(57)【要約】      （修正有）【課題】赤色反射を発生させることおよび高輝度の赤色反射を発生したときに、手術中の眼の網膜上のストレスを軽減できる眼科外科手術用の顕微鏡システムを提供する。【解決手段】眼科外科手術用顕微鏡システム１ｂは、対象面７ｂを画像化する対物レンズ３ｂと、前記対象面７ｂの対物レンズ側から前記対象面７ｂに向かう少なくとも１つの反帰光線光ビーム４３ｂを発生する反帰光線システムとを備え、前記反帰光線光ビーム４３ｂは、５４０ナノメートルより長い波長を有する可視光のみを実質的に含む。【選択図】図７
2010179143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう少なくとも１つの反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムとを備え、
前記反帰光線光ビームは、５４０ナノメートルより長い波長を有する可視光のみを実質的に含むことを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項２】
前記反帰光線光ビームが６００ナノメートルより長い波長を有する可視光のみを実質的に含む、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
前記反帰光線光ビームが赤色光を含む、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
前記反帰光線システムが前記反帰光線光ビームのビーム路内にフィルターを備え、前記フィルターは、赤色光以外の光に対して非透過となるよう構成される、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
前記反帰光線システムが前記反帰光線光ビームのビーム路内にミラーを備え、前記ミラーは、実質的に赤色光のみを反射するよう構成される、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項６】
前記反帰光線システムが実質的に赤色光のみを出射する光源を備える、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項７】
前記光源が発光ダイオードおよび半導体レーザの少なくとも１つを備える、請求項６に記載の顕微鏡システム。
【請求項８】
前記反帰光線システムが光ビームを発生する光源と、前記光ビームを標準照射光ビームと前記反帰光線光ビームとに分割して前記標準照射光ビームが前記対象面の前記対物レンズ側から前記対象面に向かうようにするビームスプリッタとを備え、
前記反帰光線光ビームの主光線と前記標準照射光ビームの主光線との間の角度が３度より大きい、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項９】
前記反帰光線光ビームの主光線が前記対物レンズの光軸に対して約０度から約４度の角度を以って前記対象面を横切る、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１０】
前記反帰光線光ビームの主光線が前記対物レンズの光軸に対して約１度から約３度の角度を以って前記対象面を横切る、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１１】
前記対象面の前記対物レンズ側から前記対象面に向かう標準照射ビームを発生する標準照射システムをさらに備え、前記標準照射ビームの主光線は、前記対物レンズの光軸に対して４度より大きい角度を以って前記対象面を横切る、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１２】
前記対象面の前記対物レンズ側から前記対象面に向かう標準照射ビームを発生する標準照射システムをさらに備え、前記標準照射ビームの主光線は、前記対物レンズの光軸に対して６度より大きい角度を以って前記対象面を横切る、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１３】
前記反帰光線システムが光源と複数の切換え可能な光弁素子とを備え、前記複数の光弁素子は、複数の反帰光線ビームを選択的に発生する、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１４】
前記反帰光線システムが光源と複数の切換え可能なミラー素子とを備え、前記複数のミラー素子は、複数の反帰光線ビームを選択的に発生する、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１５】
前記反帰光線光ビームの断面が前記対物レンズと前記対象面との間に配置される面において移動可能である、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１６】
前記反帰光線システムが、前記対象面に向かって前記反帰光線光ビームを反射する移動可能なミラーと、前記対物レンズの光軸からの前記ミラーの距離を変更するアクチュエータとを備える、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１７】
前記反帰光線システムが、前記反帰光線光ビームを発生する移動可能な光源と、前記対物レンズの光軸からの前記光源の距離を変更するアクチュエータとを備える、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１８】
手術中の眼の瞳孔の外側の部位を照射する標準照射ビームを発生する標準照射システムをさらに備え、前記標準照射システムが、前記瞳孔に前記標準照射ビームの光が実質的に入らないように前記標準照射ビームを形成するよう構成された第１光形成素子を備える、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１９】
前記反帰光線システムが、前記反帰光線光ビームの実質的に全ての光が前記瞳孔に入るように前記反帰光線ビームを形成するよう構成された第２光形成素子を備える、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項２０】
赤色反射画像を検出するカメラと、
前記検出した赤色反射画像をユーザに対して表示するディスプレイとをさらに備え、
前記対物レンズと前記カメラとの間のビーム路内にフィルターが配置され、前記フィルターは、前記反帰光線光ビーム内に含まれる波長のみを実質的に透過させる、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項２１】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムと、
前記対象面から発せられる光を検出し、前記反帰光線光ビームによって発生する赤色反射の質を表す信号を発生するよう構成される光センサと、
前記赤色反射の前記質を表す前記信号に応じて、前記反帰光線システムのパラメータを変更するよう構成されたコントローラとを備えることを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項２２】
前記パラメータが前記反帰光線光ビームの主光線と前記対物レンズの光軸との間の角度である、請求項２１に記載の顕微鏡システム。
【請求項２３】
前記パラメータが前記反帰光線光ビームの集束および偏向の少なくとも１つである、請求項２１に記載の顕微鏡システム。
【請求項２４】
前記コントローラが前記反帰光線光ビームの強度を変調するよう構成される、請求項２１に記載の顕微鏡システム。
【請求項２５】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムとを備え、
前記反帰光線システムは、前記反帰光線光ビームの集束および発散の少なくとも１つを変更するコリメータを備えることを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項２６】
前記対象面から発せられる光を検出する検出器と、
前記検出された光が前記対象面を横切る際の強度変化に基づいてコントラスト信号を発生するよう構成された第１コントロールモジュールと、
前記発生されたコントラスト信号に応じて前記反帰光線光ビームの集束を変更するよう構成された第２コントロールモジュールとをさらに備える、請求項２５に記載の顕微鏡システム。
【請求項２７】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムとを備え、
前記反帰光線システムは、前記反帰光線光ビームの偏向を変更する第１偏光子を備えることを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項２８】
