JP4267278B2 - 異なる２つの方向からの同時照明のための照明装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、とりわけステレオ手術顕微鏡等の光学観察装置のための異なる２つの方向からの同時照明（０°照明及び斜照明の同時照明を含む）を行うための照明差込入射装置（ないしプリズム構造体）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（ステレオ）手術顕微鏡では、しばしば、照明差込入射が行われるが、これによって、照明光路は、偏向装置を介して、傾斜部分光線束（光路）と０°部分光線束（光路）へと分割され、これら光線束は、顕微鏡の主光路へと差込入射される。
【０００３】
物体野（領域）を照明するための差込入射光路は、様々な応用分野で、とりわけ眼科分野において利用される。その場合、通常、患者の眼は、手術顕微鏡の照明（光）によって直接照明される。これによって、明るさが余りにも大きい場合、とりわけ網膜が、場合によっては角膜も著しく損傷の危険に晒される。
【０００４】
そのため、このような危険を回避し又は最小にしようとする努力が繰り返し試みられている。例えば、US-A-4 715 704では、光非透過性の絞りが、照明光路中であって物体面と光学的に共役な位置に（旋回差込式に）配された。また、DE-A-101 08 254には、空間及びスペクトル特性を有する絞りが開示されている。これらの絞りはすべて、物体野の暗化（Abdunkelung）を引き起こすが、これは勿論眼に対する最善の保護をもたらすものではある。しかしながら、この暗化のため、外科医の作業もまた、視界が制限されることにより妨げられる。そのため、一定程度眼を保護しつつ外科医に対し十分な明るさをもたらす照明が本来的に望ましい。
【０００５】
眼科（顕微鏡）用対物レンズについての１つの解決手段として、対物レンズを回転させることにより、０°照明を旋回的に解除できるようにすることが既知である。
【０００６】
他の解決手段としては、シャッタによって０°照明をオフ切換えすることが既知である。これら２つのバリエーションでは、危険な０°照明はオフ切換えされるが、物体野は引き続き所謂６°成分（照明）（６°−Anteil）によって照明される。また、EP 1 153 569 A2によれば、種々異なるレンズ要素を旋回離脱（除去）させることにより、危険性が大きく低減するよう、網膜上での危険な光の結像を変化させることが提案されている。
【０００７】
その光学的構造のため費用がかかる他の装置として、ツァイス社のパンフレットに記載されているOPMI（登録商標）MDOを挙げることができる。この装置では、患者の眼は、赤色反射がもはや必要とされない場合、組み込まれている斜照明によって照明される。
【０００８】
DE-A-40 28 605及びDE-A-196 50 773には、それぞれ、２つの偏向手段を有する装置が開示されている。これらの装置では、第一の偏向手段は、部分的にか或いは完全に摺動可能に配設される。第二の偏向手段は、観察光路の近くに、該光路を完全に又は部分的に含むように、配される。このようにして一様な赤色反射が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
更に、WO-A-99/59016から、互いに独立に調節可能な顕微鏡の主光軸に対し平行な光ビームと顕微鏡の光軸に対し傾斜した光ビームとを生成する照明装置が既知である。しかし、この装置では、０°プリズム−シュノーケルを介することにより照明ひとみの一部しか利用されないため、口径食（ないしけられ）や視野制限が生じうるという不利がある。同様に、０°照明野は、６°（照明）野よりも小さい。このため、赤色反射は、場合によっては、照明野であれば何処にでも（万遍なく）起こるとは限らなくなる。更に、この装置によって、角膜上での赤色反射は少なくとも３つ（三箇所）生じるが、これは、時として望ましいものではない。
【００１０】
