JP3672350B2 - 実体顕微鏡の双眼鏡筒 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、特許請求の範囲第１項の前文に記載されている実体顕微鏡の双眼鏡筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光路の折曲げを伴う実体顕微鏡用の双眼鏡筒は、たとえば、手術用顕微鏡に適用されている。この場合、主対物レンズの焦点距離が長いとき、外科医がリラックスした体勢で作業を進めることができるように、顕微鏡の接眼レンズと観察される物体との作業距離をできる限り短くすることが必要である。
【０００３】
さらに、手術用顕微鏡の場合、実体顕微鏡のハウジングと双眼鏡筒とが成すのぞき込み角度を無段階に調整できることが通常は望ましい。また、そのような双眼鏡筒では、目の間隔の調整も可能とすべきであろう。
【０００４】
それらの必要条件に基本的に合致するこの種の双眼鏡筒は、出願人のドイツ特許第２６５４７７８号から知られている。この特許に記載された双眼鏡筒は、部分光路の光軸に対して垂直に向いた旋回軸に関して回転自在であるように配置されている。同様にこの旋回軸に対して回転自在に配置されている方向転換ミラーは、双眼鏡筒を旋回させたときに、それに伴って旋回角度の二分の一だけ回転する。回転自在の方向転換ミラーの後ろには、方向転換ミラーから入射する光路を第２の方向転換素子群の方向へ偏向する第１の光学方向転換素子群が配置されている。２つの方向転換素子群は双眼鏡筒全体と共に旋回自在である。第２の方向転換素子群の後の部分光路には、目の間隔の選択的調整を可能にするために、対応する光軸に関して回転自在である偏菱形プリズムがさらに配置されている。偏菱形プリズムの後の部分光路には、接眼レンズが配置されている。
【０００５】
ところが、人間工学に基づく作業のしやすさが益々求められている今日、上記のような双眼鏡筒によって実現できるよりも一層、人間工学的に便利な旋回領域が特に要望されている。すなわち、双眼鏡筒を実現顕微鏡のハウジングに対して別の相対的向きに向けることが求められる。
【０００６】
ドイツ特許第２６５４７７８号による双眼鏡筒は、両側にレンズを接合したプリズム群から構成される光学系素子をさらに含む。そのような光学系素子には、その製造に関して、厳しい必要条件が課される。
【０００７】
実体顕微鏡のためのこの種の別の双眼鏡筒は、ドイツ特許第３７１８８４３号から知られている。この双眼鏡筒で使用される光学像反転素子は、光路の推移からいって第２種ポロプリズムに類似するミラーとプリズムの組合わせから構成されている。しかしながら、それらの素子は非常に大きく、その結果、双眼鏡筒も全体としてそれに相応したかさの大きなものとなってしまい、場合によっては観察の妨げになることもある。さらに、そのような構造では、ガラスや空間の占めるスペースも比較的長くなる。
【０００８】
最後に、部分光路に対しては別個の旋回ミラーの形態をとる別々の方向転換素子がそれぞれ設けられており、そのため、それらの素子の調整も別個に行われることになる。従って、調整時の負担は大きい。さらに、この双眼鏡筒の場合、各々の部分光路に２つの接合部材が必要であるので、それによっても、ひとみの位置は非常に不都合なものになる。
【０００９】
実体顕微鏡用のこの種の双眼鏡筒のもう１つの変形例は、ドイツ実用新案第９３０８０４４．１号から知られている。この場合、像の反転は従来通りの第２種ポロプリズムによって行われる。ひとみの直径が大きく、それに相応して中間像も大きいとき、それらの光学像反転素子は非常に大形の構成になる。さらに、この特許に記載されている双眼鏡筒によって必要な可変ひとみ間隔の調整を可能にするにはきわめて高いコストを要し、それは全く実現不可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来の技術の上記の欠点を回避することである。観察者に対して人間工学的にできる限り適切な構成とすることに加えて、双眼鏡筒内に口径食を発生させずに高い結像品質を得ることが望ましい。同様に、調整時及び製造時の負担をも軽減すべきであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、特許請求の範囲第１項の特徴をもつ実体顕微鏡の双眼鏡筒により解決される。有利な構成は特許請求の範囲第２項から第８項の中に見られる。
【００１２】
