JP2001066511A - 顕微鏡 - Google Patents
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- JP2001066511A JP2001066511A JP24460999A JP24460999A JP2001066511A JP 2001066511 A JP2001066511 A JP 2001066511A JP 24460999 A JP24460999 A JP 24460999A JP 24460999 A JP24460999 A JP 24460999A JP 2001066511 A JP2001066511 A JP 2001066511A
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- JP
- Japan
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- optical system
- illumination
- light guide
- microscope
- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光源装置や照明光学系をあまり大きくすること
なく照明光を効率よく観察対象物に対して照射すること
ができる顕微鏡を、提供する。 【解決手段】立体顕微鏡101のケーシングには、外部
光源より照明光を供給するライトガイド105の射出端
105a近傍を挿通させた状態で保持する保持部材1が
固定される。また、立体顕微鏡101は、所定の角度で
湾曲されたファイバロッドを、前記ライトガイド105
と照明光学系300との間に内蔵する。そのファイバロ
ッド3の入射端3a及び射出端3aは、ライトガイド1
05の射出端105a及び照明光学系300の入射端面
の夫々の近傍に、夫々ライトガイド105及び照明光学
系300の光軸に対向して近接している。
なく照明光を効率よく観察対象物に対して照射すること
ができる顕微鏡を、提供する。 【解決手段】立体顕微鏡101のケーシングには、外部
光源より照明光を供給するライトガイド105の射出端
105a近傍を挿通させた状態で保持する保持部材1が
固定される。また、立体顕微鏡101は、所定の角度で
湾曲されたファイバロッドを、前記ライトガイド105
と照明光学系300との間に内蔵する。そのファイバロ
ッド3の入射端3a及び射出端3aは、ライトガイド1
05の射出端105a及び照明光学系300の入射端面
の夫々の近傍に、夫々ライトガイド105及び照明光学
系300の光軸に対向して近接している。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、観察対象物を拡大
して結像させる顕微鏡に関し、特に、外部光源からライ
トガイドファイババンドルを通じて導入された照明光
を、照明レンズを介して観察対象物に照射する顕微鏡に
関する。
して結像させる顕微鏡に関し、特に、外部光源からライ
トガイドファイババンドルを通じて導入された照明光
を、照明レンズを介して観察対象物に照射する顕微鏡に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、観察対象物を拡大して結像させる
顕微鏡は、例えば、脳神経外科手術のように微細な組織
を処置する際に使用されていた。即ち、脳のように微細
な組織からなる器官は、その構造組織を肉眼で識別する
ことが困難であるために、このような器官の処置は、顕
微鏡下で行わざるを得ない。
顕微鏡は、例えば、脳神経外科手術のように微細な組織
を処置する際に使用されていた。即ち、脳のように微細
な組織からなる器官は、その構造組織を肉眼で識別する
ことが困難であるために、このような器官の処置は、顕
微鏡下で行わざるを得ない。
【0003】このような顕微鏡は、対物光学系が高倍率
であるために像が暗くなってしまうので、観察対象物を
照明する照明光学系が不可欠となる。このような照明光
学系に照明光を導入するには、例えば内視鏡システムに
おいて使用されている光源装置を流用し、ライトガイド
ファイババンドルの基端をこの光源装置の照明光口金に
接続するとともに、その先端を顕微鏡内に挿入し、この
ライトガイドファイババンドルを通じて光源装置からの
照明光を照明光学系に導入すれば良い。
であるために像が暗くなってしまうので、観察対象物を
照明する照明光学系が不可欠となる。このような照明光
学系に照明光を導入するには、例えば内視鏡システムに
おいて使用されている光源装置を流用し、ライトガイド
ファイババンドルの基端をこの光源装置の照明光口金に
接続するとともに、その先端を顕微鏡内に挿入し、この
ライトガイドファイババンドルを通じて光源装置からの
照明光を照明光学系に導入すれば良い。
【0004】この場合、顕微鏡本体の側面から、即ち、
対物光学系や照明光学系の光軸に平行な方向に対して側
方から、ライトガイドファイババンドル先端を顕微鏡内
へ挿入することが望ましいケースがある。例えば、接眼
レンズを介して対物光学系による観察対象物(被写体)
像を観察させる光学顕微鏡において対物光学系から接眼
レンズに到る光軸が直線状にレイアウトされている場合
には、顕微鏡本体の側面からライトガイドファイババン
ドルを挿入させれば、このライトガイドファイババンド
ルが観察者の顔に干渉しなくなる。また、対物光学系に
よる被写体像をテレビカメラによって撮影するビデオ型
顕微鏡において、光軸がプリズムによって直角に曲げら
れている場合には、顕微鏡本体の側面からライトガイド
ファイババンドルを挿入させれば、ビデオカメラとライ
トガイドファイババンドルとの着脱方向が同一となるの
で、撮影準備が容易になるとともに顕微鏡の取り回しも
楽になる。
対物光学系や照明光学系の光軸に平行な方向に対して側
方から、ライトガイドファイババンドル先端を顕微鏡内
へ挿入することが望ましいケースがある。例えば、接眼
レンズを介して対物光学系による観察対象物(被写体)
像を観察させる光学顕微鏡において対物光学系から接眼
レンズに到る光軸が直線状にレイアウトされている場合
には、顕微鏡本体の側面からライトガイドファイババン
ドルを挿入させれば、このライトガイドファイババンド
ルが観察者の顔に干渉しなくなる。また、対物光学系に
よる被写体像をテレビカメラによって撮影するビデオ型
顕微鏡において、光軸がプリズムによって直角に曲げら
れている場合には、顕微鏡本体の側面からライトガイド
ファイババンドルを挿入させれば、ビデオカメラとライ
トガイドファイババンドルとの着脱方向が同一となるの
で、撮影準備が容易になるとともに顕微鏡の取り回しも
楽になる。
【0005】但し、以上のようにして顕微鏡本体の側面
からライトガイドファイババンドルを挿入する場合に
は、ライトガイドファイババンドルの挿入方向と照明光
学系の光軸とがある角度(例えば直角に)をもって相対
的に傾いてしまうので、ライトガイドガイドファイババ
ンドルから射出される照明光を照明光学系の光軸に沿っ
た方向へ偏向して照明光学系へ導入する偏向光学系が必
要不可欠となる。このような偏向光学系として、例え
ば、ライトガイドファイババンドルから射出された照明
光を反射する反射鏡を用いることが考えられる。
からライトガイドファイババンドルを挿入する場合に
は、ライトガイドファイババンドルの挿入方向と照明光
学系の光軸とがある角度(例えば直角に)をもって相対
的に傾いてしまうので、ライトガイドガイドファイババ
ンドルから射出される照明光を照明光学系の光軸に沿っ
た方向へ偏向して照明光学系へ導入する偏向光学系が必
要不可欠となる。このような偏向光学系として、例え
ば、ライトガイドファイババンドルから射出された照明
光を反射する反射鏡を用いることが考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ライト
ガイドファイババンドルを顕微鏡本体の側面から挿入す
る構成において、偏向光学系として反射鏡を用いると、
以下のような問題が生じる。
ガイドファイババンドルを顕微鏡本体の側面から挿入す
る構成において、偏向光学系として反射鏡を用いると、
以下のような問題が生じる。
【0007】図11は、ライトガイドファイババンドル
400の射出端400a前方に反射鏡401を設け、照
明光を直角方向に反射させて照明光学系402に入射さ
せる構成の概略図である。
400の射出端400a前方に反射鏡401を設け、照
明光を直角方向に反射させて照明光学系402に入射さ
せる構成の概略図である。
【0008】図11に示す場合、反射鏡401による反
射の前後における所定距離の光路内には、光のケラレを
避けるために、他の光学部材を配置することができな
い。従って、ライトガイドファイババンドル400の射
出端400aから照明光学系402までの照明光光路長
を長く設定せざるを得ないので、ライトガイドファイバ
バンドル400から射出された照明光が、照明光学系4
02に到達するまでに、開口角によって定まる一定率に
て広がってしまう。照明光の広がりに対応して光量を損
失しないように照明光学系402に照明光を取り入れる
には、照明光を受光する照明光学系402のレンズ群を
大きく形成させる方法が考えられるが、レンズが大きく
なると照明光学系402や顕微鏡本体の外形が大きくな
ってしまうといった問題点がある。
射の前後における所定距離の光路内には、光のケラレを
避けるために、他の光学部材を配置することができな
い。従って、ライトガイドファイババンドル400の射
出端400aから照明光学系402までの照明光光路長
を長く設定せざるを得ないので、ライトガイドファイバ
バンドル400から射出された照明光が、照明光学系4
02に到達するまでに、開口角によって定まる一定率に
て広がってしまう。照明光の広がりに対応して光量を損
失しないように照明光学系402に照明光を取り入れる
には、照明光を受光する照明光学系402のレンズ群を
大きく形成させる方法が考えられるが、レンズが大きく
なると照明光学系402や顕微鏡本体の外形が大きくな
ってしまうといった問題点がある。
【0009】また、図11に示したような反射鏡401
を利用した偏向光学系において、照明光の広がりを抑え
て光量を損失させないためには、ライトガイドファイバ
バンドル400に入射する照明光の開口角が小さくなる
よう設けることも考えられる。
を利用した偏向光学系において、照明光の広がりを抑え
て光量を損失させないためには、ライトガイドファイバ
バンドル400に入射する照明光の開口角が小さくなる
よう設けることも考えられる。
【0010】図12は、リフレクタ403aを有する光
源403からライトガイドファイババンドル400の入
射端400bに照明光が入射する部分の構成を示す概略
断面図である。
源403からライトガイドファイババンドル400の入
射端400bに照明光が入射する部分の構成を示す概略
断面図である。
【0011】この図12に示す状態から、図13に示す
ように光源403からライトガイド射出端400bまで
の距離を長くして設けたり、図14に示すように光源4
04を小さく設けたりすることによって照明光の開口角
を抑えることができ、偏向光学系402における光量の
損失を縮小させることができると考えられる。
ように光源403からライトガイド射出端400bまで
の距離を長くして設けたり、図14に示すように光源4
04を小さく設けたりすることによって照明光の開口角
を抑えることができ、偏向光学系402における光量の
損失を縮小させることができると考えられる。
【0012】ところが、同能力の光源403と同サイズ
のリフレクタ403aとを利用している図12の状態と
図13の状態とを比較すると、ライトガイドファイバ4
00の入射端400bから光源403を離したことによ
りライトガイドファイバ400に入射する照明光の開口
