JP4611490B2 - Video stereo microscope - Google Patents

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立体画像としてビデオ撮影するビデオ型立体顕微鏡に関し、特に、視野絞り位置で一旦被写体像を結像させ、この被写体像を視野絞りの像とともに撮像面に再結像させるビデオ型立体顕微鏡に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のビデオ型立体顕微鏡は、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る。
【０００３】
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。しかも、単眼の顕微鏡では組織の立体的構造を認識することが不可能であるので、組織を立体的に拡大観察させて正確な処置を可能とするため、このような処置には双眼顕微鏡が用いられていた。
【０００４】
ところで、従来用いられていた双眼の光学顕微鏡では、手術を担当する手術者（場合によってはそのその助手）は顕微鏡画像を見ることができるものの、それ以外の者（例えば、麻酔医，看護婦，研修医，遠隔地に居るアドバイザー）は、同じ顕微鏡画像を見ることができないので、迅速且つ的確な分担作業を行ったり遠隔地からの的確な助言を行うことができなかった。そのため、近年では、双眼の光学顕微鏡に代わって、双眼顕微鏡による左右の被写体像をビデオ撮影して複数のモニタでの立体観察に供するビデオ型立体顕微鏡が、提案されているのである。
【０００５】
例えば、特許掲載公報第２６０７８２８号では、双眼顕微鏡の左右の対物光学系の光軸を、多数のレンズ及びプリズムによって同一の撮像装置の撮像面上に並べて到達させ、この撮像面上に左右の被写体像を並べて結像させるビデオ型立体顕微鏡が、記載されている。
【０００６】
但し、この公報ではビデオ型立体顕微鏡の構造が詳細に記載されていないが、アスペクト比に制限がある撮像面に効率よく左右の被写体像同士を並べ、しかもこれら左右の被写体像同士が互いに重ならないようにするには、撮像面における左右の被写体像の撮像領域を区切る境界線を定義するとともに、左右の対物光学系によって夫々空中で一旦結像させ、この空中像のうち撮像面上に定義された境界線をはみ出す部分を図２８に示すような視野絞り４００によって遮蔽し、リレーレンズによって残りの部分を撮像面の夫々の撮像領域に再結像させることが、考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成を採用する場合、対物レンズによる被写体像（一次像）の結像位置を視野絞り４００の光軸方向位置と一致させた後に、この一次像が撮像面上に二次像として再結像するように、リレーレンズのピント合わせを行う必要がある。また、リレーレンズを拡大光学系としても作用させる場合には、このリレーレンズの倍率が左右において一致するように調整する必要がある。
【０００８】
この場合、単純にピント調整をするだけならば、視野絞り４００の外縁（ナイフエッジ）の像のコントラストの高低に基づいて、ピント調整することも可能である。
【０００９】
しかしながら、視野絞り４００の外縁像は、見かけ上、倍率如何に影響を受けないので、この外縁像に基づいては、リレーレンズの倍率を調整することは不可能である。
【００１０】
本発明は、このような問題点認識に基づいてなされたものであり、その課題は、リレー光学系を組み込んだビデオ型立体顕微鏡においてリレー光学系のピント調節及び倍率調節のために共通に用いられる情報を撮像装置による画像内に含めることができ、それにより、リレー光学系のピント調節及び倍率調節を容易に行うことができる構成の提供である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するため、本発明のビデオ型立体顕微鏡は、所定の基線長を隔てて配置された一対の撮影光学系によって、撮像装置の撮像面における前記基線長の方向において区分された二つの領域のうちの対応する領域に同一物体の像を夫々形成し、前記撮像装置によって同時に撮像する立体顕微鏡であって、各撮影光学系は、夫々、光学系観察対象物の一次像を形成する対物光学系と、前記対物光学系によって形成される一次像をリレーして二次像として再結像させるリレー光学系と、前記リレー光学系の光軸をシフトさせて前記撮像面における自撮影光学系に対応する領域に導く光軸間距離縮小素子と、前記対物光学系によって前記一次像が形成される面内において所定位置に配置された時に前記リレー光学系に関して前記撮像面における他撮影光学系に対応する領域と共役な部分を遮蔽する視野絞りと、前記視野絞りが前記所定位置に配置された時に前記リレー光学系に関して前記撮像面外と共役となる位置において前記視野絞りに形成されたマーキングと、前記視野絞りを、前記面内において、前記所定位置と前記マーキングが前記リレー光学系に関して前記撮像面内と共役となる位置との間で移動させる移動機構とを、備えたことを特徴とする。
【００１２】
このように構成されると、移動機構によって視野絞りが所定位置に移動された時には、所定の基線長を介して配置された各撮影光学系の対物光学系による観察対象物の像は、一旦、一次像として、視野絞りと同一平面上に結像される。この一次像のうち、その撮影光学系のリレー光学系に関して、撮像装置の撮像面における他撮影光学系に対応する領域と共役な部分は、視野絞りによって遮蔽される。従って、一次像のうち視野絞りによって遮蔽されなかった部分は、光軸間距離縮小光学系によってシフトされた光軸上をリレー光学系によってリレーされ、撮像面における自撮影光学系に対応する領域に結像される。従って、各撮影光学系による同一観察対象物の二次像が、互いに重なり合うことなく、同一の撮像面上に並んで形成される。この時、マーキングの像もリレー光学系によって形成されるが、その結像位置は撮像面から外れるので、撮像されることはない。これに対して、移動機構によって、前記マーキングが前記光学系に関して前記撮像面内と共役となる位置へ視野絞りが移動された場合には、このマーキングの像が、リレー光学系によって撮像面に撮像される。このようにして各撮影光学系のマーキングの像を夫々撮像面上に形成し、各マーキングの像の大きさが互いに等しくなるように各撮影光学系のリレー光学系の倍率を調整すれば、両撮影光学系の倍率を一致させることが可能になる。また、各マーキングの像のボケ状態に基づいて、各リレー光学系のピントを調整することも可能である。このようにして両撮影光学系のリレー光学系の倍率及びピントを調整した後に、移動機構によって各撮影光学系の視野絞りを所定位置まで戻せば、撮像面に形成される両二次像の大きが揃うので、正確な立体観察が可能となる。
【００１３】
本発明において、マーキングは、視野絞りに設けてありさえすれば良いので、透過式のものとして形成されていても良いし、反射式のものとして形成されていても良い。前者の場合には、視野絞りに形成された円形孔又は角孔であっても良いし、スリットであっても良い。また、後者の場合には、視野絞り上に形成された印刷，刻印又はシールであっても良い。なお、後者の場合には、このマーキングを照明する手段が必要となる。
【００１４】
また、マーキングは、その拡大率が解るものであることが必要であるので、大きさの範囲が限定されているか、物差しの目盛りの様なスケールを備えるものである必要がある。後者の場合には、二次像中の各マーキングのスケール同士の尺度が一致していれば、マーキング全体の大きさが互いに一致しているか否かに関わりなく両撮像光学系の倍率が一致していると判断できる。一方、前者の場合には、マーキング全体の大きさが互いに一致しているか、１対２等の簡単な比率となっていることが望ましい。
【００１５】
また、移動機構は、少なくとも視野絞りを二位置の間で移動可能なものであれば足りるので、視野絞りを直線移動させるものであっても良いし、視野絞りを回転移動させるものであっても良い。また、視野絞りを回転させる機構と視野絞りを直進移動させる機構とを組み合わせた機構であっても良い。
【００１６】
【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。
【００１７】
【実施形態１】
以下に説明する第１実施形態による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）映像と合成して、手術者専用の立体視ビューアー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。
（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１０２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、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１０５と、このライトガイドファイバ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及び立体視ビューア１１３等から、構成されている。
【００１８】
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，ＳＰＥＣＴ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。
【００１９】
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。
【００２０】
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に示すように、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，及び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２２０，２３０からなる対物光学系によって、左右の視野絞り２７０，２７１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２４０，２５０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、ハイビジョンサイズ（縦横のアスペクト比＝９：１６）の撮像面を有する撮像装置としての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。この光学系におけるクローズアップ光学系２１０，一方のズーム光学系２２０及び一方のリレー光学系２４０は一方の撮影光学系をなし、該クローズアップ光学系２１０，他方のズーム光学系２３０及び他方のリレー光学系２５０は他方の撮影光学系をなし、併せて、所定の基線長を隔てて配置された一対の撮影光学系をなす。
【００２１】
このような一対の撮影光学系によってＣＣＤ１１６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から画像合成装置１１０へ向けて出力される。
【００２２】
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６参照）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を介して照明光が導入される。
【００２３】
図１に戻り、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、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，クローズアップ光学系２１０の光軸の立体的な向き，上記基準点の位置を測定し、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、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。
【００２４】
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，及び手術計画用コンピュータ１０８からダウンロードした３次元データに基づいて、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１０１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。
【００２５】
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，及び、録画装置１１５へ、夫々供給される。
【００２６】
立体視ビューワ１１３は、第２スタンド１１２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１２０を、モニタとして内蔵している。このＬＣＤパネル１２０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、図４の平面図に示すように、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、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、ずれ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１２０ｃ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。
【００２７】
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，又は、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。この立体顕微鏡１０１は、図５の斜視図に示すように、ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２が取り付けられた背面が扁平であり、且つ、表面（背面の反対側面）の両側縁が面取りされた略角柱形状を有する。そして、その上面の中央に、開口が円形の凹部１０１ａが形成されている。この凹部１０１ａの中心には、ライトガイドファイババンドル１０５の先端が挿通固定された円筒部材であるガイドパイプ１２２が挿入される挿入口（図示略）が形成されている。なお、この挿入口の開口に取り付けられた円環状の部材（ファイバガイド挿入部）１２３は、挿入口に挿入されたガイドパイプ１２２を固定するチャックである。
＜光学構成＞
次に、立体顕微鏡１０１内の光学構成を、図６乃至図９を参照して説明する。図６は顕微鏡光学系の全体構成を示す斜視図、図７は側面図、図８は正面図、図９は平面図である。
【００２８】
顕微鏡光学系は、図６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（左右一対の撮影光学系）２００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（左右一対の撮影光学系）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２４０，２５０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、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光路偏向素子としてのペンタプリズム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１０２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ＣＣＤ１１６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、図６、図７、図８に示すように、物体側から順に負の第１レンズ２１１と正の第２レンズ２１２とが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被写体に対して焦点を合わせることができる。
【００３３】
すなわち、クローズアップ光学系２１０は、被写体がその焦点位置に位置するよう調整され、被写体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。
【００３４】
クローズアップ光学系２１０の第１，第２レンズ２１１，２１２は、光軸方向から見た平面形状がいずれもＤカットされたほぼ半円形状であり、このカットされた部分に照明光学系３００が配置されている。
【００３５】
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。
【００３６】
一方のズーム光学系２２０は、図６〜図８に示すように、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〜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２２１，２２４を固定し、第２，第３レンズ群２２２，２２３を光軸方向に移動させてズーミングを行う。主に第２レンズ群２２２の移動により倍率を変化させ、第３レンズ群２２３の移動により焦点位置を一定に保つ。
【００３７】
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、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。
【００３８】
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に対して平行であり、かつ、ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ2，Ａｘ3を含む平面が、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、Ｄカット部の反対側にΔだけ離れている。
【００３９】
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２２０，２３０の光軸Ａｘ2，Ａｘ3をクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１よりもＤカット部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２１０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。
【００４０】
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６に示すように、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。
【００４１】
前述のように、実施形態の顕微鏡は、左右の二次像を単一のＣＣＤ１１６上の隣接領域に形成させるため、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、一次像の位置に視野絞り２７０，２７１が配置されている。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。
【００４２】
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。
【００４３】
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枚の正レンズ群により構成される。
【００４４】
一方のリレー光学系２４０は、図６及び図７に示すように、単一の正メニスカスレンズから構成される第１レンズ群２４１と、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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により再度結像して二次像を形成する。
【００４７】
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、クローズアップ光学系２１０の光軸方向に沿った撮影光学系２００の全長を短くすることができる。
【００４８】
なお、リレー光学系２４０，２５０は、その第２レンズ２４２，２５２と第３レンズ２４３，２５３が光軸方向、及び光軸に垂直な方向に調整自在である。これらの第２，第３レンズ群２４２，２５２，２４３，２５３を光軸方向に移動させて第１レンズ群２４１，２５１及び第２レンズ群２４２，２５２の合成焦点距離を変化させることにより、リレー光学系２４０，２５０全体の倍率（二次像の像高）を調整することができる。また、第３レンズ群２４３，２５３のみを光軸方向に移動させることにより、リレー光学系のバックフォーカスを変化させ、ＣＣＤ１１６に対する焦点調節が可能となる。さらに、第２レンズ群２４２，２５２及び第３レンズ群２４３，２５３を一体にして光軸と垂直な方向に調整することにより、二次像の光軸に直交する面内での位置を調整することができる。このような調整のため、第２レンズ群２４２，２５２と第３レンズ群２４３，２５３とは一体の外鏡筒（第２レンズ枠３２及び第３レンズ取付枠３４）に保持され、第３レンズ群２４３，２５３は更にこの鏡筒に対して光軸方向に移動可能な内鏡筒（第３レンズ枠３５）に保持されている。
【００４９】
このように第２レンズ群２４２，２５２と第３レンズ群２４３，２５３とは調整のために移動するため、これらのレンズ群の間にペンタプリズム２７２，２７３を設けると調整機構が複雑化する。そこで、ペンタプリズム２７２，２７３は、視野絞り２７０，２７１と第２レンズ群２４２，２５２との間に設けることが望ましい。さらに、第１レンズ群２４１，２５１により被写体光の発散度合いが弱められるため、ペンタプリズムの有効径を小さくするためには、実施形態のようにペンタプリズム２７２，２７３を第１レンズ群２４１，２５１と第２レンズ群２４２，２５２との間に設けることが望ましい。
【００５０】
