JP5242042B2 - ステレオ顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、ステレオ顕微鏡に関する。特に本発明は、観察光路を規定し、検査すべき対象上の光線の起点を確定又は決定する主対物レンズを有するステレオ顕微鏡に関する。観察光路には、ズームシステム及び１以上の偏向要素が配設されている。偏向要素は、主対物レンズから来る観察光路を偏向する。

独国の出願公開ＤＥ１０２５５９６０Ａ１には、主観察者と補助観察者のための双眼鏡筒を有するステレオ顕微鏡が開示されている。さらに、他の観察者のための他の観察ポートも配設されている。全ての可能性のある観察者に対象の像を提供するため、ステレオ顕微鏡内に観察光路のための複数の偏向要素が配設されている。
ＤＥ１０２５５９６０Ａ１（特開２００４−１８５００４号公報）

対象表面の観察光線の起点を変更する場合、ステレオ顕微鏡全体を移動させる必要がある。この目的のための移動メカニズムは、ステレオ顕微鏡の大きな重量を移動させるため、構造的に大がかりないし堅固である必要がある。

ライカ(Leica)社で販売される外科用顕微鏡タイプＭ６９０は、モーター駆動の水平移動メカニズムを備えている。Ｘ／Ｙカップリング機構により、この顕微鏡の調節範囲は５８×５８ｍｍの広さ（窓）を達成している。調節装置は、例えば足で操作するスイッチを用いて制御されうる。この水平移動は確かにいくつかの利点はあるが、Ｘ／Ｙカップリング機構により不利な点もある。すなわち、システムの重量が増加し、重量バランスをとることが大がかりとなることである。また、外科用顕微鏡は、Ｘ／Ｙ調節で発生する力による衝撃から、保護されなければならず、そのためには構造的に大がかりとなる（かつ高コストになる）。さらに、機械的な水平移動メカニズムはスペースをとる。

本発明の課題は、観察光路の起点の調節が、複雑な調節メカニズムを使わずに達成可能なステレオ顕微鏡を提供することである。

本課題は、請求項１の特徴を持つステレオ顕微鏡により解決される。即ち、本発明は第１の視点において、観察光路を規定し、検査すべき対象上の光線の起点を決定する主対物レンズと、該観察光路内に配設されるズームシステムと、該主対物レンズから来る該観察光路を偏向する１以上の偏向要素とを有するステレオ顕微鏡であって、該偏向要素の少なくとも１つは可変式鏡面を有する鏡であり、該少なくとも１つの偏向要素が該可変式鏡面を調節するためのコントロールユニットに接続されており、該可変式鏡面は、前記対象の像を移動させるために、前記光線の起点をＸ軸方向及びＹ軸方向において、該ステレオ顕微鏡又は前記対象を移動させることなく該可変式鏡面の変形により変更するよう構成されること、を特徴とするステレオ顕微鏡を提供する。

１以上の偏向要素が、可変式鏡面を有する鏡であり、そしてその偏向要素が可変式鏡面を調節するためのコントロールユニットに接続されていると有利である。

対象表面の光線（ビーム）の起点のＸ／Ｙ調節は、鏡面の適切な変形によって達成される。鏡面のＸ／Ｙ調節は、ステレオ顕微鏡の光路に配置された２つの別々の鏡面によっても達成することができる。この場合、Ｘ方向の調節は一方の鏡で、Ｙ方向の調節は他方の鏡で調節されることが有利である。対象側から見ると、１つの偏向要素は主対物レンズの背後に配設され、第２の偏向要素はズームシステムの前面に配設されることができる。２つの偏向要素は両方とも可変式鏡面を装備することが好ましい。

可変式鏡面は、ステレオ顕微鏡の光路内で異なる偏向要素に配置しうる。本質的に、可変式鏡面はズームシステムの背後に配設されることが有利である。この場合の「背後」とは、主観察者又は補助観察者から見て、光路は最初にズームシステムを通り、その後可変式鏡面に達することを意味する（観察対象からの光の進行方向で見ると、「前置」）。

少なくとも１つの偏向要素に配設された可変式鏡面は、マイクロミラー配列により構成される。マイクロミラー配列は、複数の個別マイクロミラー（鏡エレメント）の２次元的配列として構成できる。

以下に本発明の有利な実施形態を示す。
観察光路を規定し、検査すべき対象上の光線の起点を決定する主対物レンズと、該観察光路内に配設されるズームシステムと、該主対物レンズから来る該観察光路を偏向する１以上の偏向要素とを有するステレオ顕微鏡であって、該偏向要素の少なくとも１つは可変式鏡面を有する鏡であり、該少なくとも１つの偏向要素が該可変式鏡面を調節するためのコントロールユニットに接続されている（形態１）。
前記ズームシステムは、前記可変式鏡面を備えた前記１つの偏向要素に主観察者から見て前置される（形態２）。
前記主対物レンズに後置される偏向要素と、前記ズームシステムに前置される偏向要素のそれぞれが、可変式鏡面を備える（形態３）。
１以上の偏向要素に配設される前記可変式鏡面が、マイクロミラー配列として構成される（形態４）。
前記可変式鏡面が、複数の個々のマイクロミラーが２次元的に配列されたマイクロミラー配列から構成される（形態５）。
前記鏡面の調節又は変形が前記コントロールユニットによってなされ、それ自身は足で操作するスイッチで、又は手動操作卓で、又は遠隔制御で、又は音声制御で、又はアイトラッキングシステムで、駆動できる（形態６）。
前記ステレオ顕微鏡は手術用顕微鏡である（形態７）。
前記可変式鏡面は、前記対象上の前記光線の起点をＸ軸方向及びＹ軸方向に変更するよう構成される（形態８）。

