JP5094026B2 - 焦点ずれ型眼手術用顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、対象物または該対象物から生成された中間像を観察するための、顕微外科用の眼手術用顕微鏡であって、観察対象である対象物または中間像が存在する対象物面に対し位置調整により合焦させることができる対物レンズ装置が設けられている、前記眼手術用顕微鏡に関するものである。

この種の眼手術用顕微鏡は特許文献１から知られている。特許文献１に記載の眼手術用顕微鏡は、眼観察ルーペとビーム交換・像反転システムとを有するアタッチメントモジュールを備えている。この手術用顕微鏡は、バックフォーカスを調整できる顕微鏡主対物レンズシステムを有している。したがってこの手術用顕微鏡を用いると、眼観察ルーペにより生成させた中間像の像または対象物領域の像を鮮鋭に発生させることができ、このために手術用顕微鏡を移動させる必要がなく、あるいは、アタッチメントモジュールが観察光路内にないときに観察光路に接続しなければならない補助的な光学要素を設ける必要がない。

人間の眼の手術、たとえば白内障の手術は、通常手術用顕微鏡を用いて行なわれる。人間の眼は空間的に拡がりのある器官であり、執刀医がアクセスできるのは角膜の片側からのみである。それ故、執刀医は手術中に眼の種々の面を鮮鋭に見る必要がある。

手術用顕微鏡の焦点深度ＳＴは設定倍率βに依存しており、以下のように定義することができる。

ここでＮＡは手術用顕微鏡の主対物レンズの観察光路の開口数、λは手術領域を照明する光の波長である。通常の５倍ないし３０倍の倍率の場合、焦点深度は角膜から眼底部までの眼の空間的拡がりよりも短い。このため執刀医は、眼の中の面であって手術が行なわれる面によっては手術中に手術用顕微鏡を再度焦点合わせする必要がある。

眼の生理学的構造は十分に透明である。このため、眼の中の面であって手術が行なわれる面に対して手術用顕微鏡を合焦させることは執刀医にとって困難である。

特許文献２には、眼の手術のために設計された手術顕微鏡が記載されている。この手術顕微鏡は、手術を受ける患者の頭部上方で手術用顕微鏡スタンドの担持アームで保持される本体を有している。またこの手術用顕微鏡は、執刀医が立体のぞきフードを介して手術の対象である患者の眼を観察することができる顕微鏡主対物レンズを有している。さらに、観察光路内へ回動により出し入れできる眼観察ルーペを備えている。人間の眼の角膜とレンズの屈折力のために、手術用顕微鏡で眼底部を検査するには、眼の直前に配置されるこの種の眼手術用顕微鏡を使用しなければならない。これに対して、眼の角膜とレンズの領域の構造を手術用顕微鏡で拡大させる場合には、眼観察ルーペを観察光路から除去させる。眼の手術の場合、眼観察ルーペの代わりにいわゆるコンタクトレンズも使用される。コンタクトレンズは検査対象である患者の眼に設置され、正の屈折力を持つ、あるいは、角膜の屈折力を相殺させる光学要素である。

手術用顕微鏡におけるオートフォーカスシステムも公知である。特許文献３には、イメージセンサを有するオートフォーカス装置を備えた手術用顕微鏡が記載されている。イメージセンサには、オートフォーカス光路を備えたビームスプリッタープリズムを介して、手術用顕微鏡を用いて検査される対象物領域が結像する。イメージセンサには評価ユニットが付設されており、該評価ユニットにより、イメージセンサにより検出された像の１つの領域のコントラストを特定することができる。評価ユニットは、制御線を介して、顕微鏡主対物レンズシステム内で移動可能なレンズのための駆動部に接続されている。移動可能なレンズは、評価ユニットの信号に基づき、イメージセンサによって検出された前記領域が常に最大コントラストを持つように常に位置調整される。

特許文献４は、対象物領域で散乱した走査光線の、イメージセンサにおけるずれから、合焦状態を検出するようにした手術用顕微鏡を開示している。

特許文献５からは、眼のコントロールによりオートフォーカスシステムを作動できるようにしたオートフォーカスシステム方式手術用顕微鏡が知られている。

この種のオートフォーカスシステムが誤差なしに機能するための前提は、対象物領域内にコントラストを発生させるような構造が存在するか、あるいは、対象物領域において走査光線が散乱して発生した散乱光をメージセンサによって捕捉できるかのいずれかである。しかしながら、たとえば人間の眼のように広範囲にわたって透明であるような器官を検査する場合には、高コントラストを持つ構造とか、あるいは走査光線を散乱させるような構造が眼のすべての面に存在することはないので、いかなる場合もオートフォーカスシステムが機能するとは保証されていない。

独国特許出願公開第３５３９００９Ａ１号明細書 独国実用新案登録第２９９０５９６９Ｕ１号 独国実用新案登録第２０１１１００６Ｕ１号 独国特許出願公開第１０３１２６８２Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第７８８６１３Ａ１号明細書

本発明の課題は、人間の眼の手術のための視覚援助において、執刀医が眼の種々の面を迅速且つ鮮鋭に観察することができるようにすることである。

上記の課題は、請求項１または請求項９の構成を備えた眼手術用顕微鏡により解決される。

請求項１に記載の眼手術用顕微鏡においては、対物レンズ装置の合焦状態を検出して対物レンズ装置のための合焦調整信号を発するアッセンブリを備えたオートフォーカスシステムが設けられ、オートフォーカスシステムに、対物レンズ装置を位置調整により対象物面に対する対物レンズ装置の合焦状態から所定の焦点ずれだけずらして他の対象物面へ合焦させるための焦点ずれ信号を発する焦点ずれ調整ユニットが付設されている。

