JP2000330031A

JP2000330031A - 実体顕微鏡

Info

Publication number: JP2000330031A
Application number: JP11142353A
Authority: JP
Inventors: Susumu Takahashi; 進高橋; Toyoji Hanzawa; 豊治榛澤
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: JP4510952B2

Abstract

(57)【要約】【課題】顕微鏡像の観察視野内において他画像の表示
面積とその表示倍率を変えることができ且つ顕微鏡像の
中心位置を変えることの出来る実体顕微鏡特に手術用顕
微鏡を提供する。【解決手段】顕微鏡像Ｉの結像位置近傍に光路に対し
挿脱可能に設けられた波長制限フィルター７と、画像表
示素子１２と、画像表示素子１２からの光束を顕微鏡光
路に合成させることの出来る光路合成手段４と、画像素
子１２からの光を顕微鏡像Ｉの位置に結像させる結像レ
ンズ５と、波長制限フィルター７を介して顕微鏡像Ｉと
画像表示素子１２に表示された他画像とを拡大観察し得
る接眼レンズ８とを備えている。画像表示素子１２から
の光束を光路合成手段４へ投影する投影光学系はズーム
光学系１９を含んでいて、ズーム光学系１９は波長制限
フィルター７の挿脱に関連して操作されるようになって
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実体顕微鏡、特に
手術時に併用される内視鏡画像，術前のＭＲＩ・ＣＴ画
像及び神経モニター波形信号等の他画像を同一視野内に
同時に表示するのに好適な手術用顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より手術用顕微鏡は、脳神経外科，
耳鼻咽喉科，眼科等の外科手術に用いられ、術部の拡大
観察像を観察者に提供し、手術の効率向上等に重要な役
割を果たしている。近年では、手術をより低侵襲に行う
ため、従来手術用顕微鏡観察下のみで行っていた手術に
内視鏡観察が併用されるようになっており、手術用顕微
鏡観察像と内視鏡観察像を同時に観察できることが望ま
れている。また、術前のＭＲＩ・ＣＴ画像等の画像も顕
微鏡像と同時に観察したいと云う要望があり、更に神経
モニター信号等も同一視野内で確認できるようにしたい
との要望もある。

【０００３】従来、これらの要求に応えるものとして例
えば特開平１０−３３３０４７号公報に開示されたもの
が知られている。図３０はその一例の要部構成を示して
いる。この従来例では、小型ＬＣＤ等の画像表示手段Ｄ
上に表示されて投影光学系ＰＯ及び顕微鏡の視野内に挿
入されたプリズムＰを介して伝送された内視鏡像と、顕
微鏡の光学像とを顕微鏡の接眼レンズＩＰを通して同時
に観察することが出来るようになっている。この場合、
顕微鏡像の一部は欠落し、その欠落位置に内視鏡像が表
示される。以下、この表示状態を「ピクチャーイン表
示」と呼ぶことにする。図３１はその他の例の要部構成
を示している。この従来例では、内視鏡像ＲＩ₁とＭＲ
Ｉ等の術前画像ＲＩ₂と神経モニター波形ＲＩ₃を画像
表示手段Ｄ上に並べて表示させて、これらをプリズムＰ
を含む投影光学系ＰＯを介して顕微鏡視野内へ挿入し、
ピクチャーイン表示させるようにしたものである。ま
た、図３２はその更に他の例の要部構成を示している。
この従来例では、表示装置Ｄに表示された内視鏡画像Ｒ
Ｉ₁と神経モニター波形ＲＩ₃等を投影光学系ＰＯと顕
微鏡視野内に挿入されたミラーＭを介して顕微鏡像と同
時に顕微鏡の接眼レンズＩＰを通して観察できるピクチ
ャーイン表示と共に、画像表示装置Ｄに表示された神経
モニター波形ＲＩ₃をハーフミラーＨＭを介して顕微鏡
像に重像した様子が示されている。神経モニター波形Ｒ
Ｉ₃は、顕微鏡像に重像しても顕微鏡の画像情報が殆ど
失われないようにするため、ハーフミラーＨＭを用いて
合成されている。以下、この重像表示を「オーバーレイ
表示」と呼ぶことにする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、顕微鏡と内
視鏡とを併用して手術を行うような場合には、手術の進
行に合わせて術者が得たい画像は変化する。即ち、顕微
鏡下での手術に代えて内視鏡による手術が中心となる場
面では、内視鏡の表示領域を大きくすると共に内視鏡像
も拡大して見たくなるが、上記従来の画像表示方法で
は、表示領域を大きくすると顕微鏡視野の中心が見えな
くなってしまうので、顕微鏡の視野中心画像を確保しな
がら内視鏡像を拡大すると云うようなことは出来ない。
また、顕微鏡画像に加えて術前画像のＣＴ・ＭＲ画像を
同一視野内で確認しながら手術を進めることが望まし
い。即ち、ＣＴ・ＭＲ画像は断層画像であるため、複数
の画像を表示して腫瘍の位置を認識したり、一枚の表示
にして顕微鏡の視野を確保したりすることを、実行され
る手術の場面により使い分けることが必要であり、この
ためＣＴ・ＭＲ画像等の他画像の表示領域の大きさを変
更できるようにすることが望まれる。しかし、上記従来
の表示方法では、他画像を顕微鏡像の観察視野内に入れ
るか入れないかの選択しかできず、他画像の表示領域の
大きさを変更することは出来ない。

