(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の観察者のために別個の接眼レンズシステムを備えた手術用顕微鏡において、光学ビーム経路によって生成された像と、電子的に生成された像とを正確に位置合わせすること。【解決手段】顕微鏡システムは、１つの対物レンズと、複数の接眼レンズシステムと、表示装置の像と接眼レンズシステムの像とを重ね合わされた状態で観察者に知覚されるようにするために、表示装置を有する像プロジェクタとを備え、１つの接眼レンズシステムは、他方の接眼レンズシステムに対して独立に光学設定を変えことができる構成とすることにより、接眼レンズシステムの光学的に生成された物体の顕微鏡像を、接眼レンズシステムの光学設定をかえることにより、電子的に生成された像に重ね合わせることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体面内に位置付けることが可能な物体を観察するための顕微鏡検査システムであって、前記システムは、
前記物体面から発散される物体側ビームを受光し、前記物体側ビームを像側ビームに変える、少なくとも１つの対物レンズ配置と、
複数の接眼レンズシステムであって、各接眼レンズシステムは、像側ビームから物体面の像を生成するための少なくとも１つの接眼レンズを有する少なくとも１つの接眼レンズ筒(tube)を含み、前記複数の接眼レンズシステムのそれぞれはさらに、表示装置によって表示された像を接眼レンズシステムのビーム経路に重ね合わせ、前記物体面の像が前記表示装置の像との重ね合わせの中で、前記観察者によって知覚されるようにした表示装置を備えた、少なくとも１つの像プロジェクタを含み、複数の接眼レンズシステムのうち第１の接眼レンズシステムの少なくとも１つの光学設定が、前記複数の接眼レンズシステムのうち第２の接眼レンズシステムの対応する光学設定とは無関係に調節可能である、複数の接眼レンズシステムと、
前記第１の接眼レンズシステムの表示装置によって表示された像を生成するためのコントローラであって、前記コントローラは、前記第１の接眼レンズシステムのうち少なくとも１つの光学設定に基づいて第１の入力像からの表示像を生成するように構成されている、コントローラとを含む、
顕微鏡検査システム。
【請求項２】
前記コントローラは、第２の入力像からの表示像を、少なくとも１つの光学設定とは無関係に生成するように構成され、前記第２の入力像を前記第１の入力像に重ね合わせる請求項１に記載の顕微鏡検査システム。
【請求項３】
前記第１の接眼レンズシステムは、第１のカメラを含み、前記第２の接眼レンズシステムは、第２のカメラを含み、前記コントローラは、前記第１のカメラによって検出された像と前記第２のカメラによって検出された像との比較に基づいて、前記少なくとも１つの光学設定を決定するように構成されている請求項１または２に記載の顕微鏡検査システム。
【請求項４】
前記対物レンズ配置は、１つの光軸を含み、前記第１の接眼レンズシステムの接眼レンズ筒は、前記対物レンズ配置および前記光軸を中心として回転可能であり、前記少なくとも１つの光学設定は、光軸を中心とした前記接眼レンズ筒の回転位置を含み、前記コントローラは、前記第１の入力像を、前記接眼レンズ筒の回転位置に依存して決定された像回転角の周りを回転させることによって第１の入力像からの表示像を生成するように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の顕微鏡検査システム。
【請求項５】
前記接眼レンズ筒と前記対物レンズ配置のハウジングとの間の角度を検出するための角度検出装置をさらに含み、前記コントローラは、前記検出された角度に基づいて像回転角を検出するように構成されている請求項４に記載の顕微鏡検査システム。
【請求項６】
前記第１の接眼レンズシステムは、第１のカメラを含み、前記第２の接眼レンズシステムは第２のカメラを含み、前記コントローラは、前記第１のカメラによって検出された像と前記第２のカメラによって検出された像との比較に基づいて像回転角を決定するように構成されている請求項４または５に記載の顕微鏡検査システム。
【請求項７】
前記第１の接眼レンズシステムは、前記第２の接眼レンズシステムによって生成された物体面の像の倍率とは無関係に第１の接眼レンズシステムによって生成された物体面の像の倍率を変更するためのズームシステムを含み、前記少なくとも１つの光学設定は、前記第１の接眼レンズシステムによって生成された像の倍率を含み、前記コントローラは、前記第１の接眼レンズシステムの倍率とは無関係に決定された倍率変更係数を用いて倍率変更を行うことによって、第１の入力像から前記表示像を生成するように構成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の顕微鏡検査システム。
【請求項８】
