JP4744821B2 - 立体顕微鏡 - Google Patents

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Description

本発明は、請求項1の前置部分記載の立体顕微鏡に関する。即ち、本発明は観察対象の逆立体視像(シュードスコピック立体像を正立させ、かつ該逆立体視像の左右の観察光線を交換させる光学反転装置有する立体顕微鏡に関する。
眼科用顕微鏡それ自体は知られている。眼科用顕微鏡は、主対物レンズ、その後ろに、即ち主対物レンズの後ろに配置される拡大装置、及び接眼レンズ(接眼鏡)を備えた双眼装置を有する。例えばズーム装置として設計された拡大装置に立体顕微鏡を設けるために、主対物レンズを通過する主光線路は多数の光線路に分割することができる。さらに、第一使用者(主外科医)と第二使用者(助手)が対象を同時に観察可能な眼科用顕微鏡が知られている。
眼球内の手術には、例えば基底部や基底部に近い人間の目の硝子体部分を顕微鏡観察するために、補助光学装置を必要とする。この装置は、主対物レンズの前方の対象側に配置されるレンズからなる。
このような補助光学装置は非特許文献1ならびに特許文献1に記載されている。この補助光学装置は、観察対象の近くに配置されるレンズ(検眼鏡レンズ)及び主対物レンズの近くに配置されるレンズ(縮小レンズ)を有する。
特許文献2によって、外科用顕微鏡の眼科用付属部品を主対物レンズの横に配置可能な付属ハウジングに収容する解決手段が知られている。その付属部品は、検眼鏡レンズ、光学像正立装置及びスライド可能な焦点用レンズ(補正レンズ)を有する。
米国特許4856872号明細書 独国特許4114646号明細書 1998年発行のOculus Optikgeraote GmbHのパンフレット(brochure)「SDI II, BIOM II」
補助光学装置は、高さ(深さ)方向及び横(上下ないし左右)方向に対して顕微鏡像を反転させ(hoehen- und seiten verkehrt)、それによりシュードスコピック立体(pseudo-stereoskopisch)像(虚像)を生ずるので、像正立装置が必要になる。このことは特に、検眼鏡レンズによって作り出された中間像の奥行(立体)感覚の前後(深度ないし軸方向位置)が反転されることをも意味する。しかしながら、顕微鏡外科手術を行うためには、正立させた立体的に正しい像が必要になる。この理由により、そうでない場合に生ずる視野のシュードスコピック立体効果を避けるために、2つの観察光線路の反転(交換)(瞳の反転)が、必要とされる像の正立と同時に生じなければならない。そのような像正立光学装置の特に好ましい実施形態は、SDI装置(SDI-System)(立体ダイアゴナルインバーター)として知られる。このような装置は、例えば1998年発行のパンフレット「SDI II, BIOM II」にすでに記載されており、公知である。しかしながら、そのようなSDI装置の使用には、顕微鏡装置や顕微鏡像の質に相当の不利益が付随する。特に、これらの補助装置の光学光線路を立体顕微鏡の光学光線路に適合させることは非常に大掛かりであることが分かっている。これにより、しばしば、劣等な像の質やSDI装置の顕微鏡への不十分な機械的適合によって起こる視野の切り取り(けられ:Feldbeschnitt)が生じる。さらに、そのようなSDI装置全体の構造高さは、顕微鏡全体の人間工学的高さにマイナスに影響する。
本発明の目的は、立体顕微鏡において、横(上下ないし左右)方向に反転したシュードスコピック立体像を可及的に簡易な方法で反転すること、すなわち横方向及び立体的に正しい像を作ることである。
この目的は、請求項1記載の特徴部分を備える立体顕微鏡によって達成される。即ち、前記反転装置は、屈折能力を備える少なくとも1つの偏向要素を有し、該偏向要素を用いて前記逆立体視像の正立と該逆立体視像の左右の観察光線路の交換とが行われ、該偏向要素は、互いに所定角度をなして延在する光軸間における顕微鏡の筐体内部の観察光線路の偏向のためにも用いられ、前記反転装置は、第一光軸を定める主対物レンズの後に配置され、検眼鏡レンズ及び補正レンズを有する補助光学装置が、主対物レンズの前に配置されている。