【０００５】本発明は、従来の技術の有するこのよう問
題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、顕微鏡像の観察視野内において他画像の表示面積
を適宜変更することが出来ると共にその表示倍率をも変
更することができ且つ顕微鏡像の中心位置を変えること
の可能な、手術用顕微鏡として好適な実体顕微鏡を提供
しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による実体顕微鏡は、顕微鏡の光学像と他画
像を同一の顕微鏡の接眼レンズを通して観察するように
した実体顕微鏡において、顕微鏡画像の一部領域を遮断
して前記他画像を表示すると共に、前記遮断された領域
の面積を変化させるようにしたことを特徴としている。

【０００７】また、本発明による実体顕微鏡は、顕微鏡
の光学像と他画像を同一の顕微鏡の接眼レンズを通して
観察するようにした実体顕微鏡において、顕微鏡画像の
一部領域を遮断して前記他画像を表示すると共に、前記
遮断された領域に表示する他画像の大きさを変化させる
ようにしたことを特徴としている。

【０００８】また、本発明による実体顕微鏡は、顕微鏡
の光学像と他画像を同一の顕微鏡の接眼レンズを通して
観察するようにした実体顕微鏡において、顕微鏡の光学
系とは別に前記他画像を表示する表示素子と投影光学系
が設けられ、該投影光学系の他画像を前記顕微鏡光学系
の視野内に挿入する他画像挿入部材を備え、該他画像挿
入部材を前記顕微鏡光学系の光路中で移動させる移動機
構を備えたことを特徴としている。

【０００９】また、本発明による実体顕微鏡は、顕微鏡
の光学像と他画像を同一の顕微鏡の接眼レンズを通して
観察するようにした実体顕微鏡において、顕微鏡の光学
系とは別に前記他画像を表示する表示素子と投影光学系
が設けられ、該投影光学系の光路を前記顕微鏡光学系の
光路に結合する光路合成部材を備え、前記投影光学系が
変倍光学系を備えていることを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
した実施例に基づき説明する。各実施例において、実質
上同一の部材及び部分には同一符号が付され、それらの
重複する説明は省略されている。実施例１図１は本発明に係る光学式手術用顕微鏡の光学系の基本
構成を示す断面図、図２は図１に示した光学系の変形例
を示す部分断面図、図３は本発明の第１実施例の要部断
面図であって図１の破線で囲まれた部分の左側面図に相
当する図である。図１及び２において、１は対物レン
ズ、２はズームレンズ、３は絞り（配置されなくても良
い）、４は光路合成部材、５は結像レンズ、６は像の向
きを正立化するためのイメージローテータ、７は顕微鏡
像Ｉと略一致する位置に光路に対し挿脱自在に配置され
た他画像挿入部材としての波長制限フィルター、８は接
眼レンズ、Ｓは観察物体である。図３において、９は光
源、１０は光拡散板、１１はコリメータレンズ、１２は
画像表示素子としてのＤＭＤ（Digital MicromirrorDev
ice−微小なマイクロミラー（大きさ数十ミクロン）を
マトリックス状に配置して各マイクロミラーの傾斜角を
制御することにより明るさを変調することの出来る素
子）、１３は投影レンズ、１４はミラーである。

【００１１】光路合成部材４は、図４に示された如き帯
域の狹い三種類の透過帯を有する合成ミラーである。波
長制限フィルター７は、光路内に挿入されたとき他画像
（顕微鏡像以外の画像）がピクチャーイン表示されるべ
き部分に対応する部分７ａ（図５参照）のみが図６
（ａ）に示された如き透過率特性を有し、それ以外の部
分７ｂは図６（ｂ）に示されように１００％の透過率を
有するように構成されている。光源９は、図７に示され
た如き帯域の狹い波長の三種類の光即ち赤色光，緑色光
及び青色光を夫々発する三つの発光ダイオード等から成
っており、ＤＭＤ１２と共に画像表示手段を構成する。

【００１２】本実施例は上記のように構成されているか
ら、図示しない公知の照明装置により照明された観察物
体Ｓからの光は、対物レンズ１，ズームレンズ２，光路
合成部材４，結像レンズ５，イメージローテータ６及び
波長制限フィルター７が光路内に挿入されている場合は
この波長制限フィルター７を透過して、正立化された顕
微鏡像Ｉが形成され、この顕微鏡像Ｉは接眼レンズ８を
通して拡大観察される。この場合、観察物体Ｓからの光
は広い波長帯を有しているので、光路合成部材４を透過
する際狹帯域で減衰しても全体としての透過光量は殆ど
減らない。一方、光源９から発せられた各色光は光拡散
板１０により均一に混合され、コリメータレンズ１１に
より平行光にされてＤＭＤ１２へ入射せしめられる。ピ
クチャーイン表示されるべき他画像に対応して制御され
たＤＭＤ１２の微小ミラーから反射された光源光は、投
影レンズ１３を透過し、ミラー１４により反射されて光
路合成部材４により顕微鏡光路に合成され、結像レンズ
５及びイメージローテータ６を介して顕微鏡像Ｉの位置
に他画像として結像し、これは接眼レンズ８を介して顕
微鏡像Ｉと共に拡大観察される。

