JP3851687B2 - Surgical microscope - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば脳神経外科手術などにおいて使用され、観察光軸上の任意の点を中心として鏡体を傾斜可能な手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、手術用顕微鏡は支持装置に鏡体を保持して使用される。特願平７−２１６３０４号の出願で提案されている手術用顕微鏡においての支持装置は、観察光軸上の一点を中心として鏡体を傾斜させることが可能であり、さらに観察光軸上で傾斜中心点を移動させることも可能である。
【０００３】
この先行例のものには鏡体の焦準位置を鏡体の傾斜中心点としたい場所に合わせ、その状態で所定のスイッチを操作すると傾斜中心点がその位置に移動するという制御システム技術に関する記載もある。
【０００４】
また、最近では、支持装置のアームをオールフリーの状態に設定した場合に焦準機構を予め設定した位置に復帰させるというフォーカスの原点復帰機構が提案されている。本明細書中では、これをフォーカスリセットと呼ぶこととする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
（問題点）
前記手術用顕微鏡の支持装置において、アームをオールフリーにして観察位置を移動した後に焦準を移動した場合、その都度、傾斜中心点を再び設定し直さないと、意図した傾斜操作が行い難い。これは焦準操作の二度手間になってしまい、実際の使用に際しては使い勝手が悪いものであった。
また、手術中に、傾斜中心点を焦準位置に合わせる、または傾斜中心点を体表面に合わせる等といった場合に、傾斜中心点を設定する度に焦準をその位置に合わせなければならないため、手術中の傾斜中心点の切り換え操作が非常に面倒であった。
【０００６】
（本発明の目的）
本発明は前記問題点に着目してなされたものであり、請求項１に記載された発明の目的は、焦準を移動した場合でも最適な傾斜中心点の設定が自動的に行われ、操作性を向上させた手術用顕微鏡を提供することにある。また、請求項２及び３に記載された発明の目的は、メモリー手段に記憶された複数の差異データを用いて、傾斜中心点を切り換える操作を容易に行うことができるようになる手術用顕微鏡を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、焦準機構を有する鏡体と、当該鏡体を３次元空間内の所望の位置に支持し、少なくとも前記鏡体を当該鏡体の略観察光軸上の任意の点を中心に傾斜可能に設定し、かつ前記傾斜中心点を前記鏡体の略観察光軸上で移動させることが可能な顕微鏡支持アーム機構と、を有する手術用顕微鏡において、
前記傾斜中心点を移動させる駆動手段と、前記傾斜中心点の位置を検出する傾斜中心点検出手段と、前記鏡体の焦準位置を検出する焦準検出手段と、当該焦準検出手段から入力される実際の焦準位置データと、前記傾斜中心点検出手段から出力される実際の傾斜中心点データの差異を比較演算する第１の演算手段と、前記焦準位置と前記傾斜中心点との差異を予め設定し、この差異データを記憶しておくメモリー手段と、当該メモリー手段に記憶された前記差異データを、前記第１の演算手段で演算された演算結果と比較演算し、その演算結果に基づいて前記差異データと一致する位置に前記傾斜中心点を移動するように自動的に補正するべく前記駆動手段の駆動方向及び駆動量を決定する第２の演算手段と、前記第２の演算手段の演算結果に基づいて前記差異データに一致する位置に前記傾斜中心点を移動するように前記駆動手段を駆動制御する制御手段と、を有し、前記メモリー手段は、前記焦準位置と前記傾斜中心点の差異を予め複数設定して記憶でき、さらに、前記メモリー手段に記憶された前記複数の差異データを選択する切り換え手段を有することを特徴とする手術用顕微鏡である。
請求項２に係る発明は、前記メモリー手段に記憶されている前記焦準位置と前記傾斜中心点の複数の差異データのうち、少なくとも一つは零であることを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡である。
【０００８】
請求項１に係る発明では、予め術前に焦準位置と傾斜中心点との差を設定しておくことにより、焦準を移動してもその差分だけ傾斜中心点を自動的に補正するべく第２の演算手段から制御部に駆動信号が送られ駆動されるため、焦準位置と傾斜中心点の差は一定に保たれるという作用を持つ。
請求項２及び請求項３に係る発明では、予め術前に焦準位置と鏡体の傾斜中心点との差を複数種類設定しておくことにより、例えば焦準位置を中心とした鏡体傾斜操作と体表面を中心とした鏡体傾斜操作の切り換えが、切り換え手段により行われるという作用を持つ。
【０００９】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
図１ないし図６を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
（構成）
図１は第１実施形態に係る手術用顕微鏡の機械的な構成部分を概略的に示す。手術用顕微鏡は鏡体と、この鏡体を３次元空間内の所望の位置に支持する顕微鏡支持アーム機構としての支持装置とを備える。支持装置は具体的には後述するが、少なくとも前記鏡体を略観察光軸上の任意の点を中心に傾斜可能に設定し、かつ前記傾斜中心点を前記鏡体の略観察光軸上で移動させることが可能なものである。
【００１０】
同図１中、１は鏡体を支持する支持装置における支柱である。この支柱１は支持台４に対して立設されている。支持台４は底面にキャスターを有した底板４ａと立柱４ｂとからなり、その立柱４ｂの上端部に前記支柱１が取り付けられている。支柱１は鉛直軸Ｏ0 を中心として回転自在に設けられている。支柱１の上部には第１の平行四辺形リンク２が接続されており、その支柱１の下部には第２の平行四辺形リンク３が接続されている。
【００１１】
第１の平行四辺形リンク２はアーム２ａ〜２ｄを平行四辺形を構成するように配置し、それらを互いに平行な回転軸Ｏ1 〜Ｏ4 まわりに回動可能に接続してなるものであり、これは前記支柱１の上端部に上方支持部材５を介して接続され、回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に取り付けられている。ここで、回転軸Ｏ1 と鉛直軸Ｏ0 とは直交している。
【００１２】
第２の平行四辺形リンク３はアーム３ａ〜３ｄを平行四辺形を形成するように配置し、これらを互いに平行な回転軸Ｏ5 〜Ｏ8 まわりに回動可能に接続してなるものであり、これは前記支柱１の下端部に下方支持部材６を介してその回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に接続されている。ここで、回転軸Ｏ5 と鉛直軸Ｏ0 とは直交し、かつ前記回転軸Ｏ1 と平行である。つまり、第１の平行四辺形リンク２と第２の平行四辺形リンク３は支柱１の上下に分離して相似的な対応関係をもって対称的に配置されている。そして、後述する如く、第１の連動機構および第２の連動機構を介して相似的に連繋した変形動作を行う。
【００１３】
第１の平行四辺形リンク２のアーム２ａは、回転軸Ｏ1 下側一端から屈曲するアーム部を突き出す全体としてＬ字形の形状をしており、その突出アーム部の先端部分には前記回転軸Ｏ1 と平行な回転軸Ｏ13が設けられるが、この回転軸Ｏ13まわりに回動可能に第１の伝達ロッド７の上端が接続されている。ここで、紙面に平行な面内で回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ4 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ13を結ぶ線分は直角をなしているが、これに限られるものではない。
【００１４】
また、第２の平行四辺形リンク３に対応したアーム３ａも、同様なＬ字形の形状をしており、その突出アーム部の先端部分には、回転軸Ｏ5 と平行な回転軸Ｏ14まわりに回動可能に前記第１の伝達ロッド７の下端が接続されている。ここで、紙面に平行な面内で回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ8 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ14を結ぶ線分は前記同様に直角であるが、前述した第１の平行四辺形リンク２のアーム２ａの屈曲して突出するアーム部のものと平行ならば、これに限られるものではない。
【００１５】
このとき、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ4 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ8 を結ぶ線分は、常に平行をなしており、また、回転軸Ｏ1 ，０5 ，Ｏ14，Ｏ13を順次結ぶ各線分が、平行四辺形を形成している。
そして、この実施形態では、アーム２ａ，３ａと、第１の伝達ロッド７により、回動力を伝達して連動する第１の連動機構を構成する。
【００１６】
同様にして、第１の平行四辺形リンク２におけるアーム２ｂの回転軸Ｏ2 と、第２の平行四辺形リンク３におけるアーム３ｂの回転軸Ｏ6 とは、それに対して回動可能な第２の伝達ロッド８によって接続されている。つまり、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ2 を結ぶ線分と、回転軸Ｏ5 と回転軸Ｏ6 を結ぶ線分とは常に平行をなす関係にあるように設定されている。そして、この実施形態では、アーム２ｂ，３ｂと、第２の伝達ロッド８により、回動力を伝達して連動する第２の連動機構を構成する。
【００１７】
第１の平行四辺形リンク２におけるアーム２ｄの一端には、紙面に平行な面内にあって、鉛直軸Ｏ0 と交差し、回転軸Ｏ3 と回転軸Ｏ4 を結ぶ線分上の回転軸Ｏ9 まわりにおいて回動可能に支持される接続ブロック９が設けられている。この接続ブロック９には第３の平行四辺形リンク機構１０が接続されている。すなわち、第３の平行四辺形リンク機構１０はアーム１０ａ〜１０ｅおよび接続ブロック９を紙面に垂直な回転軸Ｏ15〜Ｏ19、Ｏ31、Ｏ32まわりにそれぞれ回動可能に接続することにより、２連式の平行四辺形リンク機構を形成してなる。この実施形態では、これら接続ブロック９と第３の平行四辺形リンク機構１０により、互いに直交する２つの回転軸Ｏ9 ，Ｏ10を中心にそれぞれ傾斜可能な傾斜機構としての第１の傾斜アーム１１を構成している。
【００１８】
ここで、顕微鏡鏡体（以下、鏡体という。）１２は、その観察光軸が、紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ17と回転軸Ｏ18を結ぶ線分を通る回転軸Ｏ20と一致しており、かつ前記アーム１０ｅの下方突出端部に対して前記回転軸Ｏ20まわりに回動可能に取り付けられた鏡体支持アーム１３を介していわば吊持する状態で保持されている。これにより、鏡体１２は、回転軸Ｏ9 、回転軸Ｏ20、および回転軸Ｏ9 と回転軸Ｏ20の交点Ｔ１を通る紙面に垂直な仮想の回転軸Ｏ10まわりにそれぞれ回動可能である。
なお、回転軸Ｏ9 、回転軸Ｏ10、回転軸Ｏ20まわりのそれぞれの自重による回転モーメントが、常に、ゼロになるべく重量配分されている。
【００１９】
第２の平行四辺形リンク３におけるアーム３ｄに対して固定的に接続された固定台２０には、紙面に平行な面内にあって鉛直軸Ｏ0 と交差し、回転軸Ｏ9 と平行な回転軸Ｏ21まわりに回動可能に支持された回転ブロック２１が接続されている。この回転ブロック２１には、回転軸Ｏ10と平行であり、かつ回転軸Ｏ21と直交する回転軸Ｏ12まわりに回動可能に接続された座２２が設けられている。そして、この実施形態では、これら固定台２０と回転ブロック２１および座２２により、別の傾斜機構としての第２の傾斜アーム１５を構成している。
【００２０】
前記座２２には、スライドロッド２３の一端が接続されており、このスライドロッド２３の他端部には前記座２２に対して前記回転軸Ｏ20を含む紙面に平行な面内で回転軸Ｏ12と直交する回転軸Ｏ23まわりに回動可能なジョイント２４が接続されている。この実施形態では、スライドロッド２３とジョイント２４によりさらに別の傾斜機構としての傾斜ロッド２５が構成されている。なお、ここで、回転軸Ｏ21、回転軸Ｏ12、回転軸Ｏ23まわりのそれぞれの自重による回転モーメントは常にゼロになるべく重量配分されている。
【００２１】
前記鏡体１２の回転軸Ｏ9 ，Ｏ10まわりの傾斜運動を直接的に前記傾斜ロッド２５の回転軸Ｏ21，Ｏ12まわりの傾斜運動に同一比で伝達する手段として可撓性の運動伝達部材が設けられている。すなわち、前記第１の傾斜アーム１１における接続ブロック９には回転軸Ｏ9 と同軸に配設された回転部材としてのプーリー２６ａが設けられており、このプーリー２６ａには、それぞれ反対側から巻き付けたワイヤー２７ａ，２７ｂの巻込み端を固定している。この各ワイヤー２７ａ，２７ｂの導出端側はそれぞれ可撓性のアウターチューブ２８ａ，２８ｂの内部に摺動可能に挿通されて案内されるようになっている。アウターチューブ２８ａ，２８ｂの各一端部は固定金具２９ａを介してアーム２ｄに対して固定されている。接続ブロック９はプーリー２６ａの回転によって同時に一体的に回転させられる。
【００２２】
同様に、第２の傾斜アーム１５の回転ブロック２１には、回転軸Ｏ21と同軸に配設された回転部材としてのプーリー２６ｂが設けられており、これには前記アウターチューブ２８ａ，２８ｂを通じて導かれてきた前記ワイヤー２７ａ，２７ｂの各他端がそれぞれ反対側から巻き付けられるとともに、そのプーリー２６ｂの周面に固定されている。前記アウターチューブ２８ａ，２８ｂの他端部は、固定金具２９ｂを介して前記固定台２０に対して固定されている。したがって、回転ブロック２１はプーリー２６ｂの回転によって同時に一体的に回転する。
【００２３】
前述した第１の傾斜アーム１１における接続ブロック９にはこれに対するアーム１０ｂに回転軸Ｏ32と同軸的に連結して配設された同じく回転部材としてのプーリー２６ｃが設けられており、このプーリー２６ｃには、それぞれ反対側から端部を巻き付け、その先端を固定したワイヤー２７ｃ，２７ｄが設けられている。このワイヤー２７ｃ，２７ｄはそれぞれ前述したものとは別の可撓性のアウターチューブ２８ｃ，２８ｄの内部に摺動可能に挿通されて案内される。アウターチューブ２８ｃ，２８ｄの各端部は固定金具２９ｃを介して接続ブロック９に対して固定されている。接続ブロック９はプーリー２６ｃと一体的に回転するようになっている。
【００２４】
同様に、第２の傾斜アーム１５の座２２には、回転軸Ｏ12と同軸に配設された回転部材としてのプーリー２６ｄが設けられており、このプーリー２６ｄには前記ワイヤー２７ｃ，２７ｄの他端側が反対側から巻き付けられるとともに、その先端がプーリー２６ｄに固定されている。このワイヤー２７ｃ，２７ｄをガイドする前記アウターチューブ２８ｃ，２８ｄの端部は固定金具２９ｄを介して回転ブロック２１に固定されている。第２の傾斜アーム１５の座２２はプーリー２６ｄと一体的に回転するようになっている。
【００２５】
ここで、前記プーリー２６ａとプーリー２６ｂは同一方向から見た場合において、その一方のプーリーを回動させたとき、他方のプーリーが同じ方向に回動すべく向きにワイヤー２７ａ，２７ｂが巻かれているとともに、その回転角度が等しくなるべく、両プーリー２６ａ，２６ｂは、同一の径で形成されている。
【００２６】
同様に、前記プーリー２６ｃ，２６ｄは、同一方向から見た場合において、一方のプーリーを回動させたとき、他方のプーリーが同じ方向に回動すべく向きにワイヤー２７ｃ，２７ｄが巻かれているとともに、その回転角度が等しくなるべく両プーリー２６ｃ，２６ｄは、同一の径に形成されている。
【００２７】
この実施形態ではこれらプーリー２６ａ〜２６ｄ、ワイヤー２７ａ〜２７ｄ、アウターチューブ２８ａ〜２８ｄ、固定金具２９ａ〜２９ｄにより、運動伝達機構４７を構成し、その可撓性で単一の長尺な伝達部材からなるワイヤー２７ａ〜２７ｄは、ガイド手段としてのアウターチューブ２８ａ〜２８ｄを通じて、座屈やたわみがなくその軸方向に進退するように案内される構成である。なお、ワイヤー２７ａ〜２７ｄは１本の単線であっても、芯線の有無に拘らず、より線であってもよい。
【００２８】
一方、前記支持台４の底板４ａには、鉛直軸Ｏ25まわりに回動可能に支持されている垂直シャフト３０が設けられている。これにはアーム３１ａ〜３１ｄを互いに平行な回転軸Ｏ26〜Ｏ29まわりに回動可能に接続してなる固定用平行四辺形リンク３１が、その回転軸Ｏ26まわりに回動可能に設けた旋回バー３２を介して連結されている。ここで、回転軸Ｏ26は、前記鉛直軸Ｏ25に対して垂直であり、また、垂直シャフト３０には、その鉛直軸Ｏ25まわりの回動を規制（制動）する電磁ブレーキが配設され、また、アーム３１ａとアーム３１ｂには、回転軸Ｏ26まわりの回動を規制する後述の電磁ブレーキが配設されている。