このようにして、小さなコントラストまたはわずかな光散乱能しか有していない対象物面または中間像面に対し眼手術用顕微鏡を自動的に合焦させることができる。

本発明の他の構成では、焦点ずれ調整ユニットに、対物レンズ装置の焦点と焦点ずれ調整ユニットが調整する合焦状態とのずれに対する所望値を操作者が選択できるようにするための入力ユニットが付設されている。このようにして、鮮鋭に観察されるべき人間の眼の断面を選択する可能性が開ける。

本発明の他の構成では、眼手術用顕微鏡の観察光路の内側に、または、眼手術用顕微鏡の観察光路の外側に選択的に位置決め可能な眼観察ルーペが設けられ、該眼観察ルーペを観察光路の内側に位置決めしたときにオートフォーカスシステムを作動させるスイッチ手段が設けられている。

本発明の他の構成では、眼手術用顕微鏡の観察光路の内側に、または、眼手術用顕微鏡の観察光路の外側に選択的に位置決め可能な眼観察ルーペが設けられ、眼観察ルーペを観察光路の外側に位置決めしたときにオートフォーカスシステムを作動させるスイッチ手段が設けられている。このようにして執刀医は眼の手術の際に眼前面部と眼底部から迅速に鮮鋭な像を得ることができる。

本発明の他の構成では、切換え手段が眼手術用顕微鏡の照明装置を制御する手段および／または手術室照明部を制御する手段および／または眼手術用顕微鏡の観察光路内に像反転システムを配置するための手段および／またはスタンド電磁ブレーキを制御する手段に接続されている。このようにして、眼前面部と眼底部を観察する際に、そのときに検査している対象物の正立像表示を執刀医に対し視覚化させることができる。

本発明の他の構成では、眼手術用顕微鏡に立体観察光路が設けられている。このようにして執刀医は対象物領域を立体的に見ることができる。

本発明の他の構成では、対物レンズ装置の合焦状態を検出して対物レンズ装置のための合焦調整信号を発する前記アッセンブリに、イメージコントラストを測定する手段が付設されている。

本発明の他の構成では、イメージコントラストを測定する前記手段によりコントラストを測定可能なイメージゾーンのための選択手段が設けられている。このようにして執刀医は、オートフォーカス過程のために選択した像に由来する構造を眼で選択することができる。

請求項９に記載の眼手術用顕微鏡では、対物レンズ装置を位置調整により、対象物面に対する対物レンズ装置の合焦状態から所定の焦点ずれだけずらして他の対象物面へ合焦させるために、焦点ずれ信号を対物レンズ装置のための位置調整ユニットに発する焦点ずれ調整ユニットが設けられ、該焦点ずれ調整ユニットに、所定の焦点ずれに対する所望値を操作者が入力できるようにするための入力ユニットが付設されている。このようにして、たとえば眼の手術の際に眼手術用顕微鏡を手動で患者の眼の虹彩に位置調整し、次に自動的に対物レンズ装置の焦平面を患者の眼の虹彩のなかへ変位させることが可能である。

眼手術用顕微鏡において、眼手術用顕微鏡の観察光路の内側と外側に選択的に配置することができる眼観察ルーペを設けることが有利である。この場合、眼観察ルーペを観察光路の内側に配置したときに作動して、対物レンズ装置のための位置調整ユニットに対し焦点ずれ調整ユニットの焦点ずれ信号を発生させるスイッチを設けるのが好ましい。これに対応して、眼観察ルーペを観察光路の外側に配置したときにスイッチを作動させて、対物レンズ装置のための位置調整ユニットに対し焦点ずれ調整ユニットの焦点ずれ信号を発生させるようにしてもよい。その際、焦点ずれ調整ユニットの焦点ずれ信号が対物レンズ装置の位置調整ユニットに対し１ｍｍないし８０ｍｍの範囲の焦点ずれ、特にほぼ５０ｍｍの焦点ずれを設定するならば、眼観察ルーペがあってもなくても常に手術領域の種々の面の鮮鋭な像を観察することができる。

まず対物レンズ装置の所望の焦平面を設定し、操作ユニットの操作により対物レンズ装置の焦点ずれを所定の値に応じて調整するようにして顕微鏡装置を作動させることが有利である。特定の焦点ずれに対する前記値は状況に応じて事前に設定することができる。この場合、対物レンズ装置の焦平面をオートフォーカスシステムにより自動的に調整するようにしてもよい。

図１には、人間の眼の形態の対象物を観察するための顕微鏡装置として眼手術用顕微鏡１００が示されている。眼手術用顕微鏡１００は手術用顕微鏡本体１０１を有し、手術用顕微鏡本体１０１には、駆動により合焦可能な、ズームシステムを備えた顕微鏡主対物レンズシステム１０２が設けられている。手術用顕微鏡本体１０１は担持アーム１０３により手術用顕微鏡スタンドに保持されている。これにより手術医は眼手術用顕微鏡１００を患者の眼１０４に対し所望の観察位置に位置決めすることが可能である。眼手術用顕微鏡１００は立体顕微鏡として構成されている。立体顕微鏡としての眼手術用顕微鏡は双眼鏡筒１０５を有し、双眼鏡筒１０５により手術医はズームシステムと顕微鏡主対物レンズシステム１０２とを介して手術範囲を拡大させて観察することができる。