前記顕微鏡システムの画像化ビーム路内に配置される第２偏光子をさらに備える、請求項２７に記載の顕微鏡システム。
【請求項２９】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムと、
前記反帰光線光ビームが向かう位置を移動させるよう構成されたスキャナとを備えることを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項３０】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
患者の眼の中で反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムとを備え、
前記反帰光線システムは、前記反帰光線光ビームが前記対物レンズの反対側から前記対象面に向かうよう構成されることを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項３１】
患者の眼に対する反帰光線照射方法であって、
前記眼の網膜上に前記眼の瞳孔を介して反帰光線光ビームを向け、
前記眼の前記瞳孔内の部位に配置される対象面の画像を検出し、
前記検出した画像に基づいて、前記眼の前記瞳孔に対して前記向けられた反帰光線光ビームの角度を変更することを特徴とする方法。
【請求項３２】
患者の眼に対する反帰光線照射方法であって、
前記眼の網膜上に前記眼の瞳孔を介して反帰光線光ビームを向け、
前記眼の前記瞳孔内の部位に配置される対象面の画像を検出し、
前記検出した画像に基づいて、前記反帰光線光ビームの集束および発散の少なくとも１つを変更することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外科的な眼科治療を行う外科医をサポートするための眼科外科手術用の顕微鏡システムに関する。また、本発明は、手術の際に眼を照射する方法に関する。
【０００２】
特に、本顕微鏡システムは、角膜、虹彩、水晶体等の眼の部位の治療に適した照射を提供するよう構成される。本顕微鏡システムは、白内障を発症している人の眼の水晶体を人工的な水晶体に取り換える白内障手術に応用することができる。
【背景技術】
【０００３】
図１〜図３を参照しながら、眼科外科手術用の従来の顕微鏡システムについて以下に説明する。
【０００４】
図１は、顕微鏡システム１のビーム路の概略図である。本顕微鏡システム１は、光軸５と対象面７とを備えた対物レンズ３を備えており、対象面７内に手術を受ける眼の部位を配置する。対物レンズ３は、対象物側の対象面７から出射されるビーム１１を、光軸５を中心とした角度９が無限遠となるように変換し、そのビーム１１を画像側のビーム１３に変換する。
【０００５】
画像側のビーム１３において、それぞれ光軸１７、１８を有する２つのズーム系１５、１６は、それぞれの光軸１７、１８が対物レンズ３の光軸５に平行にかつ互いに距離をおいて配置されるように、互いに近接して配置される。各ズーム系１５、１６は、ビーム１３の部分ビーム１９、２０をそれぞれ受光する。部分ビーム１９は、外科医の左眼２１に供給され、もう一方の部分ビーム２０は、外科医の右眼２２に供給される。管レンズ２３、プリズム系２５および接眼レンズ２７が、部分ビーム１９、２０のビーム路内に配置されている。左眼２１は、光軸５に対して視野角αだけ傾斜した対象面７を知覚する。右眼２２は、光軸５に対して視野角−αだけ傾斜した対象面７を知覚する。これによって、外科医は、対象面７に配置された手術中の眼の部位の立体的な印象を得る。
【０００６】
例えば、白内障手術中に水晶体を除去するには、吸引によって水晶体を完全に除去する必要がある。赤色反射照射とも称されることのある反帰光線法を採用すると、眼の水晶体の残留部分を外科医が認識し易くなることがわかっている。ここで、光は、顕微鏡の対物レンズ３側から発せられ、瞳孔３２（図２参照）および眼３１の内部の水晶体３３を通過して、網膜３４および眼底に入射する。照射光が反射され、眼の水晶体３３および水晶体の残留部分を背面から照らすと、これらの部分の視認性がよくなる。なお、網膜は、実質的に赤色光のみを反射するので、眼の水晶体３３またはその残留部分が赤色光の中に見えることとなり、赤色反射照射という名称の由来はここにある。
【０００７】
図２および図３は、赤色反射を発生するのに使用する反帰光線法装置３５の配置図である。
【０００８】
図３の上面図は、対物レンズ３平面上におけるズーム系１５、１６およびズーム系に入射するビーム２０の中心３６を示す。さらに、図３は、対物レンズ３平面内における中心３６間の結合線３８を示す。この結合線３８は、図２の側面図において、部分ビーム１９、２０の主光線が光軸に対して角度δを以って伸びるように、光軸５から距離を置いて配置されるが、この距離はゼロとしてもよい。
【０００９】
図２には図示されない光源の光は、光ファイバ３７を介して照射系３５により供給され、コリメーション光学系３９によって展開され、平行ビーム４０を形成する。ミラー４１が対物レンズ３の光軸５から距離を置いて配置されており、このミラー４１は、コリメーション光学系３９によって生成されたビーム４０の部分ビームが対物レンズ３の光軸５と平行に伸びて対物レンズ３を横切るように、このビームの方向を変える。したがって、図２に示す側面図からわかるように、この部分ビームの主光線は、反帰光線光４３のビームである観測ビーム１９、２０の主光線に対して約２度の角度βを以って眼３１に入射する。また、図２の矢印３４で示されるように、この部分ビームはこの位置で反射され、反帰光線および赤色反射をそれぞれ発生する。角度βが２度であると上述に述べたが、これは一例であり、−２度と２度との間の角度が好ましいことがわかっている。反帰光線光４３のビームに加えて、標準照射光４５のビームの主光線が観測ビーム１９、２０の主光線の平面に対して約７度のより大きい角度εを以って対象面７に入射する。ミラー４７によって、コリメーション光学系３９より提供される光ビーム４０の方向を変えることによってこの標準照射光４５のビームを発生する。この標準照射光ビームは、治療を行う対象面７つまり眼３１の患部の通常照明として機能する。この標準照射光４５のビームは、対象面７に配置された虹彩等の眼の部位を照射し、これらの部位を外科医に見え易くする。この標準照射光ビームは、赤色反射の発生には実質的に寄与しない。標準照射光４５のビームは、通常の視覚による観察を行い易くする照射光で対象面を照射するためのものであり、赤色反射の発生には実質的には寄与しない。特に、この照射光によって、対象面に配置された対象物を天然色で見ることが可能となる。ミラー４７は、ミラー４１へと光を入射させるための切り欠き４９を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
実際に、赤色反射を発生し、外科治療の間この赤色反射を維持するには、特に眼が移動していたり、レンズを変更する際には、かなり手間がかかることが多い。また、眼の網膜を保護するために、赤色反射が常に所望の強度で発生可能なように反帰光線の強度を制限するよう注意を払う必要がある。
【００１１】
本発明の目的は、眼科外科手術用の顕微鏡システムを提供することであって、このシステムによれば、赤色反射を発生させることおよび高輝度の赤色反射を発生したときに、手術中の眼の網膜上のストレスを制限することの少なくとも１つが容易となる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、眼科外科手術用の顕微鏡システムに関し、この顕微鏡システムは、その対象面を画像化する対物レンズと、前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう少なくとも１つの反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムとを備える。
【００１３】
本発明の第１の側面によれば、本眼科外科手術用顕微鏡システムは、反帰光線光ビームが５４０ナノメートル、特に、６００ナノメートルより長い波長帯の可視光のみを実質的に含むよう構成される。一実施形態によれば、反帰光線光は、赤色光および赤外線光の少なくとも１つである。
【００１４】
ここで、基本的に考慮すべき事項の１つとして、眼の網膜は、反帰光線を発生する赤色光を主に反射するということがある。したがって、網膜がその他の色の光を吸収すると、赤色反射を発生するのではなく網膜に熱ストレスが与えられることになる。高輝度の赤色反射を発生するには、赤色光のみを眼に照射し、その他の色の光による網膜上の不必要なストレスを防ぐ。この照射される赤色光は、網膜によって有効に反射される波長帯より得られる。このことは、この波長帯以外の光を反帰光線光ビームが含むことが除外されるものではない。ただし、この波長帯以外の光は、光のうちの限られた部分、特に、６０％より小さい部分にすべきである。反帰光線光ビームの５０％を超える光強度が５３０ナノメートルから７８０ナノメートルの波長帯にあるのが好ましい。
