JP3552737B2

JP3552737B2 - Surgical microscope

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Publication number: JP3552737B2
Application number: JP30936493A
Authority: JP
Inventors: 昌章植田; 孝深谷; 朝規石川
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-12-09
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JPH07155336A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、物体側焦点位置を移動可能な対物光学系と、被検部を照射する照明光学系とを備えた手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、手術手法および手術用具の発達に伴って、微細な手術いわゆるマイクロサージャリーが頻繁に行なわれるようになってきた。このマイクロサージャリーには術部を拡大観察する手術用顕微鏡が用いられる。
【０００３】
一般に、手術用顕微鏡は、図８に示すような実体顕微鏡である鏡体部１０１と、この鏡体部１０１を所望の位置や角度に移動して固定するためのアーム１０２と、アームを支持するための架台部１０３とから構成される。
【０００４】
通常、鏡体部１０１は図示しない焦準部によりその観察光軸方向に沿って移動されて焦準動作するようにアーム１０２に保持されているが、近年、その小型化および軽量化を図るため、前記焦準部の代わりに、特定のレンズを光軸方向に移動させることによって焦点位置を変化させるいわゆる焦点距離可変対物光学系が使用されるようになってきている。
【０００５】
以下、この焦点距離可変対物光学系を有する鏡体部１０１について図９を参照しつつ説明する。図中、１０４は焦点距離可変対物光学系、１０５は変倍光学系、１０６は開口絞り、１０７は結像レンズ、１０８は接眼レンズである。なお、変倍光学系１０５、開口絞り１０６、結像レンズ１０７、接眼レンズ１０８はそれぞれ図中紙面垂直方向に左右に対になって配置されている。また、１０９は対物レンズ１０４の後方（図中上側）に配置された照明プリズム、１１０は照明光学系、１１１は術部Ｐと光学的に共役な面内に配置された照野絞り、１１２は集光レンズ、１１３は光源としてのランプである。また、Ｏ_１は鏡体部１０１における観察光軸、Ｏ_２は照明光軸である。
【０００６】
この構成において、ランプ１１３から発せられた照明光は、集光レンズ１１２を介して集光されて、照野絞り１１１により絞られた後、照明光学系１１０と照明プリズム１０９と焦点距離可変対物光学系１０４とを介して術部Ｐに照射される。一方、術部Ｐから発せられた光は、焦点距離可変対物光学系１０４と変倍光学系１０５と開口絞り１０６とを介して結像レンズ１０７により結像された後、接眼レンズ１０８により拡大されて、術者の眼Ｅにより立体観察される。
【０００７】
術中において、術者は、術部Ｐに焦点を合わせるために、図示しない例えばフットスイッチ等の入力手段により焦点距離可変対物光学系１０４を操作し、焦点距離可変対物光学系１０４内に含まれる特定のレンズ群を移動させることによって、ピント合わせを行なう。この時、通常、焦点距離の変化によって観察総合倍率すなわち観察視野径が変化してしまうが、焦点距離が変化してもその観察総合倍率すなわち観察視野径が変化しないように、焦点距離の変化に応じて変倍光学系１０５により観察総合倍率を補正する焦点距離可変対物光学系が特開昭６３−６０４１８号公報に開示されている。
【０００８】
また、術部Ｐが細孔等のように深く長い穴である場合や、眼科手術における水晶体摘出術において眼底の赤色反射を利用する場合には、図８における照明プリズム１０９をハーフミラーで構成して、観察光軸Ｏ_１と照明光軸Ｏ_２とが一致するようにハーフミラーを配置するいわゆる完全同軸照明が用いられる。この完全同軸照明については特開昭６３−２７８１０号公報によって開示されている。以下、前述した焦点距離可変対物光学系を特開昭６３−２７８１０号公報に開示された完全同軸照明に適用した場合について、図１０を参照しつつ説明する。
【０００９】
図中、１１４は照明光軸Ｏ_２上において術部Ｐと光学的に共役な位置すなわち前記照野絞り１１１と同位置に配置される瞳孔フィルタ、１１５は図中実線の位置と破線の位置との間を移動できる照明光路切り換えミラー、１１６は観察光軸Ｏ_１と照明光軸Ｏ_２との交点上にその反射面がくるように配置されたハーフミラー、１１７はハーフミラー１１６の術部Ｐ側に取り付けられた防塵カバーである。また、瞳孔フィルタ１１４、照明光路切り換えミラー１１５、ハーフミラー１１６、防塵カバー１１７、照明光学系１１０、照野絞り１１１、集光レンズ１１２、ランプ１１３は全て枠体１１８に一体となって収容されて照明ユニットを構成しており、枠体１１８を介して鏡体部１０１に一体的に取り付けられている。なお、図面中、図９と同一の部材については図９と同一の符号を付してある。
【００１０】
この構成において、ランプ１１３を発した照明光は、集光レンズ１１２によって集光された後、照明光学系１１０を透過して、焦点距離可変対物光学系１０４を介すことなく術部Ｐに導かれる。照明光路切り換えミラー１１５が図中実線の位置に配置されている時には、照明光学系１１０を透過した照明光は、照明光路切り換えミラー１１５によって反射されて、観察光軸Ｏ_１に対してある一定の角度をなして術部Ｐに照射される。また、照明光路切り換えミラー１１５が図中破線の位置に配置されている場合には、前記照明光は、ハーフミラー１１６によって反射された後、観察光軸Ｏ_１に沿って術部Ｐに照射される。
【００１１】
また、瞳孔フィルタ１１４は術部Ｐと光学的に共役な面内に配置されているので、術部Ｐすなわち患者の瞳孔上にその像が形成される。したがって、患者の網膜を保護し、すなわち、患者の眼に障害を与えることなく手術が行える。また、瞳孔フィルタ１１４の位置には照野絞り１１１が配置されているので、術部Ｐ上において明瞭な視野の輪郭が形成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、照明光が焦点距離可変対物光学系１０４を介して術部Ｐに導かれる図９に示すような構成においては、照明光が焦点距離可変対物光学系１０４を構成しているレンズ群のレンズ面上で反射し、その反射光が変倍光学系１０５内に入射して、観察視野内においてフレアが生じるという問題がある。前記反射光は、焦点距離可変対物光学系１０４を構成する各々のレンズ面上において生じるため、焦点距離が固定されている対物レンズに比べて構成レンズの数が多い焦点距離可変対物光学系１０４にあっては、観察光学系に及ぼす影響が大きくなる。
【００１３】
また、焦点距離が固定されている対物レンズにあっては、その反射光の反射方向を一定にできるため、反射光が観察視野内に入射しないすなわちフレアが生じないように照明プリズム１０９を構成および配置することが可能であるが、焦点距離可変対物光学系１０４にあっては、それを構成するレンズ群が観察光軸Ｏ_１方向に沿って移動するため、フレアが生じないように照明プリズム１０９を構成したり配置したりすることが非常に困難である。
【００１４】
また、図９に示す構成において照明プリズム１０９をハーフミラーに置き換え、すなわち、焦点距離可変対物光学系１０４と変倍光学系１０５との間において観察光軸Ｏ_１と照明光軸Ｏ_２とが一致するようにハーフミラーの反射面を配置するいわゆる完全同軸照明を構成すると、観察光軸Ｏ_１上で反射光が発生するため、フレアの発生率がさらに大きくなってしまう。
【００１５】
また、こうしたフレアの問題を避けるため、図１０に示すように、鏡体部１０１内の観察光学系と照明光学系１１０を有する照明ユニット１１８とを別体で構成し、照明光を焦点距離可変対物光学系１０４を通さずに術部Ｐ上に照射するようにした場合には、焦点距離可変対物光学系１０４を操作して焦点位置を変化させると、焦点位置の変化に伴って、照野絞り１１１と術部Ｐとの共役な位置関係が保てず、照野の輪郭がぼけてしまうとともに、術部Ｐの周囲に発生する散乱光によってフレアが生じてしまい、また、照明効率も悪くなってしまう。
【００１６】
さらに、焦点距離可変対物光学系１０４によって焦点距離を変化させる一方で変倍光学系１０５により観察総合倍率を補正した場合、観察視野径が変化しないにもかかわらず、照明光学系の照明倍率は常に一定であることから、焦点距離によっては、術部Ｐにおいて、観察視野外にまで照明光を照射したり、観察視野内の一部分しか照射しなかったりするといった不具合が生じ、照明効率が極めて悪くなってしまう。
【００１７】
さらに、眼科の手術においては、患者の網膜保護を目的として、図１０に示すように照野絞り１１１の位置に瞳孔フィルタ１１４を配置し、瞳孔上に瞳孔フィルタ１１４の像を投影するが、前述した照野絞り１１１と同様に、焦点位置の変化に伴って、瞳孔フィルタ１１４と術部Ｐすなわち患者の瞳孔上との共役な位置関係が崩れ、術部Ｐ上において瞳孔フィルタ１１４の像がボケるため、観察視野全体にわたって暗くなってしまうのみならず、術部である患者の眼に障害を与える危険がある。また、この状態で、焦点深度を深くするために開口絞り１０６を絞ると、さらに照明効率が悪化することは言うまでもない。
