(57)【要約】      （修正有）【課題】イメージセンサにより捕捉された画像が表示される手術用顕微鏡を提供する。【解決手段】手術用顕微鏡１０は、中間像面２５、２７で対象領域３２の観察画像を観察する接眼レンズ２２、２４を有し、中間像面内に、対象領域から中間像面まで案内される対象領域結像ビーム光学経路を通じて対象領域の光学画像を生成する結像光学ユニット１４を含み、対象領域結像ビーム光学経路を選択的に開き、遮断する切換え可能光学アセンブリ６２、６４と、対象領域からイメージセンサ３８へと案内されるイメージセンサビーム光学経路２８’、３０’を通じて対象領域の画像を捕捉するイメージセンサ３８があり、ディスプレイ結像ビーム経路２８’’、３０’’を通じて中間像面内で表示情報を視覚化するディスプレイ４６、５０を有し、ディスプレイを作動させ、イメージセンサの画像データを処理し、ディスプレイ上に出力する画像処理及び制御装置５４、５６を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１人の観察者のために対象領域（３２）の観察画像を生成するための手術用顕微鏡（１０、１０’）であって、
中間像面（２５、２７）において前記対象領域（３２）の前記観察画像を観察するための接眼レンズ（２２、２４）を有し、
前記中間像面内（２５、２７）に、前記対象領域（３２）から前記中間像面（２５、２７）まで案内される対象領域結像ビーム光学経路（２８、３０）を通じて前記対象領域（３２）の光学画像を生成するための結像光学ユニット（１４）を有し、
前記対象領域結像ビーム光学経路（２８、３０）を選択的に開き、遮断する切換え可能光学アセンブリ（６２、６４）を有し、
少なくとも１つのイメージセンサ（３８）であって、前記対象領域（３２）から前記イメージセンサ（３８）へと案内されるイメージセンサビーム光学経路（２８’、３０’）を通じて前記対象領域（３２）の画像を捕捉するための少なくとも１つのイメージセンサ（３８）を有し、
ディスプレイ結像ビーム経路（２８’’、３０’’）を通じて前記中間像面（２５、２７）内において表示情報を視覚化するためのディスプレイ（４６、５０）を有し、
前記ディスプレイ（４６、５０）を作動させ、前記イメージセンサ（３８）の画像データを処理し、前記ディスプレイ（４６、５０）上に出力するための画像処理及び制御装置（５４、５６）を有する、
手術用顕微鏡（１０、１０’）において、
前記ディスプレイ（４６、５０）によって前記中間像面（２５、２７）内に視覚化される前記表示情報について、前記光学アセンブリ（６２、６４）の切換え状態に応じてイメージングスケールを設定するためのイメージングスケール設定装置を特徴とする手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項２】
前記切換え可能光学アセンブリと前記イメージングスケール設定装置を連結するための連結手段を特徴とする、請求項１に記載の手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項３】
前記イメージングスケール設定装置は、前記イメージセンサビーム経路（２８、２８’、３０、３０’）内に配置された光学倍率切換え系（３３、３９）を有する、請求項１又は２に記載の手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項４】
前記倍率切換え系（３３、３９）は、前記対象領域（３２）の光学画像を前記中間像面（２５、２７）内に生成するための結像光学ユニット（１４）の構成部品である、請求項３に記載の手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項５】
前記倍率切換え系は無焦点ズーム系（３３、３９）である、請求項３又は４に記載の手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項６】
前記イメージングスケール設定装置は、前記画像処理及び制御装置（５４、５６）内に組み込まれたデータ処理ステージを有する、請求項１〜５の何れか１項に記載の手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項７】
前記イメージングスケール設定装置は、前記ディスプレイ結像ビーム経路（２８’’、３０’’）内に配置された光学倍率切換え系（５３、５５）を有する、請求項１〜６の何れか１項に記載の手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項８】
前記対象領域結像ビーム光学経路（２８、３０）を選択的に開き、遮断するための前記切換え可能光学アセンブリは、切換え可能シャッタ（６２、６４）として具現化される、請求項１〜７の何れか１項に記載の手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項９】
少なくとも１人の観察者のために対象領域（３２）の少なくとも１つの観察画像を生成するための手術用顕微鏡（１０、１０’）であって、
中間像面（２５、２７）において前記対象領域（３２）の前記観察画像を観察するための接眼レンズ（２２、２４）を有し、
前記中間像面内（２５、２７）に、前記対象領域（３２）から前記中間像面（２５、２７）まで案内される対象領域結像ビーム光学経路（２８、３０）を通じて前記対象領域（３２）の光学画像を生成するための結像光学ユニット（１４）を有し、
前記対象領域結像ビーム光学経路を選択的に開き、遮断する切換え可能光学アセンブリ（６２、６４）を有し、
少なくとも１つのイメージセンサ（３８）であって、前記対象領域（３２）から前記イメージセンサ（３８）へと案内されるイメージセンサビーム光学経路（２８、２８’、３０、３０’）を通じて前記対象領域（３２）の画像を捕捉するための１つのイメージセンサ（３８）を有し、
ディスプレイ結像ビーム経路（２８’’、３０’’）を通じて前記中間像面（２５、２７）内において表示情報を視覚化するためのディスプレイ（４６、５０）を有し、
前記ディスプレイ（４６、５０）を作動させ、前記イメージセンサの画像データを処理し、前記ディスプレイ（４６、５０）上に出力するための画像処理及び制御装置（５４、５６）を有する、
手術用顕微鏡（１０、１０’）を操作する方法において、
前記ディスプレイ（４６、５０）によって前記中間像面（２５、２７）内に視覚化される前記表示情報についてのイメージングスケールは、前記光学アセンブリ（６２、６４）の切換え状態に応じて設定される方法。
【請求項１０】
前記イメージングスケールは、前記イメージセンサビーム経路（２８、２８’、３０、３０’）内に配置された光学倍率切換え系（３３、３９）を調節することによって設定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記イメージングスケールは、画像処理及び制御装置（５４、５６）内で拡大又は縮小された表示情報を表示することにより、前記ディスプレイ（４６、５０）上で提供される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記イメージングスケールは、前記イメージセンサビーム経路（２８’、３０’）内に配置された光学倍率切換え系（３３、３９）を調節することによって設定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
第一のステップにおいて、前記対象領域（３２）の画像は前記中間像面（２５、２７）内に、前記対象領域（３２）から前記中間像面（２５、２７）内への画像情報のための光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）を通じて生成され、前記第一のステップに続く第二のステップにおいて、前記対象領域（３２）の画像は前記中間像面（２５、２７）内に、前記対象領域（３２）から前記中間像面（２５、２７）への画像情報のための光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）を通じて生成され、前記光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）のイメージングスケールＭEは、前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）のイメージングスケールＭOに設定される、請求項９〜１２の何れか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）のイメージングスケールＭEを設定する際、前記ディスプレイ（４６、５０）による前記表示情報の表示は抑制され、又は、前記光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）のイメージングスケールＭEを設定する際、前記ディスプレイ（４６、５０）による前記表示情報の表示は、前記光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）内に配置された光学倍率切換え系（３３、３９）の倍率にマッチするイメージングスケールで実行される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第一のステップにおいて、前記対象領域（３２）の画像は前記中間像面（２５、２７）内に、前記対象領域（３２）から前記中間像面（２５、２７）内への画像情報のための光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）を通じて生成され、前記第一のステップに続く第二のステップにおいて、前記対象領域（３２）の画像は前記中間像面（２５、２７）内に、前記対象領域（３２）から前記中間像面（２５、２７）への画像情報のための光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）を通じて生成され、前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）のイメージングスケールＭOは、光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）のイメージングスケールに設定される、請求項９〜１４の何れか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者のために対象領域の観察画像を生成する手術用顕微鏡に関し、これは、中間像面において対象領域の観察画像を観察するための少なくとも１つの接眼レンズを有し、中間像面内に、対象領域から中間像面まで案内される対象領域結像ビーム光学経路を通じて対象領域の光学画像を生成するための結像光学ユニットを有し、対象領域結像ビーム光学経路を選択的に開き、遮断する切換え可能光学アセンブリを有し、対象領域からイメージセンサへと案内されるイメージセンサビーム光学経路を通じて対象領域の画像を捕捉するための少なくとも１つのイメージセンサを有し、ディスプレイ結像ビーム経路を通じて中間像面内において表示情報を視覚化するためのディスプレイを有し、ディスプレイを作動させ、イメージセンサの画像データを処理し、ディスプレイ上に出力するための画像処理及び制御装置を有する。さらに、本発明は、手術用顕微鏡の操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
手術用顕微鏡は、例えば神経外科、低侵襲手術、又は眼科等の様々な医学分野で使用される。特に、これらは施術する医師が術野を拡大して観察できるようにする役割を果たす。
【０００３】
冒頭に記した種類の手術用顕微鏡は、（特許文献１）から知られている。この手術用顕微鏡において、ディスプレイ上に観察者のために表示される画像データは、接眼レンズ内で対象領域の画像に重ね合わせて視覚化されてもよい。このために、手術用顕微鏡は、対象領域結像ビーム光学経路の中に配置されたビームスプリッタを含む。このビームスプリッタは、ディスプレイを通じて表示された対象領域の画像を、対象領域結像ビーム光学経路の中に映し込み、前記画像は特徴的波長範囲内でイメージセンサを通じて捕捉される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２０１４  ２０７  １３０  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、観察者が、選択的に、対象領域結像ビーム光学経路を通じて、及び表示結像ビーム経路光学電子光学経路を通じて、対象領域を同じイメージングスケールで視覚化することができ、イメージセンサにより捕捉された画像が表示される手術用顕微鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、特許請求項１の特徴を有する手術用顕微鏡と、請求項９の特徴を有する方法により達成される。本発明の有利な実施形態は、従属項に明記されている。
【０００７】
手術用顕微鏡に適した設備サイズのディスプレイとイメージセンサは現在のところ、自然の視野に対応する画像情報の光学解像度を得ることのできないピクセル数のものしか入手できない。
【０００８】
