JP2018018039A - 手術顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】左右の観察光束の実体角を適切に変更することが可能な手術顕微鏡を提供する。【解決手段】手術顕微鏡１は、観察光学系３０、第１レンズ３１、および実体角変更部２１を備える。観察光学系３０は、観察対象からの右眼用の観察光束ＲＳと左眼用の観察光束ＬＳを導光する。第１レンズ３１は、観察光学系３０に設けられるレンズであり、観察対象との間の光路上に他のレンズが配置されていない場合に前側焦点が観察対象の物体面となる。実体角変更部２１は、第１レンズ３１と観察対象の間の光路上に配置される。実体角変更部２１は、観察対象からの右眼用の観察光束ＲＳの光軸と左眼用の観察光軸ＬＳとが成す実体角α、および観察光学系３０の焦点面を変更する。【選択図】図１

Description

本開示は、手術において生体を立体視するために用いられる手術顕微鏡に関する。

手術においてユーザ（例えば術者等）に生体を立体視させるための手術顕微鏡が知られている。例えば、特許文献１に記載の眼科用手術顕微鏡では、観察光学系は、ユーザの右眼用の観察光路と左眼用の観察光路を備える。ユーザは、観察対象である患者眼を、左右の観察光路を通じて双眼で観察することで、患者眼を立体視する。

特開２０１４−１５９号公報

生体を立体視させるための手術顕微鏡では、ユーザの右眼用の観察光束と、ユーザの左眼用の観察光束（以下、「左右の観察光束」という場合がある）の実体角を変えることが望ましい場合がある。例えば、実体角を広げることで、ユーザが認識する立体感が向上し得る。双眼視野を広げるために、実体角を狭くすることが望ましい場合もある。また、観察対象から、観察対象に最も近いレンズである対物レンズまでの距離（所謂「ワーキングディスタンス」）を長くするために、実体角を広げたい場合もある。

しかし、観察光束の光路のうち、対物レンズよりも観察対象から遠い側の光路上で実体角を変更することは困難な場合がある。例えば、対物レンズよりも観察対象から遠い側の光路上で実体角を変更するためには、対物レンズ等を含む観察光学系の大幅な設計変更が必要となり得る。

本開示の典型的な目的は、左右の観察光束の実体角を適切に変更することが可能な手術顕微鏡を提供することである。

本開示における典型的な実施形態が提供する手術顕微鏡の第１態様は、観察対象である生体をユーザに立体視させる手術顕微鏡であって、観察対象からの右眼用の観察光束と左眼用の観察光束を導光する観察光学系と、前記観察光学系に設けられるレンズであり、観察対象との間の光路上に他のレンズが配置されていない場合に前側焦点が観察対象の物体面となる第１レンズと、前記第１レンズと観察対象の間の観察光束の光路上に配置され、観察対象からの右眼用の観察光束の光軸と左眼用の観察光束の光軸とが成す実体角、および前記観察光学系の焦点面を変更する実体角変更部と、を備える。

本開示における典型的な実施形態が提供する手術顕微鏡の第２態様は、観察対象である生体からの右眼用の観察光束と左眼用の観察光束を導光することで、観察対象をユーザに立体視させる手術顕微鏡であって、前側焦点が観察対象の物体面となる対物レンズと、前記対物レンズから平行光束として出射される観察対象からの観察光束の方向を変えることで、右眼用の観察光束と左眼用の観察光束の光軸間距離を変更する光軸間距離変更部と、前記光軸間距離変更部から平行光束として出射される観察光束を拡散光束とする光束拡散素子と、前記光束拡散素子から出射された右眼用の観察光束と左眼用の観察光束が共に通過する共通レンズと、を備える。

本開示に係る手術顕微鏡によると、左右の観察光束の実体角が適切に変更される。

第１実施形態における手術顕微鏡１の概略構成を示す図である。 第２実施形態における手術顕微鏡１の一部の概略構成を示す図である。 第３実施形態における手術顕微鏡１の一部の概略構成を示す図である。 第４実施形態における手術顕微鏡１の一部の概略構成を示す図である。 第５実施形態における手術顕微鏡１の一部の概略構成を示す図である。 第６実施形態における手術顕微鏡１の一部の概略構成を示す図である。 第７実施形態における手術顕微鏡１の一部の概略構成を示す図である。 プリズム２３１を示す図である。 プリズム２３２を示す図である。

＜概要＞
本開示で例示する手術顕微鏡は、観察光学系、第１レンズ、および実体角変更部を備える。観察光学系は、観察対象からの右眼用の観察光束と左眼の観察光束を導光する。第１レンズは観察光学系に設けられている。第１レンズと観察対象の間の光路上に他のレンズが配置されていない場合に、観察対象の物体面が第１レンズの前側焦点に形成される。実体角変更部は、第１レンズと観察対象の間の観察光束の光路上に配置され、観察対象からの右眼用の観察光束の光軸と左眼用の観察光束の光軸とが成す実体角、および観察光学系の焦点面を変更する。

