JPS628113A - 実体顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば手術等に用いられ、観察部位に対する
相対的移動装置を備えた実体顕微鏡に関するものである
。

［従来の技術］ 実体顕微鏡は手術・検査等の医療用や研究用及び工業用
等に広く使用されており、手術においてはその精密度と
安全性の向上に役立っている。

通常、実体顕微鏡は双眼実体顕微鏡と照明装置とを組み
合わせた顕微鏡本体と、これを支持し自　　　　□在に
位置調節を行うための架台とから構成されている。第５
図は本発明装置の外観とも共通であり、一般的な床設置
型の主として手術用顕微鏡として用いられる実体顕微鏡
全体の構成を示している、スタンド１には可動アーム２
が回転自在にかつ上下方向に摺動可能に取り付けられ、
この可動アーム２をスタンド１に取り付ける部位には調
節ノブ３，４が設けられている。そして、ｘ−ｙ方向微
動用の駆動機構が内蔵されているｘ−ｙ微動装置５が、
可動アーム２から回転自在に吊り下げられており、この
Ｘ−Ｙ微動装置５の下方に上下動装置６が取り付けられ
、更に顕微鏡本体７が連結されている。また、フットス
イッチ台８がスタンドｌに電線により接続され、このフ
ットスイッチ台８にはＸ−Ｙ微動スイッチ９及び上下動
シーソースイッチ１０が設けられている。

操作時には、先ず可動アーム２を固定しであるねじを緩
めて、可動アーム２をスタンド１に沿って上下動させ、
更に可動アーム２を適宜屈伸させて顕微鏡本体７の観察
光軸と作動距離とを観察部位Ｅに大まかに合わせた後に
、必要に応じて可動アーム２の各関節部及び摺動部をね
じで固定する０次に、顕微鏡本体７の接眼レンズを覗き
ながら、ｘ−Ｙ微動スイッチ９、上下動シーソースイッ
チ１０を足を用いて操作することにより、顕微鏡本体７
を光軸とほぼ垂直な平面上を移動させて視野を変えるｘ
−Ｙ微動装置５、及び顕微鏡本体７を光軸方向に移動し
焦点を調節するための上下動装置６を適宜に移動し、焦
点調節を含む観察部位Ｅに対する相対的な移動を行い、
最適な状態に微調整を行う。

このとき、顕微鏡本体７のｘ−Ｙ方向の移動速度及び上
下方向の移動速度、即ち観察部位Ｅに対するＸ−Ｙ方向
及び上下方向の相対的移動速度は、それぞれ調節ノブ３
及び４によって任意に変化させることが可能であり、必
要に応じて検者又は助手が調節を行うことができるよう
になっている。この速度の調節は観察部位Ｅの種類、検
者の好み等によって設定される。

実体顕微鏡が固定倍率型であれば、上述の装置で充分に
精度の良い観察・手術等を行うことができるが、変倍可
能な通常の実体顕微鏡においては、上述の装置では顕微
鏡操作に支障をきたす場合が生ずる。即ち、検者が観察
倍率βにおいて光軸とほぼ垂直な平面上の移動速度を調
節ノブ３によって設定した後に、観察倍率をβ゛に変化
させた場合には、検者は観察倍率がβであった当初の操
作感覚と異なる操作を強いられることになり。

円滑な手術等の妨げとなる。更に、倍率の変化の割合が
非常に大きい場合には、観察部位Ｅの相対的な移動速度
が極端に速く或いは遅くなり、希望する視野への円滑な
移動が困難となる。

