手術用顕微鏡
【課題】肉眼での観察とともに可視光画像の観察をすることができ、微弱な近赤外波長帯域での蛍光画像を光量を落とすことなく観察することができる手術用顕微鏡を提供する。
【解決手段】観察対象３を肉眼で観察する肉眼観察光学系１と、観察対象３を撮像する撮像光学系２と、観察対象３からの光を透過及び反射することによって肉眼観察光学系１の光路を通る光と撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分割素子４を備えた手術用顕微鏡において、撮像光学系２は、光分割素子４の透過側に配置され、光分割素子４は、可視波長帯域では一定の透過率を有し、近赤外波長帯域では可視波長帯域での透過率よりも高い透過率を有している。
【解決手段】観察対象３を肉眼で観察する肉眼観察光学系１と、観察対象３を撮像する撮像光学系２と、観察対象３からの光を透過及び反射することによって肉眼観察光学系１の光路を通る光と撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分割素子４を備えた手術用顕微鏡において、撮像光学系２は、光分割素子４の透過側に配置され、光分割素子４は、可視波長帯域では一定の透過率を有し、近赤外波長帯域では可視波長帯域での透過率よりも高い透過率を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術用顕微鏡に関し、光分割手段を介して分割された、肉眼観察用光路と撮像用光路を備える手術用顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の手術用顕微鏡としては、例えば、下記の特許文献１〜４に記載のものがある。そこで、それらの特許文献に記載されている手術用顕微鏡を、図１１〜図１４を用いて分かり易く説明する。
【０００３】
図１２は特許文献１に記載の手術用顕微鏡の光学系の説明図であり、(a)は概略構成を示す図、(b)は(a)の手術用顕微鏡の光学系に用いられ得るフィルタの透過特性を示すグラフである。この特許文献１に記載の手術用顕微鏡は、図１２(a)に示すように、肉眼観察光学系５１を構成している左右の肉眼観察光学系５１Ｒ，５１Ｌの光路に、光分割素子として部分透過ミラー５２Ｒ，５２Ｌを備え、観察対象７０からの光を２つの光路を通る光に分割している。一方の部分透過ミラー５２Ｌを反射した光路には、ビームスプリッタ５３を備え、さらに２つの光路に分割している。ビームスプリッタ５３を介して分割された夫々の光路には、撮像素子５４ａ，５４ｂを備えている。また、ビームスプリッタ５３を介して分割された一方の光路には、図１２(b)に示すように、近赤外波長の閾値６１よりも短い波長帯域の光を透過せず近赤外波長の閾値６１よりも長い波長帯域の光を透過するフィルタ５５を備えている。他方の部分反射ミラー５２Ｒを反射した光路には、撮像素子５４ｃを備えている。
【０００４】
そして、特許文献１に記載の手術用顕微鏡は、このような構成により、部分透過ミラー５２Ｒ，５２Ｌを透過した光を用いて可視光の実体像を肉眼で観察するとともに、部分透過ミラー５２Ｒを反射した光と、部分透過ミラー５２Ｌで反射されビームスプリッタ５３で分割された一方の光路を通る光とを用いて可視光の実体像を撮像画像として得ることができ、かつ部分透過ミラー５２Ｌで反射されビームスプリッタ５３で分割されたもう一方の光路を通る光を用いて近赤外波長の蛍光像の撮像画像が得られるようになっている。
【０００５】
図１３は特許文献２に記載の手術用顕微鏡の光学系の説明図であり、(a)は概略構成を示す図、(b)は(a)の手術用顕微鏡の光学系における光分割素子の反射特性を示すグラフである。この特許文献２に記載の手術用顕微鏡は、図１３(a)に示すように、肉眼観察光学系５１を構成している左右の肉眼観察光学系５１Ｒ’，５１Ｌ’の光路に、光分割素子としてダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’を備えている。ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’は、図１３(b)に示すように、所定波長帯域の近赤外光を反射しかつ可視光を透過する特性を有している。ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’を反射した光路には、撮像素子５４Ｒ’，５４Ｌ’を備えている。
【０００６】
そして、特許文献２に記載の手術用顕微鏡は、このような構成により、ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’を透過した光を用いて肉眼で可視光の実体像を観察できるとともに、ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’で反射した光を用いて近赤外光の実体像を撮像画像として得ることができるようになっている。
【０００７】
図１４は特許文献３に記載の手術用顕微鏡の光学系の概略構成を示す説明図である。この特許文献３に記載の手術用顕微鏡は、主観察者が肉眼で観察するための肉眼観察光学系５１”を構成している左右の肉眼観察光学系５１Ｒ”，５１Ｌ”の光路に、光分離素子としてビームスプリッタ５２Ｒ”，５２Ｌ”を備えている。一方のビームスプリッタ５２Ｒ”で反射された光路には、副観察者が肉眼で観察するための第二の肉眼観察光学系５６”を備えている。他方のビームスプリッタ５２Ｌ”で反射された光路には、可視光と赤外光とを分離する波長分離素子５７”を有すると共に、波長分離素子５７”で分離された夫々の光路に撮像素子５４ａ”，５４ｂ”を備えている。
【０００８】
そして、特許文献３に記載の手術用顕微鏡は、このような構成により、ビームスプリッタ５２Ｒ”，５２Ｌ”を透過した光を用いて主観察者が可視光の実体像を観察できるとともに、一方のビームスプリッタ５２Ｒ”を反射した光を用いて副観察者が可視光の実体像を観察でき、さらに、他方のビームスプリッタ５２Ｌ”を反射した光を用いて可視光像と赤外光像を撮像画像を得ることができるようになっている。
【０００９】
図１５は特許文献４に記載の手術用顕微鏡の光学系の概略構成を示す説明図である。この特許文献４に記載の手術用顕微鏡は、主観察者７１Ａが左右の肉眼で観察するための肉眼観察光学系５１”’の左右の光路に、光分離素子としてビームスプリッタ５２Ｒ”’，５２Ｌ”’を備えている。ビームスプリッタ５２Ｒ”’，５２Ｌ”’の透過側には、撮像素子を備えた撮像装置５４”’が設けられている。撮像装置５４”’で得られた画像は、主観察者７１Ａ以外の複数の観察者（ここでは観察者７１Ｂ，７１Ｃ）に観察可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１６３４１３号公報
【特許文献２】特開平６−３１９７６５号公報
【特許文献３】特開平５−３４４９９７号公報
【特許文献４】特開２００８−６０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、従来一般の手術用顕微鏡では、主観察者としての主術者が肉眼で観察すると共に、主術者が観察している観察対象の観察像と同じ像を副観察者としての助手が肉眼で又は撮像画像として観察できるように、肉眼観察光学系の光路に光分割素子を設けている。
【００１２】
ところで、手術用顕微鏡で撮像する観察対象の画像には、可視光による観察画像の他にも蛍光による観察画像が重要となってきている。蛍光画像は、気管支における扁平上皮内癌、前癌病変の発見、食道における早期食道癌、前癌病変の発見、胃における胃癌副病変の発見、病変の拡がり診断、大腸における大腸腫瘍性病変の拾い上げ等に有効である。そして、特に、例えば、蛍光色素としてＩＣＧ（イントシアニングリーン）を用いた蛍光画像などの近赤外波長帯域での蛍光画像は、人間の肉眼では認識することが難しい粘膜深部の血管や血流情報を強調でき、癌の深達度診断と治療方針の判定、癌と腺腫（前癌病変）の判別や内視鏡的粘膜下層剥離術後の出血予想及び止血対策に有効である。このため、近年の手術用顕微鏡では、肉眼観察光学系の光路に光分割素子を設けることによって、主術者による肉眼での可視光像の観察とともに、近赤外光の観察画像を得ることが求められている。
【００１３】
しかるに、特許文献１に記載されている手術用顕微鏡の場合には、観察対象７０からの光を分割するための光分離素子に部分透過ミラー５２Ｒ，５２Ｌを用いているため、可視波長帯域の波長と近赤外帯域の蛍光波長が同じ割合で混在した状態で、肉眼観察側光路と撮像側光路とに分割されることになる。しかし、そのような割合の状態で分割されると、近赤外波長の蛍光は微弱であるため、観察に必要な光量が不足してしまうし、さらに、ビームスプリッタ５３により２つの光路を通る光に分割されるので、近赤外蛍光波長の観察画像がさらに暗くなってしまう。また、それだからといって、部分透過ミラー５２Ｒ，５２Ｌの光分割比を、撮像側光路の方が大きくなるようにすると、肉眼観察光学系５１が暗くなり、主術者の肉眼観察に支障をきたしてしまうおそれがある。
【００１４】
また、特許文献２に記載されている手術用顕微鏡の場合には、ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’によって、肉眼観察光学系５１’を通る可視光と撮像光学系を通る赤外光とに分割している。しかし、特許文献２に記載の構成のように、撮像側に可視波長帯域の波長を通さないのでは、肉眼観察光学系５１’で観察する手術者以外の人間が観察対象７０の可視光画像を観察することができない。
【００１５】
この問題を回避するためには、ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’の肉眼観察側光路に、肉眼観察像と撮像画像とに分けるためのビームスプリッタをさらに設けることが考えられる。しかし、そのようにすると、ビームスプリッタの長さ分、肉眼観察光学系５１’の光路長が伸びて、肉眼観察を行う主術者のアイポイントが高くなり、観察をしながらの手術を行い難くしてしまう。
【００１６】
また、特許文献３に記載されている手術用顕微鏡の場合には、観察対象７０からの光を、ビームスプリッタ５２Ｌ”で、主観察者の肉眼観察光学系５１”の光路と撮像側の光路とに分けており、可視光と赤外光との分離は、撮像側の光路内で波長分離素子５７”’を用いて行っている。即ち、特許文献３に記載の手術用顕微鏡でも、可視波長帯域の波長と近赤外波長帯域の蛍光波長が同じ割合で混在した状態で、肉眼観察側と撮像側とに分割されるため、特許文献１に記載の手術用顕微鏡と同様、近赤外蛍光波長の光量が不足し、波長分離素子５７”’で赤外光と可視光を分離したとしても、近赤外蛍光観察画像が暗くなってしまうことになる。一方、ビームスプリッタ５２Ｌ”の光分割比を、撮像側が大きくなるようにすると、主観察者の肉眼観察光学系５１”が暗くなり、手術者の肉眼観察に支障をきたしてしまう恐れがある。
【００１７】
これらのように、特許文献１〜３に記載されている従来の手術用顕微鏡では、いずれも、手術者による肉眼での観察像と、可視光画像と赤外光画像とを良好な明るさで得ることができないという問題があった。
【００１８】
また、特許文献１、３に記載されてい従来の手術用顕微鏡においては、ビームスプリッタ等の光分割素子を介して主術者側の光路（肉眼観察光学系の光路）とは異なる光路に分割された光は、上述のように用途に応じて、さらにビームスプリッタ等の第２の光分割素子を介して２つの光路に分割され、それぞれの光路において所定の波長の観察像が得られるように構成されている。
そこで、一方の観察像を明るい画像として観察するためには、例えば、第２の光分割素子を光路から退避させて、光を分割させずに一方の光路を通るようにすることが考えられるが、そのようにすると、第２の光分割素子を挿脱するスペースが必要となり、装置が大型化してしまう。
また、その他にも第２の光分割素子を切り替え可能なミラーで構成し、ミラーを光路に挿脱可能にする構成が考えられるが、そのようにすると、ミラーの傾斜角度を保ちながら光路に挿脱可能にするためには、高精度かつ複雑な切り替え機構が必要となり、製造コストが高くなってしまう。
【００１９】
また、特許文献４に記載されている手術用顕微鏡の場合は、ビームスプリッタ５２Ｌ”’，５２Ｒ”’を介して、主観察者７１Ａ以外の複数の観察者７１Ｂ，７１Ｃが撮像画像を観察できる構成になっているが、近赤外波長の光による画像を観察することができる構成にはなっていない。
【００２０】
このように、従来の内視鏡用顕微鏡装置は、光分割素子が、観察対象からの光を、手術者が可視光像を肉眼で観察するための肉眼観察光学系と撮像用光学系とに分割する構成をしているが、肉眼観察像を観察しながら、可視光画像と蛍光画像の両方の観察を行う場合には、微弱な近赤外波長帯域での蛍光画像を光量を落とすことなく観察することができなかった。
また、主術者が観察する光路以外の光路に配置された第２の光分割素子を介して、対象物からの光をさらに２つの観察光路に分ける構成においては、第２の光分割素子を光路から挿脱することなく夫々の観察光路を通る光量比を調整することができなかった。
【００２１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、肉眼での観察とともに可視光画像の観察をすることができ、微弱な近赤外波長帯域での蛍光画像を光量を落とすことなく観察することができる手術用顕微鏡、さらには、主術者以外の光路に配置された第２の光分割素子を介して２つの観察光路に分ける構成において、第２の光分割素子を光路から挿脱することなく夫々の観察光路を通る光量比を調整することが可能な手術用顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するため、本第１の発明による手術用顕微鏡は、観察対象を肉眼で観察するための肉眼観察光学系と、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記観察対象からの光を透過及び反射することによって前記肉眼観察光学系の光路を通る光と前記撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分割素子を備えた手術用顕微鏡において、前記撮像光学系は、前記光分割素子の透過側に配置され、前記光分割素子は、可視波長帯域では一定の透過率を有し、近赤外波長帯域では前記可視波長帯域での透過率よりも高い透過率を有することを特徴としている。
【００２３】
また、本第２の発明による手術用顕微鏡は、観察対象を肉眼で観察するための肉眼観察光学系と、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記観察対象からの光を透過及び反射することによって前記肉眼観察光学系の光路を通る光と前記撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分割素子を備えた手術用顕微鏡において、前記撮像光学系は、前記光分割素子の反射側に配置され、前記光分割素子は、可視波長帯域では一定の反射率を有し、近赤外波長帯域では前記可視波長帯域での反射率よりも高い反射率を有することを特徴としている。
【００２４】
また、本第３の発明による手術用顕微鏡は、観察対象からの光を透過及び反射することによって２つの光路を通る光に分割する第１の光分割素子と、前記第１の光分割素子で分割された一方の光路を通る光を透過及び反射することによってさらに２つの光路に分割する第２の光分割素子と、前記観察対象を観察するための観察光学系を備えた手術用顕微鏡において、前記第１の光分割素子と前記第２の光分割素子との間に、光軸を中心として回転可能な波長板を有し、前記波長板を回転することにより、前記第１の光分割素子と前記第２の光分割素子の分光透過率を調整可能にしたことを特徴としている。
【００２５】
また、本第１の発明の手術用顕微鏡においては、前記光分割素子の可視波長帯域での分光透過率の変動幅が、可視波長帯域での平均透過率に対し±１０％以内であるのが好ましい。
【００２６】
また、本第２の発明の手術用顕微鏡においては、前記光分割素子の可視波長帯域での分光反射率の変動幅が、可視波長帯域での平均反射率に対し±１０％以内であるのが好ましい。
【００２７】
また、本第３の発明の手術用顕微鏡においては、前記第１の光分割素子及び前記第２の光分割素子の可視波長帯域での分光透過率の変動幅が、可視波長帯域での平均透過率に対し±１０％以内であるのが好ましい。
【００２８】
また、本第３の発明の手術用顕微鏡においては、前記第１の光分割素子及び前記第２の光分割素子の可視波長帯域での分光反射率の変動幅が、可視波長帯域での平均反射率に対し±１０％以内であるのが好ましい。
【００２９】
また、本第１の発明の手術用顕微鏡においては、前記光分割素子の分光透過率が次の条件式(1)〜(3)を満足するのが好ましい。
１．３＜Ｅ／［（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４］ ・・・(1)
Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄ≠０ ・・・(2)
５％≦（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４≦５０％ ・・・(3)
但し、Ｅは波長８００ｎｍでの透過率、Ａは波長４００ｎｍでの透過率、Ｂは波長５００ｎｍでの透過率、Ｃは波長６００ｎｍでの透過率、Ｄは波長７００ｎｍでの透過率である。
【００３０】
また、本第２の発明の手術用顕微鏡においては、前記光分割素子の分光反射率が次の条件式(1’)〜(3’)を満足するのが好ましい。
１．３＜Ｅ’／［（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４］ ・・・(1')
Ａ’×Ｂ’×Ｃ’×Ｄ’≠０ ・・・(2')
５％≦（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４≦５０％ ・・・(3')
但し、Ｅ’は波長８００ｎｍでの透過率、Ａ’は波長４００ｎｍでの反射率、Ｂ’は波長５００ｎｍでの反射率、Ｃ’は波長６００ｎｍでの反射率、Ｄ’は波長７００ｎｍでの反射率である。
【００３１】
また、本第１及び第２の発明の手術用顕微鏡においては、前記撮像光学系が、可視波長帯域と近赤外波長帯域の光を分離する波長分離手段と、分離した夫々の波長を撮像する撮像素子を有するのが好ましい。
【００３２】
また、本第３の発明の手術用顕微鏡においては、前記観察光学系が、前記第１の光路分割素子により分割された他方の光路に配置された、前記観察対象を肉眼で観察するための第１の肉眼観察光学系と、前記第２の光路分割素子により分割された一方の光路に配置された、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記第２の光路分割素子により分割された他方の光路に配置された、前記観察対象を肉眼で観察するための第２の肉眼観察光学系とを有し、前記撮像光学系が、可視波長帯域と近赤外波長帯域の光を分離する波長分離手段と、分離した夫々の波長を撮像する撮像素子を有するのが好ましい。
【００３３】
また、本第１の発明においては、前記光分割素子の透過側であって前記光分割素子と前記撮像光学系との間に配置され、前記光分割素子からの光を透過及び反射することによって前記撮像光学系を通る光線と第２の肉眼観察光学系を通る光線に分割する第２の光分割素子をさらに備え、前記光分割素子と前記第２の光分割素子の反射面のコーティングは、夫々２種の物質を交互に繰り返し蒸着して形成され、前記２種の物質の屈折率は、ｅ線に対する屈折率の大きい方をｎ１、小さい方をｎ２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
ｎ１／ｎ２≦１．３５
【００３４】
また、本第２の発明においては、前記光分割素子の反射側であって前記光分割素子と前記撮像光学系との間に配置され、前記光分割素子からの光を透過及び反射することによって前記撮像光学系を通る光線と第２の肉眼観察光学系を通る光線に分割する第２の光分割素子をさらに備え、前記光分割素子と前記第２の光分割素子の反射面のコーティングは、夫々２種の物質を交互に繰り返し蒸着して形成され、前記２種の物質の屈折率は、ｅ線に対する屈折率の大きい方をｎ１、小さい方をｎ２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
ｎ１／ｎ２≦１．３５
【００３５】
また、本第１及び第２の発明において、前記光分割素子と前記第２の光分割素子の反射面のコーティングに用いられる前記２種の物質は、Al2O3とTa2O5であることが好ましい。その場合、そのコーティングは、２種の物質を１０層以上蒸着して形成されるようにすると、一層好ましいものとなる。
