の接眼像面６８へと導き結像する２本の画像投影光学系６９とを配置している。
図９において、前記画像投影光学系６９は、小型ＬＣＤ６７から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とするコリメート光学系７０と、コリメート光学系７０から射出するアフォーカル光束を手術用顕微鏡の接眼像面６８上へ結像する結像光学系７３とからなり、前記コリメート光学系７０は、小型ＬＣＤ６７、ミラー７１、プリズム７２と共に双眼鏡筒部の眼幅調整に対して不動な固定部を構成している。
図９において、前記結像光学系７３は、プリズム７４，７５と共に双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する接眼像面６８（図８）と一体となって移動する移動部を構成している。また、図９において、前記画像投影光学系６９の固定部と移動部を結ぶ光束は、アフォーカル光束となっており、さらに前記アフォーカル光束の進行方向を、画像を投影するさきの接眼像面６８（図８）のスライド方向と同じ向きになるように画像投影光学系６９の固定部のプリズム７２を配置し、また画像投影光学系６９の移動部の結像光学系７３とプリズム７４が、双眼鏡筒部の眼幅調整に伴いスライドしても、移動部の開口が、前記接眼像面６８と一体となって前記アフォーカル光束の光軸７６上をスライドするように配置されている。よって、画像投影光学系６９の移動部が双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動しても、小型ＬＣＤ６７上の電子画像を常に接眼像面６８上に投影することができるため、観察者は左右の手術用顕微鏡の接眼光学系３（図８）によって得られる観察視野内に小型ＬＣＤ６７上の電子画像を観察することができる。
【００２３】
図１１（ａ）（ｂ）は、第２実施例における上記構成の場合の光学的原理を示す説明図である。
以下、図１１（ａ）（ｂ）を用いて、第２実施例における上記構成の場合の光学的原理について説明する。
図１１（ａ）（ｂ）において、７７は小型ＬＣＤ、７８は小型ＬＣＤを射出した光束、７９は画像投映光学系固定部、８０はコリメート光学系、８１はアフォーカル光束、８２は画像投映光学系移動部、８３は結像光学系、８４はアフォーカル光束の光軸、８５は接眼像面を夫々示す。なお、ここで説明図として用いる図９における８６は接眼像面上の固定位置を示している。
小型ＬＣＤ７７を射出した光束７８は、図１１（ａ）に示すように、画像投影光学系固定部７９のコリメート光学系８０を通過しアフォーカル光束８１となり、また画像投影光学系移動部８２内の結像光学系８３は、図１１（ｂ）に示すように、結像光学系８３自身が前記アフォーカル光束８１の光軸８４方向にスライドしても常に小型ＬＣＤ７７からの光束を同条件で受けることができ、また接眼像面８５も結像光学系８３と一体となってスライドしているため、常に結像光学系８３は接眼像面８５上の固定位置への電子画像の結像を行っている。
【００２４】
図８及び９において、第２実施例に用いる画像投影光学系６９は、図８及び９に示すような光束反射を行うようにプリズムやミラーが構成されている。この構成であれば、画像投影光学系移動部８２が手術用顕微鏡の双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動しても常に接眼像面６８上の固定位置８６に小型ＬＣＤ６７上の電子画像を正しい向きで投影することができる。
以上に示す第２実施例による手術用顕微鏡を、図５に示すように、手術用顕微鏡４９では観察不可能な術部中の細穴部内３６を観察するためにＣＣＤを搭載した内視鏡３７と併用した場合、前記ＣＣＤを搭載した内視鏡３７により撮影した電子画像を前記画像投影光学系６９の小型ＬＣＤ６７上に表示することで、手術用顕微鏡の双眼鏡筒部４８の眼幅調整に伴い移動する左右接眼像面上に小型ＬＣＤ６７上の電子画像を追従して投影し、観察者に眼幅調整によらず、手術用顕微鏡の左右接眼光学系３（図８）で得られる観察視野３８内に手術用顕微鏡観察像３９と内視鏡観察像４０を同時に観察することが可能な手術用顕微鏡を提供することができる。また、図５中のＣＣＤを搭載した内視鏡３７を、３Ｄ観察が可能なＣＣＤ搭載内視鏡にし、撮像した夫々右眼用及び左眼用観察像を画像投影光学系６９の右眼用及び左眼用小型ＬＣＤ６７上に表示することで、手術用顕微鏡観察像３９だけでなく内視鏡観察像４０も同時に立体視観察が可能となる。
【００２５】
また、第２実施例による手術用顕微鏡は、図８及び９に示すように、双眼鏡筒部ハウジング内の比較的スペースを要する小型ＬＣＤ６７やコリメート光学系７０、ミラー７１、プリズム７２が不動のため、ハウジング内に移動分のスペースを用意する必要がなく、上記利点を保ったまま作業性の良い小型な手術用顕微鏡を提供することができる。
また、図１２は、第２実施例の画像投影光学系における左右の手術用顕微鏡接眼像を示す図である。
以下、図１２を用いて、第２実施例の画像投影光学系における左右の手術用顕微鏡接眼像について説明する。
図１２において、８７は手術用顕微鏡接眼像、８８は手術用顕微鏡接眼像の右上隅の部分、８９は手術用顕微鏡観察視野中心、９０は手術用顕微鏡観察像、９１は内視鏡観察像を夫々示す。
図１２に示すように、第２実施例の画像投影光学系６９（図８及び９）は左右の手術用顕微鏡接眼像８７に対して、右上隅の部分８８に小型ＬＣＤ６７（図８及び９）上の電子画像を投影しており、手術用顕微鏡観察視野中心８９付近は必ず手術用顕微鏡観察像９０が観察可能となるように構成されている。
【００２６】
この構成であれば、メイン観察像としての手術用顕微鏡観察像９０とガイド的役割をもつ内視鏡観察像９１の観察が両立でき、左右接眼像面の手術用顕微鏡観察像９０、内視鏡観察像９１の融像も可能となる。また、手術用顕微鏡観察視野中心８９付近に見える被観察物体は、オートフォーカス機能を有する手術用顕微鏡にとってピントを合わせるポイントであるため、手術用顕微鏡観察視野中心８９には必ず手術用顕微鏡観察像９０が見えなければならない。第２実施例では、手術用顕微鏡観察視野中心８９付近は、手術用顕微鏡観察像９０が観察できるオートフォーカス機能を用いる際に障害となることは無い。
なお、第２実施例では、手術用顕微鏡の左右接眼像面上に小型ＬＣＤ６７（図８及び９）上の電子画像を投影したが、左右のどちらか一方の接眼像面のみへの投影でも良い。
さらに、小型ＬＣＤ６７（図８及び９）上に表示する電子画像としては内視鏡画像のみでなく、ビデオカメラ等の撮像光学系により得られる画像を表示しても良いし、コンピューターグラフィックス、手術時に必要な神経モニターの波形画像等その他の電子画像を直接表示しても良い。
さらに、第２実施例では電子画像表示手段に小型ＬＣＤ６７（図８及び９）を用いたが、プラズマディスプレー等のその他の電子画像表示手段を用いても良い。
また、第２実施例の手術用顕微鏡光学系と画像投影光学系６９（図８及び９）は互いに独立し、互いを構成する光学素子を共用することがないため、互いの光学系が作り出す観察像を劣化し合うことがない。よって、観察者にクリアな両観察像を提供することができる。
【００２７】
以下に示す表は第１実施例及び第２実施例に採用した画像投影光学系６９（図８及び９）に関する数値データを示している。また、図１３に前記画像投影光学系６９（図８及び９）の詳細図を示す。