【００２９】
前記傾斜ロッド２５のジョイント２４の上端には、ロッド３３の一端が連結されている。このロッド３３の他端は、前記固定用平行四辺形リンク３１のアーム３１ｄの一端に連結されている。そして、この傾斜ロッド２５は、鉛直軸Ｏ25を含む紙面に平行な面内にあり、回転軸Ｏ28と回転軸Ｏ29を結ぶ線分を通る線上において各部に対して回動可能に接続されている。
【００３０】
このロッド３３の一端は、前記傾斜ロッド２５のジョイント２４に対して、回転軸Ｏ23と直交する回転軸Ｏ24まわりに回動可能に接続されている。この実施形態では、これら垂直シャフト３０、固定用平行四辺形リンク３１、旋回バー３２およびロッド３３および後述の電磁ブレーキにより運動規制機構４０が構成されている。ここで、前記運動規制機構４０の、回転軸Ｏ25、Ｏ26、Ｏ30まわりのそれぞれの自重による回転モーメントが、常にゼロになるべく、重量配分で構成されている。
【００３１】
図１で示すように前述した鉛直軸Ｏ0 を含む紙面に平行な面内で、回転軸Ｏ1 、Ｏ4 、Ｏ10をそれぞれ結ぶ三角形が、同一面内で、回転軸Ｏ5 、Ｏ8 、Ｏ12をそれぞれ結ぶ三角形と相似形になるべく、各回転軸を配置して構成されている。ここで相似比は、
（△Ｏ1 ，Ｏ4 ，０10）／（△5 、Ｏ8 、０12）＝Ｃ
となっている。Ｃは、定数である。
【００３２】
次に、細部の構成について説明する。図１において、３７ａは、支持台４に配設され、その支持台４に対する支柱１の回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキである。
【００３３】
第１の傾斜アーム１１および第１の平行四辺形リンク２のアーム２ｄとの接続部には第１の傾斜アーム１１の接続ブロック９に突出して形成される第１の回転ロッド３８が設けられている。この第１の回転ロッド３８は、前記アーム２ｄの内部に配設されたベアリングに嵌挿されることにより、回転軸Ｏ9 まわりに回動可能である。また、アーム２ｄには、電磁ブレーキ３７ｄが配設され、この電磁ブレーキ３７ｄはアーム２ｄに対する前記第１の回転ロッド３８の回動を電気的に規制するようになっている。
【００３４】
接続ブロック９にも、電磁ブレーキ３７ｅが配設され、電磁ブレーキ３７ｅは接続ブロック９に対するアーム１０ａの回動を電気的に制動可能なものである。
鏡体支持アーム１３にも、鏡体支持アーム１３のアーム１０ｅに対する回転軸Ｏ20まわりの回転を規制可能な電磁ブレーキ３７ｆが配設されている。
【００３５】
次に、図２に従い、上方支持部材５の部分の詳細を説明する。この図２は、図１の矢印ａ方向から見た回転軸Ｏ1 を含む部分の断面を示すものである。
すなわち、上方支持部材５には、上方シャフト３４がベアリング３６ａを介して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に支持されており、その上方シャフト３４は、前記上方支持部材５に配設された電磁ブレーキ３７ｂにより電気的に規制可能である。前記アーム２ａは、前記上方シャフト３４の外周にベアリング３６ｂを介して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能に支持されている。前記アーム２ｂは、上方シャフト３４に設けたフランジ部に対してねじにより固定されている。
【００３６】
次に、図３に従い、下方支持部材６の部分の詳細を説明する。図３は図１の矢印ｂ方向から見た回転軸Ｏ5 を含む部分の断面を示すものである。
すなわち、前記下方支持部材６には、下方シャフト３５が、ベアリング３６ｃを介して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に支持されており、その下方シャフト３５は、前記下方支持部材６に配設された電磁ブレーキ３７ｃにより電気的に規制可能である。前記アーム３ａは、前記下方シャフト３５のフランジ部に対してねじにより固定されている。また、前記アーム３ｂは、前記下方シャフト３５の外周にベアリング３６ｄを介して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能に支持されている。
【００３７】
次に、図４に従い、第２の平行リンク３、第２の傾斜アーム１５、傾斜ロッド２５および運動規制機構４０の詳細な構成について説明する。
図４中、Ｔ２は、回転軸Ｏ12と回転軸Ｏ21との交点、Ｓ２は回転軸Ｏ23、回転軸Ｏ24、回転軸Ｏ30の交点を示している。第２の平行四辺形リンク３のアーム３ｄにはねじ軸４１が固定されている。このねじ軸４１にはカウンターウエイト３９が軸線方向に移動可能に支持されている。前記カウンターウエイト３９は第１の平行四辺形リンク２、第２の平行四辺形リンク３を連動させたとき、回転軸Ｏ0 ，Ｏ1 まわりの回転モーメントが、常にゼロになるべく位置および重量配分がなされている。
【００３８】
同図４中、４３は傾斜ロッド駆動部であり、前記座２２に配設された傾斜ロッド２５のスライドロッド２３を電気的に駆動して回転軸Ｏ23の方向に移動させ、傾斜中心点Ｓ１，Ｓ２を移動させる駆動手段を構成する。また、同図４中、４４はその傾斜ロッド駆動部４３の駆動量を検出することにより、Ｔ２とＳ２間の直線距離Ｒ２を算出する傾斜ロッド位置検出部である。この結果から傾斜中心点Ｓ１，Ｓ２の実際の位置データを得ることができる。従って、傾斜ロッド位置検出部４４は傾斜中心点を検出する傾斜中心点検出部を構成するものでもある。この傾斜ロッド位置検出部４４の検出手段としては例えばエンコーダ等、種々のものを利用できる。
【００３９】
また、支持台４には支持台４に対する垂直シャフト３０の回転軸Ｏ25まわりの回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ３７ｇが配設されている。また、固定用平行四辺形リンク３１を構成するアーム３１ａ，３１ｂにはアーム３１ａ，３１ｂの旋回バー３２に対する回転軸Ｏ26まわりの回動を電気的に規制可能な電磁ブレーキ３７ｈ，３７ｉがそれぞれ配設されている。
【００４０】
また、アーム３１ａと旋回バー３２のそれぞれには、回転軸Ｏ26およびＯ25まわりの回転モーメントを相殺すべく設ける補助ウエイト４２ａ，４２ｂが固定されている。
【００４１】
次に、図５を参照して、鏡体１２および電気回路の構成を説明する。鏡体１２は対物レンズ５０を内蔵する。この対物レンズ５０を通じてそれぞれ観察するためにその対物レンズ５０を通る左目用の光軸５１Ｌと右目用の光軸５１Ｒ上に図示しないズームレンズ、結像レンズおよび接眼レンズを設置して左右の観察光学系を構成している。
【００４２】
そして、対物レンズ５０を通る左目用の光軸５１Ｌと右目用の光軸５１Ｒの交点が焦準位置Ｐとなる。対物レンズ５０の焦点距離をｆ、鏡体１２の傾斜中心点をＳ１、回転軸Ｏ9 と回転軸Ｏ10と回転軸Ｏ20の交点をＴ１、交点Ｔ１から傾斜中心点Ｓ１までの距離がＲｌ、交点Ｔ１から焦準位置Ｐまでの距離をＲｆとする。対物レンズ５０は鏡体１２内を光軸方向に移動可能であり、この対物レンズ５０を移動させることにより被観察物体側の焦点距離ｆを変化させることができる。
【００４３】
対物レンズ５０の移動枠５３は対物レンズ駆動部５２に機械的に保持されており、その対物レンズ駆動部５２により対物レンズ５０を移動して焦準位置Ｐまでの距離ｆの調節がなされるようになっている。すなわち、対物レンズ駆動部５２は、例えば対物レンズ５０の移動枠５３に設けたラック５４と、これに噛合するピニオン５５とを有し、そのピニオン５５を図示しないモータで回転することにより対物レンズ５０を観察光軸方向に移動させるように構成してある。
【００４４】
さらに、鏡体１２には対物レンズ５０が終端に位置したことを検出するフォトインタラプタ５６が設置されている。フォトインタラプタ５６は、前記対物レンズ５０の移動枠５３に設けた図示しない遮光部材によって遮光されたとき、前記対物レンズ５０がその観察光軸上を移動して最も上方の位置に達したことを検出する。フォトインタラプタ５６は支持台４などに設置された焦準位置検出用カウンタ回路１０１のＲＥＳＥＴ端子に接続されている。
【００４５】
前記対物レンズ駆動部５２においてピニオン５５を駆動する駆動軸には対物レンズ位置検出手段５７が接続されている。対物レンズ位置検出手段５７は例えばエンコーダからなり、対物レンズ５０の位置を検出する。この対物レンズ位置検出手段５７の出力端は前述のカウンター回路１０１の図示しないデータ入力端に接続されている。そして、焦準位置検出用カウンタ回路１０１と対物レンズ位置検出手段５７は、鏡体１２の焦準位置を検出する焦準検出部を構成するものである。
【００４６】
前記カウンタ回路１０１の図示しないデータ出力部には制御部（ＣＰＵ）１０２に接続されている。制御部１０２には対物レンズ駆動部５２に駆動指令を与える第１ドライバ回路１０３が接続されている。第１ドライバ回路１０３は対物レンズ駆動部５２に接続されている。
【００４７】
また、制御部１０２には第２ドライバ回路１０４が接続されており、この第２ドライバ回路１０４は、前記傾斜ロッド駆動部４３に接続されている。傾斜ロッド駆動部４３の図示しない駆動軸には前記傾斜ロッド位置検出部４４が接続されている。この傾斜ロッド位置検出部４４には図示しないデータ出力部が設けられ、データ出力部は前記制御部１０２に接続されている。
【００４８】
制御部１０２の図示しないポートはウォッチドックタイマ回路１０５のクリア端子が接続されている。このウォッチドックタイマ回路１０５の出力端は制御部１０２のＮＭＩ端子に接続されている。
【００４９】
制御部１０２には焦準位置Ｐと傾斜中心点Ｓ１の差異データΔｆを入力するためのデータ入力手段１０８が接続されている。
さらに制御部１０２にはＲＯＭ１０６及びＥＥＰＲＯＭ１０７が接続されている。そして、ＲＯＭ１０６には制御部１０２のＣＰＵに実行させる図６のフローチャートに示すようなプログラムが少なくとも格納されている。
【００５０】
なお、前記鏡体１２にはグリップ６１が設けられており、これには水平方向フリースイッチ、上下方向フリースイッチ、全方向フリースイッチ、鏡体球面傾斜スイッチ、傾斜中心点設定スイッチなどの各種スイッチを有し、これらのスイッチも前記制御部１０２に接続されている。
【００５１】
また、電磁ブレーキ３７ａ，３７ｃは図示しない水平動電磁ブレーキ駆動回路を介し、電磁ブレーキ３７ｂは図示しない上下動電磁ブレーキ駆動回路を介し、電磁ブレーキ３７ｄ、３７ｅは図示しないティルト電磁ブレーキ駆動回路を介し、電磁ブレーキ３７ｆは図示しない光軸回転電磁ブレーキ駆動回路を介し、電磁ブレーキ３７ｇ、３７ｈ、３７ｉは図示しない運動規制機構電磁ブレーキ駆動回路を介して、それぞれ前記制御部１０２に接続される。
【００５２】
（作用）
この第１の実施形態の手術用顕微鏡における作用を説明する。この手術用顕微鏡にあっては、鏡体１２の３次元的な移動および直交する３軸まわりの傾斜（以下、６自由度の動きと呼ぶ）、略水平面内の動き、略上下動、観察光軸上の一点を中心とした傾斜動の各動作が、その手術スタイルに応じて種々、選択可能なものである。まず、これらの一般的な各動作について以下、順に説明する。
【００５３】
［６自由度の動き］
最初に、グリップ６１の全方向フリースイッチを押すと、制御部１０２にはそれに応じた信号が入力され、水平動電磁ブレーキ駆動回路、上下動電磁ブレーキ駆動回路、ティルト電磁ブレーキ駆動回路、運動規制機構電磁ブレーキ駆動回路および光軸回転電磁ブレーキ駆動回路に対して所要の信号を出力し、全ての電磁ブレーキ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆ，３７ｇ，３７ｈ，３７ｉのブレーキ作用を解除する。
【００５４】
そして、電磁ブレーキ３７ａのブレーキ作用が解除されると、支柱１が支持台４に対して鉛直軸Ｏ0 まわりに回動可能になり、このため、第１の平行四辺形リンク２および第１の傾斜アーム１１を介して、鏡体１２が支持台４に対して鉛直軸Ｏ0 まわりに回動可能になる。
【００５５】
図２に示す電磁ブレーキ３７ｂが解除されると、アーム２ｂが上方支持部材５に対して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能になり、このため、アーム２ｃを介してアーム２ｄがアーム２ａに対して回転軸Ｏ4 まわりにアーム２ｂと平行を保ちながら回動可能となる。従って、鏡体１２は、第１の傾斜アーム１１を介してアーム２ａに対して回転軸Ｏ4 まわりに回動可能となる。
【００５６】
図３で示す前記電磁ブレーキ３７ｃが解除されると、アーム３ａが下方支持部材６に対して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能になり、第１の伝達ロッド７により接続されたアーム２ａが上方支持部材５に対し回転軸Ｏ1 まわりに回動可能となる。従って、鏡体１２は、第１の平行四辺形リンク２および第１の傾斜アーム１１を介して全体的に上方支持部材５に対して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能となる。
【００５７】
従って、これらの鏡体１２の３方向の回動の組み合わせにより、鏡体１２は３次元的に移動可能な状況になる。
一方、電磁ブレーキ３７ｄが解除されると、第１の傾斜アーム１１は、アーム２ｄに対して、回転軸Ｏ9 まわりに回動可能となる。電磁ブレーキ３７ｅが開放されると、平行四辺形リンク機構１０のアーム１０ａは、接続ブロック９に対して、回転軸Ｏ31まわりに回動可能となり、アーム１０ｂ〜１０ｄにて接続されるアーム１０ｅはアーム１０ａと平行に回転軸Ｏ10を中心に傾斜動可能となる。また、電磁ブレーキ３７ｆが開放されると、鏡体１２は、鏡体支持部材１３を介して、アーム１０ｅの回転軸Ｏ20まわりに回動可能になる。すなわち、鏡体１２は回転軸Ｏ9 と回転軸Ｏ10との交点Ｔ１を中心とした転動が可能となる。
【００５８】
ここで、運動規制機構４０の電磁ブレーキ３７ｇ，３７ｈ，３７ｉのブレーキ作用はすべて解除されているため、垂直シャフト３０の支持台４に対する回転軸Ｏ25まわり、固定用平行四辺形リンク３１のアーム３１ａ，３１ｂの旋回バー３２に対する回転軸Ｏ26まわりの回動が可能となる。アーム３１ｂの旋回バー３２に対する回転軸Ｏ26まわりの回動はアーム３１ｃによりアーム３１ｄのアーム３１ａに対する回転軸Ｏ29まわりの回動へと伝達される。従って、ロッド３３もアーム３１ａに対して回転軸Ｏ29まわりに回動し、かつロッド３３はアーム３１ｄに対して回転軸Ｏ30まわりに回動可能である。従って、鏡体１２の動きを規制するものはない状態にある。
すなわち、３次元的な移動と直交する３軸まわりの傾斜によって鏡体１２は、６自由度の動きが可能となる。
【００５９】
次に、前述の、鏡体１２の６自由度の動きと連動する作用について説明する。アーム２ｂの上方支持部材５に対する回転軸Ｏ1 まわりの回動により、第２の伝達ロッド８に接続されているアーム３ｂは、下方支持部材６に対し回転軸Ｏ5 まわりにアーム２ｂと常に平行を保ちながら回動する。そして、アーム３ｃによりアーム３ｂに対して平行に接続されたアーム３ｄもアーム３ａに対し回転軸Ｏ8 まわりに回動する。このとき、アーム３ｄは、常にアーム２ｄと平行を保っている。
【００６０】
アーム３ａの下方支持部材６に対する回転軸Ｏ5 まわりの回動により、アーム３ｄも下方支持部材６に対して回転軸Ｏ5 まわりに回動する。また、傾斜ロッド２５も、第２の傾斜アーム１５を介してアーム３ｄとともに移動する。
【００６１】
すなわち、アーム２ａとアーム３ａ、アーム２ｄとアーム３ｄは常に平行を保ちながら移動し、鉛直軸Ｏ0 を含む紙面に平行な面内で回転軸Ｏ1 ，Ｏ4 ，Ｏ10をそれぞれ結ぶ三角形が、同一面内で回転軸Ｏ5 ，Ｏ8 ，Ｏ12をそれぞれ結ぶ三角形とは常に相似形を保っている。このとき、アーム３ｄに支持されたカウンターウエイト３９は、鏡体１２の移動に対し、常に回転モーメントを相殺する位置に移動する。
これらの各部材の動きにより、回転モーメントは常に相殺された状態で鏡体１２の６自由度の動きが可能となる。
【００６２】
［略水平面内の動き］
脊椎等の手術中において、鏡体１２をほぼ水平方向にのみ頻繁に移動させたい場合、術者がグリップ６１を握り、水平方向フリースイッチを押すと、制御部１０２にはその信号が入力され、水平動電磁ブレーキ駆動回路、運動規制機構電磁ブレーキ駆動回路および光軸回転電磁ブレーキ駆動回路のみに信号を出力して、電磁ブレーキ３７ａ，３７ｃ，３７ｆ，３７ｇ，３７ｈ，３７ｉのブレーキ作用のみを解除する。
【００６３】
すなわち、電磁ブレーキ３７ａが解除されると、支柱１が支持台４に対して鉛直軸Ｏ0 まわりに回動可能になり、第１の平行四辺形リンク２および第１の傾斜アーム１１を介して、鏡体１２が床面に対して鉛直軸Ｏ0 まわりに回動可能になる。
【００６４】
電磁ブレーキ３７ｃが解除されると、アーム３ａが下方支持部材６に対して回転軸Ｏ5 まわりに回動可能になり、第１の伝達ロッド７により接続されたアーム２ａが上方支持部材５に対し回転軸Ｏ1 まわりに回動可能となる。従って、鏡体１２は第１の平行四辺形リンク２および第１の傾斜アーム１１を介して上方支持部材５対して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能となる。