【００１８】
以上述べたように、フレアの問題を解消することも重要な点であるが、今回、発明者は、フレアの問題もさることながら、特に、照明効率を向上させる点に着目し、これによって、いかなる焦点距離においても常に最良の照明状態を得ることができ、かつ、安全性の高い手術用顕微鏡を提供せんとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明の手術用顕微鏡は、術者が被検体を観察するための観察光学系と、前記観察光学系の焦点位置を変更可能な焦点位置変更手段と、前記被検体の前記観察光学系により観察される観察位置を照明するための照明光を出射可能な光源と、前記光源から前記観察位置までの前記照明光の光路上に配置され、前記焦点位置変更手段による焦点位置の変更に応じて前記観察位置に照射される照明光の照明倍率を変更する照明倍率変更手段と、前記照明光の光束を制限し前記観察位置に照明される照明光の照明領域を変更するための照明領域変更手段と、前記照明領域変更手段が前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置に配置されるように、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて前記照明倍率変更手段と前記照明領域変更手段との相対的な位置関係を変更する位置関係変更手段とを有することを特徴とする。
請求項２の発明の手術用顕微鏡は、術者が被検体を観察するための観察光学系と、前記観察光学系の焦点位置を変更可能な焦点位置変更手段と、前記被検体の前記観察光学系により観察される観察位置を照明するための照明光を出射可能な光源と、前記光源から前記観察位置までの前記照明光の光路上に配置され、前記焦点位置変更手段による焦点位置の変更に応じて前記観察位置に照射される照明光の照明倍率を変更する照明倍率変更手段と、前記照明光の光路上の所定の位置に配置され、前記照明光の光束を制限して前記観察位置に照射される前記照明光の照明領域を変更する照明領域変更手段と、前記照明光の光路上に配置され、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置を前記所定の位置に変更する共役位置変更手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
【作用】
上記構成の請求項１の発明では、焦点位置変更手段により観察光学系の焦点位置が移動すると、この焦点位置の変更に応じて照明倍率変更手段によって、前記観察位置に照射される照明光の照明倍率が変更され、かつ照明領域変更手段の作用により、照明光の光束を制限し前記観察位置に照明される照明光の照明領域が変更される。このとき、位置関係変更手段によって照明領域変更手段が前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置に配置されるように、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて前記照明倍率変更手段と前記照明領域変更手段との相対的な位置関係を変更する。
請求項２の発明では、焦点位置変更手段により観察光学系の焦点位置が移動すると、この焦点位置の変更に応じて照明倍率変更手段によって、前記観察位置に照射される照明光の照明倍率が変更され、かつ照明領域変更手段の作用により、照明光の光束を制限し前記観察位置に照明される照明光の照明領域が変更される。このとき、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて共役位置変更手段によって前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置を前記所定の位置に変更する。
【００２１】
【実施例】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。図１および図２は本発明の第１の実施例を示すものである。本実施例の手術用顕微鏡の鏡体部１は、図示しない架台部に取り付けられており、具体的には図１に示すように構成されている。すなわち、図中２は、図示しない入力手段（例えばフットスイッチ）を操作することによって構成するレンズ群の間隔を変化させて焦点距離を変化させる焦点距離可変対物光学系である。また、符号３は、回転動作することによって、焦点距離可変対物光学系２を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を観察光軸Ｏ_１方向に移動して、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材である。さらに、４はレンズ群移動部材３に一体的に取り付けられたギヤである。
【００２２】
符号５は、ギヤ４に噛み合うように配置されたギヤであり、その中心軸に鏡体部１の内部に固定されているモータ６の回転軸が取り付けられている。符号７は、紙面垂直方向に左右一対に配置された変倍レンズであり、焦点距離可変対物光学系２の焦点距離が変化した際の観察総合倍率の変化分を補正するような構成になっている。符号８は紙面垂直方向に左右一対に配置された結像レンズ、符号９は同様に紙面垂直方向に左右一対に配置された接眼レンズである。
【００２３】
符号１０は照明光を照射するランプ、１１は集光レンズを示している。符号１２は、照明光軸Ｏ_２上の術部Ｐと光学的に共役な位置に、その中心軸と照明光軸Ｏ_２とが一致するように、配置された照野絞りである。符号１３は照野絞り１２を保持する照野絞り枠、１４は照野絞り枠１３に一体的に取り付けられたラック、１５はラック１４と噛み合うように配置されたギヤである。
【００２４】
符号１６は、構成するレンズ群の間隔を変化させることによって照明倍率を変化させる照明光学系である。符号１７は、その回転動作にともなって、照明光学系１６を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を照明光軸Ｏ_２方向に移動し、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材である。また、符号１８はレンズ群移動部材１７に一体的に取り付けられたギヤ、１９はギヤ１８に噛み合うように配置されたギヤである。
【００２５】
符号２０は、照明光学系１６を介した照明光を術部Ｐに導くように、鏡体部１内部の焦点距離可変対物光学系２の前方（図中下側）に、観察光軸Ｏ_１と照明光軸Ｏ_２とがある一定の角度をなすように配置固定された照明プリズムである。また、符号２１は、その入力軸がモータ６の出力軸として構成され、かつ、ギヤ５の中心が前記入力軸に一体的に取り付けられ、さらに、２つの出力軸にはギヤ１５およびギヤ１９の中心がそれぞれ一体的に取り付けられたギヤボックスである。
【００２６】
上記構成の鏡体部１にあっては、術部Ｐに対してピントを合わせるために図示しない入力手段を操作すると、その操作信号にしたがってモータ６が駆動され、ギヤ５とギヤ４とを介してレンズ群移動部材３が回転動作される。レンズ群移動部材３が回転すると、焦点距離可変対物光学系２を構成するレンズ群のうち、ある特定のレンズ群が観察光軸Ｏ_１に沿って移動してレンズ群の相対位置が変化するとともに、変倍光学系７の作用により観察倍率が一定の状態で保持されつつ、焦点距離が変化して、術部Ｐにピントが合う。すなわち、術者は、鏡体部１と術部Ｐとの距離にかかわらず、その観察視野径が一定の状態においてピント合わせを行うことができる。
【００２７】
また、モータ６の出力軸がギヤボックス２１の入力軸と一体的に構成されているため、レンズ群移動部材３の回転に伴ってギヤ１９が回転する。したがって、ギヤ１９と噛み合うギヤ１８を介してレンズ群移動部材１７が回転され、照明光学系１６を構成する照明レンズのうち、ある特定のレンズ群が照明光軸Ｏ_２に沿って移動する。これによって、照明光学系１６を構成するレンズ群の相対位置が変化し、観察視野径と照野径とが常に一致するような照明倍率になる。
【００２８】
また、ギヤボックス２１のもう一方の出力軸によってギヤ１５が回転され、ラック１４を介して照野絞り枠１３が図中矢印で示す斜め方向に移動される。すなわち、照野絞り１２は常に術部Ｐと共役な位置に配置される。具体的には、図２に示すように、術部Ｐに対しては、照野絞り１２は常に術部Ｐと共役な位置、すなわち、図中Ｏの位置に配置されるが、この時、観察光軸Ｏ_１と照明光軸Ｏ_２は術部Ｐ上において合致するため、照野絞り１２の像は照明光学系１６によって観察視野の中心と照野の中心とが一致した状態で、術部Ｐ上に結像する。また、術部Ｐ’に対しては、照野絞り１２は図中矢印で示す斜め方向に沿って移動することにより図中Ｏ’の位置に配置される。この時、照明光軸はＯ_２’となり、術部Ｐ’上において観察光軸Ｏ_１と照明光軸Ｏ_２’とが合致する。さらに、術部Ｐ”に対しては、照野絞り１２がＯ”の位置にまで移動することによって照明光軸がＯ_２”となり、同様に、術部Ｐ”上において観察光軸Ｏ_１と照明光軸Ｏ_２”とが合致する。このように、照野絞り１２の像は、常に、照野径が観察視野径と一致し且つ照野の中心が観察視野の中心に術部上で一致するような状態で、術部上に結像される。