本発明の基本構成によれば、シュードスコピック立体像を正立させ、かつその観察光線を反転させる光学反転装置、を有する立体顕微鏡であって、反転装置は、屈折能力(
Brechkraft, refractive power)を備える少なくとも1つの偏向要素を有する、立体顕微鏡を提供する。
本発明による立体顕微鏡の有利な実施形態は従属請求項の内容である。
上記基本構成の第一形態によれば、反転装置は、屈折能力を備える2つの偏向要素を有する、立体顕微鏡を提供する。
上記基本構成の第二形態によれば、前記少なくとも1つの偏向要素は、凹面鏡として設置される、立体顕微鏡を提供する。
上記基本構成の第三形態によれば、第一光軸を定める主対物レンズ、及び第一光軸に平行に進む光線を、第一光軸と所定角度をなして、特に実質垂直に、延在する顕微鏡の第一面内の第二光軸に沿って偏向させると共に、続いて、顕微鏡の第一面の上方で実質平行に延在する顕微鏡の第二面内の第三光軸に沿って偏向させる偏向要素を有する、立体顕微鏡を提供する。
上記基本構成の第四形態によれば、第二光軸又は第三光軸に沿って顕微鏡の第一面又は第二面にそれぞれ設置され、かつ少なくとも2つの立体観察経路を有する拡大装置、特にズーム装置、を有する、立体顕微鏡を提供する。
上記基本構成の第五形態によれば、前記屈折能力を備える少なくとも1つの偏向要素は、第一、第二及び/又は第三光軸間の光線路を偏向する偏向要素として同時に作用する、立体顕微鏡を提供する。
上記基本構成の第六形態によれば、主観察者用光線路から助手用光線路を分離する分離装置を有する立体顕微鏡を提供する。
上記基本構成の第七形態によれば、主対物レンズの前に配置され、かつ検眼鏡レンズ及び補正レンズを有する補助光学装置を有する立体顕微鏡を提供する。
上記基本構成の第八形態によれば、反転装置と主対物レンズの前に配置される補助光学装置は、電気機械的に互いに連結される、立体顕微鏡を提供する。
屈折能力を備える少なくとも1つの偏向板を有し、シュードスコピック立体像を正立させ、かつその観察光線を反転させる光学反転装置を提供する本発明の解決手段によれば、従来の解決手段に比べて簡単な方法で立体顕微鏡全体の高さを縮小することができる。したがって、有利な方法で顕微鏡全体の人間工学的高さも縮小することができる。
立体顕微鏡は屈折能力を備える2つの偏向要素を有することが好ましい。それにより、例えば、光線路を、特に第一の偏向要素に入射する水平進行光線路を、初めに縦(垂直)方向に偏向することができ、続いて第二の偏向要素によるさらなる偏向によって、元の水平光線路と実質並行に進行する光線路を作り出すことができる。その結果、高さ(深度)方向・(上下ないし左右)方向に正しい像が2つの顕微鏡面間を縦に進行する光線路に沿って作り出される。したがって、この縦に進行する光線路を最適の方法で使用することができる。それにより、立体顕微鏡全体の大きさを非常に小さく保つことができ、そして利用可能な構造空間を最適な方法で活用することができる。
本発明による立体顕微鏡の特に好ましい実施形態によれば、反転装置の少なくとも1つの偏向要素は凹面鏡として設計される。凹面鏡は収束レンズと同様に機能し、その意味で屈折能力(Brechkraft)を有するものとみなされる。凹面鏡は簡易かつ経済的に提供することができ、さらに容易に取付位置の調整をすることができる。また、偏向要素としては屈折能力を有するように設計された偏向プリズムを使用することも考えられる。
本発明による立体顕微鏡は、第一光軸を定める主対物レンズと、第一光軸と並行に進行する光線路を、第一光軸と所定角度をなして、特に実質垂直に、延在する顕微鏡の第一面の第二光軸に沿って偏向し、続いて顕微鏡の第一面の上方に実質並行に延在する顕微鏡の第二面の第三光軸に沿って向けられる偏向要素とを有する。必要な又は適当な光学部品の主要部分を、好ましくは水平に延在する顕微鏡の第一面及び第二面に設けることができるので、従来の解決手段に比べて、このように構成される立体顕微鏡全体の高さは低い。