この場合、例えば、第１レンズを含む観察光学系の設計を大幅に変更することなく、実体角を変更することも可能である。一例として、実体角変更部を設けなくても使用可能な構成に実体角変更部を追加することで、用途に応じたカスタマイズが適切に行われる。また、第１レンズよりも観察対象から遠い側において、右眼用および左眼用の観察光束の光軸間距離を短くすることが容易となる。よって、例えば、第１レンズを備える鏡筒等の小型化も容易となる。

実体角変更部は、第２レンズ、光軸間距離変更部、および光束拡散素子を備えていてもよい。観察対象の物体面は第２レンズの前側焦点に形成される。光軸間距離変更部は、第２レンズから平行光束として出射される観察対象からの観察光束の光路を変更することで、右眼用および左眼用の観察光束の光軸間距離を変更する。光束拡散素子は、光軸間距離変更部から平行光束として出射される観察光束を拡散光束として、第１レンズに入射させる。収束光束または拡散光束の光路上に光軸間距離変更部を設けると、収差が発生し得る。しかし、第２レンズを使用し、平行光束の光路上に光軸間距離変更部を配置することで、収差の発生が抑制される。また、光軸間距離変更部の挿入スペースを確保することも容易となる。

光束拡散素子として、例えば負レンズを用いることができる。この場合、第１レンズの前側焦点と、負レンズである光束拡散素子の後側焦点を一致させると、第１レンズから出射される観察光束は平行光束となる。ただし、第１レンズから出射される観察光束を平行光束としない場合もあり得る。

光軸間距離変更部は、光を反射させる反射平面が互いに平行な第１反射部および第２反射部を備えていてもよい。この場合、光軸間距離変更部は、第１反射部および第２反射部によって、左右の観察光束の方向を変えることで、左右の観察光束の光軸間距離を変更する。この場合、反射部を用いずに屈折等のみによって観察光束の方向を変える場合に比べて、光路を変更する自由度が向上する。従って、例えば、種々の光学素子の配置の自由度等が向上する。

ただし、光軸間距離変更部の構成を変更することも可能である。例えば、光軸間距離変更部は、観察光束を屈折させて方向を変えるプリズム等であってもよい。

手術顕微鏡は、手術顕微鏡本体に装着される第１アタッチメントを備えていてもよい。第１アタッチメントは少なくとも実体角変更部を有していてもよい。この場合、手術顕微鏡の用途の切り換えがより容易になる。例えば、ある手術分野に最適化された実体角を持つ顕微鏡に第１アタッチメントを装着することで、他の手術分野に適した実体角を持つ手術顕微鏡としてもよい。また、ワーキングディスタンスが短い手術顕微鏡に第１アタッチメントを装着することで、ワーキングディスタンスを長くしてもよい。この場合、第２レンズには、焦点距離が第１レンズの焦点距離よりも長いレンズが選ばれる。

なお、第１アタッチメントは、手術顕微鏡本体からの取り外しが容易であってもよい。この場合、手術顕微鏡の用途の切り換えがさらに容易になる。また、第１アタッチメントは、手術顕微鏡本体からの取り外しが困難であってもよい。この場合、本体の光軸と第１アタッチメントの光軸がずれる不具合等が生じにくくなる。

また、実体角変更部は、第１アタッチメントでなく手術顕微鏡本体（例えば観察光学系）に設けられていてもよい。この場合でも、メーカーは、観察光学系の設計を大幅に変更することなく、実体角が異なる手術顕微鏡を製造することができる。

第１アタッチメントは、照明光および測定光の少なくともいずれかを観察対象に向けて偏向する偏向部を備えていてもよい。この場合、第１アタッチメントが本体に装着されるだけで、実体角の変更と、照明光および測定光の少なくともいずれかの偏向とが、共に適切に行われる。

手術顕微鏡は、第１アタッチメントに装着される第２アタッチメントを備えていてもよい。第２アタッチメントが偏向部を備えていてもよい。この場合、第２アタッチメントが第１アタッチメントに装着されるだけで、実体角の変更と、照明光および測定光の少なくともいずれかの偏向とが、共に適切に行われる。なお、手術顕微鏡に偏向部を設ける場合、偏向部を設ける位置を変更してもよい。例えば、手術顕微鏡の本体に装着される第３アタッチメントが偏向部を有していてもよい。

偏向部によって偏向される光は、ＯＣＴ干渉信号を取得するための測定光、患者眼の光学特性を取得するための測定光、および照明光の少なくともいずれかであってもよい。この場合、ユーザは、手術または診断等に必要な情報を、手術顕微鏡を用いて適切に得ることができる。なお、照明光は、例えば、観察光学系の光軸と同軸で観察対象に照明される同軸照明光、および、観察光学系の光軸とは異なる光軸で観察対象に照明される斜照明光等の少なくともいずれかであってもよい。

光軸間距離変更部は、対物レンズ（本開示では第２レンズに対応）と共通レンズ（本開示では第１レンズに対応）の間の光路上に設けられている。光軸間距離変更部によって光軸間距離を変更された右眼用の観察光束と左眼用の観察光束は、共に共通レンズを通過する。従って、光軸間距離変更部によって光軸間距離を変更された２つの観察光束のアライメント等が、共通レンズを用いることで容易になる。

