JP4472284B2 - 手術用顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は手術用顕微鏡に関し、より詳細には同軸照明によって観察対象部位を照明する照明光学系を備えた手術用顕微鏡に関する。

眼科手術に使用する手術用顕微鏡は、被検眼を拡大して視認するための観察光学系と、被検眼を照明するための照明光学系とを備えている。照明光学系は被検眼を全体的に照明するための斜め照明による光学系と、被検眼に対して略垂直に照明光を入射させる同軸照明による光学系とを備える。実際には、斜め照明による光学系は手術用顕微鏡の対物レンズの光軸に対して６°程度の出射角で被検眼を照明するものであり、同軸照明による光学系は出射角が０°近傍で被検眼を照明するものである。この同軸照明による光学系は、白内障といった眼科手術の際に、被検眼の眼底からの光反射を利用して水晶体部位の状態を正確に視認するといった際に利用される。

このような斜め照明と同軸照明による照明光学系を備えた手術用顕微鏡としては、斜め照明用のミラーと同軸照明用のミラーとを備えた形式のもの（特許文献１参照）、対物レンズと被検眼との間に全反射プリズムを配置したもの、対物レンズと変倍光学系の間に全反射プリズムを配置したもの、対物レンズと変倍光学系との間に全反射プリズムとハーフプリズムを配置したもの（特許文献２参照）等がある。
特開平４−２４６６０７号公報 特開平１０−１３３１２２号公報 特開平１１−１６９３８３号公報

これらの斜め照明と同軸照明による照明光学系を備えた手術用顕微鏡では、斜め照明と同軸照明とを切り換える方法としていくつかの方法を採用しているが、手術用顕微鏡としては、斜め照明と同軸照明とが容易に切り換えて使用できること、同軸照明を使用する場合には斜め照明と併用して使用できることが必要である。また、被検眼の対物レンズとの間に、斜め照明と同軸照明とを切り換えるアタッチメントを設ける構成とした場合には、アタッチメントを取り付けた分だけ、顕微鏡部分の高さ（上下方向の長さ）が高くなるため、患者と手術者との距離が離れ、双眼鏡で術部を視認しながら手術するといった操作がしにくくなるという問題があった。

そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、斜め照明と同軸照明とを容易に切り換えて使用することができ、装置をコンパクトに構成することができて、取り扱いやすい手術用顕微鏡を提供するにある。

本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、対物レンズと変倍光学系とを備えた観察光学系と、対物レンズの後面側から対物レンズに照明光を入射させ、被観察部に斜めに照明光を照射する斜め照明、および被観察部に対し略垂直方向から照明光を照射する同軸照明が可能な照明光学系とを備えた手術用顕微鏡において、前記照明光学系は、照明光源からの照明光を前記斜め照明として反射する、照明光学系の光軸を挟む位置に配置された一対の固定ミラーと、前記一対の固定ミラーによって遮蔽されない領域の照明光を、前記斜め照明として反射する、前記一対の固定ミラーの中間における位置と、前記一対の固定ミラーによって遮蔽されない領域の照明光を前記同軸照明として通過させる、前記固定ミラーの一方側に退避する退避位置との間で、前記照明光学系の光軸に対し直交する方向に可動に設けられた可動ミラーとを備える組み合わせミラー部と、前記可動ミラーが前記退避位置にある状態で前記組み合わせミラー部を通過した照明光を前記同軸照明として反射するプリズムと、前記組み合わせミラー部により反射される照明光を遮蔽して斜め照明を阻止する位置と、前記斜め照明を阻止する位置から退避した位置との間を、前記組み合わせミラー部と対物レンズとの中間において、移動可能に配置されたダイアフラムとを備え、前記可動ミラーを、前記斜め照明として反射する位置と、照明光を前記同軸照明として通過させる退避位置との間において移動させる切り換えつまみと、前記ダイアフラムを移動させるフィードインアウトノブとが設けられていることを特徴とする。

また、前記プリズムの出射側に、同軸照明光をスポット光とする集光レンズが設けられていることを特徴とし、また、前記プリズムが、調節レバーにより前記照射光学系の光軸方向に可動に支持されていることを特徴とする。