本発明による立体顕微鏡のさらに好ましい実施形態によれば、立体顕微鏡は、第二光軸又は第三光軸のそれぞれに沿って、顕微鏡の第一面又は第二面に設けられる拡大装置、特にズーム装置、を有し、かつ少なくとも2つの立体観察経路を有する。そのようなズーム装置は、選択的に反転装置の前又は後ろに配置することができる。特に、この場合、反転装置の偏向要素の正確性に関する要件は比較的低いので、反転装置の後ろにズーム装置を配置することが特に有益であることが分かる。垂直に進行する光線路に沿って、顕微鏡の2つの面間に拡大装置を設けることも考えられる。拡大装置は適宜に配置されるので、顕微鏡全体の高さ及び/又は横の長さを望むようにすることができる。
屈折能力を備える反転装置の偏向要素の少なくとも一つが、第一、第二及び第三光軸間の光線路を偏向する偏向要素として付加的に作用することが特に有利であることが分かる。偏向要素のそのような多様な機能によって、構造空間を効果的に小さく保つことができる。
本発明による立体顕微鏡は、好ましくは、主観察者の光線路から助手の光線路を分離する分離手段を有する。例えば、物理的又は幾何学的ビームスプリッタとして設けることができるそのような分離手段によって、主観察者による観察及び助手による観察を簡易に提供することができる。
本発明による立体顕微鏡の別の好ましい実施形態によれば、反転装置及び主対物レンズの前方に配置される補助光学装置は互いに電気機械的に連結される。それにより、補助光学部品が使用されないときに、簡易な方法で反転装置、すなわちとりわけ屈折能力を備える偏向要素、を顕微鏡の光線路から取り外し、屈折能力を有さない単なる偏向要素に置き換えることもできる。それにより、電気機械的連結は、顕微鏡の光線路への反転装置及び補助光学装置の導入・離脱をとりわけ簡易な方法で可能にする。
添付図面を参照して本発明を説明する。なお、本願の特許請求の範囲に付記されている図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、本発明を以下の実施例に限定するものではないことを付言する。

図1において、本発明による立体顕微鏡の好ましい実施形態は、全体として参照符号100で示されている。立体顕微鏡は、主対物レンズ2及び、特にズーム装置として設計された、拡大装置7が光学部品として設置される顕微鏡筐体102を有する。
顕微鏡は、さらに偏向要素5、21a、21bを備える。観察対象40から発せられ、そして第一光軸11aと以下で示される光軸に沿って実質垂直方向(12a)に最初に主対物レンズ2を通過する観察光線12a〜12hは、これらの偏向要素によって、実質水平に延在する顕微鏡の2つの面I及びIIへ(12b、12dに)偏向可能である。示した本実施形態においては、拡大装置7は顕微鏡の第二面IIに配置されていることが分かる。顕微鏡の第一面及び第二面にある光軸は、続いて第二光軸11b及び第三光軸11dとしてそれぞれ示される。
本明細書において全体として参照符号8で示され、例えばフィルタ、レーザーシャッタ、光学分割器、又は中間像作成要素などを有する補助光学部品は、拡大装置7の対象側(上流)において、各光軸に沿って、顕微鏡の第一面I及び/又は第二面IIに選択的に、設置される。
示した顕微鏡は、主外科医と助手による対象40の同時観察用に設計されている。この目的を達成するために、偏向要素ないし分離手段9は顕微鏡の第二面IIに設置され、主外科医用観察光線路12dに関して助手用観察光線路12gの分離を行う。助手による対象40の観察は、顕微鏡の第三面IIIにおいて行われる。
主対物レンズ2に入射する(一様な)光線路12aの立体分割は、それ自体は公知の方法によって、顕微鏡ハウジング102内の任意の位置で起こすことができる。立体分割は、例えば2又は4つの立体観察経路を有する拡大装置7によって実施されることが好ましい。立体観察経路の一方の一組を主外科医に提供し、他方の一組を助手に提供する、2つ一組にまとめた4つの立体観察経路を備える拡大装置7を設置することを考えることもできる。