＜第１実施形態＞
以下、本開示における典型的な実施形態の１つである第１実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、眼科手術において患者眼を立体視するための眼科用の手術顕微鏡１を例示する。しかし、実施形態で例示する技術の少なくとも一部は、眼科以外の用途に用いられる手術顕微鏡にも適用できる。図１に示すように、本実施形態の手術顕微鏡１は、照明光学系１０、ビームスプリッタ１５、第１アタッチメント２０（第１実施形態では２０Ａ）、観察光学系３０、制御部３８、および３Ｄディスプレイ３９を備える。

照明光学系１０は、観察対象である生体（本実施形態では患者眼Ｅ）を照明する照明光を出射する。一例として、本実施形態では、照明光学系１０が備える照明光源の像を患者眼Ｅの眼底に結像させて、眼底の血管に由来する赤色で眼内（例えば水晶体）を明視野照明する技術（所謂レッドリフレックス）が採用されている。照明光学系１０は、観察光学系３０における右眼用の観察光束ＲＳの光軸と同軸とされる照明光と、観察光学系３０における左眼用の観察光束ＬＳの光軸と同軸とされる照明光を出射する。照明光は、観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸とは異なる角度から患者眼Ｅに照射される斜照明光であってもよい。

なお、本実施形態における観察光束ＲＳ，ＬＳとは、観察対象からの光束（例えば、観察対象によって反射された照明光の光束）のうち、ユーザＵよって観察される光を生成するために観察光学系３０によって導光される光束を言う。

ビームスプリッタ１５は、照明光学系１０が出射する照明光の光軸と、観察光学系３０における観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸を同軸とする光軸結合素子の一例である。図１に例示するビームスプリッタ１５は、照明光学系１０から出射された照明光の少なくとも一部を反射させると共に、観察対象からの観察光束ＲＳ，ＬＳの少なくとも一部を透過させることで、照明光の光軸と観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸を同軸とする。ビームスプリッタ１５によって反射された照明光は、観察光束ＲＳ，ＬＳの光路の一部と同じ光路を、観察光束ＲＳ，ＬＳの進行方向とは逆の方向に進み、観察対象に照射される。なお、ビームスプリッタ１５以外の光学素子（例えば、プリズムまたは部分反射ミラー等）によって、照明光を観察対象に向けて導光させてもよい。

第１アタッチメント２０Ａは、実体角αおよび観察光学系３０の焦点面を変更する実体角変更部２１を備える。実体角αは、例えば、観察対象から観察光学系３０に向かう右眼用の観察光束ＲＳの光軸と、観察対象から観察光学系３０に向かう左眼用の観察光束ＬＳの光軸とが成す角度と定義することができる。本実施形態では、実体角変更部２１が設けられることで実体角αが広げられる。しかし、実体角αを狭くするために実体角変更部２１が設けられてもよい。実体角変更部２１の詳細については後述する。

観察光学系３０は、観察対象をユーザＵに立体視させるために、観察対象からの右眼用の観察光束ＲＳと左眼用の観察光束ＬＳを導光する。一例として、本実施形態の手術顕微鏡１は、ユーザＵの右眼で観察される観察画像と、ユーザＵの左眼で観察される観察画像を３Ｄディスプレイ３９に表示させることで、観察対象をユーザＵに立体視させる。従って、観察光学系３０は、右眼用の観察光束ＲＳを右眼用撮像素子３５Ｒに導光すると共に、左眼用の観察光束ＬＳを左眼用撮像素子３５Ｌに導光する。制御部３５は、２つの撮像素子３５Ｒ，３５Ｌによる撮像信号に基づいて、３Ｄディスプレイ３９の画像表示を制御する。

なお、観察対象をユーザＵに立体視させるための構成を変更することも可能である。例えば、ユーザＵに接眼レンズを覗かせることで観察対象を立体視させることも可能である。この場合、観察光学系３０は、右眼用の観察光束ＲＳを、ユーザＵの右眼用の接眼レンズに導光すると共に、左眼用の観察光束ＬＳを、ユーザＵの左眼用の接眼レンズに導光すればよい。以上の説明から明らかなように、本開示における「右眼用の観察光束ＲＳ」とは、ユーザＵの右眼によって観察される光を生成するために観察光学系３０によって導光される、観察対象からの光束である。同様に、「左眼用の観察光束ＬＳ」とは、ユーザＵの左眼によって観察される光を生成するために観察光学系３０によって導光される、観察対象からの光束である。

観察光学系３０は、第１レンズ３１、レンズ群３３、および、前述した撮像素子３５Ｒ，３５Ｌを備える。

第１レンズ３１は、観察光学系３０に設けられたレンズのうち、観察光束ＲＳ，ＬＳの光路上で最も観察対象に近い位置に配置されたレンズである。第１レンズ３１と観察対象の間の光路上に他のレンズが配置されていない場合に、第１レンズ３１の前側焦点が、観察対象の物体面となる。図１に示す第１実施形態では、レンズを備えた第１アタッチメント２０Ａが、第１レンズ３１と観察対象の間の光路上から取り外された場合でも、第１レンズ３１の前側焦点に存在する観察対象からの観察光束ＲＳ，ＬＳは、第１レンズ３１によって平行光束とされた後、撮像素子３５Ｒ，３５Ｌに適切に導光される（ただし、第１アタッチメント２０Ａが取り外されると、実体角αと、観察光学系の焦点面は変化する）。換言すると、第１レンズ３１と観察対象の間の光路上に他のレンズが配置されていないと仮定した場合には、第１レンズ３１は、観察光学系３０における対物レンズ（観察対象に最も近いレンズ）として実際に機能する。