【００６５】
また、電磁ブレーキ３７ｆが解除されると、鏡体１２は、鏡体支持アーム１３を介して、アーム１０ｅに対して回転軸Ｏ20まわりに回動可能になる。
さらに、電磁ブレーキ３７ｇ〜３７ｉも、解除されているため、運動規制機構４０は鏡体１２の動きを規制しない。
【００６６】
ここで、電磁ブレーキ３７ｂは固定状態であり、第１の平行四辺形リンク２のアーム２ｂは上方支持部材５に対する回転軸Ｏ1 まわりの回動が規制されているため、アーム２ｄは常時紙面に平行な面内で一定の角度を保った状態である。
【００６７】
すなわち、アーム２ｄは回転軸Ｏ1 を中心に回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ4 間の距離を半径とした円弧上を常にその平行を保って移動可能となる。
そして回転軸Ｏ9 と回転軸Ｏ10の交点Ｔ１は紙面と平行な面内で、回転軸Ｏ1 を通り、回転軸Ｏ9 と平行な直線上で回転軸Ｏ1 から鏡体１２側に回転軸Ｏ4 と回転軸Ｏ10との間の距離分離れた点を中心として、回転軸Ｏ1 と回転軸Ｏ4 間の距離を半径とする円弧上を移動する。
【００６８】
ここで、第１の傾斜アーム１１の電磁ブレーキ３７ｄ，３７ｅのブレーキ作用が固定された状態にあるため、鏡体１２は、回転軸Ｏ9 、回転軸Ｏ10まわりの傾斜を規制されている。従って、鏡体１２は、傾斜することなく、その円弧状の軌跡に沿って移動する。
【００６９】
これと支柱１の支持台４に対しての鉛直軸Ｏ0 まわりの回動を組み合わせることにより略水平面内の動きが可能となる。
この実施形態では、鏡体１２は、紙面内での略水平動時に円弧上を移動するため、観察光軸方向に上下動を伴うが、実際の手術で必要とされる水平動幅はかなり小さく、この上下動は、ほとんど問題にならない。
【００７０】
［略上下動］
脳神経外科等における開孔部分を通しての深部の手術においては、その手術中に手前側と奥側とを見るために視野をずらさずに、素早く観察光軸方向に鏡体１２を移動させたい場合がある。この場合には、術者がグリップ６１の上下動フリースイッチを押す。すると、制御部１０２は信号を入力し、上下動電磁ブレーキ駆動回路、運動規制機構電磁ブレーキ駆動回路、および光軸回転電磁ブレーキ駆動回路のみに信号を出力し、電磁ブレーキ３７ｂ，３７ｇ，３７ｈ，３７ｉおよび３７ｆのみのブレーキ作用を解除する。
【００７１】
つまり、電磁ブレーキ３７ｂが解除されると、アーム２ｂが上方支持部材５に対して回転軸Ｏ1 まわりに回動可能となり、アーム２ｃを介してアーム２ｄがアーム２ａに対して回転軸Ｏ4 まわりにアーム２ｂと平行を保ちながら回動可能となる。従って、鏡体１２は第１の傾斜アーム１１を介してアーム２ａに対して回転軸Ｏ4 まわりに回動可能となる。
【００７２】
電磁ブレーキ３７ｆが開放されると、鏡体１２は鏡体支持アーム１３を介して、アーム１０ｅに対して回転軸Ｏ20まわりに回動可能になる。
また、電磁ブレーキ３７ｇ〜３７ｉも解除されているため、運動規制機構４０は傾斜ロッド２５の移動および傾斜による前記交点Ｓ２のいかなる動きにも追従可能である（図４参照）。
【００７３】
この状態は、前述の略水平面内の動きと同じく、鏡体１２は回転軸Ｏ9 、回転軸Ｏ10まわりの傾斜を規制されている。また、電磁ブレーキ３７ｃも固定状態であり、第２平行四辺形リンク３のアーム３ａは、回転軸Ｏ1 まわりの回動が規制されている。すなわち、第１の伝達ロッド７により連結される第１の平行四辺形リンク２のアーム２ａも回転軸Ｏ5 まわりの回動も固定されている。
【００７４】
このため、アーム２ｄは、常時紙面に平行な面内で回転軸Ｏ4 まわりにのみ回動可能となる。従って、回転軸Ｏ9 と回転軸Ｏ10の交点Ｔ１は、回転軸Ｏ4 を中心として回転軸Ｏ4 と回転軸Ｏ10との間の距離を半径とした円弧上のみ移動可能である。
【００７５】
この実施形態では、鏡体１２は上下動時に円弧上移動するため、観察光軸の傾斜による観察視野のズレが起こるが、実際の手術で必要とされる上下動幅はかなり小さくこの視野のズレは、ほとんど問題にならない。
【００７６】
［観察光軸上の一点を中心とした傾斜動］
この場合には、グリップ６１の鏡体球面傾斜動フリースイッチを押すと、制御部１０２はその信号を入力し、水平動電磁ブレーキ駆動回路、上下動電磁ブレーキ駆動回路、ティルト電磁ブレーキ駆動回路、光軸回転電磁ブレーキ駆動回路のみに信号を出力し、それらの電磁ブレーキ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆのブレーキ作用のみが解除される。これは前述の６自由度の動きの場合に対して、運動規制機構４０の電磁ブレーキ３７ｇ，３７ｈ，３７ｉのみ固定とした状態である。
【００７７】
従って、傾斜ロッド２５は、前記交点Ｓ２の移動が拘束され、その点Ｓ２を中心に傾斜のみ可能となる。ここで、点Ｔ２は、Ｓ２とＴ２の距離Ｒ２を半径とした球面上を動く。Ｔ２の動きは前述のアームの作用と同様に伝達され、第１の傾斜アーム１１の回転軸Ｏ9 とＯ10の交点Ｔ１は交点Ｔ２の移動距離に前述の相似な三角形の比の定数であるＣを乗した距離だけ反対方向に移動する。
【００７８】
傾斜ロッド２５の傾斜は可撓性のワイヤー２７ａ〜２７ｄを用いた運動伝達機構４７により、その動きが鏡体１２に伝達され、その鏡体１２の相似的な動きとなって現れる。以下に、その作用を図１および図４に従い説明する。
【００７９】
すなわち、傾斜ロッド２５が回転軸Ｏ12まわりに回動すると、第２の傾斜アーム１５の座２２と一体に配設されたプーリー２６ｄも一体になり回動する。その結果、プーリー２６ｄの回動方向によりワイヤー２７ｃ，２７ｄのいずれか一方が引っ張られ、そのワイヤーは両端部を固定金具２９ｄおよび固定金具２９ｃにより回転ブロック２１ｄおよび接続ブロック９に固定されることによりワイヤーに沿った方向の移動を規制されたいずれかのアウターチューブ２８ｃ，２８ｄ内をスライドし、第１の傾斜アーム１１のアーム１０ｂと一体に配設されたプーリー２６ｃを前記プーリー２６ｄと同一方向に同一角度で回動させる。一方、引っ張られない側のワイヤーも、それぞれプーリー２６ｄ，２６ｃの回動を１対１で遊び無く伝達する働きをする。アーム１０ｂの回動は平行四辺形リンク機構１０によりアーム１０ｅの回転軸Ｏ10まわりの回動として伝達される。従って、鏡体１２はその回転軸Ｏ10まわりに座２２の回転軸Ｏ12まわりの傾斜と同一方向に同一角度で回動する。
【００８０】
また、傾斜ロッド２５が回転軸Ｏ21まわりに回動すると、第２の傾斜アーム１５の回転ブロック２１に配設されたプーリー２６ｂも一体になり回動する。回動方向によりワイヤー２７ａ，２７ｂのいずれかが引っ張られ、そのワイヤーは両端部を固定金具２９ｂおよび固定金具２９ａにより固定台２０ｄ及びアーム２ｄに固定されることにより、そのワイヤーに沿った方向の移動を規制されたアウターチューブ２８ａあるいは他のアウターチューブ２８ｂ内をスライドし、第１の傾斜アーム１１の接続ブロック９と一体に配設されたプーリー２６ａを前記プーリー２６ｂと同一方向に同一角度で回動させる。
【００８１】
一方、引っ張られない側のワイヤーも、それぞれプーリー２６ｂ，２６ａの回動を１対１で遊び無く伝達する働きをする。従って，鏡体１２は、第１の傾斜アーム１１を介して回転軸Ｏ9 まわりに回転ブロック２１の回転軸Ｏ21まわりの傾斜と同一方向に同一角度で回動する。
【００８２】
すなわち、傾斜ロッド２５の回転軸Ｏ23と、平行四辺形リンク機構１０におけるアーム１０ｅの観察光軸と同軸な回転軸Ｏ20とが、常に平行に保つ。
このため、観察光軸と同軸な回転軸Ｏ20の上のＴ１から、Ｒ２×Ｃ＝Ｒ１の距離の点Ｓ１を中心に鏡体１２が傾斜可能となる。すなわち、この作用を逐行する機構は傾斜中心点Ｓ１を中心に鏡体１２を傾動させる手段を構成する。
【００８３】
また、グリップ６１の傾斜中心点設定スイッチを押すと、対物レンズ位置検出部５７からの対物レンズ位置信号および傾斜ロッド位置検出部４４からの傾斜ロッド位置信号が、制御部１０２に入力される。
【００８４】
そして、制御部１０２では、対物レンズ位置信号から、交点Ｔ１と鏡体１２の焦点面における観察光軸上の焦準点Ｐとの間の距離Ｒｆを算出し、また、傾斜ロッド位置信号から、交点Ｔ２と交点Ｓ２の間の距離Ｒ２を算出する。そして、距離Ｒ２を相似三角形の比であるＣ倍した値Ｒ２×Ｃ＝Ｒｌと前記Ｒｆを比較し、両者が等しくなるように、傾斜ロッド２５を移動させるべく、第２ドライバ回路１０４から駆動信号が傾斜ロッド駆動部４３に出力され、傾斜ロッド駆動部４３では図示しないモーターが回動し、図示しない減速機を介して、傾斜ロッド２５のスライドロッド２３を回転軸Ｏ23の軸線上を必要な方向に必要な距離移動させる。
【００８５】
この駆動信号が傾斜ロッド駆動部４３に出力されている間、制御部１０２は、運動規制機構電磁ブレーキ駆動回路５６ｅにも起動信号を出力して、電磁ブレーキ３７ｇ，３７ｈ，３７ｉのブレーキ作用を解除し、かつ、その他の電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｆは固定している。
【００８６】
この作用により、術者が鏡体１２の傾斜中心点としたい点を鏡体１２の観察視野中心に合わせ、かつ図示しないスイッチにより対物レンズ５０の焦点距離を変化させ、その点に焦点を合わせて（図５中、点Ｐ）、グリップ６１の傾斜中心点設定スイッチを押せば、Ｓ１がＰと一致するように移動し、自動的に鏡体１２の傾斜中心点が目的とする点に設定される。
【００８７】
［焦準を移動した場合の傾斜中心点の設定］
電磁ブレーキ３７ａから３７ｉを駆動しての、アームのオールフリーまたは鏡体を傾斜中心点を中心とした傾斜を行う場合において鏡体１２の傾斜中心点Ｓ1 を移動する際の一般的な手順は前述した通り、傾斜ロッド駆動部４３により傾斜ロッド２５のスライドロッド２３を移動して行うが、ここでは特異な場合において傾斜中心点を自動的に設定する場合の手順を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００８８】
まず、術者が電源を投入すると、プログラムに従い、第１ドライバ回路１０３により対物レンズ駆動部５２が駆動され、対物レンズ５０及び移動枠５３は焦準上端方向へ移動させられる。移動枠５３が上端側終端に達すると、図示しない遮光板がフォトインタラプタ（ＰＩ）５６を遮光する。そのフォトインタラプタ５６の出力はハイレベルからロウレベルへ変化する。従って、フォトインタラプタ５６に接続されているカウンタ回路１０１のリセット端子がロウレベルとなり、カウンタ回路１０１がリセットされる。
【００８９】
ついで、プログラムに従い、第１ドライバ回路１０３が駆動され、対物レンズ５０を予め設定された焦準指定位置へ移動させる。この焦準指定位置は入力手段により任意に設定できる。制御部１０２はカウンタ回路１０１の出力を監視し、そのカウンタ値が焦準指定位置に達すると、第１ドライバ回路１０３に停止信号を出力し、対物レンズ駆動部５２の駆動を停止させ、その位置に対物レンズ５０を停止させる。
【００９０】
一方、術者は所望の時間にデータ入力手段１０８を使用し、焦準指定位置、焦準位置Ｐと傾斜中心点Ｓ１の差異データΔｆを入力しておく。
焦準指定位置及び差異データΔｆは制御部１０２を通じてメモリー手段のＥＥＰＲＯＭ１０７に記憶される。
上述のデータが入力されていない場合には予め設定された所定のデータが使用される。
【００９１】
制御部１０２は、カウンタ回路１０１からデータを読み込み、Ｔ１から焦準位置Ｐまでの距離Ｒｆを算出し、鏡体１２の焦準位置Ｐを検出する。また、制御部１０２は、傾斜ロッド位置検出部４４からのデータをもとに傾斜中心点Ｓ１からＴ１までの距離Ｒｌを算出し、傾斜中心点Ｓ１の位置のデータを得る。
【００９２】
さらに制御部１０２はＲｆ＋Δｆの値を算出し、Ｒｌと比較する。Ｒｌとほぼ等しい場合には、制御部１０２は前記第２ドライバ回路１０４に対して停止信号を出力し、傾斜中心点Ｓ１を移動させる駆動の開始を禁止する。
【００９３】
また、Ｒｆ＋ΔｆがＲｌよりも小さい場合には、制御部１０２は、傾斜中心点Ｓ１を上方向に駆動するべく前記第２ドライバ回路１０４に対し駆動信号を出力する。従って、傾斜ロッド駆動部４３が駆動され、傾斜中心点Ｓ１が上方に移動させられる。
【００９４】
逆に、Ｒｆ＋ΔｆがＲｌよりも大きい場合には、制御部１０２はその傾斜中心点Ｓ１を下方に移動するべく前記第２ドライバ回路１０４に対して駆動信号を出力し、傾斜中心点Ｓ１を下方に移動するように第２ドライバ回路１０４を駆動する。
この動作は図示しないタイマによる割り込み処理にて定期的に繰り返される。
【００９５】
さらに、この動作は図示しないフットスイッチ等の入力手段により対物レンズ５０が駆動されている場合でも中断なく行われるため、例えば対物レンズ駆動部５２が停止している場合には、傾斜中心点Ｓ１はＲｌがＲｆ＋Δｆと等しくなる位置で停止状態を保ち、対物レンズ駆動部５２の駆動により対物レンズ５０が移動してＲｆが変化している場合には、ＲｌがＲｆ＋Δｆと等しくなるように傾斜中心点Ｓ１が連続的に駆動される。このため、傾斜中心点Ｓ１は常に焦準位置ＰからΔｆの距離を保ったままの状態が維持される。つまり、焦準を移動した場合でも傾斜中心点Ｐの設定が自動的に行われる。
【００９６】
本実施形態では、制御部１０２が暴走した際に強制的に割り込み処理を行なうウォッチドックタイマ回路１０５が備えられているが、制御部１０２はそのＮＭＩ入力端子にウォッチドックタイマ回路１０５からのＮＭＩ割込み信号が入力されると、ＥＥＰＲＯＭ１０７及び図示しないＲＡＭのメモリチェックを行ない、異常が無ければ傾斜中心点Ｓ１を駆動するためのルーチン作業にそのまま復帰し、メモリに異常があった場合に限り、焦準指定位置及びカウンタ回路１０１を初期設定するためのプログラムを実施する。
【００９７】
（効果）
本実施形態によれば、照準部を駆動しても常に傾斜中心点は焦準位置から一定距離を保つため、術中に傾斜中心点を再設定し直す必要が無く、手術の省時間化が可能である。さらに本実施形態によると、制御部１０２が暴走した場合でも、メモリに異常が無ければそのまま傾斜中心点の焦準位置への追従を続行できるため、手術の中断を最小限にとどめる事ができる。
【００９８】
＜第２実施形態＞
図７及び図８を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
（構成）
前述した第１実施形態と同様な個所の部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００９９】
図７において示すように、対物レンズ５０を取り付けている移動枠５３がスリップ機構１２１を介して対物レンズ駆動部５２に接続されている。前述の移動枠５３には、前記スリップ機構１２１とは異なる位置に手動ツマミ１２２が取り付けられている。手動ツマミ１２２の軸（図示せず）には対物レンズ位置検出手段５７が接続されている。
【０１００】
また、鏡体１２に取り付けられたグリップ６１にはスイッチＳＷ１及びＳＷ２が設けられている。スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、各々ブレーキ制御回路１２３及び制御部１０２に接続されている。ブレーキ制御回路１２３は第１ブレーキ駆動回路１２４を介して無励磁式電磁ブレーキ（通電時にフリーとなり、非通電時にロックするタイプ）３７ａ〜３７ｆに接続されており、さらに、ブレーキ制御回路１２３は第２ブレーキ駆動回路１２５を介して励磁式電磁ブレーキ（通電時にロックし非通電時にフリーとなるタイプ）３７ｇ〜３７ｉに接続されている。
【０１０１】
ブレーキ制御回路１２３はスイッチＳＷ１からの操作信号によりブレーキ駆動回路１２４に駆動信号を出力し、スイッチＳＷ２からの操作信号によりブレーキ駆動回路１２４及びブレーキ駆動回路１２５に駆動信号を出力するべく図示しない回路を有している。
【０１０２】
データ入力手段１０８は第１実施形態と同様に制御部１０２に接続されているが、このデータ入力手段１０８によって２種類の差異データΔｆ（Δｆ１及びΔｆ２）が入力可能な構成であり、そこで、ＥＥＰＲＯＭ１０７はその２種類の差異データΔｆ１及びΔｆ２と焦準指定位置を格納可能な容量を有する。
【０１０３】
制御部１０２には切り替えスイッチ１２０が接続されている。また、制御部１０２に接続されているＲＯＭ１０６には、図８に示す如く内容の手順のプログラムが格納されている。図８中の※１及び※２のスタート部分は前記第１実施形態での図６で示した同一符号個所に該当する部分から続く流れである。そのため、図６のフローチャートの内容は省略した。
【０１０４】
（作用）
