JP2002267919A - 双眼レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】左右の対物光学系中の移動レンズ群を同時に移
動させる双眼レンズ鏡筒であって、カム環の光軸方向の
ズレ及び光軸方向からの傾きを防止可能な双眼レンズ鏡
筒を、提供する。 【解決手段】ズーム鏡筒２は、直進溝３ｅが形成されて
いるとともに各ズーム光学系２２０，２３０の第１及び
第４レンズ群２２１，２３１，２２４，２３４を保持す
る固定環３と、この固定環３内に回転のみ自在に填めら
れているとともに２系統のカム溝４ａ，４ｂが形成され
たカム環４と、このカム環４内に填められているととも
に各ズーム光学系２２０，２３０の第２及び第３レンズ
群２２２，２３２，２２３，２３３を共に保持している
第２及び第３レンズ枠５，６と、各レンズ枠５，６の外
周面に植設されているとともに直進溝３ｅと何れか一方
のカム溝４ａ，４ｂとの交点に差し込まれたカムフォロ
ワ１０，１１と、第３レンズ枠６を固定環３の底３ａへ
向けて付勢する引張バネ１８とから、構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の基線長を隔
てて配置された一対の対物光学系中の移動レンズ群を保
持するための双眼レンズ鏡筒に、関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の対物光学系は、双眼鏡や立体顕
微鏡やステレオカメラのような双眼光学系の一部とし
て、用いられている。

【０００３】これら一対の対物光学系に焦点調節用の合
焦レンズ（コンペンセータレンズ）や倍率変更用の変倍
レンズ（ズームレンズ）を組み込む場合には、これらの
レンズを光軸に沿って移動調整可能にしなければならな
いので、各対物光学系の移動レンズを、夫々、レンズ
枠，カム環及び固定環からなるレンズ鏡筒に収容する必
要が生じる。但し、左右一対の対物光学系の移動レンズ
群を互いに独立して移動させると、左右の像の倍率やピ
ントがズレる場合があるため、近年では、両対物光学系
の移動レンズ群を一つのレンズ枠に固定して、そのレン
ズ枠を光軸方向に向けて移動させることにより、左右の
対物光学系において同時に同量だけ拡大又は縮小を行え
るように、或いは合焦を行えるようにしたズーム鏡筒
が、提案されている。

【０００４】なお、左右一対の対物光学系（ズーム光学
系）に移動レンズ群が複数ある場合のレンズ鏡筒（ズー
ム鏡筒）の例を、本出願人は、先に特願２０００−３８
５０８５号において提案した。この特願２０００−３８
５０８５号に係る発明を更に具体化した構成を、図１１
乃至図１３に示す。

【０００５】これら各図に示される左右一対の対物光学
系は、第２レンズ群（変倍レンズ）４１２，４２２及び
第３レンズ群（合焦レンズ）４１３，４２３を含む４群
のレンズ群４１１〜４１４，４２１〜４２４からなり、
それらの光軸Ax’，Ax”が所定の基線長だけ離れた状態
で平行となるように、配置されている。これらのうち第
１及び第４レンズ群４１１，４２１，４１４，４２４が
固定されるとともに第２レンズ群４１２，４２２及び第
３レンズ群４１３，４２３を光軸方向へ移動可能にする
レンズ鏡筒４００の構成は、要するに、有底の円筒形状
の固定環４０１の中に円筒形状のカム環４０２を回転の
み自在に填め込むとともに、このカム環４０２の中に扁
平な有底の円筒形状の第２及び第３レンズ枠４０３，４
０４を中心軸方向に移動可能に填め込み、更に、固定環
４０１の開口端に円板形状の蓋４０１ａを填め込んだも
のとなっている。また、カム環４０２の内周面の下端に
は、内周に歯が形成された環状ギア４０２ａが填め込ま
れて固定されている。この環状ギア１５には、固定環４
０１の底４０１ｂに固定されたモーター４０６の駆動軸
に取り付けられたピニオン４０６ａが噛合している。さ
らに、固定環４０１の円筒面には、その中心軸と平行な
直線状の貫通溝（直進溝）が穿たれ、カム環４０２の円
筒面には、その中心軸に対して斜めな一対のカム溝が穿
たれており、第２及び第３レンズ枠４０３，４０４の外
周面に植設されるカムピン４０３ａ，４０４ａが、各カ
ム溝と直進溝との交点を夫々貫通している。

【０００６】このような構成により、モーター４０６が
カム環駆動ギア４０２ａを介してカム環４０２を任意の
回転方向に回転させると、各カム溝と直進溝との交点が
夫々光軸方向に移動し、これら交点の光軸方向への移動
に伴って第２及び第３レンズ枠４０３，４０４が光軸方
向へ移動される。この際、第２及び第３レンズ枠４０
３，４０４は基線長方向の向きを維持したまま移動する
ので、第２及び第３レンズ群４１２，４２２，４１３，
４２３は、各々の光軸に沿って移動することになる。こ
のように第２レンズ枠４０３によって第２レンズ群４１
２，４２２が同時に移動される結果、これら対物光学系
を介して最終的に結像される左右の像が同時に同量だけ
拡大又は縮小される。また、第３レンズ枠４０３によっ
て第３レンズ群４１３，４２３が同時に移動される結
果、これら対物光学系を介して最終的に結像される左右
の像は、同時に合焦し、これら左右の像に基づいて立体
視される像には、左右のピントズレが無いのである。

