JPH0526171B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は双眼実体顕微鏡の光学構成に関し、さ
らに詳しくは眼科分野で利用されるスリツトラン
プの双眼顕微鏡の光学構成に関するものである。 双眼実体顕微鏡の光学型式はグリノー型とガリ
レオ型に大別される。グリノー型は第１図に模式
的に示すように２つの光路及びが狭角ωをも
つて被検物面で交差するように構成されている。
これら光路，にはそれぞれ対物レンズ系１
ａ，１ｂ、正立光学系２ａ，２ｂ、及び接眼レン
ズ系３ａ，３ｂを有しており、かつ対物レンズへ
の入射光軸Ａと接眼の観察光軸Ｂが平行にな
るように構成されている（同様に光路において
も、その入射光軸Ａと観察光軸Ｂは平行）。
ここで狭角ωは検者眼e₁，e₂が被検物Ｅを顕微鏡
を使わずに肉眼で自然視状態で近距離観察すると
きの輻輳角10°〜16°が選ばれる。このため、グリ
ノー型双眼顕微鏡では、対物レンズへの入射光軸
Ａ，Ａの狭角ω（以下これをステレオアング
ルという）と接眼レンズ系３ａ，３ｂの観察光軸
Ｂ，Ｂの狭角θ（以下これを観察角という）
とが等しく、かつ上述のようにステレオアングル
ωが自然視状態の輻輳角に等しく構成されていた
め、自然な立体視ができるという長所を有する。
しかしながら、光路，を斜交させるため、光
学部品組み付けのための機械加工が複雑であり、
また対物レンズ系１ａ，１ｂと正立光学系２ａ，
２ｂとの間に通常配置される図示しない合焦や変
倍光学系の構成も複雑となるという欠点を有して
いた。 他方、ガリレオ型双眼顕微鏡は第２図に示すよ
うに光路及びはその光軸を互いにの平行に構
成している。光路は対物レンズ系４と、中間像
Paを作るための結像レンズ系７ａ、正立光学系
５ａ、及び中間像Paを観察するための接眼レン
ズ系６ａとから構成される。また、光路は前記
対物レンズ系４を共通の対物レンズをして有し、
かつ光路と同様に結像レンズ系７ｂ、正立光学
系５ｂ、接眼レンズ系６ｂとから構成される。こ
こで両結像レンズ系７ａ，７ｂの光軸は、互いに
平行でかつ対物レンズ系４の光軸４ａとも平行に
なつている。また、接眼レンズ系６ａ，６ｂの観
察光軸Ｂ，Ｂも結像レンズ系７ａ，７ｂの光
軸とそれぞれ平行になるよう構成されている。結
像レンズ系７ａ，７ｂの間隔で定義される基線長
ｌによつて対物レンズ系４への入射光軸Ａ，
Ａの作るステレオアングルωが定められる。この
ステレオアングルωによる視差をもつため、観察
光軸Ｂ，Ｂが作る観察角θが０であつても被
検物Ｅの立体視することができる。このガリレオ
型双眼顕微鏡は、上述したように２つの光路，
が互いに平行であるため光学系の構成が簡単で
あり、合焦機構や変倍機構の構成も簡単にでき、
また、撮影光学系や側視鏡等の附属光路の追加も
比較的楽にできる長所を有していた。 一般に、人間の眼は、遠方視状態では、両眼視
線に輻輳がなく、また水晶体の調節をしないもつ
とも楽で疲労の少ない観察状態をとつている。こ
のことは顕微鏡観察においても同様で、両観察光
軸Ｂ，Ｂが互いに平行なガリレオ型顕微鏡の
方が両者が輻輳しているグリノー型のそれよりも
観察時の疲労が少なく長時間の観察に有利である
といわれている。 しかしながら、顕微鏡は近距離に配置された小
物体を拡大観察する装置であり、ガリレオ型顕微
鏡におちえ、たとえ、光学的にはあたかも無限遠
方からの光束が眼に入射しようとも、脳へは近距
離の物体を見ているという前提情報があり、自然
な感覚との間に差を生むという欠点があつた。こ
のことは、特に、眼の回旋運動情報、すなわち輻
輳運動情報がないにもかかわらず、ステレオアン
グルωに起因する視差が観察されるため、観察者
は通常の立体感よりも強い不自然な立体視をする
という欠点があつた。 また、さらに眼科分野で利用されるスリツトラ
ンプ装置の双眼実体顕微鏡の場合を例にとれば、
医師は被検眼へのスリツト照明光の照射位置の調
整やスリツトの幅、長さ等の調整、あるいは被検
眼への簡単な手術処置のためにしばしば被検眼を
肉眼で観察する必要があり、その時は当然に医師
の観察眼は近用視状態におかれる。そして、次に
は顕微鏡をのぞき輻輳のない遠方視状態に眼を開
散させ、立体視しなければならず、なかなか瞬時
には隔像や立体視ができないという欠点があつ
た。 このようなガリレオ型双眼実体顕微鏡における
立体感の誇張や肉眼視から立体視生の開散運動の