患者の眼１０４は、角膜とレンズを備えた眼前面部１０７と網膜１０８との間に配置された硝子体１０６を有する、空間的に拡がった器官である。硝子体１０６の空間的な拡がりはほぼ１７ｍｍである。

したがって硝子体１０６の空間的な拡がりは、設定した倍率に応じて通常０.３５ｍｍと４ｍｍの間である手術用顕微鏡の焦点深度を越えている。

したがって手術医は、空間的に離れている眼の種々の断面を手術用顕微鏡で鮮鋭に見ようとすれば、患者の眼の手術の際に手術用顕微鏡を後調整しなければならない。

健康な患者の眼の角膜とレンズは弛緩した状態であれば（この場合眼は無限遠に順応している）、眼に入射する平行光束を眼底部に合焦させることを保証する。手術医が眼の手術の際に眼の内部深くにある領域をも手術用顕微鏡１００で鮮鋭に見ることができるようにするため、眼手術用顕微鏡１００には眼観察ルーペ１０９が付設されている。眼観察ルーペ１０９は正の屈折力を持っている。眼観察ルーペ１０９は、ビーム交換・像反転システム１１０とともに、軸１１２のまわりに位置調整可能であるように手術用顕微鏡本体１０１に設けた保持部１１１で保持されている。眼観察ルーペ１０９とビーム交換・像反転システム１１０とを備えた保持部１１１は、二重矢印１１３で示したように軸１１２のまわりに回動して手術用顕微鏡の観察光路へ出し入れすることができる。眼手術用顕微鏡１００はオートフォーカスシステムを有し、その制御のためにオートフォーカスシステムコントロールユニット１２０が設けられている。このオートフォーカスシステムの構成とその作用を図２、図３、図４、図５を用いてより詳細に説明する。

図２は顕微鏡装置２００として図１の眼手術用顕微鏡１００の構成を概略的に示したものである。眼手術用顕微鏡の場合、顕微鏡主対物レンズシステム２０１を立体観察光路２０２，２０３が貫通し、立体観察光路２０２，２０３はズームシステム２０４を介して双眼鏡筒２０５に送られる。顕微鏡装置２００はさらに眼観察ルーペ２０６と、ビーム交換・像反転システム２０７とを有している。眼観察ルーペ２０６とビーム交換・像反転システム２０７とは観察光路２０２，２０３内へ回動して出し入れすることができる。対応する像反転型ビーム交換システムはたとえば国際公開第０２／２７３７９Ａ２号パンフレットに記載されている。

なお、対応するビーム交換・像反転システムを顕微鏡主対物レンズの対象物とは逆の側に配置すること、あるいは、このビーム交換・像反転システムをズームシステム２０４の出力側に設けることも可能である。また、ビーム交換・像反転システムは基本的には適切なイメージセンサと対応する像形成ユニットを使用してデジタルで実施してもよい。

図２には、眼観察ルーペ２０６とビーム交換・像反転システム２０７とを顕微鏡主対物レンズシステム２０１の前へ回動させたときの、患者の眼２０８を検査するための観察光路２０２，２０３が図示されている。

眼観察ルーペ２０６は中間像面２０９に患者の眼２０８の眼底部２１１の中間像２１０を生成させる。観察光路内にビーム交換・像反転システム２０７が配置されているため、双眼鏡筒２０５を介して中間像２１０をズームシステム２０４により拡大して正立像で観察することができる。中間像２１０は眼底部に対しては倒立している。

顕微鏡装置２００にはオートフォーカスシステム２９０が設けられている。オートフォーカスシステム２９０はズームシステム２０４の出力側に配置されている部分透過性の観察光線分離要素２２０を有している。観察光線分離要素２２０は、観察光路２０２を光路２２１へ部分的に側方へ分離し、光路２２１をレンズ要素２２２を介してイメージセンサ２２３へ供給する。イメージセンサ２２３には評価ユニット２２４が付設されている。評価ユニット２２４では、イメージセンサ２２４によって検出された像２２６の、操作者によって選定可能な部分領域２２５に対応するオートフォーカスウィンドウのコントラストが評価される。オートフォーカスウィンドウは詳細に図示していないデータ再現ユニットを介して双眼鏡筒２０５において執刀医に視覚化される。評価ユニット２２４に接続されている像部分選択ユニット２２７を介して執刀医はイメージセンサ２２３により検出された像２２６の部分領域２２５を選択することができ、そのコントラストが評価ユニット２２４で評価される。

顕微鏡主対物レンズシステム２０１は、定置のレンズ群２１２と、可動に配置されるレンズ群２１３とを含んでいる。可動に配置されるレンズ群２１３には、コントロールユニット２３１を備えた駆動部２３０が付設されている。このコントロールユニット２３１は制御線２４０を介してオートフォーカスシステム２９０の評価ユニット２２４と接続されている。

可動に配置されるレンズ群２１３を駆動部２３０により変位させることにより顕微鏡主対物レンズシステム２０１のバックフォーカス２５０を変化させることができる。顕微鏡主対物レンズシステム２０１のバックフォーカス２５０とは、レンズ群２１２の対象物側の面と、観察光路２０２，２０３の交点２１６を含んでいる焦平面２０９との距離である。符号２５１は、眼観察ルーペ２０６とビーム交換・像反転システム２０７とを観察光路２０２，２０３から外側へ回動させたときの顕微鏡主対物レンズシステム２０１のバックフォーカスを示したものである。