本実施形態の作用は以下の通りである。術者が電源を投入した際に、対物レンズ５０が上端に達すると、カウンタ回路１０１がリセットされ、さらに対物レンズ５０が駆動されて焦準指定位置に設定される。この作用は第１実施形態の場合と同様である。但し、対物レンズ駆動部５２はスリップ機構１２１を介して対物レンズ移動枠５３を駆動する点が異なる。従って、対物レンズ駆動部５２による通常の駆動時はスリップ機構１２１はロックされたままである。そして、これは図示しないフットスイッチ等の入力手段による焦準駆動時も同様である。さらに対物レンズ移動枠５３の駆動に対応して手動ツマミ１２２も回転されるため、対物レンズ位置検出手段５７も連動してカウンタ回路１０１への出力を行なう。
【０１０５】
制御部１０２の暴走時に割り込み処理を行なうウォッチドックタイマ回路１０５の作用も第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
術者は、所望の時間にデータ入力手段１０８を用いて焦準位置Ｐと傾斜中心点Ｓ１の差異データΔｆ１及びΔｆ２と焦準指定位置を入力しておく。
そして、スイッチＳＷ１がＯＮでない場合、術者が図示しない焦準スイッチを操作することで、制御部１０２は第１ドライバ回路１０３に対して駆動信号を出力し、対物レンズ５０が駆動され、その焦準が行われる。この焦準動作はスイッチＳＷ２がＯＮされていても同様に行われる。
【０１０６】
スイツチＳＷ１がＯＮされると、ブレーキ制御回路１２３からブレーキ駆動回路１２４に対して駆動信号が出力され、無励磁式電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｆがフリーの状態となる。従つて、励磁式電磁ブレーキ３７ｇ〜３７ｉもフリー状態なので、鏡体１２はオールフリー状態となり、３次元空間の所望の位置に位置させることができる。
【０１０７】
このとき、実際の焦準位置Ｐと、あらかじめ設定してあった焦準指定位置が離れている場合には、制御部１０２は焦準位置Ｐを焦準指定位置に合わせるべく第１ドライバ回路１０３に対して駆動信号を出力し、対物レンズ５０が移動するように駆動される。ここで、実際の焦準位置Ｐと焦準指定位置が、ほぼ同じ場合は制御部１０２は第１ドライバ回路１０３に対して停止信号を出力し、対物レンズ５０は停止される。これにより、オールフリー時におけるフォーカスリセット動作が行われる。
【０１０８】
この際、フォーカスリセット動作または図示しない入力手段による焦準駆動に伴つて、第１実施形態と同様の作用により傾斜中心点Ｓ１を実際の焦準位置Ｐに合わせるべく傾斜ロッド駆動部４３が駆動され、傾斜中心点Ｓ１は焦準位置ＰからΔｆの距離を保って追従される。
【０１０９】
本実施形態では、Δｆのデータを２種類有しており、切り替えスイッチ１２０により選択することができる。すなわち、切り替えスイッチ１２０がＯＮの場合にはΔｆ１を、切り替えスイッチ１２０がＯＦＦの場合にはΔｆ２を選択することにより、２種類のΔｆのデータが切り替えられる。
【０１１０】
スイッチＳＷ２がＯＮの場合、ブレーキ制御回路１２３は、ブレーキ駆動回路１２４及び１２５に駆動信号を出力するため、無励磁式電磁ブレーキ３７ａ〜３７ｆがフリーの状態となり、励磁式電磁ブレーキ３７ｇ〜３７ｉはロックされるため、鏡体１２は傾斜中心点Ｓ１を中心とした傾斜操作が可能となる。この際には前述のフォーカスリセット動作は行われず、焦準位置Ｐと傾斜中心点Ｓ１の追従動作のみが行われる。
【０１１１】
また、第１ドライバ回路１０３或いは対物レンズ駆動部５２等が故障して電動で対物レンズ５０を駆動できない場合、術者は手動ツマミ１２２を回転させて対物レンズ５０の駆動を行なう。この場合、対物レンズ駆動部５２の例えば図示しない電動機の軸が焼き付いてロックした場合スリップ機構１２１がスリップすることにより手動ツマミ１２２にあわせて対物レンズ５０が駆動される。本実施形態においてはこの状態でも対物レンズ５０の駆動に合わせて対物レンズ位置検出部５７から信号が正常に出力されるため、手動操作時においても焦準位置Ｐの検出が行われる。
【０１１２】
（効果）
本実施形態によれば、前述の第１実施形態における効果に加えて、次のような効果が得られる。まず、切り替えスイッチ１２０の操作により複数の傾斜中心点Ｓ１を選択できるため、例えばーつのΔｆを零に設定しておくことにより焦準位置Ｐを中心とした鏡体１２の傾斜操作と、焦準位置Ｐから一定間隔をおいた位置での鏡体１２の傾斜操作の選択が容易に行なうことができ、体表面と体腔内を交互に観察する必要がある場合などには使い勝手が非常に向上する。
【０１１３】
また、電動で対物レンズ５０を駆動できなくなった場合でも、手動ツマミ１２２によって対物レンズ５０の駆動が行なうことができ、さらに、その際にも傾斜中心点Ｓ１と観察位置Ｐの追従動作も行なうことができ、故障時でも傾斜機能を使用可能である。
【０１１４】
さらに、本実施形態においては、フォーカスリセット機構の動作中でも傾斜中心点Ｓ１が常に焦準位置Ｐに追従するため、フォーカスリセット動作と組み合わせても使い勝手のよい傾斜機構を提供することができる。
【０１１５】
なお、本実施形態では常に傾斜中心点Ｓ１が焦準位置Ｐに追従するように構成したが、使用者によつてこのモードは様々なものが考えられる。
例えば、傾斜中心点Ｓ１を中心に鏡体１２を傾斜操作中、または鏡体１２がロックされた状態において焦準位置Ｐが駆動された場合は、傾斜中心点Ｓ１の駆動は行なわず、傾斜中心点Ｓ１と実際の焦準位置Ｐとの差異Δｆ´をメモリーに記憶しておく。この時点での鏡体１２の傾斜操作はΔｆ´をもとに行なう。鏡体１２がオールフリーにされ、フォーカスリセット動作が行われた場合には、Δｆ´は消去されあらかじめ設定されていたΔｆをもとに鏡体１２の傾斜操作が行なわれる、といった構成及び作用としてもよい。
【０１１６】
これにより、術中の焦準操作によって傾斜中心点Ｓ１をむやみに変更したくない場合には、使い勝手の良いものを提供することができる。
＜第３実施形態＞
図９及び図１０を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。
（構成）
前述した第１実施形態と同様な個所の部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【０１１７】
図９において、鏡体１２にはオートフォーカスユニット（以下、ＡＦユニットと呼ぶ）１５０が図示しない支持具により支持されている。また、鏡体１２の内部を通過する左眼用の光束５１Ｌ上にはビームスプリッター１４１が、右眼用の光束５１Ｒ上にはビームスプリッター１４２が設置されている。一方のビームスプリッター１４１はＡＦユニット１５０に設けられたスポット投影機１４０の光軸上に配置されたものであり、スポット投影機１４０からのスポット光を焦準位置Ｐに反射する方向に設置されている。他方のビームスプリッター１４２は、焦準位置Ｐからの光束をＡＦユニット１５０に設置された受光素子１４３に向けて反射する方向に設置されている。受光素子１４３はＡＦユニット１５０内に設置されたＡＦ用ＣＰＵ（制御部）１４４に接続されており、また、このＡＦ用ＣＰＵ１４４は前述した制御部１０２とも接続されている。
【０１１８】
また、前記制御部１０２に接続されたＲＯＭ１０６には、図１０に示すごとくの手順内容のプログラムが格納されている。
図１０中の※１及び※２は第１実施形態で示した図６の同一符号個所に該当する部分となり、図６のフローチャートの内容は省略した。
【０１１９】
（作用）
本実施形態の作用は以下の通りである。術者が電源を投入したときの、カウンタ回路１０１のリセット動作及び対物レンズ５０の焦準指定位置への駆動動作、さらにはグリップ６１に設けられたスイッチＳＷ１及びＳＷ２による鏡体１２の移動に関する作用は第１実施形態及び第２実施形態と同様であるためにその具体的な説明を省略する。
【０１２０】
ＡＦユニット１５０に設置されたＡＦ用ＣＰＵ１４４は図示しないＲＯＭを有しており、それに格納された手順内容によって制御される。ＡＦユニット１５０には制御部１０２または図示しない入力手段から合焦命令が入力され、スポット投影機１４０からスポット光が射出される。射出されたスポット光はビームスプリッター１４１により焦準位置Ｐの方向に反射され術部に投影される。術部に投影されたスポット光は術部にて反射され、ビームスプリッター１４２でさらに反射されて図示しない結像レンズにより受光素子１４３に結像される。ＡＦ用ＣＰＵは、上記受光素子１４３に受光されたスポット光の結像位置のずれにより合焦状態を判断し、制御部１０２に第１ドライバ回路１０３に対して対物レンズ５０を合焦方向に駆動するべく信号出力を要求する。以上がオートフォーカス駆動の作用である。
【０１２１】
術者はあらかじめデータ入力手段１０８を用いて、Δｆ（第１実施形態と同様）及びＴ１とＳ１間の距離Ｒｌの初期設定データＲｌini を入力し、ＥＥＰＲＯＭ１０７に記憶しておく。
【０１２２】
スイッチＳＷ１及びＳＷ２が共にＯＦＦの場合、またはＳＷ１がＯＮの場合で、かつ切り替えスイッチ１２０がＯＮの場合には、第１実施形態と同様に焦準位置Ｐに傾斜中心点Ｓ１が追従するべく傾斜ロッド駆動部４３が駆動される。
【０１２３】
スイッチＳＷ１及びＳＷ２が共にＯＦＦか、またはＳＷ１がＯＮの場合で、かつ切り替えスイッチ１２０がＯＦＦの場合には、制御部１０２はＲｌがＲｌini と等しくなるべく傾斜ロッド駆動部４３を駆動する。
【０１２４】
ＳＷ２がＯＮの場合には、傾斜ロッド駆動部４３の駆動は行われず、 Ｒｆ−Ｒｌの値が予め設定された値ΔｆＴＨよりも大きい場合にのみ、制御部１０２からＡＦ用ＣＰＵ１４４に対して合焦動作を要求する信号を出力し、合焦動作が行われる。
【０１２５】
（効果）
本実施形態によれば、次のような効果を奏する。傾斜中心点Ｓ１を焦準位置Ｐに追従させるモードと、焦準位置Ｐと傾斜中心点Ｓ１を独立させておくモードの切り替えが、切り替えスイッチ１２０により容易に行うことが可能である。
【０１２６】
また、比較的体表面に近い部位の手術を行う場合等で、傾斜中心点Ｓ１と焦準位置Ｐの間の距離が小さい場合、Ｓ１を中心とした鏡体１２の傾斜操作時にはオートフォーカスは動作せず傾斜動作のみが行われるため、鏡体操作によるスポット投影位置の微妙な変化による敏感なオートフォーカス動作が防がれ、観察しやすい。
【０１２７】
逆に、体腔内の深い位置を手術する際において、傾斜中心点Ｓ１と焦準位置Ｐの間の距離が大きい場合、Ｓ１を中心とした鏡体１２の傾斜操作時にオートフォーカスが動作するようにＡＦユニット１５０に対して信号が出力されるため、鏡体１２の傾斜操作により観察視野が変化しても常に観察視野は合焦常態にあり操作性が良い。
【０１２８】
本実施形態ではスポット投影式のオートフォーカスとしたが、輝度法のオートフォーカスでも作用及び効果は同様である。
オートフォーカスを多点測距とした場合、フォーカスリセットとの組み合わせで、視野内のいずれかの部分に合焦していれば、フォーカスリセットを実行しないということも容易に可能である。
【０１２９】
［付記］
（１）前記焦準位置と前記傾斜中心点の差異を予め複数設定し記憶しておくメモリー手段と、当該メモリー手段に記憶された前記複数の差異データを選択する切り替え手段と、を有することを特徴とした請求項１に記載した手術用顕微鏡。
【０１３０】
（２）前記メモリー手段に記憶されている前記焦準位置と前記傾斜中心点の複数の差異データのうち、少なくとも一つは零であることを特徴とする付記１に記載の手術用顕微鏡。
【０１３１】
（３）焦準機構を有する鏡体と、当該鏡体を３次元空間の所望の位置に支持し、少なくとも前記鏡体を当該鏡体の略観察光軸上の任意の点を中心に傾斜可能であり、かつ前記傾斜中心点を前記鏡体の略観察光軸上で移動可能な顕微鏡支持アームと前記鏡体を略観察光軸上の任意の点を中心に傾斜するべく、前記顕微鏡支持アームを操作するための第１の操作部と、前記鏡体を少なくとも前記略観察光軸上の任意の点を中心とする傾斜操作以外の操作をするべく、前記顕微鏡支持アームを操作するための第２操作部と、を有する手術用顕微鏡において、
前記傾斜中心点を駆動する駆動部と、前記傾斜中心位置を検出する傾斜中心点検出部と、前記鏡体の焦準位置を検出する焦準検出部と、前記第１操作部と前記第２操作部のうち、いずれが操作されたかを検出するためのアーム操作検出部と、前記焦準検出部と、前記傾斜中心点検出部、及び前記アーム操作検出部の各検出結果をもとに、前記焦準機構及び前記駆動部の駆動方向及び駆動量を演算する演算手段と、前記演算手段の演算結果をもとに前記焦準機構及び前記駆動部を駆動制御する制御部と、を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１３２】
（４）前記演算手段には複数の演算プログラムが格納されており、当該複数の演算プログラムを選択する切り替え手段を有することを特徴とする付記３に記載の手術用顕微鏡。
【０１３３】
（付記１、付記２に対する問題点）
なお、手術中に、傾斜中心点を焦準位置に合わせる、または傾斜中心点を体表面に合わせる等といった場合に、傾斜中心点を設定する度に焦準をその位置に合わせなければならないため、手術中の傾斜中心点の切り換え操作が非常に面倒であった。
【０１３４】
（付記３、付記４に対する問題点）
フォーカスリセット機構との組み合わせに関して、フォーカスリセットと上記の傾斜操作の組み合わせを考えた場合、アームをオールフリーにする度にフォーカスを原点に移動するために、焦準位置と傾斜中心点が頻繁に変化し、その都度、傾斜中心点の再設定が必要となるといった問題が生じていた。これらの問題により、手術の長時間化につながり、術者及び患者の負担が大きかった。
【０１３５】
（付記１、付記２の発明の目的）
傾斜中心点と焦準位置を合わせる、または傾斜中心点と体表面を合わせる等の切り換え操作が、容易に行うことのできる手術用顕微鏡の支持アームを提供することにある。
【０１３６】
（付記３、付記４の発明の目的）
フォーカスリセット機構と組み合わせた場合でも、最適な傾斜中心点の設定が自動的に行われる顕微鏡の支持アームを提供することにある。
【０１３７】
（付記１及び付記２の作用）
付記１及び付記２の構成により、予め術前に焦準位置と鏡体の傾斜中心点との差を複数種類設定しておくことにより、例えば焦準位置を中心とした鏡体傾斜操作と体表面を中心とした鏡体傾斜操作の切り換えが、切り換え手段により行われるという作用を持つ。
【０１３８】
（付記３及び付記４の作用）
付記３及び付記４の構成により、アームをオールフリーにした場合と傾斜中心点を中心とした傾斜のみを行う場合を検出し、アームの動作状態に応じて焦準位置のみの移動、傾斜中心点と焦準位置の連動した移動等の制御の切り換えが自動的に行われるという作用を持つ。
【０１３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載された手術用顕微鏡によれば、焦準位置を変更した場合でも傾斜中心点は予め設定された最適な値に保たれるため、傾斜中心点を設定し直す手間が省け、手術の省時間化、術者や患者の疲労を軽減するという効果が得られる。
また、請求項２及び３に記載された手術用顕微鏡によれば、メモリー手段に記憶された複数の差異データを用いて、傾斜中心点を切り換える操作を容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る手術用顕微鏡の機械的構成の概略的な説明図。
【図２】図１のａ矢印方向から見た回転軸Ｏ1 付近の断面図。
【図３】図１のｂ矢印方向から見た回転軸Ｏ5 付近の断面図。
【図４】第１実施形態に係る手術用顕微鏡の第２の平行リンク、第２の傾斜アーム、傾斜ロッドおよび運動規制機構の部分を示す斜視図。
【図５】第１実施形態に係る手術用顕微鏡の鏡体付近の構成、及び手術用顕微鏡の電気回路の説明図。
【図６】第１実施形態に係る手術用顕微鏡の動作のフローチャート。
【図７】第２実施形態に係る手術用顕微鏡の鏡体付近の構成、及び手術用顕微鏡の電気回路の説明図。
【図８】第２実施形態に係る手術用顕微鏡の動作のフローチャート。
【図９】第３実施形態に係る手術用顕微鏡の鏡体付近の構成、及び手術用顕微鏡の電気回路の説明図。
【図１０】第３実施形態に係る手術用顕微鏡の動作のフローチャート。
【符号の説明】
１…支柱、２…第１の平行四辺形リンク、２ａ〜２ｄ…アーム、３…第２の平行四辺形リンク、３ａ〜３ｄ…アーム、４…支持台、７…第１の伝達ロッド、８…第２の伝達ロッド、１０…平行四辺形リンク機構、１２…鏡体、２５…傾斜ロッド、４３…傾斜ロッド駆動部、５０…対物レンズ、５２…対物レンズ駆動部、５３…移動枠、５４…ラック、５５…ピニオン、５６…フォトインタラプタ、５７…対物レンズ位置検出手段、１０１…焦準位置検出用カウンタ回路、１０２…制御部（ＣＰＵ）、１０３…第１ドライバ回路、１０４…第２ドライバ回路、１０５…ウォッチドックタイマ回路、１０８…データ入力手段、１０６…ＲＯＭ、１０７…ＥＥＰＲＯＭ、Ｐ…焦準位置、Ｓ…傾斜中心点。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surgical microscope that is used in, for example, neurosurgery and can tilt a mirror body around an arbitrary point on an observation optical axis.