それゆえ、本発明の課題は、光線入射ひとみを最適に利用し、更に−眼底の赤色反射照明がもはや不要である場合は−物体野照明の強度（明るさ）を低減することなくかつそれによって上述の従来技術の欠点を回避しつつ、患者のために効果的な眼の保護を可能にする照明差込入射装置を提供することである。この２つの部分的課題の順序は、逆にすることも可能である。即ち、効果的な眼保護を可能にしつつ、更に光線入射ひとみを最適に利用することも本発明の課題をなす。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明の一視点によれば、光源及びプリズム結合体（ないしプリズム組合体： Prismenkombination ）を含むと共に、光軸を有する主対物レンズを含む（とりわけステレオ手術顕微鏡等の）光学観察装置のために第一及び第二照明部分光線束によって異なる２つの方向から被検試料を同時に照明するための照明装置が提供される。この照明装置において、
前記プリズム結合体は、第一及び第二部分プリズムから構成されると共に、該第一部分プリズムと該第二部分プリズムとの間に配される光分割面と、該第二部分プリズムに配されるミラー面とを備え、該第一部分プリズムと該第二部分プリズムは該光分割面を介して互いに結合していること、
前記光分割面と前記ミラー面は、該光分割面が、前記主対物レンズの前記光軸に対する遠隔位置において、前記光源から放射された光源照明光線束の一部を前記第一照明部分光線束として偏向し、かつ、光の方向に関し該光分割面に後置された該ミラー面が、該光軸に対する近接位置において、該光源照明光線束の残余の一部を前記第二照明部分光線束として同時に偏向するよう配置されること、及び
前記プリズム結合体は、当該プリズム結合体の位置を選択することにより、前記主対物レンズを通過した後の前記第一及び第二照明部分光線束の照明方向が一緒に変化可能であるように、前記光軸に対し半径方向に摺動可能であること
を特徴とする（形態１・基本構成）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を示す。なお、形態２以下は従属請求項の対象でもありうる。
（形態１） 上記基本構成参照。
（形態２） 照明装置は、照明光線束の光軸が、プリズム結合体の内部において、主対物レンズの光軸と直交し、光分割面が、主対物レンズの光軸に対し４５°±５’の角度をなし、かつ第二照明部分光線束の完全反射を引き起こすミラー面は、主対物レンズの光軸に対し４５°の角度をなすこと、プリズム結合体が、−ステレオ顕微鏡の場合−主対物レンズと、２つのステレオスコピック観察光路の鏡筒レンズ系との間に配されること、及びプリズム結合体が、主対物レンズの光軸へ向う適正かつ口径食（ないしけられ）のない観察を達成するよう、２つのステレオスコピック観察光路を指向する部分が（光軸の方向から見て）テーパ状に構成されることが好ましい。
（形態３） 照明装置は、プリズム結合体が、光源及び照明光学系と固定的に結合し、並びに主対物レンズの光軸に関し半径方向ないし直交方向へ摺動可能に配されることが好ましい。
（形態４） 照明装置は、プリズム結合体が、中心合わせ（調心）可能に構成されること、及び主対物レンズの光軸に関し一方の（第二）部分光線束を介したプリズム結合体の中心合わせによりかつ照明状態において、被検試料の０°照明が行われると共に、他方の（第一）部分光線束によって、主対物レンズの光軸から逸れる斜照明が生成可能に構成されることが好ましい。
（形態５） 照明装置は、プリズム結合体が、偏心可能に構成され、２つの部分光線束を介したプリズム結合体の偏心により、主対物レンズの光軸から逸れる斜照明が生成可能に構成されることが好ましい。
（形態６） 照明装置は、プリズム結合体又は他の光線偏向装置を摺動するための自動（ないしモータ）駆動装置が設けられかつ好ましくは電子的に制御可能に構成され、プリズム結合体又は他の光線偏向装置の自動（ないしモータ）駆動装置が、距離測定装置と結合し、距離測定装置ないし自動（ないしモータ）駆動装置が、装置作動時でかつ例えば患者の眼等の被検試料ないし物体への距離が余りにも短い場合、プリズム結合体を中心合わせされた０°状態から離脱するよう摺動させることが好ましい。
（形態７） 照明装置は、プリズム結合体又は他の光線偏向装置の自動（モータ）駆動装置が、光強度（明るさ）測定装置と結合し、光強度測定装置ないし自動（ないしモータ）駆動装置が、装置作動時でかつ明るさ（Leuchtdichte）が余りにも大きい場合、プリズム結合体を中心合わせされた（０°）状態から離脱するよう摺動させることが好ましい。
（形態８） 照明装置は、プリズム結合体が、照明光学系及び／又は光源と共に摺動可能に構成されることが好ましい。