必要性等は、従来いわれていた観察疲労の少なさ
を打消し、逆にグリノー型顕微鏡に比して観察疲
労が大きくなつたり、観察の不正確さや、距離感
誤認による処置ミスを招くなど、前述の種々の長
所を持つにもかかわらず、ガリレオ型顕微鏡の欠
点となつていた。 他方、グリノー型双眼実体顕微鏡にあつては、
被検物の肉眼による近用視と同じ立体視感で顕微
鏡下においても観察ができるという上述と長所を
有するが、より微少な高低差を知りたいとき、自
然視に近い立体感では判別ができない場合があ
り、立体感を強めたいという要求があつた。 本発明は、以上述べた従来の双眼顕微鏡の種々
の欠点の解消や要求を満たすためになされたもの
である。 以下、本発明を良好な実施例を示す図をもとに
説明する。第３図は本発明に係る双眼実体顕微鏡
を、スリツトランプの双眼実体顕微鏡部を例にそ
の光学配置を示すものである。この双眼顕微鏡
は、被検物Ｅの第１と第２の中間像１０２，２０
２を作るための対物光学系、および接眼レンズ系
１０５，２０５をもち、第１光路１００と第１光
路２００の２つの光路から構成されている。第１
光路１００は共通の単対物レンズ系１０１、中間
像１０２を結像するためのレンズでかつ単対物レ
ンズ系１０１の光軸１０１ａと平行にその光軸を
もつ結像レンズ系１０３、光路偏光手段であり、
かつ正立光学系としての変形ポリプリズム１０
４、及び中間像１０２を観察するための接眼レン
ズ系１０５から構成されている。他方、第２光路
２００は、前記単対物レンズ系１０１、中間像２
０２を形成するためのレンズでかつ単対物レンズ
系１０１の光軸１０１ａと平行にその光軸をもつ
結像レンズ２０３、光路偏向手段であり、かつ正
立光学系としての変形ポロプリズム２０４、及び
中間像２０２を観察するための接眼レンズン系２
０５から構成されている。 この型式で示す対物光学系は、１つの共通な対
物レンズ系１０１と対物レンズ系１０１の光軸１
０１ａと平行な光軸を有し、第１と第２の中間像
１０２，２０２を形成するための第１と第２の結
像レンズ系１０３，２０３とから構成されてい
る。 ここで、変形ポリプリズム１０４，２０４を構
成するプリズム１０６，２０６のそれぞれの頂角
αは（90°−ω／４）の大きさを持たせている。
ωは被検物Ｅへの、第１光路１００の入射光軸１
００Ａと第２光路２００の入射光軸２００Ａとの
作るステレオアングルであり、大きさは２つの結
像レンズ１０３と２０３との間の基線長ｌによつ
て定まる。上記のαとωの関係から第１光路１０
０の観察光軸１００Ｂと第２光路２００の観察光
軸２００Ｂとの成す観察角θはステレオアングル
ωと等しい角度に構成される。 このようにステレオアングルωと観察角θとを
等しくすると、肉眼による自然な立体視感にもつ
とも近い観察感をもつことは以下の実験結果から
も裏付けられた。 実験は第４図に示すような内径ａ＝2.0ｍ／ｍ、
深さｄ＝2.0ｍ／ｍ（深さ／内径比＝１）の円錐
柱穴３００を有する被検物体を第１表に示す10人
の観察者にまず肉眼で観察させ、次に第２表に示
す５種類の双眼実体顕微鏡を使つて上記被検物体
を全観察者に観察させた。そして、各機種毎に顕
微鏡下観察における被検物体の内径ａと深さｄの
比が上記肉眼時のそれより大きいか小さいかを１
から５までの５段階評価で答えてもらつた。な
お、肉眼と同程度の場合を３とし、立体感が強く
なる。すなわち、深さ／内径比が大きくなる程
４、５と答えさせ、逆に立体感が少ない場合は
２、１と小さい数で答えさせた。10名の観察者に
よる５機種の顕微鏡の立体感は第３表の通りであ
る。

【表】

【表】

【表】 第３表の結果からわかるように、観察者の立体
感は観察角θともつとも密接な関係にあり、本願
もガリレオ型もグリノー型もともに観察角θが小
さくなる程立体感は大きくなる。また、両型式と
もステレオアングルωと観察角θとが等しい場
合、肉眼と同様の自然な立体感が得られることが
立証された。 以上、説明したように、本実施例によれば、結
像レンズ１０３，２０３の光軸を互いに平行配置
のままにしているため、この前後に配置される変
倍光学系や合焦光学系（結像レンズがこれを兼ね
る場合もある）及びこれらの駆動機構がグリノー
型に比較して簡単にできるし、また撮像光学系等
の附属光学系の組み込みも容易であるというガリ
レオ型式の双眼実体顕微鏡の利点と、肉眼観察時
と同様の自然な立体感で顕微鏡下観察ができるグ
リノー型の利点を合せ持つ、新しいガリレオ型式