オートフォーカスシステム２９０は焦点ずれ調整ユニット２６０を有している。焦点ずれ調整ユニット２６０により、操作者は、顕微鏡主対物レンズシステム２０１のバックフォーカス２５０と手術用顕微鏡の合焦状態に対応する顕微鏡主対物レンズシステム２０１のバックフォーカスとの所定のずれ２７０を調整することができる。

オートフォーカスシステム２９０が作動すると、イメージセンサ２２３を介して検出されたコントラスト信号に依存して、主対物レンズシステム２０１のバックフォーカスがまず、選定したオートフォーカスウィンドウのなかで最大の像コントラストに対する値に調整される。したがって、図２に示した顕微鏡装置２００の調整状態に対しては、眼観察ルーペ２０６によって生成させた患者の眼２０８の眼底部の実像である中間像２１０の位置にバックフォーカス２５０が対応するように主対物レンズシステム２０１が自動的に調整される。その後次のステップで、焦点ずれ調整ユニット２６０により予め設定された値に対応するようにシステムのバックフォーカス２５１が調整される。このようにして執刀医は、オートフォーカスシステムを作動させることにより患者の眼２０８内の面２８０の領域を自動的に鮮鋭に見ることができる。

図３は、検査される患者の眼の角膜と顕微鏡主対物レンズシステムのフロントレンズとの距離がほぼ顕微鏡主対物レンズシステムのバックフォーカスに対応したときに図２の顕微鏡装置２００の双眼鏡筒２０５において執刀医に表示される人間の眼の観察像３００を示している。この場合、眼観察ルーペとビーム交換・像反転システムとは観察光路から外側へ回動している。執刀医はこの観察像３００のなかに、角膜の下にある虹彩３０１を構造として認識することができる。患者の眼の前部領域の構造を鮮鋭に見ることができるように、執刀医は図２の顕微鏡システム２００のオートフォーカスシステム２９０を作動させ、第１のステップで像領域３０３を選択する。この像領域３０３は、コントラストに優れた生物学的構造を基調としていることを執刀医が知っているような像領域である。次に、図２の顕微鏡装置２００の像部分選択ユニット２２７を用いて像領域３０３から部分領域を選択する。

図４は、患者の眼の虹彩の一部分を含んでいる前記部分領域４０２が選択されている図２の顕微鏡装置２００における人間の眼の観察像４００を示している。

執刀医が図２のオートフォーカスシステム２００を作動させると、評価ユニット２１２からの信号により、選択した部分領域２２５が最大のコントラストでイメージセンサ２２３に結像されるように図２の顕微鏡主対物レンズシステム２０２のバックフォーカスが調整される。これは手術用顕微鏡が正確に患者の眼の虹彩に合焦している状態に相当している。この状態に達すると、顕微鏡主対物レンズシステム２０２のバックフォーカスは焦点ずれ調整ユニットにより予め設定された値に応じてデフォーカスされる。

これにより執刀医は、人間の眼の虹彩から所定の距離にある面に対し手術用顕微鏡が自動的に正確に位置するように手術用顕微鏡をオートフォーカスシステムを用いて設定することができる。

これに対応して執刀医は、眼観察ルーペを観察光路内へ回動させて、手術用顕微鏡を図３の眼底部３０２に正確に位置するように設定することができる。その後システムを、患者の眼底部から所定の距離の面に対しても正確に調整することができる。

図５の人間の眼５００の断面図である。人間の眼５００は角膜５０１を有し、角膜５０１は、虹彩５０３とレンズ体５０４とによって区画されているいわゆる前室５０２を取り囲んでいる。レンズ体５０４は、小帯線維５０５を介して、ゼラチン状塊で充填されている硝子体５０６で保持されている。硝子体５０６の背面部には網膜５０７が形成されている。

図１ないし図４を用いて説明した手術用顕微鏡を用いると、手術用顕微鏡の合焦に関連づけることのできる像情報が存在している対象物面の前後へ焦平面を所定の一定量だけ変位させることが可能である。

たとえばいわゆる膜はがれのような場合に網膜を手術するためには、手術用顕微鏡の焦平面が正確に網膜５０７に位置するのではなく、網膜５０７からある程度距離をおいて硝子体のなかに延びていることが重要である。すなわち膜はがれの場合には、網膜５０７の硝子体５０６側の表面前方に通常は１０分の数ミリメートルの距離で延びている膜を網膜から除去するのが有効だからである。このような手術はコンタクトレンズまたは眼観察ルーペを使用して実施しなければならない。すなわち、角膜５０１とレンズ体５０４との屈折力のために、このような光学要素がなければ人間の眼５００はレンズ体５０４の後方数ミリメートルの範囲しか鮮鋭に結像させることができないからである。しかしながら、膜はがれの場合には、執刀医は眼底部とそこから硝子体５０６のなかへ延びている構造部とを鮮鋭に見る必要がある。なぜなら執刀医は細いピンセット、はさみ、あるいは硝子体切除部材を用いてそこの手術を行うからである。