本発明に係る手術用顕微鏡は、斜め照明と同軸照明とを容易に切り換えて使用することができ、手術用顕微鏡の主要構成部分をコンパクトに形成することができ、取り扱い性の良い手術用顕微鏡として提供することが可能になる。

手術用顕微鏡は、手術位置に顕微鏡を上下、左右に移動させて位置合わせすることができるように設けられている可搬式の支持フレームに顕微鏡本体を支持したものである。図１は、支持フレームに支持する顕微鏡本体の正面図を示す。同図で１０は本体ケーシング部、１２が双眼鏡部、１４が操作ハンドル、１６がＸ−Ｙ駆動装置である。本体ケーシング部１０は、Ｘ−Ｙ駆動装置１６を介して支持フレームに吊持するようにして支持されている。本体ケーシング部１０の下面には対物レンズ２０が設けられており、本体ケーシング部１０の前面の下部には同軸照明による出射角度を調節するための調節レバー４０が設けられ、本体ケーシング部１０の右側面には斜め照明と同軸照明とを切り換える切り換えつまみ５０が設けられている。

図２(a)は本体ケーシング部１０の側面図、図２(b)は本体ケーシング部１０の内部構成を示す説明図である。本体ケーシング部１０の側面の略中央部には切り換えつまみ５０が設けられており、この切り換えつまみ５０を回動することによって、斜め照明と同軸照明とに切り換えることができる。本体ケーシング部１０の側面でＩＮと表示されているのは、同軸照明とする場合の切り換えつまみ５０の回し方向、ＯＵＴとあるのは斜め照明とする場合の回し方向である。

図２(b)において、被検眼を視認する観察光学系は、本体ケーシング部１０の前方側の下部に設けられた対物レンズ２０とその上方に配置された変倍光学系２２からなる。変倍光学系２２の上部には図１に示すように双眼鏡部１２が配置される（図２では省略）。
一方、被検眼を照明する照明光学系は、照明光源から本体ケーシング部１０の内部に照明光を導入するための光ガイド２４、集光レンズ２６、コリメータレンズ２８、および組み合わせミラー部３０、プリズム３８によって構成されている。照明光学系は、対物レンズ２０と変倍光学系２２の中間位置で、対物レンズ２０の光軸に対して直交する方向から組み合わせミラー部３０に向けて照明光を投射するように設けられている。

本実施形態の照明光学系で特徴的な構成は、切り換えつまみ５０を操作することによって、コリメータレンズ２８を出射した平行光束が組み合わせミラー部３０によって反射され、もしくは組み合わせミラー部３０を光束が通過してプリズム３８によって反射されるように構成されていることである。コリメータレンズ２８を出射した光束が組み合わせミラー部３０によって反射され、対物レンズ２０を介して被検眼を照射する状態が斜め照明（本実施形態では出射角６°）の状態であり、光束が組み合わせミラー部３０を通過してプリズム３８によって反射され、対物レンズ２０を介して被検眼を照射する状態が同軸照明の状態である。

図２(b)に示すように、組み合わせミラー部３０はコリメータレンズ２８の光軸に対してミラー面を傾斜して配置し、プリズム３８は組み合わせミラー部３０の後方に、反射面をコリメータレンズ２８と同軸として配置されている。コリメータレンズ２８から出射される平行光束を組み合わせミラー部３０で反射させるか、組み合わせミラー部３０を通過させてプリズム３８によって反射させるかは、切り換えつまみ５０の操作による。すなわち、図３は組み合わせミラー部３０をプリズム３８側から光軸方向に向けて見た状態を示すもので、図３(a)はコリメータレンズ２８から出射される光束が組み合わせミラー部３０を通過する状態、図３(b)は組み合わせミラー部３０で反射される状態を示す。

図３に示すように、本実施形態の組み合わせミラー部３０は、コリメータレンズ２８の光軸を挟んで所定間隔をあけて平行に配置された一対の固定ミラー３１、３１と、一つの可動ミラー３２とからなる。可動ミラー３２は光軸に対して直交する方向に（図３では左右方向に）可動に支持され、切り換えつまみ５０を回動操作することによって、固定ミラー３１、３１の中間に形成されている空隙Ａから横方向に退避した位置（図３(a)の状態）と、空隙Ａを閉止する位置（図３(b)の状態）との間を可動となるように設けられている。