角は抑えられるが、光源装置106の筐体を大型のもの
にする必要があるので、光源403を大きく設けるにも
限界がある。
のリフレクタ403aとを利用している図12の状態と
図13の状態とを比較すると、ライトガイドファイバ4
00の入射端400bから光源403を離したことによ
りライトガイドファイバ400に入射する照明光の開口
角は抑えられるが、光源装置106の筐体を大型のもの
にする必要があるので、光源403を大きく設けるにも
限界がある。
【0013】一方、開口角の広がりを抑えるために、図
14に示すように、ライトガイド400の入射端400
bの大きさに対してリフレクタ404a及び光源404
を小さく設ける方法も考えられるが、光源404自体が
縮小することにより、照明光の光量全体が減少してしま
う。
14に示すように、ライトガイド400の入射端400
bの大きさに対してリフレクタ404a及び光源404
を小さく設ける方法も考えられるが、光源404自体が
縮小することにより、照明光の光量全体が減少してしま
う。
【0014】そこで本発明の課題は、以上のような問題
点を鑑み、光源装置に接続されるライトガイドファイバ
を照明光学系の光軸に対して角度をもった方向から顕微
鏡本体内に挿入して照明光学系に導入する顕微鏡におい
て、顕微鏡内に引き通されるライトガイドファイババン
ドルの先端と照明光学系との間に、照明光をあまり広げ
ることなく、照明光学系に向けて偏向することができる
偏向手段を備え、もって、照明光学系や光源装置を大き
くすることなく、光源装置が発生する照明光を効率よく
観察対象物に対し照射することができる顕微鏡を、提供
することである。
点を鑑み、光源装置に接続されるライトガイドファイバ
を照明光学系の光軸に対して角度をもった方向から顕微
鏡本体内に挿入して照明光学系に導入する顕微鏡におい
て、顕微鏡内に引き通されるライトガイドファイババン
ドルの先端と照明光学系との間に、照明光をあまり広げ
ることなく、照明光学系に向けて偏向することができる
偏向手段を備え、もって、照明光学系や光源装置を大き
くすることなく、光源装置が発生する照明光を効率よく
観察対象物に対し照射することができる顕微鏡を、提供
することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
め、本発明は、観察対象物の像を形成する対物光学系
と、この対物光学系の光軸と略平行な光軸を有する照明
光学系と、照明光を伝達するライトガイドの射出端近傍
を前記照明光学系の光軸に対して所定の角度をなす方向
へ向けて保持する保持部材と、この保持部材によって保
持されるライトガイドの射出端に対してその入射端が同
軸に対向するように配置され、前記照明光学系に対して
その射出端が同軸に対向するように配置され、その中間
部が前記所定の角度湾曲しているファイバロッドと、を
備えることを特徴とする。
め、本発明は、観察対象物の像を形成する対物光学系
と、この対物光学系の光軸と略平行な光軸を有する照明
光学系と、照明光を伝達するライトガイドの射出端近傍
を前記照明光学系の光軸に対して所定の角度をなす方向
へ向けて保持する保持部材と、この保持部材によって保
持されるライトガイドの射出端に対してその入射端が同
軸に対向するように配置され、前記照明光学系に対して
その射出端が同軸に対向するように配置され、その中間
部が前記所定の角度湾曲しているファイバロッドと、を
備えることを特徴とする。
【0016】このように構成されると、ライトガイド
は、保持部材により、その射出端が照明光学系の光軸に
対して所定の角度をなす方向を向くように保持される。
このようにして保持部材に保持されたライトガイドの射
出端から射出された照明光は、ライトガイドの射出端と
同軸に対向するファイバロッドの入射端から、このファ
イバロッド内に入射する。そして、ファイバロッド内に
入射した照明光は、ファイバロッドの湾曲に沿って偏向
され、照明光学系の光軸と同軸な射出端から射出され
る。このように、ファイバロッドの射出端から射出され
た照明光は、照明光学系内に入射し、この照明光学系に
よってその配光角を調整されて、観察対象物に照射され
る。
は、保持部材により、その射出端が照明光学系の光軸に
対して所定の角度をなす方向を向くように保持される。
このようにして保持部材に保持されたライトガイドの射
出端から射出された照明光は、ライトガイドの射出端と
同軸に対向するファイバロッドの入射端から、このファ
イバロッド内に入射する。そして、ファイバロッド内に
入射した照明光は、ファイバロッドの湾曲に沿って偏向
され、照明光学系の光軸と同軸な射出端から射出され
る。このように、ファイバロッドの射出端から射出され
た照明光は、照明光学系内に入射し、この照明光学系に
よってその配光角を調整されて、観察対象物に照射され
る。
【0017】従って、本発明によると、偏向部材である
ファイバロッドとライトガイド又は照明光学系との間で
照明光がケラレることはないので、それらの間を可能な
限り接近させることが可能になる。そのため、それらの
間の光路上において照明光が広がることが抑えられるの
で、ライトガイドに対してファイバロッドを、また、フ
ァイバロッドに対して照明光学系を、あまり大径にする
必要がなくなる。
ファイバロッドとライトガイド又は照明光学系との間で
照明光がケラレることはないので、それらの間を可能な
限り接近させることが可能になる。そのため、それらの
間の光路上において照明光が広がることが抑えられるの
で、ライトガイドに対してファイバロッドを、また、フ
ァイバロッドに対して照明光学系を、あまり大径にする
必要がなくなる。
【0018】つまり、本発明による顕微鏡は、照明光学
系の光軸に対して所定の角度をもってライトガイドを顕
微鏡本体内に挿入して、ライトガイドの射出端から射出
された照明光を偏向部材(ファイバロッド)によって偏
向させる構成でありながら、照明光学系や光源装置を大
きくすることなく、光源装置が発する照明光を効率良く
観察対象物に照射することができるのである。
系の光軸に対して所定の角度をもってライトガイドを顕
微鏡本体内に挿入して、ライトガイドの射出端から射出
された照明光を偏向部材(ファイバロッド)によって偏
向させる構成でありながら、照明光学系や光源装置を大
きくすることなく、光源装置が発する照明光を効率良く
観察対象物に照射することができるのである。
【0019】本発明において、保持部材が保持するライ
トガイドは、単繊維からなっても良いし、多数のライト
ガイドファイバが束ねられて構成されたライトガイドフ
ァイババンドルであっても良い。前者の場合は、ライト
ガイドはファイバロッドと同様に比較的大径になるの
で、保持部材は、このライトガイドの外周面を直接保持
することが可能であるが、後者の場合は、各ライトガイ
ドファイバの射出端は口金によって束ねられているの
で、保持部材は、この口金の外周面を保持することが可
能である。
トガイドは、単繊維からなっても良いし、多数のライト
ガイドファイバが束ねられて構成されたライトガイドフ
ァイババンドルであっても良い。前者の場合は、ライト
ガイドはファイバロッドと同様に比較的大径になるの
で、保持部材は、このライトガイドの外周面を直接保持
することが可能であるが、後者の場合は、各ライトガイ
ドファイバの射出端は口金によって束ねられているの
で、保持部材は、この口金の外周面を保持することが可
能である。
【0020】また、保持部材とライトガイドファイバと
の着脱及び軸合わせを容易にするためには、ライトガイ
ドファイバの射出端近傍に専用設計のガイドパイプを被
せるとともに、このガイドパイプが挿通される挿通孔を
保持部材に形成すれば良い。この場合、保持部材の挿通
孔内には、ガイドパイプの外周面を係止する係止機構を
設けることが望ましい。この係止機構の構造としては、
ガイドパイプの外周面に形成された凹部に係合する爪を
有するものであっても良いし、ガイドパイプの外周面に
形成された環状溝内に係合するボールプランジャ等の突
出部材を有するものであっても良い。このように形成さ
れれば、係止機構によってガイドパイプが固定されたと
きのライトガイドファイバの位置は、ファイバロッドに
対して位置決めされた位置となるので、作業者は、ライ
トガイドファイバの位置調整を一切しなくて済む。特
に、環状溝を用いる構造の場合には、ライトガイドファ
イバの回転位置の調整が不要であるので、着脱動作がよ
り容易となる。
の着脱及び軸合わせを容易にするためには、ライトガイ
ドファイバの射出端近傍に専用設計のガイドパイプを被
せるとともに、このガイドパイプが挿通される挿通孔を
保持部材に形成すれば良い。この場合、保持部材の挿通
孔内には、ガイドパイプの外周面を係止する係止機構を
設けることが望ましい。この係止機構の構造としては、
ガイドパイプの外周面に形成された凹部に係合する爪を
有するものであっても良いし、ガイドパイプの外周面に
形成された環状溝内に係合するボールプランジャ等の突
出部材を有するものであっても良い。このように形成さ
れれば、係止機構によってガイドパイプが固定されたと
きのライトガイドファイバの位置は、ファイバロッドに
対して位置決めされた位置となるので、作業者は、ライ
トガイドファイバの位置調整を一切しなくて済む。特
に、環状溝を用いる構造の場合には、ライトガイドファ
イバの回転位置の調整が不要であるので、着脱動作がよ
り容易となる。
【0021】ファイバロッドは、コアとクラッドを有す
る単ファイバであることが必要最小要件であるので、ガ
ラスファイバであっても樹脂ファイバであってもかまわ
ない。このファイバロッドは、顕微鏡内において何らか
の保持機構によって保持されているが、その射出端は、
照明光学系に対して同軸となっていなければならない。
そのための構成として、照明光学系を保持する鏡筒の端
部に、ファイバロッドの射出端が挿入される小径部を同
軸に設ける構成が、考えられる。
る単ファイバであることが必要最小要件であるので、ガ
ラスファイバであっても樹脂ファイバであってもかまわ
ない。このファイバロッドは、顕微鏡内において何らか
の保持機構によって保持されているが、その射出端は、
照明光学系に対して同軸となっていなければならない。
そのための構成として、照明光学系を保持する鏡筒の端
部に、ファイバロッドの射出端が挿入される小径部を同
軸に設ける構成が、考えられる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。
実施の形態を説明する。
【0023】以下に説明する実施形態では、本発明の顕
微鏡は、共通に用いられるクローズアップレンズ群に対
して左右一対のズームレンズを組み合わせた対物光学系
により観察対象物を立体映像としてビデオ撮影するビデ
オ型立体顕微鏡として、実施されている。このようなビ
デオ型立体顕微鏡(以下、単に「立体顕微鏡」という)
は、例えば脳神経外科手術の際に用いられる手術支援シ
ステムに組み込まれて使用される。この手術支援システ
ムは、立体顕微鏡によって患者の組織をビデオ撮影して
得られた立体映像(ステレオ映像)を、予め得られてい
た患部のデータに基づいて作成したCG(コンピュータ
グラフィックス)映像と合成して、主術者専用の立体視
ビューワや他のスタッフ用のモニタ等に表示し、また、
録画装置に録画するシステムである。
微鏡は、共通に用いられるクローズアップレンズ群に対
して左右一対のズームレンズを組み合わせた対物光学系
により観察対象物を立体映像としてビデオ撮影するビデ
オ型立体顕微鏡として、実施されている。このようなビ
デオ型立体顕微鏡(以下、単に「立体顕微鏡」という)
は、例えば脳神経外科手術の際に用いられる手術支援シ
ステムに組み込まれて使用される。この手術支援システ
ムは、立体顕微鏡によって患者の組織をビデオ撮影して
得られた立体映像(ステレオ映像)を、予め得られてい
た患部のデータに基づいて作成したCG(コンピュータ