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２２０，２３０、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上への結像を可能としている。
【００５１】
輻輳寄せプリズム２６０は、図６及び図９に示すように、五角柱の左右対称な光軸シフトプリズム２６１，２６２を、０．１ｍｍ程度の隙間を開けて対向配置することによって、構成されている。
【００５２】
光軸シフトプリズム２６１，２６２は、図９に示すように、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る。
【００５３】
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ＣＣＤ１１６上に二次像を形成する。
【００５４】
照明光学系３００は、被写体に照明光を投影する機能を有し、図６及び図７に示すように、ライトガイドファイバーバンドル１０５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３１０の光軸Ａｘ4は、図７に示すように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。
＜光学系保持機構＞
次に、上述した撮影光学系のうち視野絞り２７０，２７１以降の光学系を保持する機構の機械構成を説明する。図１０に示すように、上述した左右一対の視野絞り２７０，２７１，並びに、ペンタプリズム２７２，２７３及び明るさ絞り２４４，２５４を含むリレー光学系２４０，２５０は、予め一体のユニット（リレー部ユニット１）として組み立てられた後に、立体顕微鏡１０１の筐体内部に取り付けられる。
【００５５】
図１１は、このリレー部ユニット１を前方斜め上方から見下ろした状態を示す斜視図であり、図１２は、このリレー部ユニット１を前方斜め下方から見上げた状態を示す斜視図である。これら図１１及び図１２に示されるように、このリレー部ユニット１は、立体顕微鏡１０１の筐体内部に固定される基準フレーム２に、夫々左右一対の視野絞りホルダ３，４，前方鏡筒５，６，ペンタプリズム２７２，２７３，及び後方鏡筒７，８を組み付けることによって、構成されている。以下、リレー部ユニット１を構成するこれら各部の説明を、順番に行う。
【００５６】
まず、基準フレーム２は、リレー光学系２４０（２５０）におけるペンタプリズム２７２（２７３）の前後における光軸Ａｘ２（Ａｘ３）を含む面における断面形状が略Ｌ字型をなすように、第１レンズ群２４１（２５１）の光軸に直交する板状のペンタベース部２１とこのペンタベース部２１の後端（第２レンズ群２４２（２５２）側の縁）から垂直に立ち上がったマウント部２２とを一体化した概略形状を有する。
【００５７】
このマウント部２２の後端面（第２レンズ群２４２（２５２）側の面）２２ａは、基準フレーム２のみを当該後端面側から見下ろした斜視図である図１３に示されるように、矩形の平坦面として加工されており、両ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３を共に含む平面に対して正確に平行となるように、立体顕微鏡１０１の筐体内部に形成された図示せぬ基準面に当て付けられて、位置決めされる。従って、この後端面２２ａがリレー部ユニット１における全ての加工の基準となるので、以下、「加工基準面２２ａ」と称される。
【００５８】
この加工基準面２２ａには、リレー部ユニット１を立体顕微鏡１０１のハウジングに固定した時に各プリズム２７２，２７３によって直角に曲げられた光軸Ａｘ２，Ａｘ３を通過させるために、これら各光軸Ａｘ２，Ａｘ３の通過位置を中心とした断面円形の貫通孔２２ｂ，２２ｂが、左右対称となるように開けられている。そして、これら各貫通孔２２ｂの加工基準面２２ａ側の開口周辺は、各後方鏡筒７，８を固定するために、貫通孔２２ｂと同軸であり且つその３倍程度の内径を有する受け座２２ｃとして加工されている。なお、各光軸Ａｘ２，Ａｘ３は、加工基準面２２ａにおける上下方向の中心からやや下端側に偏奇した位置を通過するので、各受け座２２ｃの一部は、マウント部２２の下縁（ペンタベース部２１の下面）に達して、Ｃ字状に開いている。
【００５９】
また、加工基準面２２ａにおける各受け座２２ｃの周囲には、夫々、後述する各後方鏡筒７，８のディセンタ調整環３０（図２０，図２１参照）のネジ止め固定用ネジ孔２２ｄが、各貫通孔２２ｂの中心に対して等角度間隔で３箇所形成されている。さらに、各受け座２２ｃの底面には、後述する各後方鏡筒７，８の第２レンズ枠取付環３１（図２０，図２１参照）の固定用透孔２２ｅが、各受け座２２ｃの中心に対して等角度間隔で３箇所形成されている。
【００６０】
一方、ペンタベース部２１の上面及び下面は、加工基準面２２ａに対して正確に垂直且つ両貫通孔２２ｂの中心軸を含む平面に対して正確に平行となるように、加工されている。また、このペンタベース部２１の外縁は、立体顕微鏡１０１の筐体内部形状に沿って、左右対称に成形されている。
【００６１】
また、図２０に示すように、このペンタベース部２２には、リレー部ユニット１を立体顕微鏡１０１のハウジングに固定した時に各ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３を通過させるために、これら光軸Ａｘ２，Ａｘ３の通過位置を中心とした断面円形の貫通孔２１ａ，２１ａが、左右対称となるように開けられている。各貫通孔２１ａにおける上側半分は雌ネジとして形成され、下側半分は受け座として形成されている。そして、各貫通孔２１ａ，２１ａには、その下面側の開口から、夫々、各前方鏡筒５，６がねじ込まれて固定されている。この前方鏡筒５，６は、その内部にリレー光学系２４０，２５０の第１レンズ群２４１，２５１を保持する円筒であり、その後端に形成された若干小径の雄ネジが上記貫通孔２１ａ，２１ａの雌ネジにねじ込まれることによって、ペンタベース部２１に固定されている。
【００６２】
また、各貫通孔２１ａ，２１ａは、ペンタベース部２１の上面側においては、加工基準面２２ａに対して垂直に形成された二筋のプリズム固定溝２１ｂ，２１ｂの底面に開口している。各プリズム固定溝２１ｂは、各ペンタプリズム２７２，２７３と略同じ幅を有する横断面矩形状に形成されており、その底面はペンタベース部２１の上面と平行である。そして、各ペンタプリズム２７２，２７３は、各プリズム固定溝２１ｂ，２１ｂに填め込まれ、その入射面が各貫通孔２１ａ，２１ａを塞いだ状態で各プリズム固定溝２１ｂ，２１ｂの底面に当接している。そして、各ペンタプリズム２７２，２７３の第１反射面と第２反射面との間の斜面に掛けられた固定バンド９によって、ペンタベース部２１に固定されている。これにより、第１レンズ群２４１，２５１の光軸Ａｘ２，Ａｘ３は、ペンタベース部２１の貫通孔２１ａの中心軸及びマウント部２２の貫通孔２２ｂの中心軸を含む面内で直角に偏向され、加工基準面２２ａに対して正確に直交して貫通する。
【００６３】
さらに、このペンタベース部２１の下面における左右方向の中央には、加工基準面２２ａと面一な後端面，この加工基準面２２ａ及びペンタベース部２１の下面に対して垂直な両側面，及び、ペンタベース部２１の下面と平行な下面を有するホルダ支持部２３が、一体に突出形成されている。このホルダ支持部２３は、上述した左右一対の視野絞りホルダ３，４を、加工基準面２２ａに対して平行且つ両第１レンズ群２４１，２５１の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と直交する方向にのみ位置調整自在に保持する。以下、これらホルダ支持部２３及び両視野絞りホルダ３，４の構成を説明する。
【００６４】
図１４は、光軸Ａｘ２が通る平面に沿った縦断面図であり、図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った横断面図であり、図１６は、図１５におけるＸＶＩａ−ＸＶＩａ線に沿った縦断面及びＸＶＩｂ−ＸＶＩｂ線に沿った縦断面の合成断面図である。これら各断面図及び図１２の斜視図に示されるように、ホルダ支持部２３には、その両側面に対して垂直な二つの軸受孔２３ａ，２３ｂが、両光軸Ａｘ２，Ａｘ３を含む平面に対して互いに対称となる位置関係で、夫々貫通して形成されている。これら各軸受孔２３ａ，２３ｂには、夫々、これら各軸受孔２３ａ，２３ｂと略同径のガイドピン１０，１１が、回転自在に挿入されている。
【００６５】
これら各ガイドピン１０，１１は、互いに同形状の円柱形状を有しており、その一端近傍の外周面には雄ネジ１０ａ，１１ａの山が突出形成されている。この雄ネジ１０ａ，１１ａは各軸受孔２３ａ，２３ｂよりも大径であるので、各ガイドピン１０，１１は、この雄ネジ１０ａ，１１ａが形成されていない方の端から、各軸受孔２３ａ，２３ｂに挿入される。具体的には、加工基準面２２ａに近接した側の軸孔２３ａに対しては、ガイドピン１０が図１５における下側の開口から挿入され、他方の軸孔２３ｂに対しては、ガイドピン１１が図１５における上側の開口から挿入されている。
【００６６】
各視野絞りホルダ３，４は、左右方向の軸が前後方向の軸よりも短い扁平な概略直方体形状を有しており、その平面（ペンタベース部２１の下面）の中央には、第１レンズ群２４１，２５１の外径とほぼ同じ内径の貫通孔３ａ，４ａが、上下に貫通している。この貫通孔３ａ，４ａにおけるペンタベース２１側の開口は、若干大径な受け座として形成されている。また、この貫通孔３ａ，４ａの両側には、この貫通孔３ａ，４ａの中心軸に対して対称な位置関係，且つ、ホルダ支持部２３の軸受孔２３ａ，２３ｂと同じ間隔で、ネジ孔３ｂ，４ｂとストレート孔３ｃ，４ｃとが開けられている。このネジ孔３ｂ，４ｂは各ガイドピン１０，１１の雄ネジ１０ａ，１１ａが螺合可能な内径を有しており、ストレート孔３ｃ，４ｃは各ガイドピン１０，１１の先端とほぼ同じ内径を有している。そして、一方の視野絞りホルダ３は、そのネジ孔３ｂにガイドピン１１の雄ネジ１１ａが螺合しているとともに、そのストレート孔３ｃにガイドピン１０の先端が挿し込まれている。また、他方の視野枠ホルダ４は、そのネジ孔４ｂにガイドピン１０の雄ネジ１０ａが螺合しているとともに、そのストレート孔４ｃにガイドピン１１が挿し込まれている。
【００６７】
なお、各ガイドピン１０，１１には、その雄ネジ１０ａ，１１ａとホルダ支持部２３の側面との間隔を一定に保った状態下でホルダ支持部２３の側面（ガイドピン１０の先端が突出している側面）に当接するＥリング１２が、填められている。また、ガイドピン１０，１１における雄ネジ１０ａ，１１ａとホルダ支持部２３の側面との間には、雄ネジ１０ａ，１１ａの外径よりも内径が小さいワッシャ１３が挿通されている。そして、このワッシャ１３とホルダ支持部２３の側面との間には、ガイドピン１０，１１が抜ける向きにワッシャ１３を付勢する圧縮バネ１４が、各ガイドピン１０，１１を巻回して装着されている。これによって、各ガイドピン１０，１１は、ホルダ支持部２３の各軸受孔２３ａ，２３ｂに対して、軸方向に進退不可能となっている。
【００６８】
以上のような構成により、一方のガイドピン１１を回転させると、一方の視野絞りホルダ３が、加工基準面２２ａに沿って光軸Ａｘ２に直交する方向に直進移動し、その途中において、その貫通孔３ａの中心が光軸Ａｘ２と交差する。また、他方のガイドピン１０を回転させると、他方の視野絞りホルダ４が、加工基準面２２ａに沿って光軸Ａｘ３に直交する方向に直進移動し、その途中において、その貫通孔４ａの中心が光軸Ａｘ３と交差する。従って、これらホルダ支持部２３及び両ガイドピン１０，１１が、支持手段に相当する。
【００６９】
なお、各Ｅリング１２と各視野絞りホルダ３，４の側面との間には、各視野絞りホルダ３，４をホルダ支持部２３から離間させる方向に付勢する圧縮バネ１５が、各ガイドピン１０，１１を巻回して装着されている。これにより、各ガイドピン１０，１１の雄ネジ１０ａ，１１ａと各視野絞りホルダ３，４のネジ孔３ｂ，４ｂとの間のバックラッシに因る誤差が解消され、各視野絞りホルダ３，４の位置が一義的に定まる。
【００７０】
上述した各視野絞りホルダ３，４の貫通孔３ａ，４ａには、夫々、この貫通孔３ａ，４ａの内径とほぼ同じ外径を有する筒状の視野絞り枠１６が、貫通孔３ａ，４ａに対して所定の摩擦を伴って回転可能に填め込まれている。各視野絞り枠１６の上端（前方鏡筒５，６に対向する端）の外縁には、貫通孔３ａ，４ａの受け座に填るフランジが形成されている。このフランジが貫通孔３ａ，４ａの受け座に填った状態において、各視野絞り枠１６の下端は、各視野絞りホルダ３，４の下面から若干量突出している。そして、この視野絞り枠１６の下端には、マイナスドライバの先端に係合する切欠１６ａが、その中心軸に直交する方向に沿って形成されている。なお、各視野絞り枠１６の上端の内縁には、他の部分よりも内径が若干大きい受け座１６ｂが形成されている。この受け座１６ｂに、上述した視野絞り２７０，２７１が、光軸Ａｘ２，Ａｘ３に対して直交するように固定されているのである。以上のホルダ支持部２３，両ガイドピン１０，１１，視野絞りホルダ３（４），及び視野絞り枠１６が、移動機構に相当する
両視野絞り２７０，２７１の形状は全く同一であるので、以下、視野絞り２７０を代表として、その具体的形状を説明する。図１７は、この視野絞り２７０の平面図である。この図１７に示されるように、また、上述したように、各視野絞り２７０の外縁形状は円形である。そして、その内側には、直径を弦（即ち、ナイフエッジ２７０ｂ）とするととともに外縁と同心の円弧を有する半円形の開口２７０ａが、開けられている。
【００７１】
上述したように、視野絞り２７０が所定位置に調整された後の通常使用状態においては、図１８に示すように、この視野絞り２７０の像２７０’が、そのナイフエッジ２７０’ｂをＣＣＤ１１６の撮像面における左右の撮像領域の境界線と一致させた状態で、ＣＣＤ１１６の撮像面と同一平面上に形成される。この時、視野絞り２７０における開口２７０ａが開けられていない側の半分は、ＣＣＤ１１６の撮像面の片側半分（自己に対応していない撮像領域）と共役な部分を遮蔽するが、リレー光学系２４０による開口２７０ａの像２７０’ａは、ＣＣＤ１１６の撮像面の残り半分（自己に対応した撮像領域）を完全に覆う大きさとなっていなければならない。そのため、開口２７０ａの円弧の半径Ｒは、図１９に示すＣＣＤ１１６の撮像面の水平方向幅ＣＣＤ_Hに対して、
Ｒ ² ＞ ( ＣＣＤ _H ／ｍ） ² ＋（ＣＣＤ _V ／２ｍ） ² ……（１）
の関係を満たす大きさとなっている。但し、ｍは、リレー光学系２４０の倍率である。
【００７２】
また、視野絞り２７０における開口２７０ａが開けられていない側には、小径の円形孔をナイフエッジ２７０ｂと平行に３個並べてなる倍率調整用のマーキング２７０ｃが、形成されている。視野絞り２７０が所定位置に調整された後の通常使用状態においては、このマーキング２７０ｃのリレー光学系２４０による像２７０’ｃは、図１８に示すように、ＣＣＤ１１６の撮像面から外れていなければならない。そのため、マーキング２７０ｃとナイフエッジ２７０ｂとの間隔Ｌ_Hも、図１９に示すＣＣＤ１１６の撮像面の水平方向幅ＣＣＤ_Hに対して、
Ｌ_H＞ＣＣＤ_H ／（２×ｍ） ……（２）
の関係を満たす大きさとなっている。即ち、マーキング２７０ｃは、視野絞りが所定位置に配置された時にリレー光学系２４０に関してＣＣＤ１１６の撮像面外と共役となる位置において、視野絞り２７０に形成されている。
【００７３】
次に、後方鏡筒７，８の構成を説明するが、両後方鏡筒７，８は互いに全く同じ構成を有しているので、一方の後方鏡筒７の説明のみを行って、他方の後方鏡筒８の説明を省略する。
【００７４】
図２０は、一方のリレー光学系２４０の光軸Ａｘ２を含む面に沿った断面図であり、図２１は、この面で切断した場合における後方鏡筒７の断面斜視図である。これら両図においては、その右側を前方というとともに、その左側を後方というものとする。
図２０及び図２１に示されるように、後方鏡筒７は、加工基準面２２ａにおける受け座２２ｃの周縁に固定されたディセンタ調整環３０と、受け座２２ｃ及びディセンタ調整環３０の内部において固定された第２レンズ枠取付環３１と、この第２レンズ枠取付環３１の内部に螺合するとともにその内部に第２レンズ群２４２を保持する第２レンズ枠３２と、この第２レンズ枠３２の外面に螺合するとともに第２レンズ枠取付環３１の後端面に当接する第２レンズ枠固定環３３と、第２レンズ枠３２の後端に回転調整のみ可能に嵌合された第３レンズ枠取付環３４と、この第３レンズ枠取付環３４の内部に螺合するとともにその内部に第３レンズ群２４３を保持する第３レンズ枠３５と、第３レンズ枠取付環３４の内部に螺合するとともに第３レンズ枠３５に対して後端側から当接する第３レンズ枠固定環３６とを、主要部品として構成されている。なお、上述した各枠又は環３０乃至３６は、ネジ孔等の形状を除いて、何れも、回転対称な形状を有している。以下、夫々の具体的な形状を説明する。
【００７５】
先ず、ディセンタ調整環３０は、受け座２２ｃの内径とほぼ同じ外径を有する円筒の先端に、受け座２２ｃの内径よりも大径な取付フランジ３０ａが突出形成された形状を有する。また、この取付フランジ３０ａを含むディセンタ調整環３０の先端面には、受け座２２ｃの内径とほぼ同じ外径を有する環状突起３０ｂが突出形成されている。この環状突起３０ｂが受け座２２ｃ内に填り込むことにより、ディセンタ調整環３０は加工基準面２２ａに対して位置決めされる。また、取付フランジ３０ａには、この状態において加工基準面２２ａの各ネジ孔２２ｄに対応した位置に、夫々、透孔３０ｃが形成されている。そして、ディセンタ調整環３０は、各透孔３０ｃを貫通して各ネジ孔２２ｄにねじ込まれた固定ネジ３７により、基準フレーム２のマウント部２２に対して固定されている。
【００７６】
また、ディセンタ調整環３０における後方の筒状部分には、図２２に示すように、その中心に対して互いに９０度をなす位置関係で２つのビス（ディセンタ調整用セットビス）３８，３８が夫々ねじ込まれる比較的小径な２つのネジ孔と、これら各ビス３８に対してともに１３５度をなす位置関係でボールプランジャ３９がねじ込まれる比較的大径な１つのネジ孔とが、外周面における同一円周上の位置から中心に向けて、貫通形成されている。
【００７７】
次に、第２レンズ枠取付環３１は、貫通孔２２ｂよりも大きい内径を有している。この第２レンズ枠取付環３１の先端には、受け座２２ｃの内径よりも若干小径な外径を有する取付フランジ３１ａが突出形成されているとともに、その後端には、ディセンタ調整環３０の内径よりも若干小径な外径を有するディセンタ調整用フランジ３１ｂが突出形成されている。
【００７８】
取付フランジ３１ａには、その先端面が受け座２２ｃの底面に当接した状態において受け座２２ｃの各透孔２２ｅに対応した位置に、夫々、この透孔２２ｅよりも十分小径なネジ孔３１ｃが形成されている。そして、この第２レンズ枠取付環３１は、各透孔２２ｅを貫通して各ネジ孔３１ｃにねじ込まれた固定ネジ４０によって、マウント部２２に対して固定されている。但し、各固定ネジ４０と各透孔２２ｅとのクリアランスの範囲で、第２レンズ枠取付環３１は、マウント部２２に対して、軸に直交する面内での位置調整が可能となっている。
【００７９】
また、ディセンタ調整用フランジ３１ｂの外周面には、ディセンタ調整環３０にねじ込まれた各ディセンタ調整用セットビス３８の先端及びボールプランジャ３９のボール３９ａの頂点よりも僅かに後方にその最深部が存在する環状Ｖ溝が形成されている。この環状Ｖ溝の内面に各セットビス３８，３８の先端テーパ面及びボールプランジャ３９のボール３９ａが当接することにより、第２レンズ枠取付環３１は、その軸に直交する面内において位置決めされる。従って、両セットビス３８，３８を適宜回転させて、ディセンタ調整用フランジ３１ｂを押し引きすることにより、第２レンズ枠取付環３１をその軸に直交する面内で位置調整することができる。なお、ボールプランジャ３９のボール３９ａは、この位置調整の間中、ディセンタ調整用フランジ３１ｂの動きに追従して没入又は突出し、常時ディセンタ調整用フランジ３１ｂを両セットビス３８，３８に対して押し付ける。このボールプランジャ３９のボール３９ａの追従範囲を超えて各セットビス３８が調整される場合には、このボールプランジャ３９自身を回転させて、各セットビス３８の位置に合わせて位置調整すれば良い。
【００８０】
また、第２レンズ枠取付環３１の内周面における先端近傍には、雌ネジの山が突出形成されている。
【００８１】
次に、第２レンズ枠３２は、貫通孔２２ｂよりも大径な内径を有する。そして、この第２レンズ枠３２の内部に、上述した第２レンズ群２４２が保持されている。また、この第２レンズ枠３２の外面は、第２レンズ枠取付環３１の内径とほぼ同じ外径を有してこの第２レンズ枠取付環３１に嵌入される小径部３２ａ，この小径部３２ａよりも若干大径の雄ねじが形成された中間径部３２ｂ，及び、フランジ３２ｃを介して中間径部３２ｂに連なる大径部３２ｄに、区分されている。
【００８２】
この小径部３２ａの先端には、第２レンズ枠取付環３１に形成された雌ネジに螺合した雄ねじが切られている。従って、第２レンズ枠３２は、第２レンズ枠取付環３１に対して回転されることによって、軸方向に位置調整可能となっている。
【００８３】
また、中間径部３２ｂの雄ねじには、第２レンズ枠固定環３３の内面に形成された雌ネジが螺合している。従って、この第２レンズ枠固定環３３を中間径部３２ｂの雄ねじにねじ込んで第２レンズ枠取付環３１の後端に当接させ、これにより第２レンズ枠取付環３１の雌ネジに小径部３２ａの雄ねじを噛み付かせることによって、第２レンズ枠３２を第２レンズ枠取付環３１に対して固定することができる。
【００８４】
また、大径部３２ｄの外周面における軸方向の略中間には、その全周にわたって、環状のＶ字溝が形成されている。
【００８５】
次に、第３レンズ枠取付環３４は、第２レンズ枠３２の大径部３２ｄの外径と略同径の内径を有する小径部３４ａと、この小径部３４ａよりも十分に大径な大径部３４ｂとに、区分されている。
【００８６】
この小径部３４ａは、第２レンズ枠３２の大径部３２ｄに対して回転自在に嵌合し、その先端がフランジ３２ｃに当接している。なお、小径部３４ａの先端がフランジ３２ｃに当接した状態において、第２レンズ枠３２のＶ溝と重なる位置には、セットビス４１がねじ込まれるネジ孔が、周方向において複数個形成されている。このセットビス４１が小径部３４ａのネジ孔にねじ込まれ、その先端が第２レンズ枠３２のＶ溝内に入り込む事により、第３レンズ枠取付環３４の第２レンズ枠３２からの抜け止めがなされ、さらにセットビス４１がねじ込まれ、その先端が第２レンズ枠３２のＶ溝内面に当接することにより、第３レンズ枠取付環３４の第２レンズ枠３２に対する回転防止がなされる。
