(57)【要約】【課題】さまざまな照明要求に適合させることができる照明システムを有する実体顕微鏡システムを提供する。【解決手段】顕微鏡検査システムの照明システム５１は、照明光ビーム７２の角度β2を変更するように構成されたアクチュエータ８１と、照明光ビームのビーム経路中に選択的に位置決め可能な鏡アセンブリ８７とを含む。鏡アセンブリは、鏡９５の配向を別の鏡９６に対して変更するように構成されたアクチュエータを含んでもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実体顕微鏡システムであって、
物体を画像化するように構成された顕微鏡光学系を備え、前記顕微鏡光学系は、物体平面を有し、光軸を有する対物レンズを含み、さらに
第１の照明光ビームを前記物体平面に向けるように構成された照明システムを備え、前記第１の照明光ビームの中心軸は、前記光軸に対して直交するように配向された平面と前記光軸から離れた場所で交差し、前記照明システムは、前記第１の照明光ビームの前記中心軸と前記光軸との間の前記平面での角度を変更するための第１のアクチュエータを含み、
前記照明システムは、鏡アセンブリと、前記鏡アセンブリを前記鏡アセンブリが前記第１の照明光ビームのビーム経路中に位置決めされている第１の状態から前記鏡アセンブリが前記ビーム経路から外されている第２の状態に選択的に移すように構成された第２のアクチュエータとを含み、
前記鏡アセンブリは、第１の鏡と第２の鏡とを含み、前記平面は、前記第１の鏡が前記第１の状態にあるとき前記第１の鏡と交差し、前記第１の鏡は、前記第１の鏡が前記第１の状態にあるとき、前記第１の照明光ビームの前記中心軸によって交差されるように位置決めされており、前記第１の鏡は、前記第１の鏡が前記第１の状態にあるとき、前記照明光ビームを前記第２の鏡へ向けるように配向されており、前記第２の鏡は、前記第２の鏡が前記第１の状態にあるとき、前記第１の照明光ビームを前記物体平面に向けて偏向させるように配向されており、前記第２の鏡は、前記第１の鏡よりも前記光軸から短い距離に位置決めされている、実体顕微鏡システム。
【請求項２】
前記第１の鏡と前記第２の鏡とのうち少なくとも一方の配向を前記第１の照明光ビームの前記中心軸に対して変更するように構成された第３のアクチュエータをさらに備える、請求項１に記載の実体顕微鏡システム。
【請求項３】
前記第３のアクチュエータを前記第２のアクチュエータの作動位置に依存して制御するように構成されたコントローラをさらに備える、請求項２に記載の実体顕微鏡システム。
【請求項４】
前記照明システムは、第２の照明光ビームを前記物体平面に向けるように構成されている、請求項１から３のいずれかに記載の実体顕微鏡システム。
【請求項５】
前記照明システムは、前記第２の照明光ビームの中心軸と前記光軸との間の角度を変更するように構成された第４のアクチュエータを含む、請求項４に記載の実体顕微鏡システム。
【請求項６】
前記第３のアクチュエータの作動動作と前記第４のアクチュエータの作動動作とが同時に起こるよう構成された前記第３および第４のアクチュエータ間のリンクをさらに備える、請求項５に記載の実体顕微鏡システム。
【請求項７】
前記対物レンズのレンズ素子を相対的に変位させるように構成された、前記物体平面と前記対物レンズとの間の距離を変更するための第５のアクチュエータをさらに備える、請求項１から６のいずれかに記載の実体顕微鏡システム。
【請求項８】
前記物体と前記顕微鏡光学系との間の距離を検出するように構成された距離センサをさらに備える、請求項１から７のいずれかに記載の実体顕微鏡システム。
【請求項９】
前記第２のアクチュエータを前記第５のアクチュエータの作動位置と前記距離センサの検出信号とのうち少なくとも一方に依存して制御するように構成されたコントローラをさらに備える、請求項７または８に記載の実体顕微鏡システム。
【請求項１０】
前記第１のアクチュエータと、前記第２のアクチュエータと、前記第３のアクチュエータと、前記第４のアクチュエータと、前記第５のアクチュエータとのうち少なくとも１つは、モータを含む、請求項１から９のいずれかに記載の実体顕微鏡システム。
【請求項１１】