【０００７】なお、両レンズ枠４０３，４０４の間に
は、互いをカム環４０２の中心軸周りに回転させるとと
もに光軸方向において互いを引き寄せる方向に付勢力が
加えられるように、引張バネ４０５が中心軸に対して斜
めに引っ掛けられている。従って、カムピン４０３ａ，
４０４ａが常にカム溝の一方側縁及び直進溝の一方側縁
に押さえ付けられることとなるために、カム溝及び直進
溝の幅よりもカムピン４０３ａ，４０４ａが細いことに
起因してクリアランスの範囲内でカムピン４０３ａ，４
０４ａの位置が定まらないいわゆるバックラッシの問題
が、解消されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したレンズ鏡筒４
００では、固定環４０１内でカム環４０２を回転可能と
するために、固定環４０１の蓋４０１ａとカム環４０２
の上端との間，固定環４０１の底４０１ｂとカム環４０
２の下端との間，固定環４０１の円筒の内周面とカム環
４０２の円筒の外周面との間には、夫々、ある程度クリ
アランスを持たさざるを得ない。

【０００９】ところが、このようなクリアランスの量が
多くなると、被写体の観察時にレンズ鏡筒４００を様々
な方向に傾けることによってカム環４０２に対して様々
な方向に重力が掛った時に、固定環４０１に対するカム
環４０２の相対位置が定まらない問題が生じる。

【００１０】その場合、カム環４０２の中心軸が固定環
４０１の中心軸に対して傾いたりレンズ鏡筒４００を向
けた方向に応じてカム環４０２が中心軸方向に移動する
ために、第２及び第３レンズ群４１２，４２２，４１
３，４２３の光軸が対物光学系の光軸に対して傾いて左
右の像が移動したりピント位置がズレてしまうことがあ
った。特に、倍率が高いときには、この像の移動やピン
トズレが顕著になる。

【００１１】また、その場合には、第２及び第３レンズ
枠４０３，４０４を光軸方向に移動させようとしてモー
ター４０６によってカム環４０２を回転させた時、モー
ター４０６の駆動力がカム環４０２の中心軸から離れた
周上の箇所に加わるために、駆動力が加わった方向に応
じてカム環４０２が傾いてしまう。

【００１２】本発明は、上述したような問題点に鑑みて
なされたものであり、その課題は、左右一対の対物光学
系を構成する一部のレンズ群を互いに同期させて移動さ
せるために円筒形状の固定環に対して円筒形状のカム環
を回転させることによってレンズ枠を中心軸方向に移動
させる構成であるも拘わらず、固定環とカム環との間に
クリアランスを大きく取った場合でも、その範囲内でカ
ム環が光軸方向に移動することを規制することができる
とともにカム環が光軸方向に対して倒れることを抑制す
ることができる双眼レンズ鏡筒を、提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに構成された本発明は、同一の物体の像を所定の基線
長だけ隔てた位置から夫々結像させる一対の対物光学系
中の移動レンズ群を保持するための双眼レンズ鏡筒であ
って、前記各対物光学系の光軸と平行な中心軸を有する
筒状部材からなり、その中心軸と平行な直進溝が形成さ
れた固定環と、前記光軸と平行な中心軸を有する筒状部
材からなり、前記固定環に対して回転のみ自在に填め合
わされているとともに、その中心軸に対して傾いた部分
を有するカム溝が形成されたカム環と、前記固定環及び
カム環の内部において前記光軸と平行な方向にのみ移動
可能に保持されているとともに、前記両対物光学系中の
移動レンズ群を共に保持するレンズ枠と、このレンズ枠
に取り付けられているとともに前記直進溝と前記カム溝
との交点を貫通するカムフォロワと、前記レンズ枠を前
記固定環の端部に向けて付勢する付勢部材とを備えたこ
とを、特徴とする。

【００１４】このように構成されると、付勢部材によっ
てレンズ枠が固定環の端部に付勢されるために、カム環
内にカムフォロワ及びカム溝を介して保持されるレンズ
枠が、カム環を固定環の端部に押し付ける。これによ
り、固定環の中に所定のクリアランスをもって内包され
るカム環は、固定環に対して常時一定の個所で接触する
ので、光軸方向に移動したり光軸方向に対して傾いたり
することがない。従って、カム環内にレンズ枠を介して
保持される一対の移動レンズ群は、カム環が光軸方向に
移動することによるピント位置のズレや、カム環が光軸
方向から傾くことによって移動レンズ群が倒れることに
よる像の移動を生じさせることがない。