【００３６】
更に、本第１及び第２の発明において、前記コーティングは、波長４００〜７００ｎｍの範囲での透過率又は反射率の極大値と極小値の和が１２以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、肉眼での観察とともに可視光画像の観察をすることができ、微弱な近赤外波長帯域での蛍光画像を光量を落とすことなく観察することができる手術用顕微鏡、さらには、主術者以外の光路に配置された第２の光分割素子を介して２つの観察光路に分ける構成において、第２の光分割素子を光路から挿脱することなく夫々の観察光路を通る光量比を調整することが可能な手術用顕微鏡が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１の手術用顕微鏡において肉眼観察光学系の光路を通る光と撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分離素子の分光反射率特性を示すグラフである。
【図３】本発明の第二実施形態にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
【図４】図３の手術用顕微鏡において肉眼観察光学系の光路を通る光とその他の光路を通る光とに分割する光分離素子、及び助手用光学系の光路を通る光と撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分離素子の分光透過率特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第三実施形態にかかる手術用顕微鏡の要部構成を示す説明図である。
【図６】図５の手術用顕微鏡における光分割素子を透過する偏光の透過率を示す説明図で、(a)は２つの光分割素子の間に配置されたλ／２板を、その光学軸が第１の光分離素子を透過した直線偏光成分と一致するように回転させたときにおける、第１の光分割素子を透過しλ／２板を通過した直線偏光成分の割合と、第２の光分割素子の偏光透過率特性を示すグラフ、(b)は２つの光分割素子の間に配置されたλ／２板を、その光学軸が光軸を中心として入射する直線偏光成分に対し４５°傾くように回転させたときにおける、第１の光分割素子を透過しλ／２板を通過した直線偏光成分の割合と、第２の光分割素子の偏光透過率特性を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例１にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
【図８】図７の手術用顕微鏡における主術者用光学系の構成を示す説明図で、(a)はリレー系を構成する光学部材を示す斜視図、(b)は観察鏡筒内部の光学構成を示す断面図である。
【図９】実施例１の手術用顕微鏡に用いられるＩＣＧ用励起光カットフィルタの分光透過率特性を示すグラフである。
【図１０】実施例２の手術用顕微鏡における光分割素子の透過率特性を示すグラフである。
【図１１】実施例３の手術用顕微鏡における撮像光学系の概略構成を示す説明図である。
【図１２】特許文献１に記載の手術用顕微鏡の光学系の説明図であり、(a)は概略構成を示す図、(b)は(a)の手術用顕微鏡の光学系に用いられ得るフィルタの透過特性を示すグラフである。
【図１３】特許文献２に記載の手術用顕微鏡の光学系の説明図であり、(a)は概略構成を示す図、(b)は(a)の手術用顕微鏡の光学系における光分割素子の反射特性を示すグラフである。
【図１４】特許文献３に記載の手術用顕微鏡の光学系の概略構成を示す説明図である。
【図１５】特許文献４に記載の手術用顕微鏡の光学系の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
第一実施形態
図１は本発明の第一実施形態にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図、図２は図１の手術用顕微鏡において肉眼観察光学系の光路を通る光と撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分離素子の分光反射率特性を示すグラフである。
第一実施形態の手術用顕微鏡は、観察対象３を肉眼で観察するための肉眼観察光学系１と、観察対象３を撮像するための撮像光学系２と、観察対象３からの光を透過及び反射することによって肉眼観察光学系１の光路を通る光と肉眼観察光学系１とは別の光路を通る光とに分割する光分割素子４，４’と、助手用光学系１’を備えている。
【００４０】
肉眼観察光学系１は、主観察者である主術者Ａが肉眼で観察するための光学系であり、右眼用光学系１Ｒと、左眼用光学系１Ｌとで構成されている。右眼（左眼）用光学系１Ｒ（１Ｌ）は、対物レンズ１1と、アフォーカルズームレンズ１2Ｒ（１2Ｌ）と、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）と、接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）を有している。
対物レンズ１1は、観察対象３からの光束をアフォーカル光束にする。アフォーカルズームレンズ１2Ｒ（１2Ｌ）は、観察倍率を変更する。結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）は、光分割素子４（４’）を透過した光の像を×印の位置に形成する。接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）は、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）を介して形成される像を拡大する。
【００４１】
光分割素子４は、ダイクロイックミラーで構成され、アフォーカルズームレンズ１2Ｌと結像レンズ１3Ｌの間に配置されており、観察対象３からの光を透過及び反射することによって左眼用光学系１Ｌの光路を通る光と撮像光学系２の光路を通る光とに分割する。
【００４２】
撮像光学系２は、光分割素子４の反射側に配置されており、結像レンズ２1と、波長分離手段としてのダイクロイックプリズム２2と、撮像素子としての二つのＣＣＤ２3，２4を有している。
結像レンズ２1は、光分割素子４で反射された光の像をＣＣＤ２3，２4に結像する。
ダイクロイックプリズム２2は、光分割素子４で反射された光のうち、可視波長帯域（ここでは、４００〜７００ｎｍ）の光を透過し、近赤外波長帯域（ここでは、ＩＣＧの蛍光波長帯域である７８０〜８５０ｎｍ）の光を反射する。
ＣＣＤ２3は、ダイクロイックプリズム２2で反射された近赤外波長帯域の光の観察像を撮像する。ＣＣＤ２4は、ダイクロイックプリズム２2を透過した可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光の観察像を撮像する。
【００４３】
光分割素子４’は、ハーフミラーで構成され、アフォーカルズームレンズ１2Ｒと結像レンズ１3Ｒの間に配置されており、観察対象３からの光を透過及び反射することによって右眼用光学系１Ｒの光路を通る光と助手用光学系１’の光路を通る光とに分割する。
助手用光学系１’は、副観察者である助手Ｂが肉眼で観察するための光学系であり、光路分割素子１ａ’と、右眼用光学系１Ｒ’と、左眼用光学系１Ｌ’とで構成されている。
光路分割素子１ａ’は、２つの反射面１ａ1Ｒ’，１ａ1Ｌ’を有する反射部材１ａ1’と、反射面１ａ1Ｒ’（１ａ1Ｌ’）で反射した光を右眼用光学系１Ｒ’（左眼用光学系１Ｌ’）へ向けて反射する反射面１ａ2Ｒ1’（１ａ2Ｌ1’）を有する反射部材１ａ2Ｒ’（１ａ2Ｌ’）を有している。
右眼（左眼）用光学系１Ｒ’（１Ｌ’）は、結像レンズ１3Ｒ’（１3Ｌ’）と、接眼レンズ１4Ｒ’（１4Ｌ’）を有している。結像レンズ１3Ｒ’（１3Ｌ’）は、光路分割素子１ａ’の反射面１ａ1Ｒ’（１ａ1Ｌ’）、１ａ2Ｒ1’（１ａ2Ｌ1’）で反射された光の像を×印の位置に形成する。接眼レンズ１4Ｒ’（１4Ｌ’）は、結像レンズ１3Ｒ’（１3Ｌ’）を介して形成される像を拡大する。
なお、図１では、便宜上、右眼用光学系１Ｒ’と左眼用光学系１Ｌ’とを紙面上に並べて示したが、実際には、左眼用光学系１Ｌ’は紙面において右眼用光学系１Ｒ’の奥側に配置されている。
【００４４】
ここで、第一実施形態の手術用顕微鏡では、光分割素子４のダイクロイック面は、図２に示すように、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の反射率（ここでは、平均して約３０％であって、その変動幅が平均透過率である約３０％に対し±１０％以内の反射率）を有し、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での反射率よりも高い反射率（ここでは、平均して約６０％の反射率）を有している。
【００４５】
このように構成された第一実施形態の手術用顕微鏡では、観察対象３である術部からの光は、対物レンズ１1、アフォーカルズームレンズ１2Ｒ（１2Ｌ）を経て、光分割素子４（４’）に入射する。
【００４６】
光分割素子４（４’）を透過した光は、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）で結像され、接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）によって拡大されて主術者Ａの眼で観察される。これにより、主術者Ａは、観察対象３の可視光像を肉眼で立体観察できる。
光分割素子４’で反射された光は、光路分割素子１ａ’の反射面１ａ1Ｒ’（１ａ1Ｌ’）、及び反射部材１ａ2Ｒ’（１ａ2Ｌ’）の反射面１ａ2Ｒ1’（１ａ2Ｌ1’）で反射されて、右眼用光学系１Ｒ’（左眼用光学系１Ｌ’）の光路へ導かれる。右眼用光学系１Ｒ’（左眼用光学系１Ｌ’）の光路へ導かれた光は、結像レンズ１3Ｒ’（１3Ｌ’）で結像され、接眼レンズ１4Ｒ’（１4Ｌ’）によって拡大されて助手Ｂの眼で観察される。これにより、助手Ｂは、観察対象３の可視光像を肉眼で立体観察できる。
光分割素子４で反射された光は、結像レンズ２1を経てダイクロイックプリズム２2に入射する。ダイクロイックプリズム２2は、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光を透過し近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の光を反射する。ダイクロイックプリズム２2で反射された近赤外波長帯域の光は、ＣＣＤ２3に結像する。ダイクロイックプリズム２2を透過した可視波長帯域の光は、ＣＣＤ２4に結像する。
このように、第一実施形態の手術用顕微鏡では、主術者Ａが観察対象３を肉眼で可視光観察できるとともに助手Ｂも観察対象３を肉眼で可視光観察でき、かつ、赤外光と可視光の夫々の撮像画像が得られる。
【００４７】
このとき、第一実施形態の手術用顕微鏡では、上述したように、光分割素子４のダイクロイック面は、図２に示すように、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の反射率（ここでは、平均して約３０％であって、その変動幅が平均透過率である約３０％に対し±１０％以内の反射率）を有し、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での反射率よりも高い反射率（ここでは、平均して約６０％の反射率）を有している。
このため、第一実施形態の手術用顕微鏡によれば、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の観察像を撮像することができ、かつ、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の波長の蛍光像を光量を極力減らすことなく、観察に十分な光量を確保した明るさで撮像できる。
【００４８】
これに対し、光分割素子４を、従来の特許文献１に記載の手術用顕微鏡における部分透過ミラー５２Ｒ，５２Ｌのように、ハーフミラーで構成したのでは、光分割素子４を反射する近赤外光の反射率が低くなるため、ＣＣＤ２3で撮像したときの近赤外光の画像が暗くなって観察し難くなる。
また、光分割素子４を、特許文献２に記載の手術用顕微鏡におけるダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’のように、撮像側を可視波長帯域の波長が通らない特性のダイクロイックミラーで構成すると、近赤外光の撮像画像と可視光の撮像画像とを同時に得ることができなくなる。
【００４９】
このように、第一実施形態の手術用顕微鏡によれば、主術者、助手が肉眼で可視光観察できるとともに、近赤外光の光量を極力減らすことなく、微弱なＩＣＧ蛍光画像と可視光画像とを同時に得ることができる。
【００５０】
なお、図１の構成では、近赤外光と可視光とを分離して夫々の撮像画像を得るために、波長分離手段としてダイクロイックプリズム２2を用い、ダイクロイックプリズム２2で分割された夫々の光路にＣＣＤ２3，２4を配置したが、波長分離手段はこのような構成に限定されるものではない。例えば、可視波長帯域の光を通過させるとともに近赤外波長帯域の光を遮光するフィルタと、可視波長帯域の光を遮光するとともに近赤外波長帯域の光を透過させるフィルタとをターレットに備えた回転フィルタを回転させることにより、それらのフィルタが、結像レンズ２1の出射光軸上に交互に切り替わって挿入されるようにし、可視光像と近赤外像とを時分割で得るようにしてもよい。そのようにした場合には、ＣＣＤは、回転フィルタからの透過光軸上に一つ配置するだけで足りることになる。
【００５１】
また、第一実施形態の手術用顕微鏡では、可視波長帯域を４００ｎｍ〜７００ｎｍに設定したが、３８０ｎｍ〜７００ｎｍに設定してもよい。また、近赤外波長帯域を７８０〜８５０ｎｍに設定したが、例えば、７００〜１０００ｎｍに設定してもよい。
【００５２】
また、第一実施形態の手術用顕微鏡では、光分割素子４のダイクロイック面の反射率を、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では平均して約３０％であって、その変動幅が平均透過率である約３０％に対し±１０％以内の反射率、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での反射率よりも高い平均して約６０％の反射率としたが、光分割素子４の分光反射率は、次の条件式(1')〜(3')を満足するように設定するのが好ましく、その範囲であれば、どのように設定しても良い。
１．３＜Ｅ’／［（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４］ ・・・(1')
Ａ’×Ｂ’× Ｃ’×Ｄ’≠０ ・・・(2')
５％≦（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４≦５０％ ・・・(3')
但し、Ｅ’は波長８００ｎｍでの透過率、Ａ’は波長４００ｎｍでの反射率、Ｂ’は波長５００ｎｍでの反射率、Ｃ’は波長６００ｎｍでの反射率、Ｄ’は波長７００ｎｍでの反射率である。
条件式(1')を満足しないと、近赤外光を効率よく利用できず、明るいＩＣＧ蛍光観察画像が得難くなる。
条件式(2')を満足しないと、可視光画像の色バランスが悪くなる。
条件式(3')の下限値を下回ると、撮像系の光量が不足し、観察に適した明るさの可視光画像が得難くなる。
条件式(3')の上限値を上回ると、手術者の肉眼観察系の光量が不足し、支障を来たし易い。
【００５３】
第二実施形態
図３は本発明の第二実施形態にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。図４は図３の手術用顕微鏡において肉眼観察光学系の光路を通る光とその他の光路を通る光とに分割する光分離素子、及び助手用光学系の光路を通る光と撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分離素子の分光透過率特性を示すグラフである。
第二実施形態の手術用顕微鏡は、観察対象３を肉眼で観察するための肉眼観察光学系１と、観察対象を撮像するための撮像光学系２’と、観察対象３からの光を透過及び反射することによって肉眼観察光学系１の光路を通る光と肉眼観察光学系１とは別の光路を通る光とに分割する光分割素子４と、助手用光学系１’と、光分割素子４で分割されて上記別の光路を通る光を透過及び反射することによって撮像光学系２’の光路を通る光と助手用光学系１’を通る光とに分割する光分割素子４”を備えている。
【００５４】
肉眼観察光学系１は、主観察者である主術者Ａが肉眼で観察するための光学系であり、光路分割素子１ａと、右眼用光学系１Ｒと、左眼用光学系１Ｌとで構成されている。
光路分割素子１ａは、２つの反射面１ａ1Ｒ，１ａ1Ｌを有する反射部材１ａ1と、反射面１ａ1Ｒ（１ａ1Ｌ）で反射した光を右眼用光学系１Ｒ（左眼用光学系１Ｌ）へ向けて反射する反射面１ａ2Ｒ1（１ａ2Ｌ1）を有する反射部材１ａ2Ｒ（１ａ2Ｌ）を有している。
右眼（左眼）用光学系１Ｒ（１Ｌ）は、対物レンズ１1と、アフォーカルズームレンズ１2と、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）と、接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）を有している。
対物レンズ１1は、観察対象３からの光束をアフォーカル光束にする。アフォーカルズームレンズ１2は、観察倍率を変更する。結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）は、光分割素子４で反射され、光路分割素子１ａの反射面１ａ1Ｒ（１ａ1Ｌ）、１ａ2Ｒ1（１ａ2Ｌ1）で反射された光の像を×印の位置に形成する。接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）は、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）を介して形成される像を拡大する。
なお、図３では、便宜上、右眼用光学系１Ｒと左眼用光学系１Ｌとを紙面上に並べて示したが、実際には、左眼用光学系１Ｌは紙面において右眼用光学系１Ｒの奥側に配置されている。
【００５５】
光分割素子４は、ダイクロイックミラーで構成され、アフォーカルズームレンズ１2と光分離素子４”の間に配置されており、観察対象３からの光を反射及び透過することによって、肉眼観察光学系１の光路を通る光と、肉眼観察光学系１の光路以外の光路を通る光とに分割する。
また、光分割素子４”は、ダイクロイックミラーで構成され、光分割素子４と回転フィルタ２2’の間に配置されており、光分割素子４を透過した観察対象３からの光を透過及び反射することによって、撮像光学系２’の光路を通る光と、助手用光学系１’の光路を通る光とに分割する。
【００５６】
撮像光学系２’は、光分割素子４”の透過側に配置されており、波長分離手段としての回転フィルタ２2’と、結像レンズ２1と、ＣＣＤ２3を有している。
結像レンズ２1は、光分割素子４”を透過した光の像をＣＣＤ２3に結像する。
回転フィルタ２2’は、光分割素子４”を透過した光のうち、可視波長帯域（ここでは、４００〜７００ｎｍ）の光を透過し近赤外波長帯域（ここでは、ＩＣＧの蛍光波長帯域である７８０〜８５０ｎｍ）の光を遮光するフィルタ２21’と、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光を遮光し近赤外波長帯域（ここでは、ＩＣＧの蛍光波長帯域である７８０〜８５０ｎｍ）の光を透過するフィルタ２22’をターレットに備えて構成されている。そして、ターレットの回転によりこれらのフィルタ２21’，２22’が結像レンズ２1の光軸上に交互に切り替わって挿入されるように配置されている。
ＣＣＤ２3は、回転フィルタ２2’からの透過光軸上に配置されており、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光の像と近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の光の像とを時分割で撮像する。
【００５７】
助手用光学系１’の構成は、第一実施形態の手術用顕微鏡と実質的に同じであるため、第一実施形態の場合と同じ符号を付け、具体的な説明を省略する。
なお、図３では、便宜上、右眼用光学系１Ｒ’と左眼用光学系１Ｌ’とを紙面上に並べて示したが、実際には、右眼用光学系１Ｒ’は紙面において左眼用光学系１Ｌ’の奥側に配置されている。