本実施形態の第１レンズ３１は、２つの観察光束ＲＳ、ＬＳに共通で用いられるレンズである。従って、観察光束ＲＳ，ＬＳのアライメントが容易である。なお、本実施形態では、観察対象からの観察光束ＲＳ，ＬＳは、第１レンズ３１によって一旦平行光束とされた後、撮像素子３５Ｒ，３５Ｌに集光される。つまり、本実施形態の観察光学系３０は無限共役系である。しかし、第１レンズ３１は、平行光束でない観察光束ＲＳ，ＬＳを下流側に出射して像を結ぶ有限共役系であってもよい。

レンズ群３３は、第１レンズ３１から出射された観察光束ＲＳ，ＬＳを、撮像素子３５Ｒ，３５Ｌに導光する。本実施形態では、レンズ群３３におけるレンズの少なくとも一部が、観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸方向に移動される。その結果、観察倍率が変更される。なお、観察光学系３０における観察光束ＲＳ，ＬＳの光路上には絞り等も設けられているが、この説明は省略する。

実体角変更部２１について詳細に説明する。本実施形態の実体角変更部２１は、第１レンズ３１と観察対象の間の光路上に設けられている。実体角変更部２１は、第２レンズ２２、光軸間距離変更部２３、および光束拡散素子２６を備える。

第２レンズ２２は、観察対象と光軸間距離変更部２３の間の光路上に設けられている。第２レンズ２２は、第１アタッチメント２０Ａおよび観察光学系３０に設けられたレンズのうち、観察光束ＲＳ，ＬＳの光路上で最も観察対象に近い位置に配置されたレンズである。つまり、第２レンズ２２が手術顕微鏡１の対物レンズとなる。第２レンズ２２の前側焦点は、観察対象の物体面となる。従って、第２レンズ２２の前側焦点に存在する観察対象からの観察光束ＲＳ，ＬＳは、第２レンズ２２によって平行光束とされて（無限遠となって）、光軸間距離変更部２３に入射する。

なお、本実施形態の第２レンズ２２は、第１レンズ３１と同様に、２つの観察光束ＲＳ、ＬＳに共通で用いられるレンズである。従って、観察光束ＲＳ，ＬＳのアライメントが容易である。しかし、第２レンズ２２は、右眼用の観察光束ＲＳ用のレンズと、左眼用の観察光束ＬＳのレンズに分離されていてもよい。

光軸間距離変更部２３は、第２レンズ２２と光束拡散素子２６の間の光路上に設けられている。光軸間距離変更部２３は、観察対象からの観察光束ＲＳ，ＬＳの方向を変えることで、光束拡散素子２６に向けて出射される右眼用および左眼用の観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸間距離を変更する。本実施形態では、光軸間距離変更部２３が設けられることで、第２レンズ２２から光軸間距離変更部２３に入射する観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸間距離が、光軸間距離変更部２３から光束拡散素子２６に向けて出射される観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸間距離よりも大きくなる。実体角αは、対物レンズ（これは、実体角変更部２１が設けられる場合には第２レンズ２２となる）における観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸間距離によって定まる。従って、本実施形態では、光軸間距離変更部２３が設けられることで、実体角αが広がる。

本実施形態の光軸間距離変更部２３は、観察光束ＲＳ，ＬＳを反射させる反射部を少なくとも一対備える。一例として、本実施形態の光軸間距離変更部２３は、右眼用の観察光束ＲＳを反射させる一対の第１反射部２４Ｒおよび第２反射部２５Ｒと、左眼用の観察光束ＬＳを反射させる一対の第１反射部２４Ｌおよび第２反射部２５Ｌを備える。第１反射部２４Ｒの反射平面と、第２反射部２５Ｒの反射平面は、互いに平行である。同様に、第１反射部２４Ｌの反射平面と、第２反射部２５Ｌの反射平面も互いに平行である。２つの第１反射部２４Ｒ，２４Ｌは、光軸が互いに平行な状態で第２レンズ２２から出射される２つの観察光束ＲＳ，ＬＳの光路を、光軸が近づく方向に反射させる。２つの第２反射部２５Ｒ，２５Ｌは、２つの第１反射部２４Ｒ，２４Ｌによって反射された観察光束ＲＳ，ＬＳをさらに反射させて、光軸が互いに平行な状態に戻して光束拡散素子２６に出射する。２つの第１反射部２４Ｒ，２４Ｌの間の距離は、目標とする実体角αと、第２レンズ２２の焦点距離に基づいて算出される。

光軸間距離変更部２３が反射部を備える場合には、反射部を用いずに屈折等のみによって観察光束ＲＳ，ＬＳの方向を変更する場合に比べて、光束の方向を変更する自由度が向上する。従って、例えば、後述する偏向部４０Ａ等の配置が容易になる。なお、光軸間距離変更部２３の構成を変更することも可能である。例えば、光軸間距離変更部２３は、観察光束ＲＳ，ＬＳを屈折させるプリズム等であってもよい。