（形態９） 照明装置は、被検試料に対する任意に選択可能な照明が調節可能なように、プリズム結合体が摺動可能に構成されることが好ましい。
（形態１０） 照明装置は、プリズム結合体又は他の光線偏向装置が、光軸の半径ないし直交方向に手動又は自動（ないしモータ）駆動で摺動可能なように構成されることが好ましい。
【００１３】
本発明では、以下のような措置が取られる：
【００１４】
（１）偏向要素は、主対物レンズの光軸に対する遠隔位置において第一照明部分光線束を偏向するため（斜照明）、並びに主対物レンズの光軸に対する近接位置において第二照明部分光線束を偏向するため（０°照明の達成）のプリズム結合体として構成される。偏向要素は、光を照明ひとみ全体から受容し、そのため第一偏向要素（６°照明）の（光分割）面全体に光が当たる。これによって、更に、構造大きさを非常に小さくすることができる。
【００１５】
（２）患者の眼の保護は、プリズム結合体が、それに後続する照明光学系と共に、観察光路から離隔するよう摺動されることにより行われる。これによって、網膜に生じかつ黄斑の近傍では有害でありうる光斑（Leuchtfleck）が、黄斑の位置から離隔される。外科医は、赤色反射が最早不要なると、照明ユニット全体を摺動する。しかし、そのとき、外科医は、最早赤色反射は起こらないが異なる（照明）角度のみを有する同じ物体野照明を依然として使用する。この摺動は、本発明によれば、手動又は自動（ないしモータ）駆動で行なうことができる。眼の保護は、他の光ビーム差込入射構造と組み合わせることが可能であることも自明であるが、反対に、本発明のプリズム結合体を摺動運動とは独立的にも合理的に使用可能である。
【００１６】
（３）０°シュノーケルは、０°光線（照明）が観察光路間に最早直接差込入射されないことによってではなく、光源の方向へ多少変位されること
（構成）によって代替される。そのため、本発明の好ましい一実施形態によれば、０°偏向要素のための新たな形態が選択される。
【００１７】
顕微鏡の照明の状態は、本発明によって、以下のように改善される：
【００１８】
（１）好ましくは顕微鏡の光軸に対し摺動可能な偏向要素（これは２つの光路を形成する）を介する照明光路の差込入射によって、それ自体既知であるが、物体（被検試料）の０°照明と斜照明を同時に生成することが可能である。
【００１９】
（２）偏向要素を単独で又は照明系と一緒に半径方向（対物レンズの光軸の直交方向）外方へ摺動することにより、０°照明が斜照明へと転換され、これによって赤色反射（の生成）が回避される。本発明の（偏向要素の）摺動は、差込入射の構成とは独立している。そのため、例えば前述の国際公開WO99/59016に従って装置を構成しうるが、偏向要素が、主対物レンズの光軸の直交方向に摺動可能であるという点で相違する。
【００２０】
（３）けられ及び照明野の視野制限は回避される。
【００２１】
（４）２つの照明野は、同じ大きさでかつ均一に照明される。
【００２２】
（５）赤色反射は、中心合わせされた状態では、照明野全体に亘って可視的である。
【００２３】
（６）極く近くに互いに隣接する角膜反射は最大で２つ生じる。
【００２４】
（７）好ましい実施形態に応じた本発明の新規な０°プリズムは、その提案された形態では、２つのステレオスコピックな観察光路の極く近くに位置するため、とりわけ良好な赤色反射が行われる。
【００２５】
好ましい一展開形態では、本発明とDE-A-195 38 382とが組み合わせられる。なお、DE-A-195 38 382に開示されたシステムは、自動距離測定装置によって−所定の限界的ないし臨界的（クリティカルな）距離を下回った場合−警報信号を発するか又は照明を低減ないし遮断するものである。この装置は、クリティカルな状況が生じた場合、照明光学系及び光源あり／なしの照明プリズムを観察ひとみから自動的に離隔するよう摺動させるために使用可能である。
【００２６】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、特許請求の範囲に付した図面参照符号は、発明の理解の容易化のためであり、本発明を図示の態様に限定することを意図しない。また、以下の実施例も発明の理解の容易化のために過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において当業者により実施可能な付加・置換等を排除することも意図しない。例えば、本発明は手術顕微鏡に限定されず、付加的照明を有する他の光学装置（例えば回路基板検査用の顕微鏡等）にも適用可能である。なお、これらの点に関しては、出願から補正後に至るまで同様である。