【００１５】
反帰光線光ビームの波長帯は、手術中の眼に整合させ得ることが好ましい。網膜の反射率の波長依存性には、個人差があることがわかっており、特に人種が異なる個人間で波長依存性に差があることがわかっている。例えば、網膜の反射率の波長依存性を予め計測しておき、反帰光線法の最適化のために反帰光線光ビーム用に使用する波長帯を、得られた網膜の反射率に整合させることが可能である。
【００１６】
反帰光線光ビームは、適当な光源、特に、赤色光源によって発生するか、または、適当な色フィルターを使用することによって発生するのが好ましい。一実施形態によれば、赤色光以外の光に関して非透過性のフィルターを反帰光線システムのビーム路内に配置する。さらなる実施形態によれば、赤色光のみを実質的に反射するよう構成されたミラーによって、このフィルターを形成してもよい。光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、特に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、レーザ、特に半導体レーザ、およびその他の任意の種類の光源が含まれる。
【００１７】
一実施形態によれば、光源は、広スペクトルを有する光を発生し、周波数選択ビームスプリッタを設けて、光源から発生する光ビームを標準照射光ビームと反帰光線光ビームとに分割する。標準照射光ビームの主光線と反帰光線光ビームの主光線とは、顕微鏡の観測ビームの主光線が配置される平面に対して異なる角度を以って伸び、反帰光線光ビームの角度は、標準照射光ビームの角度より小さい。
【００１８】
本発明のさらなる側面によれば、反帰光線システムは、複数の光源を備え、それぞれの光源が１つの反帰光線ビームを発生する。
【００１９】
これによって、数本の反帰光線光ビームが発生可能となり、各ビームの主光線は、観測ビームの主光線が配置される平面に向かってそれぞれ異なる角度で伸びる。少なくとも１本の反帰光線光ビームが手術中の眼に入射し、適当な赤色反射が発生する。これらの光源は、別々にオンオフの切換えが可能であることが好ましく、これによって、手術中に生じる眼の配置において、赤色反射の発生に寄与しないかほとんど寄与しない光源をオフに切換えることができる。この結果、網膜に加わるストレスを減少しやすくなる。
【００２０】
一実施形態によれば、これらの光源は、光源面において円形の少なくとも一部に沿って配置される。
【００２１】
なお、この円形は、観測者の瞳孔の周り、すなわち、ユーザに対して対象面の画像を発生するために、ズーム系または接眼レンズ系によって選択される画像側の光ビームの部分ビームの周りに円周上に配置することができる。
【００２２】
また、これらの光源は、光源面において実質的に均一に、例えばグリッドパターン状に配置することが可能である。
【００２３】
複数の光源を設ける代わりに、複数の切換え可能な光弁素子上に入射する光ビームを有する光源を設けることも好ましい。この切換え可能な光弁素子によれば、選択的に光を遮断したり、透過したりさせることができ、これによって反帰光線光ビームを選択的に発生できる。一実施形態において、この光弁素子は、反帰光線光ビームを反射するよう構成される。
【００２４】
一実施形態によれば、複数の光源および複数の光弁素子をそれぞれ選択的に制御するコントローラが設けられ、反帰光線光ビームがオンに切り換わっている時のみ、選択された領域内で反帰光線光ビームが対象面を通過することとなる。
【００２５】
本発明のさらなる側面によれば、本眼科外科手術用顕微鏡システムは、反帰光線光ビームの断面が対物レンズと対象面との中間に配置される面において移動可能であるように構成される。
【００２６】
これによって、反帰光線光ビームの主光線と、顕微鏡の観測ビームの主光線が配置される面との間の角度を変更することが可能となる。したがって、手術治療中に眼の配置が変化しても赤色反射の発生を維持することが可能となる。
【００２７】
一実施形態によれば、反帰光線光ビームの方向を変えるミラーが、対物レンズと対象面との間の平面に配置され、このミラーは、対物レンズの光軸を横切る方向に移動可能である。さらに、対物レンズの光軸を横切る方向に移動可能な、反帰光線光ビームを発生する光源を配置することも可能である。
【００２８】
一実施形態によれば、対象面から発せられる光を検出する光色センサーが設けられる。この光色センサーは、検出した光の色を表す色信号を発生する。コントローラによって、この色信号を分析し、この色信号に応じて、反帰光線光ビームの断面の位置を決定する。
【００２９】
本発明のさらなる側面によれば、反帰光線光ビームの集束または発散を変更するコリメータを備えた反帰光線システムが提供される。これによって、反帰光線光ビームが手術中の眼の網膜上で小さいスポットとなるようにビームを集束させることが可能となる。反帰光線光ビームが入射する網膜上のスポットが比較的小さければ、赤色反射によって高コントラストの反帰光線が発生することがわかっている。反帰光線光ビームの集束と発散とをそれぞれ変更できることによって、水晶体がまだ取り除かれておらず、その眼が近視または遠視の場合であっても、このような小さいスポットを発生可能となる。また、眼の水晶体が除去された後、網膜上の小さいスポットが照射されるように反帰光線光ビームの集束または発散をそれぞれ調整することも可能である。
【００３０】
一実施形態によれば、反帰光線の最適化に関して、集束または発散をそれぞれ変更するコリメータを制御するコントローラが設けられる。また、対象面の画像を得るためのカメラを設けてもよい。その場合、カメラによって取り込んだ画像のコントラストに応じて、コントローラによってコリメータを調整可能である。
【００３１】
本発明のさらなる側面によれば、眼において反帰光線を発生させる方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図２】従来の眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図３】従来の眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図４】本発明の実施形態１に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの部分模式図
【図５】本発明の実施形態１に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの部分模式図
【図６】本発明の実施形態２に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図７】本発明の実施形態３に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図８】本発明の実施形態４に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図９】本発明の実施形態５に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図１０】本発明の実施形態５に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図１１】本発明の実施形態６に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図１２】本発明の実施形態７に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図１３】本発明の実施形態８に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図１４】本発明の実施形態９に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図１５】本発明の実施形態１０に係る眼科外科手術用顕微鏡システムの模式図
【図１６】眼科外科手術用顕微鏡システムのさらなる変形例を示す模式図
【図１７】眼科外科手術用顕微鏡システムのさらなる変形例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明の実施形態について、添付の図を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００３４】