同様に、光軸方向の移動速度を調節ノブ４により設定し
た後に、観察倍率やレンズの開口数ＮＡが変化した場合
には、希望する部位への円滑な焦点調節が困難となる。

従来、これらの不都合を補うために、観察倍率等を変化
させる毎に調節ノブ３及び４を調節するようにしている
。しかし、このような操作は検者或いは助手の何れが行
うにしても時間と手間が掛かり、手術等への集中が困難
になると共に、雑菌による汚染等の危険も生じ、手術等
の安全性の見地から問題がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、観察倍率又はレンズの開口数の変化に
応じて、観察部位に対する視野・焦点の相対的な移動速
度を自動的に変化させることにより、操作感覚の良好な
安全性の高い実体顕微鏡を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、観察倍率
を可変とする変倍光学系を有する観察光学系と、前記変
倍光学系の倍率の変化を検知する検知手段と、該検知手
段の出力信号に応じた移動速度で前記観察光学系の少な
くとも一部を観察部位に対して相対的に移動させる駆動
装置とを具備することを特徴とする実体顕微鏡である。

［発明の実施例］ 本発明を第１図〜第３図に図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

本発明に係る実体顕微鏡は第５図に示すように、外観は
従来の実体顕微鏡と全く同様な構成を有し、ｘ−Ｙ方向
及び上下方向の顕微鏡本体７の粗ＸＩ＃は従来通りに行
われ、更に変倍の度に調節ノブ３及び４によって顕微鏡
本体７の移動速度を手動で変化させる操作が不要な煮貝
外は従来と同様である。

第１図は最も多く使用されているドラム変倍型の顕微鏡
本体７を装備した第５図に示した実体顕微鏡に、本発明
を適用した実施例の主要部の構成図であり、対物レンズ
１１、変倍用レンズ１２及び１３がマウントされた回転
ドラム１４．結像レンズ１５・１５１、正立プリズム１
６・ｉｓ’　、接眼レンズ１７−１７’が顕微鏡本体７
内に順次に配列され、これら１対の立体視観察光学系を
介して検者眼０は観察部位Ｅを立体視観察できるように
なっている。ただし、結像レンズ１５、正立プリズム１
６、接眼レンズ１７は片眼のみの光学系を図示し、地銀
の光学系１５°、１６°、１７′は図示を省略している
。

以下の説明は簡単のために片眼の光学系についてのみ行
う、この光学系はガリレオ式光学系となっており、観察
部位Ｅは対物レンズ１１により無限遠に写像される。対
物レンズ１１を通過した平行光束は、光路内に変倍用レ
ンズ１２．１３が挿入されているときはこれらの変倍用
レンズ１２．１３を介して、光路内から変倍用レンズ１
２．１３が取り除かれている場合にはそのまま通過し、
何れの場合にも結像レンズ１５により接眼レンズ１７の
前側焦点に結像され、正立プリズム１６により正立され
ることによって検者眼Ｏによって観察される。従って、
検者は必要に応じて回転ドラム１４を回転して変倍観察
を行うことができるようになっている。なお、第２図は
回転ドラム１４には１組のレンズ系１２．１３を設け、
それぞれ逆向きでは異なった変倍になるので、素通しの
場合と合わせて３種の変倍が作動距離の変更無しに得ら
れるようになっているが、例えば２組のレンズ系を用意
して５種の変倍にしてもよいし、用途に応じて適当にレ
ンズ系の組を増加することができる。

この顕微鏡本体７は従来例と同様に、Ｘ−Ｙ微動装置５
を介してスタンド１に結合されており、検者はフットス
イッチ台８に設けられたＸ−Ｙ＠動スイッチ９を操作す
ることにより、観察部位Ｅを顕微鏡光軸にほぼ垂直な平
面内で移動させることができるようになっている。なお
、第２図にはＸ−Ｙ方向の移動のための部材及びｘ−ｙ
、上下両方向共通の部材のみを示し、上下方向の移動に
だけに必要な部材については図示を省略している。