【００１５】本発明において、移動レンズ群は、合焦用
のレンズであっても良いし、変倍用のレンズであっても
良いし、要するに、左右において同時に同量だけ移動さ
れる必要のある移動レンズ群は、全て対象となる。な
お、付勢部材は、引張バネであってもゴムであっても良
い。

【００１６】カム環及び固定環は、互いに填り合ってい
れば、どちらが内側であっても良い。この場合、内側に
なるものに形成される溝は、貫通溝でなければならない
が、外側になるものに形成される溝は、内側から穿たれ
た有底溝であっても貫通溝であっても良い。直進溝，カ
ム溝及びカムフォロワは、レンズ枠がガタ無く光軸方向
へガイドされているならば一組のみでも良いが、レンズ
枠の中心を囲んで複数組あれば、レンズ群の偏心を防止
する上で好ましい。特に、固定環及びカム環の周方向に
おいて等角度間隔に設けられていることが望ましい。

【００１７】また、レンズ枠が複数ある場合には、レン
ズ枠同士の間に第２の付勢部材を備えて互いに引き合う
構成とすることが望ましい。なお、この第２の付勢部材
の数は、一つのみであっても良いし、複数であっても良
い。

【００１８】

【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。

【００１９】

【実施形態１】以下に説明する第１実施形態による双眼
レンズ鏡筒は、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を構成するビデオ型立体顕微鏡に組
み込まれている。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、手術者専用の立体視ビューワや他
のスタッフ用のモニター等に表示し、また、録画装置に
録画するシステムである。

【００２０】（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、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、このカウンターウェイト１０４
に開けられた貫通孔を貫通して立体顕微鏡１０１の内部
に導通されたライトガイドファイババンドル１０５と、
このライトガイドファイババンドル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、ハ
イビジョンＣＣＤカメラ１０２に接続された分配器１１
１と、この分配器１１１に接続された録画装置１１５，
モニター１１４及び立体視ビューワ１１３等から、構成
されている。

【００２１】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１
００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
るその被写体の向きを「下」と定義し、逆向きを「上」
と定義するものとする。

【００２２】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、
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及びリレー光学系によ
って、ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２内のＣＣＤ１１
６上に結像される。

【００２３】このような一対の撮影光学系によってＣＣ
Ｄ１１６の撮像面上における左右の各撮像領域（撮像面
における基線長の方向において区分された二つの領域）
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、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から分配器１１１
へ向けて出力される。なお、この立体顕微鏡１０１内に
は、観察対象物を照明する照明光学系３００（図３参
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からライトガイドファイババンド
ル１０５介して照明光が導入される。

【００２４】ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２から出力
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ー１１４，
及び、録画装置１１５へ、夫々供給される。

【００２５】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は、図２に
示すようにハイビジョンサイズのＬＣＤパネル１２０
を、モニター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
された場合には、その左側領域１２０ｂには、ＣＣＤ１
１６における左側撮像領域にて撮影された映像が表示さ
れ、右側領域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。従って、こ
れら左右の各領域１２０ａ，１２０ｂ毎に備えられた左
右の眼用の一対のルーペを介して、主術者Ｄがこれら左
右の各領域１２０ａ，１２０ｂに表示された左右の映像
を両眼で同時に観察することにより、観察対象物の拡大
映像を立体視することが可能になる。

【００２６】（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。

【００２７】＜光学構成＞図３は立体顕微鏡１０１の光
学系を示す斜視図である。

【００２８】立体顕微鏡１０１内の光学系は、図３に示
すように、被写体の像を電子的に撮影する撮影光学系２
００と、ライトガイドファイババンドル１０５により光
源装置１０６から導かれた照明光により被写体を照明す
る照明用光学系３００とから構成されている。

【００２９】撮影光学系２００は、全体として、前記の
ように、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
ら構成される左右一対の対物光学系と、この対物光学系
により形成された被写体の一次像をリレーして被写体の
二次像を形成する左右一対のリレー光学系２４０，２５
０と、これらのリレー光学系２４０，２５０からの被写
体光を互いに近接させる光軸間距離縮小素子としての輻
輳寄せプリズム２６０とを備えている。

【００３０】また、各ズーム光学系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、各リレー光学系２４０，２５０
内には、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。

【００３１】このような構成により、ＣＣＤカメラ１０
２内に配置されたＣＣＤ１１６上の隣接した２つの領域
に、所定の視差を持つ左右の被写体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。

【００３２】クローズアップ光学系２１０は、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
が配列されることによって構成される。第２レンズ２１
２は、光軸方向に移動可能であり、その移動調整により
異なる距離の被写体に対して焦点を合わせることができ
る。すなわち、クローズアップ光学系２１０は、主要被
写体（観察対象物）がその物体側焦点位置に位置するよ
うに第２レンズ２１２が調整されるので、主要被写体
（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。

【００３３】クローズアップ光学系２１０を構成する第
１，第２レンズ２１１，２１２自体は、その光軸と平行
にこの光軸から若干外側にずれた位置を通る平面に沿っ
て、その平面よりも外側のコバが切り欠かれている。従
って、その光軸方向から見ると、その平面形状がいずれ
もＤカットされた形状となっているので、その切欠面の
側方にはスペースが空いている。このスペースに、照明
光学系３００が、その光軸Ax４をクローズアップ光学系
２１０の光軸Ax１と平行にして配置されている。