グラフィックス)映像と合成して、主術者専用の立体視
ビューワや他のスタッフ用のモニタ等に表示し、また、
録画装置に録画するシステムである。
【0024】<手術支援システムの全体構成>図1は、
この手術支援システムの概略を示すシステム構成図であ
る。この図1に示されるように、手術支援システムは、
立体顕微鏡101と、この立体顕微鏡101の背面の上
端近傍に取り付けられたハイビジョンCCDカメラ10
2と、同じく下端近傍に取り付けられた顕微鏡位置測定
装置103と、立体顕微鏡101の上面に取り付けられ
たカウンターウェイト104と、立体顕微鏡101の背
面から内部に引き通されたライトガイド105と、この
ライトガイド105を通じて立体顕微鏡101に照明光
を導入する光源装置106と、ディスク装置107を有
する手術計画用コンピュータ108と、顕微鏡位置測定
装置103及び手術計画用コンピュータ108に接続さ
れたリアルタイムCG作成装置109と、このリアルタ
イムCG作成装置109及びハイビジョンCCDカメラ
102に接続された画像合成装置110と、この画像合
成装置110に接続された分配器111と、この分配器
111に接続された録画装置115、モニタ114及び
立体視ビューワ113等とから、構成されている。
この手術支援システムの概略を示すシステム構成図であ
る。この図1に示されるように、手術支援システムは、
立体顕微鏡101と、この立体顕微鏡101の背面の上
端近傍に取り付けられたハイビジョンCCDカメラ10
2と、同じく下端近傍に取り付けられた顕微鏡位置測定
装置103と、立体顕微鏡101の上面に取り付けられ
たカウンターウェイト104と、立体顕微鏡101の背
面から内部に引き通されたライトガイド105と、この
ライトガイド105を通じて立体顕微鏡101に照明光
を導入する光源装置106と、ディスク装置107を有
する手術計画用コンピュータ108と、顕微鏡位置測定
装置103及び手術計画用コンピュータ108に接続さ
れたリアルタイムCG作成装置109と、このリアルタ
イムCG作成装置109及びハイビジョンCCDカメラ
102に接続された画像合成装置110と、この画像合
成装置110に接続された分配器111と、この分配器
111に接続された録画装置115、モニタ114及び
立体視ビューワ113等とから、構成されている。
【0025】上述したディスク装置107には、患者P
の患部を予め様々な撮影装置で撮影することによって得
られた画像(CTスキャン画像,MRI画像,SPEC
T画像,血管造影画像等)が格納されているとともに、
これらの各種画像に基づいて予め作成された患部及び周
辺組織の3次元データが格納されている。なお、この3
次元データは、患者の外皮又は内部組織の特定部位に設
定された基準点(マーキング等)を原点として定義され
た3次元ローカル座標上で、患部及び周辺組織の形状、
大きさ及び位置を、ベクトル形式又はマップ形式で特定
するデータとなっている。
の患部を予め様々な撮影装置で撮影することによって得
られた画像(CTスキャン画像,MRI画像,SPEC
T画像,血管造影画像等)が格納されているとともに、
これらの各種画像に基づいて予め作成された患部及び周
辺組織の3次元データが格納されている。なお、この3
次元データは、患者の外皮又は内部組織の特定部位に設
定された基準点(マーキング等)を原点として定義され
た3次元ローカル座標上で、患部及び周辺組織の形状、
大きさ及び位置を、ベクトル形式又はマップ形式で特定
するデータとなっている。
【0026】また、上述した立体顕微鏡101は、その
背面に取付られたマウント100bを介して、第1スタ
ンド100のフリーアーム100aの先端に、着脱自在
に固定されている。従って、この立体顕微鏡101は、
第1スタンド100のフリーアーム100aの先端が届
く半径内で、移動自在であるとともに、任意の向きに向
くことができる。但し、ここでは、便宜上、立体顕微鏡
101に対するその観察対象物の向きを「下」と定義
し、逆向きを「上」と定義するものとする。また、略立
方体型の形状を有する立体顕微鏡101のケーシングに
おける4つの側面のうち、ハイビジョンCCDカメラ1
02及びマウント100bが取り付けられているととも
にライトガイド105が挿入されている側面を「背面」
と称し、この「背面」の反対側に位置する側面を「正
面」と称するものとする。
背面に取付られたマウント100bを介して、第1スタ
ンド100のフリーアーム100aの先端に、着脱自在
に固定されている。従って、この立体顕微鏡101は、
第1スタンド100のフリーアーム100aの先端が届
く半径内で、移動自在であるとともに、任意の向きに向
くことができる。但し、ここでは、便宜上、立体顕微鏡
101に対するその観察対象物の向きを「下」と定義
し、逆向きを「上」と定義するものとする。また、略立
方体型の形状を有する立体顕微鏡101のケーシングに
おける4つの側面のうち、ハイビジョンCCDカメラ1
02及びマウント100bが取り付けられているととも
にライトガイド105が挿入されている側面を「背面」
と称し、この「背面」の反対側に位置する側面を「正
面」と称するものとする。
【0027】この立体顕微鏡101内の光学構成につい
ては後で詳しく説明するが、その概略構成を述べると、
図2に示されるように、観察対象物は、単一の光軸を持
つ大径のクローズアップ光学系210とこのクローズア
ップ光学系210における互いに異なる箇所を透過した
光を夫々収束させる左右一対のズーム光学系220,2
30とからなる対物光学系によって、左右の視野絞り2
70,271の位置に、夫々一次像として結像される。
これら左右の一次像は、左右一対のリレー光学系24
0,250によってリレーされてハイビジョンCCDカ
メラ102内に導入されるとともに、ハイビジョンサイ
ズ(縦横のアスペクト比=9:16)の撮像面を有する
CCD116における左右の各撮像領域(縦横のアスペ
クト比=9:8)に、夫々二次像として再結像される。
ては後で詳しく説明するが、その概略構成を述べると、
図2に示されるように、観察対象物は、単一の光軸を持
つ大径のクローズアップ光学系210とこのクローズア
ップ光学系210における互いに異なる箇所を透過した
光を夫々収束させる左右一対のズーム光学系220,2
30とからなる対物光学系によって、左右の視野絞り2
70,271の位置に、夫々一次像として結像される。
これら左右の一次像は、左右一対のリレー光学系24
0,250によってリレーされてハイビジョンCCDカ
メラ102内に導入されるとともに、ハイビジョンサイ
ズ(縦横のアスペクト比=9:16)の撮像面を有する
CCD116における左右の各撮像領域(縦横のアスペ
クト比=9:8)に、夫々二次像として再結像される。
【0028】このような撮像光学系200によってCC
D116の撮像面上における左右の各撮像領域に形成さ
れた像は、所定の基線長を隔てた二箇所から夫々撮影し
た画像を左右に並べたステレオ画像と等価である。そし
て、このCCD116の出力信号は、図1に示されるよ
うに、画像プロセッサ117によってハイビジョン信号
として生成されて、ハイビジョンCCDカメラ102か
ら画像合成装置110へ向けて出力される。
D116の撮像面上における左右の各撮像領域に形成さ
れた像は、所定の基線長を隔てた二箇所から夫々撮影し
た画像を左右に並べたステレオ画像と等価である。そし
て、このCCD116の出力信号は、図1に示されるよ
うに、画像プロセッサ117によってハイビジョン信号
として生成されて、ハイビジョンCCDカメラ102か
ら画像合成装置110へ向けて出力される。
【0029】なお、この立体顕微鏡101内には、クロ
ーズアップ光学系210の焦点位置近傍に存在する観察
対象物を照明する照明光学系300(図5参照)が内蔵
されている。そして、この照明光学系300には、光源
装置106からライトガイド105を介して照明光が導
入される。
ーズアップ光学系210の焦点位置近傍に存在する観察
対象物を照明する照明光学系300(図5参照)が内蔵
されている。そして、この照明光学系300には、光源
装置106からライトガイド105を介して照明光が導
入される。
【0030】立体顕微鏡101に取り付けられた顕微鏡
位置測定装置103は、図1に示すように、クローズア
ップ光学系210の光軸上に存在する観察対象物までの
距離と、クローズアップ光学系210の光軸の立体的な
向きと、上記基準点の位置とを測定し、測定したこれら
情報に基づいて上記ローカル座標における観察対象物の
位置を算出する。そして、その顕微鏡位置測定装置10
3は、これら光軸の向き及び観察対象物の位置の情報
を、リアルタイムCG作成装置109に通知する。
位置測定装置103は、図1に示すように、クローズア
ップ光学系210の光軸上に存在する観察対象物までの
距離と、クローズアップ光学系210の光軸の立体的な
向きと、上記基準点の位置とを測定し、測定したこれら
情報に基づいて上記ローカル座標における観察対象物の
位置を算出する。そして、その顕微鏡位置測定装置10
3は、これら光軸の向き及び観察対象物の位置の情報
を、リアルタイムCG作成装置109に通知する。
【0031】このリアルタイムCG作成装置109は、
顕微鏡位置測定装置103から通知された光軸の向き及
び観察対象物の位置の情報と手術計画用コンピュータ1
08からダウンロードした3次元データとに基づいて、
この光軸の向きから患部(例えば腫瘍)を立体視したの
と等価なCG画像(例えば、ワイヤフレーム画像)をリ
アルタイムに生成する。このCG画像は、立体顕微鏡1
01内の光学系と同じ基線長及び同じ被写体距離での立
体画像(ステレオ画像)として生成される。そして、リ
アルタイムCG作成装置109は、このようにして生成
したCG画像を示すCG画像信号を、随時、画像合成装
置110に入力する。
顕微鏡位置測定装置103から通知された光軸の向き及
び観察対象物の位置の情報と手術計画用コンピュータ1
08からダウンロードした3次元データとに基づいて、
この光軸の向きから患部(例えば腫瘍)を立体視したの
と等価なCG画像(例えば、ワイヤフレーム画像)をリ
アルタイムに生成する。このCG画像は、立体顕微鏡1
01内の光学系と同じ基線長及び同じ被写体距離での立
体画像(ステレオ画像)として生成される。そして、リ
アルタイムCG作成装置109は、このようにして生成
したCG画像を示すCG画像信号を、随時、画像合成装
置110に入力する。
【0032】この画像合成装置110は、ハイビジョン
CCDカメラ102から入力された実際の観察対象物の
ハイビジョン信号に、リアルタイムCG作成装置109
から得られたCG画像信号を、縮尺を調整してスーパー
インポーズする。このようなCG画像信号のスーパーイ
ンポーズがなされたハイビジョン信号が示す画像におい
ては、実際に撮影して得られた画像中で、患部の形状、
大きさ及び位置が、ワイヤフレーム等のCG画像として
示されている。このスーパーインポーズのなされたハイ
ビジョン信号は、分配器111によって、主術者D用の
立体視ビューワ113、その他の手術スタッフ用又は遠
隔地に居るアドバイザ用のモニタ114と録画装置11
5とへ、夫々供給される。
CCDカメラ102から入力された実際の観察対象物の
ハイビジョン信号に、リアルタイムCG作成装置109
から得られたCG画像信号を、縮尺を調整してスーパー
インポーズする。このようなCG画像信号のスーパーイ
ンポーズがなされたハイビジョン信号が示す画像におい
ては、実際に撮影して得られた画像中で、患部の形状、
大きさ及び位置が、ワイヤフレーム等のCG画像として
示されている。このスーパーインポーズのなされたハイ
ビジョン信号は、分配器111によって、主術者D用の
立体視ビューワ113、その他の手術スタッフ用又は遠
隔地に居るアドバイザ用のモニタ114と録画装置11
5とへ、夫々供給される。