顕微鏡本体７内の回転ドラム１４には、その位置を検知
するための電気抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３が設けられており
、抵抗Ｒ１はレンズ１３とレンズが無い部位との間に、
抵抗Ｒ２はレンズが無い部位とレンズ１２どの間及びレ
ンズが無い部位とレンズ１３との間に、抵抗Ｒ３はレン
ズ１２とレンズが無い部位との間に配置されている。即
ち、抵抗旧は変倍レンズ系が対物レンズ１１側からレン
ズ１２、レンズ１３の配列にあることを示し、抵抗Ｒ２
は素通しの状態を示し、抵抗Ｒ３は対物レンズ側からレ
ンズ１３、レンズ１２の配列にあることを示すようにな
っている。

スタンド１内にはコントロール回路１８が設置され、こ
のコントロール回路１８内には定電圧直流電源１９が内
蔵されており、コントロール回路１８の一端は抵抗Ｒ５
、接点２０ａを介して回転ドラム１４の何れかの抵抗の
一端と接続され、コントロール回路１８の他端はｘ−Ｙ
微動装置５の直流電動機２１の一端と接続されている。

そして、直流電動機２１の他端は可変抵抗Ｒ４、接点２
０ｂを介して、接点２０ａにより回路に組み込まれた回
転ドラム１４上の抵抗の他端と接続するようになってい
る。

いま、変倍光学系として第１図に示すように、レンズ１
２．レンズ１３という組み合わせが選択されたとすると
、抵抗Ｒ１が回路に組み込まれたことになる。ここで、
Ｘ−Ｙ微動スイッチ９からの信号がコントロール回路１
８に入力されると、抵抗Ｒ１、Ｒ４、Ｒ５の値及び直流
電動機２１のトルク量によって定められた駆動速度マｌ
により、直流電動機２１が駆動されることになる。

次に、回転ドラム１４を回転して対物レンズ１１側から
レンズ１３、レンズ１２という組み合わせによって変倍
を行ったとすると、抵抗Ｒ１は抵抗Ｒ３と切換えられ、
駆動速度マ３は抵抗Ｒ３、Ｒ４，Ｒ５の値及び直流電動
ｊａ２１のトルク量によって定められる値となり、直流
電動機２１の駆動速度な変倍レンズ系の倍率の変化に応
じて変化させることができる。

抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３の値は観察倍率をβとしたとき、
所望のβ−Ｖつまり倍率対駆動速度の関係を満足するよ
うに観察倍率βの変化に対応して設定すればよい０通常
、検者が顕微鏡下で感じる速度マ０は、観察部位Ｅの移
動速度をＶとするとマＯ＝β・Ｖとなるため、変倍によ
っても見掛けの移動速度マ０を一定とするために゛は、
Ｖ＝マ０／βとなるように抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３の値を
設定することが望ましい、なお、スタンド１内に設けら
れた抵抗Ｒ４は、見掛けの速度マ０を可変とするための
もので、検者が好みに応じて最初に設定できるようにな
っている。

この第１図に示した実施例は、観察光軸とほぼ垂直な平
面内での観察部位Ｅの移動に適用した例を示したもので
あるが、顕微鏡の光軸方向の観察部位Ｅの移動について
も同様の構成で実施できる。ただし、この場合には直流
電動機２１は顕微鏡を光軸方向に移動し、焦点を調節す
るための上下動装置６内に組み込まれたものとし、コン
トロール回路１８への入力は上下動シーソースイッチ１
０によって行われる。

この場合の抵抗Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３の設定は、ｘ−ｙ方向
の移動の場合と同様に、検者の見掛けの合焦速度マ０を
一定とするような直流電動機２１の駆動速度Ｖを与える
ようにすればよいが、その際にＶ−マ０／β２となるよ
うに抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を設定してもよいし１合焦の
容易さを示す合焦精度に対応するように、被写界深度を
ｄとしたとき駆動速度Ｖがｄに比例するように抵抗Ｒ１
、Ｒ２、Ｒ３を設定してもよい。