【００８７】
また、大径部３４ｂの内部には、上述した明るさ絞り２４４が固定されている。この明るさ絞り２４４からは、作動桿２４４ａが延びており、この作動桿２４４ａが大径部３４ｂを貫通している。さらに、この大径部３４ｂの内面における後端近傍には、雌ネジが切られている。
【００８８】
次に、第３レンズ枠３５は、第３レンズ枠取付環３４の大径部３４ｂの内径とほぼ同じ外径の概略円板形状を有しており、その中心に、第３レンズ群２４３を同軸に保持している。また、この第３レンズ枠３５の外周面には、第３レンズ枠取付環３４の大径部３４ｂの雌ネジに螺合した雄ネジが形成されている。従って、第３レンズ枠３５は、第３レンズ枠取付環３４に対して回転されることによって、軸方向に位置調整可能となっている。
【００８９】
また、第３レンズ枠取付環３４の大径部３４ｂの雌ネジには、さらに、第３レンズ枠３５の外側から、第３レンズ枠固定環３６の外面に形成された雄ネジが螺合している。従って、この第３レンズ枠固定環３６を第３レンズ枠取付環３４の大径部３４ｂの雌ネジにねじ込んで第３レンズ枠取付環３５の後端に当接させて、第３レンズ枠取付環３４の雌ネジに第３レンズ枠３５の雄ネジを噛み付かせることにより、第３レンズ枠３５を第３レンズ枠取付環３４に対して固定することができる。
（ビデオ式立体顕微鏡の組立及び調整）
次に、上述した構成を有する立体顕微鏡１０１の組立及び調整の手順を説明する。最初に、組立作業者は、立体顕微鏡１０１の筐体の外部において、左右一対のズーム光学系２２０，２３０，クローズアップ光学系２１０，照明光学系３００を、夫々に用意された鏡筒（図示略）内に個別に組み込んで、玉合わせを行っておく。また、左右一対のズーム光学系２２０，２３０の各鏡筒を、夫々のズーム倍率を一致させ且つ光軸同士を平行にした状態で、図示せぬブラケットに固定する。
【００９０】
次に、組立作業者は、立体顕微鏡１０１の筐体の外部において、各ペンタプリズム２７２，２７３及び各後方鏡筒７，８を除き、上述したようにリレー部ユニット１を組み立てておく。
次に、組立作業者は、このリレー部ユニット１を、図示せぬＸ−Ｙテーブル上に固定する。このとき、基準フレーム２の加工基準面２２ａは、Ｘ−Ｙテーブルの表面に対して垂直に配置しておく。そして、組立作業者は、このＸ−Ｙテーブルを適宜位置調整することにより、このＸ−Ｙテーブルの表面に対して光軸が垂直となるようにこのＸ−Ｙテーブルのベースに固定された図示せぬ光学顕微鏡の視野内に、加工基準面２２ａを入れて、この加工基準面２２ａが所定の基準線に対してなす角度Ａを測定する。
【００９１】
次に、組立作業者は、Ｘ−Ｙテーブルを適宜位置調整することにより、一方の視野絞り２７０をその視野内に入れる。そして、その視野絞り２７０を保持している視野絞り枠１６をマイナスドライバーによって適宜回転させることにより、その開口２７０ａを他方の視野絞り２７１に近接した側に配置させるとともに、そのナイフエッジ２７０ｂを、所定の基準線に対して角度Ａから９０度ずれた方向に向ける。これによりナイフエッジ２７０ｂは、加工基準面２２ａに対して垂直となる。
【００９２】
次に、組立作業者は、Ｘ−Ｙテーブルを適宜位置調整することにより、他方の視野絞り２７１をその視野内に入れる。そして、その視野絞り２７１を保持している視野絞り枠１６をマイナスドライバーによって適宜回転させることにより、その開口２７１ａを視野絞り２７０に近接した側に配置させるとともに、そのナイフエッジ２７１ｂを、所定の基準線に対して角度Ａから９０度ずれた方向に向ける。これによりナイフエッジ２７１ｂは、加工基準面２２ａに対して垂直となるとともに、他方の視野絞り２７０のナイフエッジ２７０ｂに対して平行となる。
【００９３】
以上のようにしてナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂの角度調整が完了すると、組立作業者は、リレー部ユニット１に、両ペンタプリズム２７２，２７３を固定するとともに、両後方鏡筒７，８を固定する。但し、この時点においては、未だ調整前であるため、固定ネジ４０は仮止め状態にして第２レンズ枠取付環３１をマウント部２２及びディセンタ調整環３０に対して調整可能としておき、第２レンズ枠固定環３３を緩めて第２レンズ枠３２を第２レンズ枠取付環３１に対して回転可能としておき、第３レンズ枠固定環３６を緩めて第３レンズ枠３５を第３レンズ枠取付環３４に対して回転可能としておき、各セットビス４１を緩めて第３レンズ枠取付環３４を第２レンズ枠３２に対して回転可能としておく。
【００９４】
次に、組立作業者は、両ズーム光学系２２０，２３０の各鏡筒，及び、リレー部ユニット１を、夫々、双眼顕微鏡１０１の筐体内に固定するとともに、双眼顕微鏡１０１にハイビジョンＣＣＤカメラ１０２を取り付ける。すると、このハイビジョンＣＣＤカメラ１０２からのハイビジョン信号を受信したモニタ１１４上には、左右の像が、表示される。但し、この時点では、ＣＣＤの撮像面を含む面内において、両視野絞り２７０，２７１のナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂは、互いに平行であるものの、その位置は、必ずしも一致していない。しかも、各リレーレンズ系２４０，２５０によるイメージサークルも、ＣＣＤの左右に並んでいるとも限らない。さらに、各イメージサークル（二次像）の大きさも、等しいとは限らない。
【００９５】
そこで、組立作業者は、先ず、両第３レンズ枠３５を第３レンズ枠取付環３４に対して夫々適宜回転させて、第３レンズ群２４３，２５３を光軸方向に移動させることにより、両視野絞り２７０，２７１の像の２７０’，２７１’のＣＣＤ１１６に対するピント状態を調整する。これにより、モニタ１１４上にこれら像２７０’，２７１’が明瞭に表示されるようになる。
【００９６】
次に、組立作業者は、各ガイドピン１０，１１を適宜回転させて、各視野絞りホルダ３，４を移動させ（場合によっては、更に、各後方鏡筒７，８の各ディセンタ調整用セットビス３８を調整することにより）、各視野絞り２７０，２７１のマーキング２７０ｃ，２７１ｃを夫々の光軸Ａｘ２，Ａｘ３の近傍（リレー光学系２４０，２５０に関してＣＣＤ１１６の撮像面と共役となる位置）に配置し、各リレー光学系２４０，２５０によるその像２７０’ｃ，２７１’ｃが、ともにＣＣＤ１１６によって撮像されるようにする。このとき、各視野絞り２７０，２７１を回転させる機構と各視野絞り２７０，２７１を直進させる機構とは互いに独立して動作するので、ナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂを平行に保ったまま、各マーキング２７０ｃ，２７１ｃを直進移動させることができる。
【００９７】
以上のようにして、ＣＣＤ１１６によって両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃが撮像されると、組立作業者は、モニタ１１４において、両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの幅を測定する。そして、一方の後方鏡筒７（又は８）の第２レンズ枠３２を回転させて第２レンズ群２４２（又は２５２）及び第３レンズ群２４３（又は２５３）を共に光軸方向に移動させて、第１レンズ２４１（又は２５１）及び第２レンズ群２４２（又は２５２）の合成焦点距離，即ち、リレー光学系２４０（又は２５０）の倍率を変化させる。なお、この第２レンズ枠３２を回転させ終わると、第３レンズ枠取付環３４を第２レンズ枠３２に対して回転させて、その回転位置（即ち、作動桿２４４ａの向き）を元に戻す。そして、第３レンズ枠３５を第３レンズ枠取付環３４に対して適宜回転させて、第３レンズ群２４３（又は２５３）を光軸方向に移動させることにより、像２７０’ｃ（又は２７１’ｃ）のＣＣＤ１１６に対するピント状態を再調整する。
【００９８】
このようにして、両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさを調整し終わると、組立作業者は、再度、モニタ１１４に表示された両像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさを再測定する。そして、両像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさが一致するまで、上述した作業を繰り返す。このような作業を繰り返した結果、モニタ１１４上に表示された両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさが一致すると、両リレー光学系２４０，２５０の倍率が一致するとともに、両視野絞り２７０，２７１の位置とＣＣＤ１１６の撮像面の位置とが共役となる（即ち、両視野絞り２７０，２７１がＣＣＤ１１６に対してピントが合う）。そこで、組立作業者は、第２レンズ枠固定環３３を締め込むことによって第２レンズ枠３２を第２レンズ枠取付環３１に対して固定し、各セットビス４１を締め込むことによって第３レンズ枠取付環３４を第２レンズ枠３２に対して固定し、第３レンズ枠固定環３６を締め込むことによって第３レンズ枠３５を第３レンズ枠取付環３４に対して固定する。
【００９９】
以上のように、各リレー光学系２４０，２５０の倍率調整の基準として用いられ得るマーキング２７０ｃ，２７１ｃが視野絞り２７０，２７１に形成されるので、このマーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさを相互に一致させるだけで、容易に両リレー光学系２４０，２５０の倍率を一致させることができる。
【０１００】
次に作業者は、両ガイドピン１０，１１を適宜回転させて、各視野絞りホルダ３，４を互いに離反する方向に移動させ、各視野絞り２７０，２７１の開口２７０ｂ，２７１ｂの像２７０’ｂ，２７１’ｂを、ＣＣＤ１１６の左右に並べて結像させる。但し、この時点では、両ナイフエッジ２７０ｃ，２７１ｃの像は、必ずしも一致している必要はない。
【０１０１】
次に、組立作業者は、両ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３の前方に夫々オートコリメータを配置し、そのターゲット像を各ズーム光学系２２０，２３０に向けて投影する。しかしながら、この時点では、各ズーム光学系２２０，２３０のフランジバックは、必ずしも各視野絞り２７０，２７１の位置とは一致していないので、ＣＣＤ１１６によって撮像されモニタ１１４上に表示されるターゲット像のピントは、必ずしも一致していない。そこで、組立作業者は、各ズーム光学系２２０，２３０の鏡筒を夫々図示せぬブラケットに対して光軸方向に進退させ、そのターゲットの一次像を視野絞り２７０，２７１と同一平面上に結像させ、その二次像をＣＣＤ１１６の撮像面上に結像させる。これにより、両ズーム光学系２２０，２３０のフランジバックの調整がなされる。
【０１０２】
なお、このときＣＣＤ１１６上に形成されている各ターゲット像の中心は、光軸Ａｘ２，Ａｘ３の位置を示す。そして、この光軸Ａｘ２，Ａｘ３の位置は、第２レンズ群２４２，２５２をその光軸に直交する方向に移動させることによって調整することができる。そこで、組立作業者は、一方の後方鏡筒７のディセンタ調整環３０にねじ込まれた各ディセンタ調整用セットビス３８，３８を進退させて、第２レンズ枠取付環３１を光軸に直交する面内で適宜移動させることにより、この後方鏡筒７内のリレー光学系２４０によって形成されるターゲット像（二次像）の中心を、ＣＣＤ１１６の撮像面における左側の撮像領域の中心（即ち、モニタ１１４の左半分の中心）に合致させる。同様に、他方の後方鏡筒８のディセンタ調整環３０にねじ込まれた各ディセンタ調整用セットビス３８，３８を進退させて、第２レンズ枠取付環３１を光軸に直交する面内で適宜移動させることにより、この後方鏡筒８内のリレー光学系２５０によって形成されるターゲット像（二次像）の中心を、ＣＣＤ１１６の撮像面における右側の撮像領域の中心（即ち、モニタ１１４の右半分の中心）に合致させる。
【０１０３】
以上の調整により、両リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３同士が、互いに平行となる。そこで、組立作業者は、各固定ビス４０を本締めすることにより、両後方鏡筒７，８の第２レンズ枠固定環３１をマウント部２２に対して固定する。
【０１０４】
次に、組立作業者は、各ガイドピン１０，１１を適宜回転させることにより、各視野絞りホルダ３，４を所定位置に移動させ、各視野絞り２７０，２７１のナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂを、ＣＣＤ１１６の撮像面の中心に合致させる（即ち、モニタ１１４の中心に合致させる）。すると、各視野絞り２７０，２７１の位置に形成されたイメージサークルの一部が、夫々のナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂによって遮蔽される。このようにして一部が遮蔽された像が、各リレー光学系２４０，２５０によってＣＣＤ１１６の撮像面に再結像される。従って、ＣＣＤ１１６上において、左右の像は互いに重ならずに左右に並ぶ。
【０１０５】
最後に、組立作業者は、クローズアップ光学系２１０の鏡筒を、双眼顕微鏡１０１の筐体に組み込む。これにより、双眼顕微鏡１０１が完成する。
【０１０６】
【実施形態２】
本発明の第２実施形態は、上述した第１実施形態と比較し、視野絞りの形状のみが異なり、他の構成を共通にしている。図２４は、本第２実施形態において用いられる視野絞り２７３の平面図である。この図２４に示すように、この視野絞り２７３は、マーキング２７３ｃの形状のみ、第１実施形態のものと異なって、正方形の孔を二つ並べて開けた形状となっている。この場合も、ナイフエッジ２７３ｂとマーキング２７３ｃとの間の距離Ｌ_Hは、上記式（２）を満たす大きさとなっている。本第２実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【０１０７】
【実施形態３】
本発明の第３実施形態は、上述した第１実施形態と比較し、視野絞りの形状のみが異なり、他の構成を共通にしている。図２５は、本第３実施形態において用いられる視野絞り２７４の平面図である。この図２５に示すように、この視野絞り２７４は、その外縁の形状のみ、第１実施形態のものと異なって、一辺をナイフエッジ２７４ｂとする矩形となっている。この場合も、ナイフエッジ２７４ｂとマーキング２７４ｃとの間の距離Ｌ_Hは、上記式（２）を満たす大きさとなっている。本第３実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【０１０８】
【実施形態４】
本発明の第４実施形態は、上述した第１実施形態と比較し、視野絞りの形状のみが異なり、他の構成を共通にしている。図２６は、本第４実施形態において用いられる視野絞り２７５の平面図である。この図２６に示すように、この視野絞り２７５は、その外縁が矩形であり、その内部に、その中心を通る直線状のナイフエッジ２７５ｂを一辺とする矩形の開口２７５ａが開けられている。
【０１０９】
そして、このナイフエッジ２７５ｂの延長線の先に、このナイフエッジ２７５ｂの方向に直交する方向に３個の円形孔を並べてなるマーキング２７５ｃが形成されている。
【０１１０】
この視野絞り２７５が用いられる場合、視野絞り枠１６が９０度回転された後に視野絞りホルダ３，４が移動されることにより、マーキング２７５ｃの像がＣＣＤ１１６に結像される（モニタ１１４に表示される）。そして、リレーレンズ系２４０，２５０の倍率を調整し終わった後、モニタ１１４上で各視野絞り２７５のナイフエッジ２７５ｂの方向を確認して、ナイフエッジ２７５ｂの方向を再調整する。
【０１１１】
このようにして各視野絞り２７５の位置調整が完了した後の通常使用状態においては、このマーキング２７５ｃのリレーレンズ系２７０，２７１による像２７５’ｃは、ＣＣＤ１１６の撮像面から外れていなければならない。そのため、マーキング２７５ｃと視野絞り２７５の中心との間隔Ｌ_Vは、図１９に示すＣＣＤ１１６の撮像面の垂直方向幅ＣＣＤ_Vに対して、
Ｌ_V＞ＣＣＤ_V ／（２×ｍ） ……（３）
の関係を満たす大きさとなっている。
【０１１２】
本第４実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【０１１３】
【実施形態５】
本発明の第５実施形態は、上述した第１実施形態と比較し、視野絞りの形状のみが異なり、他の構成を共通としている。図２７は、本第５実施形態において用いられる視野絞り２７６の平面図である。この図２７に示すように、この視野絞り２７６は、その外縁が矩形であり、その内部に、その中心を通る直線状のナイフエッジ２７６ｂを一辺とする矩形の開口２７６ａが開けられている。
【０１１４】
そして、この視野絞り２７６の上面には、このナイフエッジ２７６ｂと平行な方向に二つの刻印を並べてなるマーキング２７６ｃが形成されている。この場合も、ナイフエッジ２７６ｂとマーキング２７６ｃとの間の距離Ｌ_Hは、上記式（２）を満たす大きさとなっている。この視野絞り２７６が用いられる場合、視野絞り２７６の上方からこのマーキング２７６ｃが照明され、このマーキング２７６ｃの像がＣＣＤ１１６に結像される（モニタ１１４に表示される）。本第５実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【０１１５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のビデオ型立体顕微鏡によると、リレー光学系のピント調節及び倍率調節のために共通に用いられる情報，即ち各撮影光学系のマーキングの像を撮像装置による画像内に含めることができるので、リレー光学系のピント調節及び倍率調節を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【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
【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
【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
【図４】 ＬＣＤパネルの平面図
【図５】 立体顕微鏡の外観斜視図
【図６】 顕微鏡光学系の全体構成を示す斜視図
【図７】 顕微鏡光学系の全体構成を示す側面図
【図８】 顕微鏡光学系の全体構成を示す正面図
【図９】 顕微鏡光学系の全体構成を示す平面図
【図１０】 ビデオ型立体顕微鏡の筐体内におけるリレー部ユニットの固定位置を示す透視図
【図１１】 リレー部ユニットを前方斜め上方から見た斜視図
【図１２】 リレー部ユニットを前方斜め下方から見た斜視図
【図１３】 基準フレームを後方斜め上方から見た斜視図
【図１４】 光軸Ａｘ２に沿った縦断面を示す斜視図
【図１５】 図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った横断面図
【図１６】 図１５のＸＶＩａ−ＸＶＩａ線に沿った縦断面及びＸＶＩｂ−ＸＶＩｂ線に沿った縦断面を示す合成断面図
【図１７】 視野絞りの平面図
【図１８】 リレーレンズ系による視野絞りの像とＣＣＤの撮像面との位置関係を示す平面図
【図１９】 ＣＣＤの撮像面の正面図
【図２０】 光軸Ａｘ２に沿った縦断面を示す斜視図
【図２１】 図２０に示す断面にて切断された後方鏡筒の斜視断面図
【図２２】 ディセンタ調整用セットビス及びボールプランジャの配置を示す説明図
【図２３】 第１実施形態による視野絞りの移動を示す説明図
【図２４】 本発明の第２実施形態による視野絞りを示す平面図
【図２５】 本発明の第３実施形態による視野絞りを示す平面図
【図２６】 本発明の第４実施形態による視野絞りを示す平面図
【図２７】 本発明の第５実施形態による視野絞りを示す平面図
【図２８】 従来例の視野絞りを示す平面図
【符号の説明】
２００ 撮影光学系
２２０，２３０ ズーム光学系
２４０，２５０ リレー光学系
２４１，２５１ 第１レンズ群
２４２，２５２ 第２レンズ群
２４３，２５３ 第３レンズ群
２６０ 輻輳寄せプリズム
２７０，２７１ 視野絞り
２７０ｂ，２７１ｂ ナイフエッジ
２７０ｃ，２７１ｃ マーキング
１１６ ＣＣＤ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a video stereoscopic microscope that magnifies an observation object and takes a video as a stereoscopic image, and in particular, forms a subject image once at the field stop position, and re-images the subject image on the imaging surface together with the field stop image. The present invention relates to a video type stereoscopic microscope to be imaged.
[0002]
[Prior art]
This type of video stereo microscope is used for treating fine tissues such as neurosurgery.
[0003]