【００１３】この場合、光路合成部材４は、上記の如き
透過特性を有するから、ＤＭＤ１２からの反射光を効率
よく反射して顕微鏡光路に合成することが出来る。ま
た、波長制限フィルター７の一部７ａにおいてはＤＭＤ
１２からの光のみを透過し、それ以外の波長域の光を遮
断するから、明るく而も顕微鏡像との境界が鮮明な他画
像のピクチャーイン表示を得ることが出来る（図８参
照）。また、波長制限フィルター７は顕微鏡視野全体を
カバーする大きさに選定されているから、視野内の必要
な一部にだけ挿入した場合に生じる視野内でのピントず
れやエッジ部での視野の見にくさを無くすことが出来
る。更に、波長制限フィルター７は光路に対し挿脱でき
るように構成されているから、ＤＭＤ１２によって表示
される他画像の大きさと波長制限フィルター７の光路内
への挿入量とが連動するようにして置けば、図９に示す
ように、他画像の表示パターンの選択を行うだけで常に
最適な視野内表示を得ることが出来る。このように構成
すれば、ＣＴ・ＭＲ画像のように複数の画像を並べて表
示したり、その中の一つを拡大表示したりすることが可
能となり、また、内視鏡画像のように表示領域の大きさ
と、表示画像を接眼レンズ８を通して観察した時の倍率
とが比例関係で変換されるようにして置けば、光学式ズ
ームによる如き他画像を観察することが出来るようにな
る。なお、実施例では、画像表示素子は一個であるが、
複数個を並設して波長制限フィルター７の挿入量と夫々
連動せしめるようにしても同様の効果を得ることが出来
る。なお、本実施例では発光ダイオードを三つ使用して
いるが、一つの発光ダイオードで単色照明するようにし
ても良い。この時、光路合成部材４及び波長制限フィル
ターの分光透過率特性は発光ダイオードの波長に合わせ
れば良い。

【００１４】実施例２図１０は本発明の第２実施例の要部断面図である。この
実施例は、画像表示素子として反射型液晶が用いられ且
つ画像表示素子からの光束がイメージローテータ６を透
過した後の顕微鏡光束に合成されるように構成されてい
る点で、第１実施例とは異なる。図中、１５は集光レン
ズ、１６は偏光ミラー、１７は反射型液晶、１８は反射
型液晶１７からの反射光束が偏光ミラー１６及び光路合
成部材４で反射せしめられて顕微鏡像Ｉの結像面と略一
致した位置に結像するように焦点距離が調整されている
結像レンズである。

【００１５】本実施例によれば、光源９から発した三色
の光は、光拡散板１０で均一化された後集光レンズ１５
と偏光ミラー１６を透過し、反射型液晶１７の表面を照
明する。かくして、反射型液晶１７上に表示された他画
像からの反射光は、偏光ミラー１６で反射され、結像レ
ンズ１８を透過した後光路合成部材４により顕微鏡光路
に合成されて、顕微鏡像Ｉの結像面と略一致した位置に
結像せしめられる。従って、反射型液晶１７上に表示さ
れた他画像は、第１実施例で説明したのと同様にしてピ
クチャーイン表示され、接眼レンズ８を介して顕微鏡像
と共に拡大観察される。この場合の作用効果は第１実施
例で述べたのと同様であるので説明を省略する。

【００１６】なお、光路合成部材４の透過率特性は第１
実施例で述べた通りであるが、この谷の部分の特性を透
過率０％、反射率１００％とすることが出来れば、反射
型液晶１７からの反射光を最も効率良く合成することが
出来る。しかし、実際には、顕微鏡の色再現性を崩さず
且つ光量損失もより少なくすると云う観点から、透過率
は２０％乃至８０％程度に設定するのが良い。また、波
長幅は半値幅で５０ｎｍ以下、できれば２０ｎｍ以下が
好ましい。

【００１７】実施例３図１１は本発明の第３実施例の要部断面図である。この
実施例は、ピクチャーイン表示される他画像の表示サイ
ズの変更に連動して他画像の表示倍率をも変更できるよ
うにした点で既述の実施例とは異なる。即ち、１９は画
像表示素子としてのＤＭＤ１２と光路合成部材４との間
に配置された投影光学系としてのズーム光学系であっ
て、このズーム光学系１９の変倍操作と波長制限フィル
ター７の移動とが同期するように構成されている。従っ
て、本実施例によれば、顕微鏡視野内に表示される他画
像は倍率及び表示面積が変化し得る。なお、本実施例の
その他の作用効果は、第１実施例で述べたのと同様であ
るので、説明を省略する。

【００１８】実施例４図１３は本発明の第４実施例を示す要部断面図である。
この実施例は、第３実施例においてズーム光学系１９を
その光軸が顕微鏡光軸と角度Δθをもって交差するよう
に配置して、他画像が視野中心から外れた位置に結像す
るように構成され、且つ画像表示素子１２（１７）もそ
の中心位置がズーム光学系１９の光軸から外れた位置に
来るように配置されている。従って、この構成で変倍操
作を行うと、画像表示素子１２（１７）上に表示された
他画像は図１２（ａ）及び（ｂ）に示されたように顕微
鏡像内へ外から（Ｘ印を起点として）くい込むように表
示され得る。これは、他画像が内視鏡画像である場合の
ように表示サイズの拡大に応じて表示倍率の拡大を必要
とする場面で特に有用である。

【００１９】実施例５図１４は本発明の第５実施例を示す要部断面図である。
この実施例は、ピクチャーイン表示される他画像の表示
サイズの変更に連動して顕微鏡像の中心位置が変えられ
るようにした点で、既述の実施例とは異なる。図中、２
０は接眼レンズ８の光軸に対して顕微鏡光軸を移動させ
るため顕微鏡光路上に移動可能に配置された可動偏角プ
リズム、２１は波長制限フィルター７を移動させるため
の駆動手段、２２は駆動手段２１を介して波長制限フィ
ルター７の移動を制御すると共に可変偏角プリズム２０
の移動を制御し得る駆動制御手段である。従って、本実
施例によれば、駆動制御手段２２を操作することによ
り、図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、他画像の表
示領域の拡大に連動して顕微鏡像を移動させることが出
来る。この場合、他画像の顕微鏡像内への進入方向に対
して、顕微鏡像がケラレない方向にその中心が移動する
ように構成されている。これにより、顕微鏡の情報量を
なるべく失わずに他画像の表示領域を大きくすることが
できて作業性の向上を実現することができ、特に手術用
顕微鏡に適用したときは、手術に必要な視野を確保しな
がら他画像の情報を得ることができるので便利である。