の双眼実体顕微鏡を得ることができる。 上記第１の実施例においてはステレオアングル
ωと観察角θが等しく成るよう固定的構成とした
が、観察角θを可変とすることによつて、グリノ
ー型式、ガリレオ型式両型式とも、顕微鏡下観察
時の立体感を肉眼時のそれよりも大きくしたり、
小さくしたり変化できることが望まれる場合があ
る。 第５図は、そのため観察角調節手段を備えた構
成の１実施例を示すもので、第１図または第２図
に示した両型式の光路偏光手段であり、かつ正立
光学系の変形例を一つの光路の正立光学系のみを
図示するものである。光路偏向手段である正立光
学系４００は２つのドーププリズム４０１と４０
２とから構成され、第２のドーププリズム４０２
の反射面４０２ａは第１のドーププリズム４０１
の反射面４０１ａに対し垂直になるように配置さ
れており、両ドーププリズムにより倒立像が正立
像として観察されるよう正立光学系を構成してい
る。そして、第２ドーププリズム４０２を軸４０
３を回転軸として回転することにより観察光軸４
０４を水平面内で移動できる観察角調節手段をも
つており、この観察角θを変化させることにより
立体感を変化させ得るように構成されている。 第６図は立体感を変化させるための他の実施例
を示す図である。一つの光路の光路偏向手段であ
る正立光学系４１０は、第１の直角プリズム４１
１と、回転ミラー４１２と、第１直角プリズム４
１１の稜線と垂直な面内に稜線をもつ第２の直角
プリズム４１３とから構成され、しかも回転ミラ
ー４１２と第２直角プリズム４１３とは接眼レン
ズ５００とともに一体となつて回転軸４１２ａを
軸として回転できるような観察角調節手段をもつ
て構成されている。これにより、観察角θを変化
させ、もつて立体感を変化できるようにしてい
る。 第７図は、立体感を可変とするためのさらに他
の実施例を示す図であり、一つの光路の光路偏向
手段である正立光学系４２０はダハ面４２１ａを
有するダハ直角プリズム４２１と、第２の直角プ
リズム４２２とから構成され、この第２直角プリ
ズム４２２は、その反射面４２２ａ内の回転軸４
２２ｂを中心に接眼レンズ５００と一体に回転で
きるような観察角調節手段をもつて構成されてい
る。これにより、観察角θを変化させ、立体感を
変化できるようにしている。また、第２直角プリ
ズム４２２はダハ直角プリズム４２１との間隔Ｄ
を変化でき、これにより観察者の瞳孔間距離に観
察光学系を調節できるように構成されている。 ところで、このような観察角調節手段を備える
ことは、第３図に示す例に限らず、第１図に示す
グリノー型、第２図に示すガリレオ型においても
適用できる。この場合、グリノー型は、対物レン
ズ型と結像レンズ系とが共用されており、対物光
学系は第１の中間像を形成するための第１を対物
レンズ系１ａと第２の中間像を形成するための第
２の対物レンズ系１ｂとからなり、かつ第１と第
２の対物レンズ系１ａ，１ｂはステレオアングル
ωを有するように互いの光軸を交差している。 以上説明したように、第５図から第７図の観察
角調節手段をもつ双眼実体顕微鏡を使用すれば、
顕微鏡下の観察時の立体感を自由に選ぶことがで
き、立体視観察に極めて便利である。 また、上記の各実施例とも観察角θを得るのに
反射面を利用しているが、本願はこれに限定され
るものでなく、プリズムの屈折作用を利用しても
よい。第８図はその一例を示すもので、第１光路
１００の対物レンズ１０１と結像レンズ１０３の
間に観察角θを形成するための偏向プリズム５０
５を、同様に第２光路２００の対物レンズ１００
と結像レンズ２０３の間に観察角θを形成するた
めの偏向プリズム５０６をそれぞれ配置すること
により観察角θを得ている。なお、本実施例で
は、さらに偏向プリズム５０５は色消しの小プリ
ズム５０１と５０２から成るロータリープリズム
で構成され、これらは軸５０５ａを回転軸として
互いに反対方向に同量づつ回転するロータリープ
リズムを採用している。また同様に偏向プリズム
５０６も色消し小プリズム５０３，５０４から成
るロータリープリズムで構成されている。これら
観察角調節手段であるロータリープリズムを作動
させると、観察角θが変化できるようになつてい
る。なお、結像レンズ１０３，２０３以降の左右
それぞれの接眼系もロータリプリズムの作動と同
時に連動してその交差角を変化させ、観察角θの
変化に追従して軸ズレをおこさないように構成さ
れている。本願発明は、以上説明したように各正