前記ズームシステムのコンポーネントの互いに対する設定を検出するための位置センサをさらに含み、前記コントローラは、前記検出された設定に基づいて、前記倍率変更係数を決定するように構成されている請求項７に記載の顕微鏡検査システム。
【請求項９】
前記第１の接眼レンズシステムは、第１のカメラを含み、前記第２の接眼レンズシステムは、第２のカメラを含み、前記コントローラは、前記第１のカメラによって検出された像と前記第２のカメラによって検出された像との比較に基づいて、前記倍率変更係数を決定するように構成されている請求項７または８に記載の顕微鏡検査システム。
【請求項１０】
前記複数の接眼レンズシステムの少なくとも１つは、双眼鏡システムである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の顕微鏡検査システム。
【請求項１１】
複数の観察者のために、物体面の拡大像を表示するための顕微鏡検査方法であって、前記方法は、
複数の光学素子を備えた前記物体面の像を光学的に生成すること、ここで、前記複数の光学素子のうち第１の光学素子は、前記複数の光学素子のうち第２の光学素子の対応する光学パラメータとは無関係に調節される少なくとも１つの光学パラメータを有しており、
第１の入力像の少なくとも１つの描出を、前記少なくとも１つの調節可能な光学パラメータに基づいて電子的に生成すること、および
前記電子的に生成された描出の像を、前記第１の光学素子によって生成された、前記光学的に生成された像に重ね合わせることを含む、
顕微鏡検査方法。
【請求項１２】
前記第１の光学素子の少なくとも一部が軸を中心として回転可能であり、前記少なくとも１つの描出の電子的生成は、前記第１の光学素子の前記一部の、前記軸を中心とした回転位置に基く描出の回転を含む、請求項１１に記載の顕微鏡検査方法。
【請求項１３】
前記第１の光学素子の倍率は、変更可能であり、前記少なくとも１つの描出の前記電子的生成は、前記倍率に基く描出の倍率変更を含む、請求項１１または１２に記載の顕微鏡検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の観察者のための顕微鏡検査システムおよび顕微鏡検査方法に関する。
【０００２】
特に、本発明は、複数の観察者のための、手術用顕微鏡のような実体顕微鏡、または、材料科学における用途のような異なる目的で使用され得る、複数の観察者ための顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００３】
２人の観察者のために別個の接眼レンズシステムを備えた手術用顕微鏡であって、それぞれの接眼レンズがその顕微鏡の対物レンズの光軸を中心として旋回(pivot)もしくは回転する手術用顕微鏡が米国登録特許第６，３２７，０７９号より公知である。
【特許文献１】米国登録特許第６，２３７，０７９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのような顕微鏡の光学ビーム経路によって生成された像に、電子的に生成された像を重ね合わせることへの要求がますます増大している。いくつかの従来の出願は、光学的に生成された顕微鏡像の、それが重ね合わされる電子的に生成された像に対する正確な位置合わせができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明は、光学的に生成された顕微鏡像の、電子的に生成された像に対する位置合わせを改善させることができる、顕微鏡検査システムおよび顕微鏡検査方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明は、顕微鏡検査システムの物体面内に位置づけることができる物体を観察するための顕微鏡検査システムを提供する。該システムは、物体面から発散される対物レンズの物体側のビームを受光し、物体側ビームを対物レンズの像側ビームに変えるための少なくとも１つの対物レンズ配置を含む。該システムは、複数の接眼レンズシステムを備えており、そのそれぞれは、複数の観察者のために物体面の複数のそれぞれ像を生成するための少なくとも１つの接眼レンズ筒を備えている。表示装置の像と接眼レンズシステムのビーム経路とを重ね合わせ、物体面の像が表示装置の像と重ね合わされた状態でそれぞれの観察者によって知覚されるようにするために、表示装置を有する像プロジェクタが設けられている。複数の接眼レンズシステムのうち第１の接眼レンズシステムの少なくとも１つの光学設定は、複数の接眼レンズシステムのうち第２の接眼レンズシステムの対応する光学設定とは無関係に調節することができる。表示装置によって表示される像を生成するためにコントローラが設けられている。該コントローラは、第１の接眼レンズシステムの少なくとも１つの光学設定に基づいて、第１の入力像からの表示像を生成するように構成されている。
【０００７】