【0033】立体視ビューワ113は、第2スタンド1
12のフリーアーム112aの先端から垂下して取り付
けられている。従って、主術者Dが処置を施し易い姿勢
に合わせて、立体視ビューワ113を配置することが可
能になっている。この立体視ビューワ113の概略構成
を図3に示す。この図3に示されるように、立体視ビュ
ーワ113は、ハイビジョンサイズのLCDパネル12
0を、モニタとして内蔵している。このLCDパネル1
20に分配器からのハイビジョン信号による映像が表示
された場合、図4の平面図に示されるように、LCDパ
ネル120の左半分120bには、CCD116におけ
る左側撮像領域にて撮影された映像が表示され、LCD
パネル120の右半分120aには、CCD116にお
ける右側撮影領域にて撮影された映像が表示される。こ
れら左右の映像の境界線120cは、後述する視野絞り
270,271の位置調整如何により、ズレたり傾むい
たりする。立体視ビューワ113内の光路は、視野絞り
270,271が正確に調整された際における境界線1
20cに対して垂直に設置された隔壁121により、左
右に区分けされている。この隔壁121の両側には、夫
々LCDパネル120側から順番に、楔プリズム119
及び接眼レンズ118が配置されている。この接眼レン
ズ118は、LCDパネル120に表示された映像の虚
像を、観察眼Iの前方約1m(−1ディオプトリ)の位
置に拡大して形成するレンズである。また、楔プリズム
119は、観察眼Iの輻輳角が1m先に存在する物体を
観察するのと等しい角度になるように光の進行方向を補
正し、自然な立体観察を可能としている。
12のフリーアーム112aの先端から垂下して取り付
けられている。従って、主術者Dが処置を施し易い姿勢
に合わせて、立体視ビューワ113を配置することが可
能になっている。この立体視ビューワ113の概略構成
を図3に示す。この図3に示されるように、立体視ビュ
ーワ113は、ハイビジョンサイズのLCDパネル12
0を、モニタとして内蔵している。このLCDパネル1
20に分配器からのハイビジョン信号による映像が表示
された場合、図4の平面図に示されるように、LCDパ
ネル120の左半分120bには、CCD116におけ
る左側撮像領域にて撮影された映像が表示され、LCD
パネル120の右半分120aには、CCD116にお
ける右側撮影領域にて撮影された映像が表示される。こ
れら左右の映像の境界線120cは、後述する視野絞り
270,271の位置調整如何により、ズレたり傾むい
たりする。立体視ビューワ113内の光路は、視野絞り
270,271が正確に調整された際における境界線1
20cに対して垂直に設置された隔壁121により、左
右に区分けされている。この隔壁121の両側には、夫
々LCDパネル120側から順番に、楔プリズム119
及び接眼レンズ118が配置されている。この接眼レン
ズ118は、LCDパネル120に表示された映像の虚
像を、観察眼Iの前方約1m(−1ディオプトリ)の位
置に拡大して形成するレンズである。また、楔プリズム
119は、観察眼Iの輻輳角が1m先に存在する物体を
観察するのと等しい角度になるように光の進行方向を補
正し、自然な立体観察を可能としている。
【0034】このような立体視ビューワ113によって
立体視される映像、またはモニタ114に表示される映
像においては、上述したように、予め各種撮影装置によ
って撮影された画像に基づいて検出されていた腫瘍等の
患部の形状、大きさ及び位置を示すワイヤフレーム等の
CGがスーパーインポーズされている。従って、これら
を観察している主術者D又はその他の手術スタッフは、
実際の映像中では識別が困難である患部を、容易に識別
することができる。これにより、正確且つ迅速な処置が
可能となるのである。
立体視される映像、またはモニタ114に表示される映
像においては、上述したように、予め各種撮影装置によ
って撮影された画像に基づいて検出されていた腫瘍等の
患部の形状、大きさ及び位置を示すワイヤフレーム等の
CGがスーパーインポーズされている。従って、これら
を観察している主術者D又はその他の手術スタッフは、
実際の映像中では識別が困難である患部を、容易に識別
することができる。これにより、正確且つ迅速な処置が
可能となるのである。
【0035】<立体顕微鏡の構成>次に、上述した立体
顕微鏡101(ハイビジョンCCDカメラ102を含
む)の具体的な構成を詳細に説明する。
顕微鏡101(ハイビジョンCCDカメラ102を含
む)の具体的な構成を詳細に説明する。
【0036】図5は顕微鏡光学系の全体構成を示す斜視
透視図、図6は側面透視図、図7は正面透視図、図8は
平面透視図である。
透視図、図6は側面透視図、図7は正面透視図、図8は
平面透視図である。
【0037】立体顕微鏡101には、観察対象物の像を
電子的に撮影する撮像光学系200と、ライトガイド1
05により光源装置106から導かれた照明光によって
観察対象物を照明する照明用光学系300とが、内蔵さ
れている。
電子的に撮影する撮像光学系200と、ライトガイド1
05により光源装置106から導かれた照明光によって
観察対象物を照明する照明用光学系300とが、内蔵さ
れている。
【0038】[撮像光学系の光学構成]撮像光学系20
0は、前記のように全体として、左右で共用される一つ
のクローズアップ光学系210及び左右一対のズーム光
学系220,230から構成される対物光学系280
と、この対物光学系280により形成された観察対象物
の一次像をリレーして観察対象物の二次像を形成する左
右一対のリレー光学系240,250と、これらのリレ
ー光学系240,250からの観察対象物光を互いに近
接させる輻輳寄せプリズム260とを、備えている。
0は、前記のように全体として、左右で共用される一つ
のクローズアップ光学系210及び左右一対のズーム光
学系220,230から構成される対物光学系280
と、この対物光学系280により形成された観察対象物
の一次像をリレーして観察対象物の二次像を形成する左
右一対のリレー光学系240,250と、これらのリレ
ー光学系240,250からの観察対象物光を互いに近
接させる輻輳寄せプリズム260とを、備えている。
【0039】また、ズーム光学系220,230による
一次像の形成位置には、視野絞り270,271がそれ
ぞれ配置されており、リレー光学系240,250には
光路を直角に偏向するペンタプリズム272,273が
それぞれ配置されている。
一次像の形成位置には、視野絞り270,271がそれ
ぞれ配置されており、リレー光学系240,250には
光路を直角に偏向するペンタプリズム272,273が
それぞれ配置されている。
【0040】対物光学系280を構成する左右一対のズ
ーム光学系220,230の光軸Ax2,Ax3と後述
する照明光学系300の光軸Ax4とは、立体顕微鏡1
01のケーシング内において、このケーシングの長手方
向と平行に設けられている。また、これら各ズーム光学
系220,230に対して各ペンタプリズム272,2
73を介して同軸となる各リレー光学系240,250
の光軸は、立体顕微鏡101のケーシングの長手方向に
垂直な方向に向けられている。そして、両リレー光学系
240,250の光軸は、CCDカメラ102直前に配
置された輻輳寄せプリズム260によって、互いに接近
する方向へ夫々平行にシフトされて、CCD102カメ
ラ内(CCD116の撮像面における左右の撮像領域の
中心)に、達している。
ーム光学系220,230の光軸Ax2,Ax3と後述
する照明光学系300の光軸Ax4とは、立体顕微鏡1
01のケーシング内において、このケーシングの長手方
向と平行に設けられている。また、これら各ズーム光学
系220,230に対して各ペンタプリズム272,2
73を介して同軸となる各リレー光学系240,250
の光軸は、立体顕微鏡101のケーシングの長手方向に
垂直な方向に向けられている。そして、両リレー光学系
240,250の光軸は、CCDカメラ102直前に配
置された輻輳寄せプリズム260によって、互いに接近
する方向へ夫々平行にシフトされて、CCD102カメ
ラ内(CCD116の撮像面における左右の撮像領域の
中心)に、達している。
【0041】このような構成により、CCDカメラ10
2内に配置されたCCD116上の左右の撮像領域に、
所定の視差を持つ左右の観察対象物像を形成することが
できる。なお、光学系の説明においては、「左右」はC
CD116上に投影された際にその撮像面の長手方向に
一致する方向、「上下」はCCD116上で左右方向に
直交する方向とする。以下、各光学系の構成を順に説明
する。
2内に配置されたCCD116上の左右の撮像領域に、
所定の視差を持つ左右の観察対象物像を形成することが
できる。なお、光学系の説明においては、「左右」はC
CD116上に投影された際にその撮像面の長手方向に
一致する方向、「上下」はCCD116上で左右方向に
直交する方向とする。以下、各光学系の構成を順に説明
する。
【0042】クローズアップ光学系210は、図5乃至
図7に示されるように、物体側から順に負の第1レンズ
211と正の第2レンズ212とを配列して構成され
る。第2レンズ212は、光軸方向に移動可能であり、
その移動調整により異なる距離の観察対象物に対して焦
点を合わせることができる。
図7に示されるように、物体側から順に負の第1レンズ
211と正の第2レンズ212とを配列して構成され
る。第2レンズ212は、光軸方向に移動可能であり、
その移動調整により異なる距離の観察対象物に対して焦
点を合わせることができる。
【0043】すなわち、クローズアップ光学系210
は、観察対象物がその焦点位置に位置するよう調整さ
れ、観察対象物からの発散光をほぼ平行光に変換するコ
リメート機能を有する。
は、観察対象物がその焦点位置に位置するよう調整さ
れ、観察対象物からの発散光をほぼ平行光に変換するコ
リメート機能を有する。
【0044】クローズアップ光学系210の第1レンズ
211及び第2レンズ212は、その光軸と平行な平面
に沿ってコバの一部が切り欠かれた形状(Dカット形
状)を有しており、この切り欠きによって生じた平面状
の切欠面に隣接して、このクローズアップ光学系210
の光軸に対してその光軸を平行に向けて、照明光学系3
00が配置されている。
211及び第2レンズ212は、その光軸と平行な平面
に沿ってコバの一部が切り欠かれた形状(Dカット形
状)を有しており、この切り欠きによって生じた平面状
の切欠面に隣接して、このクローズアップ光学系210
の光軸に対してその光軸を平行に向けて、照明光学系3
00が配置されている。
【0045】一対のズーム光学系220,230は、ク
ローズアップ光学系210からの無限遠結像の観察対象
物光を、視野絞り270,271の位置にそれぞれ結像
する。
ローズアップ光学系210からの無限遠結像の観察対象
物光を、視野絞り270,271の位置にそれぞれ結像
する。
【0046】一方のズーム光学系220は、図5乃至図
7に示されるように、クローズアップ光学系210側か
ら順に、正、負、負、正のパワーをそれぞれ有する第1
乃至第4レンズ群221,222,223,224によ
り、構成される。また、ズーム光学系は、第1レンズ群
221及び第4レンズ群224が固定されているととも
に第2レンズ222及び第3レンズ223が光軸方向に
移動することにより、ズーミングを行う。この際、第2
レンズ222の移動により倍率を変化させ、第3レンズ
223の移動により焦点位置を一定に保つ。
7に示されるように、クローズアップ光学系210側か
ら順に、正、負、負、正のパワーをそれぞれ有する第1
乃至第4レンズ群221,222,223,224によ
り、構成される。また、ズーム光学系は、第1レンズ群
221及び第4レンズ群224が固定されているととも
に第2レンズ222及び第3レンズ223が光軸方向に