前記第１の鏡と前記第２の鏡とのうち少なくとも一方は、平面である反射面を有する、請求項１から１０のいずれかに記載の実体顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、顕微鏡システムで観察する物体を照明するように構成された照明システムを有する実体顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
実体顕微鏡システムは、手術野の拡大像を提供するために、外科医によって外科的な処置において用いられ得る。この明細書中で、従来の実体顕微鏡システムは、顕微鏡光学系の物体平面に位置し得る物体を画像化するための顕微鏡光学系と、照明光ビームを物体平面に向けるための照明システムとを含む。
【０００３】
状況によっては、入口開口部が小さい体腔中で外科的な処置を行なうにあたって問題がある。顕微鏡光学系の画像化ビーム経路は、この入口開口部を通って延在しなければならず、照明光は、入口開口部を越えて、体腔内に入らなくてはならない。従来のシステムは、所望量の照明光を体腔内に向けるには不十分であることが判明している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、上記問題を考慮してなされた。
この発明は、さまざまな照明要求に適合させることができる照明システムを有する実体顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の実施例に従って、照明システムを有する顕微鏡システムを用いて、深く狭い体腔を照明することができる。
【０００６】
この発明のさらなる実施例は、実体顕微鏡システムを提供する。この実体顕微鏡システムは、物体を画像化するように構成された顕微鏡光学系を含み、この顕微鏡光学系は、物体平面を有し、光軸を有する対物レンズを含む。この実体顕微鏡システムは、さらに第１の照明光ビームを物体平面に向けるように構成された照明システムを含み、第１の照明光ビームの中心軸は、対物レンズの光軸に対して傾斜している。照明システムは、さらに鏡アセンブリを含み、この鏡アセンブリは、アクチュエータによって第１の状態と第２の状態との間を変位可能であり、鏡アセンブリは、第１の状態において第１の照明光ビームのビーム経路中に位置決めされており、第２の状態において第１の照明光ビームのビーム経路から外されている。鏡アセンブリが、第１の照明光ビームのビーム経路から外されているとき、第１の照明光ビームは、物体平面に当たることができ、第１の照明光ビームの中心軸の配向は、対物レンズの光軸に対して傾斜している。鏡アセンブリが第１の照明光ビームのビーム経路中に位置しているとき、第１の照明光ビームが物体平面にも当たるように、鏡アセンブリのうち少なくとも２つの鏡によって第１の照明光ビームは連続的に偏向されるが、対物レンズの中心軸と光軸との間の角度は、鏡アセンブリがビーム経路中に位置決めされていない第２の状態におけるよりも小さい。
【０００７】
例示的な実施例に従って、照明システムは、第１の照明光ビームの中心軸と光軸との間の角度を変更するように構成されたアクチュエータを含む。
【０００８】
もう１つの例示的な実施例に従って、照明システムは、照明システムの第１の鏡または第２の鏡または両方の鏡の配向を第１の照明光ビームの中心軸に対して変更するように構成されたアクチュエータを含む。
【０００９】
もう１つの例示的な実施例に従って、実体顕微鏡システムは、物体平面と対物レンズとの間の距離を変更するために、対物レンズのレンズを相対的に変位させるように構成されたアクチュエータを含む。物体平面と対物レンズとの間の距離は、実体顕微鏡システムの作動距離とも称される。
【００１０】
上述のアクチュエータのすべてを組合せて１つの実施例に含める必要はない。これらのアクチュエータの各々は、単独でまたは１つ以上の他のアクチュエータと組合せて実体顕微鏡システムにおいて用いられ得る。これらのアクチュエータの各々は、顕微鏡システムのコントローラによって制御される、モータなどの駆動装置を含み得る。しかしながら、アクチュエータを、顕微鏡システムのコントローラの自動制御下でモータで自動的に駆動するのではなく、手で駆動することも可能である。たとえば、アクチュエータは、手動調節ねじまたは手動スライダによって駆動され得、そのようなアクチュエータは、他のアクチュエータのうち１つに機械的にヒンジ止めされ、この１つとともに調節可能であることによっても実現化され得る。
