JP4974481B2

JP4974481B2 - 眼保護装置、照明光路のための自由形状面を有する光学要素

Info

Publication number: JP4974481B2
Application number: JP2005172085A
Authority: JP
Inventors: ザンダーウルリヒ
Original assignee: Leica Instruments Singapore Pte Ltd
Current assignee: Leica Instruments Singapore Pte Ltd
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2025-06-13
Also published as: EP1604608A1; US20050283142A1; US7434934B2; JP2005349211A; DE102004028470A1

Description

本発明は、網膜等の眼保護装置、照明光路のための自由形状面を有する光学要素、及び眼手術の経過中における患者眼の網膜の保護のための自由形状面を有する光学要素の使用に関する。

患者の眼（以下「患者眼」という。）は、外科医によって眼の手術領域を照明するために利用される光に対し、一時的に保護される必要が生じることがある。さもなければ、網膜、角膜及び水晶体は、過大な照明光量によって損傷を受けることもあり得る。

このため、手術顕微鏡では、通常は、光の有害なスペクトル成分を濾波除去するフィルタが使用される。
ＤＥ３３３９１７２Ａ１

手術顕微鏡のための光トラップについて記載している文献が存在する（上掲特許文献１参照）。この文献によると、手術顕微鏡の照明光路に旋回的に挿入可能な絞りによって、対象野中の照射野の複数の領域（ゾーン）が遮光（暗化、照明阻止）される。瞳の領域中の照射野の中央部を遮光する場合、有害な光ビームが患者眼の網膜に入射するのが阻止される。即ち、患者の瞳上の照射野の中央部に暗い斑点が結像される。

しかしながら、絞りによって照明光路の中央部の光をこのように吸収することによって損失熱（Verlustwaerme）が生成するため、例えば支持（絞り）材料が破損し得るという欠点がある。更に、絞り（Blende）の光吸収層によって、光の無関係とはいえない（有意の）部分が失われる。

それゆえ、本発明の課題は、損失熱を生成しないようなこの種の保護装置ないし光学要素を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の第１の視点により、対象面のための照射野を規定する照明光路と、該照明光路に配された光学要素とを含んで構成される、手術顕微鏡のための眼（網膜等）保護装置が提供される。この眼保護装置において、前記光学要素は、光学レンズとして構成されており、該光学レンズは、照明光を前記照射野の中央領域又は非中央領域（偏心領域）の外方へ（ないし他の領域へ）導く（偏向する）よう構成されており、該光学レンズは、患者眼の虹彩中の瞳が前記照射野の前記中央領域にあっても又は前記非中央領域にあっても該瞳を覆う遮光領域を生成することができるよう、選択的に、電気的に又は電子的に制御されてモータ駆動的に前記照明光路に旋回的に挿入される（形態１・基本構成１）。
上記の課題を解決するために、本発明の第２の視点により、照射野を規定する照明光路のための自由形状面を有する光学要素であって、作動時に、光が照射野の中央領域又はずれた中央領域（偏心領域）の外方へ導かれ該照射野の他の領域内へ導かれるよう構成された光学要素が提供される（形態９・基本構成２）。

本発明の上記第１及び第２の視点により、上記課題に対応する効果が、上述のとおりそれぞれ達成される。即ち、本発明の眼保護装置（基本構成１）は、有害な光ないしスペクトルの眼への照射を阻止しつつ、当該装置の重要な構成要素における熱の発生、当該構成要素の損壊を阻止することができる。また、本発明の光学要素（基本構成２）は、有害な光ないしスペクトルが観察対象の所定の領域を照射することを阻止しつつ、当該光学要素が組み込まれるべき装置等の重要な構成要素における熱の発生、当該構成要素の損壊を阻止することができる。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、上記基本構成１及び２をそれぞれ形態１及び９として示す。
（１）形態１（前掲）。
（２）上記形態１の眼保護装置において、前記光学要素は、光学レンズとして構成されることが好ましい（形態２）。なお、該光学要素は平板状光学素子、プリズム等としても構成可能である。
（３）上記形態１又は２の眼保護装置において、前記光学要素の屈折作用面（即ち、屈折作用を有する前面及び後面）は、前記中央領域又は非中央領域の側部に無限大の曲率半径を有することが好ましい、つまり前記光学要素は、該光学要素の周の範囲に部分的に無限大の曲率半径を有することが好ましい（形態３）。
（４）上記形態１〜３の眼保護装置において、前記光学要素は、少なくとも１つの自由形状面（自由曲面：Freiformflaeche）を有することが好ましい（形態４）。
（５）上記形態１〜４の眼保護装置において、前記光学要素は、前記対象面に共役する面の、前記照明光路の前記中央領域又は前記非中央領域に配されることが好ましい（形態５）。
（６）上記形態１〜５の眼保護装置において、前記光学要素は、前記対象面に共役する面の外部に、少なくとも１つの自由形状面が形成された少なくとも１つのコンデンサレンズとして構成されることが好ましい（形態６）。
（７）上記形態１〜６の眼保護装置において、前記光学要素は、前記照明光路から、場合によっては遠隔操作によって、離脱可能に構成されることが好ましい（形態７）。
（８）上記形態１〜７の眼保護装置において、前記光学要素は、前記照明光路から、電気的又は電子的に制御されてモータ駆動的に離脱可能に構成されることが好ましい（形態８）。
（９）形態９（前掲）。
（１０）上記形態９の光学要素において、対象面に共役する面の、手術顕微鏡の照明光路の中央又は非中央領域に配されることが好ましい（形態１０）。
（１１）上記形態９又は１０の光学要素において、前記照明光路から、好ましくはモータ駆動的に制御されて離脱可能に構成されることが好ましい（形態１１）。
（１２）自由形状面（自由曲面）を有する光学要素を眼保護装置として含む光学拡大装置等の装置（形態１２）。