図４および５は、眼科外科手術用顕微鏡システム１の詳細を示す概略図であり、図１に示した従来のシステムと類似の配置を有する。対物レンズ３は、対象面７から発せられる光束１１を画像側の光束１３に変換するために設けられる。光束１３内に、２つのズーム系１５、１６が配置され、それぞれのズーム系によって光束１３から観測光束１９、２０が選択され、第１外科医が観測を行うための図４には図示されない接眼レンズにこの観測光側１９、２０が供給される。ズーム系１５および１６に加えて、さらに２つのズーム系１５'、１６'が設けられており、各ズーム系によって光束１３から観測光束１９'、２０'が選択され、第２外科医用の接眼レンズにこれらの観測光束が供給される。このように、２人の外科医が、手術中の眼の画像を見るための顕微鏡システムを覗くことができる。
【００３５】
複数の光源５１がズーム系１５、１６、１５'、１６'と対物レンズ３との間に配置され、その各々は、発光ダイオード５３とコリメータマイクロレンズ５５とを備える。対物レンズ３の光軸５を横切る方向の平面において、これらの光源５１は、観測光束１９、２０、１９'、２０'の光軸１７、１８、１７'、１８'を囲む円５７に沿って配置される。
【００３６】
各発光ダイオード５３は、赤色光を発し、この光はコリメータマイクロレンズによって対物レンズ３に向かって光軸５と平行に伸びる反帰光線光５９の略平行ビームとなる。対物レンズ３は、反帰光線光ビームが対象物側の光束１１内で光軸５に向かって集束し対象面７において互いに略交差するように、反帰光線光ビームの方向を変える。対象面において、これらのビームは、患者の眼に瞳孔を介して入射し、赤色反射を発生するために眼の網膜に入射する。発光ダイオード５３は、眼の網膜上での熱ストレスを減少するために、赤色光のみを出射する。
【００３７】
また、コントローラ６１が設けられており、これによって各光源５１のオンオフ切換えが行われる。
【００３８】
コントローラ６１は、光源５１を個別に、特にグループごとにオンオフ切換えし易くする。したがって、部分光束の周囲に配置される光源５１のグループごとにオフに切換えることが可能となるが、このコントローラは外科医のいずれかによる観測のために使用されるわけではない。
【００３９】
また、より高いコントラストでの反帰光線法を実現するために、円５７の一部の光源５７をオフに切換えることが可能である。ハーフミラー６３を各部分光束１９、２０、１９'、２０'のビーム路内に配置し、各部分光束のうち、対象面７の画像を発生するのに使用する部分光をカメラ用光学系６５を介してＣＣＤチップ６７上で結合させる。コントローラ６１は、カメラチップ６７から画像情報を読み取り、カメラチップ６７によって取り込んだ画像を分析する。そして、コントローラ６１は、より良い赤色反射を得ることに関してカメラ６７によって取り込んだ画像を最適化するために、光源５１のいくつかを選択的にオフに切換える。
【００４０】
以下に、図１〜５を参照して説明した実施態様の変形例を記載する。以下に記載の変形例において、対応する機能および構造を有する要素には、補足的な文字を補って同じ参照符号を付与する。具体的な実施態様の個々の要素の特徴を理解するには、他の実施態様の記載も参照されたい。
【００４１】
図６は、眼科外科手術用顕微鏡システムの部分概略断面図を示し、本顕微鏡システムは、筐体７１内に配置された対物レンズ３ａとズーム系１６ａとを備える。照射系３５ａによって、赤色反射を発生するための反帰光線光４３ａのビームと標準光で対物レンズ３ａの対象面７ａを照射するための標準照射光４５ａのビームとが提供される。この照射系３５ａは、光を出射する白色光源７６とビーム７７を若干平行にするコリメーション光学系３９ａとを備える。
【００４２】
光ビーム７７は、切換え可能な液晶素子を有するＬＣＤアレイ７９を横切るが、各液晶素子は赤、緑、青の色のうち１色を選択的に透過させるものである。ＬＣＤアレイ７９の中央領域７３では、赤色光だけが透過するように各素子が切換えられている。中央領域７３の周囲の環状領域７５では、赤、緑、青の色の光が透過するように、すなわち、全体として白色光が透過するように各素子が切換えられている。図６は、中央領域７３を介して透過した赤色光ビームを網掛け領域で示している。ＬＣＤ７９を通過した後、ビームは方向変換ミラー８１に入射し、さらに対物レンズ３ａ上に配置された方向変換ミラー４１ａに入射して、対物レンズ３ａを横切って対象面７ａに向かって集束する。赤色光からなる中央ビームが反帰光線光ビーム４３ａを形成し、対象面７ａでのこのビームの直径および位置は、ビームが手術中の眼３１ａに瞳孔３２ａを通じて入射し、網膜を照射して網膜において赤色反射を発生するように選択される。ビーム４３ａを囲む白色光からなるビームは、対象面７ａの通常照射のための標準照射光４５ａのビームを構成する。
【００４３】
また、カメラ６７ａによって画像を撮影するために、対物レンズ３ａ上の画像側で、光束２０ａの部分ビーム２０ａのうちさらなる部分光束をハーフミラー６３ａによって結合させる。コントローラ６１ａは、赤色反射を最適化するために取り込んだ画像を分析する。コントローラ６１ａは、ＬＣＤ７９を駆動して中央領域７３の位置および直径を調整し、中央領域７３を透過した赤色光ビーム４３ａが瞳孔３２ａの形状に合うようにする。このようにして、赤色反射の発生が最適化される。光ビーム４３ａは、瞳孔の全断面または瞳孔の断面の一部を通過して眼に入射する。
【００４４】
図７に示す眼科外科手術用顕微鏡システム１ｂは、図１〜３を参照して説明した従来のシステムと類似した構造を有する。つまり、この眼科外科手術用顕微鏡システム１ｂは、対象面７ｂを有する対物レンズ３ｂとズーム系１６ｂとを備える。ビームスプリッタ６３ｂによって、ズーム系１６ｂを横切る光束２０ｂより部分光束が抽出される。この部分光束は、対象面７ｂの画像を検出してコントローラ６１ｂによる分析を行うために、カメラ６７ｂ上に向かう。
【００４５】
照射系３５ｂは、反帰光線光４３ｂのビームと標準照射光４５ｂのビームとを発生する。白色光源９３とコリメータ９４とで標準照射光４５ｂのビームを発生し、対物レンズ３ｂ上のミラー４７ｂによって、標準照射光のビームを対物レンズのビーム路内に結合させる。標準照射光４５ｂのビームの主光線が観測光束１９ｂ、２０ｂの主光線の平面に対して約７度の角度εを以って伸びるように、対物レンズ３ｂによって、標準照射光４５ｂのビームの方向を変える。ブレード８７は、ミラー４７ｂを部分的に覆っており、これによって標準照射光４５ｂのビームの強度を変更する。ミラー４７ｂの平面内でブレード８７を移動させるために、アクチュエータ８９が設けられている。コントローラ６１ｂは、アクチュエータ８９を駆動するドライバ９１を制御する。
【００４６】
図７に示す実施態様の変形例として、標準照射光４５ｂのビームは、ＬＣＤ装置またはＤＭＤ装置によって制御し、ビーム４５ｂの色や強度を調整してもよい。また、眼の瞳孔に実質的に光が入らないように標準照射光を形成してもよい。詳細については、図６に示す実施態様で説明済みである。
【００４７】
光源９５とコリメーティングレンズ９６とが、反帰光線光４３ｂのビームを発生し、対物レンズ３ｂ上のミラー４１ｂによって、このビームは、対物レンズのビーム路内に結合される。アクチュエータ８３が設けられており、これによってミラー４１ｂの位置を対物レンズ３ｂの光軸５ｂを横切る異なる位置間で移動させる。図７では、ミラー４１ｂの２つの位置が示されているが、アクチュエータ８３によって、図７に示す２つの位置の間でミラーを連続的に移動させ、−２度から２度までの範囲で角度βを変化させることも可能である。この角度βは、反帰光線光４３ｂのビームの主光線と観測光束１９ｂ、２０ｂの平面との間の角度である。コントローラ６１ｂがドライバ８５を制御し、ドライバ８５がアクチュエータ８３を駆動する。
【００４８】
判りやすくするために図７には示していないが、反帰光線光４３ｂのビームの強度を変更できるよう制御可能にミラー４１ｂを部分的に覆う移動可能なブレードをミラー４１ｂに設けることも可能である。
【００４９】
ミラー４１ｂの代わりにまたはこれに加えて、ＬＣＤまたはＤＭＤを設けて、瞳孔に入射する際の、反帰光線光４３ｂのビームの色および形、すなわち、特に直径、の少なくとも一方に関して、ビームを成形してもよい。これによって、反帰光線光４３ｂのビームが瞳孔の周辺には実質的に入射しなくなり、これによって実質的にすべての光強度が瞳孔、つまり眼に入射することとなる。
【００５０】
手術治療中に眼のずれやその他の原因によって赤色反射が減少した場合、コントローラ６１ｂがカメラ６７ｂで取り込んだ画像を分析することによってこれを検出し、赤色反射を最適化するように方向変換ミラー４１ｂの位置を変える。
【００５１】
これに関して以下の方法を用いることができる。
【００５２】