この背景に鑑み、本発明が着目するのは、対象領域結像ビーム光学経路を通じた接眼レンズにおける対象領域の視覚化により、手術用顕微鏡において、高倍率にしても外科医が術野を非常に高い光学画像形成品質と色忠実度の点で自然な視覚的印象で観察できるという利点が提供される点である。第二に、本発明が着目するのは、術野における物体構造をデジタル式に捕捉し、表示することが手術用顕微鏡の様々な利用分野において有利である点である。これは、第一に、術野における物体構造をデジタル式に捕捉し、表示するために必要な照明光が比較的少なくてよく、それによって特に体内組織の放射への曝露が減るからである。術野における物体構造をデジタル式に捕捉し、表示することにより、可視光のスペクトル範囲内でも捕捉できない組織構造を観察者のために表示できる。
【０００９】
さらに、本発明が注目するのは、画像捕捉装置を使ってデジタル式に捕捉され、その後コンピュータユニットの中で、例えば画像コントラストを増強するために準備されるデータを視覚化することにより、外科医にとって術野における位置確認が容易になるかもしれず、また、手術用顕微鏡の扱いが改善されるかもしれないという点である。
【００１０】
本発明は、画像情報のための光学伝送経路による対象領域の視覚化の利点と、画像情報のための光学電子光学伝送経路により実現される対象領域の視覚化の利点を複合させる。
【００１１】
観察者のために対象領域の観察画像を生成するための本発明による手術用顕微鏡は、中間像面において対象領域の観察画像を観察するための少なくとも１つの接眼レンズを有し、また、それは中間像面内に、対象領域から中間像面まで案内される対象領域結像ビーム光学経路を通じて対象領域の光学画像を生成するための結像光学ユニットを含む。本発明による手術用顕微鏡には、対象領域結像ビーム光学経路を選択的に開き、遮断する切換え可能光学アセンブリと、対象領域からイメージセンサへと案内されるイメージセンサビーム光学経路を通じて対象領域の画像を捕捉するための少なくとも１つのイメージセンサがある。本発明による手術用顕微鏡は、ディスプレイ結像ビーム経路を通じて中間像面内において表示情報を視覚化するためのディスプレイを有し、ディスプレイを作動させ、イメージセンサの画像データを処理し、ディスプレイ上に出力するための画像処理及び制御装置を含む。本発明による手術用顕微鏡において、ディスプレイによって中間像面内に視覚化される表示情報について、光学アセンブリの切換え状態に応じてイメージングスケールを設定するためのイメージングスケール設定装置がある。
【００１２】
本発明の好ましい発展形によれば、切換え可能光学アセンブリとイメージングスケール設定装置を連結するための連結手段が提供される。これによって実現できるのは、観察者が中間像面内で認識できる対象領域画像のイメージングスケールが、切換え可能光学アセンブリの切換え状態に応じて自動的に設定されることである。
【００１３】
イメージングスケール設定装置は、イメージセンサビーム経路内に配置された光学倍率切換え系を有することができる。ここで、倍率切換え系は、対象領域の光学画像を中間像面内に生成するための結像光学ユニットの構成部品であってもよい。特に、倍率切換え系は、無焦点ズーム系であってもよい。
【００１４】
イメージングスケール設定装置は、画像処理及び制御装置内に組み込まれたデータ処理ステージを有することができる。あるいは、又はそれに加えて、イメージングスケール設定装置はまた、ディスプレイ結像ビーム経路内に配置された光学倍率切換え系を有することもできる。
【００１５】
対象領域結像ビーム光学経路を選択的に開き、遮断するための切換え可能光学アセンブリは、特に切換え可能シャッタとして具現化できる。
【００１６】
とりわけ、本発明による手術用顕微鏡は、手術用実体顕微鏡として具現化される。
【００１７】
本発明はまた、観察者のために対象領域の観察画像を生成するための、上記のような手術用顕微鏡の操作方法にも及び、その中で、ディスプレイによって中間像面内において視覚化される表示情報のためのイメージングスケールが光学アセンブリの切換え状態に応じて設定される。
【００１８】
ここで、本発明の概念は、イメージングスケールが、イメージセンサビーム経路内に配置された光学倍率切換え系を調節することによって設定される、というものである。本発明の別の概念は、イメージングスケールが、画像処理及び制御装置の中で拡大又は縮小された表示情報を表示することによって、ディスプレイ上に提供される、というものである。特に、本発明の概念は、イメージングスケールが、イメージセンサビーム経路内に配置された光学倍率切換え系を調節することによって設定される、というものである。
【００１９】
ここで、第一のステップにおいて、対象領域の画像は中間像面内に、対象領域から中間像面内への画像情報のための光学伝送経路を通じて生成でき、その後、第一のステップに続く第二のステップにおいて、対象領域の画像は中間像面内に、対象領域から中間像面への画像情報のための光学電子光学伝送経路を通じて生成でき、光学電子光学伝送経路のイメージングスケールＭEは、光学伝送経路のイメージングスケールＭOに設定される。
【００２０】
光学電子光学伝送経路のイメージングスケールＭEを設定する際、ディスプレイによる表示情報の表示はできるだけ抑制される。その代替案として、光学電子光学伝送経路のイメージングスケールＭEを設定する際、ディスプレイによる表示情報の表示は、光学電子光学伝送経路内に配置された光学倍率切換え系の倍率にマッチするイメージングスケールで実行される。これによって、光学電子光学伝送経路のイメージングスケールＭEのための設定プロセス中であっても、対象領域を観察者のために双眼鏡筒の中で可視化することができ、前記観察者はイメージングスケールの変化に気付かない。
【００２１】
さらに、本発明の概念は、上述の手術用顕微鏡を操作する際、第一のステップにおいて、対象領域の画像が、対象領域からの画像情報のための光学電子光学伝送経路を通じて中間像面内に生成され、第一のステップに続く第二のステップにおいて、対象領域の画像が、対象領域から中間像面への画像情報のための光学伝送経路を通じて中間像面内に生成され、光学伝送経路のイメージングスケールＭOは光学電子光学伝送経路のイメージングスケールＭEに設定される、というものである。
【００２２】
以下に、図面に概略的に描かれている例示的実施形態に基づいて、本発明をより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一の動作状態にある、双眼鏡筒を用いて対象領域を立体視的に視覚化するための第一の手術用顕微鏡を示す。
【図２】第一の動作状態にある手術用顕微鏡の左右の中間像面の実視野を示す。
【図３】第二の動作状態にある第一の手術用顕微鏡を示す。
【図４】第二の動作状態にある第一の手術用顕微鏡の左右の中間像面の実視野を示す。
【図５】第一の手術用顕微鏡の光学伝送経路と光学電子光学伝送経路を示す。
【図６】手術用顕微鏡のイメージセンサの感光領域を示す。
【図７】第一の動作状態にある手術用顕微鏡の中間像面内の、ディスプレイの表示領域の画像を示す。
【図８】第二の動作状態にある手術用顕微鏡の中間像面におけるディスプレイの表示領域の画像を示す。
【図９】第一の動作状態にある、双眼鏡筒を用いて対象領域を立体視的に視覚化するための第二の手術用顕微鏡を示す。
【図１０】第二の動作状態にある第二の手術用顕微鏡を示す。
【図１１】第二の手術用顕微鏡の光伝送経路と光学電子光学伝送経路を示す。
【図１２】手術用顕微鏡のズーム系の異なる設定の場合の第二の手術用顕微鏡のイメージセンサの感光領域を示す。
【図１３】ズーム系の異なる設定の場合の第二の手術用顕微鏡のディスプレイの表示領域の画像を示す。
【図１４】ズーム系の異なる設定の場合の第二の手術用顕微鏡のディスプレイの表示領域の画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に示される第一の手術用実体顕微鏡１０は、手術用顕微鏡本体１２を有し、その中に主要顕微鏡対物レンズ系１６を備える切換え可能結像光学ユニット１４が収容されている。顕微鏡は双眼鏡筒２０を有し、これは接合部１８において手術用顕微鏡本体１２に接続され、観察者の左右の眼７２、７４のための第一及び第二の接眼レンズ２２、２４を含む。手術用顕微鏡１０の主要顕微鏡対物レンズ系１６には、対象領域３２からの第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０が通過する。
【００２５】
結像光学ユニット１４は、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８内に配置されたズーム系３３を含み、また、それは主要顕微鏡対物レンズ系１６の、対象領域３２から離れた側に配置された出力結合ビームスプリッタ３４を有し、前記出力結合ビームスプリッタは、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８からの観察光の一部を分離することにより、対象領域からの観察光をイメージセンサビーム経路２８’に沿って電子画像捕捉装置３５に供給する。画像捕捉装置３５は、対物レンズ系３７とイメージセンサ３８を備える第一の画像捕捉アセンブリ３６と、また、対物レンズ系３７とイメージセンサ３８を備える第二の画像捕捉アセンブリ４０も含む。
【００２６】
さらに、結像光学ユニット１４は、第二の対象領域結像ビーム光学経路３０内に、主要顕微鏡対物レンズ系１６の、対象領域３２から離れた側に配置されたズーム系３９を有し、前記結像光学ユニットは、別の出力結合ビームスプリッタ２６を有し、これは対象領域３２からの観察光の一部を、前記光が第二の対象領域結像ビーム光学経路３０から分離することにより、イメージセンサビーム経路３０’に沿って画像捕捉装置３５のイメージセンサ３８へと供給する役割を果たす。
【００２７】
結像光学ユニット１４の中に、第一の入力結合ビームスプリッタ４２と第二の入力結合ビームスプリッタ４４がある。入力結合ビームスプリッタ４２、４４により、表示装置４７のディスプレイアセンブリ４８の第一のディスプレイ４６と表示装置４７のディスプレイアセンブリ５２の第二のディスプレイ５０上に表示される表示情報は、ディスプレイ結像ビーム経路２８’’、３０’’の中で、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８の中及び第二の対象領域結像ビーム光学経路３０の中の対象領域３２の画像の上に重ね合わせることができる。このために、表示装置４７のディスプレイアセンブリ４８、５２のディスプレイ４６、５０は好ましくは、「デジタルマイクロミラーデバイス」（ＤＭＤ）を含み、これはそれにより表示される画像の高速切換えを容易にする。
【００２８】
入力結合ビームスプリッタ４２、４４により、特に、例えば術前に得た３次元血管造影データの形態の表示情報を対象領域３２の画像に重ね合わせることができ、それが双眼鏡筒２０の接眼レンズ２２及び接眼レンズ２４に供給される。
【００２９】
このために、ディスプレイアセンブリ４８、５２のディスプレイ４６、５０の表示領域はそれぞれ、第一のディスプレイレンズ群４９及び第二のディスプレイレンズ群５１によって平行ビーム経路の中に転送され、チューブレンズ２１、２３によって双眼鏡筒２０の左右の中間像面２５、２７に結像される。そこで、観察者がそれをそれぞれ左右の目７２、７４で観察できる。左右の中間像面２５、２７内の中間像は、双眼鏡筒２０の接眼レンズの視野環２９、３１により限定される。各ディスプレイレンズ群４９、５１はそれぞれレンズ５３、５５を含み、これらは入力結合ビームスプリッタ４２、４４までのビーム経路内、又は前記ビーム経路の外に選択的に配置可能である。レンズ５３、５５により、左右の中間像面２５、２７の中のディスプレイ４６、５０の表示領域の画像のイメージングスケールを変更することができる。このイメージングスケールは、ディスプレイレンズ群４９、５１の焦点距離ｆDとチューブレンズ２１、２３の焦点距離ｆTの比ｆD／ｆTにより決定される。
【００３０】
ディスプレイ４６、５０を作動させるために、手術用顕微鏡１０は、画像処理及び制御装置として具現化される第一の画像処理及び制御装置５４と、画像処理及び制御装置として具現化される別の画像処理及び制御装置５６を含み、これらは外部コンピュータユニット（図示せず）に接続できる。
【００３１】
第一及び第二の対象領域結像ビーム光学経路２８、３０から画像捕装置３５により捕捉される対象領域３２の画像を視覚化するために、手術用顕微鏡１０には、好ましくは３Ｄモニタとして具現化され、画像処理及び制御装置５６に接続された画像再生装置５８がある。
【００３２】
手術用顕微鏡１０の結像光学ユニット１４は、シャッタ要素６２の形態の切換え可能光学アセンブリとシャッタ要素６４の形態の切換え可能光学アセンブリを含む。シャッタ要素６２、６４は、ドライブ（図示せず）によって二重矢印６０に対応するように移動可能である。シャッタ要素６２、６４により、出力結合ビームスプリッタ３４、２６の、主要顕微鏡対物レンズ系１６の反対側で、第一及び／又は第二の対象領域結合ビーム光学経路２８、３０を選択的に開く、または遮断することが可能である。
【００３３】
画像処理及び制御装置５４と画像処理及び制御装置５６は各々、電気制御線によって切換え可能光学アセンブリに連結される。画像処理及び制御装置５４、５６は各々、データ処理ステージを含む。画像処理及び制御装置５４はシャッタ要素６２の切換え状態を受け取り、画像処理及び制御装置５６はシャッタ要素６４の切換え状態を受け取る。