【００５８】
ここで、第二実施形態の手術用顕微鏡では、光分割素子４，４”のダイクロイック面は、夫々、図４に示すように、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の透過率（ここでは、平均して約４０％であって、その変動幅が平均透過率である約４０％に対し±１０％以内の透過率）を有し、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での透過率よりも高い透過率（ここでは、平均して約７０％の透過率）を有している。
【００５９】
このように構成された第二実施形態の手術用顕微鏡では、観察対象３である術部からの光は、対物レンズ１1、アフォーカルズームレンズ１2を経て、光分割素子４に入射する。
【００６０】
光分割素子４で反射された光は、光路分割素子１ａにおける反射部材１ａ1の反射面１ａ1Ｒ（１ａ1Ｌ）、及び反射部材１ａ2Ｒ（１ａ2Ｌ）の反射面１ａ2Ｒ1（１ａ2Ｌ1）で反射されて、右眼用光学系１Ｒ（左眼用光学系１Ｌ）の光路へ導かれる。右眼用光学系１Ｒ（左眼用光学系１Ｌ）の光路へ導かれた光は、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）で結像され、接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）によって拡大されて主術者Ａの眼で観察される。これにより、主術者Ａは、観察対象３の可視光像を肉眼で立体観察できる。
【００６１】
光分割素子４を透過した光は、光分割素子４”に入射する。
【００６２】
光分割素子４”で反射された光は、光路分割素子１ａ’における反射部材１ａ1の反射面１ａ1Ｒ’（１ａ1Ｌ’）、及び反射部材１ａ2Ｒ’（１ａ2Ｌ’）の反射面１ａ2Ｒ1’（１ａ2Ｌ1’）で反射されて、右眼用光学系１Ｒ’（左眼用光学系１Ｌ’）の光路へ導かれる。右眼用光学系１Ｒ’（左眼用光学系１Ｌ’）の光路へ導かれた光は、結像レンズ１3Ｒ’（１3Ｌ’）で結像され、接眼レンズ１4Ｒ’（１4Ｌ’）によって拡大されて助手Ｂの眼で観察される。これにより、助手Ｂは、観察対象の可視光像を肉眼で立体観察できる。
【００６３】
光分割素子４”を透過した光は、回転フィルタ２2’に入射する。回転フィルタ２2’は、ターレットの回転により、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光と、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の光を交互に時分割で透過する。回転フィルタ２2’を時分割で透過した可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光と、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の光は、結像レンズ２1を経てＣＣＤ２3に結像する。
このように、第二実施形態の手術用顕微鏡では、観察対象３を肉眼で可視光観察できるとともに助手Ｂも観察対象３を肉眼で可視光観察でき、かつ、赤外光と可視光の夫々の撮像画像が時分割で得られる。
【００６４】
このとき、第二実施形態の手術用顕微鏡では、上述したように、光分割素子４，４”のダイクロイック面は、図４に示すように、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の透過率（平均して約４０％であって、その変動幅が平均透過率である約４０％に対し±１０％の透過率）を有し、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での透過率よりも高い透過率（平均して約７０％の透過率）を有している。
【００６５】
このため、第二実施形態の手術用顕微鏡によれば、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の観察像を撮像することができ、かつ、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の波長の蛍光像を、光量を極力減らすことなく、観察に十分な光量を確保した明るさで撮像できる。
また、第二実施形態の手術用顕微鏡によれば、一つのＣＣＤで近赤外波長帯域と可視波長帯域の撮像画像が得られるので、撮像素子にかかわるコストを低減することができる。
【００６６】
なお、第二実施形態では、このように、近赤外波長帯域と可視波長帯域の撮像画像を一つのＣＣＤで得られるようにしているが、図１に示されている第一実施形態の構成と同様に、近赤外光と可視光とを分離して夫々の撮像画像を得るために、波長分離手段としてダイクロイックプリズム２2を用い、ダイクロイックプリズム２2で分割された夫々の光路にＣＣＤ２3，２4を配置するようにしてもよい。
【００６７】
また、第二実施形態の手術用顕微鏡では、可視波長帯域を４００ｎｍ〜７００ｎｍに設定したが、３８０ｎｍ〜７００ｎｍに設定してもよい。また、近赤外波長帯域を７８０〜８５０ｎｍに設定したが、例えば、７００〜１０００ｎｍに設定してもよい。
【００６８】
また、第二実施形態の手術用顕微鏡では、光分割素子４，４”のダイクロイック面の透過率を、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では平均して約４０％であって、その変動幅が平均透過率である約４０％に対し±１０％以内の透過率、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での透過率よりも高い平均して約７０％の透過率としたが、光分割素子４，４”の分光透過率は、次の条件式(1)〜(3)を満足するように設定するのが好ましく、その範囲であれば、どのように設定しても良い。
１．３＜Ｅ／［（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４］ ・・・(1)
Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄ≠０ ・・・(2)
５％≦（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４≦５０％ ・・・(3)
但し、Ｅは波長８００ｎｍでの透過率、Ａは波長４００ｎｍでの透過率、Ｂは波長５００ｎｍでの透過率、Ｃは波長６００ｎｍでの透過率、Ｄは波長７００ｎｍでの透過率である。
条件式(1)を満足しないと、近赤外光を効率よく利用できず、明るいＩＣＧ蛍光観察画像が得難くなる。
条件式(2)を満足しないと、可視光画像の色バランスが悪くなる。
条件式(3)の下限値を下回ると、撮像系の光量が不足し、観察に適した明るさの可視光画像が得難くなる。
条件式(3)の上限値を上回ると、手術者の肉眼観察系の光量が不足し、支障を来たし易い。
【００６９】
第三実施形態
図５は本発明の第三実施形態にかかる手術用顕微鏡の要部構成を示す説明図である。図６は図５の手術用顕微鏡における光分割素子を透過する偏光の透過率を示す説明図で、(a)は２つの光分割素子の間に配置されたλ／２板を、その光学軸が第１の光分離素子を透過した直線偏光成分と一致するように回転させたときにおける、第１の光分割素子を透過しλ／２板を通過した直線偏光成分の割合と、第２の光分割素子の偏光透過率特性を示すグラフ、(b)は２つの光分割素子の間に配置されたλ／２板を、その光学軸が光軸を中心として入射する直線偏光成分に対し４５°傾くように回転させたときにおける、第１の光分割素子を透過しλ／２板を通過した直線偏光成分の割合と、第２の光分割素子の偏光透過率特性を示すグラフである。
【００７０】
第三実施形態の手術用顕微鏡は、第二実施形態の手術用顕微鏡における光分割素子４，４”の代わりに、第１の光分割素子としての光分割素子４Ｐと、λ／２板６と、第２の光分割素子としての光分割素子４Ｐ”を備えている。
光分割素子４Ｐ，４Ｐ”は、図６(a)に示すように、分光透過率特性が直線偏光成分によって異なる偏光ビームスプリッタで構成されている。
λ／２板６は、光分割素子４Ｐと光分割素子Ｐ”との間に配置され、光軸Ｏを中心として回転可能に備えられている。
その他の構成は、第二実施形態の手術用顕微鏡と略同じである。
【００７１】
このように構成された第三実施形態の手術用顕微鏡では、λ／２板６を光軸Ｏを中心として回転させることに伴い、偏光面が回転する。そして、この偏光面の回転により２つの直線偏光成分の透過率が変動する。
ここでは、第１の光分離素子４Ｐ及び第２の光分離素子４Ｐ”の夫々が、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域におけるＰ偏光成分の透過率が８０％、Ｓ偏光成分の透過率が２０％である場合について説明する。
【００７２】
まず、λ／２板６を、その光学軸が第１の光分離素子４Ｐを透過した直線偏光成分と一致するように回転させたときの、第１の光分離素子４Ｐ〜第２の光分離素子４Ｐ”を透過する光の割合は、
Ｐ偏光成分の透過率：８０％（第１の光分離素子４Ｐ）×８０％（第２の光分離素子４Ｐ”）＝６４％
Ｓ偏光成分の透過率：２０％（第１の光分離素子４Ｐ）×２０％（第２の光分離素子４Ｐ”）＝４％
ここで、第１の光分割素子４Ｐに入射する光に含まれるＰ偏光成分、Ｓ偏光成分の割合は夫々５０％ずつであるから、
（６４％＋４％）／２＝３４％
となる。
【００７３】
また、λ／２板６を、その光学軸が第１の光分離素子４Ｐを透過した直線偏光成分と一致した状態から、その光学軸が光軸Ｏを中心として入射する直線偏光成分に対し４５°傾くように回転させると、偏光面は９０°回転する。これにより、第１の光分離素子４Ｐを透過した直線偏光成分の割合は、λ／２板６を通過することによって、Ｐ偏光成分が２０％、Ｓ偏光成分が８０％となる。
この場合の第１の光分離素子４〜第２の光分離素子４”を透過する光の割合は、
Ｐ偏光成分：２０％（第１の光分離素子、λ／２板）×８０％（第２の光分離素子４”）＝１６％
Ｓ偏光成分：８０％（第１の光分離素子、λ／２板）×２０％（第２の光分離素子４”）＝１６％
ここで、第１の光分割素子４Ｐに入射する光に含まれるＰ偏光成分、Ｓ偏光成分の割合は夫々５０％ずつであるから、
（１６％＋１６％）／２＝１６％
となる。
【００７４】
このことから、第三実施形態の手術用顕微鏡によれば、λ／２板６を回転させるだけで、光の透過率を可変とすることが可能で、光の透過率を増大させて、透過側でより明るい観察画像を得ることが可能となる。
この第三実施形態の手術用顕微鏡における第１の光分割素子４Ｐ、λ／２板６、第２の光分割素子４Ｐ”の構成は、第一及び第二実施形態の手術用顕微鏡に応用することができる。そのようにすれば、近赤外光の透過率を高くすることができ、より明るい観察像として近赤外波長帯域での蛍光像を観察することができる。
なお、第三実施形態では、光軸を中心として回転可能な波長板を一枚のλ／２板で構成したが、二枚のλ／４板で構成してもよい。
【実施例１】
【００７５】
図７は本発明の実施例１にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。図８は図７の手術用顕微鏡における主術者用光学系の構成を示す説明図で、(a)はリレー系を構成する光学部材を示す斜視図、(b)は観察鏡筒内部の光学構成を示す断面図である。図９は実施例１の手術用顕微鏡に用いられるＩＣＧ用励起光カットフィルタの分光透過率特性を示すグラフである。
【００７６】
実施例１の手術用顕微鏡は、第二実施形態の手術用顕微鏡の基本構成を用いてより具体化したものである。
実施例１の手術用顕微鏡は、観察対象３を肉眼で観察するための主術者用の肉眼観察光学系と、観察対象３を撮像するための撮像光学系２”と、観察対象３からの光を透過及び反射することによって主術者用の肉眼観察光学系の光路を通る光と主術者用の肉眼観察光学系とは別の光路を通る光とに分割する光分割素子４と、助手用光学系１”と、光分割素子４で分割されて上記別の光路を通る光を透過及び反射することによって撮像光学系２”の光路を通る光と助手用光学系１”を通る光とに分割する光分割素子４”とを備えているほか、照明光学系を備えている。
【００７７】
照明光学系は、光源５ａと、照明レンズ５ｂと、プリズム５ｃと、反射プリズム５ｄと、楔型のハーフミラー５ｅとで構成されている。
照明レンズ５ｂは、光源５ａからの光を反射プリズム５ｄ付近に結像させる。プリズム５ｃは、照明光学系の光路を曲げて、肉眼観察光学系や撮像光学系２”との干渉を避けるために設けられている。プリズム５ｃには、ＮＡの大きな照明光束すべての光束を全反射させるために頂角が９０°以上のプリズムが用いられている。楔型のハーフミラー５ｅは、反射プリズム５ｄを経た光を透過させて観察対象３である物体面を照明する。なお、光源５ａは、ライトガイドの出射端面で構成しても良い。
【００７８】
主術者用の肉眼観察光学系は、楔型のハーフミラー５ｅと、対物レンズ１1と、開口絞り１ｂと、反射プリズム１ｃと、アフォーカルズームレンズ１2と、反射プリズム１ｄと、リレー系結像レンズ１ｅと、反射プリズム１ｆ，１ｇと、ミラー１ｈと、反射プリズム１ｉ，１ｊと、リレー系コリメータレンズ１ｋと、２回反射プリズム１ｌと、反射プリズム１ｍと、観察鏡筒１ｎを有している。
【００７９】
楔型ハーフミラー５ｅは、観察対象３である物体からの光を反射して対物レンズ１1に導く。対物レンズ１1は、観察対象３からの光束をアフォーカル光束にする。また、対物レンズ１1は、構成するレンズ群の一部を光軸に沿って移動させることにより、作動距離を変えることができるようになっている。
開口絞り１ｂは、観察鏡筒１ｎにおける左右の開口絞りとズーム最高倍において共役となる位置に配置されており、アフォーカルズームレンズ１2における高倍側で観察する光束の外側を遮光する。
反射プリズム１ｃは、開口絞り１ｂを通った光を上側に反射してアフォーカルズームレンズ１2に導く。アフォーカルズームレンズ１2は、構成するレンズ群のうち少なくとも２つのレンズ群が光軸に沿って移動することにより、アフォーカル状態を保って、変倍をすることができるようになっている。
【００８０】
光分割素子４は、ダイクロイックミラーで構成され、アフォーカルズームレンズ１2と光分割素子４”の間に配置されており、観察対象３からの光を反射及び透過することによって主術者用光学系の光路を通る光と、撮像光学系２”及び助手用光学系の光路を通る光とに分割する。
【００８１】
反射プリズム１ｄは、図８(a)に示すように、光分割素子４の反射側に配置されており、光分割素子４より反射された光を下方に反射する。リレー系結像レンズ１ｅは、反射プリズム１ｄを経た光を結像点１ｅ1に結像する。反射プリズム１ｆは、リレー系結像レンズ１ｅを出射した光を紙面の奥側に反射する。反射プリズム１ｇは、反射プリズム１ｆで反射された光を上方に反射する。ミラー１ｈは、反射プリズム１ｇで反射された光を対物レンズ１1の光軸に平行に主術者側に反射する。反射プリズム１ｉ，１ｊは、ミラー１ｈで反射された光を反射することによりその光軸を、対物レンズ１1の光軸とアフォーカルズームレンズ１2の光軸を含む平面上に移動させる。また、反射プリズム１ｄ，１ｆ，１ｇとミラー１ｈとでII型ポロプリズムを構成し、１回結像による像の反転を補正している
。なお、反射プリズム１ｃの反射角が９０°よりも所定角度大きくなるように構成すると、反射角が９０°の場合に比べて、ミラー１ｈによる反射角度を調整するための構成を簡単化且つ小型化できる。
【００８２】
リレー系コリメータレンズ１ｋは、反射プリズム１ｊで反射された光束をアフォーカル光束に変換する。なお、リレー系結像レンズ１ｅとリレー系コリメータレンズ１ｋの焦点距離を等しくしてアフォーカルリレー倍率を１倍にすると、光束径の差が小さくなり小型化しやすいので好ましい。２回反射プリズム１ｌは、リレー系コリメータレンズ１ｋを出射した光の光軸を４５°下向きにして出射する。反射プリズム１ｍは、２回反射プリズム１ｌから出射した光の光軸を４５°上向きにして出射する。
【００８３】
観察鏡筒１ｎは、反射プリズム１ｍを出射した光の光軸を中心として回転可能であり、観察者である主術者が首を傾けた状態でも観察できるように向きを調整できるようになっている。また、観察鏡筒１ｎは、上下方向にティルトも可能であり、観察者がより楽な姿勢で観察できるように向きを調整できるようになっている。
また、観察鏡筒１ｎは、観察光学系を２つ備えて構成されている。
【００８４】
第１の観察光学系は、観察者が観察対象３の像を肉眼で観察するための光学系であり、図８(b)に示すように、左右一対の結像レンズ１ｎａＲ（１ｎａＬ）と、プリズム系１ｎｂ，１ｎｃ，１ｎｄ，１ｎｅと、左右一対の接眼レンズ１ｎｆＲ（１ｎｆＬ）とで構成されている。なお、図８(b)中、１ｎｇは、第１の観察光学系の鏡筒、Ｏ１は第１の観察光学系の光軸である。また、図７、図８(b)では第１の観察光学系を構成する左右一対の光学部材のうちの一方は紙面の奥に隠れている。
結像レンズ１ｎａＲ（１ｎａＬ）は、反射プリズム１ｍから出射したアフォーカル光束を結像させる。プリズム系１ｎｂ，１ｎｃ，１ｎｄ，１ｎｅは、像を正立化する。また、プリズム系１ｎｂ，１ｎｃ，１ｎｄ，１ｎｅは、ティルティングに対応できる構成をしている。接眼レンズ１ｎｆＲ（１ｎｆＬ）は、結像レンズ１ｎａＲ（１ｎａＬ）を介して形成される像を拡大する。
【００８５】
第２の観察光学系は、撮像光学系２”を介して撮像された観察対象３の画像を観察するための光学系であり、表示素子１ｎ２ａと、リレーレンズ１ｎ２ｂと、反射部材１ｎ２ｃ，１ｎ２ｄと、接眼レンズ１ｎ２ｅとで構成されている。なお、図８(b)中、１ｎ２ｆは、第２の観察光学系の鏡筒、Ｏ２は第２の観察光学系の光軸である。
表示素子１ｎ２ａは、撮像光学系２”を介して撮像された観察対象３の画像を表示する。リレーレンズ１ｎ２ｂは、表示素子１ｎ２ａに表示された画像をリレーする。接眼レンズ１ｎ２ｄは、リレーレンズ１ｎ２ｅを介してリレーされた像を拡大する。
また、第１の観察光学系と第２の観察光学系は、アイポイントが一致し、観察者がアイポイントから覗くと観察対象３の実体像と、観察対象３の撮像画像を見ることができるようになっている。
【００８６】
光分割素子４”は、ダイクロイックミラーで構成され、光分割素子４とスライダの間に配置されており、光分割素子４を透過した観察対象３からの光を透過及び反射することによって撮像光学系２”の光路を通る光と助手用光学系１”の光路を通る光とに分割する。
【００８７】
撮像光学系２”は、光分割素子４”の透過側に配置されており、波長分離手段として、ＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”を光路に挿脱可能に備えたスライダ部２2”と、反射部材２5と結像レンズ２1と、ＣＣＤ２3を有している。
結像レンズ２1は、光分割素子４”を透過した光の像をＣＣＤ２3に結像する。
ＩＣＧ用励起光カットフィルタ２2”は、図９に示すように、光分割素子４”を透過した光のうち、可視波長帯域（ここでは、４００〜７００ｎｍ）及びＩＣＧ励起波長帯域（ここでは、７９０〜８２０ｎｍ）の光を遮光し、その他の近赤外波長帯域（ここでは、ＩＣＧの蛍光波長帯域である８２０〜８５０ｎｍ）の光を透過する。
【００８８】
助手用光学系１”は、副観察者である助手が肉眼で観察するための光学系であって、光分割素子４”の反射側に配置されており、リレー系結像レンズ１ａ”と、反射ミラー１ｂ”と、イメージローテータ１ｃ”と、リレー系コリメータレンズ１ｄ”と、反射ミラー１ｅ”と、観察鏡筒１ｆ”を有している。
観察鏡筒１ｆ”は、観察鏡筒１ｎにおける第１の観察光学系と同様、結像レンズと、接眼レンズ（図示省略）を有している。
【００８９】
ここで、実施例１の手術用顕微鏡では、光分割素子４のダイクロイック面、光分割素子４”のダイクロイック面は、夫々、図４に示した透過率特性と同様に、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の透過率（ここでは、平均して約４０％であって、その変動幅が平均透過率である約４０％に対し±１０％以内の透過率）を有し、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での透過率よりも高い透過率（ここでは、平均して約７０％の透過率）を有している。
【００９０】
このように構成された実施例１の手術用顕微鏡では、光源５ａから発した光は、照明レンズ５ｂ、プリズム５ｃ、反射プリズム５ｄを経て楔型ハーフミラー５ｅに入射する。そして、楔型ハーフミラー５ｅを透過した光が、観察対象３を照明する。
観察対象３からの光は、楔型ハーフミラー５ｅで反射され、対物レンズ１1、開口絞り１ｂ、反射プリズム１ｃ、アフォーカルズームレンズ１2を経て光分割素子４に入射する。