【００２７】
図１〜図３は、互いに関連して記載されている。従って、同一の図面参照符号は、同一の部材・要素を意味し、異なる添え字を有する図面参照符号は、類似の機能を有する部材・要素を意味する。
【００２８】
図１に、照明差込入射装置の平面図を示した。この照明差込入射装置は、光源１、照明光学系２、光源１及び照明光学系２と固定的に結合するプリズム結合体３、プリズム結合体３のための摺動装置４、照明光線束７、主対物レンズ１０、並びに観察光路１１ａ、１１ｂを有する。
【００２９】
図２は、図１に示した照明差込入射装置を側面から見た断面図である。ここには、光源１、照明光学系２、主対物レンズ１０の光軸１２に中心合わせされた状態のプリズム結合体３、プリズム結合体３の光分割面（Strahlenteilerflaeche）５及びミラー面６、被検試料ないし物体１３に対する０°照明のための照明部分光線束８、主対物レンズ１０の光軸１２からより遠くに位置する照明部分光線束９、並びに主対物レンズ１０が示されている。
【００３０】
図３は、図２と類似しているが、但しプリズム結合体３が、主対物レンズ１０の光軸１２に対し直交方向に（図２の中心合わせ状態から離れて図中右方へ）摺動した状態にある場合の照明部分光線束８及び９を示している。
【００３１】
照明差込入射装置の作動態様を、まず図２に基づいて説明する。光分割面５及びミラー面６を有する本発明のプリズム結合体３が中心合わせされた状態にある場合、照明光線束７は、主対物レンズ１０の光軸１２に対しコアキシャルないし同軸の２つの照明部分光線束８及び９へと（分割され）夫々偏向される。
【００３２】
即ち、光分割面５は、主対物レンズ１０を介して、主対物レンズ１０の光軸１２から離隔した位置からの物体１３の照明を引き起こす。他方、ミラー面６は、光分割面５を（偏向ないし反射されずに）通過する照明光線束７の一部を主対物レンズ１０の光軸１２へと（偏向ないし反射して）入射し、ほぼ０°の角度をなして物体１３を照明する（所謂「０°照明」、即ち光軸と平行な光線による物体の照明）。
【００３３】
図３から明らかな通り、双方向矢印で表されているように、プリズム結合体３を、プリズム結合体３と固定的に結合する照明光学系２及び光源１と共に、主対物レンズ１０の光軸１２の半径（直交）方向外方へ摺動させると、形成された照明部分光線束８及び９は何れも、主対物レンズ１０の光軸１２から離隔した位置から物体１３に対し斜照明を行なう。このため、赤色反射及び従って黄斑の近傍での眼底の過照明を回避することが可能となる。
【００３４】
バリエーションとして、プリズム結合体３のみを摺動する（照明光学系２及び／又は光源１は摺動しない）構成を選択することも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の独立請求項１により、所定の課題として掲げた効果が上述の通り達成される。即ち、本発明の照明差込入射装置により、光線入射ひとみを最適に利用し、更に−眼底の赤色反射照明がもはや不要である場合は−物体野照明の強度（明るさ）を低減することなく患者のために効果的な眼の保護を可能にすること（即ち、過照明を防止すること）、或いは効果的な眼保護を可能にしつつ、更に光線入射ひとみを最適に利用することができる。
更に各従属請求項により、付加的な効果がそれぞれ達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリズム結合体による顕微鏡の主光路への照明差込入射装置。
【図２】中心合わせされた状態にあるプリズム結合体による顕微鏡の主光路への照明差込入射装置。
【図３】図２と類似しているが、プリズム結合体は、光軸の直交方向へ摺動された状態にある。
【符号の説明】
１ 光源
２ 照明光学系
３ プリズム結合体
４ 摺動装置
５ 斜照明のための光分割面
６ ０°照明のためのミラー面
７ 照明光線束
８ ０°照明のための照明部分光線束
９ 斜照明のための照明部分光線束
１０ 主対物レンズ
１１ａ、ｂ 観察光路
１２ １０の光軸
１３ 被検試料ないし物体（患者の眼）

Claims (7)

1. 光源（１）及びプリズム結合体（３）を含むと共に、光軸（１２）を有する主対物レンズ（１０）を含む光学観察装置のために第一及び第二照明部分光線束（８、９）によって異なる２つの方向から被検試料（１３）を同時に照明するための照明装置において、