拡大装置において4つの拡大経路を提供することは、各観察軸と主外科医ならびに助手が観察する対象との間の垂直距離が小さい器具を可能にする。拡大装置の2つの拡大経路、特に主外科医用の拡大経路、は、同じ高さで水平に進行するが、別の2つの拡大経路は、縦に間隔をあけて、これに平行に、すなわちまた水平に、進行する。縦(上下)に間隔をあけたこれらの拡大経路は特に助手用に使用することができる。この点で、特に縦に間隔をあけた拡大経路は、同じ高さの主外科医用の拡大経路間の連結線の中心のそれぞれ上方又は下方を進行することができる。それにより、4つの拡大経路の特に密な充填(配設)が実現され、その結果、特に全体の高さが低い本発明による立体顕微鏡を達成することができる。図1及び図2においては、明瞭にするために、単一の観察光線路だけが示されている。特に、顕微鏡の第二面IIにおいて、観察光線路は12dで示される。説明のために、これらの観察経路の1つだけを示すことができるように、主外科医用の2つの観察光線路が、図1及び図2の視界方向において互いの後ろに配置されることは着目されるべきである。縦に間隔をあけ、偏向要素9によって顕微鏡の第三面IIIに偏向される顕微鏡の第二面の観察光線路は、詳細に示されていない。さらに、拡大装置7の好ましい実施形態に関して、本実施形態の実際においては、図1及び図2に示すように、互いに縦に平行に進行する2つの観察光線路全体は、顕微鏡の第三面に偏向されるので、縦に進行する観察光線路12gは概略単純化しただけである。拡大装置の好ましい実施形態の詳細な例示は、ここで引照をもって本書に繰込み記載する独国特許出願公開10255960号に開示される。
双眼管(図示なし)によって、分離手段9は、主外科医及び/又は助手による対象40の立体観察を可能にする。
主外科医用の立体観察光線路のさらなる偏向を得るために、主外科医用の(立体)観察光線路(12e)を第二面から偏向して、例えば顕微鏡の第一面に戻すことができる別の偏向要素6が分離手段9の後ろ(下流)に設置される。第一面において、主外科医用の観察光線路を再び実質水平に偏向する別の偏向要素16が設置される。顕微鏡の第一面Iの双眼管(図示なし)へ進行する光線路は12fで示される。
しかしながら、主外科医による対象40の観察を、顕微鏡の第二面IIで行うことが好ましいのであれば、偏向要素6は省略することができるか、又は半透明もしくは移転可能な形で設置することができる。この場合、12hで示される主外科医用観察光線路が生ずる。
分離手段9によって分離される(かつ実質垂直に進行する)光線路12gを顕微鏡の第三面に(すなわち実質水平方向に)偏向可能な別の偏向要素10が、助手用に顕微鏡の第三面に設置される。助手の双眼管(図示なし)によって、助手の視線が実施例において図面平面内又は図面平面外に向くことが可能となるように、助手の光線路の配向に依存して、偏向要素10は、軸13又はこの軸に垂直に配される軸の回りに回転可能であることが好ましい。
示した顕微鏡の照明装置は全体として3、4で示され、照明手段3のファイバーケーブルが4で示される。偏向要素3aによって、ファイバーケーブルからの光は、照明対象40に所望の角度で投射される。ファイバーケーブル4の光軸は12で示される。
顕微鏡100は、眼球内手術の実施を可能にする補助光学装置30、32をさらに備える。
補助光学装置は、検眼鏡レンズ(もしくは眼底)レンズ30及び補正レンズ32を有する。検眼鏡レンズ30は目の屈折能力を光学的に補償するように作用する。
検眼鏡レンズ30及び補正レンズ32は眼球内手術に一緒に使用されるので、軸回転機構(図示なし)によって、それらのレンズは、対象40と主対物レンズ2の間から光線路12aの外に、又は主対物レンズ2の光軸11aの外にそれぞれ旋回可能とすることができる。この旋回能力によって、そのような補助光学装置を必要としない他の外科の介在に顕微鏡100を適用できることも確保する。