【００１１】
この発明のさらなる実施例に従って、２つの鏡は各々、平面である反射面、凹面である反射面、または凸面である反射面を有し得る。
【００１２】
以下の説明において、この発明は、例示的な実施例に関して、添付の図面に関連してより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実体顕微鏡システムの構成部品の概略図である。
【図２】図１に示す実体顕微鏡システムの他の構成部品を示す概略図である。
【図３】図１および図２に示す実体顕微鏡システムの詳細の立面図である。
【図４】図１から図３に示す実体顕微鏡システムにおいて用いることができる鏡アセンブリのより詳細な図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
例示的な実施例の説明
以下に、実体顕微鏡システムの構成および機能を、実体顕微鏡システムの他の構成部品を示す概略図である図１に関して説明する。図１に示されるように、実体顕微鏡システム１は、対物レンズ５を有する顕微鏡光学系３を含み、顕微鏡光学系３によって画像化されるべき検査中の物体は、対物レンズ５の物体平面７に配置することができる。円錐形のビーム束９として物体平面７から発する光は、対物レンズ５のフロントレンズ１１に入り、対物レンズ５によって像側ビーム束に変えられる。像側ビーム束の光の一部は、左観察ビーム束１３としてズーム光学系１５に入り、ズーム光学系１５を越えて、物体平面７の像を接眼レンズ１７に生成し、顕微鏡システム１の使用者は、この接眼レンズを彼の左眼で覗くことができる。同様に、像側ビーム束の光のもう１つの部分は、右観察ビーム束１４としてズーム光学系１６に入り、ズーム光学系１６を越えて、物体平面７のもう１つの像を接眼レンズ１８に生成し、使用者は、この接眼レンズを彼の右眼で覗くことができる。
【００１５】
物体平面７から発し、左接眼レンズ１７における像の生成に寄与する光は、図１に参照番号２１で示される部分ビーム束であり、この部分ビーム束２３の中心軸２３は、対物レンズ５の光軸２５に対して角度αで配向されている。同様に、右接眼レンズ１８における物体平面７の像に寄与する光は、図１に参照番号２２で示されるビーム束９の部分ビーム束であり、部分ビーム束２２の中心軸２４は、光軸２５に対して角度−αで配向されている。両方の部分ビーム束２１、２２は、それぞれ左接眼レンズ１７および右接眼レンズ１８に像を生成するために、異なる角度で物体平面７から発し、接眼レンズ１７、１８に生成された像は、顕微鏡システム１の使用者によって立体視的像として知覚される。
【００１６】
示された実施例において、対物レンズ５は、顕微鏡光学系３のフロントレンズ１１と、図１に矢印２９で概略的に示すようにフロントレンズ１１に対して光軸２５に平行な方向に変位させることができるもう１つのレンズ２７とを含む２つのレンズアセンブリを含む。２つのレンズアセンブリ１１と２７との相対的な変位は、フロントレンズ１１と物体平面７との間の作動距離ｗの変化を引起こす。顕微鏡光学系３の作動距離ｗのそのような変化は、検査中の物体が、フロントレンズ１１のより近くまたはさらに遠くに移動される場合、必要になることがある。
【００１７】
図１の概略図において、光学レンズは、単純化された表現で示されている。しかしながら、実際には、図１に単純化された表現で示されているレンズは、互いに離れて配置されたまたは互いに接触していてもよい１つ以上のレンズ素子を含んで、複合レンズ群を構成してもよい。
【００１８】
示された例において、実体顕微鏡システム１は、対物レンズ５の前に配置されて対物レンズを保護するフロントプレート４１を含む。フロントプレート４１は、２つの平行な平面である表面を有し、集束または発散倍率などの倍率を有さない。
【００１９】