   前記プリズム結合体（３）は、第一及び第二部分プリズムから構成されると共に、該第一部分プリズムと該第二部分プリズムとの間に配される光分割面（５）と、該第二部分プリズムに配されるミラー面（６）とを備え、該第一部分プリズムと該第二部分プリズムは該光分割面（５）を介して互いに結合していること、
   前記光分割面（５）と前記ミラー面（６）は、該光分割面（５）が、前記主対物レンズ（１０）の前記光軸（１２）に対する遠隔位置において、前記光源（１）から放射された光源照明光線束（７）の一部を前記第一照明部分光線束（９）として偏向し、かつ、光の方向に関し該光分割面（５）に後置された該ミラー面（６）が、該光軸（１２）に対する近接位置において、該光源照明光線束（７）の残余の一部を前記第二照明部分光線束（８）として同時に偏向するよう配置されること、及び
   前記プリズム結合体（３）は、当該プリズム結合体（３）の前記光軸（１２）に対する半径方向の位置を選択することにより、前記主対物レンズ（１０）を通過した後の前記第一及び第二照明部分光線束（８、９）の照明方向が一緒に変化可能であるように、前記光軸（１２）に対し半径方向に摺動可能であること
   を特徴とする照明装置。
2. 前記照明光線束（７）の光軸は、前記プリズム結合体（３）の内部において、前記主対物レンズ（１０）の光軸（１２）と直交し、前記光分割面（５）は、該主対物レンズ（１０）の光軸（１２）に対し４５°±５’の角度をなし、かつ前記第二照明部分光線束（８）の完全反射を引き起こすミラー面（６）は、該主対物レンズ（１０）の光軸（１２）に対し４５°の角度をなすこと、
   前記プリズム結合体（３）は、−ステレオ顕微鏡の場合−前記主対物レンズ（１０）と、２つのステレオスコピック観察光路（１１ａ、１１ｂ）の鏡筒レンズ系との間に配されること、及び
   前記プリズム結合体（３）は、前記主対物レンズ（１０）の光軸（１２）へ向う適正かつ口径食のない観察を達成するよう、前記２つのステレオスコピック観察光路（１１ａ、１１ｂ）を指向する部分がテーパ状に構成されること
   を特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記プリズム結合体（３）は、光源（１）及び照明光学系（２）と固定的に結合し、並びに前記主対物レンズ（１０）の光軸（１２）に関し半径方向ないし直交方向へ摺動可能に配される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記プリズム結合体（３）は、中心合わせ可能に構成されること、及び
   前記主対物レンズ（１０）の光軸（１２）に関し前記一方の（第二）部分光線束（８）を介した前記プリズム結合体（３）の中心合わせによりかつ照明状態において被検試料（１３）の０°照明が行われると共に、前記他方の（第一）部分光線束（９）によって、該主対物レンズ（１０）の光軸（１２）から逸れる斜照明が生成可能に構成されること
   を特徴とする請求項１〜３の一に記載の照明装置。
5. 前記プリズム結合体（３）は、偏心可能に構成され、前記２つの部分光線束（８、９）を介した該プリズム結合体（３）の偏心により、前記主対物レンズ（１０）の光軸（１２）から逸れる斜照明が生成可能に構成される
   ことを特徴とする請求項１〜４の一に記載の照明装置。
6. 前記プリズム結合体（３）又は他の光線偏向装置を摺動させるための自動ないしモータ駆動装置が設けられかつ制御可能に構成され、該プリズム結合体（３）又は他の光線偏向装置の自動ないしモータ駆動装置は、距離測定装置と結合し、該距離測定装置は、装置作動時でかつ被検試料（１３）への距離が余りにも短い場合、該プリズム結合体（３）を中心合わせされた０°状態から離脱するよう摺動させる
   ことを特徴とする請求項１〜５の一に記載の照明装置。
7. 前記プリズム結合体（３）又は他の光線偏向装置の自動ないしモータ駆動装置は、光強度測定装置と結合し、該光強度測定装置は、装置作動時でかつ明るさが余りにも大きい場合、前記プリズム結合体（３）を前記中心合わせされた状態から離脱するよう摺動させる
   ことを特徴とする請求項１〜６の一に記載の照明装置。

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