【００３４】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被写体光
を視野絞り２７０，２７１の位置にそれぞれ結像させる
結像光学系として、機能する。

【００３５】一方のズーム光学系２２０は、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〜第４レンズ群２２１，２２２，
２２３，２２４により構成され、第１，第４レンズ群２
２１，２２４を固定し、第２，第３レンズ群２２２，２
２３を光軸方向に移動させてズーミングを行う。主に、
変倍レンズである第２レンズ群２２２の移動により倍率
を変化させ、コンペンセータレンズである第３レンズ群
２２３の移動により焦点位置を一定に保つ。

【００３６】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〜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、後述するズーム鏡
筒２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。

【００３７】ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ax２，
Ax３は、クローズアップ光学系２１０の光軸Ax１に対し
て平行にオフセットして配置されている。但し、ズーム
光学系２２０，２３０の光軸Ax２，Ax３は、クローズア
ップ光学系２１０の光軸Ax１に対して、互いに等距離と
なり且つ切欠面からの距離が互いに等しくなる位置に、
オフセットされている。そして、クローズアップ光学系
２１０の光軸Ax１方向から見ると、クローズアップ光学
系２１０の光軸Ax１と両ズーム光学系２２０，２３０の
光軸Ax２，Ax３とが、光軸Ax１の位置を鈍角な頂点とし
た二等辺三角形をなすように配置されている。

【００３８】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。従って、両ズーム光学系２２０，２３
０の光軸は、このクローズアップ光学系２１０によって
偏向され、クローズアップ光学系２１０の物体側焦点位
置において互いに交わる。その結果、両ズーム光学系２
２０，２３０の像側焦点位置には、所定の基線長を隔て
た二位置から夫々同一物体を撮像して得たのと等価な像
が、夫々形成される。

【００３９】視野絞り２７０，２７１は、設計値通りに
作成されたズーム光学系２２０，２３０による一次像の
結像位置として予定された位置に配置されている。視野
絞り２７０，２７１は、外形が円形状で左右方向のそれ
ぞれ内側に半円形の開口を有している。各視野絞り２７
０，２７１は、この開口の直線状のエッジがＣＣＤ１１
６上での左右画像の境界線に相当する方向に一致し、そ
れより内側の光束のみを透過させるように配置されてい
る。

【００４０】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群の正レンズ
群により構成される。

【００４１】一方のリレー光学系２４０は、単一の正メ
ニスカスレンズから構成される第１レンズ群２４１と、
負、正の貼合わせで構成され、全体として正のパワーを
持つ第２レンズ群２４２と、単一の両凸レンズから構成
される第３レンズ群２４３とから構成されている。この
うち第１レンズ群２４１及び第２レンズ群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）に一定さ
せている。また、第３レンズ群２４３は、第２レンズ群
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レンズ群２４１と第２レン
ズ群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レンズ群２４２と第３レ
ンズ群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。

【００４２】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
ンズ群２５１，２５２，２５３から構成され、第１レン
ズ群２５１と第２レンズ群２５２との間には、ペンタプ
リズム２７３が配置され、第２レンズ群２５２と第３レ
ンズ群２５３との間には明るさ絞り２５４が設けられて
いる。

【００４３】視野絞り２７０，２７１を通過した発散光
は、リレー光学系の第１レンズ群２４１，２５１及び第
２レンズ群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
ンズ群２４３，２５３により再度収束して二次像を形成
する。

【００４４】リレー光学系２４０，２５０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２４０，２５０からの被写
体光の左右の間隔を狭める機能を有する。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２２０，２３
０、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
により、リレー光学系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ＣＣＤ
１１６上への結像を可能としている。

【００４５】輻輳寄せプリズム２６０は、五角柱の左右
対称な光軸シフトプリズム２６１，２６２が（所定の隙
間を開けて）接合されることによって構成されている。
各光軸シフトプリズム２６１，２６２は、互いに平行な
入射端面と射出端面とを備え、かつ、内側と外側とに互
いに平行な第１，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、射出
端面や反射面に対して垂直な方向で平面的に見ると、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り、切り取られて形
成された面が接合面となっている。

【００４６】リレー光学系２４０，２５０からの被写体
光は、各光軸シフトプリズム２６１，２６２の入射端面
から入射し、外側の反射面で反射されて左右方向で内側
に向けられ、内側の反射面で再び入射時と同じ光軸方向
に反射され、射出端面から射出してＣＣＤカメラ１０２
に入射する。この結果、左右の被写体光はその進行方向
を変えずに左右の間隔のみが狭められ、同一のＣＣＤ１
１６上に二次像を形成する。