眼前部部分の手術の場合にも、手術用顕微鏡の合焦を可能にさせる構造部が存在している面と手術用顕微鏡の焦平面とが一致しないのが好ましい。すなわち白内障の手術の際にレンズ体５０４を除去する場合には、レンズを除去している間に手術用顕微鏡を再度焦点合わせする必要がないように顕微鏡主対物レンズの焦平面を設置するのが好ましい。白内障の手術は通常角膜５０１の突出領域５０８を小さく穿刺することで開始し、次にこの突出領域５０８を通じて手術器具を眼前面部へ挿入する。次にいわゆる「嚢破裂」を行なう。その際患者の眼のレンズ５０４の前部嚢に円形の開口部を実現させる。この領域は患者の眼の虹彩５０３とほぼ同じ面内にある。しかしながら、通常ほぼ３.５ｍｍないし５.５ｍｍの厚さを持っている眼レンズ５０４を吸引する場合、執刀医は患者の眼の虹彩５０３に対して硝子体５０５のほうへ２〜３ミリメートルずれている面内で水晶体ゾンデを用いて作業を行なう。この場合に手術用顕微鏡を再度焦点合わせせずに作業するには、手術用顕微鏡を合焦させるための情報を関連づけることのできる構造をもつ患者の眼の虹彩が存在している面に対しずれるように手術用顕微鏡の焦平面をはじめから調整するのが好ましい。

図６は手術用照明部６８０を備えた手術室内に配置されているスタンド６０２に設けた顕微鏡装置としての図１の眼手術用顕微鏡６０１を示したものである。スタンド６０２はスタンドピラー６０３を有し、スタンドピラー６０３はリンク平行四辺形として構成された第１の担持アーム６０４と第２の担持アーム６０５とを備えている。眼手術用顕微鏡６０１は位置調整ユニット６０６を備えた第２の担持アーム６０５の前端に保持される。位置調整ユニット６０６は矢印６０７で示した方向での側方運動と、これに対して垂直な、矢印６０８で示した方向での側方運動とを可能にする。眼手術用顕微鏡６０１の第１の担持アーム６０４と第２の担持アーム６０５とはスタンド軸線６０９，６１０，６１１のまわりに回転させることができる。この場合第２の担持アーム６０５は二重矢印６９０で示した方向に回動可能に第１の担持アーム６０４に配置されている。スタンドは回転枢着部６１２，６１３，６１４，６１５，６１６，６１７，６１８を有している。回転枢着部６１２，６１３，６１５，６１８には、開閉させることができる制御可能な電磁ブレーキ６１９，６２０，６２１，６２２が付設されている。電磁ブレーキが閉であると、手術用顕微鏡スタンドを移動させることができない。

手術用顕微鏡６０１は制御ユニット６２３を有している。制御ユニット６２３により操作者はキーを押すことで手術用顕微鏡のオートフォーカスシステムを作動させ、電磁ブレーキ６１９−６２２を開閉させ、手術用顕微鏡６０１を２つの符号６０７と６０８で示した方向へ電動で移動させることができる。さらに制御ユニット６２３を用いて操作者は、オートフォーカスシステムの作動時に、手術用顕微鏡を自動的に合焦させることのできる面または中間像面に対し所定のずれを持たせてオートフォーカスシステムがバックフォーカスを設定する場合に、一定の焦点ずれを設定することができる。

さらに手術用顕微鏡６０１は、オートフォーカスシステムの非作動時に対物レンズ装置としての顕微鏡主対物レンズシステム６６０が制御ユニット６２３により手動で制御されて電動で合焦するように構成されている。これとは択一的に、あるいは、これに加えて、適切な装置を用いて顕微鏡主対物レンズシステム６６０を機械的に位置調整するようにしてもよい。

さらに、制御ユニット６２３でオートフォーカス作動状態を設定することができる。オートフォーカス作動状態では、眼観察ルーペ６４１を受容する回動可能な受容部６４０とビーム交換・像反転システム６４２とに接続される電気スイッチ６４３（好ましくはマイクロスイッチとして構成されている）を、眼観察ルーペ６４１を内側または外側へ回動させた際に手術用顕微鏡６０１が自動的に患者の眼の１つの面に対し合焦するように手術用顕微鏡のオートフォーカスシステムに接続させる。

このオートフォーカス作動状態では、眼観察ルーペを観察光路内へ内側へ回動させる操作に伴って眼手術用顕微鏡６５１の眼底照明部６５０を作動させ、眼観察ルーペ６４１を観察光路から外側へ回動させたときに眼底照明部６５０を遮断するようにしてもよい。

さらに、手術用顕微鏡６０１では、制御ユニット６２３によって顕微鏡主対物レンズシステム６６０の一定の焦点ずれを設定することが可能である。焦点ずれは、制御ユニット６２３のキーボード６２４を作動させて適切な値を入力させた後、自動的に設定される。

制御ユニット６２３により、電気スイッチ６４３と自動的な焦点ずれとを連動させるようにした、手術用顕微鏡の作動モードを設定することができる。まず手術用顕微鏡を自動的にまたは手動でたとえば患者の眼の虹彩に合焦させると（この場合、眼観察ルーペ６４１の回動可能な受容部６４０とビーム交換・像反転システムとは観察光路から外側へ回動した位置にある）、眼観察ルーペ６４１とビーム交換・像反転システム６４２とを内側へ回動させることにより、顕微鏡主対物レンズ６６０の焦平面を対物レンズ前面の方向へ移動させるような電気スイッチ６４３の切換え信号が発生する。焦平面が変位すると、手術用顕微鏡６０１の複数の観察光路（ビーム交換・像反転システム６４２をも貫通している）は、眼観察ルーペ６４１により生じる患者の眼の眼底部の中間像の面内で交差する。この面は通常この光学要素の主平面からほぼ１ｃｍの位置に該光学要素と顕微鏡主対物レンズ６６０との間に配置されている。