【００２０】実施例６図１６は本発明の第６実施例を示す要部断面図である。
この実施例は、オーバーレイ表示されるか又は波長制限
フィルター７を用いずにピクチャーイン表示され得る他
画像の表示サイズを変更すると共に顕微鏡像の中心位置
を変えることが出来るようにした点で、既述の実施例と
は異なる。図中、２３はプリズム、２４はミラーであっ
て、顕微鏡像は、可変偏角プリズム２０光路合成部材
４，結像レンズ５，イメージローテータ６，プリズム２
３及びミラー２４を介してＤＭＤ１２上に結像し、一
方、光源９から出射した三色の光は拡散板１０で均一に
された後、コリメータレンズ１１，ミラー１４及び光路
合成部材４を介して顕微鏡光路に合成され、ＤＭＤ１２
に照射されるように構成されている。

【００２１】本実施例はこのように構成されているか
ら、光源９を点灯せずにＤＭＤ１２を全面反射の状態
（オン状態）にして観察すれば、図１７（ａ）に示す如
く通常の顕微鏡像のみが視野内に現れる。この状態で光
源９を点灯すると同時に表示すべき他画像に相当する部
分のＤＭＤ１２の微小ミラーのみを残して他の総ての部
分を反射しない状態（オフ状態）にすれば、視野内には
図１７（ｂ）に示した如き他画像のみが現れる。従っ
て、ＤＭＤ１２のオン・オフ状態の切り替えと光源９の
点滅を同期させて高速でこれを繰り返せば、目の残像効
果により観察者にオーバーレイ表示を提供することが出
来るが、その際、可変偏角プリズム２０を矢印方向に移
動させれば、顕微鏡像の中心位置を適宜移動させること
ができ、またこれに関連させてＤＭＤ１２を適宜制御す
れば、他画像の表示サイズや表示位置を適宜変更するこ
とが出来る。なお、他画像の表示において上記方法とは
逆に、表示すべき他画像に相当する部分のＤＭＤ１２の
微小ミラーのみを残して他の全ての部分を反射する状態
（オン状態）にするようにしても良い。

【００２２】図１８（ａ），（ｂ），（ｃ）は本実施例
によるピクチャーイン表示の一例を説明するための図で
ある。本実施例において、光源９を点灯せずにＤＭＤ１
２のピクチャーイン表示すべき部分をオフ状態にしてそ
れ以外の部分をオン状態にすれば、観察視野内には図１
８（ａ）に示した如き一部が欠けた顕微鏡が現れる。こ
れに対し、光源９を点灯してＤＭＤ１２のピクチャーイ
ン表示すべき部分をオン状態にしてそれ以外の部分をオ
フ状態にすれば、観察視野内には図１８（ｂ）に示した
如き他画像のみがピクチャーイン表示される。従って、
図１８（ａ）に示された状態と図１８（ｂ）に示された
状態とを高速で繰り返せば、目の残像効果により図１８
（ｃ）に示された如きピクチャーイン表示が提供され得
るが、この際、可変偏角プリズム２０を矢印方向に適宜
移動させれば、図１９（ａ）及び（ｂ）に示されたよう
に顕微鏡画像の中心位置を適宜移動させることができ、
またこれに関連させてＤＭＤ１２を適宜制御すれば他画
像の表示位置や表示サイズを適宜変更することが出来
る。

【００２３】実施例７図２０は本発明の第７実施例を示す要部断面図である。
この実施例は、画像表示素子としてＤＭＤに代えて反射
型液晶１７が用いられ且つ光路合成部材４により合成さ
れた光が偏光ビームスプリッタ２５を介して反射型液晶
１７に照射され、反射型液晶１７からの反射光が前記偏
光ビームスプリッタ２５を介して接眼レンズ８へ導かれ
るようにした点で、第６実施例とは異なるが、その作用
及び効果は第６実施例と同様であるので説明を省略す
る。

【００２４】実施例８図２１は本発明の第８実施例を示す光学構成図である。
この実施例は、偏心変倍光学系を採用して顕微鏡視野内
への他画像の進入度に従って他画像の倍率が増大し且つ
顕微鏡像に他画像を同心的に重ねることもできるように
した点で既述の何れの実施例とも異なる。図中、数字符
号に付設された符号Ｌは左眼用の光学部材をまたＲは右
眼用の光学部材を夫々指しているが、左右眼用の光学系
は光束の反射方向を除いて構成及び作用は同じであるの
で、以下左眼用の光学系についてのみ構成及び作用を説
明することにし右眼用の光学系については符号のみを表
示することにして説明を省略する。２６Ｌはコリメータ
レンズ、２７Ｌ，２８Ｌは反射部材、２９Ｌは偏心変倍
光学系、３０Ｌは他画像挿入部材としてのプリズムであ
る。偏心変倍光学系２９Ｌは、倍率を変えると像の大き
さが変わるのと同時に像の中心位置も変わり、画像挿入
プリズム３０Ｌの矢印方向への移動に連動して変倍が行
われるように構成されている。即ち、偏心変倍光学系２
９Ｌの光軸ＯＬは顕微鏡像面の光軸の移動面内にあっ
て、該光軸ＯＬと最低倍での他画像観察系の光軸との間
の距離をｄ１、最低倍での他画像投影倍率をβ１、前記
光軸ＯＬと最高倍での他画像観察系の光軸との間の距離
をｄ２、最高倍での他画像投影倍率をβ２としたとき、
β２／β１＝ｄ２／ｄ１なる条件を満たすように構成さ
れている。

