(57)【要約】【課題】できるだけ効率的な患者眼の保護を、最適の照明の下で見出すことである。【解決手段】観察ビーム路に入力反射される、対象野（１１）のための照明ビームを備える手術用顕微鏡、とりわけ眼底手術用顕微鏡において、従来の光源（９）またはストロボスコープランプ（９ａ）またはレーザ（９ｂ）からの照明ビーム（１３）は動作状態でパルス化されるか、および／または細いビームとして対象野（１１）の上をスキャン可能であり、照明ビーム（１３）のパルス周波数および／またはスキャン周波数は観察者眼のちらつき限界を上回るように構成する。【選択図】　　　図２
2004102284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　観察ビーム路に差込入射される、対象野（１１）のための照明ビームを備える眼底手術用顕微鏡等の手術用顕微鏡において、
　従来の光源（９）またはストロボスコープランプ（９ａ）またはレーザ（９ｂ）からの照明ビーム（１３）は作動状態でパルス化されるか、および／または細いビームとして対象野（１１）の上をスキャン可能に構成され、
　照明ビーム（１３）のパルス周波数および／またはスキャン周波数は観察者眼のちらつき限界を上回るよう構成される、
　ことを特徴とする手術用顕微鏡。
【請求項２】
　光源（９，９ａ，９ｂ）の他に１つまたは複数のマイクロミラー（１６）が、スキャンされた照明ビーム（１３）を形成するために配置される、
　ことを特徴とする請求項１記載の手術用顕微鏡。
【請求項３】
　光源（９，９ａ，９ｂ）の前方に、１つまたは複数のシャッタホイール（７ａ）および／または複数のエレクトロクロマチックシャッタ（７ｂ）がパルス化された照明ビーム（１３）の形成のために配置される、
　ことを特徴とする請求項１または２記載の手術用顕微鏡。
【請求項４】
　パルス化された照明ビーム（１３）の暗時間（Ｄ1〜Ｄx）は明時間（Ｐ1〜Ｐx）に対して対称または非対称であるよう構成される、
　ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の手術用顕微鏡。
【請求項５】
　光パルスの数および／またはその強度を測定するための測定装置が設けられ、測定値が観察者に対して表示可能であり、かつ記録可能であるよう構成される、
　ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の手術用顕微鏡。
【請求項６】
　ビームスプリッタを介してＣＣＤカメラ（４）が観察ビーム路に接続され、
　該カメラ（４）のＣＣＤの読出し周波数は、照明ビーム（１３）のパルス化されたおよび／またはスキャンされた周波数と同期するよう構成される、
　ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の手術用顕微鏡。
【請求項７】
　無焦点ビーム路、またはグリーノー・システムによるビーム路を含む、
　ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の手術用顕微。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、観察ビーム路に入力反射される、対象野のための照明ビームを備える手術用顕微鏡、とりわけ眼底手術用顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
　手術用顕微鏡は手術野を照明するために非常に明るい光を送出する。この光は、眼の手術の場合、患者眼の網膜または角膜を損傷することがある。このようなことを阻止するための努力が続けられている。
【０００３】
　次の手段を従来技術としてあげることができる：
　ＵＳ−Ａ−４７１５７０４は、いわゆる「ライトトラップ」の名の下に網膜保護絞りを開示している。照明ビーム路にある透光性絞りが対象野に結像され、そこで照明野の中央部分を暗化する。執刀医は患者眼を、これが暗化領域に重なるように配向しなければならない。このことは手術経過の観点からは実用的ではなく、執刀医の視野が制限される。
【０００４】