光束拡散素子２６は、光軸間距離変更部２３と第１レンズ３１の間の光路上に設けられている。光束拡散素子２６は、光軸間距離変更部２３から平行光束として出射される観察光束ＲＳ，ＬＳを拡散光束として、第１レンズ３１に入射させる。本実施形態では、２つの観察光束ＲＳ，ＬＳに共通で用いられる負レンズが光束拡散素子２６として用いられている。より詳細には、負レンズである光束拡散素子２６の前側焦点位置が、第１レンズ３１の後側焦点位置に一致している。従って、光束拡散素子２６から第１レンズ３１に入射する観察光束ＲＳ，ＬＳは、平行光束となって第１レンズ３１から出射される。なお、図面では光束拡散素子２６は単一のレンズであるが、光束拡散素子２６が複数枚のレンズによって構成されていてもよい。また、他のレンズ（例えば、第１レンズ３１および第２レンズ２２等）も、複数枚のレンズによって構成されていてもよい。

以上説明したように、第２レンズ２２が設けられることで、光軸間距離変更部２３における観察光束ＲＳ，ＬＳが平行光束となる。従って、収束光束または拡散光束の光路上に光軸間距離変更部２３が設けられる場合に比べて、収差の発生が抑制される。

第１アタッチメント２０Ａは、手術顕微鏡１の本体（本実施形態では、本体の一部である観察光学系３０の鏡筒）に装着される。従って、手術顕微鏡１の用途の切り換えがより容易になる。手術顕微鏡１の本体に第１アタッチメント２０Ａが装着されることで、実体角αおよび観察光学系３０の焦点面が適切に変更される。

第１アタッチメント２０Ａは、照明光および測定光の少なくともいずれかを観察対象に向けて偏向する偏向部４０Ａを備える。従って、第１アタッチメント２０Ａが本体に装着されるだけで、実体角αの変更と、照明光および測定光の少なくともいずれかの偏向とが、共に適切に行われる。

偏向部４０Ａによって偏向させる光（以下、「補助光」という）には、種々の光を採用できる。補助光は、例えば、ＯＣＴ（光コヒーレンストモグラフィ）干渉信号を取得するための測定光であってもよい。この場合、例えば、観察対象の断層画像等が、手術顕微鏡１を利用して適切に取得される。また、補助光は、患者眼Ｅの光学特性を取得するための測定光であってもよい。光学特性を取得する測定光には、例えば、波面センサの測定光、患者眼Ｅの眼軸長を測定する眼軸長測定装置の測定光、患者眼Ｅの屈折力を測定する眼屈折力測定装置の測定光、患者眼の角膜形状を測定する角膜形状測定装置の測定光等の少なくともいずれかが挙げられる。この場合、患者眼Ｅの光学特性が、手術顕微鏡１を利用して適切に取得される。また、補助光は、観察光学系３０の光軸と同軸となる同軸照明光であってもよいし、観察光学系３０の光軸とずれる斜照明光であってもよい。これらの場合、観察対象がより適切に観察される。

第１実施形態の偏向部４０Ａは、２つの観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸の間（中間位置）に配置されている。従って、第１実施形態の手術顕微鏡１は、観察対象（患者眼Ｅ）の正面から真っ直ぐに補助光を入射させることができる。なお、補助光として赤外光が用いられる場合、金ミラーを偏向部４０Ａとして用いてもよい。この場合、赤外光である補助光が高い効率で反射される。

本実施形態の手術顕微鏡１は、実体角変更部２１によって実体角αを広げることで、前側焦点が観察対象の物体面となる対物レンズ（本実施形態では第２レンズ２２）と、観察対象との間の距離（ワーキングディスタンス）を長くしつつ立体感を保っている。これにより、観察光学系３０の焦点が観察対象に合った状態で、第２レンズ２２を備える筐体（本実施形態では第１アタッチメント２０Ａ）の下端を、手術を行うユーザＵの眼の高さよりも上方に位置させている。よって、一般的にユーザＵの前方に広い空間を提供することが可能となり、例えば、ユーザＵの正面に置かれる３Ｄディスプレイ３９をユーザＵが見る際に、ユーザＵの視界が筐体によって遮られ難い。別の例では、清潔領域への接触を軽減されることも可能となる。

