(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（５；１０５；２０５；３０５）を観察するための観察ユニット（３；１０３；２０３；２０４）と、イメージ情報（９；３０９）を前記観察ユニット（３；１０３；２０３；２０４）に入力するためのイメージ投影モジュール（７；１０７；２０７；３０７）とを有し、前記イメージ投影モジュール（７；１０７；２０７；３０７）がイメージディスプレイユニット（１１；１１１；２１１；３１１）を有し、かつ前記観察ユニット（３；１０３；２０３；３０３）から提供された前記物体（５；１０５；２０５；３０５）のイメージを記録するイメージ記録モジュール（２７；１２７；２２７；３２７）を有する手術用顕微鏡（１；１０１；２０１；３０１）であって、前記イメージ記録モジュール（２７；１２７；２２７；３２７）がイメージセンサ（２５；１２５；２２５；３２５）と、前記観察ユニット（３；１０３；２０３；２０４）の前記観察光路（２１；１２１；２２１；３２１）内に配置されかつ前記物体（５；１０５；２０５；３０５）の前記イメージを前記イメージセンサ（２５；１２５；２２５；３２５）に偏向するイメージ記録ビームスプリッタ（１３；１１４；２１４；３１４）を有する形式のものにおいて、前記イメージ記録モジュール（２７；１２７；２２７；３２７）が前記イメージ投影モジュール（７；１０７；２０７；３０７）から提供された前記イメージ情報（９；３０９）を前記観察ユニット（３；１０３；２０３；３０３）から提供された前記物体（５；１０５；２０５；３０５）の前記イメージと一緒に記録し、前記イメージ記録モジュール（３２７）がイメージミキサ（３４０）を有し、前記イメージミキサが前記イメージ投影モジュール（３０７）により形成された前記イメージ情報（３０９）と前記イメージセンサ（３２５）により捕捉された前記イメージとをミキシングすることを特徴とする手術用顕微鏡。
【請求項２】
物体（５；１０５；２０５；３０５）を観察するための観察ユニット（３；１０３；２０３；２０４）と、イメージ情報（９；３０９）を前記観察ユニット（３；１０３；２０３；２０４）に入力するためのイメージ投影モジュール（７；１０７；２０７；３０７）とを有する手術用顕微鏡（１；１０１；２０１；３０１）であって、前記イメージ投影モジュール（７；１０７；２０７；３０７）がイメージディスプレイユニット（１１；１１１；２１１；３１１）を有する形式のものにおいて、前記イメージ投影モジュール（７；１０７；２０７；３０７）が平凸レンズ（３７）及び平凹レンズ（３３）を有し、前記平凸レンズ（３７）の焦点距離と前記平凹レンズ（３３）の焦点距離との比が１．９よりも大きくかつ２．５より小さいことを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡。
【請求項３】
前記イメージ投影モジュール（７；１０７；２０７；３０７）が前記観察ユニット（３；１０３；２０３；２０４）の観察光路（２１；１２１；２２１；３２１）内に配置されたビームスプリッタ（１３；１１３；２１３；３１３）を有する、請求項２に記載の手術用顕微鏡（１；１０１；２０１；３０１）。
【請求項４】
前記イメージディスプレイユニット（１１；１１１；２１１；３１１）と前記ビームスプリッタ（１３；１１３；２１３；３１３）との間に平凸レンズ（３７）、平凹レンズ（３３）、凹凸レンズ（３５）及びもう１つの平凸レンズ（３１）が配置されている請求項３に記載の手術用顕微鏡（１；１０１；２０１；３０１）。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項記載の手術用顕微鏡（１；１０１；２０１；３０１）。
【請求項６】
前記イメージ投影モジュール（７；１０７；２０７）が前記物体（１０５；２０５）と前記イメージ記録ビームスプリッタ（１１４；２１４）との間の前記手術用顕微鏡（１０１；２０１）の光路内に配置されている請求項５記載の手術用顕微鏡（１０１；２０１）。
【請求項７】
前記イメージ記録ビームスプリッタ（２１４）が前記観察光路（２２１）の外部に配置されている請求項６記載の手術用顕微鏡（２０１）。
【請求項８】