Ｗを目の分解能、ｎを被写界屈折率としたとき、ベレー
クによれば被写界深度ｄは。

ｄ　＝　ｎ　（（Ｗ／ＮＡ）（２５０／β）＋（１／２
）（λ／ＮＡ２））で与えられるので、変倍レンズの光
学系の特性から被写界深度ｄを計算し、抵抗Ｒ１，Ｒ２
、Ｒ３を設定すればよ＜、Ｗ、ｎ等の定数は可変抵抗Ｒ
４に受は持たせれば、変倍系の変化に対応して所望の駆
動速度Ｖの変化を与えることができる。

第２図はズーム変倍型の顕微鏡本体７を有する実体！ｉ
微鏡に本発明を適用した場合の主要部の構成図であり、
このズームレンズから成る変倍光学系は、第１図におけ
る第１の実施例の回転ドラム１４の代りに、顕微鏡本体
７内に組み込まれるようになっている。ズームレンズは
レンズ２２．２３．２４により構成され、レンズ２３．
２４はビン２３ａ、２４ａにより外周カム２５のカム溝
に結合されている。更に、外周カム２５にもう１債のカ
ム溝２６が設けられていて、カム溝２６にはビン２６ａ
が設置され、ピン２６ａはスライド式可変抵抗器Ｒ８と
接続されている。

この場合、ズームレンズ系及び可変抵抗器Ｒ８以外の構
成は第１図の実施例と同様であり、外周カム２５の回転
に従ってレンズ２３．２４が移動し変倍が行われ、変倍
に応じた外周カム２５の回転によりカム溝２６をピン２
６ａが移動し、このピン２６ａと接触しているスライド
式可変抵抗器Ｒ６の抵抗値が変化するようになっている
。この可変抵抗器Ｒθの一端は、第１の実施例と同様に
抵抗Ｒ５を介してコントロール回路１８と接続され、ビ
ン２８ａは抵抗Ｒ４を介して直流電動機２１に接続され
ることになり、第１の実施例と同様に倍率βの変化に応
じた観察部位Ｅに対する移動速度Ｖの制御を行うための
抵抗値の変化を作り出すことができる。このとき、カム
溝２６の形態を光学系の特性に従って設計すれば、それ
に応じて抵抗値も所望の値となり、所望の駆動速度Ｖの
変化を直流電動機２１に与えることが可能となる。

第３図は対物レンズ１１、接眼レンズ１７が交換可能な
場合の観察部位Ｅの移動速度Ｖを制御する抵抗値を作り
出すための構成図であり、対物レンズマウント２７内に
抵抗Ｒ７が組み込まれており、この抵抗Ｒ７は接点２８
ａ、２８ｂを介して第１図と同様の駆動回路と直列に接
続されるようになっている。この場合に、対物レンズ１
１を交換することにより顕微鏡光学系の光学特性は変化
するので、抵抗Ｒ７の値を対物レンズ１１の焦点距離等
に対応した値に設定しておけば、接点２８ａ、２８ｂを
介して抵抗値Ｒ７の変化が検知され、所望の駆動速度Ｖ
を直流電動機２１に与えることができる。また、接眼レ
ンズ１７を交換する場合も全く同様であるが、このよう
な対物レンズ１１、接眼レンズ１７の交換は、手術中に
行われることは殆どないと考えられるので、可変抵抗値
Ｒ４にその役割を持たせれば十分である場合が多い。

なお、第２図に示した第２の実施例及び第３図に示した
第３の実施例は、第１の実施例と同様にＸ−Ｙ方向移動
、上下方向移動の何れにも適用可能であることは勿論で
ある。

また、上述の説明は光軸に垂直平面内と光軸方向との観
察部位Ｅに対する移動について別々に行ったが、実際に
は両者を同時に行うことが最大の効果を生みだすことは
云うまでもない、その際に、両者の最適なβ−Ｖの関係
を得るように１両者を別々に制御しようとすると装置が
やや複雑となるので１両者のβ−Ｖの関係のほぼ中間程
度のβ−Ｖの関係を求める等の配慮を行い、混乱の無い
範囲で制御装置を簡略化することも実用上有効である。