なお、本願の特許請求の範囲に付記した図面参照符号は、専ら理解を助けるためのものであり、本発明を図示の態様に限定することを必ずしも意図するものでない。
本発明の主体は図面によって図解され、以下に各図を参照してより詳細に説明する。

図１は数人の観察者２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのための複数の観察ポート１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを持つステレオ顕微鏡１の概略構造図である。ここには、１以上の主観察者と１以上の補助観察者が存在しうる。観察ポート１０は、軸回転式偏向要素３０で構成しうる。ステレオ顕微鏡１は、対象１６を観察することができる主対物レンズ２を持つ。ステレオ顕微鏡１は、特に外科用、例えば眼科用顕微鏡として用いることができる。主対物レンズ２は、対象１６上の光線の起点１６ａを確定（ないし固定）する観察光路を規定する。主対物レンズに加えて、ステレオ顕微鏡１の内部の観察光路内にズームシステム７が配設されている。第１の偏向要素５が、主対物レンズ２とズームシステム７の間に配設されている。必要に応じ、ズームシステム７の下流側にいくつかの他の偏向要素６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆを配設しうる。偏向要素６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆは、観察光路の一部を対応する観察ポート１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに向ける働きをする。観察光路内には他の光学部材８ａ、８ｂ、８ｃも配設されており、これらはフィルター、結像光学要素、あるいは制御可能なシャッターないし絞りでありうる。

ステレオ顕微鏡１内には照明装置３が配設されており、これは検査対象１６に追加照明として光３ａを照射する。図示外の照明光源からの光３ａは、光ファイバー１２を通じて提供できる。照明装置３からの光３ａは、偏向要素３ｂを介し、主対物レンズ２を通して対象１６上に照射できる。この照明装置は、いくつかの可能な照明方法のうちの１つの可能性である。従って、照明光源を顕微鏡内に統合することも考えられる。

２つの主観察光線束２２ａ及び２２ｂは、実質的に主対物レンズ２を鉛直に通過する。観察光線束１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄもまた主観察光線束２２ａ及び２２ｂに沿って導かれ、これらの観察光線束１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはそれぞれの観察ポート１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに導かれ、ここを通して補助者２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ又は追加的観察者に対象１６の像を提供する。光線束は、偏向要素６ｄを通して主手術者２０に提供される。主手術者２０は、望むように軸回転できる軸回転式偏向要素３０を通して対象１６を観察する。

偏向要素５、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆのうちの１以上は可変式鏡面に構成されている。図１に示す実施形態においては、第１の偏向要素５が可変式鏡面として配設されている。第１偏向要素５は、鏡面を調節するため、コントロールユニット３２に接続されている。好ましい実施形態において、第１偏向要素５すなわち可変式鏡面は、マイクロミラー配列４０（図２参照）として構成されている。コントロールユニット３２は、例えば、足で操作するスイッチとして、又は手動操作卓として、又は遠隔制御として、又は音声制御として、又はアイトラッキングシステムとして構成されるスイッチ要素３３にも接続される。コントロールユニット３２は、マイクロミラー配列４０を望みどおりに調節するためにスイッチ要素３３により駆動されうる。マイクロミラー配列を適切に調節することにより、対象１６上の観察光路の光線の起点１６ａの位置が変更される。選択された設定に従い、光線の起点は対象１６上のＸ／Ｙ平面内で調節できる。こうして、１以上のユーザー（観察者ないし観察者以外の操作者）が表面上の光線の起点を、ステレオ顕微鏡１を移動させずに変更できる。

図２は、複数の小型鏡（マイクロミラー）４０_１，１、４０_１，２、・・・、４０_１，ｎ、・・・、４０_ｍ，ｎからなるマイクロミラー配列４０の概略図である。小型鏡４０_１，１、４０_１，２、・・・、４０_１，ｎ、・・・、４０_ｍ，ｎは２次元的配列に並べられている。個々の鏡４０_１，１、４０_１，２、・・・、４０_１，ｎ、・・・、４０_ｍ，ｎは、コントロールユニット３２で制御され、問題となっている鏡の角度配置が変更される。こうして、マイクロミラー配列４０の個々の鏡が調節できることにより、偏向面のこの領域（それぞれ所定角度だけ変更した領域）に照射する光は他の方向へ偏向される。その結果、上述のとおり、対象１６上の光線の起点１６ａが対応して所定距離だけ移動するのである。