補助光学装置の機能の仕方に関して、検眼鏡レンズ30が、顕微鏡100の主対物レンズ2の前に対象40の第一中間像31を作り出すことに着目されるだろう。検眼用レンズ30によって作り出された像31は、高さ(深さ)方向・横(上下ないし左右)方向に反転される(シュードスコピック立体:pseudo-stereoskopisch)。補正レンズ32は、両側矢印で示されるように、光軸11aに沿って摺動できるように設置されることが好ましい。補正レンズ32の摺動によって、ハウジング102内で光学装置の調整を行う必要なく、例えば、対象もしくは目40の関心部位に焦点を合わせることができる。
説明したように、中間像31は高さ(深さ)方向・横方向に反転される(hoehen- und seiten verkehrt)、すなわちシュードスコピック立体的(pseudo-stereoskopisch)である。高さ(深さ)方向・横方向に正しい像を提供するために、偏向要素21a、21bが凹面鏡(無限大以外の半径を有する鏡)として設計される。詳しくは、観察光線の伝播が次のとおり生じる:補正もしくは補助レンズ32によって、又は、場合によっては(偏向要素5による偏向の後で)補助光学品8によって、高さ(深さ)方向・横方向に反転した中間像31から生じた光線路は、顕微鏡の第一面Iの光軸11bに沿って軸に実質平行な光線路に転向される。軸と平行なこの光線路は、凹面鏡21aによって偏向され、顕微鏡の2つの面I、II間の垂直な光線路12cの別の中間像22が形成される。この中間像22は、横(上下ないし左右)方向に正しく、かつ高さ(深さ)方向に正しく、ないし立体的(stereoscopic)である。凹面鏡21bによって、この中間像22は、さらに顕微鏡の第二面IIに無限遠に投影結像される(光線路は軸に実質平行)。拡大装置7は、好ましくは第三光軸11dに沿って4経路ズーム装置として設計され、それにより、上述したように、主外科医用及び助手用の立体分割が行われる。偏向要素21a、21bの二重機能性に再度着目されるべきである。一方で、それらの偏向要素は、光線路を偏向するように作用し、それにより顕微鏡筐体102内の空間を最適に活用するように作用し、他方で、シュードスコピック立体中間像を反転するように作用し、それにより従来の解決手段に比べて光学部品の数が減少する。
したがって、偏向要素21a、21bはそれぞれ、顕微鏡の筐体内部の各観察光線路を偏向するように作用し、ならびに像もしくは無限遠像を作り出すように作用し、その結果、反転されたシュードスコピック中間像の像成立が簡易かつ経済的方法で提供される。
したがって、本発明によれば、比較的複雑なプリズム装置及び平面鏡装置を有する従来使用のSDI装置を簡易な凹面鏡21a、21bに置き換えることができる。また、屈折能力を備える偏向プリズムによって凹面鏡21a、21bによる二重機能性を提供することもできる。偏向要素21aもしくは21bの代わりに、屈折能力を備える偏向要素5を設置することも考えることができる。それにより、反転した中間像が顕微鏡の第一面Iに作り出されるだろう。
顕微鏡100が検眼鏡用付属部品(補助光学装置)30、32なしで使用されるのであれば、当該付属部品は光線路12aから取り外すことができ、特に枢軸を介して旋回可能にすることができる。手動駆動又は電動駆動されるように設計可能な各転位機構は詳細に示されていない。この場合、図2に示すように、凹面鏡として設計される偏向要素21a、21bは(例えば軸回転によって)観察光線路から取り外され、従来の平面偏向鏡22a、22bに置き換えられる。このことを除けば、図2による顕微鏡の構成は図1による顕微鏡と一致するので、詳細な説明の繰り返しは省略する。凹面鏡21a、21bと平面鏡として設計された従来の偏向要素22a、22bとの交換を行う場合、図2において全体として50で示されているように、光線路を分離するさらなる可能性が生じることは単に着目されるべきである。このために、偏向要素22a、22bは半透明に設計することができ、それによりさらなる偏向要素51を設置することが好ましい。
検眼鏡付属部品が光線路12aから外される場合、偏向要素21a、21bが自動もしくは電動駆動で偏向要素22a、22bと交換されるように、またその逆も同様であるように、偏向要素21a、21b及び22a、22bはそれぞれ検眼鏡付属部品に機能的に連結(連動)されることが好ましい。