That is, an organ composed of a fine tissue such as the brain has a difficulty in distinguishing the structural tissue with the naked eye, and thus such an organ must be treated under a microscope. In addition, since it is impossible to recognize the three-dimensional structure of a tissue with a monocular microscope, a binocular microscope is used for such a procedure in order to enable accurate treatment by observing the tissue three-dimensionally. It was done.
[0004]
By the way, with a binocular optical microscope that has been used in the past, an operator in charge of surgery (in some cases, an assistant thereof) can view a microscopic image, but other persons (eg, anesthesiologists, nurses, (Residents, advisors at remote locations) could not see the same microscopic image, so they could not perform quick and accurate assignment work or provide accurate advice from remote locations. Therefore, in recent years, instead of a binocular optical microscope, a video stereoscopic microscope has been proposed in which left and right subject images are captured by a binocular microscope and used for stereoscopic observation on a plurality of monitors.
[0005]
For example, in Japanese Patent Publication No. 2607828, the optical axes of the left and right objective optical systems of a binocular microscope are arranged side by side on the imaging surface of the same imaging device by a large number of lenses and prisms, and the left and right subjects are on this imaging surface. A video stereo microscope is described in which images are arranged side by side.
[0006]
However, although this publication does not describe the structure of the video stereo microscope in detail, the left and right subject images are efficiently arranged on the imaging surface with a limited aspect ratio, and the left and right subject images do not overlap each other. In order to achieve this, a boundary line that divides the imaging region of the left and right subject images on the imaging surface is defined, and once formed in the air by the left and right objective optical systems, the aerial image is defined on the imaging surface. It is conceivable that the portion that protrudes the boundary line is shielded by a field stop 400 as shown in FIG. 28, and the remaining portion is re-imaged in the respective imaging regions of the imaging surface by a relay lens.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of adopting such a configuration, after the image formation position of the subject image (primary image) by the objective lens is matched with the position in the optical axis direction of the field stop 400, the primary image is regenerated as a secondary image on the imaging surface. It is necessary to focus the relay lens so that an image is formed. In addition, when the relay lens is also used as a magnifying optical system, it is necessary to adjust the magnification of the relay lens so that it matches on the left and right.
[0008]
In this case, if the focus is simply adjusted, it is possible to adjust the focus based on the contrast level of the image of the outer edge (knife edge) of the field stop 400.
[0009]
However, since the outer edge image of the field stop 400 does not appear to be affected by the magnification, it is impossible to adjust the magnification of the relay lens based on the outer edge image.
[0010]
The present invention has been made on the basis of recognition of such problems, and the subject thereof is commonly used for focus adjustment and magnification adjustment of a relay optical system in a video stereo microscope incorporating the relay optical system. The present invention provides a configuration in which information can be included in an image by an imaging device, and thereby focus adjustment and magnification adjustment of a relay optical system can be easily performed.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a video stereoscopic microscope according to the present invention is divided into two in the direction of the baseline length on the imaging surface of the imaging apparatus by a pair of imaging optical systems arranged with a predetermined baseline length. Each of the imaging optical systems forms a primary image of the optical system observation object, each of which forms an image of the same object in a corresponding one of the two areas and simultaneously captures images with the imaging device. An objective optical system, a relay optical system that relays a primary image formed by the objective optical system and re-images it as a secondary image, and self-photographing optics on the imaging surface by shifting the optical axis of the relay optical system An optical axis distance reducing element that leads to a region corresponding to the system, and the imaging surface with respect to the relay optical system when arranged at a predetermined position in a plane on which the primary image is formed by the objective optical system. A field stop for shielding a portion conjugate with a region corresponding to another imaging optical system, and the field stop at a position conjugate with the outside of the imaging surface with respect to the relay optical system when the field stop is disposed at the predetermined position. The marking formed on the field stop and the field stop in the plane, the predetermined position and the marking are therelayAnd a moving mechanism for moving the optical system between a position conjugate with the imaging surface.
[0012]
When configured in this way, when the field stop is moved to a predetermined position by the moving mechanism, the image of the observation object by the objective optical system of each photographing optical system arranged via the predetermined baseline length is once The primary image is formed on the same plane as the field stop. Of the primary image, with respect to the relay optical system of the photographing optical system, a portion conjugate with the region corresponding to the other photographing optical system on the image pickup surface of the image pickup apparatus is shielded by the field stop. Therefore, the part of the primary image that is not shielded by the field stop isOptical distance reduction optical systemIs relayed by the relay optical system on the optical axis shifted by, and imaged in an area corresponding to the self-photographing optical system on the imaging surface. Accordingly, secondary images of the same observation object by the respective photographing optical systems are formed side by side on the same imaging surface without overlapping each other. At this time, an image of the marking is also formed by the relay optical system, but the imaging position is out of the imaging surface, so that it is not captured. On the other hand, when the field stop is moved to a position where the marking is conjugate to the imaging surface with respect to the optical system by the moving mechanism, an image of the marking is captured on the imaging surface by the relay optical system. Is done. In this way, if marking images of each photographic optical system are formed on the imaging surface, and the magnification of the relay optical system of each photographic optical system is adjusted so that the sizes of the images of each marking are equal to each other, both It becomes possible to match the magnification of the photographing optical system. It is also possible to adjust the focus of each relay optical system based on the blurring state of each marking image. After adjusting the magnification and focus of the relay optical systems of both imaging optical systems in this way, the size of both secondary images formed on the imaging surface can be obtained by returning the field stop of each imaging optical system to a predetermined position by the moving mechanism. Therefore, accurate stereoscopic observation becomes possible.
[0013]
In the present invention, since the marking only needs to be provided on the field stop, it may be formed as a transmission type or a reflection type. In the former case, it may be a circular hole or a square hole formed in the field stop, or a slit. In the latter case, it may be a print, stamp or seal formed on the field stop. In the latter case, means for illuminating this marking is required.
[0014]
Moreover, since it is necessary for the marking to be able to understand the enlargement ratio, the size range is limited or it is necessary to have a scale such as a scale of a ruler. In the latter case, if the scales of the markings in the secondary image match, the magnifications of the two imaging optical systems can be increased regardless of whether or not the overall size of the markings match each other.MatchIt can be judged that On the other hand, in the former case, it is desirable that the overall size of the markings match each other, or that the ratio be a simple ratio such as 1: 2.
[0015]
The moving mechanism is sufficient if it can move at least the field stop between two positions. Therefore, the field stop may be moved linearly, or the field stop may be rotated. good. Alternatively, a mechanism that combines a mechanism that rotates the field stop and a mechanism that moves the field stop straight may be used.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
Embodiment 1
The video type stereoscopic microscope (hereinafter simply referred to as “stereoscopic microscope”) according to the first embodiment described below is used by being incorporated in a surgical support system used in, for example, neurosurgery. This surgery support system combines a stereoscopic image (stereo image) obtained by taking a video of a patient's tissue with a stereoscopic microscope with a CG (computer graphic) image created based on previously obtained data of the affected area. This is a system for displaying on a stereoscopic viewer dedicated to the surgeon, a monitor for other staff, etc., and recording on a recording device.