さらに、以下に示す表は第１実施例及び第２実施例に採用した画像投影光学系（高画質ＬＣＤ対応）に関する数値データを示している。また、図１４に前記画像投影光学系（高画質ＬＣＤ対応）の詳細図を示す。
第３実施例
図１５は第１及び２実施例中の画像投影光学系の移動部に遮光部材を配置した第３実施例を示す図である。
以下、図１５を用いて、画像投影光学系の移動部に遮光部材を配置した第３実施例について説明する。
図１５において、９２は遮光部材、９３は接眼像面、９４は接眼光学系、９５は観察者の瞳孔、９６はプリズム、Ｏは結像点を夫々示す。
図１５において、第３実施例は第１実施例及び第２実施例中の画像投影光学系２６（図３），８２（図１１）のうち、双眼鏡筒部４８（図５）の眼幅調整に伴い移動する画像投影光学系移動部２６（図３），８２（図１１）に手術用顕微鏡光束の一部を遮光する遮光部材９２を配置し、遮光部材９２により手術用顕微鏡観察像９０（図１２）の一部に像のない部分を創出して、その像のない部分に小型ＬＣＤ３４（図４），６７（図８）上の電子画像を投影するように画像投影光学系９（図１），６９（図８）を配置したものである。本実施例では、前記遮光部材９２は小型ＬＣＤ３４（図４）からの光束を反射する反射部材も兼ねており、双眼鏡筒部ハウジング５（図１）内の省スペースを図っている。上記構成であると、手術用顕微鏡観察像５５（図６）と内視鏡観察像５６（図６）が重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな同時観察を提供することができる。
なお、小型ＬＣＤ３４（図４）上に内視鏡観察像５６以外の例えば神経モニター等の波形画像の表示を行う場合、手術用顕微鏡観察像５５と重なっても差し支えないため、前記手術用顕微鏡光束の一部を遮光する遮光部材９２は、ハーフミラーと置き換えても良い。
【００３０】
第４実施例
図１６は、第１及び２実施例中の画像投影光学系の移動部に可動プリズムを配置した第４実施例を示す図である。
以下、図１６を用いて、第１及び２実施例中の画像投影光学系の移動部に可動プリズムを配置した第４実施例について説明する。
図１６において、９７は可動プリズム、９８は移動後の可動プリズムを夫々示す。
図１６は、第１及び２実施例中の画像投影光学系９（図１），６９（図８）のうち、双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する画像投影光学系移動部２６（図３），８２（図１１）に観察者が任意に移動することのできる可動プリズム９７の移動に伴い手術用顕微鏡の接眼光学系９４により得られる観察者の観察視野内に投影した内視鏡観察像９１（図１２）が観察視野外に移動するよう構成したものである。
上記構成であると、観察者が内視鏡観察像９１を不要と判断した場合、観察者が内視鏡観察像９１を観察視野外へ移動させることが可能となる。
【００３１】
第５実施例
図１７は、第５実施例であって、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング内に双眼鏡筒部光学系、左右一対の接眼光学系、画像投影光学系、及び小型ＬＣＤを内蔵して１つのユニットとし、手術用顕微鏡本体部ハウジングに対し着脱可能な構成としていることを示す図である。
以下、図１７を用いて、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジングユニットと手術用顕微鏡本体部ハウジングとの構成について説明する。
図１７において、９９は双眼鏡筒部光学系、接眼光学系、画像投映光学系、及び小型ＬＣＤを内蔵したユニット、１００は手術用顕微鏡本体部ハウジング、１０１は通常の手術用顕微鏡双眼鏡筒部ユニット、１０２は観察者の瞳孔、１０３は術部を夫々示す。
第５実施例では、図１７に示すように、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡のうち、双眼鏡筒部ハウジング５（図１）内に双眼鏡筒部光学系６（図１）、左右一対の接眼光学系１８（図１）、画像投影光学系９（図１）、及び小型ＬＣＤ７（図１）を内蔵した１つのユニット９９を、手術用顕微鏡本体部ハウジング１００に対し着脱可能に構成されている。
【００３２】
この構成であれば、上記ユニット９９と通常の手術用顕微鏡双眼鏡筒部ユニット１０１とシステム的に交換することが可能となり、手術用顕微鏡観察像３９（図５）と内視鏡観察像４０（図５）の同時観察を必要としない観察者５０（図５）は、手術用顕微鏡本体部４９（図５）は同じままで通常の双眼鏡筒部４８（図５）による手術用顕微鏡観察像３９（図５）を観察することができる。手術用顕微鏡は一つの医療施設において脳神経外科、眼科、整形外科等で共同使用されることが多く、各科によって使用形態が異なるため、ユニット交換することで各科の要望に応じた手術用顕微鏡を提供することが可能となる。
【００３３】
第６実施例
図１８は第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部が傾斜角可変双眼鏡筒部であり、画像投影光学系が可動鏡筒部ハウジング内に内蔵されている、第６実施例を示す図である。
以下、図１８を用いて、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部が傾斜角可変双眼鏡筒部の場合の可動鏡筒部ハウジング内に内蔵された画像投影光学系の構成について説明する。
図１８において、１０４は双眼鏡筒部可動鏡筒部ハウジング、１０５は双眼鏡筒部固定鏡筒部ハウジングを夫々示す。
図１８において、第６実施例は、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部４８（図５）が傾斜角可変双眼鏡筒部であり、且つ画像投影光学系９が可動鏡筒部ハウジング１０４内に内蔵されている。接眼像面は傾斜角の可変に伴い移動するが、画像投影光学系９を可動鏡筒部ハウジング１０４内に内蔵すると、傾斜角可変に伴う接眼像面の移動と一体となって移動し、画像投影光学系９にとって、接眼像面は不動になるため、新たに傾斜角可変に伴う接眼像面の移動を追従する機構を設ける必要がなくなり、よけいな大型化を防ぐことが可能となる。
【００３４】
第７実施例
図１９は手術用顕微鏡の第７実施例を示す図である。
以下、図１９を用いて、手術用顕微鏡の第７実施例について説明する。
図１９において、１０６は小型ＬＣＤと画像投影光学系とを内蔵するハウジング、１０７は小型ＬＣＤと画像投影光学系とを内蔵する画像投影光学系ユニット、１０８は手術用顕微鏡双眼鏡筒部ハウジングを夫々示す。
第７実施例は、第１実施例及び第２実施例において、小型ＬＣＤ７（図１）と画像投影光学系９（図１）とを１つのハウジング１０６内に配置し、画像投影光学系ユニット１０７として通常の手術用顕微鏡双眼鏡筒部ハウジング１０８に対し着脱可能な構成としたものである。
この構成であると、上記第５実施例の効果を、双眼鏡筒部ユニットを交換するまでもなく、画像投影光学系ユニット１０７の着脱のみで得ることが可能となる。
【００３５】
第８実施例
図２０（ａ）（ｂ），図２１（ａ）（ｂ）及び図２２は手術用顕微鏡の第８実施例を示す図である。