以上を言い換えると、本実施形態の手術用顕微鏡は、被検体を観察するための観察光学系２，７，８，９と、観察光学系２，７，８，９の焦点位置を変更可能な焦点位置変更手段２，３，４，５，６と、観察光学系２，７，８，９による前記被検体の観察位置を照明するための照明光を出射可能な光源１０と、光源１０から出射される照明光が観察光学系２，７，８，９の視野範囲を含む第１の照明領域に照射されるように、焦点位置変更手段２，３，４，５，６の焦点変更に応じて照明光の照明領域を変更可能な照明領域変更手段１６，１７，１８，１９と、照明領域変更手段１６，１７，１８，１９により前記第１の照明領域に照射される照明光が、観察光学系２，７，８，９の焦点位置で前記第１の照明領域の中の第２の照明領域に制限されて照射されるように、照明光の光路上の前記焦点位置に照射される位置と共役な前記照明光の光路上の位置に設けられ前記照明光の光束を制限可能な照明領域制限手段１２，１３，１４，１５とを備えていると言える。なお、本実施形態では、照明光が焦点距離可変対物光学系を通さずに被検面上に照射されるため、フレアの発生が極力防止される。
【００２９】
以上説明したように、本実施例の手術用顕微鏡は、照明光を焦点距離可変対物光学系２を通さずに術部Ｐ上に照射し、被観察面（術部）が変化することによる観察光学系における焦点位置の移動に連動して照明光学系内の光学部材が移動するようになっている。したがって、常に、被観察面上に観察視野径と一致した照野径の照明光が照射され、また、前記被観察面上と共役な位置に常に照野絞りが配置されるため、被観察面がいかなる焦点距離になっても常に照明効率が良く、観察光学系にフレア等の悪影響を与えない最良の照明状態を得ることができる。
【００３０】
また、本実施例の手術用顕微鏡は、観察光束以外の位置に配置した照明プリズム２０によって照明光を術部に導くものであり、いわゆる完全同軸照明のごとき構成を成していないため、術部Ｐにおける反射光すなわち観察光を全て観察視野内に取り込める。したがって、極めて明るい観察像が得られる。
【００３１】
図３および図４は本発明の第２の実施例を示すものである。なお、第１の実施例と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。
図３は本実施例における鏡体部３０の構成を示している。図中３１は前述のギヤ４に噛み合うように配置されたギヤ、３２はその回転軸にギヤ３１が取り付けられているエンコーダ付きモータである。このエンコーダ付きモータ３２は鏡体部３０の内部に固定されている。また、符号３３は照明光軸Ｏ_２上に配置固定され、その内部に照野絞り１２を保持する照野絞り枠、３４は照野絞り枠３３の内部の特にその照明光軸Ｏ_２上である照野絞り１２の中心位置に装脱可能に配置される瞳孔フィルタである。
【００３２】
符号３５は、その構成するレンズ群の相対位置を変化させることによってその焦点距離を変化させる第１照明光学系、符号３６は、その回転動作にともなって、第１照明光学系３５を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を照明光軸Ｏ_２方向に移動し、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材、符号３７はレンズ群移動部材３６に一体的に取り付けられたギヤ、符号３８は、ギヤ１８に噛み合うように配置されたギヤであり、その回転中心には、エンコーダ付きモータ３９の出力軸が取り付けられており、エンコーダ付きモータ３９は鏡体部３０の内部に固定されている。
【００３３】
また、符号４０は、その構成するレンズ群の間隔を変化させることによって照明倍率を変化させる第２照明光学系、符号４１は、その回転動作にともなって、第２照明光学系４０を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を照明光軸Ｏ_２方向に移動し、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材、符号４２はレンズ群移動部材４１に一体的に取り付けられたギヤ、符号４３は、ギヤ４２に噛み合うように配置されたギヤで、同様に、その回転中心には、エンコーダ付きモータ４５の出力軸が取り付けられており、エンコーダ付きモータ４５も鏡体部３０の内部に固定されている。また、符号４６は、おいて、観察光軸Ｏ_１と照明光軸Ｏ_２との交点上にその反射面がくるように焦点距離可変対物光学系２の下方に配置固定されたハーフミラーである。
【００３４】
次に、図４に示す電気ブロック図にしたがって、エンコーダ付きモータ３２，３９，４５の動作を説明する。
符号４７は焦点距離可変対物光学系２を操作するスイッチ、４８はスイッチ４７に接続されたスイッチ回路、４９はスイッチ回路４８からの信号に基づいてエンコーダ付きモータ３２に駆動信号を出力するドライブ回路である。また、符号５０はエンコーダ付きモータ３２に接続された焦点距離検出回路、５１は焦点距離検出回路５０の出力信号に基づいて照明倍率を計算する照明倍率演算回路、５２は照明倍率演算回路５１の出力信号に基づいてエンコーダ付きモータ４５に駆動信号を出力するドライブ回路である。また、エンコーダ付きモータ４５は照明倍率演算回路５１と電気的に接続されている。符号５３は第１照明光学系３５および第２照明光学系４０から構成される照明光学系の焦点距離を演算する照明光学系焦点距離演算回路、５４は照明光学系焦点距離演算回路５３の出力信号に基づいてエンコーダ付きモータ３９に駆動信号を出力するドライブ回路である。また、エンコーダ付きモータ３９は照明光学系焦点距離演算回路５３と電気的に接続されている。
【００３５】
本実施例は以上のように構成されているので、術中、術者は第１の実施例と同様に、スイッチ４７を操作して、焦点距離可変対物光学系２によって焦点距離を変化させ、ピント合わせを行なうと、スイッチ回路４８により、ドライブ回路４９に操作信号が出力され、この操作信号にしたがって、ドライブ回路４９からエンコーダ付きモータ３２に駆動信号が出力される。よって、エンコーダ付きモータ３２が駆動され、ギヤ３１を介して、レンズ群移動部材３が回転される。
【００３６】
レンズ群移動部材３の回転にともなって、焦点距離可変対物光学系２を構成するレンズ群のうち特定のレンズ群が光軸Ｏ_１に沿って移動し、レンズ群の相対位置が変化し、所望の焦点距離となって、ピント合わせが行なわれる。この時、エンコーダ付きモータ３２によって、レンズ群移動部材３の回転角度が焦点距離検出回路５０に出力されるので、焦点距離検出回路５０によりレンズ群移動部材３の回転角度信号から焦点距離可変対物光学系２の焦点距離が演算される。
【００３７】
焦点距離検出回路５０からの焦点距離情報に基づいて照明倍率演算回路５１は、術部Ｐ上すなわち焦点距離可変対物光学系２の焦点距離上において観察視野径と照野径とが一致するような目標照明倍率を演算し、その演算結果がドライブ回路５２に出力される。ドライブ回路５２は照明倍率演算回路５１による出力信号にしたがって、エンコーダ付きモータ４５に駆動信号を出力し、エンコーダ付きモータ４５が駆動される。
【００３８】
したがって、レンズ群移動部材４１がギヤ４３を介して回転され、第２照明光学系４０を構成するレンズ群が照明光軸Ｏ_２に沿って移動し、照明倍率が変化される。この時、エンコーダ付きモータ４５によって、レンズ群移動部材４１の回転角度が照明倍率演算回路５１にフィードバックされ、逐一照明倍率が演算され、その照明倍率が前述の目標照明倍率に達するまでドライブ回路５２から駆動信号が出力され、エンコーダ付きモータ４５が駆動される。
【００３９】
また、照明光学系焦点距離演算回路５３に、焦点距離検出回路５０から、焦点距離可変対物光学系２の焦点距離信号が入力される。照明光学系焦点距離演算回路５３は、前記焦点距離信号に基づいて、術部Ｐと照明光軸Ｏ_２上における照野絞り１２の固定位置とが光学的に共役な位置関係となるように、第１照明光学系３５および第２照明光学系４０から構成される照明光学系の目標焦点距離を演算する。この演算結果に基づいて、ドライブ回路５４からエンコーダ付きモータ３９に駆動信号が出力され、エンコーダ付きモータ３９が前記駆動信号により駆動される。
【００４０】
したがって、レンズ群移動部材３６はギヤ３８を介して回転され、第１照明光学系３５を構成するレンズ群が照明光軸Ｏ_２上を移動し、第１照明光学系３５および第２照明光学系４０により構成される照明光学系の焦点距離が変化される。この時、エンコーダ付きモータ３９によって、レンズ群移動部材３６の回転角度が照明光学系焦点距離演算回路５３にフィードバックされ、逐一照明光学系の焦点距離が演算され、この焦点距離が前述の目標焦点距離に達するまで、ドライブ回路５４から駆動信号が出力され、エンコーダ付きモータ３９が駆動される。また、照野絞り枠３３内の照野絞り１２の位置に瞳孔フィルタ３４を挿入することによって、瞳孔フィルタ３４は術部Ｐと共役な位置に配置固定される。
【００４１】
以上説明したように、本実施例も、照明光を焦点距離可変対物光学系２を通さずに術部Ｐ上に照射し、被観察面（術部）が変化することによる観察光学系における焦点位置の移動に連動して照明光学系内の光学部材が移動するようになっている。したがって、常に、被観察面上に観察視野径と一致した照野径の照明光が照射され、また、前記被観察面上と共役な位置に常に照野絞りが配置されるため、被観察面がいかなる焦点距離になっても常に照明効率が良く、観察光学系にフレア等の悪影響を与えない最良の照明状態を得ることができる。