最後に、偏向要素6もしくは51の位置でデータを差込入射できることは着目されるべきである。これらの位置において、例えば記録装置用の光学光線分割器を使用することはさらに有利である。
上記記載の眼科用付属部品を有する本発明による立体顕微鏡の好ましい実施形態の横からの概略断面図を示す。 眼科用付属部品なしに、光学装置を適宜適合させた図1の顕微鏡を示す。
符号の説明
2…主対物レンズ
3…照明装置
3a…照明装置の偏向要素
4…光学ファイバーケーブル
5、6…偏向要素
7…拡大装置(ズーム装置)
8…補助光学部品
9…偏向要素(分離手段)
10…偏向要素
11a、11b、11c、11d…光軸
12…ファイバーケーブルの光軸
12a〜12h…観察光線
13…偏向要素10の回転軸
16…偏向要素
21a、21b…偏向要素(凹面鏡:Hohlspiegel)
22a、22b…偏向要素(平面鏡)
22…中間像
30…検眼鏡レンズ(眼底レンズ)
31…中間像
32…補正レンズ
40…対象
50…分離された光線路
51…偏向要素
100…立体顕微鏡
102…顕微鏡筐体(ハウジング)
I、II、III…顕微鏡の面

Claims (8)

  1. 観察対象の逆立体視像を正立させ、かつ該逆立体視像の左右の観察光線路を交換させる光学反転装置を有する立体顕微鏡であって、
    前記反転装置は、屈折能力を備える少なくとも1つの偏向要素を有し、該偏向要素を用いて前記逆立体視像の正立と該逆立体視像の左右の観察光線路の交換とが行われ、該偏向要素は、互いに所定角度をなして延在する光軸間における顕微鏡の筐体内部の観察光線路の偏向のためにも用いられ、
    前記反転装置は、第光軸(11a)を定める主対物レンズ(2)の後に配置され、
    検眼鏡レンズ(30)及び補正レンズ(32)を有する補助光学装置が、主対物レンズ(2)の前に配置されている、
    ことを特徴とする立体顕微鏡。
  2. 前記反転装置は、屈折能力を備える2つの偏向要素(21a、21b)を有する、
    ことを特徴とする請求項1記載の立体顕微鏡。
  3. 前記屈折能力を備える偏向要素は、凹面鏡として設置される、
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の立体顕微鏡。
  4. 偏向要素(5)が設けられていて、該偏向要素(5)、第一光軸(11a)に平行に進む光線を、第一光軸(11a)と所定角度をなして延在する顕微鏡の第一面I内第二光軸(11b)に沿って偏向させ、続いて、一方の前記偏向要素(21a)は、偏向された前記光線を、他方の前記偏向要素(21b)に向って偏向させ、続いて、他方の前記偏向要素(21b)は、偏向された前記光線を、顕微鏡の第一面Iの上方で該第一面Iと行に延在する顕微鏡の第二面II内へ第三光軸(11d)に沿って偏向させる、
    ことを特徴とする請求項2又は3に記載の立体顕微鏡。
  5. 第二光軸又は第三光軸に沿って顕微鏡の第一面又は第二面にそれぞれ設置され、かつ少なくとも2つの立体観察経路を有する拡大装置を有する、
    ことを特徴とする請求項4に記載の立体顕微鏡。
  6. 前記屈折能力を備える偏向要素は、第一、第二及び/又は第三光軸(11a、11b、11d)間の光線路を偏向する偏向要素として同時に作用する、
    ことを特徴とする請求項4又は5に記載の立体顕微鏡。
  7. 主観察者用光線路から助手用光線路を分離する分離装置を有する、
    ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の立体顕微鏡。
  8. 前記反転装置と主対物レンズの前に配置される前記補助光学装置は、電気機械的に互いに連結される、
    ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の立体顕微鏡。
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