本発明によれば、双眼鏡筒の中に、一般に射出面に２つのタッハプリズムを配置した方向転換プリズムから構成されるプリズム素子群が設けられている。また、２つのダッハプリズムは入射して来る部分光路の光軸に対して相対的に位置ずれを生じるように配置されている。これにより、この光学素子を通過した後、部分光路の２本の光軸の間隔は広がるので、この素子を回すためのスペースを相応してより広く利用することができ、その後の、回転自在の偏菱形プリズムによるひとみ間隔の調整は著しく容易になる。
【００１３】
その結果、総じて、本発明による双眼鏡筒の旋回領域は５０°の角度間隔をもつ十分な範囲を得る。すなわち、それに相応して、手術中の外科医の作業は人間工学的に見て便利なものとなる。さらに、光路ごとに１つの色消し接合レンズが必要とされるだけであるので、調整時の負担並びに製造技術上の負担は従来の技術と比べて軽減される。
【００１４】
さらに、本発明による双眼鏡筒の概念により、接眼レンズを経て観察される中間像の直径を拡大することも可能であり、その際に観察者に対して口径食を発生するという望ましくない結果をもたらすことはない。
本発明による双眼鏡筒のその他の利点並びに詳細は、添付の図面に基づく以下の実施例の説明から明らかになる。
【００１５】
【実施例】
図１は、双方の末端旋回位置を表わす２つの旋回位置にある本発明による双眼鏡筒の主要な素子を示す側面図である。
【００１６】
部分光路は本来の実体顕微鏡の光学系を経て本発明による双眼鏡筒に到達する。双眼鏡筒の前方で、２本の平行な部分光路は周知の鏡筒レンズ２ａ、すなわち、鏡筒対物レンズを通過する。尚、この図には鏡筒レンズの一方のみが示されている。
【００１７】
実体顕微鏡の−図示されていない−光学系は主対物レンズと、その後に続く倍率切替え手段とを含む周知の光学構造を有する。
【００１８】
２本の平行な部分光路は実体顕微鏡のハウジング１を出て、続いて本来の双眼鏡筒に到達する。双眼鏡筒の中の鏡筒レンズ２ａの後に続くのは、２本の部分光路に対応する１つの方向転換プリズム３と、それに接して配置されたダッハプリズム４ａとから構成されるプリズム素子群３，４ａである。図１には、観察側から見て左側の部分光路のみが示されており、その部分光路に配置された対応する光学素子のみが見えていることは自明である。
【００１９】
図示されている実施例においては、方向転換プリズム３は６０°プリズムとして構成されており、２本の部分光路は共通してこのプリズムを利用する。接眼レンズの方向に向いている方向転換プリズム３の射出面には、２本の部分光路の各々に１つの９０°ダッハプリズムが配置されている。プリズム素子群３，４ａの詳細な構造又は機能態様については、図３ａ〜図３ｃを参照。
【００２０】
プリズム素子群３，４ａ、すなわち、２つのペンタプリズム４ａで像の反転が行われた後、部分光路は最終的には回転自在に配置された方向転換素子５に到達する。この方向転換素子も２本の部分光路によって共通に利用される。図示した実施例においては、方向転換素子５は方形ミラーとして設けられている。方向転換素子５は、本発明による双眼鏡筒全体の旋回軸に対応する旋回軸１０に対して回転自在に配置されている。方向転換ミラーを回転自在に取り付ける代わりに、別の反射光学素子も適用できることは自明である。
【００２１】
本発明による方向転換素子５の後に配置される双眼鏡筒の光学素子は、方向転換素子５と規定の向きをもって結合している。これを詳細にいえば、方向転換素子５の後に配置された偏菱形プリズム６ａと、視野ダイヤフラム９ａと、各々の部分光路にある接眼レンズ７ａ，８ａである。
【００２２】
また、図１には、本発明による双眼鏡筒がとりうる２つの末端旋回位置が示されている。この場合、各々の旋回位置においてプリズム素子群３，４ａが実体顕微鏡のハウジング１に対して決められた一定の向きを有する一方、方向転換素子５並びにその後に続いて配置された光学素子６ａ，９ａ，７ａ，８ａは、それぞれ、実体顕微鏡のハウジング１に対して互いに一定の相対的向きをもって旋回自在である。
【００２３】
記入されている２つの旋回位置は部分光路の光軸と、水平線とが成す６０°と１０°の角度に対応している。そこで、この実施例の双眼鏡筒は総じて５０°の角度範囲の旋回領域を形成することになる。ドイツ特許第２６５４７７８号による双眼鏡筒で既にそうであったように、旋回軸に関して回転自在に取り付けられている方向転換素子５は、双眼鏡筒のそれぞれ旋回角度の二分の一の角度だけ旋回するときに共に回転する。双眼鏡筒の旋回角領域が５０°であるとき、方向転換素子５が回転自在である角度間隔は２５°となる。