第１レンズ３１の焦点距離をｆ１、第１レンズ３１のステレオベース（２つの観察光束ＲＳ，ＬＳの第１レンズ３１における光軸間距離）をｄ、第１レンズ３１における実体角をα、第２レンズ２２の焦点距離をｆ２、第２レンズ２２のステレオベース（光軸間距離変更部２３による変更後の、２つの観察光束ＲＳ，ＬＳの第２レンズ２２における光軸間距離）をｄ´、第２レンズ２２における実体角をα´とする。例えば、ｆ１＝２００ｍｍ、ｄ＝２２ｍｍのとき、α＝６．３°となる。ここで、前述したような十分なワーキングディスタンスを確保した状態で、実体角α´を６．３°に保つことを考える。この場合、ｆ２を大きくしなければ、十分なワーキングディスタンスを確保することは困難である。一方、ｆ２を大きくしすぎると、第２レンズ２２の外径が大型化してしまう。以上の理由から、本実施形態におけるｆ２およびｄ´は、２５０ｍｍ≦ｆ２≦７００ｍｍ、２５ｍｍ≦ｄ´≦８０ｍｍの範囲内に設計されている。さらには、４００ｍｍ≦ｆ２≦６００ｍｍ、４０ｍｍ≦ｄ´≦７０ｍｍの範囲内に設計されることがより望ましい。ｄ´は、αとｆ２から従属的に決まる。なお、実体角変更部２１を用いずに観察光学系３０を設計する場合でも、前述した条件に従って対物レンズ（本実施形態では第２レンズ２２）を設計することで、対物レンズの大型化を抑制しつつ、必要なワーキングディスタンスおよび実体角αが実現される。

＜第２実施形態＞
図２を参照して、本開示における手術顕微鏡１の第２実施形態について説明する。なお、以下説明する第２〜第７実施形態の一部には、第１実施形態の構成と同様の構成を採用できる。従って、以下では、第１実施形態の構成と同様の構成を採用できる部分には、第１実施形態における符号と同じ符号を付し、その説明を省略または簡略化する。また、図２〜図７では、照明光学系１０、ビームスプリッタ１５、およびレンズ群３３等の図示を省略する。

第２実施形態の手術顕微鏡１では、補助光Ｈを観察対象に向けて偏向させる偏向部４０ＢＲ，４０ＢＬが、光軸間距離変更部２３よりも観察対象から遠い側に配置されている。一例として、第２実施形態の光軸間距離変更部２３における第１反射部２４Ｒ，２４Ｌには、補助光Ｈの少なくとも一部を透過する部分透過ミラー（例えば、ダイクロイックミラーまたはハーフミラー等）が用いられている。偏向部４０ＢＲ，４０ＢＬは、第１反射部２４Ｒ，２４Ｌに向けて補助光Ｈを反射させることで、第１反射部２４Ｒ，２４Ｌを透過する補助光Ｈの光軸を、観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸と同軸とすることができる。

第２実施形態の偏向部４０ＢＲ，４０ＢＬは、第２アタッチメント５０Ｂに設けられている。第２アタッチメント５０Ｂは、第１アタッチメント２０Ｂに装着される。従って、第２実施形態では、第２アタッチメント５０Ｂが第１アタッチメント２０Ｂに装着されることで、実体角αの変更と補助光Ｈの偏向とが共に適切に行われる。補助光Ｈが必要無い場合には、第２アタッチメント５０Ｂを用いずに第１アタッチメント２０Ｂのみを用いればよい。以下説明する第３実施形態〜第６実施形態でも、補助光Ｈが必要であるか否かに応じて、第２アタッチメント５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ，５０Ｆを用いるか否かを適宜選択することが可能である。

＜第３実施形態＞
図３を参照して、本開示における手術顕微鏡１の第３実施形態について説明する。第３実施形態の手術顕微鏡１では、補助光Ｈを偏向させる偏向部４０ＣＲ，４０ＣＬが、光軸間距離変更部２３よりも観察対象に近い側に配置されている。一例として、第３実施形態では、観察光束ＲＳ，ＬＳの少なくとも一部を透過し、且つ補助光Ｈの少なくとも一部を反射させるミラーが、偏向部４０ＣＲ，４０ＣＬとして用いられている。さらに、偏向部４０ＣＲ，４０ＣＬは、観察光束ＲＳ，ＬＳの光路上（詳細には、第２レンズ２２と観察対象の間の観察光束ＲＳ，ＬＳの光路上）に設けられている。その結果、観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸と補助光Ｈの光軸が同軸となる。第３実施形態では、補助光Ｈが第２レンズ２２を通過せずに患者眼Ｅに照射されるので、第２レンズ２２による補助光Ｈの反射が生じない。

第３実施形態の偏向部４０ＣＲ，４０ＣＬは、第２アタッチメント５０Ｃに設けられている。第２アタッチメント５０Ｃは、第１アタッチメント２０Ｃ（詳細には、第１アタッチメント２０Ｃのうち観察対象に近い側）に装着される。従って、第２アタッチメント５０Ｃが第１アタッチメント２０Ｃに装着されることで、実体角αの拡大と補助光Ｈの偏向とが共に適切に行われる。なお、図３に示す例では、２つの補助光Ｈの各々が異なる方向（左方と右方）から偏向部４０ＣＲ，４０ＣＬに入射する。しかし、複数の補助光Ｈを同一の方向から偏向部４０ＣＲ，４０ＣＬに入射させてもよい。

＜第４実施形態＞
図４を参照して、本開示における手術顕微鏡１の第４実施形態について説明する。第４実施形態の偏向部４０Ｄは、第３実施形態と同様に、光軸間距離変更部２３よりも観察対象に近い側に配置されている。また、第４実施形態の偏向部４０Ｄにも、観察光束ＲＳ，ＬＳの少なくとも一部を透過し、且つ補助光Ｈの少なくとも一部を反射させるミラーが採用されている。このように、１つのミラーを偏向部４０Ｄとして採用してもよい。