【００４２】
また、本実施例では、鏡体部３０内の照明光軸Ｏ_２上における術部Ｐとの共役な位置が変化しないため、照野絞り枠３３を鏡体部３０内に固定できる。したがって、簡単な構成で、必要に応じて瞳孔フィルタ３４を術部Ｐと共役な位置に挿脱することができ、患者の網膜保護に役立つ。
【００４３】
図５ないし図７は対物光学系を介して照射光を術部に照射する手術用顕微鏡の構成を示すものである。なお、第１および第２の実施例と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
図５は手術用顕微鏡の鏡体部および照明ユニットの構成図、図６は、図５における開口絞りユニットの構成図であり、図５の術部Ｐ側からの鏡体部矢視図であるが、その構成をより明確にするために、図５の術部Ｐ方向に展開した図である。また、図７は図５における照明ユニットの駆動部の構成図である。
【００４５】
次に、図５にしたがって鏡体部および照明ユニットの構成について説明する。符号６０は鏡体部、６１は照明ユニットであり、その内部に、左右両観察光軸の中心に対して左右対象に配置される一対の、ランプ１０と、集光レンズ１１と、照野絞り１２と、照明光学系１６と、後述の開口絞りユニット６２および対物レンズ６３とが配置されている。
【００４６】
次に、図６にしたがって、開口絞りユニット６２の構成について説明する。符号６４は、その反射面がミラーで形成された絞り部材６５，６６から成る開口絞りである。各絞り部材６５，６６の一端はガイド棒６７に保持されている。
【００４７】
符号６８は絞り部材６６の他端に設けられた右ネジのリード部、６９は同様に絞り部材６６の他端に設けられた左ネジのリード部である。また、符号７０は、リードネジ部６８に噛み合う右ネジのリードネジ７１と、リードネジ部６９に噛み合う左ネジのリードネジ部７２とを有した軸である。軸７０の両端はベアリング７３，７４によって開口絞りユニット６２のハウジングに回転可能に保持されている。
【００４８】
符号７５は軸７０の一端に固定されたギヤである。また、符号７６は、ギヤ７５に噛み合うように配置されたギヤであり、その中心軸に開口絞り調節ツマミ７７が取り付けられている。また、符号７８はその中心軸が明るさ調節ツマミ７７に取り付けられたギヤ、７９はギヤ７８に噛み合うように配置されたギヤ、８０はギヤ７９に噛み合うように配置されたギヤである。なお、明るさ絞りユニット６２は、ギヤ７８、７９および８０を介して、左右観察光軸の中心に対して対称的に前述と同じ構成（第１および第２の実施例と同一構成）を有している。また、開口絞り調節ツマミ７７の操作方向が図中矢印で示されている。また、開口絞り調節ツマミ７７の操作により移動する絞り部材６５、６６の移動方向が図中矢印で示されている。
【００４９】
次に、図７にしたがって、照明ユニット６１の駆動部の構成について説明する。符号８４は、図示しない入力手段（例えばフットスイッチ）により操作されるモータで、鏡体部６０の内部に固定されている。符号８５はモータ８４の回転軸に取り付けられたギヤ、符号８６は、ギヤ８５と噛み合うとともに、照明ユニット６１のハウジングに取り付けられたラック８７に噛み合うように配置されたギヤである。また、符号８８は、照明ユニット６１を保持するガイド棒で、その両端は鏡体部６０のハウジングに固定されている。また、照明ユニット６１の移動方向が図中矢印で示されている。
【００５０】
以上のように構成された手術用顕微鏡にあっては、術中、術者が、ピント合わせを行うために図示しない入力手段を操作すると、モータ８４が回転し、ギヤ８５，８６とラック８７とを介して、照明ユニット６１が図中矢印方向すなわち鏡体部６０に対して観察光軸方向に移動し、ピント合わせが行われる。この時、照明ユニット６１に含まれる対物レンズ６３の移動にともなって、開口絞りユニット６２、照野絞り１２、照明光学系１６、集光レンズ１１、およびランプ１０も同時に観察光軸方向に移動するため、照明ユニット６１内の光学部材の相対位置関係は変化しない。また、対物レンズ自体の焦点距離は変化しないので、照野絞り１２の像は、観察光軸上の共役な位置すなわち焦点位置である術部Ｐ上にその照野径が変化することなく投影される。したがって、常に観察視野径と照野径とが一致した状態に保たれる。
【００５１】
また、術者が焦点深度を調節するために、開口絞り調節ツマミ７７を図中下側の矢印方向すなわち時計回りに回すと、ギヤ７６および７５を介して、軸７０が回転する。この時、リードネジ部６８および７１は右ネジに、リードネジ部６９および７２は左ネジに構成されているので、絞り部材６５は図中右方向に、絞り部材６６は図中左方向に移動する。したがって、開口絞り６４は絞られ、よって、焦点深度は深くなる。この時、照明光束上に挿入される絞り部材６５および６６の反射面は、前述のようにミラーで構成されているので、その反射面の面積増加に伴って、照明光はより多く術部Ｐ上に照射される。また、逆に、明るさ絞り６７を図中上側の矢印方向すなわち反時計回りに回すと、絞り部材６５は図中左方向に、また、絞り部材６６は図中右方向に移動するため、明るさ絞り６４は開かれる。よって、焦点深度は浅くなるが、この時、照明光束上に挿入される絞り部材６５および６６の反射面の面積の減少にともなって、術部Ｐ上に照射される照明光は減少する。また、もう一方の光路上に配置された開口絞りについてもギヤ７８，７９，８０を介すことによって、当然に、前述と同様の動作をすることができる。
【００５２】
このように、本構成の手術用顕微鏡においては、照明ユニット全体を観察光軸方向に移動するだけの簡単な構成で、照野絞り１２と術部Ｐ上は常に共役な位置関係に保たれる。また、術者が、術式や術部に応じて焦点深度を変化させるべく、明るさ絞り６４を調節しても、開口絞り６４の開口の大きさによって、自動的に照明光の物体面上への照射量が調節されるため、観察視野内の明るさは、常に一定に保たれ、照明効率が一段と向上する。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の手術用顕微鏡によれば、常に、被検面上に観察視野径と一致した照野径の照明光が照射され、また、前記被検面上と共役な位置に常に照野絞りや瞳孔フィルタ等の投影光学部材が配置されるため、被検面がいかなる焦点距離になっても常に照明効率が良く、観察光学系にフレア等の悪影響を与えない最良の照明状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における手術用顕微鏡の鏡体部の構成図である。
【図２】図１の手術用顕微鏡における照野絞りと術部Ｐとの位置関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例における手術用顕微鏡の鏡体部の構成図
【図４】図３の光学系を駆動させる駆動回路のブロック図である。
【図５】手術用顕微鏡の鏡体部および照明ユニットの構成図である。
【図６】図５の照明ユニットにおける開口絞りユニットの術部Ｐ側から見た構成図であり、術部Ｐ方向に展開した展開図である。
【図７】図５の照明ユニットの駆動部の構成図である。
【図８】従来の手術用顕微鏡の全体構成図である。
【図９】焦点距離可変対物光学系を有する鏡体部の構成図である。
【図１０】焦点距離可変対物光学系を完全同軸照明に適用した鏡体部の構成図である。
【符号の説明】
１…鏡体部、２…焦点距離可変対物光学系、５，１５，１９，３１，４３，３８…ギア、６，３２，３９，４５…モータ、１２…照明絞り（光学部材）、１３…照明絞り枠、１４…ラック、１６，３５，４０…照明光学系（光学部材）、１７…レンズ群移動部材、２１…ギアボックス，４６…ハーフミラー。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a surgical microscope including an objective optical system capable of moving an object-side focal position, and an illumination optical system that irradiates a target portion.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of surgical techniques and surgical tools, fine surgery, so-called microsurgery, has been frequently performed. For this microsurgery, an operating microscope for enlarging and observing an operation site is used.
[0003]
Generally, a surgical microscope is a stereoscopic microscope as shown in FIG. 8, a mirror body 101, an arm 102 for moving and fixing the mirror body 101 to a desired position and angle, and supports the arm. And a pedestal section 103 for mounting.