【００２５】本実施例はこのように構成されているか
ら、ＤＭＤ１２Ｌ又は反射型液晶１７から成る画像表示
素子から出射した光束は、ミラー１４Ｌで反射され、コ
リメータレンズ２６Ｌでアフォーカル光束にされ、反射
部材２７Ｌ，２８Ｌにより反射され、偏心変倍光学系２
９Ｌへ入射せしめられる。偏心変倍光学系２９Ｌは、画
像挿入プリズム３０Ｌの顕微鏡像内への移動に伴って他
画像の投影倍率を変化させ、画像表示素子上に表示され
た他画像を顕微鏡と同一平面に投影する。この場合、破
線で示したように他画像挿入プリズム３０Ｌが顕微鏡視
野に一部しか入っていない時は他画像の投影倍率を小さ
くして顕微鏡観察において他画像全体が見られるように
し、また実線で示したように他画像挿入プリズム３０Ｌ
が顕微鏡像の光軸と一致するように一杯に挿入された時
には他画像挿入プリズム３０Ｌ全体に他画像が広がるよ
うに、偏心変倍光学系２９Ｌは変倍する。

【００２６】このように本実施例によれば、主に顕微鏡
像を用いて作業し参考に他画像を見る場合でもまた他画
像を詳しく見たい場合でも、何れも顕微鏡から目を離さ
ずに必要な画像情報が得られるので、作業の効率を上げ
ることが出来る。他画像の最大付近になると顕微鏡像は
殆ど見えなくなるので、この場合には顕微鏡像を撮影し
て顕微鏡像を小さくし、これを他画像内に表示すると良
いが、この表示方法は他画像として内視鏡像を取り込ん
で、その内視鏡像を用いて処理するが内視鏡の位置を確
認するために顕微鏡像を使う場合に有効である。また、
左右別々の他画像を表示することが出来るので、立体撮
影した顕微鏡像を表示すれば立体観察が可能であり、同
様に画像表示素子上に表示される立体のＣＴ画像や内視
鏡像も立体観察することが出来る。

【００２７】実施例９図２２は本発明の第９実施例を示す要部斜視図である。
この実施例は、一つの画像表示素子３１と一枚の反射部
材３２で左右眼用の他画像を左右眼用のコリメータレン
ズ２６Ｌ，２６Ｒへ夫々導くようにした点で第８実施例
とは異なる。この実施例は装置を小型化することが出来
ると云う利点があるが、その他の作用効果は第８実施例
と実質上同じであるので、これらについての説明は省略
する。この実施例では、画像表示素子３１上に表示され
るべき他画像の表示姿勢を反射部材３２の反射方向によ
る像の回転を考慮して予め決定して置くことが必要であ
る。

【００２８】実施例１０図２３は本発明の第１０実施例を示す光学構成図であ
る。この実施例は、画像表示素子３１上に表示された一
つの他画像を一枚の反射部材３２で左右眼用に分けて反
射させ、これを一つのコリメータレンズ３３を介して左
右眼用の反射部材２７Ｌ，２７Ｒへ夫々導くように構成
した点で第９実施例とは異なる。この実施例によれば左
右同一の他画像を観察するための構造が簡単になると云
う特徴はあるが、その他の作用効果は第８実施例と実質
上同一であるので、これらについての説明は省略する。
図２４は本実施例において画像素子３１の代りに用いら
れ得る立体視画像表示素子３４の一例を示している。こ
の立体視画像表示素子３４は、右眼用の他画像を表示す
る部分（斜線部）と左眼用の他画像を表示する部分（白
部分）とを交互に有する他画像表示面３４ａとその前面
に配置されたレンチキュラーレンズ３４ｂとから成って
いて、レンチキュラーレンズ３４ｂの曲率のない方向を
含む面上の他画像表示面３４ａに対し垂直な面の左右で
違う他画像が観察出来るようになっている。従って、こ
の立体視画像表示素子３４を用いれば、他画像の立体観
察が可能となる。

【００２９】実施例１１図２５は本発明の第１１実施例により表示された顕微鏡
視野内における顕微鏡像と他画像との関係を示す図で、
（ａ）は他画像挿入プリズム３０Ｌを顕微鏡視野内へ少
し挿入した状態を、（ｂ）は該プリズム３０Ｌを顕微鏡
視野の中心部に他画像が表示されるように顕微鏡視野内
へ一杯に挿入した状態を夫々示している。この実施例
は、他画像挿入プリズム３０Ｌの矢印方向への挿脱に応
じて電気的に他画像を拡大縮小して表示するようにした
点で、第８乃至第１０実施例の何れとも異なる。即ち、
この実施例は他画像の拡大縮小に電子ズームを用いた点
に特徴を有する。この場合、電子ズームによる他画像の
拡大縮小の中心が移動する線上に顕微鏡視野の中心があ
るように他画像挿入プリズム３０Ｌを配設して置けば、
使用者は顕微鏡像と他画像の選定が容易となる。また、
電子ズームの倍率がβ３からβ４になった場合顕微鏡で
観察できる他画像の面積がＳ３からＳ４へ変わったとす
ると、β４／β３＝√Ｓ４／Ｓ３なる関係が成立してい
れば必要な他画像倍率と顕微鏡視野との調整が良好とな
る。