【００９１】
光分割素子４で反射された光は、反射プリズム１ｄ、リレー系結像レンズ１ｅ、反射プリズム１ｆ，１ｇ、ミラー１ｈ、反射プリズム１ｉ，１ｊ、リレー系コリメータレンズ１ｋ、２回反射プリズム１ｌ、反射プリズム１ｍを経て観察鏡筒１ｎに入射する。そして、観察鏡筒１ｎにおける結像レンズ１ｎａＲ（１ｎａＬ）、プリズム系１ｎｂ，１ｎｃ，１ｎｄ，１ｎｅ、左右一対の接眼レンズ１ｎｆＲ（１ｎｆＬ）を経て主術者の眼で観察される。これにより、主術者は、観察対象の可視光像を肉眼で立体観察できる。
【００９２】
光分割素子４を透過した光は、光分割素子４”に入射する。
【００９３】
光分割素子４”で反射された光は、リレー系結像レンズ１ａ”、反射ミラー１ｂ”、イメージローテータ１ｃ”、リレー系コリメータレンズ１ｄ”、反射ミラー１ｅ”を経て観察鏡筒１ｆ”に入射し、観察鏡筒１ｆ”を経て助手の眼で観察される。これにより、助手は、観察対象の可視光像を肉眼で観察できる。
【００９４】
光分割素子４”を透過した光は、スライダ部２2”に入射する。スライダ部２2”を透過した光は、ここで、ＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”を光路に挿入されているときには、ＩＣＧ用励起光及び可視光が遮光され、ＩＣＧ用蛍光がＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”を透過する。また、ＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”を光路に挿入されていないときには、可視光がＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”を透過する。スライダ部２2”を透過した光は、結像レンズ２1を経てＣＣＤ２3に結像する。
【００９５】
これにより、主術者が肉眼で可視光観察が可能であるとともに助手も肉眼で可視光観察が可能であり、かつ、ＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”の光路への挿脱により赤外光又は可視光の撮像画像が得られる。
【００９６】
ＣＣＤ２3で撮像された画像は、表示素子１ｎ２ａに表示される。表示素子１ｎ２ａに表示された画像は、リレーレンズ１ｎ２ｂ、反射部材１ｎ２ｃ，１ｎ２ｄ、接眼レンズ１ｎ２ｅを経て主術者の眼で観察される。これにより、主術者は、観察対象３を肉眼で観察すると同時に撮像画像も観察することができる。
【００９７】
このとき、実施例１の手術用顕微鏡では、上述したように、光分割素子４，４”のダイクロイック面は、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の透過率（平均して約４０％であって、その変動幅が平均透過率である約４０％に対し±１０％以内の透過率）を有し、近赤外波長帯域では可視波長帯域（平均して約７８０〜８５０ｎｍ）での透過率よりも高い透過率（約７０％の透過率）を有している。
このため、実施例１の手術用内視鏡によれば、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の観察像を撮像することができ、かつ、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の波長の蛍光像を光量を極力減らすことなく、観察に十分な光量を確保した明るさで撮像できる。
また、実施例１の手術用顕微鏡によれば、一つのＣＣＤで近赤外波長帯域と可視波長帯域の撮像画像が得られるので、撮像素子にかかわるコストを低減することができる。
さらに、実施例１の手術用顕微鏡によれば、光分割素子４の透過側に撮像光学系を配置し、主術者用光学系を光分割素子４の反射側において、観察対象に対し略平行な方向に光学部材を配置したので、主術者のアイポイントを低くすることができる。
なお、図１の構成と同様に、近赤外光と可視光とを分離して夫々の撮像画像を得るため、波長分離手段としてダイクロイックプリズム２2を用い、ダイクロイックプリズム２2で分割された夫々の光路にＣＣＤ２3，２4を配置してもよい。
また、実施例１の手術用顕微鏡では、可視波長帯域を４００ｎｍ〜７００ｎｍに設定したが、３８０ｎｍ〜７００ｎｍに設定してもよい。また、近赤外波長帯域を７８０〜８５０ｎｍに設定したが、例えば、７００〜１０００ｎｍに設定してもよい。
【実施例２】
【００９８】
実施例２の手術用顕微鏡は、実施例１における光分割素子４，４”の反射面のコーティングを、夫々２種類の物質Al2O3とTa2O5を交互に繰り返し蒸着して形成したものである。Al2O3とTa2O5のｅ線に対する屈折率は、１．６７と２．２２であるが、２種類の物質のうち、ｅ線に対する屈折率の大きい方をｎ１、小さい方をｎ２とした場合、ｎ１／ｎ２≦１．３５を満足するようにすると、本実施例のように光分割素子４，４”の反射面での光線の反射方向が互いに逆向きになる場合でも、各反射面への入射角の差による像の色付きを低減することができる。そのため、このような条件を満たしさえすれば、２種類の物質は、本実施例のように、Al2O3とTa2O5に限定されるものではなく、例えば、上記のAl2O3と、ｅ線に対する屈折率が１．４７であるSiO2とを用いても構わない。また、２種類の物質によって形成される膜数は、余り少ないと効果も少ないので、１０層以上に形成するのが好ましく、本実施例もそのように形成した。
【００９９】
その結果得られた本実施例の光分割素子４，４”の透過率特性を図１０に示す。この図から、波長４００〜７００ｎｍの範囲においては、透過率を表すグラフの曲線のリップルの周期が比較的短いことがわかる。本実施例のコーティングでは、波長４００〜７００ｎｍの範囲での曲線の極大値と極小値の数の和が１３となっている。このようにリップルを細かくすることによって、光分割素子４，４”の反射面への入射角の差による波長シフトが起きても色の変化が感じにくくなるため、像の色付きを目立たなくすることができる。極大値と極小値の数の和が多いほど、色付きは目立たなくなるが、波長４００〜７００ｎｍの範囲での曲線の極大値と極小値の数の和が１２以上であれば、実用上問題がない。
【実施例３】
【０１００】
実施例３の手術用顕微鏡は、上記の実施例１とは撮像光学系２”の構成が異なっているだけである。そして、本実施例の撮像光学系２”は、図１１に示されているように、光分割素子４”と反射部材２5との間にリレーレンズ２6を配置し、反射部材２5と結像レンズ２1との間にリレーレンズ２7と切換手段７とを配置することによって、ＴＶカメラ８で撮像できるようにしている。また、切換手段７は、一方の取付け孔に通常光光路長補正部材７1を取り付けており、他方の取付け孔には特定波長光路長補正部材７2と、特定波長帯域の光を透過させるフィルタ７3とを取り付けており、直線作動と回転作動のいずれかによって、通常光光路長補正部材７1を光路上に臨ませて可視光での撮像をしたり、特定波長光路長補正部材７2とフィルタ７3とを光路上に臨ませて赤外光での撮影をしたりすることができるようになっている。
【０１０１】
周知のように、赤外光は可視光よりも波長が長いため、赤外光で観察する場合には、可視光で観察する場合よりも焦点位置が伸びてしまう。そのため、手術用顕微鏡で両方での観察が行えるようにすると、顕微鏡の大型化やコストアップを招いてしまう。しかしながら、本実施例の切換手段７には光路長補正部材７1，７2が設けられているため、ズーム倍率の関係で完全に補正されるとは言えないが、低倍時の同焦ズレと高倍時での同焦ズレの間に補正量を持っていくことによって、実用に供せられるような同焦ズレの少ない、小型で低コストな手術用顕微鏡が得られる。
【０１０２】
なお、本実施例の場合には、特定波長光路長補正部材７2と、特定波長帯域の光を透過させるフィルタ７3とを、切換え部材７の本体に直接取り付けているが、それらを本体とは別の筒状の枠体に取り付けておき、その枠体を、本実施例における取付け孔に装脱可能に嵌合させるようにすると、種々のフィルタを装着することが可能になるだけではなく、フィルタごとの特定波長光路長補正部材と組み合わせて、フィルタごとに最適な焦点ズレ補正を行うことが可能になる。さらに、本実施例では、特定波長光路長補正部材７2とフィルタ７3とを、別部材として構成しているが、フィルタ７3の厚さを調整することによって、特定波長光路長補正部材７2を別部材として設けなくても済むようにすることが可能であり、そのようにすれば、低コスト化が可能になる。
【実施例４】
【０１０３】
実施例４の手術用顕微鏡の構成は、実施例３の構成と似ており、異なる点は、切換手段７の一方の取付け孔に、可視光での観察時に用いる明るさ絞りが取り付けられており、他方の取付け孔には、赤外光での観察時に用いる上記のフィルタ７3と、可視光での観察時に用いる明るさ絞りよりも絞り径の大きい明るさ絞りが取り付けられていることである。そのため、本実施例を説明するための図面は用意されていない。
【０１０４】
周知のように、可視光での観察時には、明るさが十分に確保できるので、絞り径を絞ることによって深度の深い撮影が可能である。しかし、ＩＣＧを用いた赤外蛍光観察のような特殊光観察を行うときには、可視光よりも赤外光の明るさがかなり暗いので、絞りを開放状態にして明るさを確保する必要があるが、本実施例のように構成すれば、切換手段７によって、明るさ絞り径が切り換わるため、明るい特殊光観察が可能になる。
【０１０５】
なお、本実施例の場合にも、フィルタ７3と絞り径の大きな明るさ絞りとは、切換え部材７の取付け孔に対して、直接取り付けるようにしてもよいが、それらを筒状の枠体に取り付けておき、その枠体を取付け孔に対し装脱可能に嵌合させるようにすると、種々のフィルタを装着することが可能になるだけではなく、フィルタごとの最適な絞り径にすることが可能になる。また、明るさ絞りは、フィルタ７3と別部材とせず、フィルタ７3に皮膜として直接形成するようにしてもよい。さらに、絞り径の小さい明るさ絞りを取り付けている一方の取付け孔に、上記の実施例３のように、通常光光路長補正部材７1を取り付け、フィルタ７3と絞り径の大きな明るさ絞りとを取り付けている他方の取付け孔に、上記の実施例３のように、特定波長光路長補正部材７2を取り付けるようにしてもよい。そして、その場合には、さらに、通常光光路長補正部材７1に絞り径の小さい明るさ絞りを皮膜として形成し、特定波長光路長補正部材７2に絞り径の大きい明るさ絞りを皮膜として形成しても差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の手術用顕微鏡は、主術者が肉眼で観察するとともに観察画像を撮像し、可視光画像の他に、気管支における扁平上皮内癌、前癌病変の発見、食道における早期食道癌、前癌病変の発見、胃における胃癌副病変の発見、病変の拡がり診断、大腸における大腸腫瘍性病変の拾い上げ等のために蛍光画像を観察することが必要とされる医療、医学の分野に有用である。
【符号の説明】
【０１０７】
１ 肉眼観察光学系
１1 対物レンズ
１2 アフォーカルズームレンズ
１2Ｒ （右眼用）アフォーカルズームレンズ
１2Ｌ （左眼用）アフォーカルズームレンズ
１3Ｒ、１3Ｒ’、１ｎａＲ （右眼用）結像レンズ
１3Ｌ、１3Ｌ’、１ｎａＬ （左眼用）結像レンズ
１4Ｒ、１4Ｒ’、１ｎｆＲ （右眼用）接眼レンズ
１4Ｌ、１4Ｌ’、１ｎｆＬ （左眼用）接眼レンズ
１Ｒ、１Ｒ’ 右眼用光学系
１Ｌ、１Ｌ’ 左眼用光学系
１’、１” 助手用光学系
１ａ、１ａ’ 光分割素子
１ａ1、１ａ1’ 反射部材
１ａ1Ｒ、１ａ1Ｒ’、１ａ2Ｒ1、１ａ2Ｒ1’ （右眼用）反射面
１ａ1Ｌ、１ａ1Ｌ’、１ａ2Ｌ1、１ａ2Ｌ1’ （左眼用）反射面
１ａ2Ｒ、１ａ2Ｒ’ （右眼用）反射部材
１ａ2Ｌ、１ａ2Ｌ’ （左眼用）反射部材
１ｂ 開口絞り
１ｃ、１ｄ、１ｆ、１ｇ、１ｉ、１ｊ 反射プリズム
１ｅ、１ａ” リレー系結像レンズ
１ｈ ミラー
１ｋ、１ｄ” リレー系コリメータレンズ
１ｌ ２回反射プリズム
１ｍ 反射プリズム
１ｎ、１ｆ” 観察鏡筒
１ｎｂ、１ｎｃ、１ｎｄ、１ｎｅ プリズム系
１ｎｇ 第１の観察光学系の鏡筒
１ｎ２ａ 表示素子
１ｎ２ｂ リレーレンズ
１ｎ２ｃ、１ｎ２ｄ 反射部材
１ｎ２ｅ 接眼レンズ
１ｎ２ｆ 第２の観察光学系の鏡筒
１ｂ”、１ｅ” 反射ミラー
１ｃ” イメージローテータ
２、２’、２” 撮像光学系
２1 結像レンズ
２2 ダイクロイックプリズム（波長分離手段）
２2’ 回転フィルタ（波長分離手段）
２3、２4 ＣＣＤ
２2” スライダ部
２21” ＩＣＧ用励起光カットフィルタ
２5 反射部材
２6、２7 リレーレンズ
３ 観察対象
４、４’、４”、４Ｐ、４Ｐ” 光分割素子
５ 照明光学系
５ａ 光源
５ｂ 照明レンズ
５ｃ プリズム
５ｄ 反射プリズム
５ｅ 楔型ハーフミラー
６ λ／２板
７ 切換手段
７1 通常光光路長補正部材
７2 特定波長光路長補正部材
７3 フィルタ
Ａ 主観察者（主術者）
Ｂ 副観察者（助手）
Ｏ 光軸
Ｏ１ 第１の観察光学系の光軸
Ｏ２ 第２の観察光学系の光軸
５１Ｒ、５１Ｒ’、５１Ｒ” （右眼用）肉眼観察光学系
５１”’ 肉眼観察光学系
５２Ｒ （右眼用）部分透過ミラー
５２Ｒ’ （右眼用）ダイクロイックミラー
５２Ｒ”、５２Ｒ”’ （右眼用）ビームスプリッタ
５１Ｌ、５１Ｌ’、５１Ｌ” （左眼用）肉眼観察光学系
５２Ｌ （左眼用）部分透過ミラー
５２Ｌ’、５２Ｌ”’ （左眼用）ダイクロイックミラー
５２Ｌ” （左眼用）ビームスプリッタ
５３ ビームスプリッタ
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ａ”、５４ｂ” 撮像素子
５４Ｒ’ （右眼用）撮像素子
５４Ｌ’ （左眼用）撮像素子
５４”’ 撮像装置
５５ フィルタ
５６” 第二の肉眼観察光学系
５７” 波長分離素子
６１ 近赤外波長の閾値
７０ 観察対象
７１Ａ 主観察者
７１Ｂ、７１Ｃ 主観察者以外の観察者
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術用顕微鏡に関し、光分割手段を介して分割された、肉眼観察用光路と撮像用光路を備える手術用顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の手術用顕微鏡としては、例えば、下記の特許文献１〜４に記載のものがある。そこで、それらの特許文献に記載されている手術用顕微鏡を、図１１〜図１４を用いて分かり易く説明する。
【０００３】
図１２は特許文献１に記載の手術用顕微鏡の光学系の説明図であり、(a)は概略構成を示す図、(b)は(a)の手術用顕微鏡の光学系に用いられ得るフィルタの透過特性を示すグラフである。この特許文献１に記載の手術用顕微鏡は、図１２(a)に示すように、肉眼観察光学系５１を構成している左右の肉眼観察光学系５１Ｒ，５１Ｌの光路に、光分割素子として部分透過ミラー５２Ｒ，５２Ｌを備え、観察対象７０からの光を２つの光路を通る光に分割している。一方の部分透過ミラー５２Ｌを反射した光路には、ビームスプリッタ５３を備え、さらに２つの光路に分割している。ビームスプリッタ５３を介して分割された夫々の光路には、撮像素子５４ａ，５４ｂを備えている。また、ビームスプリッタ５３を介して分割された一方の光路には、図１２(b)に示すように、近赤外波長の閾値６１よりも短い波長帯域の光を透過せず近赤外波長の閾値６１よりも長い波長帯域の光を透過するフィルタ５５を備えている。他方の部分反射ミラー５２Ｒを反射した光路には、撮像素子５４ｃを備えている。
【０００４】
そして、特許文献１に記載の手術用顕微鏡は、このような構成により、部分透過ミラー５２Ｒ，５２Ｌを透過した光を用いて可視光の実体像を肉眼で観察するとともに、部分透過ミラー５２Ｒを反射した光と、部分透過ミラー５２Ｌで反射されビームスプリッタ５３で分割された一方の光路を通る光とを用いて可視光の実体像を撮像画像として得ることができ、かつ部分透過ミラー５２Ｌで反射されビームスプリッタ５３で分割されたもう一方の光路を通る光を用いて近赤外波長の蛍光像の撮像画像が得られるようになっている。
【０００５】
図１３は特許文献２に記載の手術用顕微鏡の光学系の説明図であり、(a)は概略構成を示す図、(b)は(a)の手術用顕微鏡の光学系における光分割素子の反射特性を示すグラフである。この特許文献２に記載の手術用顕微鏡は、図１３(a)に示すように、肉眼観察光学系５１を構成している左右の肉眼観察光学系５１Ｒ’，５１Ｌ’の光路に、光分割素子としてダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’を備えている。ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’は、図１３(b)に示すように、所定波長帯域の近赤外光を反射しかつ可視光を透過する特性を有している。ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’を反射した光路には、撮像素子５４Ｒ’，５４Ｌ’を備えている。
【０００６】
そして、特許文献２に記載の手術用顕微鏡は、このような構成により、ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’を透過した光を用いて肉眼で可視光の実体像を観察できるとともに、ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’で反射した光を用いて近赤外光の実体像を撮像画像として得ることができるようになっている。
【０００７】
図１４は特許文献３に記載の手術用顕微鏡の光学系の概略構成を示す説明図である。この特許文献３に記載の手術用顕微鏡は、主観察者が肉眼で観察するための肉眼観察光学系５１”を構成している左右の肉眼観察光学系５１Ｒ”，５１Ｌ”の光路に、光分離素子としてビームスプリッタ５２Ｒ”，５２Ｌ”を備えている。一方のビームスプリッタ５２Ｒ”で反射された光路には、副観察者が肉眼で観察するための第二の肉眼観察光学系５６”を備えている。他方のビームスプリッタ５２Ｌ”で反射された光路には、可視光と赤外光とを分離する波長分離素子５７”を有すると共に、波長分離素子５７”で分離された夫々の光路に撮像素子５４ａ”，５４ｂ”を備えている。
【０００８】
そして、特許文献３に記載の手術用顕微鏡は、このような構成により、ビームスプリッタ５２Ｒ”，５２Ｌ”を透過した光を用いて主観察者が可視光の実体像を観察できるとともに、一方のビームスプリッタ５２Ｒ”を反射した光を用いて副観察者が可視光の実体像を観察でき、さらに、他方のビームスプリッタ５２Ｌ”を反射した光を用いて可視光像と赤外光像を撮像画像を得ることができるようになっている。
【０００９】
図１５は特許文献４に記載の手術用顕微鏡の光学系の概略構成を示す説明図である。この特許文献４に記載の手術用顕微鏡は、主観察者７１Ａが左右の肉眼で観察するための肉眼観察光学系５１”’の左右の光路に、光分離素子としてビームスプリッタ５２Ｒ”’，５２Ｌ”’を備えている。ビームスプリッタ５２Ｒ”’，５２Ｌ”’の透過側には、撮像素子を備えた撮像装置５４”’が設けられている。撮像装置５４”’で得られた画像は、主観察者７１Ａ以外の複数の観察者（ここでは観察者７１Ｂ，７１Ｃ）に観察可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１６３４１３号公報
【特許文献２】特開平６−３１９７６５号公報
【特許文献３】特開平５−３４４９９７号公報
【特許文献４】特開２００８−６０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、従来一般の手術用顕微鏡では、主観察者としての主術者が肉眼で観察すると共に、主術者が観察している観察対象の観察像と同じ像を副観察者としての助手が肉眼で又は撮像画像として観察できるように、肉眼観察光学系の光路に光分割素子を設けている。
【００１２】
ところで、手術用顕微鏡で撮像する観察対象の画像には、可視光による観察画像の他にも蛍光による観察画像が重要となってきている。蛍光画像は、気管支における扁平上皮内癌、前癌病変の発見、食道における早期食道癌、前癌病変の発見、胃における胃癌副病変の発見、病変の拡がり診断、大腸における大腸腫瘍性病変の拾い上げ等に有効である。そして、特に、例えば、蛍光色素としてＩＣＧ（イントシアニングリーン）を用いた蛍光画像などの近赤外波長帯域での蛍光画像は、人間の肉眼では認識することが難しい粘膜深部の血管や血流情報を強調でき、癌の深達度診断と治療方針の判定、癌と腺腫（前癌病変）の判別や内視鏡的粘膜下層剥離術後の出血予想及び止血対策に有効である。このため、近年の手術用顕微鏡では、肉眼観察光学系の光路に光分割素子を設けることによって、主術者による肉眼での可視光像の観察とともに、近赤外光の観察画像を得ることが求められている。