このようなシステムによれば、観察者は、第１の接眼レンズシステムの光学設定を変えることができ、該システムは、光学的に生成された像と電子的に生成された像の両方が互いに意図されたとおりに重なり合うように、電子的に生成された像の生成を適合させる。
【０００８】
第１の実施形態によれば、第１の接眼レンズシステムのうちの少なくとも１つの接眼レンズ筒は、対物レンズ配置の光軸を中心として回転可能であり、コントローラは、接眼レンズ筒の光軸を中心とした角度位置に基づいて決定された像回転角で第１の入力像を回転させることによって、第１の入力像からの表示像を生成するように構成されている。
【０００９】
第２の実施形態によれば、接眼レンズシステムは、物体面の光学像の倍率を変更するためのズームシステムを備えており、コントローラは、ズームシステムの倍率に依存して決定された倍率変更係数によって第１の入力像の倍率変更を行うことによって、表示装置によって表示された、第１の入力像からの電子的に生成された像を生成するように構成されている。
【００１０】
第１の入力像は、観察される物体に直接対応する像であってもよい。例えば、第１の入力像は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）法、磁気共鳴分析（ＮＭＲ）法、蛍光イメージング法のような、更に別の像生成方法によって得られた像であってもよい。第１の入力像は、試験中の物体に対する顕微鏡の位置を考慮しながら、そのような３次元断層撮影であらかじめ生成してもよい。そのような入力像を、物体の光学的観察のための光学素子の現在の構成に後で適合させることができる。そのような現在の構成は、観察者が物体を観察するために用いる接眼レンズ筒の回転位置の異なる設定や、観察者によって用いられる接眼レンズのズームシステムの、現時点で使用されている倍率が関与することもある。
【００１１】
第１の入力像は、光学的に生成された像の構造およびトポロジーが第１の入力像の構造およびトポロジーに対応するという点において、光学的に生成された像に対応している。例えば、第１の入力像は、より低い不十分なコントラストで光学的に生成された像に含まれる血管または腫瘍組織のような、構造の周辺部を高コントラストで描出することができる。
【００１２】
さらなる実施形態によれば、第２の入力像は、光学的に生成された像に重ね合わされる。第２の入力像は、接眼レンズ筒の対物レンズの光軸を中心とした角度位置、または、ズームシステムの倍率のような、第１の接眼レンズシステムの少なくとも１つの光学設定とは無関係である。第２の入力像は、手術を受ける患者の血圧その他に関する情報のような、観察者にとって関心のある好適なデータを描出する像であってもよい。そのようなデータは、接眼レンズの光学設定とは無関係に、常に同じように、観察者に視覚されるべきである。
【００１３】
第２の入力像の構造およびトポロジーが光学的に生成された像の構造およびトポロジーに対応しない点において、第２の入力像は、光学的に生成された像に直接対応しない。したがって、第２の入力像は、光学的に生成された像に直接対応しないことが好ましい情報を表す。第２の入力像は、データを数値的、または、棒グラフ（bar diagram）として、または、その他の図表による表現として、表してもよい。
【００１４】
本発明は、さらに、複数の観察者のために、物体面の拡大像を表示するための顕微鏡検査方法を提供する。該方法は、複数の光学素子を備えた物体面の像を光学的に生成することを含む。複数の光学素子のうち第１の光学素子は、他の光学素子の対応する光学パラメータとは無関係に調節することができる少なくとも１つの光学パラメータを有している。また、該方法は、第１の入力像の少なくとも１つの描出を、少なくとも１つの調節可能な光学パラメータに基づいて電子的に生成すること、および、電子的に生成された描出の像を、第１の光学素子によって生成された、光学的に生成された像に重ね合わせることを含む。
【００１５】
顕微鏡検査方法の一実施形態によれば、第１の光学素子の少なくとも一部は、軸を中心として回転することができ、少なくとも１つの描出の電子的生成は、軸を中心とした第１の光学素子の前記一部の角度位置に依存して描出を回転させることを含む。
【００１６】
該方法のさらに別の実施形態によれば、電子的生成は、第１の光学素子の倍率に依存した描出の倍率変更を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下において、本発明の実施の形態を、本発明の顕微鏡検査システムの一実施形態を示す模式図である図１を用いてさらに詳細に説明する。
【００１８】
図１は、レンズシステム７と、そのハウジング５とを含む対物レンズシステム３を備えた顕微鏡検査システム１の模式図を示す。レンズシステム７は、光軸９を有しており、物体面１１から発散される物体側ビーム１３を受光し、物体側ビーム１３を、図１に示す実施形態中では平行ビームである像側ビーム１５に変える。しかしながら、像側ビーム１５は、非平行ビームであってもよい。