[0004]
Usually, the mirror unit 101 is held by the arm 102 so as to be moved along the observation optical axis direction by a focusing unit (not shown) so as to perform a focusing operation. Instead of the focusing unit, a so-called variable focal length objective optical system that changes a focal position by moving a specific lens in the optical axis direction has been used.
[0005]
Hereinafter, the mirror unit 101 having the variable focal length objective optical system will be described with reference to FIG. In the figure, 104 is a variable focal length objective optical system, 105 is a variable magnification optical system, 106 is an aperture stop, 107 is an image forming lens, and 108 is an eyepiece. The variable power optical system 105, the aperture stop 106, the imaging lens 107, and the eyepiece 108 are arranged in pairs on the left and right in the direction perpendicular to the plane of the drawing. Reference numeral 109 denotes an illumination prism disposed behind (upper side in the figure) the objective lens 104; 110, an illumination optical system; 111, an illumination field stop disposed in a plane optically conjugate with the surgical site P; A condenser lens 113 is a lamp as a light source. Also, O₁  Is the observation optical axis in the mirror unit 101, O₂  Is the illumination optical axis.
[0006]
In this configuration, the illumination light emitted from the lamp 113 is condensed via the condenser lens 112 and narrowed down by the illumination field stop 111, and then the illumination optical system 110, the illumination prism 109, and the variable focal length objective optical system. The operative site P is irradiated via the system 104. On the other hand, the light emitted from the operative site P is imaged by the imaging lens 107 via the variable focal length objective optical system 104, the variable power optical system 105, and the aperture stop 106, and is then enlarged by the eyepiece 108. Then, a stereoscopic observation is performed by the operator's eye E.
[0007]
During the operation, the surgeon operates the variable focal length objective optical system 104 by input means such as a foot switch (not shown) in order to focus on the operative site P, and specifies the focal length included in the variable focal length objective optical system 104. The lens group is moved to focus. At this time, usually, the observation total magnification, that is, the observation visual field diameter changes due to the change of the focal length. However, even if the focal length changes, the observation total magnification, that is, the observation visual field diameter does not change. Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-60418 discloses a variable focal length objective optical system that corrects the total observation magnification by the variable magnification optical system 105 in response.
[0008]
Further, when the operative portion P is a deep and long hole such as a pore, or when utilizing the red reflection of the fundus in lens extraction in ophthalmic surgery, the illumination prism 109 in FIG. And the observation optical axis O₁  And illumination optical axis O₂  That is, a so-called perfect coaxial illumination in which a half mirror is arranged so as to coincide with the above is used. This perfect coaxial illumination is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-27810. Hereinafter, a case in which the above-described variable focal length objective optical system is applied to a perfect coaxial illumination disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-27810 will be described with reference to FIG.
[0009]
In the figure, reference numeral 114 denotes an illumination optical axis O₂  A pupil filter which is disposed at a position optically conjugate with the operation part P, that is, the same position as the illumination field stop 111, an illumination light path switching mirror 115 which can move between a position indicated by a solid line and a position indicated by a broken line in the drawing, 116 is the observation optical axis O₁  And illumination optical axis O₂  A half mirror 117 is disposed so that its reflection surface is located at the intersection with the half mirror 116, and a dustproof cover attached to the operation portion P side of the half mirror 116. The pupil filter 114, the illumination light path switching mirror 115, the half mirror 116, the dust cover 117, the illumination optical system 110, the illumination field stop 111, the condenser lens 112, and the lamp 113 are all housed integrally in a frame body 118. Constitutes a lighting unit, via a frame 118Mirror 101It is integrally attached to. In the drawings, the same members as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
[0010]
In this configuration, the illumination light emitted from the lamp 113 is condensed by the condenser lens 112, then passes through the illumination optical system 110, and is guided to the surgical site P without passing through the variable focal length objective optical system 104. I will When the illumination light path switching mirror 115 is arranged at the position indicated by the solid line in the drawing, the illumination light transmitted through the illumination optical system 110 is reflected by the illumination light path switching mirror 115 and becomes the observation optical axis O.₁  At a certain angle with respect to the operation part P. When the illumination light path switching mirror 115 is disposed at a position indicated by a broken line in the figure, the illumination light is reflected by the half mirror 116 and then reflected by the observation optical axis O.₁  Is irradiated to the operative site P along.
[0011]
Further, since the pupil filter 114 is disposed in a plane optically conjugate with the operation part P, an image thereof is formed on the operation part P, that is, on the pupil of the patient. Therefore, the operation can be performed without protecting the patient's retina, that is, without damaging the patient's eye. Further, since the illumination field stop 111 is disposed at the position of the pupil filter 114, a clear outline of the visual field is formed on the operative site P.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the configuration as shown in FIG. 9 in which the illumination light is guided to the operative site P via the variable focal length objective optical system 104, the lenses of the lens group that constitute the variable focal length objective optical system 104 There is a problem in that the light is reflected on the surface, and the reflected light enters the variable power optical system 105, and flare occurs in the observation visual field. Since the reflected light is generated on each lens surface constituting the variable focal length objective optical system 104, the reflected light is transmitted to the variable focal length objective optical system 104 having a larger number of constituent lenses than an objective lens having a fixed focal length. In that case, the influence on the observation optical system becomes large.
[0013]
In the case of an objective lens having a fixed focal length, the direction of reflection of the reflected light can be made constant, so that the illumination prism 109 is configured so that the reflected light does not enter the observation field, that is, flare does not occur. Although it is possible to dispose them, in the variable focal length objective optical system 104, the lens group constituting the objective optical system 104 has an observation optical axis O₁  Since it moves along the direction, it is very difficult to configure and arrange the illumination prism 109 so that flare does not occur.
[0014]
In the configuration shown in FIG. 9, the illumination prism 109 is replaced with a half mirror, that is, the observation optical axis O is provided between the variable focal length objective optical system 104 and the variable power optical system 105.₁  And illumination optical axis O₂  When the so-called perfect coaxial illumination in which the reflecting surface of the half mirror is arranged so that₁  Since reflected light is generated above, the flare generation rate is further increased.
[0015]
In order to avoid such a flare problem, as shown in FIG. 10, the observation optical system in the mirror unit 101 and the illumination unit 118 having the illumination optical system 110 are formed separately, and the illumination light has a variable focal length. In a case where the irradiation is performed on the operation site P without passing through the objective optical system 104, if the focal position is changed by operating the variable focal length objective optical system 104, the illuminated field is changed with the change of the focal position. The conjugate positional relationship between the diaphragm 111 and the operative site P cannot be maintained, the contour of the illuminated field is blurred, and flare is generated by scattered light generated around the operative site P, and the illumination efficiency is also poor. turn into.
[0016]
Furthermore, when the focal length is changed by the variable focal length objective optical system 104 and the total observation magnification is corrected by the variable power optical system 105, the illumination magnification of the illumination optical system is always constant despite the observation field diameter does not change. Since it is constant, depending on the focal length, a defect such as irradiating the illumination light to the outside of the observation visual field or irradiating only a part of the observation visual field occurs at the surgical site P, and the illumination efficiency becomes extremely poor. Would.
[0017]
Furthermore, in ophthalmic surgery, for the purpose of protecting the patient's retina,FIG.The pupil filter 114 is arranged at the position of the illumination field stop 111 as shown in (1), and the image of the pupil filter 114 is projected on the pupil. The conjugate positional relationship between the filter 114 and the operative part P, that is, on the patient's pupil is broken, and the image of the pupil filter 114 is blurred on the operative part P. Danger to the eye of one patient. In this state, if the aperture stop 106 is stopped down to increase the depth of focus, it goes without saying that the illumination efficiency is further deteriorated.
[0018]
As described above, it is also important to eliminate the problem of flare, but this time, the present inventor has paid particular attention to improving the lighting efficiency, in addition to the problem of flare. An object of the present invention is to provide a surgical microscope which can always obtain the best illumination condition at any focal length and has high safety.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, an operation microscope according to the first aspect of the present invention includes an observation optical system for an operator to observe a subject, and a focus position changing unit capable of changing a focus position of the observation optical system. A light source capable of emitting illumination light for illuminating an observation position of the subject observed by the observation optical system, and a light source that is arranged on an optical path of the illumination light from the light source to the observation position; Illumination magnification changing means for changing the illumination magnification of the illumination light applied to the observation position in accordance with the change of the focal position by the change means; and illumination of the illumination light for restricting the luminous flux of the illumination light and illuminating the observation position An illumination area changing unit for changing an area, and changing the illumination magnification of the illumination magnification changing unit so that the illumination area changing unit is disposed at a position conjugate to the observation position on an optical path of the illumination light. According to the lighting times And having a positional relationship changing means for changing the relative positional relationship between the changing means and said illumination region changing means.