[0002]
[Prior art]
In general, a surgical microscope is used by holding a mirror body on a support device. The support device in the surgical microscope proposed in the application of Japanese Patent Application No. 7-216304 can tilt the mirror about one point on the observation optical axis, and further tilt on the observation optical axis. It is also possible to move the center point.
[0003]
In this prior example, the description is related to a control system technique in which the focusing position of the mirror body is set to a position where the tilt center point of the mirror body is to be set and a predetermined switch is operated in that state, and the tilt center point moves to that position. There is also.
[0004]
Recently, a focus origin return mechanism has been proposed in which the focusing mechanism is returned to a preset position when the arm of the support device is set to an all-free state. In this specification, this is called focus reset.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
(problem)
In the surgical microscope support apparatus, when the focusing position is moved after the observation position is moved with the arm all free, the intended tilting operation is difficult to perform unless the tilt center point is reset again each time. This is a troublesome operation of focusing operation, which is not convenient for actual use.
Also, during surgery, when the tilt center point is adjusted to the focusing position, or when the tilt center point is adjusted to the body surface, etc., the focus must be adjusted to that position every time the tilt center point is set. Switching the tilt center point during the operation was very troublesome.
[0006]
(Object of the present invention)
The present invention has been made paying attention to the above problems, and the object of the invention described in claim 1 is to automatically set an optimum tilt center point even when the focusing is moved, An object of the present invention is to provide a surgical microscope with improved performance. Further, an object of the invention described in claims 2 and 3 is to provide a surgical microscope capable of easily performing an operation of switching the tilt center point using a plurality of difference data stored in the memory means. It is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 supports a mirror body having a focusing mechanism, the mirror body at a desired position in a three-dimensional space, and at least the mirror body on an arbitrary observation optical axis of the mirror body. In a surgical microscope having a microscope support arm mechanism that can be tilted around a point and can move the tilt center point on a substantially observation optical axis of the mirror body,
Driving means for moving the tilt center point, tilt center point detection means for detecting the position of the tilt center point, focus detection means for detecting the focus position of the mirror, and input from the focus detection means First focusing means for comparing and calculating the difference between the actual focusing position data to be outputted and the actual tilting center point data output from the tilting center point detecting means, and the focusing position and the tilting center point The memory means for storing the difference data in advance and storing the difference data; the difference data stored in the memory means is compared with the calculation result calculated by the first calculation means; Based on the second calculation means for determining the driving direction and the driving amount of the driving means to automatically correct the inclination center point so as to move to a position coinciding with the difference data, and the second calculation Calculation result of means Yes and a control means for controlling driving the drive means to move said tilting center point position corresponding to the difference data on the basis of The memory means can preset and store a plurality of differences between the focusing position and the tilt center point, and further includes a switching means for selecting the plurality of difference data stored in the memory means. This is a surgical microscope.
The invention according to claim 2 is characterized in that at least one of the plurality of difference data of the focusing position and the tilt center point stored in the memory means is zero. Claim 1 It is a surgical microscope as described in above.
[0008]
In the invention according to claim 1, by setting the difference between the focusing position and the tilt center point in advance before the operation, the tilt center point should be automatically corrected by the difference even if the focus is moved. Since the drive signal is sent from the second computing means to the control unit and driven, the difference between the focusing position and the tilt center point is kept constant.
In the inventions according to claim 2 and claim 3, by setting a plurality of types of differences between the focusing position and the tilting center point of the mirror in advance before the operation, for example, tilting the mirror centering on the focusing position Switching between the operation and the mirror tilting operation with the body surface as the center is performed by the switching means.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Constitution)
FIG. 1 schematically shows mechanical components of a surgical microscope according to the first embodiment. The surgical microscope includes a mirror body and a support device as a microscope support arm mechanism that supports the mirror body at a desired position in the three-dimensional space. Although the support device will be specifically described later, at least the mirror body is set to be tiltable about an arbitrary point on the substantially observation optical axis, and the tilt center point is set on the substantially observation optical axis of the mirror body. It can be moved.
[0010]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a support column in a support device that supports a mirror body. The column 1 is erected with respect to the support 4. The support base 4 includes a bottom plate 4a having casters on the bottom surface and a vertical column 4b, and the column 1 is attached to an upper end portion of the vertical column 4b. The support column 1 is provided so as to be rotatable about a vertical axis O0. A first parallelogram link 2 is connected to the upper portion of the support column 1, and a second parallelogram link 3 is connected to the lower portion of the support column 1.
[0011]
The first parallelogram link 2 is formed by arranging the arms 2a to 2d so as to constitute a parallelogram and connecting them so as to be rotatable around mutually parallel rotation axes O1 to O4. Is connected to the upper end of the support column 1 via an upper support member 5 and is rotatably attached around the rotation axis O1. Here, the rotation axis O1 and the vertical axis O0 are orthogonal to each other.
[0012]
The second parallelogram link 3 is formed by arranging the arms 3a to 3d so as to form a parallelogram, and these are rotatably connected around rotation axes O5 to O8 parallel to each other. Is connected to the lower end of the support column 1 via a lower support member 6 so as to be rotatable around its rotation axis O5. Here, the rotation axis O5 and the vertical axis O0 are orthogonal and parallel to the rotation axis O1. In other words, the first parallelogram link 2 and the second parallelogram link 3 are separated vertically above and below the support 1 and are symmetrically arranged with similar correspondence. Then, as will be described later, a deforming operation connected in a similar manner is performed via the first interlocking mechanism and the second interlocking mechanism.
[0013]
The arm 2a of the first parallelogram link 2 has an L-shape as a whole protruding from the lower end of the rotation axis O1, and the rotation axis O1 is formed at the tip of the protruding arm portion. Is connected to the upper end of the first transmission rod 7 so as to be rotatable around the rotation axis O13. Here, the line segment connecting the rotation axis O1 and the rotation axis O4 and the line segment connecting the rotation axis O1 and the rotation axis O13 are perpendicular to each other in a plane parallel to the paper surface, but the present invention is not limited to this.
[0014]
Also, the arm 3a corresponding to the second parallelogram link 3 has a similar L-shape, and the tip of the projecting arm portion rotates around the rotation axis O14 parallel to the rotation axis O5. The lower end of the first transmission rod 7 is connected to be movable. Here, the line segment connecting the rotation axis O5 and the rotation axis O8 and the line segment connecting the rotation axis O5 and the rotation axis O14 are perpendicular to each other in the plane parallel to the paper surface, but the first parallel sides described above are used. It is not limited to this as long as it is parallel to the bent arm portion of the arm 2a of the link 2.
[0015]
At this time, the line segment connecting the rotation axis O1 and the rotation axis O4 and the line segment connecting the rotation axis O5 and the rotation axis O8 are always parallel to each other in the plane parallel to the paper surface, and the rotation axes O1,. Each line segment sequentially connecting 05, O14, and O13 forms a parallelogram.
In this embodiment, the arms 2a and 3a and the first transmission rod 7 constitute a first interlocking mechanism that interlocks by transmitting the rotational force.
[0016]
Similarly, the rotation axis O2 of the arm 2b in the first parallelogram link 2 and the rotation axis O6 of the arm 3b in the second parallelogram link 3 are the second transmission that can rotate relative thereto. Connected by a rod 8. That is, the line segment connecting the rotation axis O1 and the rotation axis O2 and the line segment connecting the rotation axis O5 and the rotation axis O6 are always set to be in parallel with each other in a plane parallel to the paper surface. In this embodiment, the arms 2b and 3b and the second transmission rod 8 constitute a second interlocking mechanism that interlocks by transmitting the rotational force.
[0017]
One end of the arm 2d in the first parallelogram link 2 is in a plane parallel to the paper surface, intersects the vertical axis O0, and rotates around the rotation axis O9 on the line segment connecting the rotation axis O3 and the rotation axis O4. Is provided with a connection block 9 which is rotatably supported. A third parallelogram link mechanism 10 is connected to the connection block 9. In other words, the third parallelogram link mechanism 10 connects the arms 10a to 10e and the connection block 9 so as to be rotatable around rotation axes O15 to O19, O31, and O32 perpendicular to the paper surface. A parallelogram link mechanism is formed. In this embodiment, the connection block 9 and the third parallelogram link mechanism 10 constitute a first tilt arm 11 as a tilt mechanism that can tilt around two rotation axes O9 and O10 orthogonal to each other. is doing.
[0018]
Here, the microscope mirror body (hereinafter referred to as a mirror body) 12 has an observation optical axis that coincides with a rotation axis O20 passing through a line segment connecting the rotation axis O17 and the rotation axis O18 within a plane parallel to the paper surface. In addition, the arm 10e is held in a suspended state via a mirror support arm 13 that is pivotally mounted around the rotation axis O20 with respect to the downward projecting end portion of the arm 10e. As a result, the mirror body 12 can be rotated about the rotation axis O9, the rotation axis O20, and the virtual rotation axis O10 perpendicular to the paper surface passing through the intersection T1 of the rotation axis O9 and the rotation axis O20.
It should be noted that the rotational moments due to their own weights around the rotational axis O9, the rotational axis O10, and the rotational axis O20 are always distributed in weight as much as possible.
[0019]
The fixed base 20 fixedly connected to the arm 3d in the second parallelogram link 3 has a rotation axis that is in a plane parallel to the paper surface, intersects the vertical axis O0, and is parallel to the rotation axis O9. A rotating block 21 that is rotatably supported around O21 is connected. The rotary block 21 is provided with a seat 22 that is connected to be rotatable about a rotation axis O12 that is parallel to the rotation axis O10 and orthogonal to the rotation axis O21. In this embodiment, the fixed base 20, the rotary block 21, and the seat 22 constitute a second tilt arm 15 as another tilt mechanism.
[0020]
One end of a slide rod 23 is connected to the seat 22, and the other end of the slide rod 23 is connected to the rotation axis O12 in a plane parallel to the sheet surface including the rotation axis O20 with respect to the seat 22. A rotatable joint 24 is connected around an orthogonal rotation axis O23. In this embodiment, the slide rod 23 and the joint 24 constitute a tilt rod 25 as another tilt mechanism. Here, the rotational moment due to the respective weights around the rotation axis O21, the rotation axis O12, and the rotation axis O23 is always distributed in weight so as to be zero.
[0021]
A flexible motion transmitting member is provided as means for directly transmitting the tilting motion of the mirror body 12 about the rotation axes O9 and O10 to the tilting motion of the tilting rod 25 about the rotation axes O21 and O12 in the same ratio. ing. That is, the connection block 9 in the first inclined arm 11 is provided with a pulley 26a as a rotating member disposed coaxially with the rotation axis O9, and the pulley 26a has a wire wound from the opposite side. The winding ends of 27a and 27b are fixed. The lead-out ends of the wires 27a and 27b are slidably inserted into and guided by the flexible outer tubes 28a and 28b, respectively. One end of each of the outer tubes 28a and 28b is fixed to the arm 2d via a fixing bracket 29a. The connecting block 9 is simultaneously rotated integrally by the rotation of the pulley 26a.
[0022]
Similarly, the rotating block 21 of the second inclined arm 15 is provided with a pulley 26b as a rotating member disposed coaxially with the rotating shaft O21, and is guided through the outer tubes 28a and 28b. The other ends of the wires 27a and 27b are wound from the opposite sides and fixed to the peripheral surface of the pulley 26b. The other end portions of the outer tubes 28a and 28b are fixed to the fixing base 20 via fixing brackets 29b. Therefore, the rotating block 21 is integrally rotated simultaneously by the rotation of the pulley 26b.
[0023]
The connecting block 9 in the first inclined arm 11 described above is provided with a pulley 26c as a rotating member which is disposed coaxially with the rotating shaft O32 on the arm 10b corresponding thereto. Are provided with wires 27c and 27d each having an end wound from the opposite side and fixed at the tip. The wires 27c and 27d are slidably inserted into and guided inside flexible outer tubes 28c and 28d different from those described above. Each end of the outer tubes 28c and 28d is fixed to the connection block 9 via a fixing bracket 29c. The connection block 9 rotates integrally with the pulley 26c.
[0024]
Similarly, the seat 22 of the second inclined arm 15 is provided with a pulley 26d as a rotating member disposed coaxially with the rotation axis O12. The pulley 26d has the other ends of the wires 27c and 27d. The side is wound from the opposite side, and the tip is fixed to the pulley 26d. End portions of the outer tubes 28c and 28d for guiding the wires 27c and 27d are fixed to the rotary block 21 via a fixing bracket 29d. The seat 22 of the second inclined arm 15 rotates integrally with the pulley 26d.
[0025]
Here, when the pulley 26a and the pulley 26b are viewed from the same direction, when one of the pulleys is rotated, the wires 27a and 27b are wound in such a direction that the other pulley is rotated in the same direction. In addition, both pulleys 26a and 26b are formed with the same diameter so that the rotation angles thereof are equal.
[0026]
Similarly, when the pulleys 26c and 26d are viewed from the same direction, when one pulley is rotated, the wires 27c and 27d are wound so that the other pulley rotates in the same direction. At the same time, the pulleys 26c and 26d are formed to have the same diameter as much as possible.