このとき、観察倍率βが増加した場合には駆動速度Ｖを
減少させる方向に変化させるように制御することが必要
条件となる。

また、観察部位Ｅに対する移動方法として手術用顕微鏡
を例に採り、顕微鏡本体７を移動する構成について説明
を行ったが、第４図に示すように観察光学系内の偏向ミ
ラー２９を所定の移動速度で回動することにより、観察
部位Ｅに対する視野を移動させるようにしてもよい、こ
の場合に。

３０は対物レンズ、３１は変倍光学系、３２は結像レン
ズ、３３は接眼レンズである。また、通常の実体顕微鏡
のように被検物が容易に移動できるものであれば、被検
物を固定したステージを移動させるようにしてもよい。

なお１手術用顕微鏡として床設置型に本発明を適用した
場合を示したが、天井懸架型に適用してもよいし、他の
実体顕微鏡に適用してもよいこと更に、上述の実施例で
は電動機２１として直流電動機を用い、電動機駆動速度
の制御方法として電機子抵抗制御を採用したが、他の駆
動機構や駆動制御機構を用いることも可能で、例えば、
駆動装置として油圧式或いは空気圧式の装置を用いても
よい、また、検知手段についても１例えば光学的な読取
りによってもよいことは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る実体顕微鏡は、観察倍
率や開口数等の変化を検知し、その変化量に応じて観察
部位に対する相対的な移動速度を制御することにより、
常に適切な速度で移動させるこ“とを可能とし、装置の
操作性を向上させ高精度な観察を可能とし、手術等にお
いては安全性の向上に役に立つ。

【図面の簡単な説明】

図面第１図から第３図は本発明に係る実体顕微鏡の実施
例を示し、第１図はドラム変倍型に適用した基本構成図
、第２図はズーム変倍型に実施した主要部の構成図、第
３図は対物レンズ交換型に適用した主要部の構成図、第
４図は偏向ミラーを動かすようにした主要部の構成図で
あり、第５図は手術用顕微鏡の全体の構成図である。 符号１はスタンＦ、２は可動アーム、３，４は調節ノブ
、５はＸ−Ｙ微動装置、６は上下動装置、７はｍ微鏡本
体、８はフットスイッチ台、９はｘ−ｙ＠動スイッチ、
１０は上下動シーソースイッチ、１１は対物レンズ、１
２．１３．２２．２３．２４は変倍用レンズ、１５は結
像レンズ、１６は正立プリズム、１７は接眼レンズ、１
８はコントロール回路、１９は低電圧直流電源、２１は
直流電動機、２５は外周カム、２６はカム溝、２７は対
物レンズマウント、２９は偏向ミラーである。 特許出願人　　キャノン株式会社 図　面　　　第１図 第４図 第５図 −Ｃρ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、観察倍率を可変とする変倍光学系を有する観察光学
   系と、前記変倍光学系の倍率の変化を検知する検知手段
   と、該検知手段の出力信号に応じた移動速度で前記観察
   光学系の少なくとも一部を観察部位に対して相対的に移
   動させる駆動装置とを具備することを特徴とする実体顕
   微鏡。 ２、前記検知手段は前記変倍光学系の倍率の変化と共に
   前記変倍光学系の開口数をも検知するようにした特許請
   求の範囲第１項に記載の実体顕微鏡。 ３、前記駆動装置は前記観察光学系をその光軸に対して
   ほぼ垂直な平面上で相対移動して視野を変えるようにし
   た特許請求の範囲第１項に記載の実体顕微鏡。 ４、前記駆動装置は前記観察光学系をその光軸方向に相
   対移動させて焦点を移動させるようにした特許請求の範
   囲第１項に記載の実体顕微鏡。 ５、前記駆動装置は前記倍率が増大した際に、前記移動
   速度が減少する方向に変化するようにした特許請求の範
   囲第１項に記載の実体顕微鏡。