【００１３】
しかるに、特許文献１に記載されている手術用顕微鏡の場合には、観察対象７０からの光を分割するための光分離素子に部分透過ミラー５２Ｒ，５２Ｌを用いているため、可視波長帯域の波長と近赤外帯域の蛍光波長が同じ割合で混在した状態で、肉眼観察側光路と撮像側光路とに分割されることになる。しかし、そのような割合の状態で分割されると、近赤外波長の蛍光は微弱であるため、観察に必要な光量が不足してしまうし、さらに、ビームスプリッタ５３により２つの光路を通る光に分割されるので、近赤外蛍光波長の観察画像がさらに暗くなってしまう。また、それだからといって、部分透過ミラー５２Ｒ，５２Ｌの光分割比を、撮像側光路の方が大きくなるようにすると、肉眼観察光学系５１が暗くなり、主術者の肉眼観察に支障をきたしてしまうおそれがある。
【００１４】
また、特許文献２に記載されている手術用顕微鏡の場合には、ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’によって、肉眼観察光学系５１’を通る可視光と撮像光学系を通る赤外光とに分割している。しかし、特許文献２に記載の構成のように、撮像側に可視波長帯域の波長を通さないのでは、肉眼観察光学系５１’で観察する手術者以外の人間が観察対象７０の可視光画像を観察することができない。
【００１５】
この問題を回避するためには、ダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’の肉眼観察側光路に、肉眼観察像と撮像画像とに分けるためのビームスプリッタをさらに設けることが考えられる。しかし、そのようにすると、ビームスプリッタの長さ分、肉眼観察光学系５１’の光路長が伸びて、肉眼観察を行う主術者のアイポイントが高くなり、観察をしながらの手術を行い難くしてしまう。
【００１６】
また、特許文献３に記載されている手術用顕微鏡の場合には、観察対象７０からの光を、ビームスプリッタ５２Ｌ”で、主観察者の肉眼観察光学系５１”の光路と撮像側の光路とに分けており、可視光と赤外光との分離は、撮像側の光路内で波長分離素子５７”’を用いて行っている。即ち、特許文献３に記載の手術用顕微鏡でも、可視波長帯域の波長と近赤外波長帯域の蛍光波長が同じ割合で混在した状態で、肉眼観察側と撮像側とに分割されるため、特許文献１に記載の手術用顕微鏡と同様、近赤外蛍光波長の光量が不足し、波長分離素子５７”’で赤外光と可視光を分離したとしても、近赤外蛍光観察画像が暗くなってしまうことになる。一方、ビームスプリッタ５２Ｌ”の光分割比を、撮像側が大きくなるようにすると、主観察者の肉眼観察光学系５１”が暗くなり、手術者の肉眼観察に支障をきたしてしまう恐れがある。
【００１７】
これらのように、特許文献１〜３に記載されている従来の手術用顕微鏡では、いずれも、手術者による肉眼での観察像と、可視光画像と赤外光画像とを良好な明るさで得ることができないという問題があった。
【００１８】
また、特許文献１、３に記載されてい従来の手術用顕微鏡においては、ビームスプリッタ等の光分割素子を介して主術者側の光路（肉眼観察光学系の光路）とは異なる光路に分割された光は、上述のように用途に応じて、さらにビームスプリッタ等の第２の光分割素子を介して２つの光路に分割され、それぞれの光路において所定の波長の観察像が得られるように構成されている。
そこで、一方の観察像を明るい画像として観察するためには、例えば、第２の光分割素子を光路から退避させて、光を分割させずに一方の光路を通るようにすることが考えられるが、そのようにすると、第２の光分割素子を挿脱するスペースが必要となり、装置が大型化してしまう。
また、その他にも第２の光分割素子を切り替え可能なミラーで構成し、ミラーを光路に挿脱可能にする構成が考えられるが、そのようにすると、ミラーの傾斜角度を保ちながら光路に挿脱可能にするためには、高精度かつ複雑な切り替え機構が必要となり、製造コストが高くなってしまう。
【００１９】
また、特許文献４に記載されている手術用顕微鏡の場合は、ビームスプリッタ５２Ｌ”’，５２Ｒ”’を介して、主観察者７１Ａ以外の複数の観察者７１Ｂ，７１Ｃが撮像画像を観察できる構成になっているが、近赤外波長の光による画像を観察することができる構成にはなっていない。
【００２０】
このように、従来の内視鏡用顕微鏡装置は、光分割素子が、観察対象からの光を、手術者が可視光像を肉眼で観察するための肉眼観察光学系と撮像用光学系とに分割する構成をしているが、肉眼観察像を観察しながら、可視光画像と蛍光画像の両方の観察を行う場合には、微弱な近赤外波長帯域での蛍光画像を光量を落とすことなく観察することができなかった。
また、主術者が観察する光路以外の光路に配置された第２の光分割素子を介して、対象物からの光をさらに２つの観察光路に分ける構成においては、第２の光分割素子を光路から挿脱することなく夫々の観察光路を通る光量比を調整することができなかった。
【００２１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、肉眼での観察とともに可視光画像の観察をすることができ、微弱な近赤外波長帯域での蛍光画像を光量を落とすことなく観察することができる手術用顕微鏡、さらには、主術者以外の光路に配置された第２の光分割素子を介して２つの観察光路に分ける構成において、第２の光分割素子を光路から挿脱することなく夫々の観察光路を通る光量比を調整することが可能な手術用顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するため、本第１の発明による手術用顕微鏡は、観察対象を肉眼で観察するための肉眼観察光学系と、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記観察対象からの光を透過及び反射することによって前記肉眼観察光学系の光路を通る光と前記撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分割素子を備えた手術用顕微鏡において、前記撮像光学系は、前記光分割素子の透過側に配置され、前記光分割素子は、可視波長帯域では一定の透過率を有し、近赤外波長帯域では前記可視波長帯域での透過率よりも高い透過率を有することを特徴としている。
【００２３】
また、本第２の発明による手術用顕微鏡は、観察対象を肉眼で観察するための肉眼観察光学系と、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記観察対象からの光を透過及び反射することによって前記肉眼観察光学系の光路を通る光と前記撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分割素子を備えた手術用顕微鏡において、前記撮像光学系は、前記光分割素子の反射側に配置され、前記光分割素子は、可視波長帯域では一定の反射率を有し、近赤外波長帯域では前記可視波長帯域での反射率よりも高い反射率を有することを特徴としている。
【００２４】
また、本第３の発明による手術用顕微鏡は、観察対象からの光を透過及び反射することによって２つの光路を通る光に分割する第１の光分割素子と、前記第１の光分割素子で分割された一方の光路を通る光を透過及び反射することによってさらに２つの光路に分割する第２の光分割素子と、前記観察対象を観察するための観察光学系を備えた手術用顕微鏡において、前記第１の光分割素子と前記第２の光分割素子との間に、光軸を中心として回転可能な波長板を有し、前記波長板を回転することにより、前記第１の光分割素子と前記第２の光分割素子の分光透過率を調整可能にしたことを特徴としている。
【００２５】
また、本第１の発明の手術用顕微鏡においては、前記光分割素子の可視波長帯域での分光透過率の変動幅が、可視波長帯域での平均透過率に対し±１０％以内であるのが好ましい。
【００２６】
また、本第２の発明の手術用顕微鏡においては、前記光分割素子の可視波長帯域での分光反射率の変動幅が、可視波長帯域での平均反射率に対し±１０％以内であるのが好ましい。
【００２７】
また、本第３の発明の手術用顕微鏡においては、前記第１の光分割素子及び前記第２の光分割素子の可視波長帯域での分光透過率の変動幅が、可視波長帯域での平均透過率に対し±１０％以内であるのが好ましい。
【００２８】
また、本第３の発明の手術用顕微鏡においては、前記第１の光分割素子及び前記第２の光分割素子の可視波長帯域での分光反射率の変動幅が、可視波長帯域での平均反射率に対し±１０％以内であるのが好ましい。
【００２９】
また、本第１の発明の手術用顕微鏡においては、前記光分割素子の分光透過率が次の条件式(1)〜(3)を満足するのが好ましい。
１．３＜Ｅ／［（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４］ ・・・(1)
Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄ≠０ ・・・(2)
５％≦（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４≦５０％ ・・・(3)
但し、Ｅは波長８００ｎｍでの透過率、Ａは波長４００ｎｍでの透過率、Ｂは波長５００ｎｍでの透過率、Ｃは波長６００ｎｍでの透過率、Ｄは波長７００ｎｍでの透過率である。
【００３０】
また、本第２の発明の手術用顕微鏡においては、前記光分割素子の分光反射率が次の条件式(1’)〜(3’)を満足するのが好ましい。
１．３＜Ｅ’／［（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４］ ・・・(1')
Ａ’×Ｂ’×Ｃ’×Ｄ’≠０ ・・・(2')
５％≦（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４≦５０％ ・・・(3')
但し、Ｅ’は波長８００ｎｍでの透過率、Ａ’は波長４００ｎｍでの反射率、Ｂ’は波長５００ｎｍでの反射率、Ｃ’は波長６００ｎｍでの反射率、Ｄ’は波長７００ｎｍでの反射率である。
【００３１】
また、本第１及び第２の発明の手術用顕微鏡においては、前記撮像光学系が、可視波長帯域と近赤外波長帯域の光を分離する波長分離手段と、分離した夫々の波長を撮像する撮像素子を有するのが好ましい。
【００３２】
また、本第３の発明の手術用顕微鏡においては、前記観察光学系が、前記第１の光路分割素子により分割された他方の光路に配置された、前記観察対象を肉眼で観察するための第１の肉眼観察光学系と、前記第２の光路分割素子により分割された一方の光路に配置された、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記第２の光路分割素子により分割された他方の光路に配置された、前記観察対象を肉眼で観察するための第２の肉眼観察光学系とを有し、前記撮像光学系が、可視波長帯域と近赤外波長帯域の光を分離する波長分離手段と、分離した夫々の波長を撮像する撮像素子を有するのが好ましい。
【００３３】
また、本第１の発明においては、前記光分割素子の透過側であって前記光分割素子と前記撮像光学系との間に配置され、前記光分割素子からの光を透過及び反射することによって前記撮像光学系を通る光線と第２の肉眼観察光学系を通る光線に分割する第２の光分割素子をさらに備え、前記光分割素子と前記第２の光分割素子の反射面のコーティングは、夫々２種の物質を交互に繰り返し蒸着して形成され、前記２種の物質の屈折率は、ｅ線に対する屈折率の大きい方をｎ１、小さい方をｎ２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
ｎ１／ｎ２≦１．３５
【００３４】
また、本第２の発明においては、前記光分割素子の反射側であって前記光分割素子と前記撮像光学系との間に配置され、前記光分割素子からの光を透過及び反射することによって前記撮像光学系を通る光線と第２の肉眼観察光学系を通る光線に分割する第２の光分割素子をさらに備え、前記光分割素子と前記第２の光分割素子の反射面のコーティングは、夫々２種の物質を交互に繰り返し蒸着して形成され、前記２種の物質の屈折率は、ｅ線に対する屈折率の大きい方をｎ１、小さい方をｎ２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
ｎ１／ｎ２≦１．３５
【００３５】
また、本第１及び第２の発明において、前記光分割素子と前記第２の光分割素子の反射面のコーティングに用いられる前記２種の物質は、Al2O3とTa2O5であることが好ましい。その場合、そのコーティングは、２種の物質を１０層以上蒸着して形成されるようにすると、一層好ましいものとなる。
【００３６】
更に、本第１及び第２の発明において、前記コーティングは、波長４００〜７００ｎｍの範囲での透過率又は反射率の極大値と極小値の和が１２以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、肉眼での観察とともに可視光画像の観察をすることができ、微弱な近赤外波長帯域での蛍光画像を光量を落とすことなく観察することができる手術用顕微鏡、さらには、主術者以外の光路に配置された第２の光分割素子を介して２つの観察光路に分ける構成において、第２の光分割素子を光路から挿脱することなく夫々の観察光路を通る光量比を調整することが可能な手術用顕微鏡が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１の手術用顕微鏡において肉眼観察光学系の光路を通る光と撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分離素子の分光反射率特性を示すグラフである。
【図３】本発明の第二実施形態にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
【図４】図３の手術用顕微鏡において肉眼観察光学系の光路を通る光とその他の光路を通る光とに分割する光分離素子、及び助手用光学系の光路を通る光と撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分離素子の分光透過率特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第三実施形態にかかる手術用顕微鏡の要部構成を示す説明図である。
【図６】図５の手術用顕微鏡における光分割素子を透過する偏光の透過率を示す説明図で、(a)は２つの光分割素子の間に配置されたλ／２板を、その光学軸が第１の光分離素子を透過した直線偏光成分と一致するように回転させたときにおける、第１の光分割素子を透過しλ／２板を通過した直線偏光成分の割合と、第２の光分割素子の偏光透過率特性を示すグラフ、(b)は２つの光分割素子の間に配置されたλ／２板を、その光学軸が光軸を中心として入射する直線偏光成分に対し４５°傾くように回転させたときにおける、第１の光分割素子を透過しλ／２板を通過した直線偏光成分の割合と、第２の光分割素子の偏光透過率特性を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例１にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
【図８】図７の手術用顕微鏡における主術者用光学系の構成を示す説明図で、(a)はリレー系を構成する光学部材を示す斜視図、(b)は観察鏡筒内部の光学構成を示す断面図である。
【図９】実施例１の手術用顕微鏡に用いられるＩＣＧ用励起光カットフィルタの分光透過率特性を示すグラフである。
【図１０】実施例２の手術用顕微鏡における光分割素子の透過率特性を示すグラフである。
【図１１】実施例３の手術用顕微鏡における撮像光学系の概略構成を示す説明図である。
【図１２】特許文献１に記載の手術用顕微鏡の光学系の説明図であり、(a)は概略構成を示す図、(b)は(a)の手術用顕微鏡の光学系に用いられ得るフィルタの透過特性を示すグラフである。
【図１３】特許文献２に記載の手術用顕微鏡の光学系の説明図であり、(a)は概略構成を示す図、(b)は(a)の手術用顕微鏡の光学系における光分割素子の反射特性を示すグラフである。
【図１４】特許文献３に記載の手術用顕微鏡の光学系の概略構成を示す説明図である。
【図１５】特許文献４に記載の手術用顕微鏡の光学系の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
第一実施形態
図１は本発明の第一実施形態にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図、図２は図１の手術用顕微鏡において肉眼観察光学系の光路を通る光と撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分離素子の分光反射率特性を示すグラフである。
第一実施形態の手術用顕微鏡は、観察対象３を肉眼で観察するための肉眼観察光学系１と、観察対象３を撮像するための撮像光学系２と、観察対象３からの光を透過及び反射することによって肉眼観察光学系１の光路を通る光と肉眼観察光学系１とは別の光路を通る光とに分割する光分割素子４，４’と、助手用光学系１’を備えている。
【００４０】
肉眼観察光学系１は、主観察者である主術者Ａが肉眼で観察するための光学系であり、右眼用光学系１Ｒと、左眼用光学系１Ｌとで構成されている。右眼（左眼）用光学系１Ｒ（１Ｌ）は、対物レンズ１1と、アフォーカルズームレンズ１2Ｒ（１2Ｌ）と、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）と、接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）を有している。
対物レンズ１1は、観察対象３からの光束をアフォーカル光束にする。アフォーカルズームレンズ１2Ｒ（１2Ｌ）は、観察倍率を変更する。結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）は、光分割素子４（４’）を透過した光の像を×印の位置に形成する。接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）は、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）を介して形成される像を拡大する。
【００４１】
光分割素子４は、ダイクロイックミラーで構成され、アフォーカルズームレンズ１2Ｌと結像レンズ１3Ｌの間に配置されており、観察対象３からの光を透過及び反射することによって左眼用光学系１Ｌの光路を通る光と撮像光学系２の光路を通る光とに分割する。
【００４２】
撮像光学系２は、光分割素子４の反射側に配置されており、結像レンズ２1と、波長分離手段としてのダイクロイックプリズム２2と、撮像素子としての二つのＣＣＤ２3，２4を有している。
結像レンズ２1は、光分割素子４で反射された光の像をＣＣＤ２3，２4に結像する。
ダイクロイックプリズム２2は、光分割素子４で反射された光のうち、可視波長帯域（ここでは、４００〜７００ｎｍ）の光を透過し、近赤外波長帯域（ここでは、ＩＣＧの蛍光波長帯域である７８０〜８５０ｎｍ）の光を反射する。
ＣＣＤ２3は、ダイクロイックプリズム２2で反射された近赤外波長帯域の光の観察像を撮像する。ＣＣＤ２4は、ダイクロイックプリズム２2を透過した可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光の観察像を撮像する。
【００４３】
光分割素子４’は、ハーフミラーで構成され、アフォーカルズームレンズ１2Ｒと結像レンズ１3Ｒの間に配置されており、観察対象３からの光を透過及び反射することによって右眼用光学系１Ｒの光路を通る光と助手用光学系１’の光路を通る光とに分割する。
助手用光学系１’は、副観察者である助手Ｂが肉眼で観察するための光学系であり、光路分割素子１ａ’と、右眼用光学系１Ｒ’と、左眼用光学系１Ｌ’とで構成されている。
光路分割素子１ａ’は、２つの反射面１ａ1Ｒ’，１ａ1Ｌ’を有する反射部材１ａ1’と、反射面１ａ1Ｒ’（１ａ1Ｌ’）で反射した光を右眼用光学系１Ｒ’（左眼用光学系１Ｌ’）へ向けて反射する反射面１ａ2Ｒ1’（１ａ2Ｌ1’）を有する反射部材１ａ2Ｒ’（１ａ2Ｌ’）を有している。
右眼（左眼）用光学系１Ｒ’（１Ｌ’）は、結像レンズ１3Ｒ’（１3Ｌ’）と、接眼レンズ１4Ｒ’（１4Ｌ’）を有している。結像レンズ１3Ｒ’（１3Ｌ’）は、光路分割素子１ａ’の反射面１ａ1Ｒ’（１ａ1Ｌ’）、１ａ2Ｒ1’（１ａ2Ｌ1’）で反射された光の像を×印の位置に形成する。接眼レンズ１4Ｒ’（１4Ｌ’）は、結像レンズ１3Ｒ’（１3Ｌ’）を介して形成される像を拡大する。