移動することにより、ズーミングを行う。この際、第2
レンズ222の移動により倍率を変化させ、第3レンズ
223の移動により焦点位置を一定に保つ。
【0047】他方のズーム光学系230も、上記のズー
ム光学系220と同一構成であり、第1乃至第4レンズ
群231,232,233,234から構成される。こ
れらのズーム光学系220,230は、図示せぬ駆動機
構により連動し、左右の画像の撮影倍率を同時に変化さ
せることができる。
ム光学系220と同一構成であり、第1乃至第4レンズ
群231,232,233,234から構成される。こ
れらのズーム光学系220,230は、図示せぬ駆動機
構により連動し、左右の画像の撮影倍率を同時に変化さ
せることができる。
【0048】ズーム光学系220,230の光軸Ax
2,Ax3は、クローズアップ光学系210の光軸Ax
1に対して平行であり、且つ、ズーム光学系220,2
30の光軸Ax2,Ax3をともに含む平面が、この平
面と平行でクローズアップ光学系210の光軸を含む平
面に対し、図6に示されるように、切欠面の反対側にΔ
だけ離れている。
2,Ax3は、クローズアップ光学系210の光軸Ax
1に対して平行であり、且つ、ズーム光学系220,2
30の光軸Ax2,Ax3をともに含む平面が、この平
面と平行でクローズアップ光学系210の光軸を含む平
面に対し、図6に示されるように、切欠面の反対側にΔ
だけ離れている。
【0049】なお、クローズアップ光学系210の直径
は、ズーム光学系220,230の最大有効径と照明光
学系300の最大有効径を内包する円の直径より大きく
設定されている。上記のようにズーム光学系220,2
30の光軸Ax2,Ax3をクローズアップ光学系21
0の光軸Ax1よりも切欠面から離れた位置に設定する
ことにより、照明光学系300をもクローズアップ光学
系の占める径内に収めることができ、全体をコンパクト
にまとめることができる。
は、ズーム光学系220,230の最大有効径と照明光
学系300の最大有効径を内包する円の直径より大きく
設定されている。上記のようにズーム光学系220,2
30の光軸Ax2,Ax3をクローズアップ光学系21
0の光軸Ax1よりも切欠面から離れた位置に設定する
ことにより、照明光学系300をもクローズアップ光学
系の占める径内に収めることができ、全体をコンパクト
にまとめることができる。
【0050】視野絞り270,271は、ズーム光学系
220,230により形成される一次像の位置に配置さ
れている。視野絞り270,271は、図5に示される
ように、外形が円形状で左右方向のそれぞれ内側に略半
円形の開口を有している。各視野絞り270,271
は、この開口の直線状のエッジがCCD116上での左
右画像の境界線に相当する方向に一致するよう配置さ
れ、それより内側の光束のみを透過するように配置され
ている(図2には、視野絞り270,271の内側の開
口が白抜きで示されている。)。
220,230により形成される一次像の位置に配置さ
れている。視野絞り270,271は、図5に示される
ように、外形が円形状で左右方向のそれぞれ内側に略半
円形の開口を有している。各視野絞り270,271
は、この開口の直線状のエッジがCCD116上での左
右画像の境界線に相当する方向に一致するよう配置さ
れ、それより内側の光束のみを透過するように配置され
ている(図2には、視野絞り270,271の内側の開
口が白抜きで示されている。)。
【0051】前述のように、本例の実施形態の顕微鏡1
01は、単一のCCD116上の隣接領域に左右の二次
像を形成させるため、CCD116上での左右の画像の
境界を明確にして画像の重なりを防ぐ必要がある。この
ため、本顕微鏡101には、一次像の位置に視野絞り2
70,271が配置されている。略半円開口の直線エッ
ジをいわゆるナイフエッジとして機能させ、それより内
側の光束のみを透過させることにより、CCD116上
での左右の画像の境界を明確にすることができる。
01は、単一のCCD116上の隣接領域に左右の二次
像を形成させるため、CCD116上での左右の画像の
境界を明確にして画像の重なりを防ぐ必要がある。この
ため、本顕微鏡101には、一次像の位置に視野絞り2
70,271が配置されている。略半円開口の直線エッ
ジをいわゆるナイフエッジとして機能させ、それより内
側の光束のみを透過させることにより、CCD116上
での左右の画像の境界を明確にすることができる。
【0052】なお、視野絞り270,271上に形成さ
れる一次像は、リレー光学系240,250により再結
像されて二次像となり、一次像と二次像とでは上下、左
右が反転する。したがって、一次像の位置で左右方向の
外側を規定するナイフエッジは、二次像の位置では左右
方向の内側、すなわち左右の画像の境界を規定すること
となる。
れる一次像は、リレー光学系240,250により再結
像されて二次像となり、一次像と二次像とでは上下、左
右が反転する。したがって、一次像の位置で左右方向の
外側を規定するナイフエッジは、二次像の位置では左右
方向の内側、すなわち左右の画像の境界を規定すること
となる。
【0053】リレー光学系240,250は、上述のよ
うにズーム光学系220,230により形成された一次
像を再結像させる作用を持ち、いずれも3枚の正レンズ
群241,242,243及び3枚の正レンズ群25
1,252,253により構成される。
うにズーム光学系220,230により形成された一次
像を再結像させる作用を持ち、いずれも3枚の正レンズ
群241,242,243及び3枚の正レンズ群25
1,252,253により構成される。
【0054】一方のリレー光学系240は、図5及び図
6に示されるように、単一の正メニスカスレンズから構
成される第1レンズ241と、全体として正のパワーを
持つ第2レンズ242と、単一の両凸レンズから構成さ
れる第3レンズ243とから、構成されている。このう
ち第1レンズ241及び第2レンズ242は、その全体
としての物体側焦点を、ズーム光学系220による一次
像の結像面(視野絞り271と同じ平面)に一致させて
いる。また、第3レンズ243は、第2レンズ242か
ら射出された平行光をCCD116の撮像面上に収束さ
せる。そして、第1レンズ241と第2レンズ242と
の間には、光路を直角に偏向するペンタプリズム272
が配置され、第2レンズ242と第3レンズ243との
間には、光量調節用の明るさ絞り244が設けられてい
る。
6に示されるように、単一の正メニスカスレンズから構
成される第1レンズ241と、全体として正のパワーを
持つ第2レンズ242と、単一の両凸レンズから構成さ
れる第3レンズ243とから、構成されている。このう
ち第1レンズ241及び第2レンズ242は、その全体
としての物体側焦点を、ズーム光学系220による一次
像の結像面(視野絞り271と同じ平面)に一致させて
いる。また、第3レンズ243は、第2レンズ242か
ら射出された平行光をCCD116の撮像面上に収束さ
せる。そして、第1レンズ241と第2レンズ242と
の間には、光路を直角に偏向するペンタプリズム272
が配置され、第2レンズ242と第3レンズ243との
間には、光量調節用の明るさ絞り244が設けられてい
る。
【0055】他方のリレー光学系250も、上記のリレ
ー光学系240と同一構成であり、第1、第2、第3レ
ンズ251、252、253から構成され、第1レンズ
251と第2レンズ252との間には、ペンタプリズム
273が配置され、第2レンズ252と第3レンズ25
3との間には、明るさ絞り254が設けられている。
ー光学系240と同一構成であり、第1、第2、第3レ
ンズ251、252、253から構成され、第1レンズ
251と第2レンズ252との間には、ペンタプリズム
273が配置され、第2レンズ252と第3レンズ25
3との間には、明るさ絞り254が設けられている。
【0056】視野絞り270,271を通過した発散光
は、リレー光学系の第1レンズ241,251及び第2
レンズ242,252により再びほぼ平行光に変換さ
れ、明るさ絞り244,254を通過した後、第3レン
ズ243,253により再度結像して二次像を形成す
る。
は、リレー光学系の第1レンズ241,251及び第2
レンズ242,252により再びほぼ平行光に変換さ
れ、明るさ絞り244,254を通過した後、第3レン
ズ243,253により再度結像して二次像を形成す
る。
【0057】リレー光学系240,250中にペンタプ
リズム272,273を配置することにより、ズーム光
学系220,230の光軸とリレー光学系240,25
0の光軸とを折り曲げて設けることができる。これによ
り、クローズアップ光学系210の光軸方向に沿った撮
像光学系200の全長、即ち、クローズアップ光学系2
10の光軸、ズーム光学系220,230の光軸及びリ
レー光学系240,250の光軸からなる撮像光学系2
00の全長を短かくすることができる。
リズム272,273を配置することにより、ズーム光
学系220,230の光軸とリレー光学系240,25
0の光軸とを折り曲げて設けることができる。これによ
り、クローズアップ光学系210の光軸方向に沿った撮
像光学系200の全長、即ち、クローズアップ光学系2
10の光軸、ズーム光学系220,230の光軸及びリ
レー光学系240,250の光軸からなる撮像光学系2
00の全長を短かくすることができる。
【0058】ところで、立体視による立体感を得るため
には、左右のズーム光学系220,230、リレー光学
系240,250の間には所定の基線長が必要である。
他方、CCD116上の隣接した領域に二次像を形成す
るためには、光軸間の距離を基線長より小さくする必要
がある。そこで、輻輳寄せプリズム260にてリレー光
学系240,250の光軸をそれぞれ内側にシフトさせ
ることにより、所定の基線長を確保しつつ同一CCD1
16上への結像を可能としている。リレー光学系24
0,250とCCDカメラ102との間に配置された輻
輳寄せプリズム260は、それぞれのリレー光学系24
0,250からの観察対象物光の左右の間隔を狭める機
能を有する。
には、左右のズーム光学系220,230、リレー光学
系240,250の間には所定の基線長が必要である。
他方、CCD116上の隣接した領域に二次像を形成す
るためには、光軸間の距離を基線長より小さくする必要
がある。そこで、輻輳寄せプリズム260にてリレー光
学系240,250の光軸をそれぞれ内側にシフトさせ
ることにより、所定の基線長を確保しつつ同一CCD1
16上への結像を可能としている。リレー光学系24
0,250とCCDカメラ102との間に配置された輻
輳寄せプリズム260は、それぞれのリレー光学系24
0,250からの観察対象物光の左右の間隔を狭める機
能を有する。
【0059】輻輳寄せプリズム260は、図5及び図8
に示されるように、五角柱の左右対称な光軸シフトプリ
ズム261,262が0.1mm程度の隙間を開けて対
向配置されることにより構成されている。
に示されるように、五角柱の左右対称な光軸シフトプリ
ズム261,262が0.1mm程度の隙間を開けて対
向配置されることにより構成されている。
【0060】光軸シフトプリズム261,262は、図
8に示されるように、互いに平行な入射端面及び射出端
面を備え、且つ、内側と外側とに互いに平行な第1反射
面及び第2反射面を備えている。また、これらの光軸シ
フトプリズム261、262は、入射端面や射出端面、
第1反射面、第2反射面に対して垂直な面を平面的に見
ると(図8参照)、平行四辺形の鋭角の頂角の一方を、
射出端面に直交する線で切り取って形成された五角形状
である。
8に示されるように、互いに平行な入射端面及び射出端
面を備え、且つ、内側と外側とに互いに平行な第1反射
面及び第2反射面を備えている。また、これらの光軸シ
フトプリズム261、262は、入射端面や射出端面、