コントローラ６１ｂによって、カメラ６７ｂが取り込んだ画像の中央領域内において支配的な色を決定する。赤色反射が十分である場合には、各色の強度Ｉは、以下の関係を満たす。
【００５３】
【数１】
2010179143.tif 000003
【００５４】
および、
【００５５】
【数２】
2010179143.tif 000004
【００５６】
赤色反射を改善するようなアクチュエータの移動方向を決めるために、コントローラはまず、アクチュエータ８３を任意の一方向に起動し、その結果が改善されているかどうか、すなわち、Ｉ（ブルー）に対するＩ（レッド）の比率がＩ（グリーン）に対するＩ（レッド）の比率に比べて増加しているかどうか等を判断する。もしそうであるならば、この方向に移動させる。そうでない場合には、アクチュエータ８３を反対方向に起動する。赤色反射に関する上述の関係を最適化するミラー４１ｂの位置が見つかるまでこの方法を継続すればよい。
【００５７】
ミラー４１ｂの位置が最適でない場合に発生する赤色反射は、特に、瞳孔内でのカメラ６７ｂによって検出される光度が、瞳孔の中心に対して対称に配置されないという特性を有する。特に、これによって反帰光線光によって若干三日月形状に瞳孔が照射されることとなる。コントローラ６１ｂは、画像におけるこのような非対称性を分析し、赤色反射を最適化することに関してアクチュエータの移動方向を直接導き出す。
【００５８】
カメラによって取り込んだ画像内の赤色反射の位置を特定するには、以下に示す方法が使用できる。
【００５９】
まず、適当な色条件、例えば上述の色条件を満たす画像内の画素に印をつける。ここで、瞳孔内に配置されない、つまり赤色反射に寄与しない画素にも印をつける。例えば、瞳孔より外側に配置される血管などもこの色条件を満たすかもしれない。
【００６０】
一方、瞳孔内に配置され、赤色反射の領域内にある画素が色条件を満たさない場合も起こり得るが、印のついた画素の領域を結合するアルゴリズムを用いて、印をつけた画像を処理することが可能である。例えば２個の近接する印のついた画素の間に配置される印のついていない画素にも印をつけるというような方法が可能である。同様に、少し離れた位置であって２個の印のついた画素の中間に位置する印のついていない画素にも印をつけてよい。この方法を何度か繰り返すことができる。この処理によって、画像内に連続的に印のついた領域が生まれる。その後、さらなるアルゴリズムによって、画像内で印のついた最大領域を決定し、この最大連続領域につながっていない印のついた連続領域を削除すればよい。すなわち、これらの画素につけられた印はキャンセルされる。残ったものが、高い確率で赤色反射に割り当てることのできる画像における連続的な印のついた領域となる。その後、コントローラは、この連続した印のついた領域の形状を分析し、さらに、この領域の形状を円形の領域に類似した形状に近づくよう最適化するために、反帰光線システムのパラメータに基づいて動作する。
【００６１】
カメラ６７ｂを使用する代わりに、単一の色センサのみを使用することも可能である。この色センサは、カメラと違って、画像に関する位置に依存した情報を提供しない。この色センサは、３色についての感度を有するもので、カメラによって取り込んだ画像の中央領域に関して先に説明したように、色信号を提供し得るものである。
【００６２】
このような処理の感度を増すために、コントローラ６１ｂによって赤色光源９５より出射される光の強度を変調してもよい。したがって、カメラ６７ｂまたは色センサによって検出される色信号も、赤色反射を表すものであれば、同時に変調される。赤色反射の検出に関して、特に色センサを使用する場合、感度を増すために特性変調周波数を除去してもよい。色センサにおいてロックイン信号検出法を採用すれば、さらに強度または選択感度を上げることができる。その場合、光源９５は、色センサでの検出に同期した位相で変調されるのが好ましい。変調周波数は、顕微鏡を通じて見た際に人間の眼によって強度の変化が観測されないような十分高い周波数とすればよい。１００％より低い変調で十分である。したがって、例えば、反帰光線光の変調を平均強度の１０％に制御すれば十分である。
【００６３】
また、標準照射光４５ｂのビームの一部が赤色反射用の照射ビームに対して最適化された比率の範囲内となるように、コントローラによって、ドライバ９１を介してアクチュエータ８９を駆動してもよい。これによって、残りのフィールドを照射するのに十分なように赤色反射に関するコントラストが増加すなわち改善可能となる。この代わりにまたは補助的に、先に説明したように、光源９３の強度を変調することによって画像処理を改善することも可能である。
【００６４】
図８に示す眼科外科手術用顕微鏡システム１ｃは、図１〜３を参照して説明した従来のシステムと同様の構成を有する。光ファイバ３７ｃは、コリメーション光学系３９ｃを用いて白色光を供給する。平行光ビーム４０ｃからの反帰光線光４３ｃのビームと標準照射光４５ｃのビームとが、対物レンズ３ｃ上のビーム路において結合される。波長選択ビームスプリッタ４８は、コリメーション光学系３９ｃによって発生されるビーム４０ｃ内に配置される。このビームスプリッタ４８は、赤色光を透過させ、その他の光については、標準照射光４５ｃのビームを形成するために光軸５ｃに平行に対物レンズ３ｃに入射するようその方向を変える。方向変換ミラー４１ｃは、波長選択ビームスプリッタ４８を通過した赤色光についても光軸と平行に対物レンズ３ｃに入射し、反帰光線光４３ｃのビームを形成するようその方向を変える。反帰光線光ビームの主光線は、観測光束１９ｃ、２０ｃの主光線の平面に対して約０度から２度の角度βを以って対象面７ｃ上で集束する。一方、ビーム４５ｃと観測光束１９ｃ、２０ｃの主光線の平面とは、約７度の角度εを囲む。
【００６５】
照射ビーム４３ｃと４５ｃとは、対象面７ｃで交差する。
【００６６】
ここでも、赤色反射の最適化のために、アクチュエータによって、光軸５ｃを横切るようにミラー４１ｃを移動させることが可能である。
【００６７】
図９は、図８に示した眼科外科手術用顕微鏡システムの変形例を示す概略図である。先の例とは違って、図１０に示すように、波長選択ビームスプリッタ４８ｄは、ミラー４７ｄの切り欠き部４９ｄのみに設けられ、これによって赤色光が透過し、対物レンズ３ｄの上方に配置されたミラー４１ｄによってシステム１ｄのビーム路に結合され、反帰光線光４３ｄのビームを形成する。ビームスプリッタ４８ｄは、部分ビームを反射し、標準照射部分ビーム４５ｄ'が形成される。一方、ビームスプリッタ４８ｄを囲むミラー４７ｄによって、標準照射の主部分ビーム４５ｄがビーム路内に結合される。
【００６８】
図１１は、図９に示す眼科外科手術用顕微鏡システムのさらなる変形例を示す図であり、この例は、反帰光線光４３ｅのビームおよび標準照射光４５ｅのビームの強度を互いに相対的に変化させるために、波長選択ビームスプリッタ４８ｅが対物レンズ３ｅの光軸５ｅを横切って移動可能である点が図９とは異なる。
【００６９】
図１２は、図８および１１に示す眼科外科手術用顕微鏡システムのさらなる変形例を示す図である。図１２に示すシステム１ｆにおいても、波長選択ビームスプリッタが、照射系３５ｆ内で、反帰光線光ビーム４３ｆと標準照射光ビーム４５ｆとを発生する。波長選択ビームスプリッタ４８ｆは、照射系３５ｆに白色光を供給する光ファイバ３７ｆの一端に配置される。このビームスプリッタ４８ｆは、赤色光を透過させ、透過した赤色光はコリメーション光学系３９ｆ'によって平行光となる。この光は、対物レンズ３ｆの上方のミラー４１ｆによってシステムのビーム路内に結合され、観測光束１９ｆ、２０ｆの主光線の平面に対して０度から２度の角度βを以って対象面７ｆに向かって伸びる主光線を有する反帰光線光４３ｆのビームが形成される。ミラー９５によって、波長選択ビームスプリッタ４８ｆが反射した部分ビームの方向が変更され、コリメーション光学系３９ｆによってこのビームは平行光となる。ミラー４７ｆによって、この平行光ビームは対物レンズ３ｆの光軸と平行な方向に向きを変更され、観測光束１９ｆ、２０ｆの主光線の平面に対して約７度の角度εを以って対象面７ｆに向かって伸びる主光線を有する標準照射光ビーム４５ｆが形成される。
【００７０】
図１３に示す眼科外科手術用顕微鏡システム１ｇは、図９に示すシステムと類似の構成を有する。波長選択ビームスプリッタ４８ｇによって、反帰光線光のビーム４３ｇと標準照射光のビーム４５ｇ'とが発生される。標準照射光のさらなるビーム４５ｇがミラー４７ｇにおいて反射され、この標準照射光のさらなるビーム４５ｇの主光線は、標準照射光のビーム４５ｇ'の主光線と比べて光軸に対してより大きな角度を以って対象面７ｇに入射する。照射ビーム４５ｇによって照射される対象面７ｇの領域の大きさを変更するために、可変光学部品９８が通常の照射ビーム４５ｇのビーム路内に設けられる。