【００３４】
図１に示される手術用顕微鏡の第一の動作状態において、結像光学ユニット１４は、シャッタ要素６２とシャッタ要素６４が第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０を開くように切り換えられる。すると、対象領域３２からの、主要顕微鏡対物レンズ系１６を通過した対象領域結像ビーム光学経路２８及び３０はそれぞれ、手術用顕微鏡１０における双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される。
【００３５】
手術用顕微鏡の左右の中間像面２５、２７において、対象領域３２の中の、図１において特定されている対象視野１１の中の長さＩOの物体９は、図２に示される光学実視野７８の中に、対象領域３２から左右の中間像面２５、２７への光学伝送経路の組合せにより決定されるイメージングスケールＭO＝ＩBO／ＩOで視覚化される。
【００３６】
図３は、別の動作状態にある手術用顕微鏡１０を示し、この場合、シャッタ要素６２とシャッタ要素６４は第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０をブロックする。ここで、画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ３６及び４０により捕捉され、ディスプレイアセンブリ４８のディスプレイ４６、５０により表示される対象領域３２の画像は、それぞれ手術用顕微鏡１０における双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される。
【００３７】
画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ３６は、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８から分離されたビーム経路を使って、対象領域３２の左側立体部分画像を捕捉できる。画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ４０を使用することにより、第二の対象領域結像ビーム光学経路３０から分離されたビーム経路を使って、対象領域３２の右側立体部分画像を記録することが可能である。第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０の光軸はステレオ角θをなす。これによって、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０がシャッタ要素６２、６４によりブロックされたとしても、手術用顕微鏡１０で対象領域３２を立体視的に視覚化することができる。このために、すると、双眼鏡筒２０の左側立体部分画像は、表示装置４７のディスプレイアセンブリ４８のディスプレイ４６によって生成され、第二の立体部分画像はディスプレイアセンブリ５２のディスプレイ５０によって生成される。
【００３８】
次に、手術用顕微鏡１０の左右の中間像面２５、２７において、図４に示されているように、対象領域３２の中で、図１において特定されている対象視野１１の中の物体９は、実視野７８に対応する領域において視覚化され、その場合のイメージングスケールＭE＝ＩBe／ＩOであり、これは、対象領域３２から左右の中間像面２５、２７への光学電子光学伝送経路の組合せにより画定される。
【００３９】
留意すべき点として、手術用顕微鏡１０により、表示装置のディスプレイ４６、５０上の対象領域３２の画像だけでなく、追加情報、特に患者の血管造影データ、内視鏡データ、Ｘ線記録、又はＭＲＩ画像等の画像情報の表示もまた可能となり、これらは、画像処理及び制御装置５４、５６において、画像捕捉装置３５を通じて捕捉された対象領域３２の画像と電子的に混合することによって合成される。
【００４０】
図５は、第一の手術用顕微鏡１０における光学伝送経路５７ａ、５７ｂ及び光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを示しており、それによってそれぞれイメージングスケールＭO＝ＩBO／ＩO及びイメージングスケールＭE＝ＩBe／ＩOを有する対象領域の画像がそれぞれ中間像面２５及び２７内に画像情報として提供される。
【００４１】
手術用顕微鏡１０はイメージングスケール設定装置を含み、これは画像処理及び制御装置５４、５６、レンズ５３、５５、及びズーム系３３、３９を含む。
【００４２】
このイメージングスケール設定装置は、手術用顕微鏡１０を、対象領域３２の画像が対象領域結像ビーム光学経路２８、３０によって光学伝送経路５７ａ、５７ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される第一の動作状態から、対象領域３２の画像が光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される別の動作状態に切り換えたときに、第一及び第二の接眼レンズ２２、２４の中で対象領域３２の画像が同じイメージングスケールＭO＝ＭEで観察者に確実に提供されるようにする役割を果たす。手術用顕微鏡１０のイメージングスケール設定装置はまた、手術用顕微鏡１０を、対象領域３２の画像が光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される別の動作状態から、対象領域３２の画像が対象領域結像ビーム光学経路２８、３０によって光学伝送経路５７ａ、５７ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される第一の動作状態に切り換えたときに、光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールＭOを光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂのイメージングスケールＭEに設定するようにも具現化される。
【００４３】
図６は、手術用顕微鏡１０のイメージセンサ３８の感光領域７６とこの領域７６の上の直径Ｄの対象領域画像の円形実視野７８’を示す。
【００４４】
図７において、ディスプレイレンズ群４９のレンズ５３が手術用顕微鏡１０の中間像面２５におけるディスプレイ４６の表示領域を結像するビーム経路内に配置されたときの、手術用顕微鏡１０の中間像面２５におけるディスプレイ４６の表示領域の画像８０が示されている。
【００４５】
対応する説明が、ディスプレイレンズ群５１のレンズ５５が手術用顕微鏡１０の中間像面２７におけるディスプレイ５０の表示領域を結像するビーム経路内に配置されたときの、手術用顕微鏡１０の中間像面２５におるディスプレイ５０の表示領域の画像にも当てはまる。
【００４６】
中間像面２５、２７の、直径Ｄ’の光学結像ビーム経路の実視野７８は、ここではディスプレイ４６又はディスプレイ５０の表示領域の画像８０によりカバーされている。ディスプレイレンズ群４９、５１のこの設定は、手術用顕微鏡１０が物体領域結像ビーム光学経路２８、３０によって第一及び第二の接眼レンズ２２、２４を通じて対象領域３２を観察するための動作状態で操作されているときに、中間像面２５、２７の中でディスプレイ４６、５０の画像情報を視覚化するのに適している。
【００４７】
図８は、ディスプレイレンズ群４９のレンズ５３がディスプレイ４６の表示領域を手術用顕微鏡１０の中間像面２５内に結像するビーム経路の外に配置されるような手術用顕微鏡１０の動作状態での、中間像面２５におけるディスプレイの表示領域の画像８０を示している。ここで、実視野７８の直径Ｄ’は再び、ディスプレイ４６の表示領域の短辺の長さの２倍である。
【００４８】
対応する説明が、ディスプレイレンズ群５１のレンズ５５がディスプレイ５０の表示領域を手術用顕微鏡１０の中間像面２７内に結像するビーム経路の外に配置されるときに、手術用顕微鏡１０の中間像面２５におけるディスプレイ５０の表示領域の画像にも当てはまる。
【００４９】
ディスプレイレンズ群４９、５１のこの設定は、手術用顕微鏡１０が、画像捕捉装置３５のみに供給される対象領域結像ビーム経路２８、３０によって接眼レンズ２２、２４を通じて対象領域３２を観察するための動作状態にある場合に、中間像面２５、２７においてディスプレイ４６、５０の表示情報を視覚化するのに適しており、シャッタ要素６２、６４は観察光が前記動作状態において双眼鏡筒２０の中の中間像面２５、２７へと通過するのを抑制し、画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ３６及び４０によって捕捉され、それぞれの画像処理及び制御装置５４、５６のデータ処理ステージで処理され、表示装置４７のディスプレイ４６、５０において表示される対象領域３２の画像は、前記動作状態においてそれぞれ双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される。これは、この設定では、ディスプレイ４６、５０の表示エリアの画像が、中間像面２５、２７内では、図６に基づいて説明した手術用顕微鏡１０の設定によって可能となるものより大きい数のピクセルで生成できるからである。
【００５０】
手術用顕微鏡１０において、ディスプレイ４６、５０の表示領域上のディスプレイレンズ群４９、５１は相互にマッチされて、手術用顕微鏡１０を、対象領域３２が左右の中間像面２５、２７内に、第一の、及び第二の対象領域結像ビーム光学経路２８、３０を通じて結像される第一の動作状態から、画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ３６及び４０によって捕捉され、ディスプレイアセンブリ４８、５２のディスプレイ４６、５０によって表示される対象領域３２の画像がそれぞれ双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される別の動作状態に切り換えるときに、対象領域３２から左右の中間像面２５、２７への光学伝送経路５７ａ、５７ｂの組合せにより定義されるイメージングスケールＭOと、対象領域３２から左右の中間像面２５、２７への光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂの組合せにより定義されるイメージングスケールＭEについて、以下が当てはまるようにされる：ＭO＝ＭE。
【００５１】
シャッタ要素６２、６４の切換え状態に応じて、手術用顕微鏡１０のイメージングスケール設定装置は、ディスプレイ４６、５０によって中間像面２５、２７内で可視化される表示情報に関するイメージングスケールを設定する。
【００５２】
観察者が双眼鏡筒２０の接眼レンズ２２、２４の中の領域８２、８４において黒い縁を認識することは、ディスプレイ４６、５０の表示領域がそこには結像されないため、この場合は容認される。
【００５３】
留意すべき点として、上述の手術用顕微鏡１０の実施形態に関して変更を加えた実施形態では、ディスプレイレンズ群４９、５１が、中間像面２５、２７におけるディスプレイの表示領域の画像のための倍率を連続的に設定しやすくするようにできる。
【００５４】
図９は、第一の動作状態にある、双眼鏡筒２０で対象領域３２を立体視的に視覚化するための第二の手術用顕微鏡１０’を示す。図９は、第二の動作状態にある第二の手術用顕微鏡１０’を示す。手術用顕微鏡１０と手術用顕微鏡１０’の、相互に同じアセンブリは、同じ参照符号で示されている。手術用顕微鏡１０と異なり、手術用顕微鏡１０’は、調節可能なディスプレイレンズ群４９、５１を含まない。図８に示される動作状態において、結像光学ユニット１４は、シャッタ要素６２とシャッタ要素６４が第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０を開くように切り換えられる。次に、双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４は、光学伝送経路を通じて対象領域の画像を取得する。すると、対象領域３２からの、主要顕微鏡対物レンズ系１６を通る対象領域結像ビーム光学経路２８及び３０はそれぞれ、手術用顕微鏡１０’の双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される。
【００５５】
図１０に示される手術用顕微鏡１０’の動作状態において、シャッタ要素６２及びシャッタ要素６４は、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０をブロックする。ここで、画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ３６及び４０によって捕捉され、表示装置４７のディスプレイ４６、５０を通じて表示される対象領域３２の画像は、光学電子光学伝送経路に沿って、それぞれ手術用顕微鏡１０の双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される。
【００５６】
図１１は、第一の手術用顕微鏡１０における光学伝送経路５７ａ、５７ｂ及び光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを示しており、それによってそれぞれイメージングスケールＭO＝ＩBO／ＩO及びイメージングスケールＭE＝ＩBe／ＩOを有する対象領域の画像がそれぞれ中間像面２５及び２７内に提供される。