[0027]
In this embodiment, the pulleys 26a to 26d, the wires 27a to 27d, the outer tubes 28a to 28d, and the fixing brackets 29a to 29d constitute the motion transmission mechanism 47, and the flexible and single long transmission member is used. The wires 27a to 27d are guided through the outer tubes 28a to 28d as guide means so as to advance and retreat in the axial direction without buckling or bending. The wires 27a to 27d may be a single single wire or a stranded wire regardless of the presence or absence of the core wire.
[0028]
On the other hand, the bottom plate 4a of the support base 4 is provided with a vertical shaft 30 supported so as to be rotatable around a vertical axis O25. For this, a fixed parallelogram link 31 formed by connecting arms 31a to 31d so as to be rotatable around rotation axes O26 to O29 parallel to each other is provided with a swivel bar 32 rotatably provided about the rotation axis O26. It is connected through. Here, the rotation axis O26 is perpendicular to the vertical axis O25, and the vertical shaft 30 is provided with an electromagnetic brake for restricting (braking) around the vertical axis O25. The arm 31a and the arm 31b are provided with an electromagnetic brake, which will be described later, for restricting the rotation around the rotation axis O26.
[0029]
One end of a rod 33 is connected to the upper end of the joint 24 of the inclined rod 25. The other end of the rod 33 is connected to one end of the arm 31 d of the fixing parallelogram link 31. The inclined rod 25 is in a plane parallel to the paper surface including the vertical axis O25, and is rotatably connected to each part on a line passing through a line segment connecting the rotation axis O28 and the rotation axis O29.
[0030]
One end of the rod 33 is connected to the joint 24 of the inclined rod 25 so as to be rotatable around a rotation axis O24 orthogonal to the rotation axis O23. In this embodiment, the vertical shaft 30, the fixed parallelogram link 31, the swivel bar 32 and the rod 33, and an electromagnetic brake described later constitute a motion restricting mechanism 40. Here, the motion restricting mechanism 40 is configured by weight distribution so that the rotational moment due to its own weight around the rotation axes O25, O26, and O30 is always zero.
[0031]
As shown in FIG. 1, the triangles connecting the rotation axes O1, O4, and O10 in the plane parallel to the paper surface including the vertical axis O0 are the triangles connecting the rotation axes O5, O8, and O12 in the same plane. Each rotational axis is arranged so as to have a similar shape. Where the similarity ratio is
(ΔO1, O4, 010) / (Δ5, O8, 012) = C
It has become. C is a constant.
[0032]
Next, a detailed configuration will be described. In FIG. 1, reference numeral 37 a denotes an electromagnetic brake which is disposed on the support base 4 and can electrically regulate the rotation of the support column 1 relative to the support base 4.
[0033]
A connecting portion between the first inclined arm 11 and the arm 2d of the first parallelogram link 2 is provided with a first rotating rod 38 that protrudes from the connecting block 9 of the first inclined arm 11. Yes. The first rotating rod 38 can be rotated around the rotation axis O9 by being inserted into a bearing disposed in the arm 2d. The arm 2d is provided with an electromagnetic brake 37d. The electromagnetic brake 37d electrically restricts the rotation of the first rotating rod 38 with respect to the arm 2d.
[0034]
The connection block 9 is also provided with an electromagnetic brake 37e, and the electromagnetic brake 37e can electrically brake the rotation of the arm 10a with respect to the connection block 9.
The mirror support arm 13 is also provided with an electromagnetic brake 37f that can restrict the rotation of the mirror support arm 13 around the rotation axis O20 relative to the arm 10e.
[0035]
Next, according to FIG. 2, the detail of the part of the upper support member 5 is demonstrated. FIG. 2 shows a cross section of a portion including the rotation axis O1 as seen from the direction of arrow a in FIG.
That is, an upper shaft 34 is supported by the upper support member 5 via a bearing 36a so as to be rotatable around the rotation axis O1, and the upper shaft 34 is provided with an electromagnetic brake disposed on the upper support member 5. 37b can be electrically regulated. The arm 2a is supported on the outer periphery of the upper shaft 34 through a bearing 36b so as to be rotatable around a rotation axis O1. The arm 2b is fixed to a flange portion provided on the upper shaft 34 by screws.
[0036]
Next, according to FIG. 3, the detail of the part of the lower support member 6 is demonstrated. FIG. 3 shows a cross section of a portion including the rotation axis O5 as seen from the direction of the arrow b in FIG.
That is, a lower shaft 35 is supported on the lower support member 6 so as to be rotatable around a rotation axis O5 via a bearing 36c, and the lower shaft 35 is disposed on the lower support member 6. It can be electrically regulated by the electromagnetic brake 37c. The arm 3a is fixed to the flange portion of the lower shaft 35 with a screw. The arm 3b is supported on the outer periphery of the lower shaft 35 via a bearing 36d so as to be rotatable around a rotation axis O5.
[0037]
Next, according to FIG. 4, the detailed structure of the 2nd parallel link 3, the 2nd inclination arm 15, the inclination rod 25, and the movement control mechanism 40 is demonstrated.
In FIG. 4, T2 indicates an intersection between the rotation axis O12 and the rotation axis O21, and S2 indicates an intersection between the rotation axis O23, the rotation axis O24, and the rotation axis O30. A screw shaft 41 is fixed to the arm 3 d of the second parallelogram link 3. A counterweight 39 is supported on the screw shaft 41 so as to be movable in the axial direction. The counterweight 39 is positioned and weight-distributed so that the rotational moment about the rotation axes O0 and O1 is always zero when the first parallelogram link 2 and the second parallelogram link 3 are interlocked. Yes.
[0038]
In FIG. 4, reference numeral 43 denotes an inclined rod driving unit, which electrically drives the slide rod 23 of the inclined rod 25 disposed on the seat 22 to move it in the direction of the rotation axis O23, so that the inclination center point S1, The driving means for moving S2 is configured. In FIG. 4, reference numeral 44 denotes a tilt rod position detector that calculates the linear distance R2 between T2 and S2 by detecting the drive amount of the tilt rod driver 43. From this result, actual position data of the tilt center points S1 and S2 can be obtained. Therefore, the tilt rod position detector 44 constitutes a tilt center point detector that detects the tilt center point. Various detectors such as an encoder can be used as the detecting means of the inclined rod position detector 44.
[0039]
The support 4 is provided with an electromagnetic brake 37g that can electrically restrict the rotation of the vertical shaft 30 about the rotation axis O25 relative to the support 4. The arms 31a and 31b constituting the fixed parallelogram link 31 are provided with electromagnetic brakes 37h and 37i, respectively, which can electrically restrict the rotation of the arms 31a and 31b around the rotation axis O26 relative to the turning bar 32. Has been.
[0040]
Auxiliary weights 42a and 42b provided to offset the rotational moments around the rotation axes O26 and O25 are fixed to the arm 31a and the swivel bar 32, respectively.
[0041]
Next, the configuration of the mirror body 12 and the electric circuit will be described with reference to FIG. The mirror body 12 incorporates an objective lens 50. In order to perform observation through the objective lens 50, left and right observation optics are provided by installing a zoom lens, an imaging lens, and an eyepiece lens (not shown) on the optical axis 51L for the left eye and the optical axis 51R for the right eye that pass through the objective lens 50, respectively. The system is configured.
[0042]
The intersection of the left-eye optical axis 51L and the right-eye optical axis 51R passing through the objective lens 50 is the focusing position P. The focal length of the objective lens 50 is f, the inclination center point of the mirror body 12 is S1, the intersection point of the rotation axis O9 and the rotation axis O10 and the rotation axis O20 is T1, the distance from the intersection point T1 to the inclination center point S1 is R1, and the intersection point T1. The distance from the focusing position P to the focusing position P is Rf. The objective lens 50 is movable in the optical axis direction in the mirror body 12, and the focal distance f on the object to be observed side can be changed by moving the objective lens 50.
[0043]
The moving frame 53 of the objective lens 50 is mechanically held by the objective lens driving unit 52 so that the objective lens 50 is moved by the objective lens driving unit 52 and the distance f to the focusing position P is adjusted. It has become. That is, the objective lens drive unit 52 includes, for example, a rack 54 provided on the moving frame 53 of the objective lens 50 and a pinion 55 that meshes with the rack 54, and the objective lens 50 is rotated by rotating the pinion 55 with a motor (not shown). Is moved in the observation optical axis direction.
[0044]
Further, the mirror 12 is provided with a photo interrupter 56 for detecting that the objective lens 50 is located at the end. The photo interrupter 56 detects that the objective lens 50 has moved on the observation optical axis and reached the uppermost position when it is shielded by a light shielding member (not shown) provided on the moving frame 53 of the objective lens 50. To do. The photo interrupter 56 is connected to the RESET terminal of the focusing position detection counter circuit 101 installed on the support 4 or the like.
[0045]
An objective lens position detecting unit 57 is connected to a drive shaft for driving the pinion 55 in the objective lens driving unit 52. The objective lens position detection means 57 is composed of an encoder, for example, and detects the position of the objective lens 50. The output end of the objective lens position detecting means 57 is connected to a data input end (not shown) of the counter circuit 101 described above. The focusing position detection counter circuit 101 and the objective lens position detection means 57 constitute a focusing detection unit that detects the focusing position of the mirror body 12.
[0046]
A data output unit (not shown) of the counter circuit 101 is connected to a control unit (CPU) 102. A first driver circuit 103 that gives a drive command to the objective lens driving unit 52 is connected to the control unit 102. The first driver circuit 103 is connected to the objective lens driving unit 52.
[0047]
In addition, a second driver circuit 104 is connected to the control unit 102, and the second driver circuit 104 is connected to the tilt rod driving unit 43. The tilt rod position detector 44 is connected to a drive shaft (not shown) of the tilt rod driver 43. The tilt rod position detection unit 44 is provided with a data output unit (not shown), and the data output unit is connected to the control unit 102.
[0048]
A clear terminal of the watchdog timer circuit 105 is connected to a port (not shown) of the control unit 102. The output terminal of the watchdog timer circuit 105 is connected to the NMI terminal of the control unit 102.
[0049]
The control unit 102 is connected to data input means 108 for inputting the difference data Δf between the focusing position P and the tilt center point S1.
Further, a ROM 106 and an EEPROM 107 are connected to the control unit 102. The ROM 106 stores at least a program as shown in the flowchart of FIG. 6 to be executed by the CPU of the control unit 102.
[0050]
The mirror 12 is provided with a grip 61, which includes various switches such as a horizontal free switch, a vertical free switch, an omnidirectional free switch, a mirror spherical tilt switch, and a tilt center point setting switch. These switches are also connected to the control unit 102.
[0051]
The electromagnetic brakes 37a and 37c are passed through a horizontal electromagnetic brake drive circuit (not shown), the electromagnetic brake 37b is passed through a vertical electromagnetic brake drive circuit (not shown), and the electromagnetic brakes 37d and 37e are passed through a tilt electromagnetic brake drive circuit (not shown). The electromagnetic brake 37f is connected to the control unit 102 via an optical axis rotating electromagnetic brake drive circuit (not shown), and the electromagnetic brakes 37g, 37h, 37i are connected to the control unit 102 via a motion regulating mechanism electromagnetic brake drive circuit (not shown).
[0052]
(Function)
The operation of the surgical microscope according to the first embodiment will be described. In this surgical microscope, the three-dimensional movement of the mirror body 12 and an inclination around three orthogonal axes (hereinafter referred to as movement with six degrees of freedom), movement in a substantially horizontal plane, substantially vertical movement, observation light Various motions of tilting movement around one point on the axis can be selected in accordance with the surgical style. First, each of these general operations will be described in order below.
[0053]
[6 degrees of freedom movement]
First, when the omnidirectional free switch of the grip 61 is pushed, a signal corresponding to the omnidirectional free switch is inputted to the control unit 102. Necessary signals are output to the electromagnetic brake driving circuit and the optical axis rotating electromagnetic brake driving circuit, and the braking action of all the electromagnetic brakes 37a, 37b, 37c, 37d, 37e, 37f, 37g, 37h, 37i is released.
[0054]
When the brake action of the electromagnetic brake 37a is released, the support column 1 can be rotated around the vertical axis O0 with respect to the support base 4. For this reason, the first parallelogram link 2 and the first inclination are provided. The mirror body 12 can be rotated about the vertical axis O 0 with respect to the support base 4 via the arm 11.
[0055]
When the electromagnetic brake 37b shown in FIG. 2 is released, the arm 2b can be rotated around the rotation axis O1 with respect to the upper support member 5, so that the arm 2d can move relative to the arm 2a via the arm 2c. It can be rotated around the rotation axis O4 while keeping parallel to the arm 2b. Accordingly, the mirror body 12 can be rotated around the rotation axis O4 with respect to the arm 2a via the first inclined arm 11.
[0056]
When the electromagnetic brake 37c shown in FIG. 3 is released, the arm 3a can rotate about the rotation axis O5 with respect to the lower support member 6, and the arm 2a connected by the first transmission rod 7 is supported upward. The member 5 can be rotated around the rotation axis O1. Accordingly, the mirror body 12 can be rotated around the rotation axis O1 with respect to the upper support member 5 as a whole via the first parallelogram link 2 and the first inclined arm 11.
[0057]
Therefore, the mirror body 12 can be moved three-dimensionally by a combination of these three rotations of the mirror body 12.
On the other hand, when the electromagnetic brake 37d is released, the first inclined arm 11 can rotate about the rotation axis O9 with respect to the arm 2d. When the electromagnetic brake 37e is released, the arm 10a of the parallelogram link mechanism 10 can rotate around the rotation axis O31 with respect to the connection block 9, and the arm 10e connected by the arms 10b to 10d is the arm. It can be tilted around the rotation axis O10 in parallel with 10a. Further, when the electromagnetic brake 37f is released, the mirror 12 can be rotated around the rotation axis O20 of the arm 10e via the mirror support member 13. That is, the mirror body 12 can roll around the intersection T1 between the rotation axis O9 and the rotation axis O10.
[0058]
Here, since the brake action of the electromagnetic brakes 37g, 37h, 37i of the movement restricting mechanism 40 is all released, the arm 31a of the fixed parallelogram link 31 around the rotation axis O25 with respect to the support 4 of the vertical shaft 30. The rotation about the rotation axis O26 with respect to the revolving bar 32 of 31b becomes possible. The rotation of the arm 31b around the rotation axis O26 relative to the turning bar 32 is transmitted by the arm 31c to the rotation of the arm 31d around the rotation axis O29 relative to the arm 31a. Therefore, the rod 33 can also rotate about the rotation axis O29 with respect to the arm 31a, and the rod 33 can rotate about the rotation axis O30 with respect to the arm 31d. Therefore, there is nothing that restricts the movement of the mirror body 12.
That is, the mirror 12 can move with six degrees of freedom by the inclination about three axes orthogonal to the three-dimensional movement.
[0059]
Next, the operation that is linked to the movement of the mirror 12 with six degrees of freedom will be described. The arm 3b connected to the second transmission rod 8 is always kept parallel to the arm 2b around the rotation axis O5 relative to the lower support member 6 by the rotation of the arm 2b around the rotation axis O1 relative to the upper support member 5. Rotate while. The arm 3d connected in parallel to the arm 3b by the arm 3c also rotates around the rotation axis O8 with respect to the arm 3a. At this time, the arm 3d is always kept parallel to the arm 2d.
[0060]
As the arm 3a rotates about the rotation axis O5 relative to the lower support member 6, the arm 3d also rotates about the rotation axis O5 relative to the lower support member 6. The inclined rod 25 also moves together with the arm 3d via the second inclined arm 15.
[0061]
That is, the arm 2a and the arm 3a, the arm 2d and the arm 3d always move in parallel, and the triangles connecting the rotation axes O1, O4 and O10 in the plane parallel to the paper surface including the vertical axis O0 are in the same plane. The triangles connecting the rotation axes O5, O8, and O12 are always similar to each other. At this time, the counterweight 39 supported by the arm 3d always moves to a position that cancels the rotational moment with respect to the movement of the mirror body 12.
Due to the movement of each of these members, the mirror 12 can move in six degrees of freedom while the rotational moment is always cancelled.
[0062]
[Movement in a substantially horizontal plane]
In the operation of the spine or the like, when it is desired to frequently move the mirror body 12 only substantially in the horizontal direction, when the operator holds the grip 61 and presses the horizontal direction free switch, the signal is input to the control unit 102, Signals are output only to the horizontal electromagnetic brake driving circuit, the motion regulating mechanism electromagnetic brake driving circuit, and the optical axis rotating electromagnetic brake driving circuit, and only the braking action of the electromagnetic brakes 37a, 37c, 37f, 37g, 37h, 37i is released. .
[0063]
That is, when the electromagnetic brake 37a is released, the support column 1 can be rotated around the vertical axis O0 with respect to the support base 4, and the first parallelogram link 2 and the first inclined arm 11 are used. The mirror body 12 can be rotated around the vertical axis O0 with respect to the floor surface.