　ＤＥ−Ａ１−１９５３８３８２から、間隔測定を介して明度を低減し、照明がスイッチオンされているときに患者眼までの間隔が過度に小さくなると照明を遮断するか、または警報音または警報信号を発する保護装置が公知である。しかしここでは患者眼の保護が対象野明度の低下によって獲得される。
【０００５】
　ＤＥ−Ａ−１０１０８２５４には別の保護装置が記載されており、この保護装置はスペクトル選択的に作用するフィルタによって光強度を低減する。このフィルタは照明光の色印象を変化させるが、このことは場合によっては不所望のものである。
【０００６】
　さらにＵＳ−Ａ−４９４８２４７では、顕微鏡とストロボスコープとの組合せが設けられている。しかしこれは可動の対象物から静止像を形成するためのものであり、患者眼の保護のために構成されたものではない。
【０００７】
【特許文献１】ＵＳ−Ａ−４７１５７０４
【特許文献２】ＤＥ−Ａ１−１９５３８３８
【特許文献３】ＤＥ−Ａ−１０１０８２５４
【特許文献４】ＵＳ−Ａ−４９４８２４７
【特許文献５】ＵＳ−Ａ−４７８２３８６
【非特許文献１】H. Schober, "Das Sehen", Bd. II, Leipzig 1958
【非特許文献２】2000年４月５日付Daimler-Chrysler-News
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　これまで最適の解決手段は存在しなかった。一方では患者眼を非常に明るく照明しなければならないことと、他方ではできるだけ僅かな光が患者眼に注がれるようにすべきだからである。即ち、これは二律背反である。
【０００９】
　本発明の課題は、上記矛盾の枠内でできるだけ効率的な患者眼の保護を、最適の照明の下で見出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　上記の課題は、本発明の一視点によれば、観察ビーム路に差込入射される、対象野のための照明ビームを備える、一般に顕微鏡、とりわけ眼底手術用顕微鏡等の手術用顕微鏡により解決される。この手術顕微鏡において、従来の光源またはストロボスコープランプまたはレーザからの照明ビームは、作動状態でパルス化されるか、および／または細いビームとして対象野の上をスキャン可能であり、照明ビームのパルス周波数および／またはスキャン周波数は観察者眼のちらつき限界を上回るよう構成されることを特徴とする（形態１・基本構成）。
【００１１】
　本発明者は、前述の二律背反に対して以下の本発明に従った考え方により克服できることを認識した。
【００１２】
　時間的に連続して発光するビーム源を使用する必要はなく、照明を同じように知覚するのに所定のパルス状の光ビームで十分である。しかしパルス状の光ビームは比較的僅かなエネルギー量を眼にもたらす。タルボット・プラトー（Talbot-Plateau）の法則によれば、ちらつき限界を越えて急速に順次反復する光刺激は、反復刺激中に存在する光量が均等に全体時間にわたって分布された連続刺激と同じ感覚を引き起こす（H. Schober, "Das Sehen", Bd. II, Leipzig 1958）。
【００１３】
　これによれば短時間の持続的光刺激に対しては、網膜照明強度と執刀医の観察眼での刺激持続時間との積、従って光流と刺激持続時間との積、すなわち光量が執刀医の感覚に対して重要である。ここで H.Schober によれば、明時間と暗時間とが相互に同じであるか、または異なる長さであるかは関係なく、ただ１つの条件はちらつき限界を上回ることである。
【００１４】
　暗時間の相対的長さが増大するつれ、光印象は全体時間内での刺激持続時間の減少に相応して比較的暗くなるが、さらにタルボット・プラトーの法則に従う。
【００１５】
　本発明によれば、それ自体公知の法則を利用する。すなわち全体では比較的僅かな光エネルギーが患者眼に当たり、それにより眼を傷付けず、しかし観察者は自分の眼に対して十分な刺激情報を受け取る。従って本発明は、タルボット・プラトーの法則の副次効果を次のように利用する。すなわち観察者による知覚が同じであっても、または近似的に同じであっても比較的に僅かな光エネルギーが患者眼の照明のために使用され、これにより患者眼が保護されるのである。
【００１６】