空隙Ａはコリメータレンズ２８からの出射光が通過する領域であり、この空隙Ａを通過した照明光はプリズム３８に入射し、プリズム３８で反射して対物レンズ２０から被検眼に向けて出射される。図３に示すように、可動ミラー３２は固定ミラー３１、３１の中間に移動した際に、空隙Ａを完全に閉止し光束が組み合わせミラー部３０で完全に反射されるようにその幅寸法および移動位置が設定されている。なお、可動ミラー３２は固定ミラー３１、３１と干渉しないように、固定ミラー３１の後方に位置している。図２(b)では固定ミラー３１と可動ミラー３２とが重なるようにして配置されている様子を示す。図３で、３３は固定ミラー３１を所定の傾斜角度にセット台に支持する支持板である。可動ミラー３２はこの支持板３３の後面に接触しないように支持板３３と僅かに離間して配置されている。

固定ミラー３１はコリメータレンズ２８に対向する面がミラー面となっており、可動ミラー３２もコリメータレンズ２８に対向する面がミラー面となっている。したがって、固定ミラー３１のミラー面と可動ミラー３２のミラー面とは、固定ミラー３１の略厚さ分だけ位置ずれしている。コリメータレンズ２８から出射される光束は固定ミラー３１に一部かかるように照射される。したがって、対物レンズ２０から被検眼に向けて出射される照明光の入射角は固定ミラー３１から反射された照明光と、可動ミラー３２から反射された照明光とで若干異なることになるが、使用上とくに問題となることはない。

図４に組み合わせミラー部３０と可動ミラー３２を左右に移動させる移動機構の平面図を示す。３４は可動ミラー３２等を支持するセット台の上面にコリメータレンズ２８の光軸方向に進退動可能に取り付けられた移動プレートである。移動プレート３４の上面には移動プレート３４の長手方向と平行にギア板３５が固定され、このギア板３５に切り換えつまみ５０の端部に固定されたギア５２が噛合する。すなわち、切り換えつまみ５０を回動することによって、移動プレート３４が進退動する。

移動プレート３４には、移動プレート３４の移動方向に対して傾め方向にガイド溝３６が設けられ、ガイド溝３６にガイドピン３７が係合している。ガイドピン３７は可動ミラー３２に連繋されており、移動プレート３４が進退動する際にガイドピン３７が移動プレート３４の進退動方向に直交する方向（幅方向）に移動し、これとともに可動ミラー３２が左右に移動する。すなわち、切り換えつまみ５０を回動し、移動プレート３４を進退動させることによって、可動ミラー３２を図３に示す空隙Ａを閉止する位置と空隙Ａを開放する位置との間で移動させることができる。

図５は、組み合わせミラー部３０およびプリズム３８等の照明光学系の構成を拡大して示す。組み合わせミラー部３０の後方に配置されているプリズム３８では、その後面に傾斜面として形成されたミラー面で照明光が反射され、プリズム３８の出射面にプリズム３８と一体に配置された集光レンズ３９によって集光され、被検眼にスポット光が照射されるように設けられている。図５で、Ｌ１が組み合わせミラー部３０で反射されて被検眼を照明する斜め照明光、Ｌ２がプリズム３８および集光レンズ３９を経由して被検眼を照明する同軸照明光である。

前述したように、同軸照明光は略垂直となる角度で被検眼に入射する。したがって、プリズム３８は、組み合わせミラー部３０よりも対物レンズ２０の光軸（中心）により近い位置に配置されている。本実施形態においては、プリズム３８の出射面に集光レンズ３９を設けたことによって、同軸照明光をスポット光とすることができ、眼底からの反射光を利用して水晶体部位を視認する際に、より明るい像として視認することが可能となる。実施形態で同軸照明光のスポット径は１５ｍｍである。