【００５７】
手術用顕微鏡１０’もまた、イメージングスケール設定装置を含み、これは画像処理及び制御装置５４、５６、レンズ５３、５５、及びズーム系３３、３９を含む。
【００５８】
ここで、手術用顕微鏡１０’の画像処理及び制御装置５４、５６が今度は、手術用顕微鏡１０を、対象領域３２の画像が対象領域結像ビーム光学経路２８、３０によって光学伝送経路５７ａ、５７ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される第一の動作状態から、対象領域３２の画像が光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される別の動作状態に切り換えたときに、第一及び第二の接眼レンズ２２、２４の中で対象領域３２の画像が同じイメージングスケールＭO＝ＭEで観察者に確実に提供されるようにする。手術用顕微鏡１０のイメージングスケール設定装置はまた、手術用顕微鏡１０を、対象領域３２の画像が光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される別の動作状態から、対象領域３２の画像が対象領域結像ビーム光学経路２８、３０によって光学伝送経路５７ａ、５７ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される第一の動作状態に切り換えたときに、光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールＭOを光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂのイメージングスケールに設定するようにも具現化される。
【００５９】
図１２は、対象領域３２の画像が対象領域結像ビーム光学経路２８、３０によって光学伝送経路５７ａ、５７ｂを通じて中間像面２５、２７内に表示されるときの、手術用顕微鏡１０’のイメージセンサ３８の感光領域７６と、この領域７６の直径Ｄの対象領域画像の円形実視野７８’を示す。
【００６０】
図１３は、手術用顕微鏡１０’の中間像面２５におけるディスプレイ４６の表示領域の画像８０を示す。対象領域結像ビーム光学経路２８、３０が接眼レンズ２２、２４へと案内される図９の動作状態において、中間像面２５、２７における、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８及び第二の対象領域結像ビーム光学経路３０によって実視野７８内に生成される対象領域３２の画像は、対象視野１１において、それぞれディスプレイレンズ群４９又は５１により生成されたディスプレイ４６又はディスプレイ５０の表示領域の画像８０をカバーする。
【００６１】
手術用顕微鏡１０’が第一の動作状態から別の動作状態に切り換えられると、画像処理及び制御装置５４、５６は、演算子としてズーム系３３、３９の設定を取得する。すると、画像処理及び制御装置５４、５６は、そこから手術用顕微鏡１０’における光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールＭOを確認し、ディスプレイアセンブリ４８、５２のディスプレイ４６、５０は暗状態に切り換えられる。光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂのイメージングスケールＭEが光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールＭOに対応するようにするために、ここでは、画像表示８６がディスプレイ４６、５０によって中間像面２５、２７に提供される必要があり、前記画像ディスプレイは、手術用顕微鏡１０’の画像捕捉装置３５のイメージセンサ３８による□□を縮小し、すると、中間像面２５、２７の領域８２、８４にはディスプレイ４６、５０によっていかなる画像情報も表示されない。このような、中間像面２５、２７内に画像情報を持たない領域８２、８４は、観察者により接眼レンズ２２、２４において黒い縁として認識される。
【００６２】
このような領域８２、８４を避けるために、画像処理及び制御装置５４、５６は、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８内及び第二の対象領域結像ビーム光学経路３０内の中のズーム系３３、３９が調節されるようにする。
【００６３】
図１２に示されるように、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８及び第二の対象領域結像ビーム光学経路３０内のズーム系３３、３９は、このために、画像捕捉装置３５のイメージセンサ３８が対象視野１１の全体を実視野７８’’として捕捉するように調節される。すると、ズーム系３３、３９の調節にしたがって、画像処理及び制御装置５４、５６はディスプレイ４６、５０に供給される画像データのスケールを、対象領域３２の画像が図１４に示されるディスプレイ４６、５０の表示８６によって中間像面２５、２７に生成されるように変更され、前記画像のイメージングスケールＭOはイメージングスケールＭEに対応し、前記画像は、図１３で見える画像８０と同様に、中間像面２５、２７の中の光学伝送経路５７ａ、５７ｂの実視野７８をカバーする。
【００６４】
第一の動作状態から別の動作状態に切り換えるとき、対象領域３２を立体視的に視覚化するための手術用顕微鏡１０’は、第一の切換え動作モードと、第一の切換え動作モードとは異なる第二の切換え動作モードで操作できる。
【００６５】
第一の切換え動作モードでは、表示装置４７のディスプレイ４６、５０における表示情報の表示は、シャッタ要素６２、６４によって第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０がブロックされ、又は開かれる切換え期間中、抑制される。ここで、中間像面２５、２７内のディスプレイ４６、５０による表示情報は、手術用顕微鏡１０’における光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂのイメージングスケールＭEと光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールＭOとの調整、又は手術用顕微鏡１０’における光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールと光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂのイメージングスケールＭEとの調整が完了したときにのみ、観察者に提供される。
【００６６】
第二の切換え動作モードでは、表示装置４７のディスプレイ４６、５０の表示情報はまた、シャッタ要素６２、６４によって第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０がブロックされ、又は開かれる切換え期間中も表示される。ここで、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０の中のズーム系３３、３９を調節する際、ディスプレイ４６、５０により表示される対象領域の画像のためにズーム系３３、３９の設定に合わせてそれぞれ調整された画像情報のスケールが連続的に変更されるため、観察者は、手術用顕微鏡１０’が第一の動作状態から別の動作状態に切り換えられたときに接眼レンズ２２、２４内のイメージングスケールの変化に気付かない。
【００６７】
留意すべき点として、上述の手術用顕微鏡１０、１０’の変形実施形態においては、前記手術用顕微鏡が、主な観察者のための双眼鏡筒と、共同観察者のための１つ又は複数の双眼鏡筒を通じて対象領域を観察するために設計されるようにすることもできる。さらに、留意すべき点として、上述の手術用顕微鏡１０、１０’はまた、基本的に、単眼結像ビーム経路で対象領域３２を観察するために設計されてもよい。さらに、留意すべき点として、本発明はまた、上述の実施形態の一部の特徴のみが実現されるか、又は第一の手術用顕微鏡１０及び第二の手術用顕微鏡１０’の特徴が組み合わされる手術用顕微鏡にも関する。
【００６８】
要約すれば、特に以下の点を留意すべきである。本発明は、観察者のために対象領域３２の観察画像を生成するための手術用顕微鏡１０、１０’に関する。手術用顕微鏡は、中間像面２５、２７において対象領域３２の観察画像を観察するための接眼レンズ２２、２４を有し、また、それは中間像面２５、２７内に、対象領域３２から中間像面２５、２７まで案内される対象領域結像ビーム光学経路を通じて対象領域３２の光学画像を生成するための結像光学ユニット１４を含む。手術用顕微鏡１０には、対象領域結像ビーム光学経路を選択的に開き、遮断する切換え可能光学アセンブリ６２、６４と、対象領域３２からイメージセンサ３８へと案内されるイメージセンサビーム光学経路２８’、３０’を通じて対象領域３２の画像を捕捉するためのイメージセンサ３８がある。手術用顕微鏡１０は、ディスプレイ結像ビーム経路２８’’、３０’’を通じて中間像面２５、２７内において表示情報を視覚化するためのディスプレイ４６、５０を有し、ディスプレイ４６、５０を作動させ、イメージセンサ３８の画像データを処理し、ディスプレイ４６、５０上に出力するための画像処理及び制御装置５４、５６を含む。本発明によれば、手術用顕微鏡１０は、ディスプレイ４６、５０によって中間像面２５、２７内に視覚化される表示情報について、光学アセンブリ６２、６４の切換え状態に応じてイメージングスケールを設定するためのイメージングスケール設定装置を含む。
【符号の説明】
【００６９】
９  物体
１０、１０’  手術用顕微鏡
１１  対象領域
１２  手術用顕微鏡本体
１４  結像光学ユニット
１６  主要顕微鏡対物レンズ系
１８  接合部
２０  双眼鏡筒
２１  チューブレンズ
２２  第一の接眼レンズ
２３  チューブレンズ
２４  第二の接眼レンズ
２５  左側中間像面
２６  別の出力結合ビームスプリッタ
２７  右側中間像面
２８  第一の対象領域結像ビーム経路
３０  第二の対象領域結像ビーム経路
２８’、３０’  イメージセンサビーム経路
２８’’、３０’’  ディスプレイ結像ビーム経路
２９  接眼レンズ視野環
３１  接眼レンズ視野環
３２  対象領域
３３  ズーム系／倍率切換え系
３４  出力結合ビームスプリッタ
３５  画像捕捉装置
３６  第一の画像捕捉アセンブリ
３７  対物レンズ系
３８  イメージセンサ
３９  ズーム系／倍率切換え系
４０  第二の画像捕捉アセンブリ
４２  第一の入力結合ビームスプリッタ
４４  第二の入力結合ビームスプリッタ
４６  第一のディスプレイ
４７  表示装置
４８  ディスプレイアセンブリ
４９  第一のディスプレイレンズ群
５０  第二のディスプレイ
５１  第二のディスプレイレンズ群
５２  ディスプレイアセンブリ
５３  レンズ／光学倍率切換え系
５４  画像処理及び制御装置
５５  レンズ／光学倍率切換え系
５６  画像処理及び制御装置
５７ａ、５７ｂ  光学伝送経路
５８  画像再生装置
５９ａ、５９ｂ  光学電子光学伝送経路
６０  二重矢印
６２  シャッタ要素／切換え可能光学アセンブリ
６４  シャッタ装置／切換え可能光学アセンブリ
７２  左眼
７４  右眼
７６  感光領域
７８  円形実視野
７８’  実視野
７８’’  実視野
８０  画像
８２  黒い縁のある領域
８４  黒い縁のある領域
８６  画像表示
【図１】
2018156073.tif 000003
【図２】
2018156073.tif 000004
【図３】
2018156073.tif 000005
【図４】
2018156073.tif 000006
【図５】
2018156073.tif 000007
【図６】
2018156073.tif 000008
【図７】
2018156073.tif 000009
【図８】
2018156073.tif 000010
【図９】
2018156073.tif 000011
【図１０】
2018156073.tif 000012
【図１１】
2018156073.tif 000013
【図１２】
2018156073.tif 000014
【図１３】
2018156073.tif 000015
【図１４】