本発明の手術顕微鏡のための眼（とりわけ網膜）保護装置は、対象面のための照射野を規定する照明光路と、該照明光路に配された光学要素とを含んで構成され、該光学要素は、光が該照射野の中央領域（zentralen Bereich：照明光路の軸を含む領域）の外方へ導かれる（偏向される）よう構成される。眼球が回転し瞳が中央領域に位置しないような特別な場合には、当該瞳の位置に相応する照射野の非中央領域ないし偏心領域（dezentralen Bereich：照明光路の軸の周囲の領域の一部）の光が外方へ導かれる（偏向される）。この装置によって、光は中央部（領域）又は非中央領域において熱に転換されるのではなく、中央部（領域）又は非中央領域から離脱するよう導かれる。特別な一実施形態では、照明光路の他の領域における強度が大きくなるか、又は光が網膜に対して問題を引き起こさない照明光路の他の側方領域（複数）へ導かれるため（例えば、瞳が中央領域にある場合即ち照射野の中央領域が遮光ないし暗化される場合は、当該領域に照射されるべき光は照射野の非中央領域（中央領域の外部ないし周囲の領域）へ導かれ、又は瞳が非中央領域にある場合即ち照射野の（保護対象が存在する）非中央領域の一部が遮光ないし暗化される場合は、当該一部に照射されるべき光は（保護対象が存在しない）照射野の非中央領域の他の部分又は中央領域へ導かれるため）、全体として損失熱の生成は、上掲特許文献１に記載された装置の場合の吸収によるものよりもより少なくなる。照射野においてそのようにして生じる遮光（領域）の形状は、上記光学要素と合同ないし相似的であり得るが、可能な他の任意の形状を取ることもできる。

この種の光学要素は、その周の範囲に部分的に無限大の曲率半径を有し得るため、当該部分では上記偏向効果は生じない。

本発明の一実施形態では、光学要素の表面は、自由形状面（自由曲面）によって形成される。この自由形状面は、球面から非回転対称的にずれた形状を有し得るが、好ましくは例えば高次の多項式によって記述される構造ないし表面（三次元）形状（Topograhie）を有し得る。

このため、光は、そのように変形された光学要素によって、中央又は非中央領域の側方の所望の方向へ偏向されることが可能となる。顕微鏡照明の場合、従来の網膜保護絞りの代わりに、対象面に共役する面の、照明光路の中央又は非中央領域に配された自由形状面を有する光学要素を使用すると都合がよい。

更なる一実施形態では、比肩し得る（対比可能な）効果を達成するために、コンデンサレンズ又は他のレンズの表面は自由形状面（自由曲面）として構成されると都合がよい。このため、付加的な構成要素は不要とすることができる。光学要素は、選択的に、電気的に又は電子的に制御されて、場合によっては遠隔制御されて、モータ駆動的に照明光路に旋回的に挿入されることができる。

本発明の眼（とりわけ網膜）保護装置は、手術用顕微鏡に限定して使用されるべきものではなく、その他の任意の光学装置に適用する（組み込む）ことができる。

以下に、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例は発明の理解の容易化のためのものであり、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等の適用を排除することは意図しない。また、特許請求の範囲に付した図面参照符号も発明の理解の容易化のためのものであり、本発明を図示の態様に限定することは意図しない。なお、これらの点に関しては補正・訂正後においても同様である。

図１は、（従来）技術水準による網膜保護絞り１３が配された顕微鏡１７の照明光路の模式図である。光は、光源１から、コンデンサレンズ２ａ及び２ｂを有する照明光路へ放射される。対象面に共役する面には、照射野絞り３が配され、当該共役面には、光を照明光路の中央領域において吸収する網膜保護絞り１３が配される。（吸収されなかった）残余の光は、偏向要素５及び６と光学系７とを介して手術野に入射する。網膜保護絞り１３によって生成される遮光（暗化）領域８は、患者眼の虹彩１０中の瞳を覆う。このため、光は、角膜９の部分領域（複数）を通過して場合によっては虹彩１０に入射するが、患者眼の瞳ないし水晶体１１には入射しないので、当該患者眼の網膜にも入射しない。参照符号１６は、外科医等の観察者の眼を示す。