[0064]
When the electromagnetic brake 37c is released, the arm 3a can rotate around the rotation axis O5 with respect to the lower support member 6, and the arm 2a connected by the first transmission rod 7 rotates with respect to the upper support member 5. It can be rotated around the axis O1. Therefore, the mirror body 12 can be rotated around the rotation axis O1 with respect to the upper support member 5 via the first parallelogram link 2 and the first inclined arm 11.
[0065]
When the electromagnetic brake 37f is released, the mirror body 12 can be rotated around the rotation axis O20 with respect to the arm 10e via the mirror body support arm 13.
Further, since the electromagnetic brakes 37g to 37i are also released, the movement restricting mechanism 40 does not restrict the movement of the mirror body 12.
[0066]
Here, the electromagnetic brake 37b is in a fixed state, and the arm 2b of the first parallelogram link 2 is restricted from rotating around the rotation axis O1 with respect to the upper support member 5, so that the arm 2d is always parallel to the paper surface. This is a state in which a certain angle is maintained in a plane.
[0067]
That is, the arm 2d can move on an arc whose radius is the distance between the rotation axis O1 and the rotation axis O4 with the rotation axis O1 as the center.
The intersection T1 of the rotation axis O9 and the rotation axis O10 passes through the rotation axis O1 in a plane parallel to the paper surface, and on the straight line parallel to the rotation axis O9 from the rotation axis O1 to the mirror body 12 side. It moves on an arc whose radius is the distance between the rotation axis O1 and the rotation axis O4, with the point separated from O10 as the center.
[0068]
Here, since the brake action of the electromagnetic brakes 37d and 37e of the first tilt arm 11 is fixed, the mirror body 12 is restricted from tilting around the rotation axis O9 and the rotation axis O10. Therefore, the mirror body 12 moves along its arcuate locus without inclining.
[0069]
By combining this with the rotation of the support column 1 about the vertical axis O0 with respect to the support 4, it is possible to move in a substantially horizontal plane.
In this embodiment, the mirror 12 moves on an arc during a substantially horizontal movement in the plane of the paper, and therefore moves up and down in the direction of the observation optical axis. However, the horizontal movement width required in actual surgery is considerably small. This up and down movement is hardly a problem.
[0070]
[Approximate vertical movement]
In deep surgery through an opening in neurosurgery or the like, there is a case where it is desired to quickly move the mirror 12 in the direction of the observation optical axis without shifting the visual field in order to see the near side and the far side during the surgery. is there. In this case, the surgeon presses the vertical movement free switch of the grip 61. Then, the control unit 102 inputs a signal, and outputs a signal only to the vertical movement electromagnetic brake drive circuit, the motion restriction mechanism electromagnetic brake drive circuit, and the optical axis rotation electromagnetic brake drive circuit, and the electromagnetic brakes 37b, 37g, 37h, 37i. And the brake action of only 37f is released.
[0071]
That is, when the electromagnetic brake 37b is released, the arm 2b can rotate about the rotation axis O1 with respect to the upper support member 5, and the arm 2d can move about the rotation axis O4 with respect to the arm 2a via the arm 2c. It becomes possible to rotate while keeping parallel to 2b. Accordingly, the mirror body 12 can be rotated around the rotation axis O4 with respect to the arm 2a via the first inclined arm 11.
[0072]
When the electromagnetic brake 37f is released, the mirror 12 can be rotated around the rotation axis O20 with respect to the arm 10e via the mirror support arm 13.
Further, since the electromagnetic brakes 37g to 37i are also released, the motion restricting mechanism 40 can follow any movement of the intersection S2 due to the movement and inclination of the inclined rod 25 (see FIG. 4).
[0073]
In this state, like the movement in the substantially horizontal plane described above, the mirror body 12 is restricted from tilting around the rotation axis O9 and the rotation axis O10. Further, the electromagnetic brake 37c is also in a fixed state, and the arm 3a of the second parallelogram link 3 is restricted from turning around the rotation axis O1. That is, the arm 2a of the first parallelogram link 2 connected by the first transmission rod 7 is also fixed to rotate about the rotation axis O5.
[0074]
Therefore, the arm 2d can always rotate only around the rotation axis O4 within a plane parallel to the paper surface. Therefore, the intersection point T1 between the rotation axis O9 and the rotation axis O10 can move only on an arc whose center is the rotation axis O4 and whose radius is the distance between the rotation axis O4 and the rotation axis O10.
[0075]
In this embodiment, the mirror 12 moves on an arc when moving up and down, so that the observation visual field shifts due to the inclination of the observation optical axis. However, the vertical movement width required in actual surgery is considerably small, and this visual field shift is small. Is hardly a problem.
[0076]
[Tilt movement around one point on the observation optical axis]
In this case, when the mirror spherical tilt movement free switch of the grip 61 is pressed, the control unit 102 inputs the signal, the horizontal electromagnetic brake driving circuit, the vertical electromagnetic brake driving circuit, the tilt electromagnetic brake driving circuit, the light A signal is output only to the shaft rotating electromagnetic brake drive circuit, and only the braking action of these electromagnetic brakes 37a, 37b, 37c, 37d, 37e, 37f is released. This is a state in which only the electromagnetic brakes 37g, 37h, and 37i of the movement restricting mechanism 40 are fixed with respect to the above-described movement of six degrees of freedom.
[0077]
Therefore, the inclined rod 25 is restricted from moving at the intersection S2, and can only be inclined around the point S2. Here, the point T2 moves on a spherical surface having a radius R2 between S2 and T2. The movement of T2 is transmitted in the same manner as the action of the above-mentioned arm, and the intersection T1 of the rotation axes O9 and O10 of the first inclined arm 11 is set to C, which is the constant of the ratio of the above-mentioned similar triangle, to the movement distance of the intersection T2. Move in the opposite direction for the distance you ride.
[0078]
The inclination of the inclined rod 25 is transmitted to the mirror body 12 by the motion transmission mechanism 47 using the flexible wires 27a to 27d, and appears as a similar movement of the mirror body 12. The operation will be described below with reference to FIGS.
[0079]
That is, when the tilt rod 25 rotates about the rotation axis O12, the pulley 26d disposed integrally with the seat 22 of the second tilt arm 15 also rotates integrally. As a result, either one of the wires 27c and 27d is pulled by the rotation direction of the pulley 26d, and both ends of the wire are fixed to the rotary block 21d and the connection block 9 by the fixing bracket 29d and the fixing bracket 29c. The pulley 26c that slides in one of the outer tubes 28c, 28d restricted in movement in the direction along the arm 10b and is integrally provided with the arm 10b of the first inclined arm 11 is the same in the same direction as the pulley 26d. Rotate at an angle. On the other hand, the wire on the non-pulled side also functions to transmit the rotation of the pulleys 26d and 26c one-on-one without play. The rotation of the arm 10b is transmitted by the parallelogram link mechanism 10 as rotation about the rotation axis O10 of the arm 10e. Accordingly, the mirror body 12 rotates around the rotation axis O10 at the same angle in the same direction as the inclination of the seat 22 around the rotation axis O12.
[0080]
When the tilt rod 25 rotates about the rotation axis O21, the pulley 26b disposed on the rotation block 21 of the second tilt arm 15 also rotates integrally. Either one of the wires 27a and 27b is pulled depending on the rotation direction, and both ends of the wire are fixed to the fixing base 20d and the arm 2d by the fixing metal fitting 29b and the fixing metal fitting 29a, thereby moving in the direction along the wire. The outer tube 28a or the other outer tube 28b that is regulated is slid, and the pulley 26a disposed integrally with the connection block 9 of the first inclined arm 11 is rotated at the same angle in the same direction as the pulley 26b. Let
[0081]
On the other hand, the wire on the non-pulled side also functions to transmit the rotation of the pulleys 26b and 26a one-on-one without play. Accordingly, the mirror body 12 rotates at the same angle around the rotation axis O9 in the same direction as the inclination around the rotation axis O21 of the rotation block 21 via the first inclination arm 11.
[0082]
That is, the rotation axis O23 of the inclined rod 25 and the rotation axis O20 coaxial with the observation optical axis of the arm 10e in the parallelogram link mechanism 10 are always kept parallel.
Therefore, the mirror body 12 can be tilted around the point S1 having a distance of R2 × C = R1 from T1 on the rotation axis O20 coaxial with the observation optical axis. That is, the mechanism that sequentially performs this action constitutes means for tilting the mirror body 12 about the tilt center point S1.
[0083]
When the tilt center point setting switch of the grip 61 is pressed, the objective lens position signal from the objective lens position detector 57 and the tilt rod position signal from the tilt rod position detector 44 are input to the controller 102.
[0084]
Then, the control unit 102 calculates a distance Rf between the intersection T1 and the focusing point P on the observation optical axis in the focal plane of the mirror body 12 from the objective lens position signal, and from the tilt rod position signal, A distance R2 between the intersection point T2 and the intersection point S2 is calculated. Then, R2 is compared with a value R2 × C = R1 obtained by multiplying the distance R2 by C, which is the ratio of similar triangles, and the drive signal is sent from the second driver circuit 104 to move the tilt rod 25 so that both are equal. Is output to the tilt rod drive unit 43, and a motor (not shown) rotates in the tilt rod drive unit 43, and the slide rod 23 of the tilt rod 25 is moved in the necessary direction on the axis of the rotation axis O23 via a speed reducer (not shown). Move the distance required.
[0085]
While this drive signal is being output to the tilt rod drive unit 43, the control unit 102 also outputs a start signal to the motion regulating mechanism electromagnetic brake drive circuit 56e to release the brake action of the electromagnetic brakes 37g, 37h, 37i. In addition, the other electromagnetic brakes 37a to 37f are fixed.
[0086]
By this action, the point that the operator wants to set as the tilt center point of the mirror body 12 is set to the observation field center of the mirror body 12, and the focal length of the objective lens 50 is changed by a switch (not shown), and the point is focused. When the tilt center point setting switch of the grip 61 is pressed (point P in FIG. 5), S1 moves so as to coincide with P, and the tilt center point of the mirror body 12 is automatically set to the target point. The
[0087]
[Set the tilt center when moving the focus]
The general procedure for moving the tilt center point S1 of the mirror body 12 when the electromagnetic brakes 37a to 37i are driven and the arm is all-free or the mirror body is tilted around the tilt center point is as described above. As described above, the slide rod 23 of the tilt rod 25 is moved by the tilt rod drive unit 43. Here, the procedure for automatically setting the tilt center point in a specific case is described with reference to the flowchart of FIG. explain.
[0088]
First, when the surgeon turns on the power, the objective lens driving unit 52 is driven by the first driver circuit 103 according to the program, and the objective lens 50 and the moving frame 53 are moved in the focusing upper end direction. When the moving frame 53 reaches the upper end side end, a light shielding plate (not shown) shields the photo interrupter (PI) 56. The output of the photo interrupter 56 changes from high level to low level. Accordingly, the reset terminal of the counter circuit 101 connected to the photo interrupter 56 becomes low level, and the counter circuit 101 is reset.
[0089]
Next, according to the program, the first driver circuit 103 is driven, and the objective lens 50 is moved to a preset focusing designation position. This focusing designation position can be arbitrarily set by the input means. The control unit 102 monitors the output of the counter circuit 101. When the counter value reaches the focusing designated position, the control unit 102 outputs a stop signal to the first driver circuit 103 to stop the driving of the objective lens driving unit 52, and the position The objective lens 50 is stopped.
[0090]
On the other hand, the surgeon uses the data input means 108 at a desired time, and inputs the focus designation position, the difference position Δf between the focus position P and the tilt center point S1.
The focus designation position and difference data Δf are stored in the EEPROM 107 of the memory means through the control unit 102.
When the above data is not input, predetermined data set in advance is used.
[0091]
The control unit 102 reads data from the counter circuit 101, calculates a distance Rf from T1 to the focusing position P, and detects the focusing position P of the mirror body 12. Further, the control unit 102 calculates the distance Rl from the tilt center point S1 to T1 based on the data from the tilt rod position detection unit 44, and obtains the position data of the tilt center point S1.
[0092]
Further, the control unit 102 calculates a value of Rf + Δf and compares it with Rl. If it is substantially equal to Rl, the control unit 102 outputs a stop signal to the second driver circuit 104, and prohibits the start of driving to move the tilt center point S1.
[0093]
When Rf + Δf is smaller than Rl, the control unit 102 outputs a drive signal to the second driver circuit 104 to drive the tilt center point S1 upward. Accordingly, the tilt rod drive unit 43 is driven, and the tilt center point S1 is moved upward.
[0094]
On the other hand, when Rf + Δf is larger than Rl, the control unit 102 outputs a drive signal to the second driver circuit 104 to move the tilt center point S1 downward, and moves the tilt center point S1 downward. The second driver circuit 104 is driven so as to move.
This operation is periodically repeated by an interrupt process by a timer (not shown).
[0095]
Further, since this operation is performed without interruption even when the objective lens 50 is driven by an input means such as a foot switch (not shown), for example, when the objective lens driving unit 52 is stopped, the tilt center point S1 is When the stop state is maintained at a position where Rl is equal to Rf + Δf and the objective lens 50 is moved and Rf is changed by driving the objective lens driving unit 52, the tilt center point S1 is set so that Rl becomes equal to Rf + Δf. Are driven continuously. For this reason, the inclination center point S1 is always maintained in a state where the distance of Δf from the focusing position P is maintained. That is, even when the focusing is moved, the setting of the tilt center point P is automatically performed.
[0096]
In the present embodiment, the watchdog timer circuit 105 that forcibly performs interrupt processing when the control unit 102 runs away is provided, but the control unit 102 has an NMI interrupt from the watchdog timer circuit 105 at its NMI input terminal. When the signal is input, the memory check of the EEPROM 107 and the RAM (not shown) is performed, and if there is no abnormality, the routine operation for driving the tilt center point S1 is resumed as it is. A program for initializing the designated position and counter circuit 101 is executed.
[0097]
(effect)
According to this embodiment, even if the aiming unit is driven, the tilt center point always maintains a certain distance from the focusing position, so there is no need to reset the tilt center point during the operation, and the time of surgery can be saved. It is. Furthermore, according to the present embodiment, even if the control unit 102 runs away, if there is no abnormality in the memory, the follow-up to the focusing position of the tilt center point can be continued as it is, so that the interruption of the operation can be minimized.
[0098]
Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Constitution)
Portions similar to those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0099]
As shown in FIG. 7, the moving frame 53 to which the objective lens 50 is attached is connected to the objective lens driving unit 52 via the slip mechanism 121. A manual knob 122 is attached to the moving frame 53 at a position different from the slip mechanism 121. An objective lens position detector 57 is connected to the shaft (not shown) of the manual knob 122.
[0100]
The grip 61 attached to the mirror body 12 is provided with switches SW1 and SW2. The switches SW1 and SW2 are connected to the brake control circuit 123 and the control unit 102, respectively. The brake control circuit 123 is connected to a non-excitation electromagnetic brake (a type that becomes free when energized and locks when de-energized) 37a to 37f via a first brake drive circuit 124. It is connected to an excitation type electromagnetic brake (type that locks when energized and becomes free when deenergized) 37g to 37i via a brake drive circuit 125.
[0101]
The brake control circuit 123 outputs a drive signal to the brake drive circuit 124 by an operation signal from the switch SW1, and a circuit (not shown) to output a drive signal to the brake drive circuit 124 and the brake drive circuit 125 by an operation signal from the switch SW2. Have.
[0102]
The data input unit 108 is connected to the control unit 102 as in the first embodiment. However, the data input unit 108 can input two types of difference data Δf (Δf1 and Δf2). Has a capacity capable of storing the two types of difference data Δf1 and Δf2 and the focusing position.
[0103]
A changeover switch 120 is connected to the control unit 102. Further, the ROM 106 connected to the control unit 102 stores a procedure program having the contents as shown in FIG. The starting parts of * 1 and * 2 in FIG. 8 are the flow that continues from the part corresponding to the same reference numeral shown in FIG. 6 in the first embodiment. Therefore, the content of the flowchart in FIG. 6 is omitted.
[0104]
(Function)
The operation of this embodiment is as follows. When the operator turns on the power and the objective lens 50 reaches the upper end, the counter circuit 101 is reset, and the objective lens 50 is further driven and set to the focusing designated position. This action is the same as in the case of the first embodiment. However, the objective lens driving unit 52 is different in that the objective lens moving frame 53 is driven via the slip mechanism 121. Therefore, the slip mechanism 121 remains locked during normal driving by the objective lens driving unit 52. This also applies to focusing driving by an input means such as a foot switch (not shown). Further, since the manual knob 122 is also rotated in accordance with the driving of the objective lens moving frame 53, the objective lens position detecting means 57 also outputs to the counter circuit 101 in conjunction with it.
[0105]
Since the operation of the watchdog timer circuit 105 that performs an interrupt process when the control unit 102 runs out of control is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
The operator uses the data input means 108 at a desired time to input the difference data Δf1 and Δf2 between the focusing position P and the tilt center point S1, and the focusing designation position.