(Overall configuration of surgery support system)
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an outline of this surgery support system. As shown in FIG. 1, the surgical operation support system includes a stereo microscope 101, a high-definition CCD camera 102 attached near the upper end of the rear surface of the stereo microscope 101, and a microscope position measuring device 103 also attached near the lower end. A counterweight 104 attached to the upper surface of the stereoscopic microscope 101, a light guide fiber 105 that passes through a through hole formed in the counterweight 104 and is conducted to the inside of the stereoscopic microscope 101, and the light guide fiber 105 A light source device 106 that introduces illumination light into the stereo microscope 101, a surgical planning computer 108 having a disk device 107, a microscope position measuring device 103 and a real-time CG creation device 109 connected to the surgical planning computer 108, and Real-time CG An image composition device 110 connected to the image forming device 109 and the high-definition CCD camera 102, a distributor 111 connected to the image composition device 110, a recording device 115 connected to the distributor 111, a monitor 114, and a stereoscopic viewer. 113 and the like.
[0018]
The disk device 107 described above stores images (CT scan images, MRI images, SPECT images, angiographic images, etc.) obtained by imaging the affected area of the patient P in advance with various imaging devices. In addition, three-dimensional data of an affected area and surrounding tissue created in advance based on these various images is stored. Note that the three-dimensional data includes the shape, size, and size of the affected area and the surrounding tissue on the three-dimensional local coordinates defined with the reference point (marking etc.) set at the specific part of the patient's outer skin or internal tissue as the origin. The position is data specifying the vector format or the map format.
[0019]
In addition, the above-described stereoscopic microscope 101 is detachably fixed to the tip of the free arm 100a of the first stand 100 via a mount attached to the back surface thereof. Therefore, the stereomicroscope 101 is movable and can be directed in an arbitrary direction within a radius that the tip of the free arm 100a of the first stand 100 can reach. However, here, for the sake of convenience, the direction of the subject with respect to the stereoscopic microscope 101 is defined as “down”, and the opposite direction is defined as “up”.
[0020]
The optical configuration in the stereo microscope 101 will be described in detail later. The schematic configuration will be described later. As shown in FIG. 2, the observation object is a large-diameter close-up optical system having a single optical axis. 210 and an objective optical system including a pair of left and right zoom optical systems 220 and 230 for converging light transmitted through different portions in the close-up optical system 210, respectively, at the positions of the left and right field stops 270 and 271 respectively. Formed as a primary image. These left and right primary images are relayed by a pair of left and right relay optical systems 240 and 250 and introduced into the high-definition CCD camera 102 as an image pickup apparatus having an image pickup surface of a high-vision size (vertical / horizontal aspect ratio = 9: 16). The image is re-imaged as a secondary image in each of the left and right imaging regions (vertical / horizontal aspect ratio = 9: 8) in the CCD 116. In this optical system, the close-up optical system 210, one zoom optical system 220, and one relay optical system 240 constitute one photographing optical system, and the close-up optical system 210, the other zoom optical system 230, and the other relay optical system. The system 250 forms the other photographic optical system, and also forms a pair of photographic optical systems arranged with a predetermined baseline length therebetween.
[0021]
The images formed in the left and right imaging regions (two regions divided in the direction of the baseline length on the imaging surface) on the imaging surface of the CCD 116 by such a pair of imaging optical systems are separated by a predetermined baseline length. This is equivalent to a stereo image in which images taken from two locations are arranged side by side. The output signal of the CCD 116 is generated as a high-definition signal by the image processor 117 and output from the high-definition CCD camera 102 to the image composition device 110.
[0022]
In this stereoscopic microscope 101, an illumination optical system 300 (see FIG. 6) for illuminating an observation object existing in the vicinity of the focal position of the close-up optical system 210 is incorporated. And this illumination optical system300The illumination light is introduced from the light source device 106 through the light guide fiber bundle 105.
[0023]
Returning to FIG. 1, the microscope position measuring apparatus 103 attached to the stereoscopic microscope 101 is a three-dimensional view of the distance to the observation target existing on the optical axis of the close-up optical system 210 and the optical axis of the close-up optical system 210. The orientation and the position of the reference point are measured, and the position of the observation object in the local coordinates is calculated based on the measured information. Then, the information on the direction of the optical axis and the position of the observation object is notified to the real-time CG creation device 109.
[0024]
The real-time CG creation device 109 determines the optical axis based on the information on the direction of the optical axis and the position of the observation object notified from the microscope position measurement device 103 and the three-dimensional data downloaded from the computer 108 for surgery planning. A CG image (for example, a wire frame image) equivalent to a stereoscopic view of the affected part (for example, a tumor) is generated in real time from the direction. This CG image is generated as a stereoscopic image (stereo image) with the same baseline length and the same subject distance as the optical system in the stereoscopic microscope 101. Then, the real-time CG creation device 109 inputs a CG image signal indicating the CG image generated in this way to the image composition device 110 as needed.
[0025]
This image composition device 110 superimposes the CG image signal obtained from the real-time CG creation device 109 on the high-vision signal of the actual observation object input from the high-definition CCD camera 102 by adjusting the scale. In the image shown by the high-definition signal on which the superimposition of the CG image signal is performed, the shape, size and position of the affected area in the image obtained by actual photographing are represented as a CG image such as a wire frame. It is shown. This superimposed high-definition signal is distributed by the distributor 111 to the stereoscopic viewer 113 for the main operator D, the monitor 114 for other surgical staff or the advisor at a remote location, and the recording device 115. Supplied respectively.
[0026]
The stereoscopic viewer 113 is attached so as to hang from the tip of the free arm 112 a of the second stand 112. Therefore, it is possible to arrange the stereoscopic viewer 113 in accordance with the posture in which the main operator D can easily perform treatment. A schematic configuration of the stereoscopic viewer 113 is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the stereoscopic viewer 113 includes a high-definition LCD panel 120 as a monitor. When an image based on the high-definition signal from the distributor is displayed on the LCD panel 120, the left half 120b of the LCD panel 120 is photographed in the left imaging area of the CCD 116 as shown in the plan view of FIG. In the right half 120a, an image shot in the right shooting area of the CCD 116 is displayed. These left and right video boundary lines 120c are shifted or tilted depending on the position adjustment of field stops 270 and 271 described later. The optical path in the stereoscopic viewer 113 is a field stop.270,271Is divided into left and right by a partition wall 121 installed perpendicular to the boundary line 120c when it is accurately adjusted. On both sides of the partition wall 121, a wedge prism 119 and an eyepiece lens 118 are arranged in this order from the LCD panel 120 side. The eyepiece 118 is a lens that enlarges and forms a virtual image of an image displayed on the LCD panel 120 at a position of about 1 m (−1 diopter) in front of the observation eye I. In addition, the wedge prism 119 corrects the light traveling direction so that the convergence angle of the observation eye I is the same as that for observing an object existing 1 m ahead, thereby enabling natural stereoscopic observation.
[0027]
In the video stereoscopically viewed by the stereoscopic viewer 113 or the video displayed on the monitor 114, as described above, the tumor or the like detected based on the images captured in advance by various imaging devices. A CG such as a wire frame indicating the shape, size and position of the affected area is superimposed. Therefore, the main operator D or other surgical staff who observes these can easily identify the affected part that is difficult to identify in the actual video. As a result, an accurate and quick treatment is possible.
(Configuration of stereo microscope)
Next, a specific configuration of the above-described stereoscopic microscope 101 (including the high-definition CCD camera 102) will be described in detail. As shown in the perspective view of FIG. 5, the stereoscopic microscope 101 has a substantially prismatic shape in which the back surface to which the high-definition CCD camera 102 is attached is flat, and both side edges of the surface (the opposite side surface of the back surface) are chamfered. Have. A recess 101a having a circular opening is formed at the center of the upper surface. In the center of the recess 101a, an insertion port (not shown) is formed through which a guide pipe 122, which is a cylindrical member with the tip of the light guide fiber bundle 105 inserted and fixed, is inserted. An annular member (fiber guide insertion portion) 123 attached to the opening of the insertion port is a chuck that fixes the guide pipe 122 inserted into the insertion port.
<Optical configuration>
Next, the optical configuration in the stereoscopic microscope 101 will be described with reference to FIGS. 6 is a perspective view showing the overall configuration of the microscope optical system, FIG. 7 is a side view, FIG. 8 is a front view, and FIG. 9 is a plan view.
[0028]
As shown in FIG. 6, the microscope optical system includes an imaging optical system (a pair of left and right imaging optical systems) 200 that electronically captures an image of a subject, and illumination light guided from a light source device 106 by a light guide fiber bundle 105. And an illumination optical system 300 that illuminates the subject.
[0029]
The imaging optical system (a pair of left and right imaging optical systems) 200 as a whole is an objective constituted by one close-up optical system 210 shared by the left and right and a pair of left and right zoom optical systems 220 and 230 as described above. An optical system, a pair of left and right relay optical systems 240 and 250 that relay a primary image of a subject formed by the objective optical system to form a secondary image of the subject, and subjects from these relay optical systems 240 and 250 And a converging prism 260 as an optical axis distance reducing element that brings light close to each other.
[0030]
In addition, field stops 270 and 271 are arranged at the primary image formation positions by the zoom optical systems 220 and 230, respectively. The relay optical systems 240 and 250 have a pentaprism as an optical path deflecting element that deflects the optical path at a right angle. 272 and 273 are respectively arranged.
[0031]
With such a configuration, left and right subject images having a predetermined parallax can be formed in two adjacent areas on the CCD 116 disposed in the CCD camera 102. In the description of the optical system, “left and right” are directions that coincide with the longitudinal direction of the imaging surface when projected onto the CCD 116, and “up and down” is a direction orthogonal to the left and right directions on the CCD 116. Hereinafter, the configuration of each optical system will be described in order.
[0032]
As shown in FIGS. 6, 7, and 8, the close-up optical system 210 is configured by arranging a negative first lens 211 and a positive second lens 212 in order from the object side. The second lens 212 can move in the optical axis direction, and can focus on subjects at different distances by adjusting the movement.
[0033]
That is, the close-up optical system 210 is adjusted so that the subject is positioned at the focal position, and has a collimating function for converting divergent light from the subject into substantially parallel light.
[0034]
The first and second lenses 211 and 212 of the close-up optical system 210 have a substantially semicircular shape in which the planar shape viewed from the optical axis direction is D-cut, and the illumination optical system 300 is formed in the cut portion. Has been placed.
[0035]
The pair of zoom optical systems 220 and 230 forms the infinitely focused subject light from the close-up optical system 210 at the positions of the field stops 270 and 271, respectively.
[0036]
As shown in FIGS. 6 to 8, one zoom optical system 220 includes first to fourth lens groups 221, 222, 222 having positive, negative, negative, and positive powers in order from the close-up optical system 210 side. The first and fourth lens groups 221 and 224 are fixed, and the second and third lens groups 222 and 223 are moved in the optical axis direction to perform zooming. The magnification is mainly changed by the movement of the second lens group 222, and the focal position is kept constant by the movement of the third lens group 223.
[0037]
The other zoom optical system 230 has the same configuration as the zoom optical system 220 described above, and includes first to fourth lens groups 231, 232, 233, and 234. These zoom optical systems 220 and 230 are interlocked by a driving mechanism (not shown), and can change the imaging magnification of the left and right images simultaneously.
[0038]
The optical axes Ax2 and Ax3 of the zoom optical systems 220 and 230 are parallel to the optical axis Ax1 of the close-up optical system 210, and a plane including the optical axes Ax2 and Ax3 of the zoom optical systems 220 and 230 is A plane parallel to the plane and including the optical axis of the close-up optical system 210 is separated by Δ on the opposite side of the D-cut portion.
[0039]
The diameter of the close-up optical system 210 is set to be larger than the diameter of a circle containing the maximum effective diameter of the zoom optical systems 220 and 230 and the maximum effective diameter of the illumination optical system 300. As described above, by setting the optical axes Ax2 and Ax3 of the zoom optical systems 220 and 230 at positions farther from the D-cut portion than the optical axis Ax1 of the close-up optical system 210, the illumination optical system 300 is also close-up optical. system210Can be accommodated within the diameter occupied by, and the whole can be made compact.
[0040]
The field stops 270 and 271 are arranged at the positions of primary images formed by the zoom optical systems 220 and 230. As shown in FIG. 6, the field stops 270 and 271 have a circular outer shape and semicircular openings on the inner sides in the left-right direction. Each of the field stops 270 and 271 is arranged such that the linear edge of the opening coincides with a direction corresponding to the boundary line of the left and right images on the CCD 116 and transmits only the light beam on the inner side.
[0041]
As described above, in the microscope according to the embodiment, the left and right secondary images are formed in adjacent regions on the single CCD 116. Therefore, it is necessary to clarify the boundary between the left and right images on the CCD 116 to prevent the images from overlapping. is there. For this reason, field stops 270 and 271 are arranged at the position of the primary image. By making the straight edge of the semicircular opening function as a so-called knife edge and transmitting only the inner light beam, the boundary between the left and right images on the CCD 116 can be made clear.
[0042]
The field stop270,271The primary image formed above is re-imaged by the relay optical systems 240 and 250 to become a secondary image, and the primary image and the secondary image are inverted vertically and horizontally. Therefore, the knife edge that defines the outer side in the left-right direction at the position of the primary image defines the inner side in the left-right direction, that is, the boundary between the left and right images at the position of the secondary image.
[0043]
The relay optical systems 240 and 250 have a function of re-imaging the primary image formed by the zoom optical systems 220 and 230 as described above, and both are constituted by three positive lens groups.
[0044]
As shown in FIGS. 6 and 7, one relay optical system 240 includes a first lens group 241 composed of a single positive meniscus lens, a second lens group 242 having a positive power as a whole, The third lens group 243 includes one biconvex lens. Among these, the first lens group 241 and the second lens group 242 make the object-side focal point as a whole constant on the image plane of the primary image by the zoom optical system 220 (the same plane as the field stop 271). The third lens group 243 converges the parallel light emitted from the second lens group 242 on the imaging surface of the CCD 116. A pentaprism 272 that deflects the optical path at a right angle is disposed between the first lens group 241 and the second lens group 242, and the light amount adjustment is performed between the second lens group 242 and the third lens group 243. A brightness stop 244 is provided.
[0045]
The other relay optical system 250 has the same configuration as the relay optical system 240 described above, and includes first, second, and third lens groups 251, 252, and 253, and the first lens group 251 and the second lens group 252. A pentaprism 273 is disposed between the second lens group 252 and the third lens group 253, and an aperture stop 254 is provided between the second lens group 252 and the third lens group 253.
[0046]
The divergent light that has passed through the field stops 270 and 271 is converted into substantially parallel light again by the first lens group 241 and 251 and the second lens group 242 and 252 of the relay optical system, and after passing through the brightness stops 244 and 254. Then, the second lens group 243, 253 forms an image again to form a secondary image.
[0047]
By disposing the pentaprisms 272 and 273 in the relay optical systems 240 and 250, the overall length of the photographing optical system 200 along the optical axis direction of the close-up optical system 210 can be shortened.
[0048]
In the relay optical systems 240 and 250, the second lenses 242 and 252 and the third lenses 243 and 253 are adjustable in the optical axis direction and the direction perpendicular to the optical axis. By moving these second and third lens groups 242, 252, 243, and 253 in the optical axis direction and changing the combined focal length of the first lens groups 241 and 251 and the second lens groups 242 and 252, the relay The magnification (image height of the secondary image) of the entire optical system 240, 250 can be adjusted. Further, by moving only the third lens groups 243 and 253 in the optical axis direction, the back focus of the relay optical system is changed, and the focus adjustment with respect to the CCD 116 becomes possible. Further, the second lens group 242, 252 and the third lens group 243, 253 are integrated and adjusted in a direction perpendicular to the optical axis, thereby adjusting the position of the secondary image in the plane orthogonal to the optical axis. be able to. For such adjustment, the second lens groups 242 and 252 and the third lens groups 243 and 253 are held by an integral outer barrel (the second lens frame 32 and the third lens mounting frame 34), and the third lens. The groups 243 and 253 are further held by an inner barrel (third lens frame 35) that can move in the optical axis direction with respect to the barrel.