＜第５実施形態＞
図５を参照して、本開示における手術顕微鏡１の第５実施形態について説明する。第５実施形態の偏向部４０ＥＲ，４０ＥＬは、観察光束ＲＳ，ＬＳの光路の側方に配置されている。従って、第５実施形態の手術顕微鏡１は、観察対象に対する観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸の角度よりも大きい角度で、補助光Ｈを観察対象に入射させることができる。

第５実施形態の偏向部４０ＥＲ，４０ＥＬは、第２アタッチメント５０Ｅに設けられている。第２アタッチメント５０Ｅは、第１アタッチメント２０Ｅ（詳細には、第１アタッチメント２０Ｅの側部）に装着される。このように、第２アタッチメント５０の装着位置は適宜設計できる。

＜第６実施形態＞
図６を参照して、本開示における手術顕微鏡１の第６実施形態について説明する。第６実施形態の偏向部４０ＦＲ，４０ＦＬは、第５実施形態と同様に、観察光束ＲＳ，ＬＳの光路の側方に配置されている。一方で、偏向部４０ＦＲ，４０ＦＬによって偏向される補助光Ｈの光路は、第２レンズ２２を通過する。従って、第５実施形態の手術顕微鏡１は、第２レンズ２２の屈折力を利用して補助光Ｈを観察対象に入射させることができる。

＜第７実施形態＞
図７を参照して、本開示における手術顕微鏡１の第７実施形態について説明する。図７では、図１〜図６とは異なる方向から第２アタッチメント２０Ｇ等の構成が示されているので、光軸間距離変更部２３等は図示されていない。第７実施形態の手術顕微鏡１は、患者眼Ｅの眼底をより広い角度でユーザに観察させるための広角観察ユニット６０を備える。例えば、硝子体手術を行う際に広角観察ユニット６０を用いるのが有用である。第７実施形態の広角観察ユニット６０は、第１アタッチメント２０Ｇに着脱可能に装着される。また、広角観察ユニット６０では、縮小レンズ６２を備えた基部６１と、前置レンズ６７を備えた先端部６６とがアーム６４によって接続されている。従って、ユーザは、広角観察ユニット６０を第１アタッチメント２０Ｇに装着することで、患者眼Ｅの眼底の広角観察を容易に行うことができる。ただし、基部６１と先端部６６が別のユニットとなっていてもよい。

＜変容例＞
上記実施形態で開示された技術は一例に過ぎない。従って、上記実施形態で例示された技術を変更することも可能である。例えば、上記実施形態の実体角変更部２１は、手術顕微鏡１の本体（詳細には観察光学系３０）に装着される第１アタッチメント２０に設けられている。しかし、実体角変更部２１は、手術顕微鏡１の本体に内蔵されていてもよい。

第２〜第６実施形態の偏向部４０は、第１アタッチメント２０に装着される第２アタッチメント５０に設けられている。しかし、第２〜第６実施形態でも、第１実施形態と同様に、偏向部４０が第１アタッチメント２０に予め設けられていてもよい。逆に、２つの観察光束ＲＳ，ＬＷの光路の間に配置される第１実施形態の偏向部４０Ａが、第１アタッチメント２０Ａに対して着脱可能であってもよい。また、偏向部４０が本体に対して着脱可能であってもよい。偏向部４０を備えた第２アタッチメント５０が、第１アタッチメント２０でなく手術顕微鏡１の本体に装着されてもよい。また、複数種類の補助光Ｈを偏向部４０によって偏向させてもよいことは言うまでもない。実体角変更部２１を採用せずに、偏向部４０のみを手術顕微鏡１に搭載することも可能である。また、実体角変更部２１を採用せずに、偏向部４０を備えた第２アタッチメント５０を手術顕微鏡１の本体に装着することも可能である。

各種光学素子の構成を変更することも可能である。例えば、光軸間距離変更部２３は、図８に例示するようなプリズム２３１であってもよい。図８に例示するプリズム２３１は、互いに平行な第１反射平面２４１Ｒおよび第２反射平面２５１Ｒと、互いに平行な第１反射平面２４１Ｌおよび第２反射平面２５１Ｌを備える。また、図９に例示するようなプリズム２３２を光軸間距離変更部２３として使用することもできる。図９に例示するプリズム２３２は、中央部２３２Ｃ、右部２３２Ｒ、および左部２３２Ｌを備える。右部２３２Ｒは中央部２３２Ｃよりも右側に配置され、左部２３２Ｌは中央部２３２Ｃよりも左側に配置される。右部２３２Ｒの第１反射平面２４２Ｒと、中央部２３２Ｃの第２反射平面２５２Ｒは互いに平行に配置される。また、左部２３２Ｓの第１反射平面２４２Ｌと、中央部２３２Ｃの第２反射平面２５２Ｌも平行に配置される。以上のように、プリズム２３１またはプリズム２３２等を用いても、観察光束ＲＳ，ＬＳが反射されることで光軸間距離が適切に変更される。