手術用顕微鏡６０１の場合、さらに、制御ユニット６２３を用いて適宜作動モードの反転を設定可能である。まず眼観察ルーペ６４１とビーム交換・像反転システムとを観察光路内へ回動させた状態で手術用顕微鏡を手動または自動で眼観察ルーペ６４１により生成させた眼底部の像に合焦させた場合、電気スイッチ６４３の操作により、受容部６４０の眼観察ルーペ６４１とビーム交換・像反転システム６４２とを観察光路から外側へ回動させたときに、顕微鏡主対物レンズ６６０は患者の眼の方向へほぼ２ｃｍないし５ｃｍずれ、その結果焦平面は患者の眼のレンズの領域に位置するようになる。

これとは択一的に、あるいは、これに加えて、電気スイッチ６４３により手術室照明部６８０をも制御するようにしてもよい。たとえば、眼観察ルーペ６４１を観察光路内へ内側へ回動させたときに手術室の光を落とすように制御する。これに加えて、あるいは、これとは択一的に、電気スイッチ６４３によりイメージインバータを作動させ、および／または、手術用顕微鏡６００に付設されているビデオカメラのデジタルイメージインバートを行なうようにしてもよい。

図７は図２の実施形態を変形させた顕微鏡装置７００を示している。顕微鏡装置７００はオートフォーカスシステム７９０を備え、オートフォーカスシステム７９０も同様に特に眼手術用顕微鏡で使用するために適している。この顕微鏡装置も顕微鏡主対物レンズシステム７０１を有し、顕微鏡主対物レンズシステム７０１を立体観察光路７０２，７０３が貫通し、立体観察光路７０２，７０３はズームシステム７０４を介して双眼鏡筒７０５に送られる。顕微鏡装置７００はさらに眼観察ルーペ７０６とビーム交換・像反転システム７０７とを有し、眼観察ルーペ７０６とビーム交換・像反転システム７０７は図２の顕微鏡装置２００の場合と同様に観察光路７０２，７０３に回動により出し入れできる。顕微鏡装置７００は眼観察ルーペ７０６と像反転システムとが観察光路７０２，７０３の外側にある状態で図示されている。

顕微鏡装置７００のオートフォーカスシステム７９０は部分透過性の観察光線分離要素７２０を有している。図２の顕微鏡システム２００とは異なり、この観察光線分離要素７２０は顕微鏡主対物レンズシステム７０１とズームシステム７０２との間に配置されている。しかし、この観察光線分離要素を図２の顕微鏡装置２００の場合と同様に配置してもよい。

観察光線分離要素７２０は観察光路７０２を光路７２１とともに部分的に側方へ分離させ、光路７２１をレンズ要素７２２を介してイメージセンサ７２３へ供給する。イメージセンサ７２３には評価ユニット７２４が付設されている。評価ユニット７２４では、操作者によって選定可能でイメージセンサ７２４によって検出された像７２６の部分領域７２５に対応するオートフォーカスウィンドウのコントラストが評価される。オートフォーカスウィンドウは詳細に図示していないデータ再現ユニットを介して双眼鏡筒７０５において執刀医に視覚化される。評価ユニット７２４に接続されている像部分選択ユニット７２７を介して執刀医はイメージセンサ７２３により検出された像７２６の部分領域７２５を選択することができ、そのコントラストが評価ユニット７２４で評価される。

顕微鏡主対物レンズシステム７０１は、定置のレンズ群７１２と、可動に配置されるレンズ群７１３とを含んでいる。可動に配置されるレンズ群７１３には、コントロールユニット７３１を備えた駆動部７３０が付設されている。このコントロールユニット７３１は図２の顕微鏡装置２００の場合と同様に制御線７４０を介してオートフォーカスシステム７９０の評価ユニット７２４と接続されている。

可動に配置されるレンズ群７１３を駆動部７３０により変位させることにより顕微鏡主対物レンズシステム７０１のバックフォーカス７５０を変化させることができる。顕微鏡主対物レンズシステム７０１のバックフォーカス７５０とは、レンズ群７１２の対象物側の面と、観察光路７０２，７０３の交点７１６との距離である。

オートフォーカスシステム７９０は焦点ずれ調整ユニット７６０を有している。焦点ずれ調整ユニット７６０により、操作者は、顕微鏡主対物レンズシステム７０１のバックフォーカス７５０と最大コントラストを持った対象物面７０９との所定のずれ７７０を調整することができる。焦点ずれ調整ユニット７６０はレンズ要素７２２のための駆動ユニット７６１に接続されている。予め設定したずれに応じてレンズ要素７２２が光路７２１内で位置調整される。

オートフォーカスシステム７９０が作動すると、イメージセンサ７２３を介して検出されたコントラスト信号に依存して、主対物レンズシステム７０１のバックフォーカスがイメージセンサ７２３での最大イメージコントラストに対する値に調整される。したがって執刀医は、オートフォーカスシステムを作動させることにより、コントラストを検出する目的でイメージセンサ７２３に結像される面に対しずれている患者の眼７０８内の領域７８０を見ることができる。