　一見すると類似のように見える発明思想がＵＳ−Ａ−４７８２３８６で実現されている。ここではストロボスコープ照明が内視鏡に対して設けられており、従来の熱いランプにより照明される組織の加熱が緩和される。しかしこの装置はカメラとの組合せでのみ開示されており、観察者眼の条件にも、患者眼の条件にも関連するものではなく、さらには観察者の眼が患者の眼を注視するプロセスに関連するものでもない。
【００１７】
　一方、自動車運転時に眩惑作用を低減するため、2000年4月5日付Daimler-Chrysler-News に、パルス状のレーザ光を（付加的）投光器として道路の観察のためのビデオカメラと組み合わせることが紹介されている。ここでは運転者が、注視した画像に加えてビデオカメラによりレーザ投光器の明時間で撮影された画像を差込入射（重畳）した画像を得る。
【００１８】
　しかし本発明では、Dimler-Chrysler が示したように、付加的赤外線レーザ光のパルス特性を利用するのではなく、患者眼に直接入射する照明の光エネルギー自体を低減し、かつ同時に十分な刺激を観察者眼に形成するものである。これに対してDimler-Chryslerが開示するのは通常の照明を弱く維持することができるが、付加的なカメラ制御システムだけである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
　本発明の構成によれば、パルス状の照明ビームを次のようにして形成することもできる。すなわち従来の照明を使用し、その照明ビームをシャッタホイールによってパルス状にするのである。
【００２０】
　このためのシャッタは電気機械的に構成することができる。または光電的シャッタ、例えば電気化学的シャッタまたはＬＣＤシャッタとすることができる。
【００２１】
　本発明の別の構成では、レーザ（例えば白色光レーザ）の光が患者眼へスキャンされることにより比較的僅かな光エネルギーが患者眼に送出される。ここではスキャンの繰り返しを観察者眼のちらつき限界より上の周波数により行えば、この技術において観察者は患者眼へのエネルギー投入が緩和されても照明の減少は知覚しない。レーザビームのスキャンは光機械的ミラーによって行うこともできるが、固定された「２Ｄ反射性ディスプレイ」（マイクロミラーとも称する）を用いて行うこともできる。この２Ｄ（２次元）反射性ディスプレイはナノテクノロジーを使用して、レーザビームまたは任意の光ビームを移動させる。これは個々のミラー素子が連続的にアクティブミラーモードに移ることにより行われる。
【００２２】
　前記技術に加えて、レーザビーム自体をパルス化するか、またはシャッタによりパルス化することができる。これにより患者眼へのエネルギー投入を減少するためのさらなる手段が得られる。
【００２３】
　非常に小さく、かつ順次切り替えられる部分ミラーを用いてレーザビームを移動させるマイクロミラーを使用する場合、マイクロミラーを面状に照明する従来の照明源も考えられる。
【００２４】
　さらに元来パルス状の光（ストロボスコープまたはチョッパされた／振動された連続光により形成される）を光機械的ミラーまたはマイクロミラーと共に使用することも本出願の開示の枠内である。従って患者眼へのエネルギー投入の減少は、パルス化によってもスキャンによっても実行されることとなる。
【００２５】
　ここに開示された保護照明全体は、無焦点（afokal）システム（ビーム路が共通の主対物レンズを通る）に対しても、グリーノー（Greenough）・システム（各立体ビーム路に対する別個の対物レンズ）に対しても使用することができる。
【００２６】
　本発明のさらなる構成は図面および特許請求の範囲（従属項参照）に記載されている。例えば、
　（２）　上記の手術顕微鏡において、光源の他に１つまたは複数のマイクロミラーが、スキャンされた照明ビームを形成するために配置されることが好ましい（形態２）。
　（３）　上記の手術顕微鏡において、光源の前方に、１つまたは複数のシャッタホイールおよび／または複数のエレクトロクロマチックシャッタがパルス化された照明ビームの形成のために配置されることが好ましい（形態３）。
　（４）　上記の手術顕微鏡において、パルス化された照明ビームの暗時間は明時間に対して対称または非対称であるよう構成されることが好ましい（形態４）。
　（５）　上記の手術顕微鏡において、光パルスの数および／またはその強度を測定するための測定装置が設けられ、測定値が観察者に対して表示可能であり、かつ記録可能であるよう構成されることが好ましい（形態５）。