図２０は画像投影光学系をハウジング内に内蔵する，もしくは画像投影光学系ユニットが着脱可能なジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系の光学配置図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。
図２１は画像投影光学系をハウジング内に内蔵する，もしくは画像投影光学系ユニットが着脱可能なイエンチタイプ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系の光学配置図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。
図２２（ａ）（ｂ）は、ともに光束進行方向を１８０°変換させる、面内で３回反射する台形プリズムＰと面内で２回反射する台形プリズムＱとの比較図である。
第８実施例は画像投影光学系をハウジング５（図１）内に内蔵する，もしくは画像投影光学系ユニットが着脱可能な双眼鏡筒部の双眼鏡筒部光学系６（図１）を構成する光学素子内に、左右１対の面内で３回反射する台形プリズムＰを配置したものである。前記双眼鏡筒部光学系６は双眼鏡筒部ハウジング５内もしくはハウジング５周辺に画像投影光学系９（図１）を配置するためのスペースを創造しなければならない。よって、双眼鏡筒部光学系６を構成する各光学素子はできるだけ小型化しなければならず、比較的スペースを要するプリズム、特に光束進行方向を１８０°変換させる面内で２回反射する台形プリズムＱ（図２２（ａ））などは最も小型化しなければならない光学素子である。本実施例では前記面内で２回反射する台形プリズムＱを、面内で３回反射する台形プリズムＰ（図２２（ｂ））に変更することで、プリズムの厚み方向の小型化を可能としている。よって、観察者に画像投影機能を有する作業性の良い小型な双眼鏡筒部を提供することができる。
なお、本実施例は通常の双眼鏡筒部に採用すればより小型な双眼鏡筒部を観察者に提供することが可能となる。
【００３６】
以下、本実施例を採用した手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系の数値データを示す。
以下のデータは、図２０に示すジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する双眼鏡筒部光学系に関する数値データである。
以下のデータは、図２１に示すイエンチタイプ方式の眼幅調整機構を有する双眼鏡筒部光学系に関する数値データである。
【００３８】
第９実施例
図２３は手術用顕微鏡の第９実施例を示す図であって、手術用顕微鏡の接眼光学系とアイポイント付近の詳細を示す図である。
図２３において、１０９は接眼光学系、１１０は手術用顕微鏡光学系が作る射出瞳、１１１は画像投影光学系が作る射出瞳、１１２は手術用顕微鏡のアイポイント、１１３は内視鏡による観察像、１１４は投影した小型ＬＣＤ上の電子画像を夫々示す。
第９実施例は第１実施例及び第２実施例において、図２３に示すように、手術用顕微鏡の接眼光学系１０９を介して、手術用顕微鏡光学系が作る射出瞳１１０と、画像投影光学系９（図１）が作る射出瞳１１１を同じ位置に重ねて配置し、且つ画像投影光学系９が作る射出瞳１１１の直径をφ３ｍｍとし、手術用顕微鏡光学系が作る射出瞳１１０より大きくしたものである。
この構成であると、観察者が手術用顕微鏡観察像を観察するために手術用顕微鏡のアイポイント１１２に自身の眼をもっていくと手術用顕微鏡観察像１１３と、手術用顕微鏡接眼像面上に投影した小型ＬＣＤ７上の電子画像１１４を同時に観察することができる。
また、接眼像面上の手術用顕微鏡観察像１１３と投影された小型ＬＣＤ７上の電子画像とは互いに輝度が異なり、通常、手術用顕微鏡観察像１１３の輝度の方が高いため、両観察像の明るさに差が生じてしまうことがあるが、本実施例では画像投影光学系９が作る射出瞳１１１の方が手術用顕微鏡光学系の作る射出瞳１１０より大きく、人間の瞳孔径（φ２．５ｍｍ）より大きくなるようφ３ｍｍに構成してあるため、両観察像の見掛け上の明るさの差は感じられにくくなる。
【００３９】
第１０実施例
図２４（ａ）は手術用顕微鏡の第１０実施例の光学系を、図２４（ｂ）は同光学系に用いられる小型ＬＣＤの斜視図を夫々示している。
以下、手術用顕微鏡の第１０実施例について説明する。
図２４（ａ）及び（ｂ）において、１１５は小型ＬＣＤ、１１６は小型ＬＣＤの表示面、１１７は画像投影光学系の入射瞳、１１８は内視鏡による観察像、１１９は内視鏡による観察像の像中心、１２０は内視鏡による観察像の外周辺、１２１は小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系に入射する光束、１２２は小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系に入射する光束の主光線、１２３は画像投影光学系のコリメート光学系、Ａは小型ＬＣＤ１１５の表示面１１６から画像投影光学系の入射瞳１１７までの距離、Ｈは小型ＬＣＤ１１５の表示面１１６上に表示させた内視鏡観察像１１８の像中心１１９から外周辺１２０までの距離を夫々示す。
第１０実施例においては、小型ＬＣＤ１１５の表示面１１６上に表示させた内視鏡による観察像は、直径１６．８ｍｍの円形状に形成されており、また、画像投影光学系の入射瞳１１７の位置は小型ＬＣＤ表示面から６８．５ｍｍ以上離れた所に配置されている。
【００４０】
この構成であると、下記の条件式を満足する。本実施例の場合、Ｈ＝８．４，Ａ＝１００となり、下記条件式を満足している。
Ａ≧（Ｈ／ｔａｎ７°）
（但し、ＡはＬＣＤ表示面から画像投影光学系の入射瞳までの距離、ＨはＬＣＤ表示面上に表示した内視鏡による観察像の像中心から最周辺までの距離である。）
この構成であると、小型ＬＣＤ１１５の表示面から画像投影光学系に入射する光束１２１の主光線１２２は小型ＬＣＤ１１５の表示面に対して角度が付きすぎないため、色調の角度特性があまり良くない小型ＬＣＤ１１５を用いても、表示した画像全体を同じ色調で観察することができる。
【００４１】
第１１実施例
図２５は手術用顕微鏡の第１１実施例を示す図であって、（ａ）は手術用顕微鏡双眼鏡筒部の外観斜視図、（ｂ）は手術用顕微鏡双眼鏡筒部の横断面図を夫々示している。
以下、手術用顕微鏡の第１１実施例について説明する。
図２５（ａ）（ｂ）において、手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング１２４は、観察者が双眼鏡筒部を覗き観察する際にちょうど観察者のおでこ１２５がくる方向にスペース１２６を設け、このスペース１２６内に、２つの小型ＬＣＤ１２７と、２本の画像投影光学系１２８とを配置している。
この構成であれば、前記小型ＬＣＤ１２７や画像投影光学系１２８を双眼鏡筒部ハウジング１２４内に内蔵した時に生じる大型化を観察者のおでこ方向に集中させることができ、観察者が双眼鏡筒部を覗き観察する際に手元方向や左右方向に不要な突出を生じさせないため、手術の邪魔になることを避けることが可能と成り、作業性の低下を防ぐことができる。
以上の第１実施例から第１１実施例までにおける手術用顕微鏡は、実体顕微鏡に置き換えても全く同様な効果が得られるため、実体顕微鏡に置き換えても良い。
【００４２】
第１２実施例