2018156073.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月29日(2018.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者のために対象領域内の対象視野の観察画像を生成する手術用顕微鏡に関し、これは、中間像面において対象領域内の対象視野の観察画像を観察するための少なくとも１つの接眼レンズを有し、中間像面内に対象領域内の対象視野の光学画像を生成するための結像光学ユニットを有し、光学伝送経路を通じて対象領域から中間像面まで案内される対象領域結像ビーム光学経路を有し、対象領域結像ビーム光学経路を選択的に開き、遮断するための切換え可能光学アセンブリを有し、前記光学アセンブリは、第一の切換え状態では光学伝送経路を開き、第一の切換え状態とは異なる別の切換え状態では光学伝送経路を遮断し、対象領域からイメージセンサへと案内されるイメージセンサビーム光学経路を通じて対象領域の画像を捕捉するための少なくとも１つのイメージセンサを有し、ディスプレイ結像ビーム経路を通じて中間像面内において表示情報を視覚化するためのディスプレイを有し、ディスプレイを作動させ、イメージセンサの画像データを処理し、ディスプレイ上に出力するための画像処理及び制御装置を有し、ディスプレイによって中間像面内に視覚化される表示情報について、光学アセンブリの切換え状態に応じてイメージングスケールを設定するためのイメージングスケール設定装置を有し、切換え可能光学アセンブリとイメージングスケール設定装置を結合するための結合手段を有する。さらに、本発明は、手術用顕微鏡の操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
(特許文献１)に、冒頭に記した種類の手術用顕微鏡が開示されている。
【０００３】
手術用顕微鏡は、例えば神経外科、低侵襲手術、又は眼科等の様々な医学分野で使用される。特に、これらは施術する医師が術野を拡大して観察できるようにする役割を果たす。
【０００４】
（特許文献２）には、観察者がディスプレイ上に表示された画像データを接眼レンズの中で対象領域の画像に重ね合わせられた状態で視覚できるようにする手術用顕微鏡が記載されている。このために、手術用顕微鏡は、対象領域結像ビーム光学経路内に配置されたビームスプリッタを含む。このビームスプリッタは、ディスプレイを通じて表示された対象領域の画像を対象領域結像ビーム光学経路に映し込み、前記画像は特徴的波長範囲内でイメージセンサを通じて捕捉される。
【０００５】
観察者がディスプレイ上に表示された画像データを接眼レンズの中で対象領域の画像に重ね合わせられた状態で視覚できるようにする、前記接眼レンズが対象領域から観察ビーム光学経路を取得する手術用顕微鏡は、（特許文献３）及び（特許文献４）に明記されている。
【０００６】
（特許文献５）には、手術領域の画像をデジタル式に捕捉してその画像をスクリーンやスマートグラスに表示するイメージセンサ装置を含む手術用顕微鏡システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公告第１０  ２００７  ０１９  ３３５  Ｂ３号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２０１４  ２０７  １３０  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０４４  ５０２  Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２  ４３  ８５２  Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許第５８６７２１０Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、観察者が、選択的に、対象領域結像ビーム光学経路を通じて、及び表示結像ビーム経路光学電子光学経路を通じて、対象領域を同じイメージングスケールで視覚化することができ、イメージセンサにより捕捉された画像が表示される手術用顕微鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、特許請求項１の特徴を有する手術用顕微鏡と、請求項５の特徴を有する方法により達成される。本発明の有利な実施形態は、従属項に明記されている。
【００１０】
手術用顕微鏡に適した設備サイズのディスプレイとイメージセンサは現在のところ、自然の視野に対応する画像情報の光学解像度を得ることのできないピクセル数のものしか入手できない。
【００１１】
この背景に鑑み、本発明が着目するのは、対象領域結像ビーム光学経路を通じた接眼レンズにおける対象領域の視覚化により、手術用顕微鏡において、高倍率にしても外科医が術野を非常に高い光学画像形成品質と色忠実度の点で自然な視覚的印象で観察できるという利点が提供される点である。第二に、本発明が着目するのは、術野における物体構造をデジタル式に捕捉し、表示することが手術用顕微鏡の様々な利用分野において有利である点である。これは、第一に、術野における物体構造をデジタル式に捕捉し、表示するために必要な照明光が比較的少なくてよく、それによって特に体内組織の放射への曝露が減るからである。術野における物体構造をデジタル式に捕捉し、表示することにより、可視光のスペクトル範囲内でも捕捉できない組織構造を観察者のために表示できる。
【００１２】
さらに、本発明が注目するのは、画像捕捉装置を使ってデジタル式に捕捉され、その後コンピュータユニットの中で、例えば画像コントラストを増強するために準備されるデータを視覚化することにより、外科医にとって術野における位置確認が容易になるかもしれず、また、手術用顕微鏡の扱いが改善されるかもしれないという点である。
【００１３】
本発明は、画像情報のための光学伝送経路による対象領域の視覚化の利点と、画像情報のための光学電子光学伝送経路により実現される対象領域の視覚化の利点を複合させる。
【００１４】
観察者のために対象領域の観察画像を生成するための本発明による手術用顕微鏡は、中間像面において対象領域の観察画像を観察するための少なくとも１つの接眼レンズを有し、また、それは中間像面内に、対象領域から中間像面まで案内される対象領域結像ビーム光学経路を通じて対象領域の光学画像を生成するための結像光学ユニットを含む。本発明による手術用顕微鏡には、対象領域結像ビーム光学経路を選択的に開き、遮断する切換え可能光学アセンブリと、対象領域からイメージセンサへと案内されるイメージセンサビーム光学経路を通じて対象領域の画像を捕捉するための少なくとも１つのイメージセンサがある。本発明による手術用顕微鏡は、ディスプレイ結像ビーム経路を通じて中間像面内において表示情報を視覚化するためのディスプレイを有し、ディスプレイを作動させ、イメージセンサの画像データを処理し、ディスプレイ上に出力するための画像処理及び制御装置を含む。本発明による手術用顕微鏡において、ディスプレイによって中間像面内に視覚化される表示情報について、光学アセンブリの切換え状態に応じてイメージングスケールを設定するためのイメージングスケール設定装置がある。
【００１５】
本発明の手術用顕微鏡は、切換え可能光学アセンブリとイメージングスケール設定装置を連結するための連結手段を有する。これによって実現できるのは、観察者が中間像面内で認識できる対象領域画像のイメージングスケールが、切換え可能光学アセンブリの切換え状態に応じて自動的に設定されることである。
【００１６】
イメージングスケール設定装置は、イメージセンサビーム経路内に配置された光学倍率切換え系を有する。ここで、倍率切換え系は、対象領域の光学画像を中間像面内に生成するための結像光学ユニットの構成部品である。特に、倍率切換え系は、無焦点ズーム系であってもよい。
【００１７】
イメージングスケール設定装置は、画像処理及び制御装置内に組み込まれたデータ処理ステージを有することができる。あるいは、又はそれに加えて、イメージングスケール設定装置はまた、ディスプレイ結像ビーム経路内に配置された光学倍率切換え系を有することもできる。
【００１８】
対象領域結像ビーム光学経路を選択的に開き、遮断するための切換え可能光学アセンブリは、特に切換え可能シャッタとして具現化できる。
【００１９】
とりわけ、本発明による手術用顕微鏡は、手術用実体顕微鏡として具現化される。
【００２０】
本発明はまた、観察者のために対象領域の観察画像を生成するための、上記のような手術用顕微鏡の操作方法にも及び、その中で、ディスプレイによって中間像面内において視覚化される表示情報のためのイメージングスケールが光学アセンブリの切換え状態に応じて設定される。
【００２１】
ここで、本発明の概念は、イメージングスケールが、イメージセンサビーム経路内に配置された光学倍率切換え系を調節することによって設定される、というものである。本発明の別の概念は、イメージングスケールが、画像処理及び制御装置の中で拡大又は縮小された表示情報を表示することによって、ディスプレイ上に提供される、というものである。特に、本発明の概念は、イメージングスケールが、イメージセンサビーム経路内に配置された光学倍率切換え系を調節することによって設定される、というものである。
【００２２】
ここで、第一のステップにおいて、対象領域の画像は中間像面内に、対象領域から中間像面内への画像情報のための光学伝送経路を通じて生成でき、その後、第一のステップに続く第二のステップにおいて、対象領域の画像は中間像面内に、対象領域から中間像面への画像情報のための光学電子光学伝送経路を通じて生成でき、光学電子光学伝送経路のイメージングスケールＭEは、光学伝送経路のイメージングスケールＭOに設定される。
【００２３】
光学電子光学伝送経路のイメージングスケールＭEを設定する際、ディスプレイによる表示情報の表示はできるだけ抑制される。その代替案として、光学電子光学伝送経路のイメージングスケールＭEを設定する際、ディスプレイによる表示情報の表示は、光学電子光学伝送経路内に配置された光学倍率切換え系の倍率にマッチするイメージングスケールで実行される。これによって、光学電子光学伝送経路のイメージングスケールＭEのための設定プロセス中であっても、対象領域を観察者のために双眼鏡筒の中で可視化することができ、前記観察者はイメージングスケールの変化に気付かない。
【００２４】
さらに、本発明の概念は、上述の手術用顕微鏡を操作する際、第一のステップにおいて、対象領域の画像が、対象領域からの画像情報のための光学電子光学伝送経路を通じて中間像面内に生成され、第一のステップに続く第二のステップにおいて、対象領域の画像が、対象領域から中間像面への画像情報のための光学伝送経路を通じて中間像面内に生成され、光学伝送経路のイメージングスケールＭOは光学電子光学伝送経路のイメージングスケールＭEに設定される、というものである。
【００２５】
以下に、図面に概略的に描かれている例示的実施形態に基づいて、本発明をより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第一の動作状態にある、双眼鏡筒を用いて対象領域を立体視的に視覚化するための第一の手術用顕微鏡を示す。
【図２】第一の動作状態にある手術用顕微鏡の左右の中間像面の実視野を示す。
【図３】第二の動作状態にある第一の手術用顕微鏡を示す。
【図４】第二の動作状態にある第一の手術用顕微鏡の左右の中間像面の実視野を示す。
【図５】第一の手術用顕微鏡の光学伝送経路と光学電子光学伝送経路を示す。
【図６】手術用顕微鏡のイメージセンサの感光領域を示す。
【図７】第一の動作状態にある手術用顕微鏡の中間像面内の、ディスプレイの表示領域の画像を示す。
【図８】第二の動作状態にある手術用顕微鏡の中間像面におけるディスプレイの表示領域の画像を示す。
【図９】第一の動作状態にある、双眼鏡筒を用いて対象領域を立体視的に視覚化するための第二の手術用顕微鏡を示す。
【図１０】第二の動作状態にある第二の手術用顕微鏡を示す。
【図１１】第二の手術用顕微鏡の光伝送経路と光学電子光学伝送経路を示す。
【図１２】手術用顕微鏡のズーム系の異なる設定の場合の実視野を示す。
【図１３】ズーム系の異なる設定の場合の第二の手術用顕微鏡のディスプレイの表示領域の画像を示す。
【図１４】ズーム系の異なる設定の場合の第二の手術用顕微鏡のディスプレイの表示領域の画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に示される第一の手術用実体顕微鏡１０は、手術用顕微鏡本体１２を有し、その中に主要顕微鏡対物レンズ系１６を備える切換え可能結像光学ユニット１４が収容されている。顕微鏡は双眼鏡筒２０を有し、これは接合部１８において手術用顕微鏡本体１２に接続され、観察者の左右の眼７２、７４のための第一及び第二の接眼レンズ２２、２４を含む。手術用顕微鏡１０の主要顕微鏡対物レンズ系１６には、対象領域３２からの第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０が通過する。
【００２８】
結像光学ユニット１４は、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８内に配置されたズーム系３３を含み、また、それは主要顕微鏡対物レンズ系１６の、対象領域３２から離れた側に配置された出力結合ビームスプリッタ３４を有し、前記出力結合ビームスプリッタは、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８からの観察光の一部を分離することにより、対象領域からの観察光をイメージセンサビーム経路２８’に沿って電子画像捕捉装置３５に供給する。画像捕捉装置３５は、対物レンズ系３７とイメージセンサ３８を備える第一の画像捕捉アセンブリ３６と、また、対物レンズ系３７とイメージセンサ３８を備える第二の画像捕捉アセンブリ４０も含む。
【００２９】