The surgical microscope according to claim 2, wherein an observation optical system for an operator to observe the subject, a focus position changing unit capable of changing a focus position of the observation optical system, and the observation optical system for the subject. A light source capable of emitting illumination light for illuminating an observation position to be observed by the system; and a light source that is disposed on an optical path of the illumination light from the light source to the observation position. Illumination magnification changing means for changing the illumination magnification of the illumination light irradiating the observation position in accordance with the illumination light; and an illumination magnification change unit disposed at a predetermined position on the optical path of the illumination light to restrict the light flux of the illumination light to the observation position. TeruShootingIllumination of the illumination lightregionAn illumination area changing unit that changes the illumination magnification, and a position conjugate with the observation position on the optical path of the illumination light according to a change in the illumination magnification of the illumination magnification changing unit. Conjugate position changing means for changing to a position.
[0020]
[Action]
In the first aspect of the present invention,By means of focus position changeWhen the focus position of the observation optical system moves,The illumination magnification changing unit changes the illumination magnification of the illumination light applied to the observation position in accordance with the change of the focal position, and the illumination area changing unitBy the action ofThe luminous flux of the illumination light is restricted, and the illumination area of the illumination light illuminated at the observation position is changed. At this time, the illumination magnification is changed by the illumination magnification changing means so that the illumination area changing means is arranged at a position conjugate to the observation position on the optical path of the illumination light by the positional relationship changing means. The relative positional relationship between the changing means and the illumination area changing means is changed.
According to the second aspect of the present invention, when the focal position of the observation optical system is moved by the focal position changing means, the illumination magnification of the illumination light applied to the observation position is changed by the illumination magnification changing means according to the change of the focal position. In addition, by the operation of the illumination area changing means, the luminous flux of the illumination light is restricted, and the illumination area of the illumination light illuminated at the observation position is changed. At this time, a position conjugate with the observation position on the optical path of the illumination light is changed to the predetermined position by the conjugate position changing means according to the change of the illumination magnification by the illumination magnification changing means.
[0021]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. The mirror 1 of the surgical microscope according to the present embodiment is attached to a gantry (not shown), and is specifically configured as shown in FIG. That is, reference numeral 2 in the drawing denotes a variable focal length objective optical system that changes the focal length by changing the distance between lens groups formed by operating input means (for example, a foot switch) not shown. Reference numeral 3 denotes a lens frame (not shown) that holds a lens group that constitutes the variable focal length objective optical system 2 by rotating the observation optical axis O.₁  A lens group moving member that moves in a direction to change a relative position of the lens group. Reference numeral 4 denotes a gear integrally attached to the lens group moving member 3.
[0022]
Reference numeral 5 denotes a gear arranged so as to mesh with the gear 4, and the rotation axis of a motor 6 fixed inside the mirror body 1 is attached to the center axis of the gear. Reference numeral 7 denotes a variable power lens arranged in a pair on the left and right in the direction perpendicular to the paper surface, which is configured to correct a change in the total observation magnification when the focal length of the variable focal length objective optical system 2 changes. I have. Reference numeral 8 denotes an imaging lens arranged in a pair on the left and right in the direction perpendicular to the paper, and reference numeral 9 similarly denotes an eyepiece arranged in a pair on the left and right in the direction perpendicular to the paper.
[0023]
Reference numeral 10 denotes a lamp for irradiating illumination light, and 11 denotes a condenser lens. Reference numeral 12 denotes an illumination optical axis O₂  The center axis and the illumination optical axis O are optically conjugate with the upper surgical site P.₂  Is the illuminated aperture arranged so as to coincide with. Reference numeral 13 denotes an illumination field stop frame that holds the illumination field aperture 12, 14 denotes a rack integrally attached to the illumination field aperture frame 13, and 15 denotes a gear that is arranged to mesh with the rack 14.
[0024]
Reference numeral 16 denotes an illumination optical system that changes an illumination magnification by changing an interval between constituent lens groups. Reference numeral 17 denotes a lens frame (not shown) holding a lens group constituting the illumination optical system 16 with the rotation of the illumination optical axis₂  A lens group moving member that moves in the direction and changes the relative position of the lens group. Reference numeral 18 denotes a gear integrally attached to the lens group moving member 17, and 19 denotes a gear arranged to mesh with the gear 18.
[0025]
Reference numeral 20 denotes an observation optical axis O in front of the variable focal length objective optical system 2 inside the mirror unit 1 (lower side in the figure) so as to guide the illumination light via the illumination optical system 16 to the operation site P.₁  And illumination optical axis O₂  Is an illumination prism arranged and fixed so as to form a certain angle. Reference numeral 21 indicates that the input shaft is configured as the output shaft of the motor 6, the center of the gear 5 is integrally attached to the input shaft, and the two output shafts are the gear 15 and the gear 19. The center is a gear box integrally attached to each.
[0026]
In the mirror body 1 having the above-described configuration, when input means (not shown) is operated to focus on the operative site P, the motor 6 is driven according to the operation signal, and the motor 6 is driven via the gear 5 and the gear 4. The lens group moving member 3 is rotated. When the lens group moving member 3 rotates, a specific lens group among the lens groups constituting the variable focal length objective optical system 2 is moved to the observation optical axis O.₁  , The relative position of the lens group changes, and the focal length changes while the observation magnification is kept constant by the action of the variable power optical system 7 to focus on the surgical site P. That is, the surgeon can perform focusing in a state where the observation visual field diameter is constant, regardless of the distance between the mirror section 1 and the surgery section P.
[0027]
Further, since the output shaft of the motor 6 is formed integrally with the input shaft of the gear box 21, the gear 19 rotates with the rotation of the lens group moving member 3. Accordingly, the lens group moving member 17 is rotated via the gear 18 that meshes with the gear 19, and a specific lens group among the illumination lenses that constitute the illumination optical system 16 has an illumination optical axis O.₂  Move along. As a result, the relative positions of the lens groups constituting the illumination optical system 16 change, and the illumination magnification is set so that the observation field diameter always matches the illumination field diameter.
[0028]
Further, the gear 15 is rotated by the other output shaft of the gear box 21, and the illumination field stop frame 13 is moved via the rack 14 in an oblique direction indicated by an arrow in the drawing. That is, the illumination field stop 12 is always arranged at a position conjugate with the operation site P. Specifically, as shown in FIG. 2, with respect to the operative site P, the illumination field stop 12 is always arranged at a position conjugate with the operative site P, that is, at the position of O in the drawing. Observation optical axis O₁And illumination optical axis O₂Is matched on the operative site P, so that the image of the illumination field stop 12 is formed on the operative site P by the illumination optical system 16 with the center of the observation visual field and the center of the illuminated field coincide. Further, with respect to the operative part P ', the illumination field stop 12 is arranged at the position of O' in the figure by moving along the oblique direction shown by the arrow in the figure. At this time, the illumination optical axis is O₂′, And the observation optical axis O₁And illumination optical axis O₂'Matches. Further, with respect to the surgical site P ", the illumination optical axis becomes O by moving the illumination field stop 12 to the position O".₂And similarly, the observation optical axis O on the surgical site P "₁And illumination optical axis O₂As described above, the image of the illumination field stop 12 always has a state in which the illumination field diameter matches the observation field diameter and the center of the illumination field coincides with the center of the observation field on the surgical site. Thus, an image is formed on the operation site.
In other words, the operating microscope according to the present embodiment can change the focus positions of the observation optical systems 2, 7, 8, 9 for observing the subject and the observation optical systems 2, 7, 8, 9 A light source 10 capable of emitting illumination light for illuminating the observation position of the subject by the observation optical systems 2, 7, 8, 9; The focus position changing means 2, 3, 4, 5, and 6 change the focus so that the emitted illumination light is applied to the first illumination area including the viewing range of the observation optical systems 2, 7, 8, and 9. Illumination area changing means 16, 17, 18, 19, which can change the illumination area of the illumination light in accordance with the illumination light, and illumination light applied to the first illumination area by the illumination area changing means 16, 17, 18, 19, The focus positions of the observation optical systems 2, 7, 8, and 9 control the second illumination area in the first illumination area. Illumination area limiting means 12 provided at a position on the optical path of the illumination light conjugate with a position at the focal position on the optical path of the illumination light so that the illumination light can be emitted. , 13, 14, and 15 are provided. In the present embodiment, the illumination light is detected without passing through the variable focal length objective optical system. Since irradiation is performed on the surface, the occurrence of flare is prevented as much as possible.
[0029]
As described above, the surgical microscope according to the present embodiment irradiates illumination light onto the operative site P without passing through the variable focal length objective optical system 2, and performs observation by changing the surface to be observed (operative site). The optical member in the illumination optical system moves in conjunction with the movement of the focal position in the optical system. Therefore, the illumination light having the illumination field diameter that matches the observation field diameter is always illuminated on the observation surface, and the illumination field stop is always arranged at a position conjugate with the observation surface. Irrespective of the focal length, the illumination efficiency is always high, and the best illumination state that does not adversely affect the observation optical system, such as flare, can be obtained.