図２６は手術用顕微鏡の第１２実施例を示す図である。本実施例の手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導びく画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できるように構成されている。図２６に示すように、内視鏡観察像１３１から射出する光束１３２が画像投影光学系１３３の第１レンズ群１３３ａを透過して発散光束１３４となり、画像投影光学系１３３の第２レンズ群１３３ｂは、接眼像面１３５、接眼光学系１３６とともに一体となって眼幅調整により光軸Ｍ方向に移動しながら前記発散光束１３４を受け結像させる。このとき、この結像位置１３７は眼幅調整に伴い接眼像面１３５に対してずれた位置に結像するが接眼光学系１３６を通した観察者の眼１３８の深度幅Ｗ内でずれるため、観察者は接眼像面１３５上の手術用顕微鏡観察像１４０と、画像投影光学系１３３により投影された内視鏡観察像１４１を同時にはっきりと観察することができる。本実施例では画像投影光学系１３３の第１レンズ群１３３ａから射出する光束を発散光束としたが、収束光束でも良い。
【００４３】
第１２実施例の手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系１３３の一部はその開口が光束を取り込める範囲内で移動し、かつ、前記画像投影光学系１３３の一部の移動に伴い変化する投影画像の接眼像面１３５に対するピントズレが以下の条件を満たしている。
−２（（ｆｏｃ2 ）／１０００）＜Ｘ＜２（（ｆｏｃ2 ）／１０００）
但し、ｆｏｃは接眼光学系の焦点距離、Ｘは投影画像の接眼像面に対するピントズレ量である。
【００４４】
上記条件式は、観察者の目の焦点深度を考慮し設定されたもので、条件式の上下限を超えると顕微鏡観察像はピントの合った状態で観察ができるのに、内視鏡画像はピントの合っていない状態で観察することになり、両方の画像をピントの合った状態で観察することができない。しかしながら、本実施例の構成であれば、前記画像投影光学系の一部の移動に伴い投影画像が接眼像面に対してピントズレしても観察者の眼の焦点深度内に収まるため、観察者に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の両立が可能な手術用顕微鏡を提供することができる。
【００４５】
第１３実施例
図２７（ａ）は、本発明に係る手術用顕微鏡の第１３実施例であって、図２７（ｂ）は本実施例の手術用顕微鏡における双眼鏡筒部の光学系の概略構成図である。図２７（ｂ）の画像処理装置１４５には図２７（ａ）のように内視鏡ＣＣＤカメラアダプター４３に接続したＣＣＵ４１や、波形モニター１４６、ＣＴ１４７などが接続され、小型ＬＣＤ１４８の表示面にそれぞれの画像を同時に表示している。この小型ＬＣＤ１４８に表示された複数の画像を、画像投影光学系１４９により、手術用顕微鏡光学系１５０の接眼像面１５１に投影することができる。よって、観察者５０は接眼光学系１５３を介して観察像を拡大観察することにより手術用顕微鏡観察像１５２のみならず、内視鏡画像１５５や、波形モニター画像１５６、ＣＴ画像１５７など手術に有益な画像情報を同時に得ることができる。なお、複数の画像を表示するために小型ＬＣＤ１４８などの画像表示手段や画像投影光学系１４９を増やす必要がないため、ハウジングが大型化することがなく、観察者に作業性の良い小型な手術用顕微鏡を提供することができる。なお、上記小型ＬＣＤ１４８としては、表示面が１６：９の横長なものが適している。
【００４６】
この構成であれば、電子画像表示手段や、画像投影光学系の数を増やす必要がない。例えば、複数の画像を一つの電子画像表示手段に表示すれば、ハウジングの大型化が防げる。この時、複数の画像の各々は小さくなるが、画像投影光学系の倍率を適切に選べば観察に無理のない画像を観察者に提供できる。また、観察者に手術用顕微鏡光学系により得られる観察視野内に手術用顕微鏡観察像とプラスして内視鏡画像や、ＣＴ画像、波形モニター画像等の手術に有益な画像情報を複数同時に提供することができる。
【００４７】
第１４実施例
図２８は、本発明に係る手術用顕微鏡の第１４実施例である。図２８の画像処理装置１６０には図２７（ａ）のように内視鏡用ＣＣＤカメラアダプター４３に接続したＣＣＵ４１と波形モニター１４６が接続され、小型ＬＣＤ１６１の表示面の左右２ケ所にそれぞれ内視鏡画像１５５と波形モニター画像１５６を同時に表示している。この小型ＬＣＤ１６１に表示された複数の画像を、画像投影光学系１６２により、手術用顕微鏡光学系１５０の接眼像面１６３に投影することができ、かつ、画像投影光学系１６２内部の光学素子のうち、最も接眼像面１６３に近い反射ミラー１６５は上記の波形モニター画像１５６から射出する光束が反射する部分と、内視鏡画像１５５から射出する光束が反射する部分では性質が異なり、前者はハーフミラー１６５ａで後者は通常のミラー１６５ｂである。この構成であると、観察者は接眼光学系１５３を介して観察像を拡大観察することにより手術用顕微鏡観察像１６４のみならず、内視鏡画像１５５や、波形モニター画像１５６の手術に有益な画像情報を得ることができ、かつ、手術用顕微鏡観察像１６４と重なって見えても互いの像をスポイルしにくい波形モニター画像１５６は手術用顕微鏡観察像１６４と重なって見えるため、波形モニター画像１５６と重なった部分の手術用顕微鏡観察像１６４の情報は失われることがない。また、互いの像をスポイルし易い内視鏡画像１５５は手術用顕微鏡観察像１６４と重なって見えないため、内視鏡画像１５５の情報も失われることはない。
なお、複数の画像を表示するために小型ＬＣＤ１６１などの画像表示手段や画像投影光学系１６２を増やす必要がないため、ハウジングが大型化することがなく、観察者に作業性の良い小型な手術用顕微鏡を提供することができる。また、上記小型ＬＣＤ１６１は表示面が１６：９の横長なものが適している。
【００４８】
この構成であれば、電子画像表示装置や、画像投影光学系の数を増やす必要がなく、ハウジングの大型化が防げる。さらに、内視鏡画像はミラー若しくは全反射プリズムで接眼像面に投影されるため、ミラー若しくは全反射プリズムの配置された部分に相当する部分の手術用顕微鏡画像は観察者の目に届かない。従って、互いに複雑な像である手術用顕微鏡像と内視鏡像が重なり合うことはないので各々の画像を明瞭に観察できる。しかも重ね合わせによる各々の像の明るさのロスもないので、各々の像は共に明るく良好に観察できる。
【００４９】
一方、波形モニター画像や文字情報は単純な画像である。従って、ハーフミラーを介して手術用顕微鏡画像に重ね合わせたとしても、各々の画像の認識は容易にでき、手術用顕微鏡画像の表示領域を大きくとることができる。しかも、画像処理装置によって、波形モニター画像や文字情報の輝度を調整することによって、波形モニター画像や文字情報を強調したり、逆に表示を無くして手術用顕微鏡観察像のみにすることもできる。観察者に手術用顕微鏡光学系により得られる観察視野内に手術用顕微鏡観察像とプラスして内視鏡画像だけでなく、ＣＴ画像や波形モニター画像等の手術に有益な画像情報を同時に提供することができる。かつ、手術用顕微鏡観察像を削ってしまう部分を最小限にできるため、基本である手術用顕微鏡観察像の観察の妨げになることはない。
【００５０】