【００７１】
図１４に示す眼科外科手術用顕微鏡システム１ｈは、図１１に示すシステムと類似の構造を有する。ただし、反帰光線光ビーム４３ｈと標準照射光ビーム４５ｈとが、波長選択ビームスプリッタによって発生されるのではなく、異なる色の光源によって発生される。これらの光源は、２つの別々の光ファイバ３７ｈ、３７ｈ'を介して発生した光を照射系３５ｈに供給する。光ファイバ３７ｈ'は、赤色光を供給し、この赤色光は、コリメーション光学系３９ｈ'によって平行光となり、対物レンズ３ｈの上方のミラー４１ｈを介してシステムのビーム路内に結合され、観測光束１９ｈ、２０ｈの主光線の平面に対して０度から２度の角度βを以って伸びる主光線を有する反帰光線光ビーム４３ｈを発生する。光ファイバ３７ｈは、緑および青色の光、すなわち、赤色光以外の残りの可視スペクトルを供給する。これらの光は、コリメーション光学系３９ｈによって平行光となり、ミラー４７ｈを介してビーム路内に結合され、観測光束１９ｈ、２０ｈの主光線の平面に対して約７度の角度εを以って伸びる主光線を有する標準照射光ビーム４５ｈを発生し、反帰光線光ビーム４３ｈを白色光に補う。
【００７２】
図１５に示す眼科外科手術用顕微鏡システム１ｉは、図１１に示すシステムと類似の構造を有する。ただし、このシステムの場合、反帰光線光４３ｉのビーム用のコリメーション光学系３９ｉ'は、光軸に沿って移動可能な２つのレンズ群９９を備えており、反帰光線光ビーム４３ｉの集束または発散を変更することができる。これによって、手術中の眼３１ｉの網膜３４ｉに正確に焦点が合うように反帰光線光４３ｉのビームを平行光とすることが可能となり、眼３１ｉの瞳孔の部位での対象面７ｉ内においてコントラストに富んだ改善された赤色反射が発生する。
【００７３】
さらに、反帰光線光のビーム４３ｉのビーム路内に偏光子１２０が配置される。この偏光子１２０は、コントローラ６１ｉによって制御されるアクチュエータ１２１によってビーム軸を中心に回転可能である。これによって、反帰光線光ビーム４３ｉの偏向を最適化することが可能となる。
【００７４】
各観測光束１９ｉ、２０ｉ内の赤色反射の見え方をさらに改善するために、検光子の機能を有するさらなる偏光子１２２を、観測光束１９ｉ、２０ｉのビーム路内に配置し、この偏向子１２２を、コントローラ６１ｉによって制御されるアクチュエータ１２３によって動作させる。この偏光子１２２は、アクチュエータ１２３によって観測光束１９ｉ、２０ｉの軸を中心に回転可能であり、偏光子１２０、１２２の方向を調整することによって、赤色反射の見え方を最適化することが可能となる。
【００７５】
また、照射位置での網膜３４ｉの熱ストレスを減少させるために、図１５に示す眼科外科手術用顕微鏡システム１ｉは、反帰光線光ビーム４３ｉによって網膜３４ｉ上に発生される照射スポットが周期的に前後に移動するように動作する。このために、走査ミラー４１ｉは、例えば、移動または旋回可能である。
【００７６】
なお、反帰光線光ビーム４３ｉによって網膜３４ｉ上に発生される照射スポットは、できる限り小さい直径を有し、例えば、１．５ｍｍより小さい直径を有する。網膜３４ｉに関して許容可能な最大照射ストレスのみが、照射スポットの最小直径を制限し、その結果、照射スポットの最小直径は反帰光線光ビームビーム４３ｉの強度にも依存する。
【００７７】
光学素子９９の移動は、カメラ６７ｉによって取り込んだ対象面７ｉの画像を評価するコントローラ６１ｉによって制御される。このような評価およびコリメーション光学系の駆動は、赤色反射反帰光線の質を最適化するために行われる。
【００７８】
以下に記載する最適化方法を実施するために、ミラー４１ｉは移動可能であり、ビーム４３ｉが網膜３４ｉ上に入射する位置を変更または走査することができる。まず、認識可能な影の縁が眼３１ｉの瞳孔３２ｉの中央領域内の画像において認識可能となるように、コントローラ６１ｉによって、アクチュエータ１２５を介してミラー４１ｉの位置を調整する。次に、影の縁がカメラ６７ｉで取り込んだ画像において最大のコントラストで見えるようになるまで、素子９９を移動させるためのアクチュエータを動作させる。次に、反帰光線光ビーム４３ｉの焦点を眼３１ｉの網膜３４ｉ上のごく小さいスポットに合わせ、これによって、反帰光線光ビーム４３ｉの集束に関する略最適な調整がなされる。次に、コントローラ６１ｉによって、赤色反射反帰光線が眼の瞳孔３２ｉを均質に照射するようにミラー４１ｉの位置を戻す。なお、ミラーの移動は、平行移動に限らず、回転移動、横移動、斜め移動を含んでもよい。
【００７９】
図１７は、本発明に係るさらなる実施態様である眼科外科手術用顕微鏡システム１ｋの
概略図である。このシステムは、対物レンズ３ｋと、図１７には概略的にブロック３５ｋとだけ記した照射系とを有する顕微鏡光学系を備える。この照射系３５ｋは、特に、眼３１ｋの赤色反射を観測するための反帰光線光ビームを発生し、図４〜１５に示した照射系を参照して上述したような構成および機能とすることができる。
【００８０】
まず、診察される眼３１ｋの観察を、顕微鏡システムの接眼レンズ２７ｋを通じて行う。接眼レンズには、ズーム系１５ｋおよび１６ｋを介してそれぞれ左部分光束１９ｋおよび右部分光束２０ｋの形で光が供給される。
【００８１】
左部分光束１９ｋにおいて、ビーム１５３を取り出すためにビームスプリッタ１５１が設けられる。ビーム１５３はさらに、ビームスプリッタ１５５によってさらなる部分ビーム１５７および１５９へと分割される。ビーム１５７内には、カメラ光学部品１６１が設けられ、カメラ１６３によって対象面７ｋの画像を検出することができる。カメラ１６３によって作成された画像データは、データ線１６４を介してコントローラ６１ｋに供給される。部分ビーム１５９もまた、さらなるカメラ１６７のカメラ光学部品1６５に供給され、カメラによって対象面７ｋの画像を検出可能である。カメラ１６７によって作成された画像データも、データ線１６８を介してコントローラ６１ｋに伝達される。なお、フィルター１６９がビーム１５９内に配置され、このフィルター１６９は、照射系３５ｋによって提供される反帰光線光ビームの色にあわせた伝達特性を有する。したがって、フィルター１６９は、反帰光線光ビームに含まれない波長を実質的に阻止する。したがって、カメラ１６７によって取り込んだ画像は、主に赤色反射による強度分布を示す。強度が弱い可能性のあるこれらの画像は、増幅され、部分ビーム１９ｋのビーム路に結合される。一方、コントローラ６１ｋは、データ線１７１を介して、相対的な画像データをＬＣＤディスプレイ１７３に伝達し、データを画像として表示する。そして、ビーム１９ｋのビーム路と画像とがコリメーション光学系１７５とカップリングミラー１７７とによって一体化される。この作業は、ビーム１９ｋによって接眼レンズに画像が伝えられた際に、左側の接眼レンズ２７ｋを覗いている観察者が対象面７ｋの直接的な光学画像を見て、この直接画像への重ね合わせ画像としてカメラ１６７によって取り込んだ赤色反射画像を見るように行われる。
【００８２】
カメラ１６７によって赤色反射画像を記録し、ディスプレイ１７３によってビーム路を結合させると、以下に示す利点が得られる。照射系３５ｋによって供給される反帰光線光ビームの強度を、その焦点が眼３１ｋの網膜に正確に合っている場合であっても網膜に何ら損傷を来たさないように大幅に減少させることができる。したがって、コントラストに富んだ赤色反射画像を発生させるために、網膜上で非常に小さいスポットにまで反帰光線光のビームを集束させることが可能となる。したがって、強度が弱い場合でも、カメラ１６７は、高い品質で画像を取り込み、増幅された画像がビーム路１９ｋに結合される。カメラ１６７は、多重チャネルプレート等の光学増幅器を備えていてもよい。
【００８３】
また、人間の眼が知覚できないまたは僅かにしか知覚できないような反帰光線光ビームの波長を使用することが可能である。これらの波長は、例えば、近赤外または赤外波長である。カメラ１６７がこれらの波長を感知する場合には、カメラ１６７によってこれらの波長における強度の画像を検出可能である。コントローラ６１ｋは、この相対的な画像データを人間の眼が知覚可能な色、例えば、緑色に変換し、その後この画像データは、ディスプレイ１７３上に例えば緑色の画像として表示される。人間の眼の網膜は、近赤外および赤外領域において高い反射能を有することが判っており、このような光は反帰光線法に適した光であるとみなされる。
【００８４】
右部分光束２０ｋにおいても、ビームスプリッタ１５１および１７７が配置されており、部分ビームを取り出してカメラ１６３および１６７に供給し、さらなるＬＣＤディスプレイ１７３によって発生される画像を光束２０ｋに結合させる。カメラ１６７、１６３、ディスプレイ１７３、および右部分光束２０ｋに対応する光学部品の配置は、先に説明した左部分光束１９ｋの配置と対称である。これによって、接眼レンズ２７ｋを覗いた観測者は、赤色反射画像の立体画像を知覚する。