なお、図１では、便宜上、右眼用光学系１Ｒ’と左眼用光学系１Ｌ’とを紙面上に並べて示したが、実際には、左眼用光学系１Ｌ’は紙面において右眼用光学系１Ｒ’の奥側に配置されている。
【００４４】
ここで、第一実施形態の手術用顕微鏡では、光分割素子４のダイクロイック面は、図２に示すように、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の反射率（ここでは、平均して約３０％であって、その変動幅が平均透過率である約３０％に対し±１０％以内の反射率）を有し、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での反射率よりも高い反射率（ここでは、平均して約６０％の反射率）を有している。
【００４５】
このように構成された第一実施形態の手術用顕微鏡では、観察対象３である術部からの光は、対物レンズ１1、アフォーカルズームレンズ１2Ｒ（１2Ｌ）を経て、光分割素子４（４’）に入射する。
【００４６】
光分割素子４（４’）を透過した光は、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）で結像され、接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）によって拡大されて主術者Ａの眼で観察される。これにより、主術者Ａは、観察対象３の可視光像を肉眼で立体観察できる。
光分割素子４’で反射された光は、光路分割素子１ａ’の反射面１ａ1Ｒ’（１ａ1Ｌ’）、及び反射部材１ａ2Ｒ’（１ａ2Ｌ’）の反射面１ａ2Ｒ1’（１ａ2Ｌ1’）で反射されて、右眼用光学系１Ｒ’（左眼用光学系１Ｌ’）の光路へ導かれる。右眼用光学系１Ｒ’（左眼用光学系１Ｌ’）の光路へ導かれた光は、結像レンズ１3Ｒ’（１3Ｌ’）で結像され、接眼レンズ１4Ｒ’（１4Ｌ’）によって拡大されて助手Ｂの眼で観察される。これにより、助手Ｂは、観察対象３の可視光像を肉眼で立体観察できる。
光分割素子４で反射された光は、結像レンズ２1を経てダイクロイックプリズム２2に入射する。ダイクロイックプリズム２2は、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光を透過し近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の光を反射する。ダイクロイックプリズム２2で反射された近赤外波長帯域の光は、ＣＣＤ２3に結像する。ダイクロイックプリズム２2を透過した可視波長帯域の光は、ＣＣＤ２4に結像する。
このように、第一実施形態の手術用顕微鏡では、主術者Ａが観察対象３を肉眼で可視光観察できるとともに助手Ｂも観察対象３を肉眼で可視光観察でき、かつ、赤外光と可視光の夫々の撮像画像が得られる。
【００４７】
このとき、第一実施形態の手術用顕微鏡では、上述したように、光分割素子４のダイクロイック面は、図２に示すように、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の反射率（ここでは、平均して約３０％であって、その変動幅が平均透過率である約３０％に対し±１０％以内の反射率）を有し、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での反射率よりも高い反射率（ここでは、平均して約６０％の反射率）を有している。
このため、第一実施形態の手術用顕微鏡によれば、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の観察像を撮像することができ、かつ、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の波長の蛍光像を光量を極力減らすことなく、観察に十分な光量を確保した明るさで撮像できる。
【００４８】
これに対し、光分割素子４を、従来の特許文献１に記載の手術用顕微鏡における部分透過ミラー５２Ｒ，５２Ｌのように、ハーフミラーで構成したのでは、光分割素子４を反射する近赤外光の反射率が低くなるため、ＣＣＤ２3で撮像したときの近赤外光の画像が暗くなって観察し難くなる。
また、光分割素子４を、特許文献２に記載の手術用顕微鏡におけるダイクロイックミラー５２Ｒ’，５２Ｌ’のように、撮像側を可視波長帯域の波長が通らない特性のダイクロイックミラーで構成すると、近赤外光の撮像画像と可視光の撮像画像とを同時に得ることができなくなる。
【００４９】
このように、第一実施形態の手術用顕微鏡によれば、主術者、助手が肉眼で可視光観察できるとともに、近赤外光の光量を極力減らすことなく、微弱なＩＣＧ蛍光画像と可視光画像とを同時に得ることができる。
【００５０】
なお、図１の構成では、近赤外光と可視光とを分離して夫々の撮像画像を得るために、波長分離手段としてダイクロイックプリズム２2を用い、ダイクロイックプリズム２2で分割された夫々の光路にＣＣＤ２3，２4を配置したが、波長分離手段はこのような構成に限定されるものではない。例えば、可視波長帯域の光を通過させるとともに近赤外波長帯域の光を遮光するフィルタと、可視波長帯域の光を遮光するとともに近赤外波長帯域の光を透過させるフィルタとをターレットに備えた回転フィルタを回転させることにより、それらのフィルタが、結像レンズ２1の出射光軸上に交互に切り替わって挿入されるようにし、可視光像と近赤外像とを時分割で得るようにしてもよい。そのようにした場合には、ＣＣＤは、回転フィルタからの透過光軸上に一つ配置するだけで足りることになる。
【００５１】
また、第一実施形態の手術用顕微鏡では、可視波長帯域を４００ｎｍ〜７００ｎｍに設定したが、３８０ｎｍ〜７００ｎｍに設定してもよい。また、近赤外波長帯域を７８０〜８５０ｎｍに設定したが、例えば、７００〜１０００ｎｍに設定してもよい。
【００５２】
また、第一実施形態の手術用顕微鏡では、光分割素子４のダイクロイック面の反射率を、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では平均して約３０％であって、その変動幅が平均透過率である約３０％に対し±１０％以内の反射率、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での反射率よりも高い平均して約６０％の反射率としたが、光分割素子４の分光反射率は、次の条件式(1')〜(3')を満足するように設定するのが好ましく、その範囲であれば、どのように設定しても良い。
１．３＜Ｅ’／［（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４］ ・・・(1')
Ａ’×Ｂ’× Ｃ’×Ｄ’≠０ ・・・(2')
５％≦（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４≦５０％ ・・・(3')
但し、Ｅ’は波長８００ｎｍでの透過率、Ａ’は波長４００ｎｍでの反射率、Ｂ’は波長５００ｎｍでの反射率、Ｃ’は波長６００ｎｍでの反射率、Ｄ’は波長７００ｎｍでの反射率である。
条件式(1')を満足しないと、近赤外光を効率よく利用できず、明るいＩＣＧ蛍光観察画像が得難くなる。
条件式(2')を満足しないと、可視光画像の色バランスが悪くなる。
条件式(3')の下限値を下回ると、撮像系の光量が不足し、観察に適した明るさの可視光画像が得難くなる。
条件式(3')の上限値を上回ると、手術者の肉眼観察系の光量が不足し、支障を来たし易い。
【００５３】
第二実施形態
図３は本発明の第二実施形態にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。図４は図３の手術用顕微鏡において肉眼観察光学系の光路を通る光とその他の光路を通る光とに分割する光分離素子、及び助手用光学系の光路を通る光と撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分離素子の分光透過率特性を示すグラフである。
第二実施形態の手術用顕微鏡は、観察対象３を肉眼で観察するための肉眼観察光学系１と、観察対象を撮像するための撮像光学系２’と、観察対象３からの光を透過及び反射することによって肉眼観察光学系１の光路を通る光と肉眼観察光学系１とは別の光路を通る光とに分割する光分割素子４と、助手用光学系１’と、光分割素子４で分割されて上記別の光路を通る光を透過及び反射することによって撮像光学系２’の光路を通る光と助手用光学系１’を通る光とに分割する光分割素子４”を備えている。
【００５４】
肉眼観察光学系１は、主観察者である主術者Ａが肉眼で観察するための光学系であり、光路分割素子１ａと、右眼用光学系１Ｒと、左眼用光学系１Ｌとで構成されている。
光路分割素子１ａは、２つの反射面１ａ1Ｒ，１ａ1Ｌを有する反射部材１ａ1と、反射面１ａ1Ｒ（１ａ1Ｌ）で反射した光を右眼用光学系１Ｒ（左眼用光学系１Ｌ）へ向けて反射する反射面１ａ2Ｒ1（１ａ2Ｌ1）を有する反射部材１ａ2Ｒ（１ａ2Ｌ）を有している。
右眼（左眼）用光学系１Ｒ（１Ｌ）は、対物レンズ１1と、アフォーカルズームレンズ１2と、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）と、接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）を有している。
対物レンズ１1は、観察対象３からの光束をアフォーカル光束にする。アフォーカルズームレンズ１2は、観察倍率を変更する。結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）は、光分割素子４で反射され、光路分割素子１ａの反射面１ａ1Ｒ（１ａ1Ｌ）、１ａ2Ｒ1（１ａ2Ｌ1）で反射された光の像を×印の位置に形成する。接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）は、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）を介して形成される像を拡大する。
なお、図３では、便宜上、右眼用光学系１Ｒと左眼用光学系１Ｌとを紙面上に並べて示したが、実際には、左眼用光学系１Ｌは紙面において右眼用光学系１Ｒの奥側に配置されている。
【００５５】
光分割素子４は、ダイクロイックミラーで構成され、アフォーカルズームレンズ１2と光分離素子４”の間に配置されており、観察対象３からの光を反射及び透過することによって、肉眼観察光学系１の光路を通る光と、肉眼観察光学系１の光路以外の光路を通る光とに分割する。
また、光分割素子４”は、ダイクロイックミラーで構成され、光分割素子４と回転フィルタ２2’の間に配置されており、光分割素子４を透過した観察対象３からの光を透過及び反射することによって、撮像光学系２’の光路を通る光と、助手用光学系１’の光路を通る光とに分割する。
【００５６】
撮像光学系２’は、光分割素子４”の透過側に配置されており、波長分離手段としての回転フィルタ２2’と、結像レンズ２1と、ＣＣＤ２3を有している。
結像レンズ２1は、光分割素子４”を透過した光の像をＣＣＤ２3に結像する。
回転フィルタ２2’は、光分割素子４”を透過した光のうち、可視波長帯域（ここでは、４００〜７００ｎｍ）の光を透過し近赤外波長帯域（ここでは、ＩＣＧの蛍光波長帯域である７８０〜８５０ｎｍ）の光を遮光するフィルタ２21’と、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光を遮光し近赤外波長帯域（ここでは、ＩＣＧの蛍光波長帯域である７８０〜８５０ｎｍ）の光を透過するフィルタ２22’をターレットに備えて構成されている。そして、ターレットの回転によりこれらのフィルタ２21’，２22’が結像レンズ２1の光軸上に交互に切り替わって挿入されるように配置されている。
ＣＣＤ２3は、回転フィルタ２2’からの透過光軸上に配置されており、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光の像と近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の光の像とを時分割で撮像する。
【００５７】
助手用光学系１’の構成は、第一実施形態の手術用顕微鏡と実質的に同じであるため、第一実施形態の場合と同じ符号を付け、具体的な説明を省略する。
なお、図３では、便宜上、右眼用光学系１Ｒ’と左眼用光学系１Ｌ’とを紙面上に並べて示したが、実際には、右眼用光学系１Ｒ’は紙面において左眼用光学系１Ｌ’の奥側に配置されている。
【００５８】
ここで、第二実施形態の手術用顕微鏡では、光分割素子４，４”のダイクロイック面は、夫々、図４に示すように、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の透過率（ここでは、平均して約４０％であって、その変動幅が平均透過率である約４０％に対し±１０％以内の透過率）を有し、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での透過率よりも高い透過率（ここでは、平均して約７０％の透過率）を有している。
【００５９】
このように構成された第二実施形態の手術用顕微鏡では、観察対象３である術部からの光は、対物レンズ１1、アフォーカルズームレンズ１2を経て、光分割素子４に入射する。
【００６０】
光分割素子４で反射された光は、光路分割素子１ａにおける反射部材１ａ1の反射面１ａ1Ｒ（１ａ1Ｌ）、及び反射部材１ａ2Ｒ（１ａ2Ｌ）の反射面１ａ2Ｒ1（１ａ2Ｌ1）で反射されて、右眼用光学系１Ｒ（左眼用光学系１Ｌ）の光路へ導かれる。右眼用光学系１Ｒ（左眼用光学系１Ｌ）の光路へ導かれた光は、結像レンズ１3Ｒ（１3Ｌ）で結像され、接眼レンズ１4Ｒ（１4Ｌ）によって拡大されて主術者Ａの眼で観察される。これにより、主術者Ａは、観察対象３の可視光像を肉眼で立体観察できる。
【００６１】
光分割素子４を透過した光は、光分割素子４”に入射する。
【００６２】
光分割素子４”で反射された光は、光路分割素子１ａ’における反射部材１ａ1の反射面１ａ1Ｒ’（１ａ1Ｌ’）、及び反射部材１ａ2Ｒ’（１ａ2Ｌ’）の反射面１ａ2Ｒ1’（１ａ2Ｌ1’）で反射されて、右眼用光学系１Ｒ’（左眼用光学系１Ｌ’）の光路へ導かれる。右眼用光学系１Ｒ’（左眼用光学系１Ｌ’）の光路へ導かれた光は、結像レンズ１3Ｒ’（１3Ｌ’）で結像され、接眼レンズ１4Ｒ’（１4Ｌ’）によって拡大されて助手Ｂの眼で観察される。これにより、助手Ｂは、観察対象の可視光像を肉眼で立体観察できる。
【００６３】
光分割素子４”を透過した光は、回転フィルタ２2’に入射する。回転フィルタ２2’は、ターレットの回転により、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光と、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の光を交互に時分割で透過する。回転フィルタ２2’を時分割で透過した可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の光と、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の光は、結像レンズ２1を経てＣＣＤ２3に結像する。
このように、第二実施形態の手術用顕微鏡では、観察対象３を肉眼で可視光観察できるとともに助手Ｂも観察対象３を肉眼で可視光観察でき、かつ、赤外光と可視光の夫々の撮像画像が時分割で得られる。
【００６４】
このとき、第二実施形態の手術用顕微鏡では、上述したように、光分割素子４，４”のダイクロイック面は、図４に示すように、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の透過率（平均して約４０％であって、その変動幅が平均透過率である約４０％に対し±１０％の透過率）を有し、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での透過率よりも高い透過率（平均して約７０％の透過率）を有している。
【００６５】
このため、第二実施形態の手術用顕微鏡によれば、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の観察像を撮像することができ、かつ、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の波長の蛍光像を、光量を極力減らすことなく、観察に十分な光量を確保した明るさで撮像できる。
また、第二実施形態の手術用顕微鏡によれば、一つのＣＣＤで近赤外波長帯域と可視波長帯域の撮像画像が得られるので、撮像素子にかかわるコストを低減することができる。
【００６６】
なお、第二実施形態では、このように、近赤外波長帯域と可視波長帯域の撮像画像を一つのＣＣＤで得られるようにしているが、図１に示されている第一実施形態の構成と同様に、近赤外光と可視光とを分離して夫々の撮像画像を得るために、波長分離手段としてダイクロイックプリズム２2を用い、ダイクロイックプリズム２2で分割された夫々の光路にＣＣＤ２3，２4を配置するようにしてもよい。
【００６７】
また、第二実施形態の手術用顕微鏡では、可視波長帯域を４００ｎｍ〜７００ｎｍに設定したが、３８０ｎｍ〜７００ｎｍに設定してもよい。また、近赤外波長帯域を７８０〜８５０ｎｍに設定したが、例えば、７００〜１０００ｎｍに設定してもよい。
【００６８】
また、第二実施形態の手術用顕微鏡では、光分割素子４，４”のダイクロイック面の透過率を、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では平均して約４０％であって、その変動幅が平均透過率である約４０％に対し±１０％以内の透過率、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での透過率よりも高い平均して約７０％の透過率としたが、光分割素子４，４”の分光透過率は、次の条件式(1)〜(3)を満足するように設定するのが好ましく、その範囲であれば、どのように設定しても良い。
１．３＜Ｅ／［（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４］ ・・・(1)
Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄ≠０ ・・・(2)
５％≦（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４≦５０％ ・・・(3)
但し、Ｅは波長８００ｎｍでの透過率、Ａは波長４００ｎｍでの透過率、Ｂは波長５００ｎｍでの透過率、Ｃは波長６００ｎｍでの透過率、Ｄは波長７００ｎｍでの透過率である。
条件式(1)を満足しないと、近赤外光を効率よく利用できず、明るいＩＣＧ蛍光観察画像が得難くなる。
条件式(2)を満足しないと、可視光画像の色バランスが悪くなる。
条件式(3)の下限値を下回ると、撮像系の光量が不足し、観察に適した明るさの可視光画像が得難くなる。
条件式(3)の上限値を上回ると、手術者の肉眼観察系の光量が不足し、支障を来たし易い。
【００６９】
第三実施形態
図５は本発明の第三実施形態にかかる手術用顕微鏡の要部構成を示す説明図である。図６は図５の手術用顕微鏡における光分割素子を透過する偏光の透過率を示す説明図で、(a)は２つの光分割素子の間に配置されたλ／２板を、その光学軸が第１の光分離素子を透過した直線偏光成分と一致するように回転させたときにおける、第１の光分割素子を透過しλ／２板を通過した直線偏光成分の割合と、第２の光分割素子の偏光透過率特性を示すグラフ、(b)は２つの光分割素子の間に配置されたλ／２板を、その光学軸が光軸を中心として入射する直線偏光成分に対し４５°傾くように回転させたときにおける、第１の光分割素子を透過しλ／２板を通過した直線偏光成分の割合と、第２の光分割素子の偏光透過率特性を示すグラフである。
【００７０】
第三実施形態の手術用顕微鏡は、第二実施形態の手術用顕微鏡における光分割素子４，４”の代わりに、第１の光分割素子としての光分割素子４Ｐと、λ／２板６と、第２の光分割素子としての光分割素子４Ｐ”を備えている。
光分割素子４Ｐ，４Ｐ”は、図６(a)に示すように、分光透過率特性が直線偏光成分によって異なる偏光ビームスプリッタで構成されている。
λ／２板６は、光分割素子４Ｐと光分割素子Ｐ”との間に配置され、光軸Ｏを中心として回転可能に備えられている。
その他の構成は、第二実施形態の手術用顕微鏡と略同じである。
【００７１】