物体（５；１０５；２０５；３０５）を観察するための観察ユニット（３；１０３；２０３；２０４）と、イメージ情報（９；３０９）を前記観察ユニット（３；１０３；２０３；２０４）に入力するためのイメージ投影モジュール（７；１０７；２０７；３０７）とを有する手術用顕微鏡（１；１０１；２０１；３０１）であって、前記イメージ投影モジュール（７；１０７；２０７；３０７）がイメージディスプレイユニット（１１；１１１；２１１；３１１）を有する形式のものにおいて、前記イメージディスプレイユニット（１１；１１１；２１１；３１１）が時間的に連続して異なる色で照明可能なリフレックスディスプレイを有し、前記イメージディスプレイユニット（１１；１１１；２１１；３１１）の輝度上昇のために、時間的に連続して異なる色を用いた照明装置の代わりに、選択的に唯一の色だけを用いたリフレックスディスプレイの時間的に連続する照明装置が設けられている請求項１に記載の手術用顕微鏡。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれか１項及び請求項８記載の手術用顕微鏡（１；１０１；２０１；３０１）。
【請求項１０】
前記イメージディスプレイユニット（１１；１１１；２１１；３１１）が前記リフレックスディスプレイを照明するための回転するフィルタターレットを有しかつ前記フィルタターレットの回転が前記リフレックスディスプレイのタクト速度と同期化されている請求項９記載の手術用顕微鏡（１；１０１；２０１；３０１）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手術顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような手術用顕微鏡は、例えばＥＰ０４１８１０９Ａ２から公知である。この立体顕微鏡として構成された手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡の接眼レンズ内にエンドスコープイメージを反射するためのイメージ投影モジュールを有する。そのために、イメージ投影モジュールはビームスプリッタを有し、該ビームスプリッタは手術用顕微鏡の平行観察光路内に設置可能である。それにより、閉鎖部材もしくはシャッタとの協働作用において、顕微鏡利用者は顕微鏡イメージのみ又はエンドスコープイメージのみを又は顕微鏡イメージとエンドスコープイメージのオーバーラップを観察することができる。
【０００３】
また、米国特許第５,６０１,５４９号明細書は、イメージ投影モジュールがイメージスクリーンを有する前記形式の手術用顕微鏡を開示する。この刊行物には、このイメージスクリーンを配置するための多数の可能性を示す。
【０００４】
別の前記形式の手術用顕微鏡は、欧州特許出願公開第０９２８９８１（Ａ２）号明細書に記載されている。この手術用顕微鏡は、観察ユニットから提供される物体のイメージを記録するためのＴＶカメラを有するイメージ記録ユニットを有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前記形式の手術用顕微鏡を外部のイメージデータの形成に関して改良することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、請求項１記載の特徴により解決される。それというのも、イメージ投影モジュールの平凸レンズ及び平凹レンズにより、優れた結像性能を有するイメージディスプレイユニットを手術用顕微鏡の観察光路内に入力結合することができるからである。
【０００７】
平凸レンズの焦点距離と平凹レンズの焦点距離の値との比が１．９より大かつ２．５未満である場合には、非点収差、コマ収差及び歪曲収差の特に良好な補正及び特に良好なイメージフィールド平坦性を達成することができる。
【０００８】
１実施態様によれば、イメージ投影モジュールは観察ユニットの観察光路内に配置されたビームスプリッタを有し、その際イメージディスプレイユニットとビームスプリッタとの間に平凸レンズ、平凹レンズ、凹凸レンズ及びもう１つの平凸レンズが配置されている。この実施態様の平坦なレンズ面の比較的大きな数値は、製造コストに好ましく影響する。
【０００９】
本発明のもう１つの観点によれば、前記種類のイメージ記録モジュールを有する手術用顕微鏡においてイメージ記録モジュールは、イメージ投影モジュールから提供されるイメージ情報を観察ユニットから提供される物体のイメージと一緒に記録することができるように構成されている。それにより、手術用顕微鏡アシステッド外科手術において、手術用顕微鏡の利用者によって見られるようにイメージが記録されるビデオ記録作成が可能である。
【００１０】
手術用顕微鏡の光路内の物体とイメージ記録ビームスプリッタの間にイメージ投影モジュールが配置されていれば、手術用顕微鏡イメージ及び手術用顕微鏡内に反射入力される付加的情報を同時に記録することが構造的に簡単に可能になる。