【００３０】以上左眼用についてのみ説明したが、必要
に応じ右眼用も同様に構成することができ、それにより
上述の顕微鏡像と他画像とを立体視することが出来るこ
とは云うまでもない。また、左右共通の光束内で結像す
る他画像を観察することが出来るようにした場合には、
観察者が複数でも総ての観察者が同一の画像を見ること
が出来る。この場合、図２４に示した立体視画像表示素
子３４を用いれば、左右の他画像を変えて立体観察する
ことも可能となる。しかし、立体他画像を観察できるの
は特定方向となるので、実用的には四方向で違った他画
像を表示することの出来る画像素子を用いると良い。そ
のために、縦２横２の画素を一つの組にしてその四画素
の中心軸上にマイクロレンズを配置して、そのマイクロ
レンズの焦点面に画素を合わせ、各画素の組の位置によ
り違った他画像を表示するようにすれば、四方向で違っ
た他画像が見えるようにすることが出来る。従って、こ
の他画像表示素子を利用すれば、一つの他画像表示素子
で複数の観察者が立体他画像を観察することが出来るよ
うになる。他画像を見易くするためには、接眼レンズ８
の光軸と他画像の中心を一致させると良いが、その状態
では顕微鏡は殆ど見えなくなる。その場合、顕微鏡内で
撮影した顕微鏡像を縮小して観察視野内の周辺部に表示
するようにすれば、他画像確認中でも顕微鏡観察面の情
況が分かり、問題が起きた場合でも迅速に対処すること
が可能となる。

【００３１】実施例１２図２６は本発明の第１２実施例を示す要部の光学構成
図、図２７は図２６の左側面図である。この実施例は、
顕微鏡光束と画像表示素子からの光束とが夫々別々の光
学系を介して同一のＤＭＤ上に直接入射せしめられて顕
微鏡像と他画像を観察できるようにした点で既述の何れ
の実施例とも異なる。図中、３５Ｌ，３５Ｒは左右眼用
の反射部材、３６Ｌ，３７Ｌ；３６Ｒ，３７Ｒは左右眼
用のイメージローテータ、３８Ｌ，３８Ｒは左右眼用の
三回反射プリズム、３９Ｌ，３９Ｒは左右眼用のＤＭ
Ｄ、４０Ｌ，４０Ｒは左右眼用の結像点、４１Ｌ，４１
Ｒ；４２Ｌ，４２Ｒは左右眼用の反射部材、４３Ｌ，４
３Ｒは左右眼用の他画像結像レンズ、４４Ｌ，４４Ｒは
左右眼用の反射部材である。この実施例においても、左
右眼用の光学系は結像レンズ５Ｌ，５Ｒを透過した物体
からの光束が反射部材３５Ｌ，３５Ｒにより反対方向へ
反射せしめられる点を除いて構成及び作用は同じである
ので、以下左眼用の光学系についてのみ作用を説明する
ことにし右眼用の光学系についての作用は説明を省略す
る。

【００３２】本実施例において、結像レンズ５Ｌを通っ
た光は反射部材３５Ｌにより直角に反射せしめられ、イ
メージローテータ３６Ｌ，３７Ｌに入射して像を１８０
度回転させ、像を正立させる。イメージローテータ３７
Ｌを出射した光は、プリズム３８Ｌ内で三回反射せしめ
られた後出射してＤＭＤ３９Ｌに入射し、ここで反射せ
しめられて、結像点４０Ｌにて物体の像（顕微鏡像）を
結像し、この像は接眼レンズ８Ｌを介して拡大観察され
る。一方、画像表示素子３１Ｌから出射した光束は、コ
リメータレンズ２６Ｌによりアフォーカル光束にされ、
反射部材４１Ｌ，４２Ｌで夫々反射せしめられて、他画
像結像レンズ４３ＬによりＤＭＤ３９Ｌで反射せしめら
れた後結像点４０Ｌに結像する。かくして得られた他画
像は顕微鏡像と共に接眼レンズ８Ｌを介して拡大観察さ
れ得る。

【００３３】この場合、ＤＭＤ３９Ｌの反射方向を制御
することにより、顕微鏡像と他画像は図２８に例示する
ようにそれらの表示状態を変えることが出来る。即ち、
図２８（ａ）及び（ｂ）に示すように、他画像反射範囲
４５ＬはＤＭＤ３９Ｌの反射制御範囲４６Ｌ内で変える
ことができ、この範囲の変化に合せて他画像の表示倍率
が変えられる。倍率と表示範囲の関係は前記関係式β４
／β３＝√Ｓ４／Ｓ３が成立するようにされると良い。
このように、本実施例によれば、顕微鏡像と他画像の表
示状態の変更をレンズやプリズムを移動させることなし
に行うことが出来るから、構造が簡単になると云う利点
がある。なお、ＤＭＤ３９Ｌにおける光学系の光軸の関
係は図２９に示すようになる。即ち、顕微鏡像の光軸４
７は、ＤＭＤ３９Ｌに印加される電圧が正の場合反射の
対称線は線４８となり、接眼レンズ８Ｌの光軸４９と一
致する。また、ＤＭＤ３９Ｌに印加する電圧を負にする
と反射の対称線は線５０となり、他画像の光軸５１は接
眼レンズ８Ｌの光軸４９と一致する。この電圧の切り替
えにより表示する部分が変更される。