【００４７】照明光学系３００は、被写体に照明光を照
射する機能を有し、ライトガイドファイババンドル１０
５から射出する発散光の発散度合いを調整する照明レン
ズ３１０と、照明範囲と撮影範囲とを一致させるための
楔プリズム３２０とから構成されている。照明レンズ３
１０の光軸Ax４は、クローズアップ光学系２１０の光軸
Ax１と平行であり、かつ、所定量偏心しているため、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。楔プリズム３１０を設ける
ことにより、上記の不一致を解消でき、照明光量を有効
に利用することができる。

【００４８】＜光学系保持機構＞次に、上述した撮影光
学系２００のうち左右一対のズーム光学系２２０，２３
０を立体顕微鏡１０１の筐体１内に保持する機構の機械
構成を、説明する。図４は、各ズーム光学系２２０，２
３０の光軸Ax２，Ax３をともに含む面に沿った立体顕微
鏡１０１の概略縦断面図（部分）である。また、図５
は、図４におけるV−V線に沿った横断面を撮影光学系２
００の射出側（図４の上側）から見た平面図であり、図
６は、図５におけるVI−VI線に沿った概略縦断面図であ
り、図７及び図８は、ズーム光学系２２０，２３０の第
２及び第３レンズ２２２，２２３，２３２，２３３近傍
における立体顕微鏡１０１の部分断面正面図である。

【００４９】これら各図に示されるように、両ズーム光
学系２２０，２３０は、共に、共通のズーム鏡筒２に保
持されている。このズーム鏡筒２は、筐体１の内部に固
定された円筒形状の固定環３と、この固定環３内におい
て回転のみ可能に填め込まれたカム環４と、このカム環
４内で直進のみ可能に填め込まれた二つのレンズ枠（第
２レンズ枠５，第３レンズ枠６）とを、主要な構成とし
ている。

【００５０】固定環３は、概略有底円筒形状を有してお
り、その底３ａには、各ズーム光学系２２０，２３０の
光軸Ax２，Ax３の通過位置を中心とした円形の貫通孔３
ｂ，３ｃが形成されている。また、クローズアップ光学
系２１０を構成する各レンズ２１１，２１２におけるＤ
カットされた部分（略半月状の部分）にほぼ重なる照明
孔３ｄが形成されている。そして、両貫通孔３ｂ，３ｃ
の下側縁に、これらとほぼ同じ内径の筒状形状を有する
とともにその内部に第１レンズ群２２１，２３１を保持
する第１レンズ枠７，７が、夫々固着されている。

【００５１】また、固定環３の周方向における等角度間
隔な３箇所（両光軸Ax２，Ax３を共に含む面と直交する
面であって固定環３の中心軸を含む面が照明孔３ｄとは
離れた側で固定環３と交わる箇所，及び、そこから周方
向に１２０度づつズレた２箇所）には、夫々、固定環３
の中心軸と平行な直線状の貫通溝（直進溝）３ｅが形成
されている。

【００５２】また、固定環３の上側（リレー光学系側）
の開口端には、円盤状の蓋８が填め込まれている。この
蓋８にも、固定環３の各貫通孔３ｂ、３ｃ及び照明孔３
ｄに夫々対応して、両光軸Ax２，Ax３の通過位置を中心
とした貫通孔８ｂ，８ｃ及び照明孔３ｄと同形状且つ同
位置の照明孔８ｄが、形成されている。そして、各貫通
孔８ｂ、８ｃには、各ズーム光学系２２０，２３０の第
４レンズ群２２４，２３４をその内部に保持した第４レ
ンズ枠９，９が、貫通した状態で固定されている。

【００５３】カム環４は、固定環３の底３ａから蓋８ま
での間隔よりも、軸方向において、若干のクリアランス
分だけ短く形成されている。このカム環４には、１２０
度づつの等角度間隔で、両レンズ枠５，６を駆動するた
めの２本一組のカム溝（第２レンズ枠５を駆動するため
の第１カム溝４ａ，第３レンズ枠６を駆動するための第
２カム溝４ｂ）が貫通形成されている。これら両カム溝
４ａ，４ｂの夫々の端同士の位置は、周方向において互
いに一致している。また、両カム溝４ａ，４ｂが軸方向
において占める領域は、直進溝３ｅが軸方向において占
める領域と一致している。

【００５４】各レンズ枠５，６は、共に、カム環４の内
径とほぼ同じ外径の扁平な有底円筒形状を、有してい
る。そして、第２レンズ枠５は、その開口端を上側（リ
レー光学系側）へ向けた状態でカム環４に填め込まれて
おり、第３レンズ枠６は、その開口端を下側（クローズ
アップ光学系側）へ向けた状態でカム環４に填め込まれ
ている。第２レンズ枠５の外周面には、カム環４に填め
込まれた状態において、各直進溝３ｅと各第１カム溝４
ａとの３箇所の交点を夫々貫通する３本のカムフォロワ
１０が植設されている。各カムフォロワ１０は、レンズ
枠５に固定されたカムピンとこのカムピンを中心に回転
する円筒状のカラーとから構成されている。同様に、第
３レンズ枠６の外周面には、カム環４に填め込まれた状
態において、各直進溝３ｅと各第２カム溝４ｂとの３箇
所の交点を夫々貫通する３本のカムフォロワ１１が植設
されている。各カムフォロワ１１は、カムフォロワ１０
と同じ構成である。従って、これら両レンズ枠５，６
は、固定環３に対して回転不能に規制されているととも
に、カム環４の回転位置に対応した軸方向の位置に位置
決めされている。