【００１１】
さらにこの実施例では、イメージ投影ビームスプリッタが観察光路の外部に配置されていてもよく、それによりイメージ記録ビームスプリッタを介してもう一人の観察者が手術用顕微鏡を利用することができる。
【００１２】
しかしまた、イメージ記録モジュールは、イメージ投影モジュールによって形成されたイメージ情報及びイメージセンサによって検出されたイメージをミキシングしかつ例えばビデオレコーダ又はモニタに供給するイメージミキサを有することもできる。
【００１３】
もう１つの発明の態様は、イメージディスプレイユニットが時間的に連続して異なった色で照明可能の反射データを有する形式の手術用顕微鏡に関する。このような連続した反射カラーディスプレイは、例えば欧州特許出願公開第０９２８９８１（Ａ２）号明細書から公知であるような従来の透過及び放射ディスプレイよりも、構造大きさ、輝度及び占積率に関して優れている。
【００１４】
発色は、原色ＲＧＢ（赤、緑、青）を有するディスプレイのシーケンシャル照明により行われ、この際光源としては例えば赤、緑及び青のＬＥＤあるいはまた赤、緑及び青のフィルタを有する回転するフィルタターレットを有する手術用顕微鏡照明装置が適当である。フィルタターレットの回転は、有利には反射式ディスプレイのクロックレートと同期化されている。
【００１５】
顕微鏡イメージと外部イメージ情報がオーバラップする場合には、手術用顕微鏡の典型的に著しい明るさのイメージに関して外部のイメージ情報の輝度は可能な限り大きいべきである。このことは本発明による反射式ディスプレイにおいては唯一のカラーだけを有する反射式ディスプレイの時間的に連続した照明により達成される。連続したＲＧＢ照明の代わりに、連続したＧＧＧ照明が行われる、即ち専ら例えば緑のＬＥＤで又は緑フィルタで照明される。
【００１６】
オーバラップした表示方式から専ら顕微鏡イメージ又は外部のイメージ情報の表示への表示モードの交換の場合には、有利にＧＧＧ照明からＲＧＢ照明への自動的切り換えを行うことができる。
【００１７】
【実施例】
次に、図面を用いて実施例により本発明を説明する。
【００１８】
図１には、物体５を観察するための観察ユニット３及びイメージ情報９を観察ユニット３に投入するためのイメージ投影モジュール７を有する本発明による手術用顕微鏡１が示されている。イメージ投影モジュール７はイメージディスプレイユニット１１を有し、それで外部イメージ情報９、例えば手術前に作成された診断イメージ、患者データ又は外科手術中の超音波イメージ又は内視鏡イメージをビームスプリッタ１３により観察ユニット３に入力結合することができる。
【００１９】
観察ユニット３は対物レンズ１５、チューブレンズ１７及び接眼レンズ１９を有し、その際観察光路２１は対物レンズ１５とチューブレンズ１７の間に平行光束を有する。この平行光路２１内にビームスプリッタ１３が配置されており、該ビームスプリッタは物体５及びイメージディスプレイユニット１１から到達するイメージを結像光学系２３を介してイメージセンサ２５に結像する。イメージセンサ２５はイメージ記録モジュール２７の一部でありかつ検出されたイメージを、表示及び記録することができるビデオモニタ２９へ送る。
【００２０】
手術用顕微鏡１においては、ＬＣＤシャッタ、機械的絞り又は手術用顕微鏡照明装置の遮断により異なる観察モードの間で、例えば顕微鏡イメージだけ又は外部イメージ情報だけ又は顕微鏡イメージと外部イメージ情報のオーバラップ、又は欧州特許出願公開第０４１８１０９（Ａ２）号明細書に開示されているような、顕微鏡イメージと外部イメージ情報の並列表示に切り換えることができる。
【００２１】
図２には、イメージ投影モジュール７の光学部品が詳細に示されている。
【００２２】
平凸レンズ３７、平凹レンズ３３、凹凸レンズ３５及びもう１つの平凸レンズ３１が認められる。本出願人は、平凹レンズ３３の焦点距離ｆ３３と平凸レンズ３７の焦点距離ｆ３７の以下の相関関係が好ましいことを発見した：
１．９×｜ｆ３３｜＜ｆ３７＜２．５×｜ｆ３３｜。
【００２３】
以下の第１表及び第２表は、対角線長さ９．４ｍｍを有するＬＣＤとして構成されたイメージディスプレイユニットのために特に適当である前記の結像系のための詳細な光学データを示す。
【００２４】
さらに、これらの表には図１に示された曲率半径がｍｍで、かつ光軸で測定した間隔及びレンズ厚さがｍｍで並びにこれらの図面の下でＦｉｒｍａ  Ｓｃｈｏｔｔ  Ｇｌａｓ  ｉｎ  Ｍａｉｎｚで得られるガラス種が記載されている。