【００８５】
カメラ１６３は、標準光カメラであり、観測者が接眼レンズ２７ｋを直接覗いた際に受け取る画像に対応する、対象面７ｋからの画像を検出する役目を有する。ただし、カメラ１６３によって取り込んだ画像すなわちその画像データは、コントローラ６１ｋからデータ線１８１を介して頭部装着ディスプレイ１８３に送られ、ディスプレイ装置１８３に一体化されたスクリーン上に表示される。図１７は、このディスプレイ装置１８３を模式的に示しており、観測者の左眼に関して参照符号１８５が、右眼に関して参照符号１８６がそれぞれ付与されている。
【００８６】
これによって、ディスプレイ装置１８３を携帯し、接眼レンズ２７ｋを直接覗くことができない観測者も、対象面７ｋの立体画像を知覚する。コントローラ６１ｋは、装置１８３に送信される画像データを処理し、このデータによって表される画像はカメラ１６７および１６３によって取り込まれた画像と一体化されている。したがって、ディスプレイ装置１８３を携帯するユーザもまた、例えば、緑色の赤色反射画像を知覚する。
【００８７】
反帰光線光ビームによる眼３１ｋの網膜への熱ストレスをさらに減少させるために、照射系３５ｋが一定の強度ではなく変調強度例えばパルス状の強度を有する反帰光線光ビームを出射するようにすることも可能である。なお、カメラ１６７がアイドル状態の時、すなわち入射光を積分していない時に、反帰光線光ビームが実質的にオフに切り換わるように、照射パルスをカメラ１６７の積分時間と同期させる。
【００８８】
上述の実施例において、照射ビームは、顕微鏡システムの対物レンズの上方のミラーによってビーム路に結合されるか、または、方向変換のミラーを採用することなくシステムのビーム路に直接結合されるように、対物レンズの場所で光源により直接生成される。これらの方法は、相互に交換可能であり、それぞれの場合において、ビームを結合させるミラーを、照射ビームを直接発生する適切な光源で置き換えることが可能であり、その逆もまた可能である。
【００８９】
また、照射ビームが対物レンズを横切らず、対象面に向かうある方向に対物レンズから離れて進むように照射ビームを供給することも可能である。特に、対物レンズを構成するレンズに、切り込みや切り欠きを設けて、照射ビームが対物レンズを自由に貫通できるようにしてもよい。
【００９０】
図１６に、反帰光線システムのさらなる変形例を示す。このシステムは、光ファイバ１１１を備えており、この光ファイバは、強膜を介して眼の網膜３４ｊ付近まで目の本体内部に導入されている。光ファイバ１１１は、眼の瞳孔３２ｊに向かう屈曲部１１３を形成する端部を有する。ファイバ端部１１３より出射された光によって、瞳孔および瞳孔３２jの領域内に配置される水晶体３３ｊが背面より照射される。
【００９１】
このような照射系のさらなる変形例について、図１６に光ファイバ１１１'として示す。このファイバ１１１'は、眼球に沿って網膜３４ｊの後ろ側の部位の眼の外側にまで導入できるように構成される。この光ファイバ１１１'はさらに、網膜３４ｊを背面から照射するように屈曲部を形成する端部１１３'を有する。この場合、網膜３４ｊを横切る光によって、瞳孔３２ｊまたは水晶体３３ｊがその背面から照射される。
【００９２】
先の実施例において、観測光束１９、２０によって対象面から発せられる光を接眼レンズに供給し、この接眼レンズを介して対象面を観測していたが、本出願においては、接眼レンズを通じて直接対象面を観測するだけでなく、これに代わってまたはこれを補うように、観測ビーム内に配置されたカメラを備え、静止画像スクリーン、頭部装着ディスプレイ等のディスプレイ装置によって観測者に表示される画像を検出するビデオシステムを用いて対象面を観測してもよい。
【００９３】
前述の実施例において使用したフィルターは、それぞれ、透過フィルターであったが、反射フィルターによって透過フィルターに対応するフィルター機能を実現することも可能である。したがって、本出願の意味でのフィルターは、透過フィルターと反射フィルターとを含むことができる。
【００９４】
本眼科外科手術用顕微鏡システムをさらに進化させたものは、カメラ、特にビデオカメラと、診察されるすなわち手術を受ける眼の屈折力データを判断する機能を有するコントローラとを備える。コントローラによって、球状、円筒状、および円筒軸状の屈折力のうちの少なくとも１つとして屈折力データが決定され、ユーザに表示するためにこれらのデータが出力される。コントローラによって、入射瞳孔、観察系の調整および眼科手術用顕微鏡システムの照射系の調整のうちの少なくとも１つの位置に関する情報が評価される。眼科外科手術用顕微鏡システムはさらに、照射角度等の少なくとも１つの調整パラメータを自動で変更するようコントローラによって駆動されるアクチュエータを備えることが好ましい。これについては、図７に示すように、ミラー４１ｂとアクチュエータ８３とで行うことが可能である。コントローラは、電子画像処理機能を備えることが好ましい。
【００９５】
眼の屈折力データを判断するには、以下に示すような様々な方法が適用可能である。
【００９６】
第１の方法によれば、コントローラによって、診察されるすなわち手術を受ける眼の瞳孔内の輝度分布を評価する。輝度分布の評価は、網膜検視法（ｓｃｉａｓｃｏｐｙ）法によって行う。輝度分布は、赤色反射とその他の波長帯、好ましくは赤外領域内の波長帯における分布とのうちの少なくとも１つの輝度の分布とすることができる。
【００９７】
第２の方法によれば、コントローラによって、照射の調整を自動的に変更する。例えば、眼の中の照射角度を変更する。照射系の入射瞳孔、または入射瞳孔の画像が眼底上に位置しない場合、カメラは、照射角度の変化に基づいて目の瞳孔内の光／影の動きを観察する。コントローラは、光／影の動きの速度および方向を評価し、そこから屈折力データを導き出す。
【００９８】
第３の方法によれば、入射瞳孔の画像が眼底上に位置するまで、アクチュエータを用いた適当な調整機能によって、照射系の入射瞳孔の位置を変化させるコントローラを採用する。この場合、網膜検視法からわかるように、照射角度の変化に応じて目の瞳孔の「ちらつき」が起こる。すなわち、瞳孔を通じて移動する光／影境界が認識できなくなり、瞳孔全体が均一に明るくまたは暗くなる。コントローラは、照射系においてなされコントローラによって開始されるこのような調整を追跡し、このような状態に到達する。コントローラは、この情報を用いて眼の屈折力データを決定する。
【００９９】
このような方法の全ての変形例として、スリット照明として照射を行い、光軸を横切る方向の少なくとも２つの異なる方向にスリット照射が向かうようにすることが好ましい。これによって、眼の屈折力データの方向依存性を評価することができる。
【０１００】
要約すれば、対物レンズを備えた眼科外科手術用顕微鏡システムが提案され、これによって、眼科外科手術治療の際、特に白内障手術の際に、いわゆる赤色反射照射を発生する反帰光線システムが提供される。
【０１０１】
本発明についてその具体的な実施例を参照して説明してきたが、いろいろな代替例、変形例等が当業者にとっては自明であろうことが明らかである。したがって、本明細書において述べた実施例は、例示的なものであり、本発明を限定するものではない。請求項に記載の本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月15日(2010.4.15)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムと、
前記反帰光線光ビームが向かう位置を移動させるよう構成されたスキャナとを備えることを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項２】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムとを備え、
前記反帰光線システムは、前記反帰光線光ビームの集束および発散の少なくとも１つを変更するコリメータを備えることを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項３】
前記対象面から発せられる光を検出する検出器と、
前記検出された光が前記対象面を横切る際の強度変化に基づいてコントラスト信号を発生するよう構成された第１コントロールモジュールと、
前記発生されたコントラスト信号に応じて前記反帰光線光ビームの集束を変更するよう構成された第２コントロールモジュールとをさらに備える、請求項２に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムとを備え、