[0049]
As described above, the second lens group 242 and 252 and the third lens group 243 and 253 move for adjustment. Therefore, if the pentaprisms 272 and 273 are provided between these lens groups, the adjustment mechanism becomes complicated. Therefore, the pentaprisms 272 and 273 are preferably provided between the field stops 270 and 271 and the second lens groups 242 and 252. Further, since the degree of divergence of subject light is weakened by the first lens groups 241 and 251, in order to reduce the effective diameter of the pentaprism, the pentaprisms 272 and 273 are replaced with the first lens groups 241 and 251 as in the embodiment. And the second lens groups 242 and 252 are desirably provided.
[0050]
The convergence prism 260 disposed between the relay optical systems 240 and 250 and the CCD camera 102 has a function of narrowing the left and right intervals of the subject light from the respective relay optical systems 240 and 250. In order to obtain a stereoscopic effect by stereoscopic viewing, a predetermined baseline length is required between the left and right zoom optical systems 220 and 230 and the relay optical systems 240 and 250. On the other hand, in order to form a secondary image in an adjacent region on the CCD 116, it is necessary to make the distance between the optical axes smaller than the base line length. Therefore, the convergence prism 260 is used to shift the optical axis of the relay optical system to the inside, thereby enabling image formation on the same CCD while ensuring a predetermined baseline length.
[0051]
As shown in FIGS. 6 and 9, the convergence gathering prism 260 is configured by arranging pentagonal prism symmetric optical axis shift prisms 261 and 262 facing each other with a gap of about 0.1 mm. .
[0052]
As shown in FIG. 9, the optical axis shift prisms 261 and 262 include an incident end face and an exit end face that are parallel to each other, and first and second reflecting surfaces that are parallel to each other on the inner side and the outer side. Further, these optical axis shift prisms 261 and 262 are lines in which one of the acute apex angles of the parallelogram is orthogonal to the exit end face when viewed in a plane perpendicular to the entrance and exit end faces and the reflecting face. It is a pentagonal shape formed by cutting out.
[0053]
Subject light from the relay optical systems 240 and 250 is incident from the incident end faces of the optical axis shift prisms 261 and 262, reflected by the outer reflecting surface, directed inward in the left-right direction, and incident again by the inner reflecting surface. The light is reflected in the same optical axis direction as the time, exits from the exit end face, and enters the CCD camera 102. As a result, the left and right subject lights are narrowed only in the left and right intervals without changing their traveling directions, and form a secondary image on the same CCD 116.
[0054]
The illumination optical system 300 has a function of projecting illumination light onto a subject, and as shown in FIGS. 6 and 7, an illumination lens 310 that adjusts the degree of divergence of diverging light emitted from the light guide fiber bundle 105, and illumination It is composed of a wedge prism 320 for matching the range and the photographing range. As shown in FIG. 7, the optical axis Ax4 of the illumination lens 310 is parallel to the optical axis Ax1 of the close-up optical system 210 and decentered by a predetermined amount, so that the center of the illumination range and the center of the photographing range remain unchanged. Do not match, and the amount of illumination light is wasted. By providing the wedge prism 310, the above-described mismatch can be solved and the amount of illumination light can be used effectively.
<Optical system holding mechanism>
Next, a mechanical configuration of a mechanism that holds the optical systems after the field stops 270 and 271 in the above-described photographing optical system will be described. As shown in FIG. 10, the above-described pair of left and right field stops 270 and 271 and the relay optical systems 240 and 250 including the pentaprisms 272 and 273 and the brightness stops 244 and 254 are integrated in advance as a unit (relay unit). After being assembled as 1), it is attached inside the housing of the stereoscopic microscope 101.
[0055]
FIG. 11 is a perspective view showing a state in which the relay unit 1 is looked down obliquely from the upper front, and FIG. 12 is a perspective view showing a state in which the relay unit 1 is looked up from the obliquely lower front. As shown in FIGS. 11 and 12, the relay unit 1 is attached to the reference frame 2 fixed inside the housing of the stereoscopic microscope 101, with a pair of left and right field stop holders 3 and 4, and a front lens barrel 5 respectively. , 6, pentaprisms 272, 273, and rear barrels 7, 8 are assembled. Hereinafter, description of each of these parts constituting the relay unit 1 will be made in order.
[0056]
First, in the reference frame 2, the first lens group has a substantially L-shaped cross section on the surface including the optical axis Ax2 (Ax3) before and after the pentaprism 272 (273) in the relay optical system 240 (250). A plate-like pentabase portion 21 orthogonal to the optical axis of 241 (251) and a mount portion 22 rising vertically from the rear end of the pentabase portion 21 (the edge on the second lens group 242 (252) side) are integrated. It has a generalized shape.
[0057]
A rear end surface (surface on the second lens group 242 (252) side) 22a of the mount portion 22 is a rectangular flat surface as shown in FIG. 13 which is a perspective view of only the reference frame 2 viewed from the rear end surface side. A reference surface (not shown) formed inside the housing of the stereoscopic microscope 101 so as to be accurately parallel to a plane including both optical axes Ax2 and Ax3 of both zoom optical systems 220 and 230. It is applied to the surface and positioned. Accordingly, the rear end surface 22a serves as a reference for all processing in the relay unit 1 and is hereinafter referred to as a “processing reference surface 22a”.
[0058]
The processing reference surface 22a passes through the optical axes Ax2 and Ax3 bent at right angles by the prisms 272 and 273 when the relay unit 1 is fixed to the housing of the stereoscopic microscope 101. Through holes 22b and 22b having a circular cross section centered on the passing position of Ax3 are opened so as to be symmetrical. And the periphery of the opening of each through hole 22b on the processing reference surface 22a side is coaxial with the through hole 22b and has an inner diameter about three times that of the through hole 22b in order to fix the rear barrels 7 and 8. It is processed as. Each of the optical axes Ax2 and Ax3 passes through a position deviated slightly from the center in the vertical direction on the processing reference surface 22a to the lower end side. To the bottom surface of the part 21)ConditionOpen to
[0059]
Further, screw fixing fixing screw holes 22d of decenter adjustment rings 30 (see FIGS. 20 and 21) of the rear lens barrels 7 and 8 to be described later are provided around the receiving seats 22c on the processing reference surface 22a, respectively. Three portions are formed at equal angular intervals with respect to the center of each through-hole 22b. Further, on the bottom surface of each receiving seat 22c, a fixing through hole 22e of a second lens frame mounting ring 31 (see FIGS. 20 and 21) of each rear lens barrel 7 and 8 to be described later is provided at the center of each receiving seat 22c. Are formed at equiangular intervals.
[0060]
On the other hand, the upper surface and the lower surface of the pentabase portion 21 are processed so as to be exactly perpendicular to the processing reference surface 22a and accurately parallel to a plane including the central axes of both through holes 22b. Further, the outer edge of the pentabase portion 21 is formed symmetrically along the inner shape of the housing of the stereoscopic microscope 101.
[0061]
Further, as shown in FIG. 20, the pentabase portion 22 has optical axes Ax2 and Ax3 of the zoom optical systems 220 and 230 that pass through when the relay unit 1 is fixed to the housing of the stereoscopic microscope 101. Through holes 21a and 21a having a circular cross-section with the passage positions of these optical axes Ax2 and Ax3 as the center are opened so as to be symmetrical. The upper half of each through-hole 21a is formed as a female screw, and the lower half is formed as a receiving seat. The front lens barrels 5 and 6 are screwed into the through holes 21a and 21a, respectively, from the opening on the lower surface side thereof. The front lens barrels 5 and 6 are cylinders that hold the first lens groups 241 and 251 of the relay optical systems 240 and 250 in the inside thereof, and a slightly small-diameter male screw formed at the rear end thereof has the through holes 21a, It is fixed to the pentabase 21 by being screwed into the female screw 21a.
[0062]
In addition, the through holes 21a and 21a are open on the bottom surface of two prism fixing grooves 21b and 21b formed perpendicular to the processing reference surface 22a on the upper surface side of the pentabase portion 21. Each prism fixing groove 21 b is formed in a rectangular cross section having substantially the same width as each of the pentaprisms 272 and 273, and the bottom surface thereof is parallel to the upper surface of the pentabase portion 21. The pentaprisms 272 and 273 are fitted in the prism fixing grooves 21b and 21b, and the incident surfaces of the pentaprisms 272 and 273 are in contact with the bottom surfaces of the prism fixing grooves 21b and 21b with the through holes 21a and 21a being closed. Yes. Then, each pentaprism 272, 273ofIt is fixed to the pentabase part 21 by a fixing band 9 hung on the slope between the first reflecting surface and the second reflecting surface. Thereby, the optical axes Ax2 and Ax3 of the first lens groups 241 and 251 are deflected at right angles within a plane including the central axis of the through hole 21a of the pentabase portion 21 and the central axis of the through hole 22b of the mount portion 22, It penetrates perpendicularly to the machining reference surface 22a.
[0063]
Further, at the center in the left-right direction on the lower surface of the pentabase portion 21, a rear end surface flush with the processing reference surface 22a, both side surfaces perpendicular to the processing reference surface 22a and the lower surface of the pentabase portion 21, and A holder support portion 23 having a lower surface parallel to the lower surface of the pentabase portion 21 is integrally formed to project. This holder support part 23 has a pair of left and right fields of view described above.ApertureThe holders 3 and 4 are held so that their positions can be adjusted only in directions parallel to the processing reference surface 22a and perpendicular to the optical axes Ax2 and Ax3 of the first lens groups 241 and 251. Hereinafter, these holder support part 23 and both visual fieldsApertureThe configuration of the holders 3 and 4 will be described.
[0064]
14 is a longitudinal sectional view taken along a plane along which the optical axis Ax2 passes, FIG. 15 is a transverse sectional view taken along a line XV-XV in FIG. 14, and FIG. 16 is a line XVIa-XVIa in FIG. FIG. 6 is a composite sectional view of a longitudinal section taken along the line XVI and a longitudinal section taken along the line XVIb-XVIb. As shown in each of these sectional views and the perspective view of FIG. 12, the holder support portion 23 has two bearing holes 23a and 23b perpendicular to both side surfaces thereof on a plane including both optical axes Ax2 and Ax3. They are formed so as to penetrate each other in a positional relationship that is symmetrical with respect to each other. In these bearing holes 23a and 23b, guide pins 10 and 11 having substantially the same diameter as the bearing holes 23a and 23b are rotatably inserted, respectively.
[0065]
Each of these guide pins 10 and 11 has a cylindrical shape having the same shape, and a crest of male screws 10a and 11a is formed on the outer peripheral surface near one end thereof. Since the male screws 10a and 11a are larger in diameter than the bearing holes 23a and 23b, the guide pins 10 and 11 are connected to the shafts from the ends where the male screws 10a and 11a are not formed.ReceivingHole23a,23b. Specifically, the guide pin 10 is inserted from the lower opening in FIG. 15 into the shaft hole 23a on the side close to the processing reference surface 22a, and the guide pin 11 is inserted into the other shaft hole 23b. Is inserted from the upper opening in FIG.
[0066]
Each field of viewApertureThe holders 3 and 4 have a flat, substantially rectangular parallelepiped shape in which the left-right direction axis is shorter than the front-rear direction axis, and the first lens group 241, at the center of the plane (the lower surface of the pentabase portion 21). Through holes 3a and 4a having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of 251 penetrate vertically. Openings on the side of the pentabase 21 in the through holes 3a and 4a are formed as receiving seats having a slightly larger diameter. Further, screw holes 3b are provided on both sides of the through holes 3a and 4a at symmetrical positions relative to the central axes of the through holes 3a and 4a and at the same intervals as the bearing holes 23a and 23b of the holder support portion 23. , 4b and straight holes 3c, 4c are opened. The screw holes 3b and 4b have an inner diameter with which the male screws 10a and 11a of the guide pins 10 and 11 can be screwed, and the straight holes 3c and 4c have an inner diameter that is substantially the same as the tip of the guide pins 10 and 11. Have. And one field of viewApertureIn the holder 3, the male screw 11a of the guide pin 11 is screwed into the screw hole 3b, and the tip of the guide pin 10 is inserted into the straight hole 3c. In the other field frame holder 4, the male screw 10a of the guide pin 10 is screwed into the screw hole 4b, and the guide pin 11 is inserted into the straight hole 4c.InsertionIt ’s stuck.
[0067]
Each guide pin 10, 11 has a side surface (the tip of the guide pin 10 protrudes from the side surface of the holder support portion 23) with the distance between the male screw 10 a, 11 a and the side surface of the holder support portion 23 kept constant. The E-ring 12 that is in contact with the side surface is fitted. A washer 13 having an inner diameter smaller than the outer diameter of the male screws 10a and 11a is inserted between the male screws 10a and 11a of the guide pins 10 and 11 and the side surface of the holder support portion 23. And between this washer 13 and the side surface of the holder support part 23, the compression spring 14 which urges the washer 13 in the direction in which the guide pins 10 and 11 come out is wound around each guide pin 10 and 11 and attached. ing. As a result, the guide pins 10 and 11 cannot advance or retreat in the axial direction with respect to the bearing holes 23 a and 23 b of the holder support portion 23.
[0068]
With the above configuration, one guide pin 11Rotate the one field of viewApertureThe holder 3 moves straight in the direction orthogonal to the optical axis Ax2 along the processing reference surface 22a, and the center of the through hole 3a intersects the optical axis Ax2 in the middle. The other guide pin 10Rotate the other field of viewApertureThe holder 4 moves straight in the direction orthogonal to the optical axis Ax3 along the processing reference plane 22a, and the center of the through hole 4a intersects the optical axis Ax3 in the middle thereof. Therefore, the holder support portion 23 and the guide pins 10 and 11 correspond to support means.
[0069]
Each E phosphorusG12 and each field of viewApertureEach field of view is between the side surfaces of the holders 3 and 4.ApertureA compression spring 15 that urges the holders 3 and 4 in a direction to separate them from the holder support portion 23 is mounted by winding the guide pins 10 and 11. As a result, the male screws 10a and 11a of the guide pins 10 and 11 and the fields of viewApertureErrors due to backlash between the screw holes 3b and 4b of the holders 3 and 4 are eliminated, andApertureThe positions of the holders 3 and 4 are uniquely determined.
[0070]
Each field of view described aboveApertureIn the through holes 3a and 4a of the holders 3 and 4, a cylindrical field stop frame 16 having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the through holes 3a and 4a, respectively, has a predetermined friction against the through holes 3a and 4a. It is packed with rotation. At the outer edge of the upper end of each field stop frame 16 (the end facing the front lens barrels 5 and 6), a flange is formed that fits into the receiving seats of the through holes 3a and 4a. In a state where this flange is fitted in the receiving seats of the through holes 3a and 4a, the lower ends of the field stop frames 16 are connected to the fields of view.ApertureA small amount protrudes from the lower surface of the holders 3 and 4. At the lower end of the field stop frame 16, a notch 16a that engages with the tip of the minus driver is formed along a direction orthogonal to the central axis. A receiving seat 16b having a slightly larger inner diameter than other portions is formed on the inner edge at the upper end of each field stop frame 16. The field stops 270 and 271 described above are fixed to the receiving seat 16b so as to be orthogonal to the optical axes Ax2 and Ax3. The above holder support 23, both guide pins 10, 11, the field stop holder 3 (4), and the field stop frame 16 correspond to a moving mechanism.
Since the shape of both field stops 270 and 271 are exactly the same, the specific shape will be described below with the field stop 270 as a representative. FIG. 17 is a plan view of the field stop 270. As shown in FIG. 17 and as described above, the outer edge shape of each field stop 270 is circular. A semicircular opening 270a having a diameter of a chord (that is, a knife edge 270b) and a circular arc concentric with the outer edge is opened inside.