さらに、結像光学ユニット１４は、第二の対象領域結像ビーム光学経路３０内に、主要顕微鏡対物レンズ系１６の、対象領域３２から離れた側に配置されたズーム系３９を有し、前記結像光学ユニットは、別の出力結合ビームスプリッタ２６を有し、これは対象領域３２からの観察光の一部を、前記光が第二の対象領域結像ビーム光学経路３０から分離することにより、イメージセンサビーム経路３０’に沿って画像捕捉装置３５のイメージセンサ３８へと供給する役割を果たす。
【００３０】
結像光学ユニット１４の中に、第一の入力結合ビームスプリッタ４２と第二の入力結合ビームスプリッタ４４がある。入力結合ビームスプリッタ４２、４４により、表示装置４７のディスプレイアセンブリ４８の第一のディスプレイ４６と表示装置４７のディスプレイアセンブリ５２の第二のディスプレイ５０上に表示される表示情報は、ディスプレイ結像ビーム経路２８’’、３０’’の中で、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８の中及び第二の対象領域結像ビーム光学経路３０の中の対象領域３２の画像の上に重ね合わせることができる。このために、表示装置４７のディスプレイアセンブリ４８、５２のディスプレイ４６、５０は好ましくは、「デジタルマイクロミラーデバイス」（ＤＭＤ）を含み、これはそれにより表示される画像の高速切換えを容易にする。
【００３１】
入力結合ビームスプリッタ４２、４４により、特に、例えば術前に得た３次元血管造影データの形態の表示情報を対象領域３２の画像に重ね合わせることができ、それが双眼鏡筒２０の接眼レンズ２２及び接眼レンズ２４に供給される。
【００３２】
このために、ディスプレイアセンブリ４８、５２のディスプレイ４６、５０の表示領域はそれぞれ、第一のディスプレイレンズ群４９及び第二のディスプレイレンズ群５１によって平行ビーム経路の中に転送され、チューブレンズ２１、２３によって双眼鏡筒２０の左右の中間像面２５、２７に結像される。そこで、観察者がそれをそれぞれ左右の目７２、７４で観察できる。左右の中間像面２５、２７内の中間像は、双眼鏡筒２０の接眼レンズの視野環２９、３１により限定される。各ディスプレイレンズ群４９、５１はそれぞれレンズ５３、５５を含み、これらは入力結合ビームスプリッタ４２、４４までのビーム経路内、又は前記ビーム経路の外に選択的に配置可能である。レンズ５３、５５により、左右の中間像面２５、２７の中のディスプレイ４６、５０の表示領域の画像のイメージングスケールを変更することができる。このイメージングスケールは、ディスプレイレンズ群４９、５１の焦点距離ｆDとチューブレンズ２１、２３の焦点距離ｆTの比ｆD／ｆTにより決定される。
【００３３】
ディスプレイ４６、５０を作動させるために、手術用顕微鏡１０は、画像処理及び制御装置として具現化される第一の画像処理及び制御装置５４と、画像処理及び制御装置として具現化される別の画像処理及び制御装置５６を含み、これらは外部コンピュータユニット（図示せず）に接続できる。
【００３４】
第一及び第二の対象領域結像ビーム光学経路２８、３０から画像捕装置３５により捕捉される対象領域３２の画像を視覚化するために、手術用顕微鏡１０には、好ましくは３Ｄモニタとして具現化され、画像処理及び制御装置５６に接続された画像再生装置５８がある。
【００３５】
手術用顕微鏡１０の結像光学ユニット１４は、シャッタ要素６２の形態の切換え可能光学アセンブリとシャッタ要素６４の形態の切換え可能光学アセンブリを含む。シャッタ要素６２、６４は、ドライブ（図示せず）によって二重矢印６０に対応するように移動可能である。シャッタ要素６２、６４により、出力結合ビームスプリッタ３４、２６の、主要顕微鏡対物レンズ系１６の反対側で、第一及び／又は第二の対象領域結合ビーム光学経路２８、３０を選択的に開く、または遮断することが可能である。
【００３６】
画像処理及び制御装置５４と画像処理及び制御装置５６は各々、電気制御線によって切換え可能光学アセンブリに連結される。画像処理及び制御装置５４、５６は各々、データ処理ステージを含む。画像処理及び制御装置５４はシャッタ要素６２の切換え状態を受け取り、画像処理及び制御装置５６はシャッタ要素６４の切換え状態を受け取る。
【００３７】
図１に示される手術用顕微鏡の第一の動作状態において、結像光学ユニット１４は、シャッタ要素６２とシャッタ要素６４が第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０を開くように切り換えられる。すると、対象領域３２からの、主要顕微鏡対物レンズ系１６を通過した対象領域結像ビーム光学経路２８及び３０はそれぞれ、手術用顕微鏡１０における双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される。
【００３８】
手術用顕微鏡の左右の中間像面２５、２７において、対象領域３２の中の、図１において特定されている対象視野１１の中の長さＩOの物体９は、図２に示される光学実視野７８の中に、対象領域３２から左右の中間像面２５、２７への光学伝送経路の組合せにより決定されるイメージングスケールＭO＝ＩBO／ＩOで視覚化される。
【００３９】
図３は、別の動作状態にある手術用顕微鏡１０を示し、この場合、シャッタ要素６２とシャッタ要素６４は第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０をブロックする。ここで、画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ３６及び４０により捕捉され、ディスプレイアセンブリ４８のディスプレイ４６、５０により表示される対象領域３２の画像は、それぞれ手術用顕微鏡１０における双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される。
【００４０】
画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ３６は、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８から分離されたビーム経路を使って、対象領域３２の左側立体部分画像を捕捉できる。画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ４０を使用することにより、第二の対象領域結像ビーム光学経路３０から分離されたビーム経路を使って、対象領域３２の右側立体部分画像を記録することが可能である。第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０の光軸はステレオ角θをなす。これによって、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０がシャッタ要素６２、６４によりブロックされたとしても、手術用顕微鏡１０で対象領域３２を立体視的に視覚化することができる。このために、すると、双眼鏡筒２０の左側立体部分画像は、表示装置４７のディスプレイアセンブリ４８のディスプレイ４６によって生成され、第二の立体部分画像はディスプレイアセンブリ５２のディスプレイ５０によって生成される。
【００４１】
次に、手術用顕微鏡１０の左右の中間像面２５、２７において、図４に示されているように、対象領域３２の中で、図１において特定されている対象視野１１の中の物体９は、実視野７８に対応する領域において視覚化され、その場合のイメージングスケールＭE＝ＩBe／ＩOであり、これは、対象領域３２から左右の中間像面２５、２７への光学電子光学伝送経路の組合せにより画定される。
【００４２】
留意すべき点として、手術用顕微鏡１０により、表示装置のディスプレイ４６、５０上の対象領域３２の画像だけでなく、追加情報、特に患者の血管造影データ、内視鏡データ、Ｘ線記録、又はＭＲＩ画像等の画像情報の表示もまた可能となり、これらは、画像処理及び制御装置５４、５６において、画像捕捉装置３５を通じて捕捉された対象領域３２の画像と電子的に混合することによって合成される。
【００４３】
図５は、第一の手術用顕微鏡１０における光学伝送経路５７ａ、５７ｂ及び光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを示しており、それによってそれぞれイメージングスケールＭO＝ＩBO／ＩO及びイメージングスケールＭE＝ＩBe／ＩOを有する対象領域の画像がそれぞれ中間像面２５及び２７内に画像情報として提供される。
【００４４】
手術用顕微鏡１０はイメージングスケール設定装置を含み、これは画像処理及び制御装置５４、５６、レンズ５３、５５、及びズーム系３３、３９を含む。
【００４５】
このイメージングスケール設定装置は、手術用顕微鏡１０を、対象領域３２の画像が対象領域結像ビーム光学経路２８、３０によって光学伝送経路５７ａ、５７ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される第一の動作状態から、対象領域３２の画像が光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される別の動作状態に切り換えたときに、第一及び第二の接眼レンズ２２、２４の中で対象領域３２の画像が同じイメージングスケールＭO＝ＭEで観察者に確実に提供されるようにする役割を果たす。手術用顕微鏡１０のイメージングスケール設定装置はまた、手術用顕微鏡１０を、対象領域３２の画像が光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される別の動作状態から、対象領域３２の画像が対象領域結像ビーム光学経路２８、３０によって光学伝送経路５７ａ、５７ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される第一の動作状態に切り換えたときに、光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールＭOを光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂのイメージングスケールＭEに設定するようにも具現化される。
【００４６】
図６は、手術用顕微鏡１０のイメージセンサ３８の感光領域７６とこの領域７６の上の直径Ｄの対象領域画像の円形実視野７８’を示す。
【００４７】
図７において、ディスプレイレンズ群４９のレンズ５３が手術用顕微鏡１０の中間像面２５におけるディスプレイ４６の表示領域を結像するビーム経路内に配置されたときの、手術用顕微鏡１０の中間像面２５におけるディスプレイ４６の表示領域の画像８０が示されている。
【００４８】
対応する説明が、ディスプレイレンズ群５１のレンズ５５が手術用顕微鏡１０の中間像面２７におけるディスプレイ５０の表示領域を結像するビーム経路内に配置されたときの、手術用顕微鏡１０の中間像面２５におるディスプレイ５０の表示領域の画像にも当てはまる。
【００４９】
中間像面２５、２７の、直径Ｄ’の光学結像ビーム経路の実視野７８は、ここではディスプレイ４６又はディスプレイ５０の表示領域の画像８０によりカバーされている。ディスプレイレンズ群４９、５１のこの設定は、手術用顕微鏡１０が物体領域結像ビーム光学経路２８、３０によって第一及び第二の接眼レンズ２２、２４を通じて対象領域３２を観察するための動作状態で操作されているときに、中間像面２５、２７の中でディスプレイ４６、５０の画像情報を視覚化するのに適している。
【００５０】
図８は、ディスプレイレンズ群４９のレンズ５３がディスプレイ４６の表示領域を手術用顕微鏡１０の中間像面２５内に結像するビーム経路の外に配置されるような手術用顕微鏡１０の動作状態での、中間像面２５におけるディスプレイの表示領域の画像８０を示している。ここで、実視野７８の直径Ｄ’は再び、ディスプレイ４６の表示領域の短辺の長さの２倍である。
【００５１】
対応する説明が、ディスプレイレンズ群５１のレンズ５５がディスプレイ５０の表示領域を手術用顕微鏡１０の中間像面２７内に結像するビーム経路の外に配置されるときに、手術用顕微鏡１０の中間像面２５におけるディスプレイ５０の表示領域の画像にも当てはまる。
【００５２】
ディスプレイレンズ群４９、５１のこの設定は、手術用顕微鏡１０が、画像捕捉装置３５のみに供給される対象領域結像ビーム経路２８、３０によって接眼レンズ２２、２４を通じて対象領域３２を観察するための動作状態にある場合に、中間像面２５、２７においてディスプレイ４６、５０の表示情報を視覚化するのに適しており、シャッタ要素６２、６４は観察光が前記動作状態において双眼鏡筒２０の中の中間像面２５、２７へと通過するのを抑制し、画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ３６及び４０によって捕捉され、それぞれの画像処理及び制御装置５４、５６のデータ処理ステージで処理され、表示装置４７のディスプレイ４６、５０において表示される対象領域３２の画像は、前記動作状態においてそれぞれ双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される。これは、この設定では、ディスプレイ４６、５０の表示エリアの画像が、中間像面２５、２７内では、図６に基づいて説明した手術用顕微鏡１０の設定によって可能となるものより大きい数のピクセルで生成できるからである。
【００５３】