図８に示した、オートフォーカスシステム８９０を備えた顕微鏡装置８００は、神経外科用に設計された手術用顕微鏡で使用するために特に適している。顕微鏡装置は主対物レンズシステム８０１を有し、該主対物レンズシステム８０１を立体観察光路８０２，８０３が貫通している。立体観察光路８０２，８０３はズームシステム８０４を介して双眼鏡筒８０５に送られ、双眼鏡筒８０５を通じて執刀医は対象物領域８０９を観察することができる。

顕微鏡主対物レンズシステム８０１は、定置のレンズ群８１２と、可動に配置されるレンズ群８１３とを含んでいる。可動に配置されるレンズ群８１３には、コントロールユニット８３１を備えた駆動部８３０が付設されている。このコントロールユニット８３１は制御線８４０を介してオートフォーカスシステム８９０の評価ユニット８９５と接続されている。可動に配置されるレンズ群８１３を駆動部８３０により変位させることにより顕微鏡主対物レンズシステム８０１のバックフォーカス８５０を変化させることができる。顕微鏡主対物レンズシステム８０１のバックフォーカス８５０とは、レンズ群８１２の対象物側の面と、観察光路８０２，８０３の交点８１６との距離である。

オートフォーカスシステム８９０は、さらに、顕微鏡主対物レンズシステム８０１の前面と対象物領域８０９との距離を測定することができるユニット８２３を有している。すなわち前記ユニット８２３は、顕微鏡主対物レンズシステム８０１の光軸８２５の交点８２４と、光軸８２５と対象物領域との交点８２６との距離を検出することができる。

オートフォーカスシステム８９０は、さらに、対象物領域８０９に対する顕微鏡主対物レンズ８０１の合焦状態を測定する合焦状態測定ユニット８２３を有している。合焦状態測定ユニット８２３はたとえば前記特許文献４の図１を用いて説明されている顕微鏡装置のように構成されていてよく、すなわち顕微鏡主対物レンズシステムを通る２つの分析光線と散乱光とのずれ情報を制御回路の入力量として援用し、該制御回路により顕微鏡主対物レンズシステムを移動させて、顕微鏡主対物レンズシステムが対象物領域に対し自動的に合焦するように構成してもよい。他方、前記特許文献４の図５を用いて説明されているように、対象物領域へ誘導される分析光線の散乱光の模様を評価することにより、顕微鏡主対物レンズシステムの合焦状態を検出するようにしてもよい。

オートフォーカスシステム８９０を作動させると、前記ユニット８２３により検出した距離信号により、主対物レンズシステム８０１のバックフォーカスは、対象物領域の位置を設定したずれの分だけ修正した値に調整される。したがって執刀医はオートフォーカスシステム８９０を作動させることにより、対象物領域の表面に対しずれている領域を自動的に鮮鋭に見ることができる。

これとは択一的に、前記ユニット８２３を、顕微鏡主対物レンズシステム８０１の前面と対象物領域８０９との距離８５１を測定することができる距離測定装置として構成してもよい。この場合前記ユニット８２３により、顕微鏡主対物レンズシステム８０１の光軸８２５と顕微鏡主対物レンズシステム８０１の前面との交点８２４と、光軸８２５と対象物領域８０９との交点８２６との距離８５１が検出される。この距離測定は、たとえば、顕微鏡主対物レンズシステムを通過する分析光線の散乱光のずれをイメージセンサで検出することによって行なうことができる。これとは択一的に、たとえば、光パルスまたは超音波信号の伝送時間を測定することで距離測定を行なってもよい。

このような場合、対象物領域の位置を所定のずれだけ修正するように、主対物レンズシステム８０１のバックフォーカスが前記ユニット８２３により検出された距離信号に応じてオートフォーカスシステム８９０へ送られる。これによっても執刀医はオートフォーカスシステム８９０を作動させることにより、対象物領域の表面に対しずれている領域を自動的に鮮鋭に見ることができる。

眼観察ルーペを備えた眼手術用顕微鏡の図である。 図１の眼手術用顕微鏡におけるオートフォーカスシステムの作動原理を、眼観察ルーペを設けた光路と眼観察ルーペを設けていない光路とに対し示した図である。 人間の眼を検査する際の図１の眼手術用顕微鏡の操作者のための観察像を示す図である。 人間の眼を検査する際の図１の眼手術用顕微鏡の操作者のための観察像を示す図である。 眼手術用顕微鏡におけるオートフォーカスシステムを用いた作業を説明するための人間の眼の断面図である。 手術用顕微鏡スタンドを備えた図１の眼手術用顕微鏡を手術室において示した図である。 眼手術用顕微鏡のためのオートフォーカスシステムを備えた顕微鏡装置の変形実施形態を示す図である。 特に神経外科手術用顕微鏡に適したオートフォーカスシステムを備える顕微鏡装置の他の変形実施形態を示す図である。

符号の説明

２００ 顕微鏡装置、２０１ 顕微鏡主対物レンズシステム、２０８ 患者の眼、２０９ 焦平面、２１０ 中間像、２２４ 評価ユニット、２８０ 患者の眼内の面、２９０ オートフォーカスシステム

Claims (10)