　（６）　上記の手術顕微鏡において、ビームスプリッタを介してＣＣＤカメラが観察ビーム路に接続され、該カメラのＣＣＤの読出し周波数は、照明ビームのパルス化されたおよび／またはスキャンされた周波数と同期するよう構成されることが好ましい（形態６）。
　（７）　上記の手術顕微鏡は、無焦点ビーム路、またはグリーノー・システムによるビーム路を含むよう構成されることが好ましい（形態７）。
　（８）　上記の手術顕微鏡において、対象野を照明するため、ストロボスコープランプが配されることが好ましい（形態８）。
　（９）　上記の手術顕微鏡において、対象野を照明するため、そのビームが作動状態においてスキャンステップ的に対象野へ導かれるレーザが配されることが好ましい（形態９）。
　（１０）　上記の手術顕微鏡において、画像情報又は外部画像生成源の差込入射（ないし重畳）は、照明ビームの周波数と同期するよう構成されることが好ましい（形態１０）。
　（１１）　上記の手術顕微鏡は、眼科用（特に眼底用）手術顕微鏡であることが好ましい（形態１１）。
【００２７】
　符号の説明（図面参照符号リスト）は発明の開示の一部である。
【００２８】
　本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施例は、発明の理解の容易化のためのものであって、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲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は意図しない。また、特許請求の範囲に付した図面参照符合も発明の理解の容易化のためのものであって、本発明を図示の態様に限定することを意図しない。この点に関しては、補正・訂正後においても同様である。
【００２９】
　図面は概略的に示されており、同じ参照符号は同じ構成部材を意味し、インデクスの異なる参照符号は機能的に同じ構成部材を意味する。
【実施例１】
【００３０】
　図１ａは従来の光源のビームを示し、横軸（Ｘ軸）には時間経過が、縦軸（Ｙ軸）にはビーム強度がプロットされている。ここでは従来光源のビームが全体時間間隔ｔにわたって一定の強度Ｉを有していることが明らかである。従って積Ｉ×ｔから光量Ｍが得られる。
【００３１】
　図１ｂにはパルス化された光源のビームが示されている。ここでは同じ時間間隔ｔにわたり同じ強度Ｉの４つの明時間Ｐ1〜Ｐ4と、３つの暗時間Ｄ1〜Ｄ3が交番する。これにより図示のパラメータでは、部分光量Ｍ1＋Ｍ2＋Ｍ3＋Ｍ4の和が得られ、これは光量Ｍの３／７である。
【００３２】
　（しかしタルボット・プラトーの法則の知識に基づき、周波数がちらつき限界よりも上であればこの減少は（観察者眼での）視覚刺激の低下にはつながらない。従って観察者は、図１ｂでは光量が減少しているにもかかわらず、図１ａの照明と同じだけのものを観察する。）図示の実施例で明時間Ｐxと暗時間Ｄxは対称ではない。すなわち明時間は図示の実施例では暗時間よりも長い。同じ長さで持続する場合、すなわち時間軸ｔ上での間隔が同じ場合は対称となる。しかしすでに述べたように、このことは光量Ｍ＝Ｍ1＋Ｍ2＋Ｍ3＋Ｍ4＋Ｍnの連続光と間違って知覚するためには、明時間の「ちらつき」が生理学的ちらつき限界よりも上にあればどちらでも良いことである。
【実施例２】
【００３３】
　図２には、本発明の手術用顕微鏡の基本構造が示されている。接眼レンズ１ａ，１ｂ（接眼レンズ１ｂは隠れている）を有する双眼鏡筒２、分光器３（ここにオプションとしてカメラ４を取り付けることができる）、（オプションの）ズーム５、照明ユニット６および主対物レンズ１０を通って観察ビーム路が軸１２により案内される。顕微鏡が立体顕微鏡として構成されている場合、右側観察ビーム路と左側観察ビーム路とはすべての図面の側面で重なり合う。この観察ビーム路への主対物レンズ１０を通り、照明ユニット１０によりパルス化された照明ビーム１３が入力反射される。ランプ９は照明光を送出し、この照明光は照明光学系８により対象野１１に結像される。対象野１１には例えば観察すべき患者眼がある。光ビーム１３のパルス化はこの実施例ではシャッタ７により行われる。ストロボスコープランプ９ａを連続光ランプ９の代わりに使用する場合には、シャッタホイールの構成は基本的に不要である。しかしストロボスコープの照明を最適化するために除外すべきではない。