手術用顕微鏡１０において、ディスプレイ４６、５０の表示領域上のディスプレイレンズ群４９、５１は相互にマッチされて、手術用顕微鏡１０を、対象領域３２が左右の中間像面２５、２７内に、第一の、及び第二の対象領域結像ビーム光学経路２８、３０を通じて結像される第一の動作状態から、画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ３６及び４０によって捕捉され、ディスプレイアセンブリ４８、５２のディスプレイ４６、５０によって表示される対象領域３２の画像がそれぞれ双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される別の動作状態に切り換えるときに、対象領域３２から左右の中間像面２５、２７への光学伝送経路５７ａ、５７ｂの組合せにより定義されるイメージングスケールＭOと、対象領域３２から左右の中間像面２５、２７への光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂの組合せにより定義されるイメージングスケールＭEについて、以下が当てはまるようにされる：ＭO＝ＭE。
【００５４】
シャッタ要素６２、６４の切換え状態に応じて、手術用顕微鏡１０のイメージングスケール設定装置は、ディスプレイ４６、５０によって中間像面２５、２７内で可視化される表示情報に関するイメージングスケールを設定する。
【００５５】
観察者が双眼鏡筒２０の接眼レンズ２２、２４の中の領域８２、８４において黒い縁を認識することは、ディスプレイ４６、５０の表示領域がそこには結像されないため、この場合は容認される。
【００５６】
留意すべき点として、上述の手術用顕微鏡１０の実施形態に関して変更を加えた実施形態では、ディスプレイレンズ群４９、５１が、中間像面２５、２７におけるディスプレイの表示領域の画像のための倍率を連続的に設定しやすくするようにできる。
【００５７】
図９は、第一の動作状態にある、双眼鏡筒２０で対象領域３２を立体視的に視覚化するための第二の手術用顕微鏡１０’を示す。図１０は、第二の動作状態にある第二の手術用顕微鏡１０’を示す。手術用顕微鏡１０と手術用顕微鏡１０’の、相互に同じアセンブリは、同じ参照符号で示されている。手術用顕微鏡１０と異なり、手術用顕微鏡１０’は、調節可能なディスプレイレンズ群４９、５１を含まない。図８に示される動作状態において、結像光学ユニット１４は、シャッタ要素６２とシャッタ要素６４が第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０を開くように切り換えられる。次に、双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４は、光学伝送経路を通じて対象領域の画像を取得する。すると、対象領域３２からの、主要顕微鏡対物レンズ系１６を通る対象領域結像ビーム光学経路２８及び３０はそれぞれ、手術用顕微鏡１０’の双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される。
【００５８】
図１０に示される手術用顕微鏡１０’の動作状態において、シャッタ要素６２及びシャッタ要素６４は、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０をブロックする。ここで、画像捕捉装置３５の画像捕捉アセンブリ３６及び４０によって捕捉され、表示装置４７のディスプレイ４６、５０を通じて表示される対象領域３２の画像は、光学電子光学伝送経路に沿って、それぞれ手術用顕微鏡１０の双眼鏡筒２０の第一及び第二の接眼レンズ２２、２４に供給される。
【００５９】
図１１は、第一の手術用顕微鏡１０における光学伝送経路５７ａ、５７ｂ及び光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを示しており、それによってそれぞれイメージングスケールＭO＝ＩBO／ＩO及びイメージングスケールＭE＝ＩBe／ＩOを有する対象領域の画像がそれぞれ中間像面２５及び２７内に提供される。
【００６０】
手術用顕微鏡１０’もまた、イメージングスケール設定装置を含み、これは画像処理及び制御装置５４、５６、レンズ５３、５５、及びズーム系３３、３９を含む。
【００６１】
ここで、手術用顕微鏡１０’の画像処理及び制御装置５４、５６が今度は、手術用顕微鏡１０を、対象領域３２の画像が対象領域結像ビーム光学経路２８、３０によって光学伝送経路５７ａ、５７ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される第一の動作状態から、対象領域３２の画像が光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される別の動作状態に切り換えたときに、第一及び第二の接眼レンズ２２、２４の中で対象領域３２の画像が同じイメージングスケールＭO＝ＭEで観察者に確実に提供されるようにする。手術用顕微鏡１０のイメージングスケール設定装置はまた、手術用顕微鏡１０を、対象領域３２の画像が光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される別の動作状態から、対象領域３２の画像が対象領域結像ビーム光学経路２８、３０によって光学伝送経路５７ａ、５７ｂを通じて中間像面２５、２７内に生成される第一の動作状態に切り換えたときに、光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールＭOを光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂのイメージングスケールに設定するようにも具現化される。
【００６２】
図１２は、対象領域３２の画像が対象領域結像ビーム光学経路２８、３０によって光学伝送経路５７ａ、５７ｂを通じて中間像面２５、２７内に表示されるときの、直径Ｄの対象領域画像の円形実視野７８’を示す。
【００６３】
図１３は、手術用顕微鏡１０’の中間像面２５におけるディスプレイ４６の表示領域の画像８０を示す。対象領域結像ビーム光学経路２８、３０が接眼レンズ２２、２４へと案内される図９の動作状態において、中間像面２５、２７における、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８及び第二の対象領域結像ビーム光学経路３０によって実視野７８内に生成される対象領域３２の画像は、対象視野１１において、それぞれディスプレイレンズ群４９又は５１により生成されたディスプレイ４６又はディスプレイ５０の表示領域の画像８０をカバーする。
【００６４】
手術用顕微鏡１０’が第一の動作状態から別の動作状態に切り換えられると、画像処理及び制御装置５４、５６は、演算子としてズーム系３３、３９の設定を取得する。すると、画像処理及び制御装置５４、５６は、そこから手術用顕微鏡１０’における光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールＭOを確認し、ディスプレイアセンブリ４８、５２のディスプレイ４６、５０は暗状態に切り換えられる。光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂのイメージングスケールＭEが光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールＭOに対応するようにするために、ここでは、画像表示８６がディスプレイ４６、５０によって中間像面２５、２７に提供される必要があり、前記画像ディスプレイは、手術用顕微鏡１０’の画像捕捉装置３５のイメージセンサ３８に捕捉された画像を縮小し、すると、中間像面２５、２７の領域８２、８４にはディスプレイ４６、５０によっていかなる画像情報も表示されない。このような、中間像面２５、２７内に画像情報を持たない領域８２、８４は、観察者により接眼レンズ２２、２４において黒い縁として認識される。
【００６５】
このような領域８２、８４を避けるために、画像処理及び制御装置５４、５６は、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８内及び第二の対象領域結像ビーム光学経路３０内の中のズーム系３３、３９が調節されるようにする。
【００６６】
図１２に示されるように、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８及び第二の対象領域結像ビーム光学経路３０内のズーム系３３、３９は、このために、画像捕捉装置３５のイメージセンサ３８が対象視野１１の全体を実視野７８’’として捕捉するように調節される。すると、ズーム系３３、３９の調節にしたがって、画像処理及び制御装置５４、５６はディスプレイ４６、５０に供給される画像データのスケールを、対象領域３２の画像が図１４に示されるディスプレイ４６、５０の表示８６によって中間像面２５、２７に生成されるように変更され、前記画像のイメージングスケールＭOはイメージングスケールＭEに対応し、前記画像は、図１３で見える画像８０と同様に、中間像面２５、２７の中の光学伝送経路５７ａ、５７ｂの実視野７８をカバーする。
【００６７】
第一の動作状態から別の動作状態に切り換えるとき、対象領域３２を立体視的に視覚化するための手術用顕微鏡１０’は、第一の切換え動作モードと、第一の切換え動作モードとは異なる第二の切換え動作モードで操作できる。
【００６８】
第一の切換え動作モードでは、表示装置４７のディスプレイ４６、５０における表示情報の表示は、シャッタ要素６２、６４によって第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０がブロックされ、又は開かれる切換え期間中、抑制される。ここで、中間像面２５、２７内のディスプレイ４６、５０による表示情報は、手術用顕微鏡１０’における光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂのイメージングスケールＭEと光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールＭOとの調整、又は手術用顕微鏡１０’における光学伝送経路５７ａ、５７ｂのイメージングスケールと光学電子光学伝送経路５９ａ、５９ｂのイメージングスケールＭEとの調整が完了したときにのみ、観察者に提供される。
【００６９】
第二の切換え動作モードでは、表示装置４７のディスプレイ４６、５０の表示情報はまた、シャッタ要素６２、６４によって第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０がブロックされ、又は開かれる切換え期間中も表示される。ここで、第一の対象領域結像ビーム光学経路２８と第二の対象領域結像ビーム光学経路３０の中のズーム系３３、３９を調節する際、ディスプレイ４６、５０により表示される対象領域の画像のためにズーム系３３、３９の設定に合わせてそれぞれ調整された画像情報のスケールが連続的に変更されるため、観察者は、手術用顕微鏡１０’が第一の動作状態から別の動作状態に切り換えられたときに接眼レンズ２２、２４内のイメージングスケールの変化に気付かない。
【００７０】
留意すべき点として、上述の手術用顕微鏡１０、１０’の変形実施形態においては、前記手術用顕微鏡が、主な観察者のための双眼鏡筒と、共同観察者のための１つ又は複数の双眼鏡筒を通じて対象領域を観察するために設計されるようにすることもできる。さらに、留意すべき点として、上述の手術用顕微鏡１０、１０’はまた、基本的に、単眼結像ビーム経路で対象領域を観察するために設計されてもよい。さらに、留意すべき点として、本発明はまた、上述の実施形態の一部の特徴のみが実現されるか、又は第一の手術用顕微鏡１０及び第二の手術用顕微鏡１０’の特徴が組み合わされる手術用顕微鏡にも関する。
【００７１】
要約すれば、特に以下の点を留意すべきである。本発明は、観察者のために対象領域３２の観察画像を生成するための手術用顕微鏡１０、１０’に関する。手術用顕微鏡は、中間像面２５、２７において対象領域３２の観察画像を観察するための接眼レンズ２２、２４を有し、また、それは中間像面２５、２７内に、対象領域３２から中間像面２５、２７まで案内される対象領域結像ビーム光学経路を通じて対象領域３２の光学画像を生成するための結像光学ユニット１４を含む。手術用顕微鏡１０には、対象領域結像ビーム光学経路を選択的に開き、遮断する切換え可能光学アセンブリ６２、６４と、対象領域３２からイメージセンサ３８へと案内されるイメージセンサビーム光学経路２８’、３０’を通じて対象領域３２の画像を捕捉するためのイメージセンサ３８がある。手術用顕微鏡１０は、ディスプレイ結像ビーム経路２８’’、３０’’を通じて中間像面２５、２７内において表示情報を視覚化するためのディスプレイ４６、５０を有し、ディスプレイ４６、５０を作動させ、イメージセンサ３８の画像データを処理し、ディスプレイ４６、５０上に出力するための画像処理及び制御装置５４、５６を含む。本発明によれば、手術用顕微鏡１０は、ディスプレイ４６、５０によって中間像面２５、２７内に視覚化される表示情報について、光学アセンブリ６２、６４の切換え状態に応じてイメージングスケールを設定するためのイメージングスケール設定装置を含む。
【符号の説明】
【００７２】
９  物体
１０、１０’  手術用顕微鏡
１１  対象領域
１２  手術用顕微鏡本体
１４  結像光学ユニット
１６  主要顕微鏡対物レンズ系