【００２４】
図２には、本発明による双眼鏡筒の個々の光学素子の配列の平面図を示す。
この場合、共通して利用される方向転換プリズム３と、射出面に接合されており、入射して来る部分光路の光軸１１ａ，１１ｂを光線シフトさせる働きをする２つの９０°ダッハプリズム４ａ，４ｂとから構成されるプリズム素子群３，４ａ，４ｂの構造を明らかに認めることができる。部分光路の光軸１１ａ，１１ｂはダッハプリズム４ａ，４ｂを通過した後にそれぞれ互いに離れる方向へシフトされる。すなわち、その結果として、プリズム素子群３，４ａ，４ｂを通過した後の２本の光軸１１ａ，１１ｂの間隔ｄ′はプリズム素子群３，４ａ，４ｂに入射するときの間隔ｄと比較して広くなる。このような軸のずれδｄ＝ｄ′−ｄを設けると、２つの偏菱形プリズム６ａ，６ｂについて利用できる自由直径が大きくなり、それに伴って、２つの偏菱形プリズム６ａ，６ｂの回転に際してより広いスペースを利用できるので、構造の実現が著しく容易になり、その点に関しては有利である。２つの偏菱形プリズムがその後に配置されている接眼レンズと共に対応する光軸１１ａ，１１ｂに関して回転自在であることは、観察者の目の間隔について望まれる調整能力を保証するために必要である。
【００２５】
図３ａ〜図３ｃには、図１及び図２の実施例で使用されているプリズム素子群を様々な方向から見た図を示す。
ここで、図３ａは、６０°方向転換プリズム３と、観察者から見て左側のダッハプリズム４ａの側面図を示す。図３ａには、入射して来る左側部分光路の光軸１１ａと、プリズム素子群３，４ａの対応する面で起こる反射も示されている。
【００２６】
図３ｂには、プリズム素子群３，４ａ，４ｂの正面図を示す。この図では、部分光路がプリズム素子群３，４ａ，４ｂを通過した後に結果として発生する光軸１１ａ，１１ｂのずれδｄ：＝ｄ′−ｄを明らかに見て取れる。プリズム素子群３，４ａ，４ｂを通過した後の２本の光軸の間隔ｄ′は、共通して使用される方向転換プリズム３に入射するときの光軸１１ａ，１１ｂの間隔ｄと比較して明らかに広がっている。図３ｂには、２つの９０°ダッハプリズム４ａ，４ｂから出るときの光軸の射出点１２ａ，１２ｂもそれぞれ示されている。
【００２７】
プリズム素子群３，４ａ，４ｂ並びに透過する部分光路の光軸１１ａ，１１ｂの斜視図と、個々の反射面で起こる反射とを図３ｃに示す。この図では、接眼レンズの方向に向いた、共通して利用される方向転換プリズム３の射出面に２つの９０°ダッハプリズム４ａ，４ｂを配置した構造を明らかに見て取れる。図３ｃには、それぞれ屋根縁部１５ａ，１５ｂを含めた２つのダッハプリズム４ａ，４ｂの構成も示されている。
【００２８】
本発明による双眼鏡筒においては、双眼鏡筒で必要な像反転は先に説明したプリズム素子群３，４ａ，４ｂのダッハプリズム４ａ，４ｂを経て行われる。そこで、本発明によるプリズム素子群３，４ａ，４ｂの構造はコンパクトな構成を可能にすると共に、部分光路の２本の光軸１１ａ，１１ｂの間隔の所望の拡大をさらに可能にする。
【００２９】
この実施例の中で説明したように方向転換プリズムを選択し且つそのプリズムに像反転のためのダッハプリズムを配置する他にも、本発明によれば、別の方向転換プリズムや、屋根縁部を有する像反転のためのプリズム構造を使用できることは自明である。重要なのは、奇数回発生する反射に基づく像反転が必要であることと、その結果、部分光路の軸にずれが生じることである。
【００３０】
たとえば、いわゆる偽屋根縁部を有するプリズムの使用も可能であり、この場合には屋根縁部によるひとみ分割は起こらず、１つの屋根面がひとみ全体を反射する。このような屋根縁部角度の製造許容差には、光学仕様を満たすために、厳しい必要条件は課されないであろう。
【００３１】
本発明による実体顕微鏡用の双眼鏡筒の別の実施例を図４に示す。
実体顕微鏡の光学系から来た部分光路は鏡筒レンズ１０２ａを通過した後に、旋回自在に配置されている方向転換素子１０５に到達する。この方向転換素子は旋回軸１１０に対して回転自在である。その後に続く双眼鏡筒の光学素子１０３，１０４ａ，１０６ａ，１０９ａ，１０７ａ，１０８ａは、方向転換素子１０５に対して一定の相対的向きをもって結合している。部分光路は、方向転換素子１０５を経て方向転換した後、同様に共通して利用される方向転換プリズム１０３と、そのプリズムに接するように配置された２つのダッハプリズム１０４ａとから構成されるプリズム素子群に到達する。尚、図４には２つのダッハプリズムのうち一方のみを示した。ダッハプリズム１０４ａで像反転が行われた後、部分光路は、この場合にも、光軸に関して回転自在であるように配置されて、観察者のひとみ間隔を調整する働きをする２つの偏菱形プリズム１０６ａに入射する。偏菱形プリズム１０６ａの後の部分光路には、視野ダイアフラム１０９ａ及び接眼レンズ光学系１０７ａ，１０８ａがそれぞれ配置されている。