以上説明したように、手術用顕微鏡は、特許請求の範囲に記載された特徴の他に、下記の特徴を有する。
（１） 画像投影光学系の結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に内視鏡光学系による観察像を投影させることを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とが重なり合って見えることがなく、観察者にクリアな両観察像の同時観察を提供することができる。
【００５１】
（２） 画像投影光学系の結像光学系を構成する光学素子の一部を観察者が任意に移動できる光学素子とし、この光学素子の移動に伴い手術用顕微鏡の接眼光学系により得られる観察者の観察視野内に投影した内視鏡光学系による観察像を観察視野外に移動可能としたことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、観察者が内視鏡観察像を不要と判断した場合、観察者が内視鏡観察像を観察視野外へ移動させることが可能となる。
【００５２】
（３） 手術用顕微鏡光学系と、画像投影光学系とが作る両射出瞳を同じ位置に配置し、かつ、画像投影光学系が作る射出瞳の直径は、手術用顕微鏡光学系が作る射出瞳より大きく構成した。
この構成であれば、観察者が手術用顕微鏡観察像を観察するために手術用顕微鏡のアイポイントに自身の眼をもっていくと手術用顕微鏡観察像と同時に撮像光学系観察像を同時に観察することができる。また、手術用顕微鏡観察像と、投影した撮像光学系観察像は輝度が異なることが多く、通常、手術用顕微鏡観察像の方が輝度が高いため、両観察像の明るさに差が生じてしまうことがあるが、上記構成であれば、画像投影光学系が作る射出瞳の方が手術用顕微鏡光学系の作る射出瞳より大きいため、両観察像の見掛け上の明るさの差を減少させている。
ただし、画像投影光学系の大型化を招くため、前記画像投影光学系が作る射出瞳径は最大φ１５ｍｍまでとした方が良い。
なお、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像の輝度が等しい場合は、前記画像投影光学系が作る射出瞳径はφ１ｍｍからφ１５ｍｍまで何れの値を取っても良い。
【００５３】
（４） 手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング内に、双眼鏡筒部光学系と、接眼光学系と、内視鏡光学系による観察像を表示するための少なくとも１つの電子画像表示手段と、電子画像表示手段から射出する光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面へ導き投影する少なくとも１つの画像投影光学系とを配置し、ユニットとして手術用顕微鏡本体部に対し着脱可能にしたことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、上記ユニットと通常の手術用顕微鏡双眼鏡筒部ユニットをシステム的に交換することが可能となり、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の同時観察を必要としない観察者に手術用顕微鏡本体部は同じままで通常の双眼鏡筒部による手術用顕微鏡観察像を提供することができる。
【００５４】
（５） 内視鏡光学系による観察像を表示するための少なくとも１つの電子画像表示手段と、電子画像表示手段から射出する光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面へと導き投影する少なくとも１つの画像投影光学系とを１つのハウジング内に配置し、ユニットとして手術用顕微鏡双眼鏡筒部に対し着脱可能としたことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、前記効果を双眼鏡筒部ユニットを交換するまでもなく、画像投影光学系ユニットの着脱のみで得ることができる。
【００５５】
（６） 手術用顕微鏡の双眼鏡筒部が傾斜角可変鏡筒部であった場合、内視鏡光学系による観察像を表示するための少なくとも１つの電子画像表示手段と、電子画像表示手段から射出する光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面へと導き投影する少なくとも１つの画像投影光学系とを前記傾斜角可変双眼鏡筒部の可動鏡筒部ハウジング内に配置したことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、画像投影光学系は傾斜角の可変に伴い移動する手術用顕微鏡接眼光学系と一体となり移動するため、画像投影光学系にとって、前記接眼光学系の接眼像面は不動となり新たに追従機構を設ける必要がなくなり、よけいな大型化を防ぐことが可能となる。
【００５６】
（７） 内視鏡光学系による観察像を表示するために、電子画像表示手段を用い、更に前記電子画像表示手段としてＬＣＤを選んだ場合、画像投影光学系の入射瞳位置が常に以下の条件を満たすことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
Ａ≧（Ｈ／ｔａｎ７°）
但し、ＡはＬＣＤ表示面から画像投影光学系の入射瞳までの距離、ＨはＬＣＤ表示面上に表示した内視鏡による観察像の像中心から外周辺までの距離である。
一般的なＬＣＤの特性として色調の角度特性が悪く、ＬＣＤ上の画像を角度を付けて眺めると異常な色付きが生じてしまう。このような特性をもった小型ＬＣＤを用いても、前記構成であれば、小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系に入射する光束の主光線は大きく傾かないため、表示した画像全体を同じ色調で観察することができる。
【００５７】
（８） 手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジングに観察者が双眼鏡筒部を覗き観察する際にちょうど観察者のおでこがくる方向（図２５参照）にスペースを設け、このスペース内に少なくとも１つの撮像光学系による観察像を表示するための電子画像表示手段と、少なくとも１つの画像投影光学系を配置したことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング内に電子画像表示手段や画像投影光学系を内蔵する双眼鏡筒部は小型化を図ってもどうしても通常の双眼鏡筒部より大型化してしまうが、前記構成であれば、電子画像表示手段や画像投影光学系を内蔵することによる大型化を観察者が双眼鏡筒部を覗き観察する際にちょうど観察者のおでこがくる方向に集中させることができ、手術の邪魔になることを避けることが可能となり、作業性の低下を防ぐことができる。
なお、上記手術の邪魔になる場合とは、左右方向に出っ張らせると術部を直接覗き込む際に邪魔になったり、下に出っ張らせると手元の作業の邪魔になる場合等が考えられる。
【００５８】