【００３４】また、立体視のためには両眼で観察する必
要があるが、その場合には眼幅調整が必要である。この
場合、眼幅調整は、ＤＭＤ３９Ｌ，接眼レンズ８Ｌ，反
射部材４２Ｌ及び４４Ｌ，他画像結像レンズ４３Ｌを一
体（図２６において破線で囲まれた部分）にしてこれを
反射部材３８Ｌの射出光軸の方向へ動かすことにより行
われ得る。この場合、顕微鏡の結像点４０Ｌが移動する
ので、これを補正するため反射部材３８Ｌをその射出光
軸の方向へ上記一体部分の移動量の半分だけ移動させる
ことが必要である。コリメータレンズ２６Ｌと他画像結
像レンズ４３Ｌの間はアフォーカル光束となっているた
め、眼幅調整で焦点位置が移動することはない。更に、
本実施例によれば観察者が楽な姿勢をとることを可能に
するため傾斜角を可変にすることも出来るが、そのため
には、イメージローテータ３６Ｌ，３７Ｌを一体にして
これをイメージローテータ３６Ｌへの入射光軸を回転軸
として回転できるように構成すると共に、プリズム３８
Ｌから８Ｌまでと他画像光学系とを一体にしてこれをプ
リズム３８Ｌへの入射光軸を回転軸として回転できるよ
うに構成して、前者の回転部分と後者の回転部分とを１
対２の割合で回転できるように構成すれば良い。

【００３５】以上各種実施例では、ＤＭＤや反射型液晶
等の反射型画像表示素子を一枚用いることを前提に説明
したがこれは複数枚並列的に並べて用いても同様の効果
を得ることが出来ることは云うまでもなく、また、これ
らの反射型画像表示素子を制御することにより顕微鏡全
体の明るさや視野内の明るさ分布の変更などの制御を同
時且つ簡単に行うことが出来る。なお、以上の説明で
は、実体顕微鏡特に手術用顕微鏡を前提としたが、これ
は単なる例示に過ぎず、従って本発明は双眼鏡やその他
の顕微鏡や単眼の眼視観察光学系にも適用可能であるこ
とは云うまでもない。

【００３６】以上説明したように、本発明の実体顕微鏡
は、特許請求の範囲に記載した特徴のほかに下記の特徴
を有している。（１）顕微鏡と他画像を同一の顕微鏡の接眼レンズを通
して観察する実体顕微鏡において、顕微鏡像の一部領域
を遮断して前記他画像を表示すると共に、前記遮断され
た領域の面積を変化させ、更に前記遮断された領域に表
示する他画像の大きさを変化させるようにしたことを特
徴とする実体顕微鏡。

【００３７】（２）顕微鏡と他画像を同一の顕微鏡の接
眼レンズを通して観察する実体顕微鏡において、顕微鏡
像の一部領域を遮断して前記他画像を表示すると共に、
前記遮断された領域に表示される他画像の中心と前記顕
微鏡像の中心との距離が変化せしめられ得るようにした
ことを特徴とする実体顕微鏡。

【００３８】（３）前記顕微鏡像の中心が移動可能であ
るようにしたことを特徴とする上記（２）に記載の実体
顕微鏡。

【００３９】（４）顕微鏡像と他画像を同一の顕微鏡の
接眼レンズを通して観察する実体顕微鏡において、顕微
鏡光学系とは別に前記他画像を表示する表示素子と投影
光学系が設けられ、該投影光学系の他画像を前記顕微鏡
光学系の視野内に挿入する他画像挿入部材と、該他画像
挿入部材を前記顕微鏡光学系の光路中で移動させる移動
手段と、前記投影光学系内に設けられた変倍光学系とを
備えたことを特徴とする実体顕微鏡。

【００４０】（５）前記顕微鏡光学系の光路中に、該光
学系の光軸を移動させる光学部材を配置したことを特徴
とする上記（４）に記載の実体顕微鏡。

【００４１】（６）前記光路結合手段によって結合され
た前記投影光学系の光軸は、前記顕微鏡光学系の光軸と
平行であって、該顕微鏡光学系の光軸と距離を隔て前記
接眼レンズに入射するようにしたことを特徴とする上記
（４）に記載の実体顕微鏡。

【００４２】（７）前記投影光学系の光軸が前記表示素
子と交わる位置が、前記表示素子の中心と異なる位置に
あるようにしたことを特徴とする上記（４）に記載の実
体顕微鏡。

【００４３】（８）前記光路合成部材が、光偏向機能を
有することを特徴とする上記（４）に記載の実体顕微
鏡。

【００４４】（９）顕微鏡の光学像と他画像を同一の顕
微鏡の接眼レンズを通して観察するようにした実体顕微
鏡において、顕微鏡の光学系とは別に設けられた照明光
学系と該照明光学系の照明光を前記顕微鏡光学系の光路
に導く光路合成部材と、前記顕微鏡光学系の光路中に配
置された前記光学像と他画像を表示する表示素子を備え
たことを特徴とする実体顕微鏡。

【００４５】（10）顕微鏡の光学像と他画像を同一の顕
微鏡の接眼レンズを通して観察するようにした実体顕微
鏡において、顕微鏡の光学系とは別に前記他画像を表示
する表示素子と投影光学系が設けられ、該投影光学系の
光路を前記顕微鏡光学系の光路に結合する光路合成部材
を備え、該光路合成部材が光偏向機能を有することを特
徴とする実体顕微鏡。

【００４６】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、手術の進行
に合わせて変化する顕微鏡像や他画像の表示ニーズを満
たし、而も手術に必要な顕微鏡像を失わずに他画像情報
を術者に提供し得る手術用顕微鏡を提供することが出来
る。また、本発明によれば、他画像の特性に合った表示
方法で見易い他画像を提供することの出来る視野内表示
装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学式手術用顕微鏡の光学系の基
本構成を示す断面図である。