[0071]
As described above, in the normal use state after the field stop 270 is adjusted to a predetermined position, as shown in FIG. 18, an image 270 ′ of the field stop 270 is obtained by imaging the knife edge 270′b of the CCD 116. It is formed on the same plane as the imaging surface of the CCD 116 in a state where it matches the boundary line of the left and right imaging regions on the surface. At this time, the half of the field stop 270 on the side where the opening 270a is not opened shields a portion conjugate with one half of the imaging surface of the CCD 116 (an imaging region that does not correspond to the self). The image 270′a of the opening 270a must have a size that completely covers the other half of the imaging surface of the CCD 116 (an imaging region corresponding to itself). Therefore, the radius R of the arc of the opening 270a is the horizontal width CCD of the imaging surface of the CCD 116 shown in FIG._HAgainst
R ² > ( CCD _H / M) ² + (CCD _V / 2m) ² ...... (1)
It is a size that satisfies the relationship. Where m is a relayOptical systemThe magnification is 240.
[0072]
On the side of the field stop 270 where the opening 270a is not formed, a magnification adjusting marking 270c is formed by arranging three small-diameter circular holes in parallel with the knife edge 270b. In the normal use state after the field stop 270 is adjusted to a predetermined position, the relay of the marking 270cOpticalSeries 24As shown in FIG. 18, the image 270'c by 0 is1It must be off the 16 imaging planes. Therefore, the distance L between the marking 270c and the knife edge 270b_HThe horizontal width CCD of the imaging surface of the CCD 116 shown in FIG._HAgainst
L_H> CCD_H / (2 × m) (2)
It is a size that satisfies the relationship. That is, the marking 270c is formed in the field stop 270 at a position conjugate with the outside of the imaging surface of the CCD 116 with respect to the relay optical system 240 when the field stop is disposed at a predetermined position.
[0073]
Next, the configuration of the rear barrels 7 and 8 will be described. Since both the rear barrels 7 and 8 have exactly the same configuration, only one of the rear barrels 7 will be described, and the other A description of the rear barrel 8 is omitted.
[0074]
FIG. 20 shows one relayOpticalFIG. 21 is a cross-sectional view taken along a plane including the optical axis Ax2 of the system 240, and FIG. 21 is a cross-sectional perspective view of the rear barrel 7 when cut along this plane. In both these figures, the right side is referred to as the front and the left side is referred to as the rear.
As shown in FIGS. 20 and 21, the rear lens barrel 7 is fixed inside the decenter adjustment ring 30 fixed to the periphery of the receiving seat 22 c on the processing reference surface 22 a, and inside the receiving seat 22 c and the decenter adjusting ring 30. The second lens frame mounting ring 31, the second lens frame 32 screwed into the second lens frame mounting ring 31 and holding the second lens group 242 therein, and the second lens frame 32 A second lens frame fixing ring 33 that is screwed onto the outer surface and abuts on the rear end surface of the second lens frame mounting ring 31, and a third lens frame that is fitted to the rear end of the second lens frame 32 so that only rotation adjustment is possible. The mounting ring 34, the third lens frame mounting ring 34 and the third lens frame 35 holding the third lens group 243 therein, and the third lens frame mounting ring 34 are screwed together. And third And a third lens frame fixing ring 36 which abuts the rear end side with respect to the lens frame 35, and is configured as a main component. Each of the frames or rings 30 to 36 described above has a rotationally symmetric shape except for the shape of a screw hole or the like. Each specific shape will be described below.
[0075]
First, the decenter adjustment ring 30 has a shape in which a mounting flange 30a having a diameter larger than the inner diameter of the receiving seat 22c is formed to protrude from the tip of a cylinder having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the receiving seat 22c. Further, an annular protrusion 30b having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the receiving seat 22c is formed on the distal end surface of the decenter adjustment ring 30 including the mounting flange 30a. When the annular protrusion 30b fits into the receiving seat 22c, the decenter adjustment ring 30 is positioned with respect to the processing reference surface 22a. Further, in this state, through holes 30c are formed in the mounting flange 30a at positions corresponding to the respective screw holes 22d of the processing reference surface 22a. The decenter adjustment ring 30 is fixed to the mount portion 22 of the reference frame 2 by fixing screws 37 that pass through the through holes 30c and are screwed into the screw holes 22d.
[0076]
Further, as shown in FIG. 22, two screws (set screws for decenter adjustment) 38 and 38 are disposed at the rear cylindrical portion of the decenter adjustment ring 30 in a positional relationship of 90 degrees with respect to the center thereof. Two relatively small-diameter screw holes to be screwed and one relatively large-diameter screw hole into which the ball plunger 39 is screwed in a positional relationship of 135 degrees with respect to each screw 38 are the same circle on the outer peripheral surface. A through-hole is formed from a position on the circumference toward the center.
[0077]
Next, the second lens frame mounting ring 31 has an inner diameter larger than that of the through hole 22b. A mounting flange 31a having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the receiving seat 22c is formed at the front end of the second lens frame mounting ring 31, and at the rear end thereof from the inner diameter of the decenter adjustment ring 30. Also, a decenter adjustment flange 31b having a slightly smaller outer diameter is formed to protrude.
[0078]
The mounting flange 31a has screw holes 31c that are sufficiently smaller in diameter than the through-holes 22e at positions corresponding to the through-holes 22e of the receiving seat 22c in a state where the front end surface is in contact with the bottom surface of the receiving seat 22c. Is formed. The second lens frame mounting ring 31 is fixed to the mount portion 22 by a fixing screw 40 that passes through each through hole 22e and is screwed into each screw hole 31c. However, the position of the second lens frame mounting ring 31 in the plane orthogonal to the axis can be adjusted with respect to the mount portion 22 within the range of the clearance between each fixing screw 40 and each through hole 22e. .
[0079]
Further, the outermost surface of the decenter adjustment flange 31b has a deepest portion slightly behind the tip of each decenter adjustment set screw 38 screwed into the decenter adjustment ring 30 and the apex of the ball 39a of the ball plunger 39. An annular V-groove is formed. When the tapered surfaces of the set screws 38 and 38 and the ball 39a of the ball plunger 39 abut on the inner surface of the annular V groove, the second lens frame mounting ring 31 is positioned in a plane perpendicular to the axis thereof. . Therefore, the position of the second lens frame mounting ring 31 can be adjusted in a plane perpendicular to the axis thereof by appropriately rotating both set screws 38 and 38 and pushing and pulling the decenter adjustment flange 31b. During this position adjustment, the ball 39a of the ball plunger 39 is sunk or protrudes following the movement of the decenter adjustment flange 31b, and always presses the decenter adjustment flange 31b against both set screws 38 and 38. When each set screw 38 is adjusted beyond the following range of the ball 39a of the ball plunger 39, the ball plunger 39 itself may be rotated to adjust the position according to the position of each set screw 38.
[0080]
Also, a female thread thread is formed in the vicinity of the tip on the inner peripheral surface of the second lens frame mounting ring 31.
[0081]
Next, the second lens frame 32 has an inner diameter larger than that of the through hole 22b. The second lens group 242 described above is held inside the second lens frame 32. The outer surface of the second lens frame 32 has an outer diameter that is substantially the same as the inner diameter of the second lens frame mounting ring 31 and is fitted into the second lens frame mounting ring 31, and the small diameter part 32a. It is divided into an intermediate diameter portion 32b in which a male screw having a slightly larger diameter is formed, and a large diameter portion 32d connected to the intermediate diameter portion 32b via a flange 32c.
[0082]
A male screw that is screwed into a female screw formed on the second lens frame mounting ring 31 is cut off at the tip of the small diameter portion 32a. Therefore, the second lens frame 32 can be adjusted in the axial direction by being rotated with respect to the second lens frame mounting ring 31.
[0083]
Further, a female screw formed on the inner surface of the second lens frame fixing ring 33 is screwed into the male screw of the intermediate diameter portion 32b. Accordingly, the second lens frame fixing ring 33 is screwed into the male screw of the intermediate diameter portion 32b and is brought into contact with the rear end of the second lens frame mounting ring 31, whereby the small diameter portion is formed on the female screw of the second lens frame mounting ring 31. The second lens frame 32 can be fixed to the second lens frame mounting ring 31 by engaging the male screw 32a.
[0084]
In addition, an annular V-shaped groove is formed over substantially the entire circumference of the outer peripheral surface of the large diameter portion 32d in the axial direction.
[0085]
Next, the third lens frame mounting ring 34 includes a small diameter portion 34a having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the large diameter portion 32d of the second lens frame 32, and a large diameter sufficiently larger than the small diameter portion 34a. It is divided into a diameter portion 34b.
[0086]
The small diameter portion 34a is rotatably fitted to the large diameter portion 32d of the second lens frame 32, and the tip thereof is in contact with the flange 32c. Note that a plurality of screw holes into which the set screws 41 are screwed are formed in the circumferential direction at a position overlapping the V groove of the second lens frame 32 in a state where the tip of the small diameter portion 34a is in contact with the flange 32c. . The set screw 41 is screwed into the screw hole of the small diameter portion 34a, and the tip thereof enters the V groove of the second lens frame 32, so that the third lens frame mounting ring 34 is prevented from coming off from the second lens frame 32. Further, the set screw 41 is screwed and the tip of the set screw 41 comes into contact with the inner surface of the V groove of the second lens frame 32, so that the rotation of the third lens frame mounting ring 34 relative to the second lens frame 32 is prevented.
[0087]
Further, the above-described brightness stop 244 is fixed inside the large diameter portion 34b. An operating rod 244a extends from the brightness stop 244, and the operating rod 244a passes through the large diameter portion 34b. Further, a female thread is cut in the vicinity of the rear end of the inner surface of the large diameter portion 34b.
[0088]
Next, the third lens frame 35 is a third lens.frameMountingring34 has a substantially disk shape having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the large-diameter portion 34b, and the third lens group 243 is coaxially held at the center thereof. Further, on the outer peripheral surface of the third lens frame 35, there is a third lens.frameMountingringA male screw that is screwed into the female screw of the large-diameter portion 34b of 34 is formed. Therefore, the third lens frame 35 is the third lens.frameMountingringBy being rotated with respect to 34, the position can be adjusted in the axial direction.
[0089]
The third lensframeMountingringFurther, a male screw formed on the outer surface of the third lens frame fixing ring 36 is screwed into the female screw of the large diameter portion 34 b of 34 from the outside of the third lens frame 35. Therefore, the third lens frame fixing ring 36 is connected to the third lens.frameMountingringThe female screw of the third lens frame 35 is engaged with the female screw of the third lens frame mounting ring 34 by being screwed into the female screw of the large diameter portion 34b of 34 and contacting the rear end of the third lens frame mounting ring 35. Thus, the third lens frame 35 can be fixed to the third lens frame mounting ring 34.
(Assembly and adjustment of video stereo microscope)
Next, a procedure for assembling and adjusting the stereoscopic microscope 101 having the above-described configuration will be described. First, the assembly operator performs a pair of left and right zooms outside the housing of the stereoscopic microscope 101.OpticalSystem 220, 230, close-upOpticalThe system 210 and the illumination optical system 300 are individually assembled in respective lens barrels (not shown) prepared for ball matching. Also, a pair of left and right zoomOpticalThe lens barrels of the systems 220 and 230 are fixed to a bracket (not shown) in a state where the respective zoom magnifications are matched and the optical axes are parallel to each other.
[0090]
Next, the assembly operator assembles the relay unit 1 as described above except for the pentaprisms 272 and 273 and the rear lens barrels 7 and 8 outside the housing of the stereoscopic microscope 101.
Next, the assembly operator fixes the relay unit 1 on an XY table (not shown). At this time, the processing reference surface 22a of the reference frame 2 is arranged perpendicular to the surface of the XY table. Then, the assembly operator appropriately fixes the position of the XY table, and is fixed to the base of the XY table so that the optical axis is perpendicular to the surface of the XY table. A processing reference surface 22a is placed in the field of view of an optical microscope (not shown), and an angle A formed by the processing reference surface 22a with respect to a predetermined reference line is measured.
[0091]
Next, the assembly operator puts one field stop 270 into the field of view by appropriately adjusting the position of the XY table. Then, the field stop frame 16 holding the field stop 270 is appropriately rotated by a flat-blade screwdriver so that the opening 270a is disposed on the side close to the other field stop 271 and the knife edge 270b is set to a predetermined position. The direction is 90 degrees from the angle A with respect to the reference line. As a result, the knife edge 270b is perpendicular to the processing reference surface 22a.
[0092]
Next, the assembly operator places the other field stop 271 in the field of view by appropriately adjusting the position of the XY table. The field stop frame 16 holding the field stop 271 is appropriately rotated by a flat-blade screwdriver so that the opening 271a is disposed on the side close to the field stop 270, and the knife edge 271b is set to a predetermined reference. The direction is 90 degrees from the angle A with respect to the line. As a result, the knife edge 271b is perpendicular to the processing reference surface 22a.At the same time, it is parallel to the knife edge 270b of the other field stop 270..
[0093]
When the angle adjustment of the knife edges 270b and 271b is completed as described above, the assembling worker fixes both the pentaprisms 272 and 273 and the both rear barrels 7 and 8 to the relay unit 1. However, at this time, since the adjustment is not yet performed, the fixing screw 40 is temporarily fixed so that the second lens frame mounting ring 31 can be adjusted with respect to the mount portion 22 and the decenter adjustment ring 30, and the second lens The frame fixing ring 33 is loosened so that the second lens frame 32 is rotatable with respect to the second lens frame mounting ring 31, and the third lens frame fixing ring 36 is loosened and the third lens frame 35 is moved to the third lens frame mounting ring 31. Each set screw 41 is loosened so that the third lens frame mounting ring 34 is rotatable with respect to the second lens frame 32.
[0094]
Next, the assembling worker fixes the lens barrels of both zoom optical systems 220 and 230 and the relay unit 1 in the housing of the binocular microscope 101, and attaches the high-definition CCD camera 102 to the binocular microscope 101. Install. Then, left and right images are displayed on the monitor 114 that has received the high-definition signal from the high-definition CCD camera 102. However, at this time, the knife edges 270b and 271b of the two field stops 270 and 271 are parallel to each other in the plane including the imaging surface of the CCD, but their positions do not necessarily match. Moreover, the image circles formed by the relay lens systems 240 and 250 are not necessarily arranged on the left and right sides of the CCD. Furthermore, the size of each image circle (secondary image) is not necessarily equal.
[0095]
Therefore, the assembling worker first sets both the third lens frames 35 to the third lens.frameMountingringBoth fields of view by rotating the third lens groups 243 and 253 in the direction of the optical axis by appropriately rotating them with respect to the lens 34.ApertureThe focus states of the images 270 'and 271' with respect to the CCD 116 are adjusted. As a result, the images 270 ′ and 271 ′ are clearly displayed on the monitor 114.
[0096]
Next, the assembly operator appropriately rotates the guide pins 10 and 11 to move the field stop holders 3 and 4 (in some cases, further, each decenter adjustment set for each of the rear lens barrels 7 and 8). By adjusting the screw 38, the markings 270c and 271c of the field stops 270 and 271 are arranged in the vicinity of the respective optical axes Ax2 and Ax3 (positions that are conjugate with the imaging surface of the CCD 116 with respect to the relay optical systems 240 and 250). Then, the images 270 ′ c and 271 ′ c by the relay optical systems 240 and 250 are both imaged by the CCD 116. At this time, the mechanism for rotating the field stops 270 and 271 and the mechanism for moving the field stops 270 and 271 linearly operate independently from each other, so that the markings 270 are maintained while the knife edges 270 b and 271 b are kept parallel.c271cCan be moved straight ahead.
[0097]
As described above, when the images 270′c and 271′c of the markings 270c and 271c are imaged by the CCD 116, the assembling operator uses the monitor 114 to display the images 270′c and 271 ′ of the markings 270c and 271c. Measure the width of c. Then, the second lens frame 32 of one rear lens barrel 7 (or 8) is rotated to move both the second lens group 242 (or 252) and the third lens group 243 (or 253) in the optical axis direction. The combined focal length of the first lens 241 (or 251) and the second lens group 242 (or 252), that is, the magnification of the relay optical system 240 (or 250) is changed. When the second lens frame 32 has been rotated, the third lensframeMountingring34 is rotated with respect to the second lens frame 32, and its rotational position (that is, the direction of the operating rod 244a) is restored. Then, the third lens frame 35 is replaced with the third lens.frameMountingring34, the third lens group 243 (or 253) is moved in the optical axis direction, and the focus state of the image 270'c (or 271'c) with respect to the CCD 116 is readjusted.