（９） 手術用顕微鏡とは別体の撮像光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、コリメート光学系と結像光学系とからなり、コリメート光学系は、撮像光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、結像光学系は、前記コリメート光学系より射出するアフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像することを特徴とし、かつ、前記結像光学系はその開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動することを特徴とする手術用顕微鏡。
以上の構成であれば、眼幅調整により移動してしまう接眼光学系の接眼像面に撮像光学系による観察像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は、手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は互いに独立していて、互いに構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化し合うことがないため、両観察像をクリアに保っている。
【００５９】
（１０） 電子画像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系は、コリメート光学系と結像光学系とからなり、コリメート光学系は、電子画像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、結像光学系は、前記コリメート光学系より射出するアフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼光学系に結像することを特徴とし、かつ、前記結像光学系はその開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動することを特徴とする手術用顕微鏡。
以上の構成であれば、眼幅調整により移動してしまう接眼光学系の接眼像面に電子画像を追従して投影することができる。よって、観察者に眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像とコンピューターグラフィックス等の電子画像の同時観察を提供することができる。
さらに、前記コリメート光学系は手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動であり、手術用顕微鏡ハウジング内に前記コリメート光学系の移動スペースを設ける必要がないため、手術用顕微鏡の小型化が図れる。
さらに、画像投影光学系と手術用顕微鏡光学系は、互いに独立していて、互いを構成する光学素子を共用することはない。よって、互いの光学系が作る観察像を劣化し合うことがないため、両観察像をクリアに保っている。
【００６０】
（１１）手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導びく画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、前記画像投影光学系の一部はその開口が光束を取り込める範囲内で移動し、かつ、前記画像投影光学系の一部の移動に伴い変化する投影画像の接眼像面に対するピントズレが以下の条件を満たすことを特徴とする手術用顕微鏡。
−２（（ｆｏｃ２）／１０００）＜Ｘ＜２（（ｆｏｃ２）／１０００）
但し、ｆｏｃは接眼光学系の焦点距離、Ｘは投影画像の接眼像面に対するピントズレ量である。
この構成であれば、前記画像投影光学系の一部の移動に伴い投影画像が接眼像面に対してピントズレしても観察者の眼の焦点深度内に収まるため、観察者に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像の両立が可能な手術用顕微鏡を提供することができる。
【００６１】
（１２）内視鏡光学系による観察像を表示するための少なくとも１つの電子画像表示手段を有し、その電子画像表示手段は画像処理装置により少なくとも２つの表示部分に分割して内視鏡画像とその他電子画像を同時に表示し、その表示像を画像投影光学系により、手術用顕微鏡光学系の接眼像面へ投影することを特徴とする前記請求項２及び３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、電子画像表示装置や、画像投影光学系の数を増やす必要がなく、ハウジングの大型化が防げるだけでなく、観察者に手術用顕微鏡光学系により得られる観察視野内に手術用顕微鏡観察像とプラスして内視鏡画像や、ＣＴ画像、波形モニター画像等の手術に有益な画像情報を複数同時に提供することができる。
【００６２】
（１３）内視鏡光学系による観察像を表示するための少なくとも１つの電子画像表示手段を有し、その電子画像表示手段は画像処理装置により、少なくとも２つの表示部分に分割して内視鏡画像とその他電子画像を同時に表示し、その電子画像表示手段上の表示像を画像投影光学系により、一部はハーフミラーを介して手術用顕微鏡光学系の接眼像面に投影し、一部はミラー及び全反射プリズムを介して手術用顕微鏡光学系の接眼像面に投影することを特徴とする前記請求項２及び３の何れかに記載の手術用顕微鏡。
この構成であれば、電子画像表示装置や、画像投影光学系の数を増やす必要がなく、ハウジングの大型化が防げる。波形モニター画像等はハーフミラーを介して手術用顕微鏡観察像と重なって見えるように接眼像面に投影し、また、内視鏡画像等はミラー及び全反射プリズムを介して手術用顕微鏡観察像と重なって見えないように接眼像面に投影できる。よって、観察者に手術用顕微鏡光学系により得られる観察視野内に手術用顕微鏡観察像とプラスして内視鏡画像だけでなく、ＣＴ画像や波形モニター画像等の手術に有益な画像情報を同時に提供することができる。
【００６３】
【発明の効果】
上記のように構成すれば、眼幅調整によらず、常に手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系を介して同時に観察可能で、且つ作業性の良い小型な手術用顕微鏡を提供することができるという実用上の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】手術用顕微鏡の第１実施例を示す図であって、手術用顕微鏡における双眼鏡筒部の光学系の構成を側面から見た概略構成図である。
【図２】手術用顕微鏡における図１の接眼光学系を示す説明図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、手術用顕微鏡の上記した構成における光学的原理を示す説明図であって、（ａ）は結像光学系が光軸上に配置されている場合を示し、（ｂ）は結像光学系が光軸に対して垂直な面内にシフトしている場合を示している。
【図４】手術用顕微鏡の第１実施例に用いる画像投影光学系のプリズムやミラーによる光束の反射状態を示す説明図である。
【図５】手術用顕微鏡の第１実施例において、図１乃至図４で用いた手術用顕微鏡にＣＣＤを搭載した内視鏡を併用させた場合を示す概念図である。
【図６】手術用顕微鏡の第１実施例における手術用顕微鏡の右眼用の手術用顕微鏡接眼像を示す図である。
【図７】手術用顕微鏡の第１実施例で用いたジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡の双眼鏡筒部光学系であって、眼幅調整に伴い移動する平行四辺形プリズムと接眼光学系と画像投影光学系のみを抜粋して示した詳細な側面配置図である。