図２は、自由形状面（自由曲面）を有する特殊な網膜保護レンズとして構成された本発明の光学要素の一例が配された顕微鏡１７の照明光路を模式的に示す。対象面に共役する面１４には、とりわけ網膜保護レンズ等の光学要素４が配される。この光学要素４は、光を照明光路の中央領域の外方へ導く（偏向する）が、当該光の吸収はしない。この偏向された光は、他の領域（非中央領域）の光強度を大きくするか、又は網膜に対し問題を引き起こさない照明光路の他の側方領域に導かれる（偏向される。例えば、外方へ指向する矢印参照。）。網膜保護レンズの自由形状面（自由曲面）によって生成される遮光（暗化）領域８は、図１について説明したものと同様の効果を奏する。なお、自由形状面ないし自由曲面（Freiformflaeche）とは、光を球面レンズ基面の出射方向（屈折特性）とは異なる方向（ランダム方向を含む。）に出射する面（例えば微小凹凸曲面を有する面：すりガラス状の面ないし散乱性の面等も含む。）をいう。

図３は、自由形状面（自由曲面）を有するコンデンサレンズ２ｃとして構成された本発明の光学要素の一例が配された顕微鏡１７の照明光路を模式的に示す。対象面に共役する面１４の外部に配された自由形状面を有するコンデンサレンズ２ｃは、光を照明光路の中央領域から外へ導く（偏向する。例えば、外方へ指向する矢印参照。）。コンデンサレンズ２ｃによって生成される遮光（暗化）領域８は、図１について説明したものと同様の効果を奏する。

図４は、２つの異なる瞳位置にある患者の眼を模式的に示す。紙面の上側の図は、瞳１８を有する虹彩１０が中央部に位置する様子を示し、紙面の下側の図は、瞳１８を有する虹彩１０が紙面の左上方へ回動した、即ち非中央領域の一部（ずれた中央領域ないし偏心領域）に位置する様子を示す。

図５は、網膜保護レンズとして構成された本発明の光学要素４の一例の拡大図を模式的に示す。図示の自由形状面（自由曲面）１５は、光を中央照射野領域の外方へ導く（偏向する）ように構成されている。

技術水準による網膜保護絞りが配された照明光路の模式図。自由形状面（自由曲面）を有する特別な網膜保護レンズとして構成された本発明の光学要素の一例が配された照明光路の模式図。自由形状面（自由曲面）を有するコンデンサレンズとして構成された本発明の光学要素の一例が配された照明光路の模式図。２つの異なる瞳位置にある患者の眼の模式図。自由形状面（自由曲面）を有する網膜保護レンズとして構成された本発明の光学要素の一例の模式図。

１光源
２ａコンデンサレンズ
２ｂコンデンサレンズ
２ｃコンデンサレンズ
３照射野絞り
４光学要素
５偏向要素
６偏向要素
７光学系
８遮光（暗化）領域
９角膜
１０虹彩
１１水晶体
１３網膜保護絞り
１４対象面に共役する面
１５自由形状面（自由曲面）
１６観察者の眼
１７顕微鏡
１８瞳

Claims

対象面のための照射野を規定する照明光路と、該照明光路に配された光学要素とを含んで構成される、手術顕微鏡のための眼保護装置において、
前記光学要素（４）は、光学レンズとして構成されており、
該光学レンズは、照明光を前記照射野の中央領域又は非中央領域の外方へ導くよう構成されており、
該光学レンズは、患者眼の虹彩中の瞳が前記照射野の前記中央領域にあっても又は前記非中央領域にあっても該瞳を覆う遮光領域を生成することができるよう、選択的に、電気的に又は電子的に制御されてモータ駆動的に前記照明光路に旋回的に挿入されること
を特徴とする眼保護装置。
前記光学要素（４）は、該光学要素（４）の周の範囲に部分的に無限大の曲率半径を有すること
を特徴とする請求項１に記載の眼保護装置。
前記光学要素（４）は、少なくとも１つの自由形状面（１５）を有すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の眼保護装置。
前記光学要素（４）は、前記対象面に共役する面（１４）の、前記照明光路の前記中央領域又は前記非中央領域に配されること
を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の眼保護装置。
前記光学要素（４）は、前記対象面に共役する面（１４）の外部に、少なくとも１つの自由形状面（１５）が形成された少なくとも１つのコンデンサレンズ（２ｃ）として構成されること
を特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の眼保護装置。
前記光学要素（４）は、前記照明光路から、遠隔操作によって、離脱可能に構成されること
を特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の眼保護装置。
前記光学要素（４）は、前記照明光路から、電気的又は電子的に制御されてモータ駆動的に離脱可能に構成されること
を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の眼保護装置。
前記光学要素（４）は、照明光を前記照射野の前記中央領域又は前記非中央領域の外方へ導いて当該照射野の他の領域内へ導くよう構成されていること
を特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の眼保護装置。
請求項１〜８の何れか一項に記載の眼保護装置を含む光学拡大装置。