[0030]
In addition, the surgical microscope of the present embodiment guides illumination light to the operative site by the illumination prism 20 disposed at a position other than the observation light beam. All the reflected light at P, that is, the observation light, can be taken into the observation visual field. Therefore, an extremely bright observation image is obtained.
[0031]
3 and 4 show a second embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
FIG. 3 shows a configuration of the mirror unit 30 in the present embodiment. In the drawing, reference numeral 31 denotes a gear arranged so as to mesh with the gear 4 described above, and reference numeral 32 denotes a motor with an encoder having a gear 31 attached to a rotating shaft thereof. The motor with encoder 32 is fixed inside the mirror unit 30. Reference numeral 33 denotes an illumination optical axis O₂  An illumination field stop frame 34 which is arranged and fixed on the upper side and holds the illumination field aperture 12 therein, is provided inside the illumination field aperture frame 33, especially its illumination optical axis O.₂  It is a pupil filter that is detachably disposed at the center position of the illumination field stop 12 above.
[0032]
Reference numeral 35 denotes a first illumination optical system that changes the focal length by changing the relative position of the constituent lens groups, and reference numeral 36 denotes a lens that configures the first illumination optical system 35 in accordance with its rotation operation. The lens frame (not shown) holding the group is₂  A lens group moving member which moves in the direction and changes the relative position of the lens group, reference numeral 37 denotes a gear integrally attached to the lens group moving member 36, and reference numeral 38 denotes a gear arranged so as to mesh with the gear 18. The output shaft of a motor 39 with an encoder is attached to the center of rotation, and the motor 39 with an encoder is fixed inside the mirror unit 30.
[0033]
Reference numeral 40 denotes a second illumination optical system that changes the illumination magnification by changing the distance between the constituent lens groups, and reference numeral 41 denotes a lens that configures the second illumination optical system 40 according to its rotation operation. The lens frame (not shown) holding the group is₂  A lens group moving member that moves in the direction and changes the relative position of the lens group, reference numeral 42 denotes a gear integrally attached to the lens group moving member 41, and reference numeral 43 denotes a gear arranged to mesh with the gear 42. Similarly, the output shaft of the motor with encoder 45 is attached to the center of rotation, and the motor with encoder 45 is also fixed inside the mirror unit 30. Reference numeral 46 denotes the observation optical axis O.₁  And illumination optical axis O₂  Is a half mirror disposed and fixed below the variable focal length objective optical system 2 such that its reflection surface is located on the intersection with the objective lens.
[0034]
Next, the operation of the motors with encoders 32, 39, and 45 will be described with reference to the electric block diagram shown in FIG.
Reference numeral 47 denotes a switch for operating the variable focal length objective optical system 2, reference numeral 48 denotes a switch circuit connected to the switch 47, and reference numeral 49 denotes a drive circuit that outputs a drive signal to the encoder motor 32 based on a signal from the switch circuit 48. is there. Reference numeral 50 denotes a focal length detection circuit connected to the motor 32 with an encoder, 51 denotes an illumination magnification calculation circuit that calculates an illumination magnification based on an output signal of the focal length detection circuit 50, and 52 denotes an output of the illumination magnification calculation circuit 51. This is a drive circuit that outputs a drive signal to the motor with encoder 45 based on the signal. The motor with encoder 45 is electrically connected to the illumination magnification calculation circuit 51. Reference numeral 53 denotes an illumination optical system focal length arithmetic circuit that calculates the focal length of the illumination optical system composed of the first illumination optical system 35 and the second illumination optical system 40, and 54 denotes an output signal of the illumination optical system focal length arithmetic circuit 53. Is a drive circuit that outputs a drive signal to the motor 39 with the encoder based on. The motor with encoder 39 is electrically connected to the illumination optical system focal length calculation circuit 53.
[0035]
Since the present embodiment is configured as described above, during the operation, the operator operates the switch 47 to change the focal length by the variable focal length objective optical system 2 in the same manner as in the first embodiment, so that the focus is changed. When the adjustment is performed, an operation signal is output to the drive circuit 49 by the switch circuit 48, and a drive signal is output from the drive circuit 49 to the encoder-equipped motor 32 according to the operation signal. Thus, the motor with encoder 32 is driven, and the lens group moving member 3 is rotated via the gear 31.
[0036]
With the rotation of the lens group moving member 3, a specific lens group among the lens groups constituting the variable focal length objective optical system 2 is moved along the optical axis O.₁  , The relative position of the lens group changes, the focal length reaches a desired value, and focusing is performed. At this time, the rotation angle of the lens group moving member 3 is output to the focal length detection circuit 50 by the motor 32 with the encoder, so that the focal length detection circuit 50 converts the rotation angle signal of the lens group moving member 3 into a focal length variable objective optical. The focal length of the system 2 is calculated.
[0037]
Based on the focal length information from the focal length detection circuit 50, the illumination magnification calculation circuit 51 determines that the observation field diameter and the illumination field diameter match on the surgical site P, that is, on the focal length of the variable focal length objective optical system 2. The target illumination magnification is calculated, and the calculation result is output to the drive circuit 52. The drive circuit 52 outputs a drive signal to the motor 45 with the encoder according to the output signal from the illumination magnification calculation circuit 51, and the motor 45 with the encoder is driven.
[0038]
Therefore, the lens group moving member 41 is rotated via the gear 43, and the lens group forming the second illumination optical system 40 is moved to the illumination optical axis O.₂  Along, the illumination magnification is changed. At this time, the rotation angle of the lens group moving member 41 is fed back to the illumination magnification calculation circuit 51 by the encoder motor 45, and the illumination magnification is calculated one by one. The drive circuit 52 outputs the illumination magnification until the illumination magnification reaches the target illumination magnification described above. A drive signal is output, and the motor with encoder 45 is driven.
[0039]
The focal length signal of the variable focal length objective optical system 2 is input from the focal length detection circuit 50 to the illumination optical system focal length calculation circuit 53. The illuminating optical system focal length calculation circuit 53, based on the focal length signal, calculates the operative site P and the illuminating optical axis O₂  The target focal length of the illumination optical system including the first illumination optical system 35 and the second illumination optical system 40 is calculated so that the fixed position of the illumination field stop 12 above has an optically conjugate positional relationship. . Based on the calculation result, a drive signal is output from the drive circuit 54 to the motor 39 with the encoder, and the motor 39 with the encoder is driven by the drive signal.
[0040]
Therefore, the lens group moving member 36 is rotated via the gear 38, and the lens group forming the first illumination optical system 35 is moved to the illumination optical axis O.₂  Moving upward, the focal length of the illumination optical system constituted by the first illumination optical system 35 and the second illumination optical system 40 is changed. At this time, the rotation angle of the lens group moving member 36 is fed back to the illumination optical system focal length calculation circuit 53 by the motor 39 with the encoder, and the focal length of the illumination optical system is calculated one by one. , The drive signal is output from the drive circuit 54, and the motor 39 with the encoder is driven. Further, by inserting the pupil filter 34 at the position of the illumination field stop 12 in the illumination field aperture frame 33, the pupil filter 34 is arranged and fixed at a position conjugate with the operative site P.
[0041]
As described above, also in the present embodiment, the illumination light is irradiated onto the surgical site P without passing through the variable focal length objective optical system 2, and the focal point in the observation optical system due to the change in the surface to be observed (operative site). The optical member in the illumination optical system moves in conjunction with the movement of the position. Therefore, the illumination light having the illumination field diameter that matches the observation field diameter is always illuminated on the observation surface, and the illumination field stop is always arranged at a position conjugate with the observation surface. Irrespective of the focal length, the illumination efficiency is always high, and the best illumination state that does not adversely affect the observation optical system, such as flare, can be obtained.
[0042]
Further, in this embodiment, the illumination optical axis O in the mirror body 30 is set.₂  Since the conjugate position with the operation part P does not change, the illumination field stop frame 33 can be fixed in the mirror body part 30. Therefore, with a simple configuration, the pupil filter 34 can be inserted and removed at a position conjugate with the operative site P as needed, which helps protect the retina of the patient.
[0043]
FIGS. 5 to 7 show the configuration of a surgical microscope that irradiates irradiation light to an operation site via an objective optical system. The same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0044]
FIG. 5 is a configuration diagram of the mirror unit and the illumination unit of the surgical microscope, and FIG. 6 is a configuration diagram of the aperture stop unit in FIG. 5 and is a view of the mirror unit from the operation unit P side in FIG. FIG. 7 is a diagram developed in the direction of the operative site P in FIG. 5 in order to clarify the configuration. FIG. 7 is a configuration diagram of a driving unit of the lighting unit in FIG.