１８  接合部
２０  双眼鏡筒
２１  チューブレンズ
２２  第一の接眼レンズ
２３  チューブレンズ
２４  第二の接眼レンズ
２５  左側中間像面
２６  別の出力結合ビームスプリッタ
２７  右側中間像面
２８  第一の対象領域結像ビーム経路
３０  第二の対象領域結像ビーム経路
２８’、３０’  イメージセンサビーム経路
２８’’、３０’’  ディスプレイ結像ビーム経路
２９  接眼レンズ視野環
３１  接眼レンズ視野環
３２  対象領域
３３  ズーム系／倍率切換え系
３４  出力結合ビームスプリッタ
３５  画像捕捉装置
３６  第一の画像捕捉アセンブリ
３７  対物レンズ系
３８  イメージセンサ
３９  ズーム系／倍率切換え系
４０  第二の画像捕捉アセンブリ
４２  第一の入力結合ビームスプリッタ
４４  第二の入力結合ビームスプリッタ
４６  第一のディスプレイ
４７  表示装置
４８  ディスプレイアセンブリ
４９  第一のディスプレイレンズ群
５０  第二のディスプレイ
５１  第二のディスプレイレンズ群
５２  ディスプレイアセンブリ
５３  レンズ／光学倍率切換え系
５４  画像処理及び制御装置
５５  レンズ／光学倍率切換え系
５６  画像処理及び制御装置
５７ａ、５７ｂ  光学伝送経路
５８  画像再生装置
５９ａ、５９ｂ  光学電子光学伝送経路
６０  二重矢印
６２  シャッタ要素／切換え可能光学アセンブリ
６４  シャッタ装置／切換え可能光学アセンブリ
７２  左眼
７４  右眼
７６  感光領域
７８  円形実視野
７８’  実視野
７８’’  実視野
８０  画像
８２  黒い縁のある領域
８４  黒い縁のある領域
８６  画像表示
【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】
少なくとも１人の観察者のために対象領域（３２）内の対象視野（１１）の観察画像を生成する手術用顕微鏡（１０、１０’）であって、
前記中間像面（２５、２７）において前記対象領域（３２）内の前記対象視野（１１）の前記観察画像を観察するための接眼レンズ（２２、２４）を有し、
前記中間像面（２５、２７）において前記対象領域（３２）内の前記対象視野（１１）の光学画像を生成するための結像光学ユニット（１４）を有し、
光学伝送経路（５７ａ、５７）を通じて前記対象領域（３２）から前記中間像面（２５、２７）まで案内される対象領域結像ビーム光学経路（２８、３０）を有し、
前記対象領域結像ビーム光学経路（２８、３０）を選択的に開き、遮断するための切換え可能光学アセンブリ（６２、６４）を有し、前記光学アセンブリは、第一の切換え状態では前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）を開き、前記第一の切換え状態とは異なる別の切換え状態では前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）を遮断し、
少なくとも１つのイメージセンサ（３８）であって、前記対象領域（３２）から前記イメージセンサ（３８）へと案内されるイメージセンサビーム光学経路（２８’、３０’）を通じて前記対象領域（３２）の画像を捕捉するための少なくとも１つのイメージセンサ（３８）を有し、
ディスプレイ結像ビーム経路（２８’’、３０’’）を通じて前記中間像面（２５、２７）内において表示情報を視覚化するためのディスプレイ（４６、５０）を有し、
前記ディスプレイ（４６、５０）を作動させ、前記イメージセンサ（３８）の画像データを処理し、前記ディスプレイ（４６、５０）上に出力することにより、前記中間像面（２５、２７）内に前記対象領域（３２）の画像を生成する光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）を提供する画像処理及び制御装置（５４、５６）を有し、
前記ディスプレイ（４６、５０）によって前記中間像面（２５、２７）内に視覚化される表示情報について、前記光学アセンブリ（６２、６４）の切換え状態に応じてイメージングスケールを設定するためのイメージングスケール設定装置を有し、
前記切換え可能光学アセンブリと前記イメージングスケール設定装置を結合するための結合手段を有する手術用顕微鏡（１０、１０’）において、
前記イメージングスケール設定装置は、前記イメージセンサビーム経路（２８、２８’、３０、３０’）内に配置された光学倍率切換え系（３３、３９）を有し、
前記倍率切換え系（３３、３９）は、前記対象領域結像ビーム光学経路（２８、３０）によって前記中間像面（２５、２７）内に前記対象領域（３２）の光学画像を生成するための前記結像光学ユニット（１４）の構成部品であり、
前記切換え可能光学アセンブリ（６２、６４）の前記第一の切換え状態から前記別の切換え状態に切り換える際、前記イメージングスケール設定装置は、前記切換え可能光学アセンブリ（６２、６４）の前記第一の状態において、光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）のイメージングスケールを前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）のイメージングスケールに設定し、前記光学倍率切換え系（３３、３９）を設定することにより、前記少なくとも１つのイメージセンサ（３８）が前記対象視野（１１）の全体を実視野（７８’’）として捕捉するようにし、
前記少なくとも１つのイメージセンサ（３８）により捕捉された前記対象領域（３２）の画像の形態での前記中間像面（２５、２７）内の前記表示情報は、前記切換え可能光学アセンブリ（６２、６４）の前記第一の切換え状態において前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）の前記実視野（７８’’）をカバーし、前記表示情報は、前記切換え可能光学アセンブリ（６２、６４）のこの切換え状態において前記ディスプレイ結像ビーム経路（２８’’、３０’’）内の前記ディスプレイ（４６、５０）により視覚化され、
前記画像処理及び制御装置（５４、５６）は、前記別の切換え状態で前記ディスプレイ（４６、５０）に供給される前記画像データのスケールを、前記中間像面（２５、２７）内で前記対象視野（１１）の画像が前記対象領域（３２）の中に前記ディスプレイ（４６、５０）の前記表示（８６）により生成されるように変更し、前記画像のイメージングスケール（ＭE）は前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）のイメージングスケール（ＭO）に対応する手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項２】
前記倍率切換え系は無焦点ズーム系（３３、３９）である、請求項１に記載の手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項３】
前記イメージングスケール設定装置は、前記画像処理及び制御装置（５４、５６）内に組み込まれたデータ処理ステージを有する、請求項１または２に記載の手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項４】
前記対象領域結像ビーム光学経路（２８、３０）を選択的に開き、遮断するための前記切換え可能光学アセンブリは、切換え可能シャッタ（６２、６４）として具現化される、請求項１〜３の何れか１項に記載の手術用顕微鏡（１０、１０’）。
【請求項５】
少なくとも１人の観察者のために対象領域（３２）内の対象視野（１１）の少なくとも１つの観察画像を生成する手術用顕微鏡（１０、１０’）であって、
前記中間像面（２５、２７）において前記対象領域（３２）内の前記対象視野（１１）の前記観察画像を観察するための接眼レンズ（２２、２４）を有し、
前記中間像面（２５、２７）において前記対象領域（３２）内の前記対象視野（１１）の光学画像を生成するための結像光学ユニット（１４）を有し、
光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）を通じて前記対象領域（３２）から前記中間像面（２５、２７）まで案内される対象領域結像ビーム光学経路（２８、３０）を有し、
前記対象領域結像ビーム光学経路（２８、３０）を選択的に開き、遮断するための切換え可能光学アセンブリ（６２、６４）を有し、前記光学アセンブリは、第一の切換え状態では前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）を開き、前記第一の切換え状態とは異なる別の切換え状態では前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）を遮断し、
少なくとも１つのイメージセンサ（３８）であって、前記対象領域（３２）から前記イメージセンサ（３８）へと案内されるイメージセンサビーム光学経路（２８、２８’、３０、３０’）を通じて前記対象領域（３２）の画像を捕捉するための少なくとも１つのイメージセンサ（３８）を有し、
ディスプレイ結像ビーム経路（２８’’、３０’’）を通じて前記中間像面（２５、２７）内において表示情報を視覚化するためのディスプレイ（４６、５０）を有し、
前記ディスプレイ（４６、５０）を作動させ、前記イメージセンサ（３８）の画像データを処理し、前記ディスプレイ（４６、５０）上に出力することにより、前記中間像面（２５、２７）内に前記対象領域（３２）の画像を生成する光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）を提供するための画像処理及び制御装置（５４、５６）を有し、
前記ディスプレイ（４６、５０）によって前記中間像面（２５、２７）内に視覚化される前記表示情報について、前記光学アセンブリ（６２、６４）の切換え状態に応じて、イメージングスケールがイメージングスケール設定装置により設定される、
手術用顕微鏡（１０、１０’）を操作する方法において、
前記イメージングスケール設定装置は、前記イメージセンサビーム経路（２８、２８’、３０、３０’）内に配置された倍率切換え系（３３、３９）を有し、
前記倍率切換え系（３３、３９）は、前記対象領域結像ビーム光学経路（２８、３０）によって前記中間像面（２５、２７）内に前記対象領域（３２）の光学画像を生成するための前記結像光学ユニット（１４）の構成部品であり、
第一のステップにおいて、前記対象領域（３２）の画像は前記中間像面（２５、２７）内に、前記対象領域（３２）から前記中間像面（２５、２７）内への画像情報のための光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）によって生成され、
前記第一のステップに続く第二のステップにおいて、前記対象領域（３２）の画像は前記中間像面（２５、２７）内に、前記対象領域（３２）から前記中間像面（２５、２７）への画像情報のための光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）によって生成され、
前記切換え可能光学アセンブリ（６２、６４）の前記第一の切換え状態から前記別の切換え状態に切り換える際、光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）のイメージングスケール（ＭE）は前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）のイメージングスケール（ＭO）に設定され、
前記光学倍率切換え系（３３、３９）は、前記少なくとも１つのイメージセンサ（３８）が前記対象視野（１１）の全体を実視野（７８’’）として捕捉するように設定され、
前記表示情報は、前記少なくとも１つのイメージセンサ（３８）により捕捉された前記対象領域（３２）の画像であり、前記情報は、前記切換え可能光学アセンブリ（６２、６４）の前記第一の切換え状態において前記中間像面（２５、２７）内の前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）の前記実視野（７８’’）をカバーし、
前記ディスプレイ（４６、５０）に供給される前記画像データのスケールは、前記別の切換え状態では、前記対象視野（１１）の画像が前記対象領域（３２）の中に、前記中間像面（２５、２７）における前記ディスプレイ（４６、５０）の前記表示（８６）により生成されるように変更され、前記画像のイメージングスケール（ＭE）は前記光学伝送経路（５７ａ、５７ｂ）のイメージングスケール（ＭO）に対応する方法。
【請求項６】
前記光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）のイメージングスケール（ＭE）を設定する際、前記ディスプレイ（４６、５０）による前記表示情報の表示は抑制され、又は、前記光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）のイメージングスケールＭEを設定する際、前記ディスプレイ（４６、５０）による前記表示情報の表示は、前記光学電子光学伝送経路（５９ａ、５９ｂ）内に配置された光学倍率切換え系（３３、３９）の倍率にマッチするイメージングスケールで実行される、請求項５に記載の方法。
【外国語明細書】
2018156073000001.pdf