第1反射面、第2反射面に対して垂直な面を平面的に見
ると(図8参照)、平行四辺形の鋭角の頂角の一方を、
射出端面に直交する線で切り取って形成された五角形状
である。
【0061】リレー光学系240,250からの観察対
象物光は、各光軸シフトプリズム261,262の入射
端面から入射し、外側の第1反射面で反射されて左右方
向の内方に向けられ、内側の第2反射面で再び入射時と
同じ光軸方向に反射され、射出端面から射出されて、C
CDカメラ102に入射する。この結果、左右の観察対
象物光は、その進行方向を変えずに左右の間隔のみが狭
められ、同一のCCD116の撮像面上に二次像を形成
する。
象物光は、各光軸シフトプリズム261,262の入射
端面から入射し、外側の第1反射面で反射されて左右方
向の内方に向けられ、内側の第2反射面で再び入射時と
同じ光軸方向に反射され、射出端面から射出されて、C
CDカメラ102に入射する。この結果、左右の観察対
象物光は、その進行方向を変えずに左右の間隔のみが狭
められ、同一のCCD116の撮像面上に二次像を形成
する。
【0062】[照明機構]次に、上述したライトガイド
105及び照明光学系300を含む照明機構の構成を説
明する。
105及び照明光学系300を含む照明機構の構成を説
明する。
【0063】図9は、クローズアップ光学系210の光
軸Ax1及び照明光学系300の光軸Ax4を含む面に
沿った、撮像光学系200、照明光学系300及びCC
Dカメラ102を含む立体顕微鏡101とライトガイド
105の先端の縦断面図であり、図10は、ライトガイ
ドファイババンドル105c、ファイバロッド3及び照
明光学系300を示す光学構成図である。
軸Ax1及び照明光学系300の光軸Ax4を含む面に
沿った、撮像光学系200、照明光学系300及びCC
Dカメラ102を含む立体顕微鏡101とライトガイド
105の先端の縦断面図であり、図10は、ライトガイ
ドファイババンドル105c、ファイバロッド3及び照
明光学系300を示す光学構成図である。
【0064】立体顕微鏡101の照明機構は、照明光学
系300と、上述したライトガイド105の照明光の射
出端105a近傍を保持する保持部材1と、略L字状に
湾曲するファイバロッド3とから、構成される。
系300と、上述したライトガイド105の照明光の射
出端105a近傍を保持する保持部材1と、略L字状に
湾曲するファイバロッド3とから、構成される。
【0065】前記照明光学系300は、照明光の発散度
合いを調整する照明レンズ群310と、照明光による照
明範囲と前記照明光学系200による撮影範囲とを一致
させるための楔プリズム320とから、構成される。ま
た、前記照明レンズ群310は、正のパワーを有する第
1レンズ311と、正のパワーを有する第2レンズ31
2と、負のパワーを有する第3レンズ313とから構成
されたズーム光学系である。
合いを調整する照明レンズ群310と、照明光による照
明範囲と前記照明光学系200による撮影範囲とを一致
させるための楔プリズム320とから、構成される。ま
た、前記照明レンズ群310は、正のパワーを有する第
1レンズ311と、正のパワーを有する第2レンズ31
2と、負のパワーを有する第3レンズ313とから構成
されたズーム光学系である。
【0066】照明レンズ群310は、その第1レンズ3
11及び第2レンズ312と第3レンズ313とが、夫
々光軸方向に調整自在に構成されている。その調整を可
能とするため、照明レンズ群310を構成する各レンズ
311,312,313は、鏡筒4内に保持されてい
る。この鏡筒4は、第1レンズ311及び第2レンズ3
12を直接保持する第1レンズ枠41と、第3レンズ3
13を直接保持する第2レンズ枠42と、前記第1レン
ズ枠41及び第2レンズ枠42の外側に順番にはめられ
た固定筒43及びカム筒44とから、構成されている。
この固定筒43は、円筒形状であり、図示せぬステーに
より、立体顕微鏡101のケーシングに対して、移動不
能且つ回転不能に固定されている。固定筒43の外側に
は、固定筒43より若干大径の円筒形状のカム筒44
が、固定筒43に対して回転のみ可能に、填められてい
る。そして、固定筒43には、照明レンズ群310の光
軸と平行なスリット状の案内溝が形成され、前記カム筒
44には、螺旋状のカム溝が形成され、前記第1及び第
2レンズ枠41,42の外周面には、前記案内溝とカム
溝との交点を貫通する駆動ピンが設けられている。な
お、固定筒43の下端には、楔プリズム320が、固定
されている。
11及び第2レンズ312と第3レンズ313とが、夫
々光軸方向に調整自在に構成されている。その調整を可
能とするため、照明レンズ群310を構成する各レンズ
311,312,313は、鏡筒4内に保持されてい
る。この鏡筒4は、第1レンズ311及び第2レンズ3
12を直接保持する第1レンズ枠41と、第3レンズ3
13を直接保持する第2レンズ枠42と、前記第1レン
ズ枠41及び第2レンズ枠42の外側に順番にはめられ
た固定筒43及びカム筒44とから、構成されている。
この固定筒43は、円筒形状であり、図示せぬステーに
より、立体顕微鏡101のケーシングに対して、移動不
能且つ回転不能に固定されている。固定筒43の外側に
は、固定筒43より若干大径の円筒形状のカム筒44
が、固定筒43に対して回転のみ可能に、填められてい
る。そして、固定筒43には、照明レンズ群310の光
軸と平行なスリット状の案内溝が形成され、前記カム筒
44には、螺旋状のカム溝が形成され、前記第1及び第
2レンズ枠41,42の外周面には、前記案内溝とカム
溝との交点を貫通する駆動ピンが設けられている。な
お、固定筒43の下端には、楔プリズム320が、固定
されている。
【0067】以上の構成により、固定筒43に対してカ
ム筒44が回転すると、案内溝に対するカム溝の傾き
(リード角)に応じた一定率の移動速度にてそれらの交
点がスラスト方向に移動することにより、固定筒43に
対して第1及び第2レンズ枠41,42がスラスト方向
に移動する。これにより、照明レンズ群310による照
明光の配光角が変化し、その照射範囲が、各ズーム光学
系220,230によるズーミングに合わせて調整され
る。
ム筒44が回転すると、案内溝に対するカム溝の傾き
(リード角)に応じた一定率の移動速度にてそれらの交
点がスラスト方向に移動することにより、固定筒43に
対して第1及び第2レンズ枠41,42がスラスト方向
に移動する。これにより、照明レンズ群310による照
明光の配光角が変化し、その照射範囲が、各ズーム光学
系220,230によるズーミングに合わせて調整され
る。
【0068】なお、鏡筒4における固定筒43の上端
は、カム筒44よりも上方へ延びており、その開口縁
は、照明レンズ群310の光軸と同軸の円形孔状に窄ぼ
まった内方フランジ4aを形成しているとともに、その
端面は、照明レンズ群310の光軸に直交する平面状と
なっている。
は、カム筒44よりも上方へ延びており、その開口縁
は、照明レンズ群310の光軸と同軸の円形孔状に窄ぼ
まった内方フランジ4aを形成しているとともに、その
端面は、照明レンズ群310の光軸に直交する平面状と
なっている。
【0069】保持部材1は、前記ライトガイド105の
射出端105a近傍を保持する機能を有し、図9に示さ
れるように、鏡筒4(固定筒43)の上端よりも上方に
おいて、立体顕微鏡101のケーシングを貫通して固定
されている。
射出端105a近傍を保持する機能を有し、図9に示さ
れるように、鏡筒4(固定筒43)の上端よりも上方に
おいて、立体顕微鏡101のケーシングを貫通して固定
されている。
【0070】前記保持部材1は、ケーシング101の外
方側からフランジ1c、大径部1a及び小径部1bを一
体に連ねて形成された略円筒形状を有している。この小
径部1bの全長は、大径部1aの全長に比して、約2倍
である。また、大径部1aの外周面には、フランジ1c
と略同外径の固定リング11が螺合している。この固定
リング11とフランジ1cとの間に立体顕微鏡101の
ケーシングが挟み込まれることにより、保持部材1は、
ケーシングに対して固定されるのである。この保持部材
1の内部には、前記ライトガイド105の射出端105
a近傍に被せられた後述のガイドパイプ2が挿入される
挿通孔1eが、その中心軸と同軸に形成されている。ま
た、保持部材1の大径部1aと固定リング11には、ボ
ールプランジャ12が、挿通孔1eの中心軸に対して垂
直な方向に沿って固定リング11の外周面から貫通孔1
eに向けて貫通した状態で、固定されている。このよう
に固定された状態において、そのボールプランジャ12
の先端に配置されたボールが、挿通孔1e内にやや突出
している。なお、以上のように構成される保持部材1の
中心軸は、立体顕微鏡101のケーシングに固定された
状態において、照明光学系300の光軸方向に対して直
交する方向に向けられている。
方側からフランジ1c、大径部1a及び小径部1bを一
体に連ねて形成された略円筒形状を有している。この小
径部1bの全長は、大径部1aの全長に比して、約2倍
である。また、大径部1aの外周面には、フランジ1c
と略同外径の固定リング11が螺合している。この固定
リング11とフランジ1cとの間に立体顕微鏡101の
ケーシングが挟み込まれることにより、保持部材1は、
ケーシングに対して固定されるのである。この保持部材
1の内部には、前記ライトガイド105の射出端105
a近傍に被せられた後述のガイドパイプ2が挿入される
挿通孔1eが、その中心軸と同軸に形成されている。ま
た、保持部材1の大径部1aと固定リング11には、ボ
ールプランジャ12が、挿通孔1eの中心軸に対して垂
直な方向に沿って固定リング11の外周面から貫通孔1
eに向けて貫通した状態で、固定されている。このよう
に固定された状態において、そのボールプランジャ12
の先端に配置されたボールが、挿通孔1e内にやや突出
している。なお、以上のように構成される保持部材1の
中心軸は、立体顕微鏡101のケーシングに固定された
状態において、照明光学系300の光軸方向に対して直
交する方向に向けられている。
【0071】ところで、上述したライトガイド105
は、多数本の光ファイバの両端が束ねられてなるファイ
ババンドル105cがシリコンチューブで覆われた構造
となっている。そして、その射出端105a近傍には、
シリコンチューブをファイババンドル105cに固定す
るための口金105bが、シリコンチューブの表面にめ
り込むように、填められている。さらに、このライトガ
イド105には、口金105b及び射出端105aを覆
うように、略円筒形状を有する金属製のガイドパイプ2
が填められている。このガイドパイプ2の内径は、口金
105bの外径とほぼ同じであり、その外径は、保持部
材1の貫通孔1eよりも僅かに細い。従って、このガイ
ドパイプ2は、保持部材1の貫通孔1e内に挿脱される
ことが可能となっている。
は、多数本の光ファイバの両端が束ねられてなるファイ
ババンドル105cがシリコンチューブで覆われた構造
となっている。そして、その射出端105a近傍には、
シリコンチューブをファイババンドル105cに固定す
るための口金105bが、シリコンチューブの表面にめ
り込むように、填められている。さらに、このライトガ
イド105には、口金105b及び射出端105aを覆
うように、略円筒形状を有する金属製のガイドパイプ2
が填められている。このガイドパイプ2の内径は、口金
105bの外径とほぼ同じであり、その外径は、保持部
材1の貫通孔1eよりも僅かに細い。従って、このガイ
ドパイプ2は、保持部材1の貫通孔1e内に挿脱される
ことが可能となっている。
【0072】但し、ガイドパイプ2の先端側(図9にお
いて右側の管端)から保持部材1の全長とほぼ同じ距離
の位置には、円環状の外方フランジ2aが突出形成され
ている。従って、この外方フランジ2aの先端側の面が