本実施形態では、調節レバー４０を操作することによって、プリズム３８の配置位置を調節し、対物レンズ２０からの出射角度が調節できるように設けられている。図１に示すように、調節レバー４０は水平面内で左右にスイングするように動かすことが可能であり、調節レバー４０を左右に動かすことによって、リンク機構を介してプリズム３８がコリメータレンズ２８の光軸方向に前後動する。４２が調節レバー４０を左右に動かした際に回動する回動ギア、４４が回動ギア４２に噛合する中継ギア、４６が中継ギア４４に支持されているリンクである。
使用に際しては、調節レバー４０を動かしてスポット光を微調整し、眼底からの反射光によって水晶体部位が見やすい状態となるように調節する。

図６は、本体ケーシング部１０を対物レンズ２０側から見た状態を示す。対物レンズ２０の一方の周縁部側に、組み合わせミラー部３０の固定ミラー３１、３１と可動ミラー３２が配置され、対物レンズ２０の中央部側にプリズム３８が配置されている。図ではプリズム３８が左右に移動する位置を示している。４７が観察光学系で被検眼を視認するための視認窓である。本実施形態の手術用顕微鏡は双眼顕微鏡であり、左右の眼に合わせて視認窓４７を２つ設けている。プリズム３８は２つの視認窓４７、４７が離間して配置されている離間スペース内に配置され、被検眼の像がプリズム３８の移動位置によって妨害されないようにしている。

対物レンズ２０の後面側で、視認窓４７により近い位置にプリズム３８を配置することによって、プリズム３８で像が妨害されることを防止することができ、本体ケーシング部１０の全高を低くすることが可能になる。
上述した、プリズム３８を移動させる移動機構に設けた回動ギア４２と中継ギア４４は、視認窓４７を配置した部位に合わせて開口するリング状に形成され、視認窓４７の開口状態を変えないように、調節レバー４０を動かした際に視認窓４７の周方向に回動するように設けられている。
本体ケーシング部１０の高さ寸法を低くすることで、顕微鏡本体を被検眼により近づけて手術することが可能となり、手術用顕微鏡としての取り扱い性を向上させることが可能になる。

本実施形態の手術用顕微鏡は、本体ケーシング部１０を患者の被検眼に位置合わせした状態で、切り換えつまみ５０を操作することによって、被検眼全体を照明する斜め照明と、被検眼をスポット的に照明し眼底からの反射光を利用して水晶体部位を視認する状態に簡単に切り換えて使用することができる。切り換えつまみ５０による切り換え操作は、上述したように可動ミラー３２を固定ミラー３１、３１の中間に位置する状態と、固定ミラー３１、３１の中間から横位置に退避した位置に移動した状態とに切り換える操作であり、操作が容易であることと、可動ミラー３２を横方向に移動させる操作によることで操作系をコンパクトに形成できるという利点がある。

また、同軸照明の際には被検眼をスポット的に照明するとともに、被検眼の周囲についても弱く照明しておくことが必要であるが、本実施形態の手術用顕微鏡では、可動ミラー３２を横位置に逃がした状態で、固定ミラー３１、３１にも部分的に照明光が照射されるから、これら固定ミラー３１、３１によって反射された光が被検眼にも照射され、同軸照明と斜め照明とが合わせて行われるように構成されている。
また、同軸照明に際しては、調節レバー４０を操作することによって同軸照明光の出射角度を微調整することができ、双眼鏡で被検眼の状態を視認しながら、被検眼をより見やすい状態として手術することが可能となる。

なお、被検眼に同軸照明光によるスポット光のみを照射させる場合には、本体ケーシング部１０の、切り換えつまみ５０を設けた面と反対側の側面に設けたフェードインアウトノブ５３を回して、図５に示すように、組み合わせミラー部３０の下方に配置されたダイアフラム５４を組み合わせミラー部３０の下方に移動させることによってなされる。ダイアフラム５４はフェードインアウトノブ５３を回動させることによって前後動可能に設けられており、組み合わせミラー部３０の下方に移動してきた際には、組み合わせミラー部３０から反射される照明光を遮蔽して斜め照明されないようにすることができる。