【００１９】
ビーム分割プリズム１７は、像側ビーム１５を２人の観察者のために分割するために像側ビーム１５中に配置されている。
【００２０】
左眼１９Ｌおよび右眼１９Ｒを持つ第１の観察者は、物体面１１の拡大像を知覚するために双眼鏡筒２１を覗き、左眼２３Ｌおよび右眼２３Ｒを持つ第２の観察者も物体面１１の拡大像を知覚するために双眼鏡筒２５を覗く。
【００２１】
接眼レンズ筒２１は、２つの単一の筒を備え、そのそれぞれは、接眼レンズ２９と、倍率を変えるために互いに対してずらすことが可能な２つのズームレンズ３３および３４を含むズームレンズシステム３１とを含む。
【００２２】
接眼レンズ筒２５は、同様に２つの単一の筒を備え、そのそれぞれは、接眼レンズ３５と、倍率を変えるために互いに対してずらすことが可能な２つのズームレンズ３９および４０を含むズームレンズシステム３７とを含む。
【００２３】
ビーム分割プリズム１７と双眼鏡筒２１の間のビーム経路には、分割された像側ビーム１５を双眼鏡筒２１に導き、さらに接眼レンズ２９を従来の方法によってビーム１５の周りを回転させるために、複数のプリズム３２が設けられている。
【００２４】
ビーム分割プリズム１７と別の双眼鏡筒２５との間のビーム経路には、像反転プリズム４３のようなプリズムが設けられている。ビーム分割プリズム１７は、対物レンズハウジング５に対する光軸９を中心として回転可能であるため、眼１９Ｌ、１９Ｒを持つ第１の観察者は、光軸９を中心とした自分の位置を変えることができる。対物レンズハウジング５に対するビーム分割プリズム１７の角度位置α１を決定するために、位置センサ４７が設けられている。
【００２５】
同様に、プリズム４３は、光軸９を中心として回転可能であり、光軸９を中心としたプリズム４３の角度位置α２を決定するために位置センサ（簡略化のために図１には図示していない）も設けられている。
【００２６】
ズームシステム３１の調整された倍率Ｖ1を、２つのズームレンズコンポーネント３３および３４の間の距離の関数として検出するために、位置ずれセンサ４９が設けられている。他のズームシステム３７と関連した、対応する位置ずれセンサ５１は、ズームシステム３７の調整された倍率Ｖ2を検出するために設けられている。
【００２７】
像プロジェクタ５３は、電子的に生成された像を、第１の観察者の左眼１９Ｌへ至るビーム経路に結合させ、電子的に生成された像を光学的に生成された物体面の像に重ね合わせるために、第１の観察者のビーム経路に設けられている。光学的に生成された像は、上で示した光学コンポーネント７、１７、４２、３１および２９によって形成されている。像プロジェクタ５３は、液晶表示装置５５と、アダプタ光学素子５７と、筒２１に搭載された半透明ミラー５９とを含む。
【００２８】
同様に、像プロジェクタ６１は、第２の観察者のためのビーム経路に設けられており、像プロジェクタ６１は、電子的に生成された像を第２の観察者の両眼２３Ｌおよび２３Ｒに供給するように一対のプロジェクタを含んでいる。像プロジェクタ６１は、一対の液晶表示装置５５と、一対のアダプタ光学素子５７と、筒２５に搭載された一対の半透明ミラー５９とを含む。
【００２９】
像を生成し、像プロジェクタ５３および６１によって表示させるために、コントローラ６５が設けられている。該コントローラは、電子的に生成された像を像プロジェクタ５３および６１のためにそれぞれ生成し、それぞれの電子的に生成された像の重ね合わせが、光学的に生成された像にしたがって、それぞれの観察者によって知覚されるようにしている。したがって、電子的に生成された像の生成は、それぞれのズームシステム３１および３７の倍率Ｖ1、Ｖ2を考慮しながら、かつ光軸９を中心とした観察者の角度位置α１、α２それぞれを考慮することによって行わなければならない。
【００３０】
表示すべき像は、２つのコンポーネント、すなわち、第１の入力像６７および第２の入力像６９から構成される。第１の入力像６７は、図１においてキドニーの形で描出されている腫瘍組織のような、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）法によって決定された構造の描出を含む。第２の入力像６９は、顕微鏡検査システム１を用いて外科手術を受ける患者の状態を示す、血圧、脈拍、血中酸素飽和度のようなデータの描出を含む。データの描出は、図１では数“１７．４”で記号的に示されている。
【００３１】
第２の入力像６９のデータの描出は、常に同様に、すなわち、同じ大きさおよび方向で、かつ、対物レンズ３の光軸９を中心とした角度位置α１、α２とは無関係に、また、それぞれのズームシステム３１、３７の現在調節されている倍率Ｖ1、Ｖ2とは無関係に、各観察者によって知覚されるべきである。
【００３２】