【図８】手術用顕微鏡の第２実施例を示す図であって、手術用顕微鏡の接眼光学系付近と画像投影光学系の光学系配置の正面図である。
【図９】手術用顕微鏡の第２実施例を示す図であって、手術用顕微鏡の接眼光学系付近と画像投影光学系の光学系配置の上面図である。
【図１０】第２実施例で用いる手術用顕微鏡の双眼鏡筒部の眼幅調整がイエンチタイプ方式であることを示す説明図である。
【図１１】手術用顕微鏡の第２実施例における光学的原理を示す図であって、（ａ）は結像光学系が通常の位置にある場合を示していて、（ｂ）は結像光学系が光軸方向にスライドした場合を示している。
【図１２】第２実施例の画像投影光学系における左右の手術用顕微鏡接眼像を示す図である。
【図１３】手術用顕微鏡の第１及び２実施例に採用した画像投影光学系の詳細図である。
【図１４】手術用顕微鏡の第１及び２実施例に採用した画像投影光学系（高画質ＬＣＤ対応）の詳細図である。
【図１５】第１及び２実施例中の画像投影光学系の移動部に遮光部材を配置した第３実施例を示す図である。
【図１６】第１及び２実施例中の画像投影光学系の移動部に可動プリズムを配置した第４実施例を示す図である。
【図１７】手術用顕微鏡の第５実施例を示す図であって、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部ハウジング内に双眼鏡筒部光学系、左右一対の接眼光学系、画像投影光学系、及び小型ＬＣＤを内蔵して１つのユニットとし、手術用顕微鏡本体部ハウジングと着脱可能な構成としていることを示す図である。
【図１８】手術用顕微鏡の第６実施例を示す図であって、第１及び２実施例中の手術用顕微鏡の双眼鏡筒部が傾斜角可変双眼鏡筒部であると共に、画像投影光学系が可動鏡筒部ハウジング内に内蔵されていることを示す図である。
【図１９】手術用顕微鏡の第７実施例を示す図である。
【図２０】手術用顕微鏡の第８実施例を示す図であって、画像投影光学系をハウジング内に内蔵する、もしくは画像投影光学系ユニットが着脱可能なジーテントップ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２１】手術用顕微鏡の第８実施例を示す図であって、画像投影光学系をハウジング内に内蔵する、もしくは画像投影光学系ユニットが着脱可能なイエンチタイプ方式の眼幅調整機構を有する手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系の光学配置図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２２】手術用顕微鏡の第８実施例に用いる２つのタイプの台形プリズムの比較図であり、（ａ）は光束進行方向を１８０°変換させる，面内で２回反射する台形プリズムであり、（ｂ）は光束進行方向を１８０°変換させる，面内で３回反射する台形プリズムである。
【図２３】手術用顕微鏡の第９実施例を示す図であって、手術用顕微鏡の接眼光学系とアイポイント付近の詳細を示す図である。
【図２４】手術用顕微鏡の第１０実施例を示す図であって、（ａ）は光学系の配置図，（ｂ）は小型ＬＣＤの斜視図である。
【図２５】手術用顕微鏡の第１１実施例を示す図であって、（ａ）は手術用顕微鏡双眼鏡筒部の外観斜視図、（ｂ）は手術用顕微鏡双眼鏡筒部の横断面図である。
【図２６】手術用顕微鏡の第１２実施例を示す図である。
【図２７】手術用顕微鏡の第１３実施例を示す図であって、（ａ）は手術用顕微鏡に内視鏡を併用させた場合を示す図、（ｂ）は（ａ）における双眼鏡筒部の光学系を示す図である。
【図２８】手術用顕微鏡の第１４実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 平行四辺形プリズム
２ 平行四辺形プリズムへの入射光軸
３ 接眼光学系
４ アイポイント
５ 手術用顕微鏡双眼鏡筒部ハウジング
６ 手術用顕微鏡双眼鏡筒部光学系
７ 電子画像を表示する小型ＬＣＤ
８ 右眼用接眼像面
９ 画像投影光学系
１０ コリメート光学系
１１ ミラー
１２ プリズム
１３ 結像光学系
１４ プリズム
１５ プリズム
１６ 双眼鏡筒部の眼幅調整に対して不動な固定部
１７ 双眼鏡筒部の眼幅調整に伴い移動する接眼像面と一体となって移動する移動部
１８ 接眼光学系
１９ 観察者の瞳孔
２０ 双眼鏡筒部光学系の結像光学系
２１ 小型ＬＣＤ
２２ 小型ＬＣＤを射出した光束
２３ 画像投影光学系固定部
２４ コリメート光学系
２５ アフォーカル光束
２６ 画像投影光学系移動部
２７ アフォーカル光束の光軸
２８ 接眼像面
２９ 結像光学系
３０ プリズム
３１ プリズム
３２ 接眼像面
３３ 平行四辺形プリズムの入射光軸
３４ 小型ＬＣＤ
３５ 投影画像
３６ 手術用顕微鏡では観察不可能な細穴部内
３７ ＣＣＤを搭載した内視鏡
３８ 手術用顕微鏡の右眼用接眼光学系で得られる観察視野内
３９ 手術用顕微鏡観察像
４０ 内視鏡観察像
４１ カメラコントロールユニット
４２ 内視鏡用光源
４３ 内視鏡用ＣＣＤカメラアダプター
４４ 手術用顕微鏡用光源
４５ ケーブル
４６ ライトガイド
４７ ライトガイド
４８ 手術用顕微鏡双眼鏡筒部
４９ 手術用顕微鏡本体
５０ 観察者
５１ 術部
５２ 手術用顕微鏡接眼像
５３ 手術用顕微鏡接眼像の右上隅の部分
５４ 手術用顕微鏡観察視野中心
５５ 手術用顕微鏡観察像
５６ 内視鏡観察像
５７ 画像投影光学系
５８ 画像投影光学系移動部
５９ 小型ＬＣＤからの光束が最初に透過する光学素子
６０ 平行四辺形プリズムの回転軸
６１ 接眼光学系の光軸
６２ 小型ＬＣＤ
６３ 画像投映光学系固定部
６４ 左右の接眼光学系
６５ ミラー
６６ 左右のアイポイント
６７ 小型ＬＣＤ
６８ 左右の接眼像面
６９ 画像投映光学系
７０ コリメート光学系
７１ ミラー
７２ プリズム
７３ 結像光学系
７４ プリズム
７５ プリズム
７６ アフォーカル光束の光軸
７７ 小型ＬＣＤ
７８ 小型ＬＣＤを射出した光束
７９ 画像投映光学系固定部
８０ コリメート光学系
８１ アフォーカル光束
８２ 画像投映光学系移動部
８３ 結像光学系
８４ アフォーカル光束の光軸
８５ 接眼像面
８６ 接眼像面上の固定した位置
８７ 手術用顕微鏡接眼像
８８ 手術用顕微鏡接眼像の右上隅の部分
８９ 手術用顕微鏡観察視野中心
９０ 手術用顕微鏡観察像
９１ 内視鏡観察像
９２ 遮光部材
９３ 接眼像面
９４ 接眼光学系
９５ 観察者の瞳孔
９６ プリズム
９７ 可動プリズム
９８ 移動後の可動プリズム
９９ 双眼鏡筒部光学系、接眼光学系、画像投映光学系、小型ＬＣＤを内蔵したユニット
１００ 手術用顕微鏡本体部ハウジング
１０１ 通常の手術用顕微鏡双眼鏡筒部ユニット
１０２ 観察者の瞳孔
１０３ 術部
１０４ 双眼鏡筒可動鏡筒部ハウジング
１０５ 双眼鏡筒固定鏡筒部ハウジング
１０６ 小型ＬＣＤと画像投映光学系とを内蔵するハウジング
１０７ 小型ＬＣＤと画像投映光学系とを内蔵したユニット
１０８ 手術用顕微鏡双眼鏡筒部ハウジング
１０９ 接眼光学系
１１０ 手術用顕微鏡光学系が作る射出瞳
１１１ 画像投影光学系が作る射出瞳
１１２ 手術用顕微鏡のアイポイント
１１３ 手術用顕微鏡観察像
１１４ 投影した小型ＬＣＤ上の電子画像
１１５ 小型ＬＣＤ