保持部材1の外側端面に当たることにより、このガイド
パイプ2(従って、ライトガイド105の射出端105
a)の位置決めがなされる。
いて右側の管端)から保持部材1の全長とほぼ同じ距離
の位置には、円環状の外方フランジ2aが突出形成され
ている。従って、この外方フランジ2aの先端側の面が
保持部材1の外側端面に当たることにより、このガイド
パイプ2(従って、ライトガイド105の射出端105
a)の位置決めがなされる。
【0073】また、ガイドパイプ2の外表面には、以上
のように位置決めされた状態においてボールプランジャ
12の先端(ボール)が当たる位置に、断面V字型の環
状溝2bが、全周にわたって形成されている。従って、
外方フランジ2aが保持部材1の外側端面に当たること
によってガイドパイプ2が保持部材1に対して位置決め
されると、ボールプランジャ12のボールが環状溝2b
内に係合するので、その位置にてガイドパイプ2が固定
される。なお、この状態から作業者がガイドパイプ2を
強く引っ張ると、ボールプランジャ12のバネがボール
を押さえつける力に対抗してボールが押し戻されるの
で、環状溝2bからボールが外れて、ガイドパイプ2
(従って、ライトガイド105)が保持部材1から引き
抜かれる。
のように位置決めされた状態においてボールプランジャ
12の先端(ボール)が当たる位置に、断面V字型の環
状溝2bが、全周にわたって形成されている。従って、
外方フランジ2aが保持部材1の外側端面に当たること
によってガイドパイプ2が保持部材1に対して位置決め
されると、ボールプランジャ12のボールが環状溝2b
内に係合するので、その位置にてガイドパイプ2が固定
される。なお、この状態から作業者がガイドパイプ2を
強く引っ張ると、ボールプランジャ12のバネがボール
を押さえつける力に対抗してボールが押し戻されるの
で、環状溝2bからボールが外れて、ガイドパイプ2
(従って、ライトガイド105)が保持部材1から引き
抜かれる。
【0074】前記ファイバロッド3は、ライトガイド1
05の射出端105a近傍を保持する保持部材1と照明
光学系300を保持する鏡筒4との間に配置される。こ
のファイバロッド3は、ライトガイド105のファイバ
バンドル105cの径よりも若干太径のコアガラスがク
ラッドガラスによって覆われてなる円柱状の一本の光フ
ァイバから構成される。そして、ファイバロッド3は、
その両端を直線状にしたまま中間部3bのみが弧状に9
0度湾曲され、全体として略L字状の形状となるように
形成されている。但し、その入射端3a側の直線状部分
の長さは僅かであり、射出端3c側の直線状部分の長さ
は、ファイバロッド3の全長の半分以上を占める。
05の射出端105a近傍を保持する保持部材1と照明
光学系300を保持する鏡筒4との間に配置される。こ
のファイバロッド3は、ライトガイド105のファイバ
バンドル105cの径よりも若干太径のコアガラスがク
ラッドガラスによって覆われてなる円柱状の一本の光フ
ァイバから構成される。そして、ファイバロッド3は、
その両端を直線状にしたまま中間部3bのみが弧状に9
0度湾曲され、全体として略L字状の形状となるように
形成されている。但し、その入射端3a側の直線状部分
の長さは僅かであり、射出端3c側の直線状部分の長さ
は、ファイバロッド3の全長の半分以上を占める。
【0075】このファイバロッド3の射出端3c側の直
線状部分には、カラー5が、填め込まれて固定されてい
る。このカラー5は、ファイバロッド3の外径とほぼ同
じ内径を有する円筒形状を有しており、その射出端側の
外径は、鏡筒4の内方フランジ4aの内径とほぼ同じと
なっている。従って、このカラー5は、ファイバロッド
3の射出端とともに、鏡筒4の内方フランジ4a内に、
ガタ無く挿入され得る。このようにカラー5が内方フラ
ンジ4a内に挿入された状態においては、ファイバロッ
ド3の軸は、照明レンズ群310の光軸と同軸になる。
線状部分には、カラー5が、填め込まれて固定されてい
る。このカラー5は、ファイバロッド3の外径とほぼ同
じ内径を有する円筒形状を有しており、その射出端側の
外径は、鏡筒4の内方フランジ4aの内径とほぼ同じと
なっている。従って、このカラー5は、ファイバロッド
3の射出端とともに、鏡筒4の内方フランジ4a内に、
ガタ無く挿入され得る。このようにカラー5が内方フラ
ンジ4a内に挿入された状態においては、ファイバロッ
ド3の軸は、照明レンズ群310の光軸と同軸になる。
【0076】さらに、このカラー5の外周面には、ファ
イバロッド3の射出端3cが照明レンズ群310に対し
て所定距離まで接近した状態において鏡筒4の端面に当
たる外方フランジ5aが、突出形成されている。従っ
て、この外方フランジ5aが鏡筒4の端面に当たること
によって、カラー5は鏡筒4に対して位置決めされ、こ
れにより、ファイバロッド3は、鏡筒4上端に固定され
ている。
イバロッド3の射出端3cが照明レンズ群310に対し
て所定距離まで接近した状態において鏡筒4の端面に当
たる外方フランジ5aが、突出形成されている。従っ
て、この外方フランジ5aが鏡筒4の端面に当たること
によって、カラー5は鏡筒4に対して位置決めされ、こ
れにより、ファイバロッド3は、鏡筒4上端に固定され
ている。
【0077】また、前記ファイバロッド3の入射端3a
の位置は、以上のようにしてファイバロッド3が鏡筒4
に対して固定されたときに、保持部材1に保持されるラ
イトガイド105の射出端105aに対して互いに同軸
且つ平行となるように、予め調整されている。即ち、フ
ァイバロッド3の入射端3aは、図10に示されるよう
に、ライトガイド105の射出端105aとの間に、若
干の隙間6を開けて、配置される。但し、ファイバロッ
ド3の入射端3aは、ライトガイド105の射出端10
5aに対して当接して配置されても良い。ファイバロッ
ド3の入射端3aとライトガイド105の射出端105
aとの間に若干の隙間6を開ける場合には、照明光は射
出端105aから所定の開口角にて広がるように射出さ
れるので、光量を損失させないために、ファイバロッド
3の入射端3aは、照明光の径がコア径以下となる位置
範囲に、配置されねばならない。
の位置は、以上のようにしてファイバロッド3が鏡筒4
に対して固定されたときに、保持部材1に保持されるラ
イトガイド105の射出端105aに対して互いに同軸
且つ平行となるように、予め調整されている。即ち、フ
ァイバロッド3の入射端3aは、図10に示されるよう
に、ライトガイド105の射出端105aとの間に、若
干の隙間6を開けて、配置される。但し、ファイバロッ
ド3の入射端3aは、ライトガイド105の射出端10
5aに対して当接して配置されても良い。ファイバロッ
ド3の入射端3aとライトガイド105の射出端105
aとの間に若干の隙間6を開ける場合には、照明光は射
出端105aから所定の開口角にて広がるように射出さ
れるので、光量を損失させないために、ファイバロッド
3の入射端3aは、照明光の径がコア径以下となる位置
範囲に、配置されねばならない。
【0078】一方、ファイバロッド3の射出端3cから
照明レンズ群310の第1レンズ311に向けて射出さ
れる照明光も、図10に示されるように、所定の開口角
に従って、射出端3cからの距離に応じて広がるが、フ
ァイバロット3の射出端3cと第1レンズ311との間
には、照明光を遮る物は何もないので、射出端3aを第
1レンズ311に対して極力近接させて第1レンズ31
1内での照明光の径を小さくすることが可能である。そ
の結果、射出端3cと第1レンズ311とを近接して配
置することにより、照明レンズ群310は、大きく形成
される必要がなくなる。
照明レンズ群310の第1レンズ311に向けて射出さ
れる照明光も、図10に示されるように、所定の開口角
に従って、射出端3cからの距離に応じて広がるが、フ
ァイバロット3の射出端3cと第1レンズ311との間
には、照明光を遮る物は何もないので、射出端3aを第
1レンズ311に対して極力近接させて第1レンズ31
1内での照明光の径を小さくすることが可能である。そ
の結果、射出端3cと第1レンズ311とを近接して配
置することにより、照明レンズ群310は、大きく形成
される必要がなくなる。
【0079】ところで、前記ライトガイド105の射出
端105aは、ボールプランジャ12がガイドパイプ2
の環状溝2dを係止することにより、弱い力で引き抜い
ても容易に外れないとともに、強く引き抜けば脱外する
ことができる。即ち、前記ライトガイド105に装着さ
れるガイドパイプ2は、保持部材1に対して着脱可能な
コネクタの機能を有する。また、保持部材1及びガイド
パイプ2は、保持部材1に対してガイドパイプ2を繰り
返し着脱する工程を繰り返しても、前記入射端105a
をこの保持部材1に挿入して取り付けたときに、その射
出端105a近傍の軸が常にファイバロッド3の入射端
3aの光軸に対向する方向に常に一定に向くように、形
成されている。
端105aは、ボールプランジャ12がガイドパイプ2
の環状溝2dを係止することにより、弱い力で引き抜い
ても容易に外れないとともに、強く引き抜けば脱外する
ことができる。即ち、前記ライトガイド105に装着さ
れるガイドパイプ2は、保持部材1に対して着脱可能な
コネクタの機能を有する。また、保持部材1及びガイド
パイプ2は、保持部材1に対してガイドパイプ2を繰り
返し着脱する工程を繰り返しても、前記入射端105a
をこの保持部材1に挿入して取り付けたときに、その射
出端105a近傍の軸が常にファイバロッド3の入射端
3aの光軸に対向する方向に常に一定に向くように、形
成されている。
【0080】以上のように構成されるため、ライトガイ
ド105から供給される照明光は、光量を殆ど損失する
ことなくその射出端105aからファイバロッド3の入
射端3aに入射され、ファイバロッド3内で偏向され、
その射出端3aから照明光学系300の第1レンズ31
1に向けて射出される。照明光学系300に入射された
照明光は、照明レンズ群310により配光角を調整さ
れ、楔プリズム320を透過して、観察対象物に照射さ
れる。
ド105から供給される照明光は、光量を殆ど損失する
ことなくその射出端105aからファイバロッド3の入
射端3aに入射され、ファイバロッド3内で偏向され、
その射出端3aから照明光学系300の第1レンズ31
1に向けて射出される。照明光学系300に入射された
照明光は、照明レンズ群310により配光角を調整さ
れ、楔プリズム320を透過して、観察対象物に照射さ
れる。
【0081】ここで、照明レンズ群310の光軸Ax4
は、図6に示されるように、クローズアップ光学系21
0の光軸Ax1から所定量Δだけ平行にオフセットして
いるため、このままでは照明範囲の中心と撮影範囲の中
心とが一致せず、照明光量が無駄になる。そこで、前記
照明光学系300内の楔プリズム320には、対物光学
系280の物体側焦点位置近傍においてクローズアップ
光学系210の光軸Ax1と交わるように照明光学系3
00の光軸Ax4を傾ける楔角が与えられている。こう
して、上記の照明範囲と撮影範囲との不一致が解消さ
れ、照明光量が有効に利用される。
は、図6に示されるように、クローズアップ光学系21
0の光軸Ax1から所定量Δだけ平行にオフセットして
いるため、このままでは照明範囲の中心と撮影範囲の中
心とが一致せず、照明光量が無駄になる。そこで、前記
照明光学系300内の楔プリズム320には、対物光学
系280の物体側焦点位置近傍においてクローズアップ
光学系210の光軸Ax1と交わるように照明光学系3
00の光軸Ax4を傾ける楔角が与えられている。こう
して、上記の照明範囲と撮影範囲との不一致が解消さ
れ、照明光量が有効に利用される。
【0082】<実施形態の作用>本例の実施形態である
立体顕微鏡101は、以上のように、ライトガイドファ
イババンドル105の射出端105a及び照明光学系3