When the switch SW1 is not ON, the operator operates a focusing switch (not shown), so that the control unit 102 outputs a drive signal to the first driver circuit 103, and the objective lens 50 is driven. A quasi is done. This focusing operation is performed in the same manner even when the switch SW2 is turned on.
[0106]
When the switch SW1 is turned on, a drive signal is output from the brake control circuit 123 to the brake drive circuit 124, and the non-excitation electromagnetic brakes 37a to 37f are in a free state. Accordingly, since the excitation type electromagnetic brakes 37g to 37i are also in a free state, the mirror body 12 is in an all-free state and can be positioned at a desired position in the three-dimensional space.
[0107]
At this time, when the actual focusing position P is away from the preset focusing position, the control unit 102 causes the first driver circuit 103 to match the focusing position P to the focusing position. A drive signal is output to the lens and the objective lens 50 is driven to move. Here, when the actual focusing position P and the focusing designation position are substantially the same, the control unit 102 outputs a stop signal to the first driver circuit 103, and the objective lens 50 is stopped. Thereby, the focus reset operation at the time of all free is performed.
[0108]
At this time, along with the focus reset operation or focusing driving by an input means (not shown), the tilt rod driving unit 43 is driven to adjust the tilt center point S1 to the actual focusing position P by the same action as in the first embodiment. The tilt center point S1 is followed from the focusing position P with a distance of Δf.
[0109]
In the present embodiment, there are two types of Δf data, which can be selected by the changeover switch 120. That is, by selecting Δf1 when the changeover switch 120 is ON and selecting Δf2 when the changeover switch 120 is OFF, two types of Δf data are switched.
[0110]
When the switch SW2 is ON, the brake control circuit 123 outputs a drive signal to the brake drive circuits 124 and 125, so that the non-excitation electromagnetic brakes 37a to 37f are in a free state and the excitation electromagnetic brakes 37g to 37i are locked. Therefore, the mirror body 12 can be tilted around the tilt center point S1. At this time, the focus reset operation described above is not performed, and only the tracking operation of the focusing position P and the tilt center point S1 is performed.
[0111]
Further, when the first driver circuit 103 or the objective lens driving unit 52 or the like fails and the objective lens 50 cannot be driven electrically, the operator rotates the manual knob 122 to drive the objective lens 50. In this case, for example, when the shaft of an electric motor (not shown) of the objective lens driving unit 52 is seized and locked, the slip mechanism 121 slips to drive the objective lens 50 according to the manual knob 122. In this embodiment, since the signal is normally output from the objective lens position detector 57 in accordance with the driving of the objective lens 50 even in this state, the focusing position P is detected even during manual operation.
[0112]
(effect)
According to this embodiment, in addition to the effects in the first embodiment described above, the following effects can be obtained. First, since the plurality of tilt center points S1 can be selected by operating the changeover switch 120, for example, by setting one Δf to zero, the tilt operation of the mirror body 12 with the focus position P as the center, Selection of the tilting operation of the mirror body 12 at a position spaced from the position P can be easily performed, and the usability is greatly improved when it is necessary to observe the body surface and the body cavity alternately. .
[0113]
In addition, even when the objective lens 50 cannot be driven electrically, the objective lens 50 can be driven by the manual knob 122, and the tracking operation of the tilt center point S1 and the observation position P is also performed at that time. The tilt function can be used even in the event of a failure.
[0114]
Furthermore, in this embodiment, since the tilt center point S1 always follows the focusing position P even during the operation of the focus reset mechanism, it is possible to provide an easy-to-use tilt mechanism even in combination with the focus reset operation.
[0115]
In the present embodiment, the tilt center point S1 is always configured to follow the focusing position P, but various modes can be considered depending on the user.
For example, if the focusing position P is driven while the mirror 12 is tilted about the tilt center point S1 or the mirror 12 is locked, the tilt center point S1 is not driven and the tilt center is not driven. The difference Δf ′ between the point S1 and the actual focusing position P is stored in the memory. The tilting operation of the mirror body 12 at this time is performed based on Δf ′. When the mirror body 12 is made all-free and the focus reset operation is performed, Δf ′ is erased and the tilting operation of the mirror body 12 is performed based on the preset Δf. Also good.
[0116]
Thereby, when it is not desired to change the inclination center point S1 unnecessarily by an intraoperative focusing operation, a user-friendly device can be provided.
<Third Embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Constitution)
Portions similar to those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0117]
In FIG. 9, an autofocus unit (hereinafter referred to as AF unit) 150 is supported on the mirror body 12 by a support tool (not shown). A beam splitter 141 is installed on the left-eye light beam 51L passing through the inside of the mirror body 12, and a beam splitter 142 is installed on the right-eye light beam 51R. One beam splitter 141 is disposed on the optical axis of the spot projector 140 provided in the AF unit 150, and is installed in a direction in which the spot light from the spot projector 140 is reflected to the focusing position P. Yes. The other beam splitter 142 is installed in a direction in which the light beam from the focusing position P is reflected toward the light receiving element 143 installed in the AF unit 150. The light receiving element 143 is connected to an AF CPU (control unit) 144 installed in the AF unit 150, and the AF CPU 144 is also connected to the control unit 102 described above.
[0118]
The ROM 106 connected to the control unit 102 stores a program having the procedure contents as shown in FIG.
* 1 and * 2 in FIG. 10 correspond to the same reference numerals in FIG. 6 shown in the first embodiment, and the content of the flowchart in FIG. 6 is omitted.
[0119]
(Function)
The operation of this embodiment is as follows. When the operator turns on the power, the reset operation of the counter circuit 101, the driving operation of the objective lens 50 to the focusing position, and the movement of the mirror 12 by the switches SW1 and SW2 provided on the grip 61 are performed. Since this is the same as the first embodiment and the second embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
[0120]
The AF CPU 144 installed in the AF unit 150 has a ROM (not shown) and is controlled by the contents of the procedure stored therein. A focusing command is input to the AF unit 150 from the control unit 102 or an input unit (not shown), and spot light is emitted from the spot projector 140. The emitted spot light is reflected in the direction of the focusing position P by the beam splitter 141 and projected onto the surgical site. The spot light projected on the surgical site is reflected by the surgical site, further reflected by the beam splitter 142, and imaged on the light receiving element 143 by an imaging lens (not shown). The AF CPU determines the in-focus state based on the deviation of the imaging position of the spot light received by the light receiving element 143, and drives the objective lens 50 to the first driver circuit 103 in the in-focus direction by the control unit 102. Request signal output as much as possible. The above is the operation of autofocus driving.
[0121]
The operator uses the data input means 108 in advance to input Δf (similar to the first embodiment) and initial setting data Rlini of the distance Rl between T1 and S1, and store them in the EEPROM 107.
[0122]
When both the switches SW1 and SW2 are OFF, or when SW1 is ON and the changeover switch 120 is ON, the inclination center point S1 is inclined so as to follow the focusing position P as in the first embodiment. The rod drive unit 43 is driven.
[0123]
When both the switches SW1 and SW2 are OFF or SW1 is ON and the changeover switch 120 is OFF, the control unit 102 drives the tilt rod driving unit 43 so that Rl becomes equal to Rlini.
[0124]
When SW2 is ON, the tilt rod driving unit 43 is not driven, and the control unit 102 focuses on the AF CPU 144 only when the value of Rf−Rl is larger than a preset value ΔfTH. A signal requesting the operation is output, and the focusing operation is performed.
[0125]
(effect)
According to the present embodiment, the following effects can be obtained. The changeover switch 120 can easily switch between a mode in which the tilt center point S1 follows the focusing position P and a mode in which the focus position P and the tilt center point S1 are made independent.
[0126]
Also, when performing surgery on a part that is relatively close to the body surface, etc., when the distance between the tilt center point S1 and the focusing position P is small, the autofocus is activated when the mirror 12 is tilted around S1. Since only the tilting operation is performed, a sensitive autofocus operation due to a subtle change in the spot projection position due to the mirror operation is prevented, and observation is easy.
[0127]
On the other hand, when operating a deep position in the body cavity, if the distance between the tilt center point S1 and the focusing position P is large, the autofocus is activated when the mirror 12 is tilted around S1. Since a signal is output to the AF unit 150, the observation visual field is always in a normal state of focus even when the observation visual field changes due to the tilting operation of the mirror body 12, and the operability is good.
[0128]
In this embodiment, the spot projection type autofocus is used. However, the operation and effect are the same in the brightness method autofocus.
When autofocus is set to multi-point distance measurement, it is possible to easily not perform focus reset if a part of the field of view is in focus in combination with focus reset.
[0129]
[Appendix]
(1) It has memory means for presetting and storing a plurality of differences between the focusing position and the tilt center point, and switching means for selecting the plurality of difference data stored in the memory means. The surgical microscope according to claim 1, wherein the surgical microscope is characterized.
[0130]
(2) The surgical microscope according to appendix 1, wherein at least one of a plurality of difference data between the focusing position and the tilt center point stored in the memory means is zero.
[0131]
(3) A mirror body having a focusing mechanism and the mirror body can be supported at a desired position in a three-dimensional space, and at least the mirror body can be tilted around an arbitrary point on the approximate observation optical axis of the mirror body. And a microscope support arm capable of moving the tilt center point on a substantially observation optical axis of the mirror and the microscope support arm to tilt the mirror about an arbitrary point on the observation optical axis. A first operation section for operating the microscope support arm and a first operation section for operating the microscope support arm to perform an operation other than an inclination operation centered on an arbitrary point on the observation optical axis. In a surgical microscope having two operation units,
A drive unit that drives the tilt center point, a tilt center point detection unit that detects the tilt center position, a focus detection unit that detects a focus position of the mirror, the first operation unit, and the second Based on the detection results of the arm operation detection unit for detecting which one of the operation units has been operated, the focusing detection unit, the tilt center point detection unit, and the arm operation detection unit, A calculating unit that calculates a driving direction and a driving amount of the focusing mechanism and the driving unit; and a control unit that drives and controls the focusing mechanism and the driving unit based on a calculation result of the calculating unit. Surgical microscope characterized by.
[0132]
(4) The surgical microscope according to appendix 3, wherein the arithmetic means stores a plurality of arithmetic programs, and has a switching means for selecting the plurality of arithmetic programs.
[0133]
(Problems with Appendix 1 and Appendix 2)
During surgery, when the tilt center point is adjusted to the focusing position, or when the tilt center point is adjusted to the body surface, etc., the focus must be adjusted to that position every time the tilt center point is set. Switching the tilt center point during the operation was very troublesome.
[0134]
(Problems with Appendix 3 and Appendix 4)
Regarding the combination with the focus reset mechanism, considering the combination of focus reset and the above tilt operation, the focus position and tilt center point change frequently to move the focus to the origin every time the arm is all-free. However, each time, there is a problem that it is necessary to reset the inclination center point. Due to these problems, the operation was prolonged and the burden on the operator and the patient was great.
[0135]
(Objectives of the inventions of Appendix 1 and Appendix 2)
An object of the present invention is to provide a support arm for a surgical microscope which can be easily switched by adjusting the tilt center point and the focusing position, or by switching the tilt center point and the body surface.
[0136]
(Objectives of the inventions of Appendix 3 and Appendix 4)
An object of the present invention is to provide a microscope support arm in which an optimum tilt center point is automatically set even when combined with a focus reset mechanism.
[0137]
(Operation of Appendix 1 and Appendix 2)
With the configurations of Supplementary Note 1 and Supplementary Note 2, by setting a plurality of types of differences between the focusing position and the tilting center point of the mirror in advance before the operation, for example, the mirror tilting operation and the body centering on the focusing position The mirror tilting operation with the surface as the center is switched by the switching means.
[0138]
(Operation of Supplementary Notes 3 and 4)
The configurations of Appendix 3 and Appendix 4 detect when the arm is all-free and when only tilting is performed around the tilt center point, and only the focusing position is moved according to the operating state of the arm. And switching of control such as movement in conjunction with the focusing position is automatically performed.
[0139]
【The invention's effect】
As described above, according to the surgical microscope described in claim 1 of the present invention, even when the focusing position is changed, the tilt center point is maintained at a preset optimum value. This saves the trouble of resetting the settings, saves time for surgery, and reduces the fatigue of the surgeon and patient.
Further, according to the surgical microscope described in claims 2 and 3, the operation of switching the tilt center point can be easily performed using the plurality of difference data stored in the memory means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a mechanical configuration of a surgical microscope according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the vicinity of a rotation axis O1 as seen from the direction of arrow a in FIG.
3 is a cross-sectional view of the vicinity of a rotation axis O5 as seen from the direction of arrow b in FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing portions of a second parallel link, a second inclined arm, an inclined rod, and a motion restricting mechanism of the surgical microscope according to the first embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a configuration in the vicinity of a body of the surgical microscope and an electric circuit of the surgical microscope according to the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart of the operation of the surgical microscope according to the first embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a configuration in the vicinity of a body of a surgical microscope and an electric circuit of the surgical microscope according to the second embodiment.
FIG. 8 is a flowchart of the operation of the surgical microscope according to the second embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a configuration in the vicinity of a body of a surgical microscope according to a third embodiment and an electric circuit of the surgical microscope.
FIG. 10 is a flowchart of the operation of the surgical microscope according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Column, 2 ... 1st parallelogram link, 2a-2d ... Arm, 3 ... 2nd parallelogram link, 3a-3d ... Arm, 4 ... Support stand, 7 ... 1st transmission rod, 8 2nd transmission rod, 10 ... Parallelogram link mechanism, 12 ... Mirror body, 25 ... Inclined rod, 43 ... Inclined rod driving unit, 50 ... Objective lens, 52 ... Objective lens driving unit, 53 ... Moving frame, 54 ... Rack, 55 ... Pinion, 56 ... Photointerrupter, 57 ... Objective lens position detection means, 101 ... Focus position detection counter circuit, 102 ... Control unit (CPU), 103 ... First driver circuit, 104 ... Second driver Reference numeral 105: Watchdog timer circuit 108: Data input means 106: ROM 107: EEPROM P: Focus position S: Inclination center point

Claims (2)

焦準機構を有する鏡体と、
当該鏡体を３次元空間内の所望の位置に支持し、少なくとも前記鏡体を当該鏡体の略観察光軸上の任意の点を中心に傾斜可能に設定し、かつ前記傾斜中心点を前記鏡体の略観察光軸上で移動させることが可能な顕微鏡支持アーム機構と、
を有する手術用顕微鏡において、
前記傾斜中心点を移動させる駆動手段と、
前記傾斜中心点の位置を検出する傾斜中心点検出手段と、
前記鏡体の焦準位置を検出する焦準検出手段と、
当該焦準検出手段から入力される実際の焦準位置データと、前記傾斜中心点検出手段から出力される実際の傾斜中心点データの差異を比較演算する第１の演算手段と、
前記焦準位置と前記傾斜中心点との差異を予め設定し、この差異データを記憶しておくメモリー手段と、
当該メモリー手段に記憶された前記差異データを、前記第１の演算手段で演算された演算結果と比較演算し、その演算結果に基づいて前記差異データと一致する位置に前記傾斜中心点を移動するように自動的に補正するべく前記駆動手段の駆動方向及び駆動量を決定する第２の演算手段と、
前記第２の演算手段の演算結果に基づいて前記差異データに一致する位置に前記傾斜中心点を移動するように前記駆動手段を駆動制御する制御手段と、
を有し、
前記メモリー手段は、前記焦準位置と前記傾斜中心点の差異を予め複数設定して記憶でき、さらに、前記メモリー手段に記憶された前記複数の差異データを選択する切り換え手段を有することを特徴とする手術用顕微鏡。A mirror body having a focusing mechanism;
The mirror body is supported at a desired position in a three-dimensional space, at least the mirror body is set to be tiltable about an arbitrary point on a substantially observation optical axis of the mirror body, and the tilt center point is A microscope support arm mechanism that can be moved on a substantially observing optical axis of the mirror body;
In a surgical microscope having
Driving means for moving the tilt center point;
A tilt center point detecting means for detecting a position of the tilt center point;
Focusing detection means for detecting the focusing position of the mirror body;
First calculation means for comparing and calculating a difference between actual focusing position data input from the focusing detection means and actual tilt center point data output from the tilt center point detection means;
Memory means for presetting a difference between the focusing position and the tilt center point and storing the difference data;
The difference data stored in the memory means is compared with the calculation result calculated by the first calculation means, and the tilt center point is moved to a position coinciding with the difference data based on the calculation result. Second calculating means for determining the driving direction and driving amount of the driving means so as to automatically correct,
Control means for driving and controlling the drive means so as to move the tilt center point to a position that matches the difference data based on the calculation result of the second calculation means;
Have a,
The memory means can preset and store a plurality of differences between the focusing position and the tilt center point, and further includes switching means for selecting the plurality of difference data stored in the memory means. Surgical microscope. 前記メモリー手段に記憶されている前記焦準位置と前記傾斜中心点の複数の差異データのうち、少なくとも一つは零であることを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡。The surgical microscope according to claim 1 , wherein at least one of a plurality of difference data between the focusing position and the tilt center point stored in the memory means is zero.
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