立光学系の光軸上でこの光軸に沿つて進む光線を
各接眼レンズの光軸に沿つて進ませるという条件
を維持させつつ、第１と第２の接眼レンズの観察
光軸の作る観察角θを変化させる観察角調節手段
を対物レンズと接眼レンズとの間に設ける構成と
したので、グリノー型実体顕微鏡、ガリレオ型実
体顕微鏡の双方の長所を兼ね備えさせつつ、か
つ、観察像の劣化を伴うことなく顕微鏡下の観察
時の立体感を自由に選ぶことができ、立体視観察
に極めて便利な双眼実体顕微鏡を提供することが
できるという効果を奏する。 また、各接眼レンズ系と対物レンズとの間で前
記対物光学系の光軸と平行な光軸に沿つて定義さ
れる一対の光路に、互いに外側に向けて偏向させ
て観察角を形成するための偏向プリズムを設ける
ことによる検者の視軸と各接眼レンズの光学中心
を通る光軸とが一致するように構成したので、眼
幅調整の際に接眼レンズ系を互いに接近する方向
又は離れる方向に回動させたとしても偏向プリズ
ムは、その眼幅調整のための接眼レンズ系の回動
に伴つて回動せず、従つて眼幅調整に伴う観察角
の補正を行うために偏向プリズムを回転させる必
要がないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来グリノー型双眼実体顕微鏡の光学
配置を示す図、第２図は従来のガリレオ型双眼実
体顕微鏡の光学配置を示す図、第３図は本願の第
１の実施例を示す光学配置図、第４図は立体感テ
ストに使用した被検物を示す斜視図、第５図は本
発明の第２の実施例をその一方の光路の正立光学
系部のみを示す図、第６図は本発明の第３の実施
例をその一方の光路の正立光学系部のみで示す
図、第７図は本願発明の第４の実施例をその一方
の光路の正立光学系部のみで示す図、第８図は本
発明の第５の実施例を示す光学配置図である。 １００Ｂ，２００Ｂ……観察光軸、１ａ，１
ｂ，１０１……対物レンズ系、１０２，２０２…
…中間像、１０３，２０３……結像レンズ系、１
０４，２０４，４００，４１０，４２０……光路
偏向手段、１０５，２０５……接眼レンズ系、ω
……ステレオアングル、θ……観察角、Ｅ……被
検物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検物の第１と第２の中間像を作るための対
   物光学系と、該第１と第２の中間像のそれぞれを
   観察するための第１と第２の接眼レンズ系とを有
   し、前記中間像を正立像として観察できるように
   第１と第２の正立光学系を前記第１と第２の接眼
   レンズの前方にそれぞれ配置した双眼実体顕微鏡
   であつて、 前記第１と第２の接眼レンズ系の作る観察角θ
   を変化させて観察角の立体感を変化させるための
   観察角調節手段として前記第１と第２の正立光学
   系を用い、該観察角調節手段はその光軸上でこの
   光軸に沿つて進む光線を各接眼レンズの光軸に沿
   つて進ませるという条件が維持されていることを
   特徴とする双眼実体顕微鏡。 ２ 対物光学系は１つの共通な対物レンズ系と該
   対物レンズ系の光軸と平行な光軸を有し、第１と
   第２の結像レンズ系とから構成されたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の双眼実体顕
   微鏡。 ３ 対物光学系は第１の中間像を形成するための
   第１の対物レンズ系と、第２の中間像を形成する
   ための第２の対物レンズ系とからなり、かつ該第
   １と第２の対物レンズ系はステレオアングルωを
   有するように互いの光軸を交差してなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の双眼実体顕
   微鏡。 ４ 一個の対物レンズを有し被検物の第１と第２
   の中間像を作るための対物光学系と、該第１と第
   ２の接眼レンズ系と、該各接眼レンズ系と前記各
   対物レンズとの間に設けられた第１、第２の正立
   光学系とを有し、該各正立光学系と前記対物レン
   ズとの間で該対物レンズの光学中心を通る光軸と
   平行な光軸に沿つて定義される一対の光路に、該
   一対の光路を互いに外側に向けて偏向させて観察
   角を形成する偏向プリズムを設けることにより検
   者の視軸と各接眼レンズの光学中心を通る光軸と
   が一致するように構成したことを特徴とする双眼
   実体顕微鏡。