【００５５】両レンズ枠５，６には、このように回転が
規制されている状態で固定環３の照明孔３ｄ及び蓋８の
照明孔８ｄに重なる照明孔５ｄ，６ｄが、夫々開けられ
ている。また、第２レンズ枠５には、両光軸Ax２，Ax３
と同軸に、円筒形状のレンズ固定筒部５ｂ，５ｃが、下
側へ突出した状態で一体に形成されている。これら両レ
ンズ固定筒部５ｂ，５ｃの内部のほぼ中央には、夫々、
第２レンズ群２２２，２３２が保持されている。また、
第３レンズ枠６にも、両光軸Ax２，Ax３と同軸に、円筒
形状のレンズ固定筒部６ｂ，６ｃが、下側へ突出した状
態で一体に形成されている。これら両レンズ固定筒部６
ｂ，６ｃの先端内部には、夫々、第３レンズ群２２３，
２３３が保持されている。なお、これら両レンズ固定筒
部６ｂ，６ｃの内径は、第４レンズ枠９，９の下端がそ
の内部に進入して、第４レンズ群２２４，２３４に対し
て第３レンズ群２２３，２３３が近接できるように、第
４レンズ枠９，９の下端の外径よりも大きく形成されて
いる。

【００５６】また、図４，図７及び図８に示されるよう
に、第３レンズ枠６の中心には、その中心軸と同軸な円
筒形状のバネ端固定筒部６ｅが、上側に突出した状態で
一体に形成されている。同様に、固定環３の底３ａの中
心には、その中心軸と同軸な円筒形状のバネ端固定筒部
３ｆが、下側に突出した状態で一体に形成されている。
さらに、バネ端固定筒部６ｅの上側の開口端近傍、及
び、バネ端固定筒部３ｆの下側の開口端近傍には、夫
々、引張バネ１８の端部を引っ掛けるための棒状部材３
ｇ，６ｆが、中心軸に直交するように形成されている。
なお、第２レンズ枠５の中心には、引張バネ１８を通過
させるための貫通孔５ｅが形成され、固定環３の蓋８の
中心には、バネ端固定筒部６ｅが進入する貫通孔８ｅが
形成されている。また、引張バネ１８は、第３レンズ枠
６が最も固定環３の底３ａに近づいたときの棒状部材３
ｇ，６ｆ間の長さよりも短い自由長を、有している。

【００５７】従って、これらバネ端固定筒部３ｆ，６ｅ
及び貫通孔５ｅに引張バネ１８が挿通されるとともに、
その引張バネ１８の両端が各バネ端固定筒部３ｆ，６ｅ
の棒状部材３ｇ，６ｆに引っ掛けられた状態では、第３
レンズ枠６は、固定環３の底３ａに向けて付勢される。
第３レンズ枠６に掛かるこの付勢力は、第３レンズ枠６
のカムフォロワ１１がカム環４の第２カム溝４ｂを下側
に押し付けるために、カム環４にも伝わる。従って、第
３レンズ枠６に掛かる付勢力が伝わったカム環４は、常
に、固定環３の底３ａに押し付けられる。

【００５８】上述したカム環４の内周面の下端には、内
周に歯が形成された環状ギア１５が、填め込まれて固定
されている。この環状ギア１５には、固定環３の底３ａ
に固定されたモーター１６の駆動軸に取り付けられたピ
ニオン１７が、噛合している。従って、このモーター１
６がピニオン１７を適当な方向に適量回転させることに
より、カム環４が任意の方向へ任意の角度だけ回転す
る。その結果、各レンズ枠５，６によって保持された第
２レンズ群２２２，２３２及び第３レンズ群２２３，２
３３が、両カム溝４ａ，４ｂの形状によって一義的に定
まる位置へ、夫々移動され、撮影光学系２００による撮
影倍率が変化する。そして、この移動の間中も、第３レ
ンズ枠６に掛かる付勢力がカム環４に掛かっているの
で、カム環４は固定環３の底３ａに押さえ付けられる。

【００５９】以上に示したように、第１の実施形態のズ
ーム鏡筒２によれば、第３レンズ枠６を介して伝達され
る引張バネ１８による付勢力がカム環４を常時固定環３
に押し付けているので、このズーム鏡筒２が様々な方向
に向けられた場合でも、カム環４が固定環３の底３ａか
ら離れることがない。従って、カム環４が固定環３との
クリアランスの範囲で光軸方向に移動することがなくな
り、これによるピント位置のズレもなくなる。また、モ
ーター１６が駆動することによりカム環４に対して任意
の回転方向の駆動力が加えられても、カム環４が常に固
定環３の底３ａに押し付けられているために、カム環４
の中心軸が倒れることがなくなり、これによって第２及
び第３レンズ群２２２，２３２，２２３，２３３が各々
の対物光学系の光軸Ax２，Ax３に対して偏心することも
なくなる。