１１６ 小型ＬＣＤの表示面
１１７ 画像投影光学系の入射瞳
１１８ 内視鏡による観察像
１１９ 内視鏡による観察像の像中心
１２０ 内視鏡による観察像の最周辺
１２１ 小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系に入射する光束
１２２ 小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系に入射する光束の主光線
１２３ 画像投影光学系のコリメート光学系
１２４ 手術用顕微鏡双眼鏡筒部ハウジング
１２５ 観察者のおでこ
１２６ スペース
１２７ 小型ＬＣＤ
１２８ 画像投影光学系
１３１ 内視鏡観察像
１３２ 射出光束
１３３ 画像投影光学系
１３４ 発散光束
１３５ 接眼像面
１３６ 接眼光学系
１３７ 結像位置
１３８ 観察者の眼
１４０ 手術用顕微鏡観察像
１４１ 内視鏡観察像
１４５ 画像処理装置
１４６ 波形モニター
１４７ ＣＴ
１４８ 小型ＬＳＤ
１４９ 画像投影光学系
１５０ 手術用顕微鏡光学系
１５１ 接眼像面
１５２ 手術用顕微鏡像
１５３ 接眼光学系
１５５ 内視鏡画像
１５６ 波形モニター画像
１５７ ＣＴ画像
１６０ 画像処理装置
１６１ 小型ＬＳＤ
１６２ 画像投影光学系
１６３ 接眼像面
１６４ 手術用顕微鏡観察像
１６５ 反射ミラー
ａ 左右のアイポイント間隔
ｂ アフォーカル光束の幅
ｃ 平行四辺形プリズムの回転軸から光学素子５９までの距離
ｄ 平行四辺形プリズムの回転軸から接眼光学系の光軸までの距離
ｅ 左右のアイポイントの間隔
Ａ 小型ＬＣＤの表示面から画像投影光学系の入射瞳までの距離
Ｈ 小型ＬＣＤの表示面上に表示された内視鏡観察像の像中心から最周辺までの距離
Ｉ イメージローテーター
Ｐ 面内で３回反射する台形プリズム
Ｑ 面内で２回反射する台形プリズム
Ｏ 結像点
Ｍ 光軸
Ｗ 観察者の眼の深度幅
Claims (5)
- 手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、
前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、
前記コリメート光学系は、内視鏡光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、
前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、
かつ、前記結像光学系は、その開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動し、
さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記内視鏡光学系による観察像を投影させることを特徴とする手術用顕微鏡。 - 手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、
前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、
前記コリメート光学系は、内視鏡光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、
前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、
かつ、前記画像投影光学系の前記結像光学系の光軸は、前記内視鏡光学系による観察像を投影するさきの前記手術用顕微鏡の接眼光学系が眼幅調整によってスライドする方向と平行であり、前記結像光学系はその開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で、かつ、前記結像光学系の光軸と平行方向に移動し、
さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記内視鏡光学系による観察像を投影させることを特徴とする手術用顕微鏡。 - 手術用顕微鏡光学系とは別体の内視鏡光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、
前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、
前記コリメート光学系は、内視鏡光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、
前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、
かつ、前記画像投影光学系の前記コリメート光学系と前記結像光学系の間を結ぶ前記アフォーカル光束の光軸は、前記内視鏡光学系による術部観察像を投影するさきの前記手術用顕微鏡の接眼光学系が眼幅調整によってシフトする方向に対して垂直であり、前記結像光学系はその開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で、かつ、前記アフォーカル光束の光軸と垂直な面内に移動し、
さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記内視鏡光学系による観察像を投影させることを特徴とする手術用顕微鏡。 - 手術用顕微鏡とは別体の撮像光学系による観察像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、
前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、
前記コリメート光学系は、前記撮像光学系による観察像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、
前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、
かつ、前記結像光学系は、その開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動し、
さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記撮像光学系による観察像を投影させることを特徴とする手術用顕微鏡。 - 電子画像を手術用顕微鏡の接眼光学系へ導く画像投影光学系を有し、手術用顕微鏡観察像と撮像光学系観察像とを同時に観察できる手術用顕微鏡において、
前記画像投影光学系は、前記手術用顕微鏡の眼幅調整に対して不動なコリメート光学系と前記手術用顕微鏡の眼幅調整に伴い移動する結像光学系とからなり、
前記コリメート光学系は、電子画像から射出する光束をコリメートしてアフォーカル光束とし、
前記結像光学系は、前記コリメート光学系より射出する前記アフォーカル光束を手術用顕微鏡光学系の接眼像面に結像させ、
かつ、前記結像光学系は、その開口が前記アフォーカル光束を取り込める範囲内で少なくとも移動し、
さらに、前記結像光学系を構成する光学素子の一部を手術用顕微鏡光束を遮光する遮光部材とし、この遮光部材により手術用顕微鏡観察像の一部に像の無い部分を作り、その像の無い部分に前記電子画像を投影させることを特徴とする手術用顕微鏡。
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