図１に示す例において、実体顕微鏡システム１は、作動距離ｗを測定するように、測定放射３２を物体７に向かって放出し、物体７によって反射された測定放射３３を受け取るように構成された距離センサ３１を含む。距離センサ３１の検出信号は、データ線３４を介してコントローラ３５に伝送される。コントローラ３５は、アクチュエータ３７を制御線３６を介して検出信号に依存して制御する。アクチュエータ３７は、物体８の表面の像を接眼レンズ１７、１８に生成するために、物体平面７が物体８の表面とおよそ一致するよう物体平面７を調節するために、対物レンズ５のレンズ２７をレンズ１１に対して変位させるように構成されている。
【００２０】
コントローラ３５によって制御されるアクチュエータ３７は、回転を生じさせる電気モータまたは平行移動を生じさせる圧電モータなどのモータを含んでもよい。光学構成部品を作動させるために、アクチュエータは、たとえばレバー、レジスタ、スライダ、台車などによって光学構成部品に機械的に結合されている。しかしながら、アクチュエータ３７はコントローラ３５によって制御されるのではなく、使用者が手でアクチュエータ３７を作動させることも可能であり、アクチュエータ３７は、手で作動されるときに作動を実行するためのねじ付ロッドを備えた手動輪または光学構成部品に機械的に結合されたレジスタを含む。
【００２１】
その上、距離センサ３１によって検出された作動距離ｗに従属してではないが、使用者が電気的スイッチなどの入力装置４３を介してコントローラ３５に伝送した作動信号に従属して、アクチュエータ３７をコントローラ３５で制御することが可能である。
【００２２】
図２に顕微鏡検査システム１の照明システム５１の概略図を示す。ズーム光学系１５、１６および接眼レンズ１７、１８は図２に示されておらず、図２の説明図は、図１の投影図について選択された方向と直交する方向への投影図である。
【００２３】
図３は、フロントプレート４１の前に物体平面７からｄの距離に配置され、光軸２５に対して直交するように配向された平面５３の方を下から光軸２５に沿って向いた平面図である。
【００２４】
図３より、フロントプレート４１は、円形状の横断面を有し、対物レンズ５のレンズ１１、２７は、縮小された横断面を有し、この横断面は、像の生成に寄与する部分ビーム束２１および２２がレンズ１１、２７を障害なく越えるような寸法に作られていることが明らかである。
【００２５】
照明システム５１は、物体平面７に向けられた第１の照明ビーム５５を生成するように構成された第１の照明システム５４を含む。第１の照明システム５４は、対物レンズ５に隣接して配置されており、光源５４のシャーシ５９によって支持されたハロゲンランプなどの光源５６と、反射器５７と、コリメータレンズ５８とを含む。
【００２６】
図２の説明において、第１の照明光ビーム５５の主軸６０は、顕微鏡光学系３によってはっきりと画像化される物体平面７からｈの距離に配置された平面７′において光軸２５と交差する。図２には、狭い体腔６５の底部６３が実体顕微鏡システム１によって観察される状況が概略的に示されており、体腔６５の底部６３は、顕微鏡光学系３の物体平面７とおよそ一致しており、体表６４は、物体平面７からｈの距離にある平面７′に配置されている。第１の照明光ビーム５５の平面７′での断面は、体腔５５の開口部横断面よりも実質的に大きい。しかしながら、第１の照明光ビーム５５の中心軸６６は、第１の照明光ビーム５５が体腔６５に体腔６５の開口部横断面を通って入り、第１の照明光ビーム５５の体腔６５に入っている部分ができる限り大きいことを可能にするように、物体平面７の近傍でではなく、平面７′の近傍で光軸２５と交差する。
【００２７】
さまざまな深さの体腔への適応を可能にするために、光源５４のシャーシ５９は、回転軸６７の周りでの回転を可能にするように懸架されている。光源５４を回転軸６７の周りで回転させることによって、ビーム５５の中心軸６０が光軸２５に対して配向されている角度β1を変更することが可能である。よって、平面７′の対物レンズからの距離ｄ−ｈが変化する場合、それでもビーム５５の大部分が平面７′にあるオリフィスを通って体腔に入るよう、ビーム５５の光軸２５に対する角度β1を変更することができる。
【００２８】