【００６０】なお、図５の平面図に示されるように、第
２レンズ枠５の内周面における互いに等角度間隔となる
３箇所（上側から見て各カムフォロワ１０よりも時計方
向へ若干ずれた位置）には、夫々、バネ掛け用のフック
１２が固定されている。同様に、第３レンズ枠６の内周
面における互いに等角度間隔となる３箇所（上側から見
て各カムフォロワ１１よりも反時計方向へ若干ずれた位
置）にも、夫々、バネ掛け用のフック１３が固定されて
いる。そして、各カムフォロワ１０，１１によって回転
が規制された状態にある第２レンズ枠５の各フック１２
と、夫々に対応する第３レンズ枠６の各フック１３との
間には、固定環３の外側から見て、各直進溝３ｅを左下
から右上へ向けて斜めに横切るように、３本の引張バネ
１４が、夫々掛けられている（図７及び図８における真
ん中の引張バネ１４と直進溝３ｅとを参照）。なお、図
４乃至図８には、断面の手前側に存在する引張バネ１４
やフック１２，１３もが、重ねて図示されている。そし
て、このような各引張バネ１４の収縮力により、第２レ
ンズ枠５の各カムフォロワ１０は、上側から見たときの
直進溝３ｅの反時計側の内縁と第１カム溝４ａの上側の
内縁とに常時接触するとともに、第３レンズ枠６の各カ
ムフォロワ１１は、上側から見たときの直進溝３ｅの時
計側の内縁と第２カム溝４ｂの下側の内縁とに常時接触
する。従って、カムフォロワ１０，１１が当て付くカム
溝４ａ，４ｂや直進溝３ｅの側縁がカム環３の回転の向
きに応じてスイッチすることや、各直進溝３ｅや第１及
び第２カム溝４ａ，４ｂとのクリアランスの範囲内でカ
ムフォロワ１０，１１がズレてしまうことが無い。

【００６１】ところで、固定環３，第２レンズ枠５，第
３レンズ枠６及び蓋８の照明孔３ｄ，５ｄ，６ｄ，８ｄ
は、共に同形状であり、カム環４の回転位置如何に拘わ
らず、周方向にずれることはない。そして、照明光学系
３００に照明光を導入するためののライトガイドファイ
ババンドル１０５が、これら照明孔３ｄ，５ｄ，６ｄ，
８ｄに挿入されて固定されている。従って、ライトガイ
ドファイババンドル１０５の存在如何に拘わらず、両ズ
ーム光学系２２０，２３０を共通のズーム鏡筒２内に収
容することができる。

【００６２】

【実施形態２】本発明の第２の実施形態は、第１の実施
形態のように第３レンズ枠６を固定環３の底３ａに向け
て付勢する構成を、第２レンズ枠５を固定環３の蓋８に
向けて付勢する構成とした他は、全ての構成が同じであ
る。従って、以下、第２の実施形態における第１の実施
形態に対する相違点のみを説明する。なお、図９及び図
１０は、各ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ax２，Ax
３を共に含む面に沿った立体顕微鏡１０１の概略縦断面
図（部分）である。

【００６３】これら両図に示されるように、蓋８の中心
には、その中心軸と同軸な円筒形状のバネ端固定筒部８
ｆが、上側に突出した状態で一体に形成されている。同
様に、第２レンズ枠５の中心には、その中心軸と同軸な
円筒形状のバネ端固定筒部５ｆが、下側に突出した状態
で一体に形成されている。バネ端固定筒部５ｆの下側の
開口端近傍，及び、バネ端固定筒部８ｆの上側の開口端
近傍には、夫々、引張バネ１８の端部を引っ掛けるため
の棒状部材５ｇ，８ｇが、中心軸に直交するように形成
されている。なお、第３レンズ枠６の中心には、引張バ
ネ１８を通過させるための貫通孔６ｆが形成され、固定
環３の底３ａの中心には、バネ端固定筒部５ｆが進入す
る貫通孔３ｈが形成されている。また、引張バネ１８
は、第２レンズ枠５が最も固定環３の蓋８に近づいたと
きの棒状部材５ｇ，８ｇ間の長さよりも短い自由長を、
有している。

【００６４】従って、これらバネ端固定筒部５ｆ，８ｆ
及び貫通孔６ｆに引張バネ１８が挿通されるとともに、
その引張バネ１８の両端がバネ端固定筒部５ｆ，８ｆの
各棒状部材５ｇ，８ｇに引っ掛けられた状態では、第２
レンズ枠５は、固定環３の蓋８に向けて付勢される。第
２レンズ枠５に掛かるこの付勢力は、第２レンズ枠５の
カムフォロワ１０がカム環４の第１カム溝４ａを上側に
押し付けるために、カム環４にも伝わる。従って、第２
レンズ枠５に掛かる付勢力が伝わったカム環４は、常
に、固定環３の蓋８に押し付けられる。