【００３２】
図１〜図３の第１の実施例と全く同じように、この実施例においても、本発明による双眼鏡筒の中には、同様に部分光路の光軸の間隔の所望の拡大と、ダッハプリズムを介する所要の像反転という効果をもたらすコンパクトな構成のプリズム素子群１０３，１０４ａが配置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 原理上の光路と、本発明による双眼鏡筒の第１の実施例の主要な素子の２つの旋回位置における配列とを示す図。
【図２】 図１の実施例の本発明による双眼鏡筒の光学素子の平面図。
【図３】 図１及び図２のプリズム素子群を異なる方向から見た図。
【図４】 原理上の光路と、本発明による双眼鏡筒の第２の実施例の主要な素子の配列とを示す図。
【符号の説明】
３，１０３…方向転換プリズム、４ａ，４ｂ，１０４ａ…ダッハプリズム、５，１０５…方向転換素子、６ａ，６ｂ，１０６ａ…偏菱形プリズム、１０，１１０…旋回軸、１１ａ，１１ｂ…光軸。

Claims (9)

1. 実体顕微鏡（１００）からの２本の部分光路の部分光をそれぞれの接眼レンズ（８ａ、８ｂ，１０８ａ）に案内する複数のプリズム素子（３，４ａ，４ｂ；１０３，１０４ａ）を有する実体顕微鏡の双眼鏡筒において、
   前記複数のプリズム素子は、
   方向転換プリズム（３，１０３）と、
   その方向転換プリズムの射出面に、光学像反転素子としての２つのダッハプリズム（４ａ，４ｂ；１０４ａ）とを備えており、
   前記２つのダッハプリズムは前記実体顕微鏡からの２本の部分光路の光軸（１１ａ，１１ｂ）の間隔を広げるように配置されていることを特徴とする双眼鏡筒。
2. 前記２本の部分光路に共通しており、旋回軸に対して回転自在であるように構成されている光学方向転換素子（５）を、前記２つのダッハプリズムと前記双眼鏡筒の接眼レンズとの間に配置したことを特徴とする請求項１記載の双眼鏡筒。
3. 前記２本の部分光路に共通しており、旋回軸に対して回転自在であるように構成されている光学方向転換素子（１０５）を、前記実体顕微鏡と前記双眼鏡筒との間に配置したことを特徴とする請求項１記載の双眼鏡筒。
4. 前記方向転換プリズム（３）は、前記２本の部分光路により共通して利用可能である６０°プリズムとして構成されており、この方向転換プリズム（３）の前記接眼レンズの方向に向いた射出面に、それぞれ１つの９０°ダッハプリズム（４ａ，４ｂ）が部分光路の光軸（１１ａ，１１ｂ）の間隔を広げるように接合、配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の双眼鏡筒。
5. 前記９０°ダッハプリズム（４ａ，４ｂ）は屋根形縁部を有する二分割立方体プリズムとして構成されていることを特徴とする請求項４記載の双眼鏡筒。
6. 前記接眼レンズとプリズム素子群（３，４ａ，４ｂ；１０３，１０４ａ）との間の部分光路に、光軸（１１ａ，１１ｂ）に関して旋回自在であり、目の間隔を調整する働きをする偏菱形プリズム（６ａ；１０６ａ）が１つずつ配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の双眼鏡筒。
7. プリズム素子群（３，４ａ，４ｂ）は顕微鏡のハウジング（１）に対して不変の向きで配置されており且つその後に続いて配置される光学素子が双眼鏡筒の部分光路に、光学方向転換素子（５）と共通して、旋回軸（１０）に対して回転自在であるように配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の双眼鏡筒。
8. 前記光学方向転換素子（５）は２５°の角度間隔で回転自在であるように配置されていることを特徴とする請求項７記載の双眼鏡筒。
9. 前記光学方向転換素子（１０５）はその後に配置されたプリズム素子群（１０３，１０４ａ）並びに双眼鏡筒のその他の光学素子を含めて互いに決められた不変の相対的向きで、旋回軸（１１０）に対して回転自在であるように配置されていることを特徴とする請求項１または３記載の双眼鏡筒。

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