照明システム５１は、物体平面７に向けられた第２の照明光ビーム７２を生成するように構成された第２の照明システム７１を含み、第２の照明ビーム７２の中心軸７３は、光軸２５から離れた場所で平面５３と交差する。中心軸７３は、対物レンズ５の光軸２５と平面７′の近傍で交差する。第１の照明光ビーム５５とは異なり、第２の照明光ビーム７２は、体腔６５の底部６３にできるだけ多くの照明光を提供するために、より小さいビーム横断面を有し、実質的に完全に体腔６５にその開口部横断面を介して入ることを意図されている。
【００２９】
この明細書中で、第２の照明システム７１は、第１の照明システム５４と同様の構成を有し、たとえば、シャーシ７７で支持された光源７４と、反射器７５と、コリメータレンズ７６とを含み、このシャーシは、中心軸７３と光軸２５との間の角度β2を調節するために軸７８の周りを回転させることができる。
【００３０】
照明システム５４および７１それぞれの角度β1およびβ2を変更するように構成された、モータなどの共通アクチュエータ８１が設けられており、アクチュエータ８１は、コントローラ３５によって制御線８２を介して制御される。アクチュエータ８１の制御された動作は、光源５９および７１をそれぞれ軸６７および７８の周りで回転させるために、第１の照明システム５４のシャーシ５９または第２の照明システム７１のシャーシ７７まで、いくつかのロッド８３およびジョイント８４を介して機械的に伝送される。
【００３１】
図２に示された状態で、第２の照明光ビーム７２の完全な横断面が体腔６５の開口部に入るが、照明光ビーム７２は、軸２５に対して角度β2で配向されており、開口部の底部６３に入射する照明光がないまたは開口部の底部に入射する照明光の量が減少されている影が残るため、体腔６５の底部６３は、最適には照明されない。
【００３２】
この状態を改善するために、照明システム５１は、鏡アセンブリ８７を含み、この鏡アセンブリは、第２の照明システム７１によって生成された第２の照明光ビーム７２のビーム経路中に選択的に位置決めすることができ、第２の照明光ビーム７２を偏向させるように構成されている。図３の立面図において、鏡アセンブリ８７は、２つの状態、すなわち鏡アセンブリ８７が顕微鏡システムのビーム経路から完全に外されているＩで示される状態、および鏡アセンブリ８７が第２の照明光ビーム７２のビーム経路中に特に位置決めされているＩＩで示される状態で示されている。この明細書中で、鏡アセンブリ８７は、矢印９０によって示されるように、支持体８９に対して変位させることができる。この変位は、コントローラ３５によって制御線９２を介して制御されるアクチュエータ９１によって引き起こされてもよい。
【００３３】
鏡アセンブリ８７は、第１の鏡９５と第２の鏡９６とを含む。鏡アセンブリ８７が状態ＩＩにおいて第２の照明光ビーム７２のビーム経路中に位置決めされているとき、平面５３および第２の照明光ビーム７２の中心軸７３は、第１の鏡９５と交差する。第１の鏡９５は、鏡アセンブリ８７が状態ＩＩに位置決めされているとき、第２の照明光ビーム７２を光軸２５におよび第２の鏡９６へ向けるように配向されている。第２の鏡９６は、鏡アセンブリ８７が状態ＩＩにあるとき、第２の照明光ビーム７２を物体平面７に向けて偏向させるように配向されている。第２の鏡９６は、第１の鏡９５よりも光軸２５から実質的に短い距離に配置されているので、第２の照明光ビーム７２の中心軸７３および光軸２５は、第２の鏡９６での反射の後、鏡アセンブリ８７が第２の照明光ビーム７２のビーム経路中に位置決めされない状態Ｉにおいて中心軸７３と光軸２５とによって成される角度β2に相当するものとして実質的により小さい角度を成す。第２の照明光ビーム７２が状態ＩＩにおいて体腔６５に入るとき、第２の照明光ビーム７２および光軸２５は、同等の小さな角度を成す。したがって、第２の照明光ビーム７２は、体腔６５の底部６３をよく照らすことができる。
【００３４】
図４には、鏡アセンブリ８７の詳細が断面図で示されている。この明細書中で、第２の鏡９６は、支持体１０１に固定されており、第１の鏡９５は、回転軸１０３に対して回転可能に支持体１０１に保持されている。その上、アクチュエータ１０５が支持体１０１に保持されており、アクチュエータ１０５は、第１の鏡９５の回転軸１０３の周りでの回転位置を変更するために、第１の鏡９５にジョイント１０９を介して結合されたロッド１０７を図４に矢印１１１によって示されるように変位させるように構成されている。アクチュエータ１０５は、コントローラ３５によって制御線１１３を介して制御される。