このように構成された第三実施形態の手術用顕微鏡では、λ／２板６を光軸Ｏを中心として回転させることに伴い、偏光面が回転する。そして、この偏光面の回転により２つの直線偏光成分の透過率が変動する。
ここでは、第１の光分離素子４Ｐ及び第２の光分離素子４Ｐ”の夫々が、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域におけるＰ偏光成分の透過率が８０％、Ｓ偏光成分の透過率が２０％である場合について説明する。
【００７２】
まず、λ／２板６を、その光学軸が第１の光分離素子４Ｐを透過した直線偏光成分と一致するように回転させたときの、第１の光分離素子４Ｐ〜第２の光分離素子４Ｐ”を透過する光の割合は、
Ｐ偏光成分の透過率：８０％（第１の光分離素子４Ｐ）×８０％（第２の光分離素子４Ｐ”）＝６４％
Ｓ偏光成分の透過率：２０％（第１の光分離素子４Ｐ）×２０％（第２の光分離素子４Ｐ”）＝４％
ここで、第１の光分割素子４Ｐに入射する光に含まれるＰ偏光成分、Ｓ偏光成分の割合は夫々５０％ずつであるから、
（６４％＋４％）／２＝３４％
となる。
【００７３】
また、λ／２板６を、その光学軸が第１の光分離素子４Ｐを透過した直線偏光成分と一致した状態から、その光学軸が光軸Ｏを中心として入射する直線偏光成分に対し４５°傾くように回転させると、偏光面は９０°回転する。これにより、第１の光分離素子４Ｐを透過した直線偏光成分の割合は、λ／２板６を通過することによって、Ｐ偏光成分が２０％、Ｓ偏光成分が８０％となる。
この場合の第１の光分離素子４〜第２の光分離素子４”を透過する光の割合は、
Ｐ偏光成分：２０％（第１の光分離素子、λ／２板）×８０％（第２の光分離素子４”）＝１６％
Ｓ偏光成分：８０％（第１の光分離素子、λ／２板）×２０％（第２の光分離素子４”）＝１６％
ここで、第１の光分割素子４Ｐに入射する光に含まれるＰ偏光成分、Ｓ偏光成分の割合は夫々５０％ずつであるから、
（１６％＋１６％）／２＝１６％
となる。
【００７４】
このことから、第三実施形態の手術用顕微鏡によれば、λ／２板６を回転させるだけで、光の透過率を可変とすることが可能で、光の透過率を増大させて、透過側でより明るい観察画像を得ることが可能となる。
この第三実施形態の手術用顕微鏡における第１の光分割素子４Ｐ、λ／２板６、第２の光分割素子４Ｐ”の構成は、第一及び第二実施形態の手術用顕微鏡に応用することができる。そのようにすれば、近赤外光の透過率を高くすることができ、より明るい観察像として近赤外波長帯域での蛍光像を観察することができる。
なお、第三実施形態では、光軸を中心として回転可能な波長板を一枚のλ／２板で構成したが、二枚のλ／４板で構成してもよい。
【実施例１】
【００７５】
図７は本発明の実施例１にかかる手術用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。図８は図７の手術用顕微鏡における主術者用光学系の構成を示す説明図で、(a)はリレー系を構成する光学部材を示す斜視図、(b)は観察鏡筒内部の光学構成を示す断面図である。図９は実施例１の手術用顕微鏡に用いられるＩＣＧ用励起光カットフィルタの分光透過率特性を示すグラフである。
【００７６】
実施例１の手術用顕微鏡は、第二実施形態の手術用顕微鏡の基本構成を用いてより具体化したものである。
実施例１の手術用顕微鏡は、観察対象３を肉眼で観察するための主術者用の肉眼観察光学系と、観察対象３を撮像するための撮像光学系２”と、観察対象３からの光を透過及び反射することによって主術者用の肉眼観察光学系の光路を通る光と主術者用の肉眼観察光学系とは別の光路を通る光とに分割する光分割素子４と、助手用光学系１”と、光分割素子４で分割されて上記別の光路を通る光を透過及び反射することによって撮像光学系２”の光路を通る光と助手用光学系１”を通る光とに分割する光分割素子４”とを備えているほか、照明光学系を備えている。
【００７７】
照明光学系は、光源５ａと、照明レンズ５ｂと、プリズム５ｃと、反射プリズム５ｄと、楔型のハーフミラー５ｅとで構成されている。
照明レンズ５ｂは、光源５ａからの光を反射プリズム５ｄ付近に結像させる。プリズム５ｃは、照明光学系の光路を曲げて、肉眼観察光学系や撮像光学系２”との干渉を避けるために設けられている。プリズム５ｃには、ＮＡの大きな照明光束すべての光束を全反射させるために頂角が９０°以上のプリズムが用いられている。楔型のハーフミラー５ｅは、反射プリズム５ｄを経た光を透過させて観察対象３である物体面を照明する。なお、光源５ａは、ライトガイドの出射端面で構成しても良い。
【００７８】
主術者用の肉眼観察光学系は、楔型のハーフミラー５ｅと、対物レンズ１1と、開口絞り１ｂと、反射プリズム１ｃと、アフォーカルズームレンズ１2と、反射プリズム１ｄと、リレー系結像レンズ１ｅと、反射プリズム１ｆ，１ｇと、ミラー１ｈと、反射プリズム１ｉ，１ｊと、リレー系コリメータレンズ１ｋと、２回反射プリズム１ｌと、反射プリズム１ｍと、観察鏡筒１ｎを有している。
【００７９】
楔型ハーフミラー５ｅは、観察対象３である物体からの光を反射して対物レンズ１1に導く。対物レンズ１1は、観察対象３からの光束をアフォーカル光束にする。また、対物レンズ１1は、構成するレンズ群の一部を光軸に沿って移動させることにより、作動距離を変えることができるようになっている。
開口絞り１ｂは、観察鏡筒１ｎにおける左右の開口絞りとズーム最高倍において共役となる位置に配置されており、アフォーカルズームレンズ１2における高倍側で観察する光束の外側を遮光する。
反射プリズム１ｃは、開口絞り１ｂを通った光を上側に反射してアフォーカルズームレンズ１2に導く。アフォーカルズームレンズ１2は、構成するレンズ群のうち少なくとも２つのレンズ群が光軸に沿って移動することにより、アフォーカル状態を保って、変倍をすることができるようになっている。
【００８０】
光分割素子４は、ダイクロイックミラーで構成され、アフォーカルズームレンズ１2と光分割素子４”の間に配置されており、観察対象３からの光を反射及び透過することによって主術者用光学系の光路を通る光と、撮像光学系２”及び助手用光学系の光路を通る光とに分割する。
【００８１】
反射プリズム１ｄは、図８(a)に示すように、光分割素子４の反射側に配置されており、光分割素子４より反射された光を下方に反射する。リレー系結像レンズ１ｅは、反射プリズム１ｄを経た光を結像点１ｅ1に結像する。反射プリズム１ｆは、リレー系結像レンズ１ｅを出射した光を紙面の奥側に反射する。反射プリズム１ｇは、反射プリズム１ｆで反射された光を上方に反射する。ミラー１ｈは、反射プリズム１ｇで反射された光を対物レンズ１1の光軸に平行に主術者側に反射する。反射プリズム１ｉ，１ｊは、ミラー１ｈで反射された光を反射することによりその光軸を、対物レンズ１1の光軸とアフォーカルズームレンズ１2の光軸を含む平面上に移動させる。また、反射プリズム１ｄ，１ｆ，１ｇとミラー１ｈとでII型ポロプリズムを構成し、１回結像による像の反転を補正している
。なお、反射プリズム１ｃの反射角が９０°よりも所定角度大きくなるように構成すると、反射角が９０°の場合に比べて、ミラー１ｈによる反射角度を調整するための構成を簡単化且つ小型化できる。
【００８２】
リレー系コリメータレンズ１ｋは、反射プリズム１ｊで反射された光束をアフォーカル光束に変換する。なお、リレー系結像レンズ１ｅとリレー系コリメータレンズ１ｋの焦点距離を等しくしてアフォーカルリレー倍率を１倍にすると、光束径の差が小さくなり小型化しやすいので好ましい。２回反射プリズム１ｌは、リレー系コリメータレンズ１ｋを出射した光の光軸を４５°下向きにして出射する。反射プリズム１ｍは、２回反射プリズム１ｌから出射した光の光軸を４５°上向きにして出射する。
【００８３】
観察鏡筒１ｎは、反射プリズム１ｍを出射した光の光軸を中心として回転可能であり、観察者である主術者が首を傾けた状態でも観察できるように向きを調整できるようになっている。また、観察鏡筒１ｎは、上下方向にティルトも可能であり、観察者がより楽な姿勢で観察できるように向きを調整できるようになっている。
また、観察鏡筒１ｎは、観察光学系を２つ備えて構成されている。
【００８４】
第１の観察光学系は、観察者が観察対象３の像を肉眼で観察するための光学系であり、図８(b)に示すように、左右一対の結像レンズ１ｎａＲ（１ｎａＬ）と、プリズム系１ｎｂ，１ｎｃ，１ｎｄ，１ｎｅと、左右一対の接眼レンズ１ｎｆＲ（１ｎｆＬ）とで構成されている。なお、図８(b)中、１ｎｇは、第１の観察光学系の鏡筒、Ｏ１は第１の観察光学系の光軸である。また、図７、図８(b)では第１の観察光学系を構成する左右一対の光学部材のうちの一方は紙面の奥に隠れている。
結像レンズ１ｎａＲ（１ｎａＬ）は、反射プリズム１ｍから出射したアフォーカル光束を結像させる。プリズム系１ｎｂ，１ｎｃ，１ｎｄ，１ｎｅは、像を正立化する。また、プリズム系１ｎｂ，１ｎｃ，１ｎｄ，１ｎｅは、ティルティングに対応できる構成をしている。接眼レンズ１ｎｆＲ（１ｎｆＬ）は、結像レンズ１ｎａＲ（１ｎａＬ）を介して形成される像を拡大する。
【００８５】
第２の観察光学系は、撮像光学系２”を介して撮像された観察対象３の画像を観察するための光学系であり、表示素子１ｎ２ａと、リレーレンズ１ｎ２ｂと、反射部材１ｎ２ｃ，１ｎ２ｄと、接眼レンズ１ｎ２ｅとで構成されている。なお、図８(b)中、１ｎ２ｆは、第２の観察光学系の鏡筒、Ｏ２は第２の観察光学系の光軸である。
表示素子１ｎ２ａは、撮像光学系２”を介して撮像された観察対象３の画像を表示する。リレーレンズ１ｎ２ｂは、表示素子１ｎ２ａに表示された画像をリレーする。接眼レンズ１ｎ２ｄは、リレーレンズ１ｎ２ｅを介してリレーされた像を拡大する。
また、第１の観察光学系と第２の観察光学系は、アイポイントが一致し、観察者がアイポイントから覗くと観察対象３の実体像と、観察対象３の撮像画像を見ることができるようになっている。
【００８６】
光分割素子４”は、ダイクロイックミラーで構成され、光分割素子４とスライダの間に配置されており、光分割素子４を透過した観察対象３からの光を透過及び反射することによって撮像光学系２”の光路を通る光と助手用光学系１”の光路を通る光とに分割する。
【００８７】
撮像光学系２”は、光分割素子４”の透過側に配置されており、波長分離手段として、ＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”を光路に挿脱可能に備えたスライダ部２2”と、反射部材２5と結像レンズ２1と、ＣＣＤ２3を有している。
結像レンズ２1は、光分割素子４”を透過した光の像をＣＣＤ２3に結像する。
ＩＣＧ用励起光カットフィルタ２2”は、図９に示すように、光分割素子４”を透過した光のうち、可視波長帯域（ここでは、４００〜７００ｎｍ）及びＩＣＧ励起波長帯域（ここでは、７９０〜８２０ｎｍ）の光を遮光し、その他の近赤外波長帯域（ここでは、ＩＣＧの蛍光波長帯域である８２０〜８５０ｎｍ）の光を透過する。
【００８８】
助手用光学系１”は、副観察者である助手が肉眼で観察するための光学系であって、光分割素子４”の反射側に配置されており、リレー系結像レンズ１ａ”と、反射ミラー１ｂ”と、イメージローテータ１ｃ”と、リレー系コリメータレンズ１ｄ”と、反射ミラー１ｅ”と、観察鏡筒１ｆ”を有している。
観察鏡筒１ｆ”は、観察鏡筒１ｎにおける第１の観察光学系と同様、結像レンズと、接眼レンズ（図示省略）を有している。
【００８９】
ここで、実施例１の手術用顕微鏡では、光分割素子４のダイクロイック面、光分割素子４”のダイクロイック面は、夫々、図４に示した透過率特性と同様に、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の透過率（ここでは、平均して約４０％であって、その変動幅が平均透過率である約４０％に対し±１０％以内の透過率）を有し、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）では可視波長帯域での透過率よりも高い透過率（ここでは、平均して約７０％の透過率）を有している。
【００９０】
このように構成された実施例１の手術用顕微鏡では、光源５ａから発した光は、照明レンズ５ｂ、プリズム５ｃ、反射プリズム５ｄを経て楔型ハーフミラー５ｅに入射する。そして、楔型ハーフミラー５ｅを透過した光が、観察対象３を照明する。
観察対象３からの光は、楔型ハーフミラー５ｅで反射され、対物レンズ１1、開口絞り１ｂ、反射プリズム１ｃ、アフォーカルズームレンズ１2を経て光分割素子４に入射する。
【００９１】
光分割素子４で反射された光は、反射プリズム１ｄ、リレー系結像レンズ１ｅ、反射プリズム１ｆ，１ｇ、ミラー１ｈ、反射プリズム１ｉ，１ｊ、リレー系コリメータレンズ１ｋ、２回反射プリズム１ｌ、反射プリズム１ｍを経て観察鏡筒１ｎに入射する。そして、観察鏡筒１ｎにおける結像レンズ１ｎａＲ（１ｎａＬ）、プリズム系１ｎｂ，１ｎｃ，１ｎｄ，１ｎｅ、左右一対の接眼レンズ１ｎｆＲ（１ｎｆＬ）を経て主術者の眼で観察される。これにより、主術者は、観察対象の可視光像を肉眼で立体観察できる。
【００９２】
光分割素子４を透過した光は、光分割素子４”に入射する。
【００９３】
光分割素子４”で反射された光は、リレー系結像レンズ１ａ”、反射ミラー１ｂ”、イメージローテータ１ｃ”、リレー系コリメータレンズ１ｄ”、反射ミラー１ｅ”を経て観察鏡筒１ｆ”に入射し、観察鏡筒１ｆ”を経て助手の眼で観察される。これにより、助手は、観察対象の可視光像を肉眼で観察できる。
【００９４】
光分割素子４”を透過した光は、スライダ部２2”に入射する。スライダ部２2”を透過した光は、ここで、ＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”を光路に挿入されているときには、ＩＣＧ用励起光及び可視光が遮光され、ＩＣＧ用蛍光がＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”を透過する。また、ＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”を光路に挿入されていないときには、可視光がＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”を透過する。スライダ部２2”を透過した光は、結像レンズ２1を経てＣＣＤ２3に結像する。
【００９５】
これにより、主術者が肉眼で可視光観察が可能であるとともに助手も肉眼で可視光観察が可能であり、かつ、ＩＣＧ用励起光カットフィルタ２21”の光路への挿脱により赤外光又は可視光の撮像画像が得られる。
【００９６】
ＣＣＤ２3で撮像された画像は、表示素子１ｎ２ａに表示される。表示素子１ｎ２ａに表示された画像は、リレーレンズ１ｎ２ｂ、反射部材１ｎ２ｃ，１ｎ２ｄ、接眼レンズ１ｎ２ｅを経て主術者の眼で観察される。これにより、主術者は、観察対象３を肉眼で観察すると同時に撮像画像も観察することができる。
【００９７】
このとき、実施例１の手術用顕微鏡では、上述したように、光分割素子４，４”のダイクロイック面は、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）では一定の透過率（平均して約４０％であって、その変動幅が平均透過率である約４０％に対し±１０％以内の透過率）を有し、近赤外波長帯域では可視波長帯域（平均して約７８０〜８５０ｎｍ）での透過率よりも高い透過率（約７０％の透過率）を有している。
このため、実施例１の手術用内視鏡によれば、可視波長帯域（４００〜７００ｎｍ）の観察像を撮像することができ、かつ、近赤外波長帯域（７８０〜８５０ｎｍ）の波長の蛍光像を光量を極力減らすことなく、観察に十分な光量を確保した明るさで撮像できる。
また、実施例１の手術用顕微鏡によれば、一つのＣＣＤで近赤外波長帯域と可視波長帯域の撮像画像が得られるので、撮像素子にかかわるコストを低減することができる。
さらに、実施例１の手術用顕微鏡によれば、光分割素子４の透過側に撮像光学系を配置し、主術者用光学系を光分割素子４の反射側において、観察対象に対し略平行な方向に光学部材を配置したので、主術者のアイポイントを低くすることができる。
なお、図１の構成と同様に、近赤外光と可視光とを分離して夫々の撮像画像を得るため、波長分離手段としてダイクロイックプリズム２2を用い、ダイクロイックプリズム２2で分割された夫々の光路にＣＣＤ２3，２4を配置してもよい。
また、実施例１の手術用顕微鏡では、可視波長帯域を４００ｎｍ〜７００ｎｍに設定したが、３８０ｎｍ〜７００ｎｍに設定してもよい。また、近赤外波長帯域を７８０〜８５０ｎｍに設定したが、例えば、７００〜１０００ｎｍに設定してもよい。
【実施例２】
【００９８】
実施例２の手術用顕微鏡は、実施例１における光分割素子４，４”の反射面のコーティングを、夫々２種類の物質Al2O3とTa2O5を交互に繰り返し蒸着して形成したものである。Al2O3とTa2O5のｅ線に対する屈折率は、１．６７と２．２２であるが、２種類の物質のうち、ｅ線に対する屈折率の大きい方をｎ１、小さい方をｎ２とした場合、ｎ１／ｎ２≦１．３５を満足するようにすると、本実施例のように光分割素子４，４”の反射面での光線の反射方向が互いに逆向きになる場合でも、各反射面への入射角の差による像の色付きを低減することができる。そのため、このような条件を満たしさえすれば、２種類の物質は、本実施例のように、Al2O3とTa2O5に限定されるものではなく、例えば、上記のAl2O3と、ｅ線に対する屈折率が１．４７であるSiO2とを用いても構わない。また、２種類の物質によって形成される膜数は、余り少ないと効果も少ないので、１０層以上に形成するのが好ましく、本実施例もそのように形成した。
【００９９】
その結果得られた本実施例の光分割素子４，４”の透過率特性を図１０に示す。この図から、波長４００〜７００ｎｍの範囲においては、透過率を表すグラフの曲線のリップルの周期が比較的短いことがわかる。本実施例のコーティングでは、波長４００〜７００ｎｍの範囲での曲線の極大値と極小値の数の和が１３となっている。このようにリップルを細かくすることによって、光分割素子４，４”の反射面への入射角の差による波長シフトが起きても色の変化が感じにくくなるため、像の色付きを目立たなくすることができる。極大値と極小値の数の和が多いほど、色付きは目立たなくなるが、波長４００〜７００ｎｍの範囲での曲線の極大値と極小値の数の和が１２以上であれば、実用上問題がない。
【実施例３】
【０１００】
実施例３の手術用顕微鏡は、上記の実施例１とは撮像光学系２”の構成が異なっているだけである。そして、本実施例の撮像光学系２”は、図１１に示されているように、光分割素子４”と反射部材２5との間にリレーレンズ２6を配置し、反射部材２5と結像レンズ２1との間にリレーレンズ２7と切換手段７とを配置することによって、ＴＶカメラ８で撮像できるようにしている。また、切換手段７は、一方の取付け孔に通常光光路長補正部材７1を取り付けており、他方の取付け孔には特定波長光路長補正部材７2と、特定波長帯域の光を透過させるフィルタ７3とを取り付けており、直線作動と回転作動のいずれかによって、通常光光路長補正部材７1を光路上に臨ませて可視光での撮像をしたり、特定波長光路長補正部材７2とフィルタ７3とを光路上に臨ませて赤外光での撮影をしたりすることができるようになっている。
【０１０１】
周知のように、赤外光は可視光よりも波長が長いため、赤外光で観察する場合には、可視光で観察する場合よりも焦点位置が伸びてしまう。そのため、手術用顕微鏡で両方での観察が行えるようにすると、顕微鏡の大型化やコストアップを招いてしまう。しかしながら、本実施例の切換手段７には光路長補正部材７1，７2が設けられているため、ズーム倍率の関係で完全に補正されるとは言えないが、低倍時の同焦ズレと高倍時での同焦ズレの間に補正量を持っていくことによって、実用に供せられるような同焦ズレの少ない、小型で低コストな手術用顕微鏡が得られる。
【０１０２】
なお、本実施例の場合には、特定波長光路長補正部材７2と、特定波長帯域の光を透過させるフィルタ７3とを、切換え部材７の本体に直接取り付けているが、それらを本体とは別の筒状の枠体に取り付けておき、その枠体を、本実施例における取付け孔に装脱可能に嵌合させるようにすると、種々のフィルタを装着することが可能になるだけではなく、フィルタごとの特定波長光路長補正部材と組み合わせて、フィルタごとに最適な焦点ズレ補正を行うことが可能になる。さらに、本実施例では、特定波長光路長補正部材７2とフィルタ７3とを、別部材として構成しているが、フィルタ７3の厚さを調整することによって、特定波長光路長補正部材７2を別部材として設けなくても済むようにすることが可能であり、そのようにすれば、低コスト化が可能になる。
【実施例４】
【０１０３】