しかしながら、第１の入力像は常に、第１の入力像の構造が光学的に生成された像の構造に対応し、角度位置α１、α２および倍率Ｖ1、Ｖ2が変化したときに表示された第１の入力像が変化するように、光学的に生成された物体面１１の像に重ね合わされるべきである。この目的のために、コントローラ６５は、各観察者のために、入力像６７が供給される像回転ユニット７１を備えている。さらに、それぞれの位置センサ（４７）によって検出された、それぞれの角度位置α１、α２は、それぞれの像回転ユニット７１に供給される。像回転ユニット７１は、それぞれの回転角α１、α２で第１の入力像を回転させ、その結果を回転された入力像７３として出力する。
【００３３】
コントローラ６５はさらに、各観察者のために、回転された像７３を入力として受け、さらに、それぞれの観察者によって調節され、位置センサ４９および５１によってそれぞれ検出された倍率Ｖ1、Ｖ2をさらに受ける像倍率変更ユニット７５を備えている。像倍率変更ユニット７５は、回転された像７３を、倍率Ｖ1、Ｖ2に依存して倍率変更し、その結果を回転され、倍率変更された倍率変更像７７として出力する。これは図１では、図を簡略化するため別個に示してはいない。回転され、倍率変更された倍率変更像７７は、像結合ユニット７９に供給される。像結合ユニット７９はさらに、第２の入力像６９を入力として受け、その第２の入力像６９を、回転され、倍率変更された像７７に重ね合わせる。その結果は、電子的に生成された像８１として出力され、表示される。
【００３４】
電子的に生成された像８１は、それぞれの液晶表示装置５５に供給される。液晶表示装置５５は、各観察者が、光学的に生成された物体面の像と、第２の（データ）入力像６９と、光学的に生成された像が生成される際に用いる光学設定に対応するように正確に方向付けられ、倍率変更された第１の入力像６７との重ね合わせを知覚するように、電子的に生成された像８１を表示する。
【００３５】
上記顕微鏡検査システム１によれば、各観察者は、物体の光学的に生成された対応する像に一致するように正確に方向付けられ、倍率変更された観察物体と直接関連する電子的描出を知覚している。光学的に生成された像と直接には対応しない、データ“１７．４”のような電子的描出は、常に同じように、かつ、それぞれの双眼鏡筒の方向および倍率とは無関係に知覚される。
【００３６】
上記実施形態においては、電子的に生成された描出は、二人の観察者のビーム経路に重ね合わされる。しかしながら、光学的に生成された物体の像と、正確な方向および倍率変更で重ね合わされた電子的に生成された像との両方を、より多くの観察者に供給することができるように、顕微鏡検査システムを改良することが可能である。第２の入力像６９のみを１人もしくは複数の観察者に対して表示する、または第１の入力像６７のみを１人もしくは複数の観察者に対して表示する、または複数の観察者の一部のみが入力像６９および６７の両方を見ることができるといったこともさらに考えられる。
【００３７】
別の実施形態によれば，像回転角および倍率変更係数は、位置センサ４７、４９、５１によるよりも、むしろ画像処理法によって決定してもよい。
【００３８】
この目的のために、各観察者のためのビーム経路は、ＣＣＤカメラ９１と、カメラ光学素子９３と、半透明ミラー９５とを備えており、該カメラは、観察者の眼１９Ｒ、１９Ｌ、２３Ｒ、２３Ｌによって知覚されるのと類似の物体面１１の像が供給され、像の検出を行っている。
【００３９】
コントローラ６５には、カメラ９１によって検出される像の電子的描出が供給され、該コントローラは、これらの像を互いに比較する。像の比較から、次にコントローラ６５は、観察者によって選択された倍率の違いを検出することができる。そのような比較から、該コントローラはさらに、それぞれの観察者の、対物レンズの光軸を中心とした角度位置の違いを決定することができる。したがって、倍率Ｖ1またはＶ2のうちの１つだけ、および角度α１およびα２のうちの１つだけが他の何らかの方法で決定されれば、該コントローラは、メカニカルセンサ４７、４９、５１を用いることなく、像の電子的比較のみによって、光学設定を決定することができる。
【００４０】
図１を用いて示した実施形態においては、電子的に生成された像は、第１の観察者の左眼１９Ｌのみに供給され、その観察者の他方の眼１９Ｒには電子的に生成された像は供給されない。しかしながら、電子的に生成された像を両眼２３Ｌおよび２３Ｒで受ける第２の観察者のビーム経路に示されているように、第１の観察者の両眼１９Ｌおよび１９Ｒに電子的に生成された像を供給することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の顕微鏡検査システムの実施形態を模式的に示す図である。
【図１】
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【外国語明細書】
2004272200000001.pdf