本発明に係る手術用顕微鏡の構成上の特徴は、可動ミラー３２を備えた組み合わせミラー部３０とプリズム３８とを利用して斜め照明と同軸照明とを可能にしたことにある。上記実施形態においては一対の固定ミラー３１と一つの可動ミラー３２とによって組み合わせミラー部３０を構成したが、組み合わせミラー部３０の構成は上記実施形態に限るものではない。図７は組み合わせミラー部３０の構成例を説明的に示す。図７(a)は上記実施形態での、二つの固定ミラー３１と可動ミラー３２によって構成した例、図７(b)透過窓３１ａを備えた一つの固定ミラー３１と可動ミラー３２とによって構成した例、図７(c)は光軸位置から一方に偏位した位置に固定した一つの固定ミラー３１と、広幅に形成した一つの可動ミラー３２によって構成した例である。

なお、上記実施形態においては、手術用顕微鏡の使用例として眼科手術に使用した例について説明したが、本発明に係る手術用顕微鏡は眼科手術に限らず、顕微鏡を用いて術部を視認しながら手術する外科手術等においても同様に使用することが可能である。

本発明に係る手術用顕微鏡の主要部の構成を示す正面図である。 本体ケーシング部の側面図(a)、および内部構成を示す説明図(b)である。 組み合わせミラー部の動きを示す説明図である。 組み合わせミラー部と組み合わせミラー部を操作する操作部の平面図である。 照明光学系の構成を示す説明図である。 対物レンズを配置した側から見た本体ケーシング部の内部構成を示す説明図である。 組み合わせミラー部の構成を示す説明図である。

符号の説明

１０ 本体ケーシング部
１２ 双眼鏡部
１６ Ｘ−Ｙ駆動装置
２０ 対物レンズ
２２ 変倍光学系
２４ 光ガイド
２８ コリメータレンズ
３０ 組み合わせミラー部
３１ 固定ミラー
３２ 可動ミラー
３４ 移動プレート
３８ プリズム
３９ 集光レンズ
４０ 調節レバー
４７ 視認窓
５０ 切り換えつまみ
５３ フェードインアウトノブ
５４ ダイアフラム

Claims (3)

1. 対物レンズと変倍光学系とを備えた観察光学系と、
   対物レンズの後面側から対物レンズに照明光を入射させ、被観察部に斜めに照明光を照射する斜め照明、および被観察部に対し略垂直方向から照明光を照射する同軸照明が可能な照明光学系とを備えた手術用顕微鏡において、
   前記照明光学系は、
   照明光源からの照明光を前記斜め照明として反射する、照明光学系の光軸を挟む位置に配置された一対の固定ミラーと、
   前記一対の固定ミラーによって遮蔽されない領域の照明光を、前記斜め照明として反射する、前記一対の固定ミラーの中間における位置と、前記一対の固定ミラーによって遮蔽されない領域の照明光を前記同軸照明として通過させる、前記固定ミラーの一方側に退避する退避位置との間で、前記照明光学系の光軸に対し直交する方向に可動に設けられた可動ミラーとを備える組み合わせミラー部と、
   前記可動ミラーが前記退避位置にある状態で前記組み合わせミラー部を通過した照明光を前記同軸照明として反射するプリズムと、
   前記組み合わせミラー部により反射される照明光を遮蔽して斜め照明を阻止する位置と、前記斜め照明を阻止する位置から退避した位置との間を、前記組み合わせミラー部と対物レンズとの中間において、移動可能に配置されたダイアフラムとを備え、
   前記可動ミラーを、前記斜め照明として反射する位置と、照明光を前記同軸照明として通過させる退避位置との間において移動させる切り換えつまみと、
   前記ダイアフラムを移動させるフィードインアウトノブとが設けられていることを特徴とする手術用顕微鏡。
2. 前記プリズムの出射側に、同軸照明光をスポット光とする集光レンズが設けられていることを特徴とする請求項１記載の手術用顕微鏡。
3. 前記プリズムが、調節レバーにより前記照射光学系の光軸方向に可動に支持されていることを特徴とする請求項１または２記載の手術用顕微鏡。

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