【００３５】
アクチュエータ１０５は、アクチュエータ８１によって角度β2に引起こされた変化が、第２の鏡９６での反射後に中心軸７３が本質的に対物レンズ５の光軸２５に平行に配向されるように補償されるよう、コントローラ３５によってアクチュエータ８１の作動位置に依存して制御され、角度β2は、第１の鏡９５に当たる前に中心軸７３と光軸２５とによって成される。したがって、鏡アセンブリ８７が状態ＩＩにおいて第２の照明光ビーム７２のビーム経路中に位置するとき、第１の照明光ビーム５５の中心軸６０が物体平面７からｈの距離に配置された平面７′の周囲領域で光軸２５と交差しているにも拘らず、体腔６５の底部６３は、確実に常に良好に照明されている。
【００３６】
上述の実施例において、鏡９５および９６は、平面である鏡面を有する。しかしながら、照明光ビーム７２の開きを修正するために、第２の鏡９６または第１の鏡９５または鏡９６と９５との両方に凸鏡面または凹鏡面などの湾曲した鏡面を設けることも可能である。
【００３７】
上述の実施例において、照明光ビーム５５および７２のそれぞれ中心軸６０または７３と、光軸２５とによって成された角度β1またはβ2は、それぞれ、照明システム５４および７１の両方に機械的に結合された共通アクチュエータ８１によって調節される。しかしながら、角度β1およびβ2の両方を２つの別々のアクチュエータで調節し、各アクチュエータを別々にかつ他のアクチュエータとは独立してコントローラ３５で制御することも可能である。その上、実体顕微鏡システム１の他の作動機能を互いに機械的に結合し、共通アクチュエータによる作動動作を生成することが可能である。よって、第１の鏡９５の回転位置を調節するように構成されたアクチュエータ１０５は、単一のモータ駆動アクチュエータによる対応する作動動作をコントローラ３５で制御するように、たとえば、第２の照明システム７１の回転位置を調節するように構成されたアクチュエータおよび／または第１の照明システム５４の回転位置を調節するように構成されたアクチュエータに機械的に結合されていてもよい。
【００３８】
コントローラ３５が対応する作動機能を共通モータ駆動アクチュエータで引き起こすことを可能にするように、照明システム７１および５４の回転位置を調節するように構成されたアクチュエータ８１または第１の鏡９５の回転位置を調節するように構成されたアクチュエータ５１のうち１つを、作動位置ｗを調節するように構成されたアクチュエータ３５に結合することも可能である。
【００３９】
１つの実施例に従って、この発明は、照明光ビームの角度を変更するように構成されたアクチュエータと、照明光ビームのビーム経路中に選択的に位置決めすることができる鏡アセンブリとを含む顕微鏡検査システムの照明システムを提供する。鏡アセンブリは、鏡の配向を別の鏡に対して変更するように構成されたアクチュエータを含んでもよい。
【００４０】
この発明は、最も実用的で好ましいと考えられる実施例でこの明細書中に示され、説明されたが、当業者には多くの代替例、修正例、変形例が明らかであろうと認められる。したがって、この明細書中に記載されたこの発明の例示的な実施例は、例示的なものであり、どのようにも限定的でないことが意図される。以下の特許請求の範囲に規定されるこの発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更が行なわれてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  実体顕微鏡システム、３  顕微鏡光学系、５  対物レンズ、７  物体平面、８  物体、２５  光軸、５１  照明システム、５３  平面、７２  照明光ビーム、７３  中心軸、８１  共通アクチュエータ、８７  鏡アセンブリ、９１  アクチュエータ、９５  第１の鏡、９６  第２の鏡。
【図１】
2010176131.tif 000003
【図２】
2010176131.tif 000004
【図３】
2010176131.tif 000005
【図４】
2010176131.tif 000006
【外国語明細書】
2010176131000001.pdf