1. 対象物（２０８，７０８，８０９）または該対象物から生成された中間像（２１０）を観察するための、顕微外科用の眼手術用顕微鏡（２００，７００，８００）であって、
   − 位置調整により、観察対象物（２０８，７０８，８０９）または中間像（２１０）を配置するための対象物面（２０９，７０９）に対し合焦可能な対物レンズ装置（２０１，７０１，８０１）を有し、
   前記眼手術用顕微鏡（２００，７００，８００）において、
   − 対物レンズ装置の合焦状態を検出して対物レンズ装置（２０１，７０１，８０１）のための合焦調整信号を発するアッセンブリ（２２４，７２４，８２３）を備えたオートフォーカスシステム（２９０，７９０，８９０）が設けられ、
   − オートフォーカスシステム（２９０，７９０，８９０）に、対物レンズ装置（２０１，７０１，８０１）を位置調整により対象物面（２０９，７０９）に対する対物レンズ装置（２０１，７０１，８０１）の合焦状態から、所定の焦点ずれだけずらして他の対象物面（２８０，７８０）へ合焦させるための焦点ずれ信号を発する焦点ずれ調整ユニット（２６０，７６０，８６０）が付設され、
   − 眼手術用顕微鏡（２００，７００）の観察光路（２０２，２０３，７０２，７０３）の内側に、または、眼手術用顕微鏡（２００，７００）の観察光路（２０２，２０３，７０２，７０３）の外側に選択的に位置決め可能な眼観察ルーペ（２０６，７０６）が設けられ、
   − 眼観察ルーペ（２０６，７０６）を観察光路（２０２，２０３，７０２，７０３）の内側または外側に位置決めしたときにオートフォーカスシステム（２９０，７９０）を作動させるスイッチ手段が設けられ、
   前記眼観察ルーペ（２０６，７０６）の観察光路（２０２，２０３，７０２，７０３）の内側への位置決めにより、前記対象物面（２０９，７０９）に中間像（２１０）が生成される
   ことを特徴とする眼手術用顕微鏡。
2. 焦点ずれ調整ユニット（２６０，７６０，８６０）に、対物レンズ装置（２０１，７０１，８０１）の焦点と焦点ずれ調整ユニット（２６０，７６０，８６０）が調整する合焦状態とのずれに対する所望値を操作者が選択できるようにするための入力ユニット（６２３）が付設されていることを特徴とする請求項１に記載の眼手術用顕微鏡。
3. スイッチ手段が眼手術用顕微鏡の照明装置（６５０）を制御する手段および／または手術室照明部（６８０）を制御する手段および／または眼手術用顕微鏡の観察光路内に像反転システム（６４２）を配置するための手段および／またはスタンド電磁ブレーキ（６１９，６２０，６２１，６２２）を制御する手段に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の眼手術用顕微鏡。
4. 立体観察光路（２０２，２０３，７０２，７０３，８０２，８０３）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の眼手術用顕微鏡。
5. 対物レンズ装置の合焦状態を検出して対物レンズ装置のための合焦調整信号を発する前記アッセンブリ（２２４，７２４）に、イメージコントラストを測定する手段が付設されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の眼手術用顕微鏡。
6. イメージコントラストを測定する前記手段によりコントラストを測定可能なイメージゾーン（２２５，７２５）のための選択手段（２２７，７２７）が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の眼手術用顕微鏡。
7. 対象物または該対象物から生成された中間像を観察するための、顕微外科用の眼手術用顕微鏡（６００）であって、
   − 位置調整により、観察対象物または中間像を配置するための対象物面に対し合焦可能な対物レンズ装置を有し、
   前記眼手術用顕微鏡（６００）において、
   − 対物レンズ装置を位置調整により、対象物面に対する対物レンズ装置の合焦状態から、所定の焦点ずれだけずらして他の対象物面へ合焦させるために、焦点ずれ信号を対物レンズ装置のための位置調整ユニットに発する焦点ずれ調整ユニット（６２３）が設けられ、
   − 焦点ずれ調整ユニット（６２３）に、所定の焦点ずれに対する所望値を操作者が入力できるようにするための入力ユニット（６２３）が付設され、
   − 眼手術用顕微鏡の複数の観察光路の内側または外側に選択的に配置することができる眼観察ルーペ（６４１）が設けられ、
   − 眼観察ルーペを前記複数の観察光路の内側または外側に配置したときに作動して、対物レンズ装置のための位置調整ユニットに対し焦点ずれ調整ユニット（６２３）の焦点ずれ信号を発生させるスイッチ（６４３）が設けられ、
   前記眼観察ルーペ（６４１）の前記複数の観察光路の内側への位置決めにより前記中間像が生成され、
   前記眼観察ルーペ（６４１）を前記複数の観察光路の内側に配置したときに得られる前記焦点ずれ信号を用いた対物レンズ装置の位置調整により、前記複数の観察光路が前記中間像の面内において交差することを特徴とする眼手術用顕微鏡。
8. 対物レンズ装置のための位置調整ユニットが焦点ずれ調整ユニット（６２３）の焦点ずれ信号に対し１ｍｍないし３０ｍｍの範囲の焦点ずれを設定することを特徴とする請求項７に記載の眼手術用顕微鏡。
9. スイッチ（６４３）が手術室照明部および／またはデジタルイメージインバートを行なうビデオカメラに接続されていることを特徴とする請求項７に記載の眼手術用顕微鏡。
10. 請求項１乃至９のいずれか一つに記載の眼手術用顕微鏡を作動させる方法において、
    − 対物レンズ装置の所望の焦平面を設定し、
    − 操作ユニットの操作により対物レンズ装置の焦点ずれを所定の値に応じて自動的に調整する、
    ようにした前記方法。

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