【図２】図１に示した光学系の変形例を示す部分断面図
である。

【図３】本発明の第１実施例の要部断面図である。

【図４】第１実施例に用いられる光路合成部材の透過特
性を示す線図である。

【図５】第１実施例に用いられる波長制限フィルターの
正面図である。

【図６】波長制限フィルターの透過率特性を示す線図
で、（ａ）は他画像表示部分の透過率特性、（ｂ）は顕
微鏡像部分の透過率特性である。

【図７】第１実施例に用いられる光源の発光特性を示す
線図である。

【図８】第１実施例による顕微鏡像と他画像の表示の一
例を示す説明図である。

【図９】（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１実施例による他
画像の互いに異なる表示例を示す説明図である。

【図１０】本発明の第２実施例の要部断面図である。

【図１１】本発明の第３実施例の要部断面図である。

【図１２】（ａ），（ｂ）は第３実施例における変倍操
作による他画像の変化の様子を示す説明図である。

【図１３】本発明の第４実施例の要部断面図である。

【図１４】本発明の第５実施例の要部断面図である。

【図１５】（ａ），（ｂ）は第５実施例における顕微鏡
像と他画像の移動の様子を示す説明図である。

【図１６】本発明の第６実施例の要部断面図である。

【図１７】（ａ），（ｂ）は第６実施例による顕微鏡像
と他画像の表示状態の変化の一例を示す説明図である。

【図１８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は第６実施例による
顕微鏡像と他画像の表示状態の変化の他の例を示す説明
図である。

【図１９】（ａ），（ｂ）は第６実施例による他画像の
移動に伴う顕微鏡像の中心位置の移動の様子を示す説明
図である。

【図２０】本発明の第７実施例の要部断面図である。

【図２１】本発明の第８実施例の要部断面図である。

【図２２】本発明の第９実施例の要部斜視図である。

【図２３】本発明の第１０実施例の要部断面図である。

【図２４】立体視画像表示素子の一例を示す断面図であ
る。

【図２５】（ａ），（ｂ）は本発明の第１１実施例によ
り表示された顕微鏡像と他画像の移動の様子を示す説明
図である。

【図２６】本発明の第１２実施例の要部断面図である。

【図２７】図２６の左側面図である。

【図２８】第１２実施例による顕微鏡像と他画像の移動
の様子を示す説明図である。

【図２９】第１２実施例におけるＤＭＤによる顕微鏡像
と他画像の各光軸の反射角の関係を示す説明図である。

【図３０】従来の光学式手術用顕微鏡における双眼鏡筒
部を示す図で、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は断面図で
ある。

【図３１】従来の手術用顕微鏡システムによる顕微鏡像
と各種他画像の表示の一例を示す説明図である。

【図３２】従来の手術用顕微鏡システムによる顕微鏡像
と各種他画像の表示の他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１対物レンズ２ズームレンズ３絞り４光路合成部材５，５Ｌ，５Ｒ，１８結像レンズ６，３６Ｌ，３６Ｒ，３７Ｌ，３７Ｒイメージロ
ーテータ７波長制限フィルター８接眼レンズ９光源１０光拡散板１１，２６Ｌ，２６Ｒ，３３コリメータレンズ１２，３９Ｌ，３９ＲＤＭＤ（画像表示素
子）１３投影レンズ１４，２４ミラー１５集光レンズ１６偏光ミラー１７反射型液晶（画像表示素子）１９ズーム光学系２０可変偏角プリズム２１駆動手段２２駆動制御手段２３，３８Ｌ，３８Ｒプリズム２５偏光ビームスプリッタ２７Ｌ，２７Ｒ，２８Ｌ，２８Ｒ，３２，３５Ｌ，３５
Ｒ，４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒ，４４Ｌ，４４Ｒ
反射部材２９Ｌ，２９Ｒ偏心変倍光学系３０Ｌ，３０Ｒ他画像挿入プリズム３１画像表示素子３４立体視画像表示素子４０Ｌ，４０Ｒ結像点４３Ｌ，４３Ｒ他画像結像レンズ４５Ｌ，４５Ｒ他画像反射範囲４６Ｌ，４６Ｒ反射制御範囲４７，４９，５１，ＯＬ，ＯＲ光軸４８，５０ミラーの法線に相当する線Ｓ観察物体Ｉ顕微鏡像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】顕微鏡の光学像と他画像を同一の顕微鏡
の接眼レンズを通して観察するようにした実体顕微鏡に
おいて、顕微鏡画像の一部領域を遮断して前記他画像を
表示すると共に、前記遮断された領域の面積を変化させ
るようにしたことを特徴とする実体顕微鏡。
【請求項２】顕微鏡の光学像と他画像を同一の顕微鏡
の接眼レンズを通して観察するようにした実体顕微鏡に
おいて、顕微鏡画像の一部領域を遮断して前記他画像を
表示すると共に、前記遮断された領域に表示する他画像
の大きさを変化させるようにしたことを特徴とする実体
顕微鏡。
【請求項３】顕微鏡の光学像と他画像を同一の顕微鏡
の接眼レンズを通して観察するようにした実体顕微鏡に
おいて、顕微鏡の光学系とは別に前記他画像を表示する
表示素子と投影光学系が設けられ、該投影光学系の他画
像を前記顕微鏡光学系の視野内に挿入する他画像挿入部
材を備え、該他画像挿入部材を前記顕微鏡光学系の光路
中で移動させる移動機構を備えたことを特徴とする実体
顕微鏡。
【請求項４】顕微鏡の光学像と他画像を同一の顕微鏡
の接眼レンズを通して観察するようにした実体顕微鏡に
おいて、顕微鏡の光学系とは別に前記他画像を表示する
表示素子と投影光学系が設けられ、該投影光学系の光路
を前記顕微鏡光学系の光路に結合する光路合成部材を備
え、前記投影光学系が変倍光学系を備えていることを特
徴とする実体顕微鏡。