【００２５】
【表１】
0004873587.tif 000002
【００２６】
【表２】
0004873587.tif 000003
【００２７】
イメージディスプレイユニット１１の結像倍率の、手術用顕微鏡１の中間イメージ面への変更は、散光レンズ及び収光レンズからなるガリレイ系により達成することができる。そうして、表示モードの切り換えの際にイメージディスプレイユニット１１を常に最適に観察光路２１に入力結合することができる。
【００２８】
イメージセンサ２５へのイメージディスプレイユニット１１の結像の際にモアレ効果を抑制するために、ＬＣＤとして構成されたイメージディスプレイユニット１１及びＣＣＤ−チップとして構成されたイメージセンサ２５は、図３に示された、異なるカラーセグメント範囲に分割されたセグメント構造を有する。
【００２９】
イメージセンサ２５を有する反射ＬＣＤとして有利に構成されたイメージディスプレイユニット１１の照明の同期化により、オーバラップモードにおけるフラッカーを回避することができる。
【００３０】
図４には、第２の本発明による態様として手術用顕微鏡１０１が略示されている。図１の部材に相当する部材は、図４では数字１００を加算して同じ参照番号が付されている。これらの部材の記載に関しては、図１〜３に対する記載を参照されたい。
【００３１】
手術用顕微鏡１０１の場合には、イメージ記録ビームスプリッタ１１４が物体側のビームスプリッタ１１３の後方に配置されている。さらに、別の観察者のためのもう１つのビームスプリッタ１１６が認められる。またこの共同観察者は、主観察者により利用されるために設定された完全なイメージ情報を得ることが認識される。矩形のフレーム１１８、１２０及び１２２は手術用顕微鏡１０１のモデル構造を記号化したものである。
【００３２】
図５には、第３の本発明による手術用顕微鏡２０１が略示されている。図１の部材に相当する部材は、図５では数字２００を加算して同じ参照番号が付されている。これらの部材の記載に関しては、図１〜３に対する記載を参照されたい。
【００３３】
手術用顕微鏡２０１の場合には、イメージ記録ビームスプリッタ２１４が物体側のビームスプリッタ１１３の後方および観察光路２１２の外部に配置されている。これにより、別の観察者のために別のビームスプリッタは不要である。
【００３４】
図６は、第４の本発明による手術用顕微鏡３０１を示す。図１の部材に相当する部材は、図６では数字３００を加算して同じ参照番号が付されている。これらの部材の記載に関しては、図１〜３に対する記載を参照されたい。
【００３５】
手術用顕微鏡３０１のイメージ記録モジュール３２７は、イメージ投影モジュール３０７から提供されるイメージ情報３０９とイメージセンサ３２５により補足されたイメージとをミキシングするイメージミキサ３４０を有する。
【００３６】
手術用顕微鏡３０１において外部のイメージ情報３０９と物体３０５のイメージとはミキサ３４０により適切な方法でまとめられ、かつイメージ投影ユニット３１１を介して主観察者／共同観察者により利用されることができ、その際、物体３０５の直接イメージはシャッタにより絞られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による手術用顕微鏡の略図を示す。
【図２】図１の投影モジュールの光学部品の詳細を示す。
【図３】図１のイメージ投影ユニットおよびイメージセンサの詳細を示す。
【図４】本発明による手術用顕微鏡の第２の態様の略図を示す。
【図５】本発明による手術用顕微鏡の第３の態様の略図を示す。
【図６】本発明による手術用顕微鏡の第４の態様の略図を示す。
【符号の説明】
１；１０１；２０１；３０１  手術用顕微鏡、  ３；１０３；２０３；２０４観察ユニット、  ５；１０５；２０５；３０５  物体、７；１０７；２０７；３０７  イメージ投影モジュール、  ９；３０９  イメージ情報、  １１；１１１；２１１；３１１  イメージディスプレイユニット、  ３７  平凸レンズ、  ３３  平凹レンズ
【図１】
0004873587.tif 000004
【図２】
0004873587.tif 000005
【図３】
0004873587.tif 000006
【図４】
0004873587.tif 000007
【図５】
0004873587.tif 000008
【図６】
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