【００３４】
　シャッタホイールによりパルス化される従来照明の利点は、視覚的観察に適合したスペクトル領域による良好な光品質である。ここでは不可視スペクトル領域のランプをクロック制御するか、または連続的に使用することも除外されない。
【００３５】
　図面に示した観察者ビーム路と照明ビーム路の入り込みは必ずしも必要ではない。部分的に入り込むか、または２つのビーム路を完全に分離する実施例も考えられる。
【実施例３】
【００３６】
　図３には、図２と同じ顕微鏡の構造が示されている。ここでの相違点は、従来照明９の代わりにストロボスコープランプ９ａがパルス状の照明を形成することである。シャッタ７の構成はオプションである。
【実施例４】
【００３７】
　図４には、レーザ９ｂが例えば白色光レーザであって、照明の機能を引き受ける場合が示されている。レーザは収束された光ビームを光機械的ミラー１４に投射する。光機械的ミラー１４はモータ１５によって、反射された光ビーム１３がスキャン運動を実行するように精確に移動される。ここで順次連続するスキャンサイクルが迅速に行われれば、そこからちらつき限界以上の周波数が生じ、観察者は双眼鏡筒２を通して対象野１１の照明が減少されていることを知覚しない。照明光学系８およびシャッタ７の構成はオプションである。
【実施例５】
【００３８】
　図５は、レーザ９ｂおよび象徴的に示したマイクロミラー１６を有する構造を示す。マイクロミラーは光ビーム１３のスキャン運動を形成する。ここでも照明光学系８とシャッタ７の構成はオプションである。
【実施例６】
【００３９】
　図６は、従来照明９と、照明光学系８と、オプションのシャッタ７を有する構造を示す。ここではマイクロミラー１６に対して収束された光ビームは必要なく、光線束１７により面状の照明が行われ、光ビーム１３の対象野１１でのスキャンはマイクロミラー１６の個々のミラー素子の連続的アクティベートにより行われる。
【実施例７】
【００４０】
　図７は光線束１７を示し、ここではストロボスコープランプ９ａまたはシャッタ７，または両者によるパルス形成によりマイクロミラーにもパルス化されて当たることができる。これによりパルス化された光ビームがスキャン運動を実行する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の光源による時間的に連続するビーム（ａ）と、パルス化されたビーム（ｂ）の線図。
【図２】従来の照明を有する本発明の顕微鏡の一実施例の構造の概略図。
【図３】ストロボスコープランプを有する本発明の顕微鏡の一実施例の構造の概略図。
【図４】レーザと光機械的ミラーを有する本発明の顕微鏡の一実施例の構造の概略図。
【図５】レーザとマイクロミラーを有する本発明の顕微鏡の一実施例の構造の概略図。
【図６】従来の照明とマイクロミラーを有する本発明の顕微鏡の一実施例の構造の概略図。
【図７】ストロボスコープランプとマイクロミラーを有する本発明の顕微鏡の一実施例の構造の概略図。
【符号の説明】
【００４２】
１ａ，ｂ　接眼レンズ
２　双眼鏡筒
３　分光器
４　カメラ
５　ズーム
６　照明ユニット
７　シャッタ
７ａ　シャッタホイール
７ｂ　エレクトロクロマチックシャッタ
８　照明光学系
９　ランプ
９ａ　ストロボスコープランプ
９ｂ　レーザ
１０　主対物レンズ
１１　対象野
１２　観察ビーム路の軸
１３　照明ビーム
１４　光機械的ミラー
１５　モータ
１６　マイクロミラー
１７　光線束
１７ａ　パルス化された光線束
Ｉ　強度
ｔ　時間間隔
Ｍ　光量
Ｍ1,2,3,4　部分光量
Ｐ1,2,3,4　明時間
Ｄ1,2,3　暗時間
【図１】
2004102284.tif 000003
【図２】
2004102284.tif 000004
【図３】
2004102284.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004102284.tif 000008
【図７】
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