実施例４の手術用顕微鏡の構成は、実施例３の構成と似ており、異なる点は、切換手段７の一方の取付け孔に、可視光での観察時に用いる明るさ絞りが取り付けられており、他方の取付け孔には、赤外光での観察時に用いる上記のフィルタ７3と、可視光での観察時に用いる明るさ絞りよりも絞り径の大きい明るさ絞りが取り付けられていることである。そのため、本実施例を説明するための図面は用意されていない。
【０１０４】
周知のように、可視光での観察時には、明るさが十分に確保できるので、絞り径を絞ることによって深度の深い撮影が可能である。しかし、ＩＣＧを用いた赤外蛍光観察のような特殊光観察を行うときには、可視光よりも赤外光の明るさがかなり暗いので、絞りを開放状態にして明るさを確保する必要があるが、本実施例のように構成すれば、切換手段７によって、明るさ絞り径が切り換わるため、明るい特殊光観察が可能になる。
【０１０５】
なお、本実施例の場合にも、フィルタ７3と絞り径の大きな明るさ絞りとは、切換え部材７の取付け孔に対して、直接取り付けるようにしてもよいが、それらを筒状の枠体に取り付けておき、その枠体を取付け孔に対し装脱可能に嵌合させるようにすると、種々のフィルタを装着することが可能になるだけではなく、フィルタごとの最適な絞り径にすることが可能になる。また、明るさ絞りは、フィルタ７3と別部材とせず、フィルタ７3に皮膜として直接形成するようにしてもよい。さらに、絞り径の小さい明るさ絞りを取り付けている一方の取付け孔に、上記の実施例３のように、通常光光路長補正部材７1を取り付け、フィルタ７3と絞り径の大きな明るさ絞りとを取り付けている他方の取付け孔に、上記の実施例３のように、特定波長光路長補正部材７2を取り付けるようにしてもよい。そして、その場合には、さらに、通常光光路長補正部材７1に絞り径の小さい明るさ絞りを皮膜として形成し、特定波長光路長補正部材７2に絞り径の大きい明るさ絞りを皮膜として形成しても差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の手術用顕微鏡は、主術者が肉眼で観察するとともに観察画像を撮像し、可視光画像の他に、気管支における扁平上皮内癌、前癌病変の発見、食道における早期食道癌、前癌病変の発見、胃における胃癌副病変の発見、病変の拡がり診断、大腸における大腸腫瘍性病変の拾い上げ等のために蛍光画像を観察することが必要とされる医療、医学の分野に有用である。
【符号の説明】
【０１０７】
１ 肉眼観察光学系
１1 対物レンズ
１2 アフォーカルズームレンズ
１2Ｒ （右眼用）アフォーカルズームレンズ
１2Ｌ （左眼用）アフォーカルズームレンズ
１3Ｒ、１3Ｒ’、１ｎａＲ （右眼用）結像レンズ
１3Ｌ、１3Ｌ’、１ｎａＬ （左眼用）結像レンズ
１4Ｒ、１4Ｒ’、１ｎｆＲ （右眼用）接眼レンズ
１4Ｌ、１4Ｌ’、１ｎｆＬ （左眼用）接眼レンズ
１Ｒ、１Ｒ’ 右眼用光学系
１Ｌ、１Ｌ’ 左眼用光学系
１’、１” 助手用光学系
１ａ、１ａ’ 光分割素子
１ａ1、１ａ1’ 反射部材
１ａ1Ｒ、１ａ1Ｒ’、１ａ2Ｒ1、１ａ2Ｒ1’ （右眼用）反射面
１ａ1Ｌ、１ａ1Ｌ’、１ａ2Ｌ1、１ａ2Ｌ1’ （左眼用）反射面
１ａ2Ｒ、１ａ2Ｒ’ （右眼用）反射部材
１ａ2Ｌ、１ａ2Ｌ’ （左眼用）反射部材
１ｂ 開口絞り
１ｃ、１ｄ、１ｆ、１ｇ、１ｉ、１ｊ 反射プリズム
１ｅ、１ａ” リレー系結像レンズ
１ｈ ミラー
１ｋ、１ｄ” リレー系コリメータレンズ
１ｌ ２回反射プリズム
１ｍ 反射プリズム
１ｎ、１ｆ” 観察鏡筒
１ｎｂ、１ｎｃ、１ｎｄ、１ｎｅ プリズム系
１ｎｇ 第１の観察光学系の鏡筒
１ｎ２ａ 表示素子
１ｎ２ｂ リレーレンズ
１ｎ２ｃ、１ｎ２ｄ 反射部材
１ｎ２ｅ 接眼レンズ
１ｎ２ｆ 第２の観察光学系の鏡筒
１ｂ”、１ｅ” 反射ミラー
１ｃ” イメージローテータ
２、２’、２” 撮像光学系
２1 結像レンズ
２2 ダイクロイックプリズム（波長分離手段）
２2’ 回転フィルタ（波長分離手段）
２3、２4 ＣＣＤ
２2” スライダ部
２21” ＩＣＧ用励起光カットフィルタ
２5 反射部材
２6、２7 リレーレンズ
３ 観察対象
４、４’、４”、４Ｐ、４Ｐ” 光分割素子
５ 照明光学系
５ａ 光源
５ｂ 照明レンズ
５ｃ プリズム
５ｄ 反射プリズム
５ｅ 楔型ハーフミラー
６ λ／２板
７ 切換手段
７1 通常光光路長補正部材
７2 特定波長光路長補正部材
７3 フィルタ
Ａ 主観察者（主術者）
Ｂ 副観察者（助手）
Ｏ 光軸
Ｏ１ 第１の観察光学系の光軸
Ｏ２ 第２の観察光学系の光軸
５１Ｒ、５１Ｒ’、５１Ｒ” （右眼用）肉眼観察光学系
５１”’ 肉眼観察光学系
５２Ｒ （右眼用）部分透過ミラー
５２Ｒ’ （右眼用）ダイクロイックミラー
５２Ｒ”、５２Ｒ”’ （右眼用）ビームスプリッタ
５１Ｌ、５１Ｌ’、５１Ｌ” （左眼用）肉眼観察光学系
５２Ｌ （左眼用）部分透過ミラー
５２Ｌ’、５２Ｌ”’ （左眼用）ダイクロイックミラー
５２Ｌ” （左眼用）ビームスプリッタ
５３ ビームスプリッタ
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ａ”、５４ｂ” 撮像素子
５４Ｒ’ （右眼用）撮像素子
５４Ｌ’ （左眼用）撮像素子
５４”’ 撮像装置
５５ フィルタ
５６” 第二の肉眼観察光学系
５７” 波長分離素子
６１ 近赤外波長の閾値
７０ 観察対象
７１Ａ 主観察者
７１Ｂ、７１Ｃ 主観察者以外の観察者
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象を肉眼で観察するための肉眼観察光学系と、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記観察対象からの光を透過及び反射することによって前記肉眼観察光学系の光路を通る光と前記撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分割素子を備えた手術用顕微鏡において、
前記撮像光学系は、前記光分割素子の透過側に配置され、
前記光分割素子は、可視波長帯域では一定の透過率を有し、近赤外波長帯域では前記可視波長帯域での透過率よりも高い透過率を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【請求項２】
観察対象を肉眼で観察するための肉眼観察光学系と、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記観察対象からの光を透過及び反射することによって前記肉眼観察光学系の光路を通る光と前記撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分割素子を備えた手術用顕微鏡において、
前記撮像光学系は、前記光分割素子の反射側に配置され、
前記光分割素子は、可視波長帯域では一定の反射率を有し、近赤外波長帯域では前記可視波長帯域での反射率よりも高い反射率を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【請求項３】
観察対象からの光を透過及び反射することによって２つの光路を通る光に分割する第１の光分割素子と、前記第１の光分割素子で分割された一方の光路を通る光を透過及び反射することによってさらに２つの光路に分割する第２の光分割素子と、前記観察対象を観察するための観察光学系を備えた手術用顕微鏡において、
前記第１の光分割素子と前記第２の光分割素子との間に、光軸を中心として回転可能な波長板を有し、
前記波長板を回転することにより、前記第１の光分割素子と前記第２の光分割素子の分光透過率を調整可能にしたことを特徴とする手術用顕微鏡。
【請求項４】
前記光分割素子の可視波長帯域での分光透過率の変動幅が、可視波長帯域での平均透過率に対し±１０％以内である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５】
前記光分割素子の可視波長帯域での分光反射率の変動幅が、可視波長帯域での平均反射率に対し±１０％以内であることを特徴とする請求項２に記載の手術用顕微鏡。
【請求項６】
前記第１の光分割素子及び前記第２の光分割素子の可視波長帯域での分光透過率の変動幅が、可視波長帯域での平均透過率に対し±１０％以内であることを特徴とする請求項３に記載の手術用顕微鏡。
【請求項７】
前記第１の光分割素子及び前記第２の光分割素子の可視波長帯域での分光反射率の変動幅が、可視波長帯域での平均反射率に対し±１０％以内であることを特徴とする請求項３に記載の手術用顕微鏡。
【請求項８】
前記光分割素子の分光透過率が次の条件式(1)〜(3)を満足することを特徴とする請求項１又は４に記載の手術用顕微鏡。
１．３＜Ｅ／［（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４］ ・・・(1)
Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄ≠０ ・・・(2)
５％≦（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４≦５０％ ・・・(3)
但し、Ｅは波長８００ｎｍでの透過率、Ａは波長４００ｎｍでの透過率、Ｂは波長５００ｎｍでの透過率、Ｃは波長６００ｎｍでの透過率、Ｄは波長７００ｎｍでの透過率である。
【請求項９】
前記光分割素子の分光反射率が次の条件式(1’)〜(3’)を満足することを特徴とする請求項２又は５に記載の手術用顕微鏡。
１．３＜Ｅ’／［（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４］ ・・・(1')
Ａ’×Ｂ’×Ｃ’×Ｄ’≠０ ・・・(2')
５％≦（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４≦５０％ ・・・(3')
但し、Ｅ’は波長８００ｎｍでの透過率、Ａ’は波長４００ｎｍでの反射率、Ｂ’は波長５００ｎｍでの反射率、Ｃ’は波長６００ｎｍでの反射率、Ｄ’は波長７００ｎｍでの反射率である。
【請求項１０】
前記撮像光学系が、可視波長帯域と近赤外波長帯域の光を分離する波長分離手段と、分離した夫々の波長を撮像する撮像素子を有することを特徴とする請求項１、２、４、５、８、９のいずれかに記載の手術用顕微鏡。
【請求項１１】
前記観察光学系が、前記第１の光路分割素子により分割された他方の光路に配置された、前記観察対象を肉眼で観察するための第１の肉眼観察光学系と、前記第２の光路分割素子により分割された一方の光路に配置された、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記第２の光路分割素子により分割された他方の光路に配置された、前記観察対象を肉眼で観察するための第２の肉眼観察光学系とを有し、
前記撮像光学系が、可視波長帯域と近赤外波長帯域の光を分離する波長分離手段と、分離した夫々の波長を撮像する撮像素子を有することを特徴とする請求項３に記載の手術用顕微鏡。
【請求項１２】
前記光分割素子の透過側であって前記光分割素子と前記撮像光学系との間に配置され、前記光分割素子からの光を透過及び反射することによって前記撮像光学系を通る光線と第２の肉眼観察光学系を通る光線に分割する第２の光分割素子をさらに備え、前記光分割素子と前記第２の光分割素子の反射面のコーティングは、夫々２種の物質を交互に繰り返し蒸着して形成され、前記２種の物質の屈折率は、ｅ線に対する屈折率の大きい方をｎ１、小さい方をｎ２としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１の手術用顕微鏡。
ｎ１／ｎ２≦１．３５
【請求項１３】
前記光分割素子の反射側であって前記光分割素子と前記撮像光学系との間に配置され、前記光分割素子からの光を透過及び反射することによって前記撮像光学系を通る光線と第２の肉眼観察光学系を通る光線に分割する第２の光分割素子をさらに備え、前記光分割素子と前記第２の光分割素子の反射面のコーティングは、夫々２種の物質を交互に繰り返し蒸着して形成され、前記２種の物質の屈折率は、ｅ線に対する屈折率の大きい方をｎ１、小さい方をｎ２としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２の手術用顕微鏡。
ｎ１／ｎ２≦１．３５
【請求項１４】
前記２種の物質は、Al2O3とTa2O5であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の手術用顕微鏡。
【請求項１５】
前記コーティングは、波長４００〜７００ｎｍの範囲での透過率又は反射率の極大値と極小値の和が１２以上であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の手術用顕微鏡。
【請求項１６】
前記コーティングは、２種の物質を１０層以上蒸着して形成されることを特徴とする請求項１４に記載の手術用顕微鏡。
【請求項１】
観察対象を肉眼で観察するための肉眼観察光学系と、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記観察対象からの光を透過及び反射することによって前記肉眼観察光学系の光路を通る光と前記撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分割素子を備えた手術用顕微鏡において、
前記撮像光学系は、前記光分割素子の透過側に配置され、
前記光分割素子は、可視波長帯域では一定の透過率を有し、近赤外波長帯域では前記可視波長帯域での透過率よりも高い透過率を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【請求項２】
観察対象を肉眼で観察するための肉眼観察光学系と、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記観察対象からの光を透過及び反射することによって前記肉眼観察光学系の光路を通る光と前記撮像光学系の光路を通る光とに分割する光分割素子を備えた手術用顕微鏡において、
前記撮像光学系は、前記光分割素子の反射側に配置され、
前記光分割素子は、可視波長帯域では一定の反射率を有し、近赤外波長帯域では前記可視波長帯域での反射率よりも高い反射率を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【請求項３】
観察対象からの光を透過及び反射することによって２つの光路を通る光に分割する第１の光分割素子と、前記第１の光分割素子で分割された一方の光路を通る光を透過及び反射することによってさらに２つの光路に分割する第２の光分割素子と、前記観察対象を観察するための観察光学系を備えた手術用顕微鏡において、
前記第１の光分割素子と前記第２の光分割素子との間に、光軸を中心として回転可能な波長板を有し、
前記波長板を回転することにより、前記第１の光分割素子と前記第２の光分割素子の分光透過率を調整可能にしたことを特徴とする手術用顕微鏡。
【請求項４】
前記光分割素子の可視波長帯域での分光透過率の変動幅が、可視波長帯域での平均透過率に対し±１０％以内である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５】
前記光分割素子の可視波長帯域での分光反射率の変動幅が、可視波長帯域での平均反射率に対し±１０％以内であることを特徴とする請求項２に記載の手術用顕微鏡。
【請求項６】
前記第１の光分割素子及び前記第２の光分割素子の可視波長帯域での分光透過率の変動幅が、可視波長帯域での平均透過率に対し±１０％以内であることを特徴とする請求項３に記載の手術用顕微鏡。
【請求項７】
前記第１の光分割素子及び前記第２の光分割素子の可視波長帯域での分光反射率の変動幅が、可視波長帯域での平均反射率に対し±１０％以内であることを特徴とする請求項３に記載の手術用顕微鏡。
【請求項８】
前記光分割素子の分光透過率が次の条件式(1)〜(3)を満足することを特徴とする請求項１又は４に記載の手術用顕微鏡。
１．３＜Ｅ／［（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４］ ・・・(1)
Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄ≠０ ・・・(2)
５％≦（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４≦５０％ ・・・(3)
但し、Ｅは波長８００ｎｍでの透過率、Ａは波長４００ｎｍでの透過率、Ｂは波長５００ｎｍでの透過率、Ｃは波長６００ｎｍでの透過率、Ｄは波長７００ｎｍでの透過率である。
【請求項９】
前記光分割素子の分光反射率が次の条件式(1’)〜(3’)を満足することを特徴とする請求項２又は５に記載の手術用顕微鏡。
１．３＜Ｅ’／［（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４］ ・・・(1')
Ａ’×Ｂ’×Ｃ’×Ｄ’≠０ ・・・(2')
５％≦（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４≦５０％ ・・・(3')
但し、Ｅ’は波長８００ｎｍでの透過率、Ａ’は波長４００ｎｍでの反射率、Ｂ’は波長５００ｎｍでの反射率、Ｃ’は波長６００ｎｍでの反射率、Ｄ’は波長７００ｎｍでの反射率である。
【請求項１０】
前記撮像光学系が、可視波長帯域と近赤外波長帯域の光を分離する波長分離手段と、分離した夫々の波長を撮像する撮像素子を有することを特徴とする請求項１、２、４、５、８、９のいずれかに記載の手術用顕微鏡。
【請求項１１】
前記観察光学系が、前記第１の光路分割素子により分割された他方の光路に配置された、前記観察対象を肉眼で観察するための第１の肉眼観察光学系と、前記第２の光路分割素子により分割された一方の光路に配置された、前記観察対象を撮像するための撮像光学系と、前記第２の光路分割素子により分割された他方の光路に配置された、前記観察対象を肉眼で観察するための第２の肉眼観察光学系とを有し、
前記撮像光学系が、可視波長帯域と近赤外波長帯域の光を分離する波長分離手段と、分離した夫々の波長を撮像する撮像素子を有することを特徴とする請求項３に記載の手術用顕微鏡。
【請求項１２】
前記光分割素子の透過側であって前記光分割素子と前記撮像光学系との間に配置され、前記光分割素子からの光を透過及び反射することによって前記撮像光学系を通る光線と第２の肉眼観察光学系を通る光線に分割する第２の光分割素子をさらに備え、前記光分割素子と前記第２の光分割素子の反射面のコーティングは、夫々２種の物質を交互に繰り返し蒸着して形成され、前記２種の物質の屈折率は、ｅ線に対する屈折率の大きい方をｎ１、小さい方をｎ２としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１の手術用顕微鏡。
ｎ１／ｎ２≦１．３５
【請求項１３】
前記光分割素子の反射側であって前記光分割素子と前記撮像光学系との間に配置され、前記光分割素子からの光を透過及び反射することによって前記撮像光学系を通る光線と第２の肉眼観察光学系を通る光線に分割する第２の光分割素子をさらに備え、前記光分割素子と前記第２の光分割素子の反射面のコーティングは、夫々２種の物質を交互に繰り返し蒸着して形成され、前記２種の物質の屈折率は、ｅ線に対する屈折率の大きい方をｎ１、小さい方をｎ２としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２の手術用顕微鏡。
ｎ１／ｎ２≦１．３５
【請求項１４】
前記２種の物質は、Al2O3とTa2O5であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の手術用顕微鏡。
【請求項１５】
前記コーティングは、波長４００〜７００ｎｍの範囲での透過率又は反射率の極大値と極小値の和が１２以上であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の手術用顕微鏡。
【請求項１６】
前記コーティングは、２種の物質を１０層以上蒸着して形成されることを特徴とする請求項１４に記載の手術用顕微鏡。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−２１３９９５（Ｐ２０１０−２１３９９５Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６６５５２（Ｐ２００９−６６５５２）
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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