00の入射端面の夫々の近傍に、所定の角度(本例の実
施形態では90度)で湾曲されたファイバロッド3の入
射端3a及び射出端3bが、それぞれライトガイド10
5及び照明光学系300の光軸に対向して近接している
構成とされているため、ライトガイドファイババンドル
105が立体顕微鏡101内に引き通される方向と照明
光学系300の光軸とがある角度をもってずれてしまう
構成の顕微鏡においても、照明光学系300に導入すべ
き照明光を、その光量をあまり損失させることなく確実
に偏向して照明光学系300に供給することができるの
である。
立体顕微鏡101は、以上のように、ライトガイドファ
イババンドル105の射出端105a及び照明光学系3
00の入射端面の夫々の近傍に、所定の角度(本例の実
施形態では90度)で湾曲されたファイバロッド3の入
射端3a及び射出端3bが、それぞれライトガイド10
5及び照明光学系300の光軸に対向して近接している
構成とされているため、ライトガイドファイババンドル
105が立体顕微鏡101内に引き通される方向と照明
光学系300の光軸とがある角度をもってずれてしまう
構成の顕微鏡においても、照明光学系300に導入すべ
き照明光を、その光量をあまり損失させることなく確実
に偏向して照明光学系300に供給することができるの
である。
【0083】従って、本例の実施形態の立体顕微鏡の構
成によると、ミラーやプリズムといった反射部材を利用
する構成と比較して、照明光が広がってしまうことによ
る損失が殆ど無くなり、照明光学系の大型化をしなくて
済み、且つ、外部光源が発生させる照明光を観察対象物
に対し効率よく照射することができるのである。
成によると、ミラーやプリズムといった反射部材を利用
する構成と比較して、照明光が広がってしまうことによ
る損失が殆ど無くなり、照明光学系の大型化をしなくて
済み、且つ、外部光源が発生させる照明光を観察対象物
に対し効率よく照射することができるのである。
【0084】なお、立体顕微鏡101内の各種回路(例
えば、クローズアップ光学系210のピント調整を行う
ための回路、各ズーム光学系220,230のズーミン
グを行うための回路、照明レンズ群310のズーミング
を行うための回路)に制御信号や駆動電力を供給するた
めのケーブル、リード線等に導通するオスコネクタが上
記ガイドパイプ2と一体に構成され、一方、立体顕微鏡
101の背面には、上記各種回路に導通するとともに上
記オスコネクタに接続されるメスコネクタが、保持部材
1に隣接して設けられても良い。これにより、ケーブ
ル、リード線及びライトガイドが、立体顕微鏡101に
対して容易に着脱されるようになり、顕微鏡の準備やセ
ットアップ、取り回し等が容易になる。
えば、クローズアップ光学系210のピント調整を行う
ための回路、各ズーム光学系220,230のズーミン
グを行うための回路、照明レンズ群310のズーミング
を行うための回路)に制御信号や駆動電力を供給するた
めのケーブル、リード線等に導通するオスコネクタが上
記ガイドパイプ2と一体に構成され、一方、立体顕微鏡
101の背面には、上記各種回路に導通するとともに上
記オスコネクタに接続されるメスコネクタが、保持部材
1に隣接して設けられても良い。これにより、ケーブ
ル、リード線及びライトガイドが、立体顕微鏡101に
対して容易に着脱されるようになり、顕微鏡の準備やセ
ットアップ、取り回し等が容易になる。
【0085】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の顕微鏡
によると、ライトガイドファイバを照明光学系の光軸に
対して角度をもった方向から顕微鏡本体内に挿入して照
明光学系に導入する顕微鏡でありながら、光源装置や照
明光学系をあまり大きくしなくても、ライトガイドから
導入される照明光をあまり損失させることなく、上記角
度偏向して照明光学系に供給することができる。これに
より、光源装置が発生する照明光を効率よく観察対象物
に照射することができる。
によると、ライトガイドファイバを照明光学系の光軸に
対して角度をもった方向から顕微鏡本体内に挿入して照
明光学系に導入する顕微鏡でありながら、光源装置や照
明光学系をあまり大きくしなくても、ライトガイドから
導入される照明光をあまり損失させることなく、上記角
度偏向して照明光学系に供給することができる。これに
より、光源装置が発生する照明光を効率よく観察対象物
に照射することができる。
【図1】 本発明の第1実施形態によるビデオ型立体顕
微鏡を組み込んだ手術支援システムの全体構成を示す概
略図
微鏡を組み込んだ手術支援システムの全体構成を示す概
略図
【図2】 ビデオ型立体顕微鏡内の光学構成の概略を示
す光学構成図
す光学構成図
【図3】 ビデオ型立体視ビューワの光学構成の概略を
示す光学構成図
示す光学構成図
【図4】 LCDパネルの平面図
【図5】 顕微鏡光学系の全体構成を示す斜視透視図
【図6】 顕微鏡光学系の全体構成を示す側面透視図
【図7】 顕微鏡光学系の全体構成を示す正面透視図
【図8】 顕微鏡光学系の全体構成を示す平面透視図
【図9】 光軸Ax1及び光軸Ax4を含む面に沿った
立体顕微鏡の縦断面図
立体顕微鏡の縦断面図
【図10】 ライトガイド、ファイバロッド及び照明光
学系の光学構成図
学系の光学構成図
【図11】 偏向部材として反射鏡を利用した場合の光
学構成図
学構成図
【図12】 光源装置の概略断面図
【図13】 光源からライトガイドまでの距離を長く取
った光源装置の概略断面図
った光源装置の概略断面図
【図14】 光源を小さく構成した光源装置の概略断面
図
図
1 保持部材 1d ボールプランジャ 1e 挿通孔 2 ガイドパイプ 2b 環状溝 3 ファイバロッド 3a 入射端 3b 射出端 3c 中間部 4 鏡筒 5 カラー 5a 外方フランジ 6 隙間 101 立体顕微鏡 105 ライトガイド 105a 射出端 200 撮像光学系 280 対物光学系 300 照明光学系 310 照明レンズ群
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H037 AA02 BA07 BA35 CA21 2H052 AA13 AB05 AB19 AB21 AB23 AC04 AC22 AC26 AC28 AD04 AF14 AF21 AF22 AF23 AF25
Claims (8)
- 【請求項1】観察対象物の像を形成する対物光学系と、 この対物光学系の光軸と略平行な光軸を有する照明光学
系と、 照明光を伝達するライトガイドの射出端近傍を前記照明
光学系の光軸に対して所定の角度をなす方向へ向けて保
持する保持部材と、 この保持部材によって保持されるライトガイドの射出端
に対してその入射端が同軸に対向するように配置され、
前記照明光学系に対してその射出端が同軸に対向するよ
うに配置され、その中間部が前記所定の角度湾曲してい
るファイバロッドとを備えたことを特徴とする顕微鏡。 - 【請求項2】前記保持部材は、挿通孔を有し、前記ライ
トガイドの射出端近傍を挿通した略円筒状のガイドパイ
プをこの挿通孔に挿通された状態で保持することを特徴
とする請求項1に記載の顕微鏡。 - 【請求項3】前記保持部材は、前記挿通孔内に挿通され
た前記ガイドパイプの外周面を係止する係止機構を備え
ていることを特徴とする請求項2に記載の顕微鏡。 - 【請求項4】前記係止機構は、その先端を前記挿通孔内
に突出させた状態で前記保持部材内に埋め込まれて固定
されたボールプランジャを含み、この先端が前記ガイド
パイプの外周面に形成された環状溝内に係合することを
特徴とする請求項3に記載の顕微鏡。 - 【請求項5】前記照明光学系を保持するとともに、前記
ファイバロッドの射出端をその上端部において前記照明
光学系と同軸に固定する鏡筒を更に備えたことを特徴と
する請求項1乃至4の何れかに記載の顕微鏡。 - 【請求項6】前記保持部材は、前記ライトガイドの射出
端を、前記ファイバロッドの入射端に当たる状態で保持
することを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の
顕微鏡。 - 【請求項7】前記ファイバロッドのコア径は、前記保持
部材によって保持可能なライトガイドの径より大きいこ
とを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の顕微
鏡。 - 【請求項8】前記ライトガイドは、多数の光ファイバか
ら構成されるライトガイドファイババンドルであること
を特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24460999A JP2001066511A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24460999A JP2001066511A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001066511A true JP2001066511A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17121290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24460999A Pending JP2001066511A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001066511A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004530485A (ja) * | 2001-06-13 | 2004-10-07 | ヴォリューム・インタラクションズ・プライヴェート・リミテッド | ガイドシステムおよびそのためのプローブ |
| JP2005500096A (ja) * | 2001-06-13 | 2005-01-06 | ヴォリューム・インタラクションズ・プライヴェート・リミテッド | ガイドシステム |
| JP2006189578A (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-20 | Olympus Corp | 顕微鏡の透過照明装置及びこれを用いた顕微鏡 |
| JP2008173159A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Hitachi Medical Corp | 手術支援システム |
-
1999
- 1999-08-31 JP JP24460999A patent/JP2001066511A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004530485A (ja) * | 2001-06-13 | 2004-10-07 | ヴォリューム・インタラクションズ・プライヴェート・リミテッド | ガイドシステムおよびそのためのプローブ |
| JP2005500096A (ja) * | 2001-06-13 | 2005-01-06 | ヴォリューム・インタラクションズ・プライヴェート・リミテッド | ガイドシステム |
| JP2006189578A (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-20 | Olympus Corp | 顕微鏡の透過照明装置及びこれを用いた顕微鏡 |
| JP2008173159A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Hitachi Medical Corp | 手術支援システム |
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