前記反帰光線システムは、前記反帰光線光ビームの偏向を変更する第１偏光子を備えることを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項５】
前記顕微鏡システムの画像化ビーム路内に配置される第２偏光子をさらに備える、請求項４に記載の顕微鏡システム。
【請求項６】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
患者の眼の中で反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムとを備え、
前記反帰光線システムは、前記反帰光線光ビームが前記対物レンズの反対側から前記対象面に向かうよう構成されることを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項７】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムと、
前記反帰光線光ビームの強度を変調するよう構成されたコントローラとを備えることを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項８】
前記対象面から発せられる光を検出し、前記反帰光線光ビームによって発生する赤色反射の質を表す信号を発生するよう構成される光センサをさらに備える、請求項７に記載の顕微鏡システム。
【請求項９】
前記コントローラが前記光センサによって発生された前記信号に基づいて前記反帰光線光ビームの強度を変調するよう構成される、請求項８に記載の顕微鏡システム。
【請求項１０】
前記反帰光線光ビームが６００ナノメートルより長い波長を有する可視光のみを実質的に含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項１１】
前記反帰光線光ビームが赤色光を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項１２】
前記反帰光線システムが前記反帰光線光ビームのビーム路内にフィルターを備え、前記フィルターは、赤色光以外の光に対して非透過となるよう構成される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項１３】
前記反帰光線システムが前記反帰光線光ビームのビーム路内にミラーを備え、前記ミラーは、実質的に赤色光のみを反射するよう構成される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項１４】
前記反帰光線システムが実質的に赤色光のみを出射する光源を備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項１５】
前記光源が発光ダイオードおよび半導体レーザの少なくとも１つを備える、請求項１４に記載の顕微鏡システム。
【請求項１６】
前記反帰光線システムが光ビームを発生する光源と、前記光ビームを標準照射光ビームと前記反帰光線光ビームとに分割して前記標準照射光ビームが前記対象面の前記対物レンズ側から前記対象面に向かうようにするビームスプリッタとを備え、
前記反帰光線光ビームの主光線と前記標準照射光ビームの主光線との間の角度が３度より大きい、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１７】
前記反帰光線光ビームの主光線が前記対物レンズの光軸に対して約０度から約４度の角度を以って前記対象面を横切る、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項１８】
前記反帰光線光ビームの主光線が前記対物レンズの光軸に対して約１度から約３度の角度を以って前記対象面を横切る、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項１９】
前記対象面の前記対物レンズ側から前記対象面に向かう標準照射ビームを発生する標準照射システムをさらに備え、前記標準照射ビームの主光線は、前記対物レンズの光軸に対して４度より大きい角度を以って前記対象面を横切る、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項２０】
前記対象面の前記対物レンズ側から前記対象面に向かう標準照射ビームを発生する標準照射システムをさらに備え、前記標準照射ビームの主光線は、前記対物レンズの光軸に対して６度より大きい角度を以って前記対象面を横切る、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項２１】
前記反帰光線システムが光源と複数の切換え可能な光弁素子とを備え、前記複数の光弁素子は、複数の反帰光線ビームを選択的に発生する、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項２２】
前記反帰光線システムが光源と複数の切換え可能なミラー素子とを備え、前記複数のミラー素子は、複数の反帰光線ビームを選択的に発生する、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項２３】
前記反帰光線光ビームの断面が前記対物レンズと前記対象面との間に配置される面において移動可能である、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項２４】
前記反帰光線システムが、前記対象面に向かって前記反帰光線光ビームを反射する移動可能なミラーと、前記対物レンズの光軸からの前記ミラーの距離を変更するアクチュエータとを備える、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項２５】
前記反帰光線システムが、前記反帰光線光ビームを発生する移動可能な光源と、前記対物レンズの光軸からの前記光源の距離を変更するアクチュエータとを備える、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項２６】
手術中の眼の瞳孔の外側の部位を照射する標準照射ビームを発生する標準照射システムをさらに備え、前記標準照射システムが、前記瞳孔に前記標準照射ビームの光が実質的に入らないように前記標準照射ビームを形成するよう構成された第１光形成素子を備える、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項２７】
前記反帰光線システムが、前記反帰光線光ビームの実質的に全ての光が前記瞳孔に入るように前記反帰光線ビームを形成するよう構成された第２光形成素子を備える、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項２８】
赤色反射画像を検出するカメラと、
前記検出した赤色反射画像をユーザに対して表示するディスプレイとをさらに備え、
前記対物レンズと前記カメラとの間のビーム路内にフィルターが配置され、前記フィルターは、前記反帰光線光ビーム内に含まれる波長のみを実質的に透過させる、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項２９】
眼科外科手術用顕微鏡システムであって、
その対象面を画像化する対物レンズと、
前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう反帰光線光ビームを発生する反帰光線システムと、
前記対象面から発せられる光を検出し、前記反帰光線光ビームによって発生する赤色反射の質を表す信号を発生するよう構成される光センサと、
前記赤色反射の前記質を表す前記信号に応じて、前記反帰光線システムのパラメータのみを変更するよう構成されたコントローラとを備えることを特徴とする眼科外科手術用顕微鏡システム。
【請求項３０】
前記パラメータが前記反帰光線光ビームの集束および偏向の少なくとも１つである、請求項２９に記載の顕微鏡システム。
【請求項３１】
前記コントローラが前記反帰光線光ビームの強度を変調するよう構成される、請求項２９または３０に記載の顕微鏡システム。
【請求項３２】
眼科外科手術用顕微鏡システムの作動方法であって、
対物レンズが、水晶体が配置される対象面を画像化し、
反帰光線システムが、前記対象面の対物レンズ側から前記対象面に向かう反帰光線光ビームを発生させ、
スキャナが、前記反帰光線光ビームが向かう位置を移動させることを特徴とする方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、外科的な眼科治療を行う外科医をサポートするための眼科外科手術用の顕微鏡システムに関する。また、本発明は、当該眼科外科手術用顕微鏡システムの作動方法に関する。