[0098]
When the size of the images 270′c and 271′c of the markings 270c and 271c is adjusted in this manner, the assembling worker again displays the images 270′c and 271′c displayed on the monitor 114. Re-measure the size of. Then, the above-described operation is repeated until the sizes of both images 270'c and 271'c match. As a result of repeating such operations, when the sizes of the images 270′c and 271′c of the markings 270c and 271c displayed on the monitor 114 match, the magnifications of the relay optical systems 240 and 250 match. The positions of both field stops 270 and 271 and the position of the imaging surface of the CCD 116 are conjugate (that is, both field stops 270 and 271 are in focus with respect to the CCD 116). Therefore, the assembly operator tightens the second lens frame fixing ring 33 to move the second lens frame 32 to the second lens.frameMounting ring31The third lens is fixed by tightening each set screw 41.frameThe mounting ring 34 is fixed to the second lens frame 32, and the third lens frame fixing ring 36 is fastened to fix the third lens frame 35 to the third lens.frameIt is fixed with respect to the mounting ring 34.
[0099]
As above, each relayOptical systemSince the markings 270c and 271c that can be used as a reference for adjusting the magnification of 240 and 250 are formed on the field stops 270 and 271, the sizes of the images 270′c and 271′c of the markings 270c and 271c are made to coincide with each other. Just easily relay bothOptical systemThe magnifications of 240 and 250 can be matched.
[0100]
Next, the operator rotates both guide pins 10 and 11 as appropriate to move the field stop holders 3 and 4 in directions away from each other, and images 270'b of the openings 270b and 271b of the field stops 270 and 271 respectively. , 271′b are arranged on the left and right sides of the CCD 116 to form an image. However, at this time, the images of the two knife edges 270c and 271c do not necessarily coincide with each other.
[0101]
Next, the assembling worker arranges the autocollimators in front of the optical axes Ax2 and Ax3 of both zoom optical systems 220 and 230, respectively, and projects the target images toward the zoom optical systems 220 and 230, respectively. However, at this time, the flange backs of the zoom optical systems 220 and 230 do not necessarily coincide with the positions of the field stops 270 and 271, so that the focus of the target image captured by the CCD 116 and displayed on the monitor 114 is focused. Does not necessarily match. Therefore, the assembling worker advances and retracts the lens barrels of the zoom optical systems 220 and 230 with respect to the brackets (not shown) in the optical axis direction, and forms the primary image of the target on the same plane as the field stops 270 and 271. The secondary image is formed on the imaging surface of the CCD 116. Thereby, the flange back of both zoom optical systems 220 and 230 is adjusted.
[0102]
At this time, the center of each target image formed on the CCD 116 indicates the position of the optical axes Ax2 and Ax3. The positions of the optical axes Ax2 and Ax3 can be adjusted by moving the second lens groups 242 and 252 in a direction orthogonal to the optical axis. Therefore, the assembling worker advances and retracts each decenter adjustment set screw 38, 38 screwed into the decenter adjustment ring 30 of one rear lens barrel 7, so that the second lens frame mounting ring 31 is a surface orthogonal to the optical axis. The center of the target image (secondary image) formed by the relay optical system 240 in the rear lens barrel 7 is moved to the center of the left imaging area on the imaging surface of the CCD 116 (that is, the monitor 114). To the center of the left half). Similarly, the decenter adjustment set screws 38 and 38 screwed into the decenter adjustment ring 30 of the other rear lens barrel 8 are moved forward and backward to appropriately move the second lens frame mounting ring 31 within a plane perpendicular to the optical axis. By doing so, the center of the target image (secondary image) formed by the relay optical system 250 in the rear lens barrel 8 is set to the center of the right imaging area on the imaging surface of the CCD 116 (that is, the right half of the monitor 114). Center).
[0103]
With the above adjustment, both relaysOpticalThe optical axes Ax2 and Ax3 of the systems 240 and 250 are parallel to each other. Therefore, the assembly operator fixes the second lens frame fixing rings 31 of the rear lens barrels 7 and 8 to the mount portion 22 by finally tightening the fixing screws 40.
[0104]
Next, the assembly operator appropriately rotates the guide pins 10 and 11 to move the field stop holders 3 and 4 to predetermined positions, and the knife edges 270 b and 271 b of the field stops 270 and 271 are moved to the CCD 116. To the center of the imaging surface of (i.e., to match the center of the monitor 114). Then, a part of the image circle formed at the position of each field stop 270, 271 is shielded by the respective knife edges 270b, 271b. An image partially shielded in this way is displayed for each relay.OpticalImages are re-imaged on the imaging surface of the CCD 116 by the systems 240 and 250. Therefore, on the CCD 116, the left and right images are arranged side by side without overlapping each other.
[0105]
Finally, the assembling operator incorporates the lens barrel of the close-up optical system 210 into the housing of the binocular microscope 101. Thereby, the binocular microscope 101 is completed.
[0106]
Embodiment 2
The second embodiment of the present invention is different from the first embodiment described above only in the shape of the field stop, and has other configurations in common. FIG. 24 is a plan view of a field stop 273 used in the second embodiment. As shown in FIG. 24, the field stop 273 is different from that of the first embodiment only in the shape of the marking 273c, and has a shape in which two square holes are formed side by side. Again, the distance L between the knife edge 273b and the marking 273c_HIs a size satisfying the above formula (2). Other configurations in the second embodiment are exactly the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0107]
Embodiment 3
The third embodiment of the present invention is different from the first embodiment described above only in the shape of the field stop, and has other configurations in common. FIG. 25 is a plan view of a field stop 274 used in the third embodiment. As shown in FIG. 25, this field stop 274 has a rectangular shape with a knife edge 274b on one side, differing from the first embodiment only in the shape of its outer edge. Again, the distance L between the knife edge 274b and the marking 274c_HIs a size satisfying the above formula (2). Other configurations in the third embodiment are exactly the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0108]
Embodiment 4
The fourth embodiment of the present invention differs from the first embodiment described above only in the shape of the field stop, and has other configurations in common. FIG. 26 is a plan view of a field stop 275 used in the fourth embodiment. As shown in FIG. 26, the field stop 275 has a rectangular outer edge, and a rectangular opening 275a having a straight knife edge 275b passing through the center of the field stop 275 is opened.
[0109]
A marking 275c formed by arranging three circular holes in a direction perpendicular to the direction of the knife edge 275b is formed at the end of the extended line of the knife edge 275b.
[0110]
When the field stop 275 is used, the field stop holders 3 and 4 are moved after the field stop frame 16 is rotated 90 degrees, whereby an image of the marking 275c is formed on the CCD 116 (displayed on the monitor 114). ) After adjusting the magnifications of the relay lens systems 240 and 250, the direction of the knife edge 275b of each field stop 275 is confirmed on the monitor 114, and the direction of the knife edge 275b is readjusted.
[0111]
In the normal use state after the position adjustment of each field stop 275 is completed in this way, an image 275'c of the marking 275c by the relay lens systems 270 and 271 is a CCD.1It must be off the 16 imaging planes. Therefore, the distance L between the marking 275c and the center of the field stop 275_VIs the vertical width CCD of the imaging surface of the CCD 116 shown in FIG._VAgainst
L_V> CCD_V / (2 × m) ...... (3)
It is a size that satisfies the relationship.
[0112]
Other configurations in the fourth embodiment are exactly the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0113]
Embodiment 5
The fifth embodiment of the present invention differs from the first embodiment described above only in the shape of the field stop, and has other configurations in common. FIG. 27 is a plan view of a field stop 276 used in the fifth embodiment. As shown in FIG. 27, the field stop 276 has a rectangular outer edge, and a rectangular opening 276a having a straight knife edge 276b passing through the center as one side is opened.
[0114]
On the upper surface of the field stop 276, a marking 276c is formed by arranging two inscriptions in a direction parallel to the knife edge 276b. Again, the distance L between the knife edge 276b and the marking 276c_HIs a size satisfying the above formula (2). When the field stop 276 is used, the marking 276c is illuminated from above the field stop 276, and an image of the marking 276c is formed on the CCD 116 (displayed on the monitor 114). Other configurations in the fifth embodiment are exactly the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0115]
【The invention's effect】
As described above, according to the video stereoscopic microscope of the present invention, information commonly used for focus adjustment and magnification adjustment of the relay optical system, that is, the marking image of each photographing optical system is included in the image by the imaging device. Therefore, it is possible to easily adjust the focus and magnification of the relay optical system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a surgical operation support system incorporating a video stereoscopic microscope according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an optical configuration diagram showing an outline of an optical configuration in a video stereoscopic microscope.
FIG. 3 is an optical configuration diagram showing an outline of an optical configuration of a video type stereoscopic viewer.
FIG. 4 is a plan view of an LCD panel
FIG. 5 is an external perspective view of a stereoscopic microscope.
FIG. 6 is a perspective view showing the overall configuration of the microscope optical system.
FIG. 7 is a side view showing the entire configuration of the microscope optical system.
FIG. 8 is a front view showing the entire configuration of the microscope optical system.
FIG. 9 is a plan view showing the entire configuration of a microscope optical system.
FIG. 10 is a perspective view showing a fixed position of the relay unit in the housing of the video stereoscopic microscope.
FIG. 11 is a perspective view of the relay unit when viewed from obliquely upward from the front.
FIG. 12 is a perspective view of the relay unit when viewed from diagonally below the front.
FIG. 13 is a perspective view of the reference frame as viewed from the rear and obliquely above.
FIG. 14 is a perspective view showing a longitudinal section along the optical axis Ax2.
15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV in FIG.
16 is a synthetic sectional view showing a longitudinal section along the XVIa-XVIa line and a longitudinal section along the XVIb-XVIb line in FIG. 15;
FIG. 17 is a plan view of a field stop.
FIG. 18 is a plan view showing a positional relationship between an image of a field stop by a relay lens system and an imaging surface of a CCD.
FIG. 19 is a front view of an image pickup surface of a CCD.
FIG. 20 is a perspective view showing a longitudinal section along the optical axis Ax2.
FIG. 21 is a perspective sectional view of the rear lens barrel cut along the section shown in FIG. 20;
FIG. 22 is an explanatory diagram showing the arrangement of decenter adjustment set screws and ball plungers.
FIG. 23 is an explanatory view showing the movement of the field stop according to the first embodiment.
FIG. 24 is a plan view showing a field stop according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a plan view showing a field stop according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a plan view showing a field stop according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a plan view showing a field stop according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a plan view showing a field stop of a conventional example.
[Explanation of symbols]
200 Shooting optical system
220, 230 Zoom optical system
240, 250 relay optical system
241,251 First lens group
242 and 252 second lens group
243,253 Third lens group
260 Convergence Prism
270,271 Field stop
270b, 271b Knife edge
270c, 271c marking
116 CCD

Claims (10)

所定の基線長を隔てて配置された一対の撮影光学系によって、撮像装置の撮像面における前記基線長の方向において区分された二つの領域のうちの対応する領域に同一物体の像を夫々形成し、前記撮像装置によって同時に撮像するビデオ型立体顕微鏡であって、
各撮影光学系は、夫々、
光学系観察対象物の一次像を形成する対物光学系と、
前記対物光学系によって形成される一次像をリレーして二次像として再結像させるリレー光学系と、
前記リレー光学系の光軸をシフトさせて前記撮像面における自撮影光学系に対応する領域に導く光軸間距離縮小素子と、
前記対物光学系によって前記一次像が形成される面内において所定位置に配置された時に、前記リレー光学系に関して前記撮像面における他撮影光学系に対応する領域と共役な部分を遮蔽する視野絞りと、
前記視野絞りが前記所定位置に配置された時に前記リレー光学系に関して前記撮像面外と共役となる位置において、前記視野絞りに形成されたマーキングと、
前記視野絞りを、前記面内において、前記所定位置と前記マーキングが前記リレー光学系に関して前記撮像面内と共役となる位置との間で移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とするビデオ型立体顕微鏡。An image of the same object is formed in each of the corresponding areas of the two areas divided in the direction of the baseline length on the imaging surface of the imaging device by a pair of imaging optical systems arranged with a predetermined baseline length apart. , A video stereoscopic microscope for simultaneously imaging by the imaging device,
Each photographic optical system,
An objective optical system for forming a primary image of the optical system observation object;
A relay optical system that relays a primary image formed by the objective optical system and re-images it as a secondary image;
An optical axis distance reducing element that shifts the optical axis of the relay optical system and leads it to a region corresponding to the self-photographing optical system on the imaging surface;
A field stop that shields a portion conjugate with a region corresponding to the other imaging optical system on the imaging surface with respect to the relay optical system when arranged at a predetermined position in a plane where the primary image is formed by the objective optical system; ,
Marking formed on the field stop at a position conjugate to the outside of the imaging surface with respect to the relay optical system when the field stop is disposed at the predetermined position;
A moving mechanism for moving the field stop between the predetermined position in the plane and a position where the marking is conjugated with the imaging plane with respect to the relay optical system; Stereo microscope. 前記マーキングは、前記視野絞りに開けられた孔からなる
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。2. The video stereoscopic microscope according to claim 1, wherein the marking is a hole formed in the field stop. 前記マーキングは、前記視野絞りに開けられた複数の孔からなる
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。2. The video stereoscopic microscope according to claim 1, wherein the marking includes a plurality of holes opened in the field stop. 前記孔は円形孔である
ことを特徴とする請求項２又は３記載のビデオ型立体顕微鏡。4. The video stereoscopic microscope according to claim 2, wherein the hole is a circular hole. 前記孔は角孔である
ことを特徴とする請求項２又は３記載のビデオ型立体顕微鏡。4. The video stereoscopic microscope according to claim 2, wherein the hole is a square hole. 前記マーキングは、前記視野絞りにおける前記リレー光学系に対向した面に形成された刻印である
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。2. The video stereoscopic microscope according to claim 1, wherein the marking is a marking formed on a surface of the field stop facing the relay optical system. 前記マーキングは、前記視野絞りにおける前記リレー光学系に対向した面に形成された複数の刻印である
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。2. The video stereoscopic microscope according to claim 1, wherein the marking is a plurality of markings formed on a surface of the field stop facing the relay optical system. 前記移動機構は、前記視野絞りを前記面内において直進移動させる機構であることを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。The video stereoscopic microscope according to claim 1, wherein the moving mechanism is a mechanism that moves the field stop straight in the plane. 前記移動機構は、
前記視野絞りをその内部空間に保持する筒状の視野絞り枠と、
この視野絞り枠を、その中心軸を中心として回転自在に保持する視野絞りホルダと、
この視野絞りホルダを、前記視野絞り枠の中心軸が前記対物光学系の光軸と平行となる姿勢を維持させたまま、前記対物光学系の光軸及び他方の撮影光学系の対物光学系の光軸に対して共に直交する軸方向にスライド自在に支持する支持手段と
からなることを特徴とする請求項８記載のビデオ型立体顕微鏡。The moving mechanism is
A cylindrical field stop frame that holds the field stop in its internal space;
A field stop holder for holding the field stop frame rotatably about its central axis;
With this field stop holder, the optical axis of the objective optical system and the objective optical system of the other photographing optical system are maintained while maintaining the posture in which the central axis of the field stop frame is parallel to the optical axis of the objective optical system. 9. The video stereoscopic microscope according to claim 8, further comprising support means for slidably supporting in an axial direction perpendicular to the optical axis. 前記リレーレンズ系は、全体としての物体側焦点位置が前記面に略一致する固定の正レンズ群である第１群及び可動な正レンズ群である第２群と、この第２群から射出された平行光を前記撮像面に収束させる可動な正レンズ群である第３群とからなり、第２群を移動させることにより倍率調節がなされ、第３群を移動させることにより前記撮像面に対するピント調節がなされる
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。The relay lens system is emitted from a first group that is a fixed positive lens group and a second group that is a movable positive lens group whose overall object-side focal position substantially coincides with the surface, and the second group. The third group is a movable positive lens group that converges the parallel light on the imaging surface. The magnification is adjusted by moving the second group, and the focusing on the imaging surface is performed by moving the third group. 2. The video stereo microscope according to claim 1, wherein adjustment is made.

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