図３は、図２のＡ−Ａ線でのマイクロミラー配列４０の断面図であり、いくつかの個々の小型鏡が調節された状態を示す。中央部の３つの小型鏡は、基準鏡面に平行であり、それから離れるに従い、左側、右側にそれぞれに制御された角度をもって変更されている。図示の変更配列は、角度が変更されることを図式的に示す一例にすぎず、その都度のＸ、Ｙ偏向量ΔＸ、ΔＹに応じて各小型鏡の角度は調整される。

図４は、数人の観察者２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのための複数の観察ポート１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを持つ、本発明の他の実施形態によるステレオ顕微鏡１の概略構造図である。ここでは、可変式鏡面は主（第１）偏向要素５には配設されていない。この実施形態においては、可変式鏡面５０は第２偏向要素６ａ又は第３偏向要素６ｂに配設されている。第２、第３偏向要素６ａ又は６ｂのどちらに可変式鏡面を配設するかは、ステレオ顕微鏡１の全体的な設計による。もしも可変式鏡面が第２偏向要素６ａ又は第３偏向要素６ｂに配設される場合、ズームシステム７は第３偏向要素６ｂと第４偏向要素６ｄの間に配置することがより好ましい。従って、ズームシステム７は可変式鏡面５０に主観察者２０から見て前置される（vorgeordnet）ことになる。
基本的に、ステレオ顕微鏡１内に配設されるどの偏向要素５、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆも、可変式鏡面を装備することができる。

図５は、２つの可変式鏡面が異なる偏向要素に配設されたステレオ顕微鏡１を示す。この実施形態においては、主対物レンズ２の背後に配設された第１偏向要素５と、ズームシステム７の前面に配設された第２偏向要素６ａのそれぞれに可変式鏡面５０が装備されている。こうして、第１偏向要素５の可変式鏡面５０により、光線の起点１６ａは例えばＸ軸方向Ｘに偏向され、第２偏向要素６ａの可変式鏡面５０により、Ｙ軸方向Ｙに偏向される。

補助観察者のためのいくつかの観察ポートを持つ、本発明の実施形態によるステレオ顕微鏡の概略構造図である。 複数の小型鏡からなるマイクロミラー配列の概略図であり、これによって偏向面を構成する。 図２のＡ−Ａ線でのマイクロミラー配列の断面図であり、いくつかの個々の小型鏡が調節された状態を示す。 補助観察者のためのいくつかの観察ポートを持つ、本発明の実施形態によるステレオ顕微鏡の概略構造図である。 補助観察者のためのいくつかの観察ポートを持つ、本発明の他の実施形態によるステレオ顕微鏡の概略構造図である。

符号の説明

１ ステレオ顕微鏡
２ 主対物レンズ
３ 照明装置
３ｂ、５、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ 偏向要素
７ ズームシステム
８ａ、８ｂ、８ｃ 光学部材
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 観察ポート
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 観察光線束
１２ 光ファイバー
１６ 対象
１６ａ 光線（ビーム）の起点
２０ 主手術者（観察者）
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 観察者
２２ａ、２２ｂ 主観察光線束
３０ 軸回転式偏向要素
３２ コントロールユニット
３３ スイッチ要素
４０ マイクロミラー配列
５０ 可変式鏡面

Claims (7)

1. 観察光路を規定し、検査すべき対象上の光線の起点を決定する主対物レンズと、該観察光路内に配設されるズームシステムと、該主対物レンズから来る該観察光路を偏向する１以上の偏向要素とを有するステレオ顕微鏡であって、
   該偏向要素の少なくとも１つは可変式鏡面（５０）を有する鏡であり、該少なくとも１つの偏向要素が該可変式鏡面（５０）を調節するためのコントロールユニット（３２）に接続されており、該可変式鏡面（５０）は、前記対象（１６）の像を移動させるために、前記光線の起点（１６ａ）をＸ軸方向及びＹ軸方向において、該ステレオ顕微鏡（１）又は前記対象（１６）を移動させることなく該可変式鏡面（５０）の変形により変更するよう構成されること
   を特徴とするステレオ顕微鏡。
2. 前記ズームシステムは、前記可変式鏡面（５０）を備えた前記１つの偏向要素に主観察者から見て前置されることを特徴とする、請求項１に記載のステレオ顕微鏡。
3. 前記主対物レンズに後置される偏向要素（５）と、前記ズームシステムに前置される偏向要素（６ａ）のそれぞれが、可変式鏡面（５０）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のステレオ顕微鏡。
4. １以上の偏向要素に配設される前記可変式鏡面（５０）が、マイクロミラー配列（４０）として構成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一に記載のステレオ顕微鏡。
5. 前記可変式鏡面（５０）が、複数の個々のマイクロミラーが２次元的に配列されたマイクロミラー配列（４０）から構成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一に記載のステレオ顕微鏡。
6. 前記鏡面の調節又は変形が前記コントロールユニット（３２）によってなされ、それ自身は足で操作するスイッチで、又は手動操作卓で、又は遠隔制御で、又は音声制御で、又はアイトラッキングシステムで、駆動できることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一に記載のステレオ顕微鏡。
7. 前記ステレオ顕微鏡は手術用顕微鏡であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一に記載のステレオ顕微鏡。

Images