上記実施形態で例示した第１アタッチメント２０は、以下のように表現することもできる。観察対象からの右眼用の観察光束と左眼用の観察光束を導光する観察光学系と、前記観察光学系に設けられるレンズであり、観察対象との間の光路上に他のレンズが配置されていない場合に前側焦点が観察対象の物体面となる第１レンズと、を備えた手術顕微鏡に装着されるアタッチメントであって、前記第１レンズと観察対象の間の観察光束の光路上に装着されると共に、観察対象からの右眼用の観察光束の光軸と左眼用の観察光束の光軸とが成す実体角、および前記観察光学系の焦点面を可変とする実体角変更部を有することを特徴とする。

上記実施形態で例示した手術顕微鏡は、以下のように表現することもできる。観察対象である生体をユーザに立体視させる手術顕微鏡であって、観察対象からの右眼用の観察光束を右眼用撮像素子に導光すると共に、観察対象からの左眼用の観察光束を左眼用撮像素子に導光する観察光学系と、前記右眼用撮像素子および前記左眼用撮像素子による撮像信号に基づいて、ユーザの右眼で観察される観察画像と、ユーザの左眼で観察される観察画像を３Ｄディスプレイに表示させる制御部と、前記観察光学系に設けられるレンズであり、前側焦点が観察対象の物体面となる対物レンズと、を備え、前記観察光学系の焦点が観察対象に合った状態で、手術を行うユーザの眼の高さよりも上方に前記対物レンズが位置することを特徴とする。この手術顕微鏡によると、ユーザが手術を行いながら３Ｄディスプレイを見る場合等に、ユーザの視界が遮られ難い。

１ 手術顕微鏡
２０ 第１アタッチメント
２１ 実体角変更部
２２ 第２レンズ
２３ 光軸間距離変更部
２４Ｒ，２４Ｌ 第１反射部
２５Ｒ，２５Ｌ 第２反射部
２６ 光束拡散素子
３０ 観察光学系
３１ 第１レンズ
４０ 偏向部
５０ 第２アタッチメント

Claims (8)

1. 観察対象である生体をユーザに立体視させる手術顕微鏡であって、
   観察対象からの右眼用の観察光束と左眼用の観察光束を導光する観察光学系と、
   前記観察光学系に設けられるレンズであり、観察対象との間の光路上に他のレンズが配置されていない場合に前側焦点が観察対象の物体面となる第１レンズと、
   前記第１レンズと観察対象の間の観察光束の光路上に配置され、観察対象からの右眼用の観察光束の光軸と左眼用の観察光束の光軸とが成す実体角、および前記観察光学系の焦点面を変更する実体角変更部と、
   を備えたことを特徴とする手術顕微鏡。
2. 請求項１に記載の手術顕微鏡であって、
   前記実体角変更部は、
   前側焦点が観察対象の物体面となる第２レンズと、
   前記第２レンズから平行光束として出射される観察対象からの観察光束の方向を変えることで、右眼用の観察光束と左眼用の観察光束の光軸間距離を変更する光軸間距離変更部と、
   前記光軸間距離変更部から平行光束として出射される観察光束を拡散光束として前記第１レンズに入射させる光束拡散素子と、
   を備えたことを特徴とする手術顕微鏡。
3. 請求項２に記載の手術顕微鏡であって、
   前記光軸間距離変更部は、
   光を反射させる反射平面が互いに平行な第１反射部および第２反射部を備え、前記第１反射部および前記第２反射部によって観察光束を反射させることで光軸間距離を変更することを特徴とする手術顕微鏡。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の手術顕微鏡であって、
   手術顕微鏡本体に装着される第１アタッチメントをさらに備え、
   前記第１アタッチメントは少なくとも前記実体角変更部を有することを特徴とする手術顕微鏡。
5. 請求項４に記載の手術顕微鏡であって、
   前記第１アタッチメントは、
   照明光および測定光の少なくともいずれかを観察対象に向けて偏向する偏向部をさらに備えたことを特徴とする手術顕微鏡。
6. 請求項４に記載の手術顕微鏡であって、
   前記第１アタッチメントに装着される第２アタッチメントをさらに備え、
   前記第２アタッチメントは、照明光および測定光の少なくともいずれかを観察対象に向けて偏向する偏向部を有することを特徴とする手術顕微鏡。
7. 請求項５または６に記載の手術顕微鏡であって、
   前記偏向部によって偏向される光は、
   ＯＣＴ干渉信号を取得するための測定光、
   観察対象が患者眼である場合に、前記患者眼の光学特性を取得するための測定光、
   観察対象を照明する照明光、
   の少なくともいずれかであることを特徴とする手術顕微鏡。
8. 観察対象である生体からの右眼用の観察光束と左眼用の観察光束を導光することで、観察対象をユーザに立体視させる手術顕微鏡であって、
   前側焦点が観察対象の物体面となる対物レンズと、
   前記対物レンズから平行光束として出射される観察対象からの観察光束の方向を変えることで、右眼用の観察光束と左眼用の観察光束の光軸間距離を変更する光軸間距離変更部と、
   前記光軸間距離変更部から平行光束として出射される観察光束を拡散光束とする光束拡散素子と、
   前記光束拡散素子から出射された右眼用の観察光束と左眼用の観察光束が共に通過する共通レンズと、
   を備えたことを特徴とする手術顕微鏡。
   
   

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