【００６５】以上に示したように、第２の実施形態のズ
ーム鏡筒２’によっても、第１の実施形態のように、第
２レンズ枠５を介して伝達される引張バネ１８による付
勢力がカム環４を常時固定環３に押し付けているので、
このズーム鏡筒２が様々な方向に向けられた場合でも、
カム環４が固定環３の蓋８から離れることがない。ま
た、このようにカム環４が常に固定環３の蓋８に押し付
けられているために、モーター１６が駆動することによ
りカム環４に対して任意の回転方向の駆動力が加えられ
ても、カム環４の中心軸が倒れることがない。

【００６６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の双眼レ
ンズ鏡筒によると、左右一対の対物光学系を構成する一
部のレンズ群を互いに同期させて移動させるために円筒
形状の固定環に対して円筒形状のカム環を回転させるこ
とによってレンズ枠を中心軸方向に移動させる構成であ
るも拘わらず、固定環とカム環との間にクリアランスを
大きく取った場合でも、その範囲内でカム環が光軸方向
に移動することが規制され、また、カム環が光軸方向に
対して倒れることが抑制される。その結果、観察対象物
の拡大映像を違和感なく自然な状態で立体視することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の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

【図２】 図１の手術支援システムを構成する立体視ビ
ューワに内蔵されたＬＣＤパネルの平面図

【図３】 ビデオ型立体顕微鏡の光学系を示す斜視図

【図４】 ビデオ型立体顕微鏡の基線長方向に沿った概
略縦断面図

【図５】 図４におけるV−V線に沿った概略横断面図

【図６】 図５におけるVI−VI線に沿った概略縦断面図

【図７】 ビデオ型立体顕微鏡を構成するズーム鏡筒の
一部分の部分断面正面図

【図８】 ビデオ型立体顕微鏡を構成するズーム鏡筒の
一部分の部分断面正面図

【図９】 本発明の第２の実施形態によるビデオ型立体
顕微鏡を構成するズーム鏡筒の基線長方向に沿った概略
縦断面図

【図１０】 ズーム鏡筒の基線長方向に沿った概略縦断
面図

【図１１】 従来のズーム鏡筒の基線長方向に沿った縦
断面図

【図１２】 従来のズーム鏡筒の基線長方向に直交する
方向に沿った縦断面図

【図１３】 従来のズーム鏡筒を構成する両レンズ枠及
び引張バネの組み付け状態を示す斜視図

【符号の説明】

１ 筐体 ２ ズーム鏡筒 ３ 固定環 ４ カム環 ４ａ 第１カム溝 ４ｂ 第２カム溝 ５ 第２レンズ枠 ６ 第３レンズ枠 １０ カムフォロワ １１ カムフォロワ １２ フック １３ フック １４ 引張バネ １８ 引張バネ ２２０ ズーム光学系 ２２２ 第２レンズ群 ２２３ 第３レンズ群 ２３０ ズーム光学系 ２３２ 第２レンズ群 ２３３ 第３レンズ群

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 7/10 Ｇ０２Ｂ 21/22 21/22 7/04 Ｄ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一の物体の像を所定の基線長だけ隔てた
   位置から夫々結像させる一対の対物光学系中の移動レン
   ズ群を保持するための双眼レンズ鏡筒であって、 前記各対物光学系の光軸と平行な中心軸を有する筒状部
   材からなり、その中心軸と平行な直進溝が形成された固
   定環と、 前記光軸と平行な中心軸を有する筒状部材からなり、前
   記固定環に対して回転のみ自在に填め合わされていると
   ともに、その中心軸に対して傾いた部分を有するカム溝
   が形成されたカム環と、 前記固定環及びカム環の内部において前記光軸と平行な
   方向にのみ移動可能に保持されているとともに、前記両
   対物光学系中の移動レンズ群を共に保持するレンズ枠
   と、 このレンズ枠に取り付けられているとともに前記直進溝
   と前記カム溝との交点を貫通するカムフォロワと、 前記レンズ枠を前記固定環の端部に向けて付勢する付勢
   部材とを備えたことを特徴とする双眼レンズ鏡筒。
2. 【請求項２】前記各対物光学系は、二つの移動レンズ群
   を含んでおり、 前記カム溝，前記レンズ枠，及び前記カムフォロワは前
   記各移動レンズ群に対応して夫々備えられているととも
   に、 前記両レンズ枠同士を、前記光軸に対して斜めな方向へ
   相対的に付勢する第２の付勢部材を、更に備えたことを
   特徴とする請求項１記載の双眼レンズ鏡筒。
3. 【請求項３】前記直進溝，前記カム溝，前記カムフォロ
   ワ及び前記第２の付勢部材は、前記固定環及び前記カム
   環の中心軸周りに等角度間隔で複数設けられていること
   を特徴とする請求項２記載の双眼レンズ鏡筒。
4. 【請求項４】前記付勢部材は、引張バネであることを特
   徴とする請求項１，２又は３記載の双眼レンズ鏡筒。