[0045]
Next, the configurations of the mirror unit and the illumination unit will be described with reference to FIG. Reference numeral 60 denotes a mirror unit, 61 denotes an illumination unit, and a pair of lamps 10, a condenser lens 11, and an illumination field stop disposed inside the illumination unit, symmetrically with respect to the center of both left and right observation optical axes. 12, an illumination optical system 16, an aperture stop unit 62 and an objective lens 63, which will be described later.
[0046]
Next, the configuration of the aperture stop unit 62 will be described with reference to FIG. Reference numeral 64 denotes an aperture stop that includes stop members 65 and 66 whose reflection surfaces are formed by mirrors. One end of each of the aperture members 65 and 66 is held by a guide rod 67.
[0047]
Reference numeral 68 denotes a right screw lead provided at the other end of the aperture member 66, and reference numeral 69 denotes a left screw lead similarly provided at the other end of the aperture member 66. Reference numeral 70 denotes a shaft having a right-handed lead screw 71 that meshes with the lead screw 68 and a left-handed lead screw 72 that meshes with the lead screw 69. Both ends of the shaft 70 are rotatably held in the housing of the aperture stop unit 62 by bearings 73 and 74.
[0048]
Reference numeral 75 denotes a gear fixed to one end of the shaft 70. Reference numeral 76 denotes a gear arranged so as to mesh with the gear 75, and an aperture stop adjusting knob 77 is attached to the central axis of the gear. Reference numeral 78 denotes a gear whose central axis is attached to the brightness adjustment knob 77, 79 denotes a gear arranged to mesh with the gear 78, and 80 denotes a gear arranged to mesh with the gear 79. The aperture stop unit 62 has the same configuration (same configuration as in the first and second embodiments) symmetrically with respect to the center of the left and right observation optical axes via gears 78, 79, and 80. are doing. The operation direction of the aperture stop adjustment knob 77 is indicated by an arrow in the figure. The moving directions of the stop members 65 and 66 that are moved by operating the aperture stop adjustment knob 77 are indicated by arrows in the figure.
[0049]
Next, the configuration of the driving unit of the lighting unit 61 will be described with reference to FIG. Reference numeral 84 denotes a motor operated by input means (for example, a foot switch) (not shown), which is fixed inside the mirror unit 60. Reference numeral 85 denotes a gear attached to the rotating shaft of the motor 84, and reference numeral 86 denotes a gear arranged to mesh with the gear 85 and to mesh with a rack 87 attached to the housing of the lighting unit 61. Reference numeral 88 denotes a guide rod that holds the illumination unit 61, and both ends of the guide rod are fixed to the housing of the mirror unit 60. The moving direction of the lighting unit 61 is indicated by an arrow in the figure.
[0050]
In the surgical microscope configured as described above, when the operator operates input means (not shown) to perform focusing during the operation, the motor 84 rotates, and the gears 85 and 86 and the rack 87 are moved. Through this, the illumination unit 61 moves in the direction of the arrow in the drawing, that is, in the observation optical axis direction with respect to the mirror unit 60, and focus is performed. At this time, with the movement of the objective lens 63 included in the illumination unit 61, the aperture stop unit 62, the illumination field stop 12, the illumination optical system 16, the condenser lens 11, and the lamp 10 also move in the observation optical axis direction at the same time. Therefore, the relative positional relationship between the optical members in the illumination unit 61 does not change. In addition, since the focal length of the objective lens itself does not change, the image of the illumination field stop 12 is projected onto the operation portion P, which is a conjugate position on the observation optical axis, that is, the focal position without changing the illumination field diameter. You. Therefore, the observation visual field diameter and the illumination field diameter are always kept in agreement.
[0051]
When the operator turns the aperture stop adjustment knob 77 in the lower arrow direction in the drawing, that is, clockwise to adjust the depth of focus, the shaft 70 rotates via the gears 76 and 75. At this time, since the lead screw portions 68 and 71 are configured with right-hand threads and the lead screw portions 69 and 72 are configured with left-hand threads, the diaphragm member 65 moves rightward in the drawing and the diaphragm member 66 moves leftward in the drawing. Therefore, the aperture stop 64 is stopped down, and the depth of focus is increased. At this time, since the reflecting surfaces of the diaphragm members 65 and 66 inserted on the illumination light flux are constituted by mirrors as described above, the illumination light increases more as the area of the reflecting surface increases. Irradiated on top. Conversely, when the aperture stop 67 is turned in the direction of the upper arrow in the drawing, that is, counterclockwise, the stop member 65 moves leftward in the drawing and the stop member 66 moves rightward in the drawing. The aperture 64 is opened. Therefore, although the depth of focus becomes shallow, at this time, the illumination light illuminated on the operative site P decreases as the area of the reflection surfaces of the diaphragm members 65 and 66 inserted on the illumination light flux decreases. In addition, the same operation as described above can be naturally performed for the aperture stop disposed on the other optical path via the gears 78, 79, and 80.
[0052]
As described above, in the surgical microscope of this configuration, the illumination field stop 12 and the operative site P are always maintained in a conjugate positional relationship with a simple configuration in which the entire illumination unit is moved in the observation optical axis direction. . Further, even if the surgeon adjusts the brightness stop 64 so as to change the depth of focus in accordance with the operation method or the surgical site, the size of the aperture of the aperture stop 64 automatically causes the illumination light to be automatically displayed on the object plane. Since the amount of irradiation of the light is adjusted, the brightness in the observation visual field is always kept constant, and the illumination efficiency is further improved.
[0053]
【The invention's effect】
As explained above,According to the surgical microscope of the present invention,Illumination light with an illumination field diameter that matches the observation field diameter is always illuminated on the surface to be inspected, and a projection optical member such as an illumination field stop or a pupil filter is always arranged at a position conjugate with the surface to be inspected. Therefore, the illumination efficiency is always high regardless of the focal length of the surface to be inspected, and the best illumination state that does not adversely affect the observation optical system such as flare can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a mirror section of a surgical microscope according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between an illumination field stop and an operation part P in the surgical microscope of FIG. 1;
FIG. 3 is a configuration diagram of a mirror section of a surgical microscope according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a drive circuit that drives the optical system of FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram of a mirror unit and a lighting unit of the surgical microscope.
6 is a structural view of the aperture stop unit in the illumination unit of FIG.
7 is a configuration diagram of a driving unit of the lighting unit in FIG.
FIG. 8 is an overall configuration diagram of a conventional surgical microscope.
FIG. 9 is a configuration diagram of a mirror unit having a variable focal length objective optical system.
FIG. 10 is a configuration diagram of a mirror unit in which a variable focal length objective optical system is applied to complete coaxial illumination.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mirror part, 2 ... Variable focal length objective optical system, 5, 15, 19, 31, 43, 38 ... Gear, 6, 32, 39, 45 ... Motor, 12 ... Illumination stop (optical member), 13 ... Illumination aperture frame, 14 rack, 16, 35, 40 illumination optical system (optical member), 17 lens group moving member, 21 gear box, 46 half mirror.

Claims

An observation optical system for the operator to observe the subject,
Focus position changing means capable of changing the focus position of the observation optical system,
A light source capable of emitting illumination light for illuminating an observation position of the subject observed by the observation optical system,
An illumination magnification changing unit disposed on an optical path of the illumination light from the light source to the observation position, and changing an illumination magnification of illumination light applied to the observation position in accordance with a change of a focal position by the focal position changing unit; When,
Illumination area changing means for limiting the luminous flux of the illumination light and changing the illumination area of the illumination light illuminated at the observation position,
The illumination magnification changing means and the illumination area change according to a change in the illumination magnification of the illumination magnification changing means so that the illumination area changing means is arranged at a position conjugate to the observation position on the optical path of the illumination light. Means for changing the relative positional relationship with the means,
An operating microscope comprising:

An observation optical system for the operator to observe the subject,
Focus position changing means capable of changing the focus position of the observation optical system,
A light source capable of emitting illumination light for illuminating an observation position of the subject observed by the observation optical system,
An illumination magnification changing unit disposed on an optical path of the illumination light from the light source to the observation position, and changing an illumination magnification of illumination light applied to the observation position in accordance with a change of a focal position by the focal position changing unit; When,
Is arranged at a predetermined position on the optical path of the illumination light, an illumination area changing unit for changing an illumination region of the illumination light morphism irradiation to the observation position to limit the light flux of the illumination light,
A conjugate position changing unit disposed on an optical path of the illumination light, and changing a position conjugate with the observation position on the optical path of the illumination light to the predetermined position according to a change in illumination magnification of the illumination magnification changing unit; ,
An operating microscope comprising: