可変３次元立体顕微鏡アセンブリ
本明細書の諸実施形態は、可変３次元立体顕微鏡アセンブリを提示する。このアセンブリは、ハウジングと、対象物を左眼および右眼それぞれで見るための左接眼部および右接眼部を備える接眼部光学ユニットとを含む。一対の可動伸縮アームが、対象物から反射された光を集束するための対物レンズユニットに、可動スリーブに沿って着脱可能に結合される。各光学部品は、左接眼部と右接眼部を同時に通す対象物の所望の双眼視を可能にするように用意される。一対の可動伸縮アームは、対象物に焦点を合わせるために独立して動かされ回転される。立体顕微鏡アセンブリは、左光路と右光路との間の距離を変えるための機械的および光学的デバイスと可動アームとを含み、対象物に焦点を合わせるための可動伸縮アームを収束の様々な角度位置に置くことによって、３次元視覚／奥行き感覚の度合いを増大または変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[本明細書のプリアンブル]
以下の明細書は、本発明および本発明の実施法を具体的に説明する。
【０００２】
本明細書の諸実施形態は、一般に顕微鏡の分野に関し、具体的には立体顕微鏡に関する。本明細書の諸実施形態は、より具体的には３次元視覚（3-D vision）、またはより大きい可変奥行き感覚（variable depth perception）を得ることができる立体顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００３】
拡大鏡および顕微鏡を用いる作業では、動きの自由が大きく制限される。拡大鏡を用いると対象物からの距離が固定され、加えて視野が非常に限定される。これは特に医学において好ましくない。拡大鏡は、その２次元視覚に関して、倍率が低く不便であることが多い。現在入手可能な手術用顕微鏡は、瞳孔間距離（ＩＰＤ）が可変で調整可能である２つの接眼部を有する。通常は、ＩＰＤを調整すると２つの眼で快適に見ることが容易になる。こうした顕微鏡は立体顕微鏡と呼ばれる。
【０００４】
従来の顕微鏡と立体顕微鏡との主な違いは、従来の顕微鏡では試料を単一の方向から観察するのに対して、立体顕微鏡では大きく異なる２つの角度から対象物を観察することであり、それによって、立体顕微鏡像に必要とされる明瞭に異なる２つの像が得られる。立体顕微鏡では対象物の３次元視像が得られるが、同じ対象物を従来の顕微鏡を通して見ると平坦に見える。これは、複合顕微鏡が双眼ヘッドを有する場合でも当てはまる。なぜなら、それぞれの眼が、まさに単一の対物レンズ系に起因するほとんど同じ像を見るからである。
【０００５】
立体顕微鏡は、目視観察のもとで対象物を操作するために、かつ／または対象物の微細な細部をより見やすくするために使用される。対象物の操作は、低い拡大率のもとで行われることが好ましく、良好な３次元再現を必要とする。微細な識別のためには、高い分解能を伴う高い倍率に、器材の変更を伴わずに迅速に切替えることが望まれる。立体顕微鏡では、様々な観察角度で同じ対象物の２つの視像が得られ、これが見る人によって対象物の３次元像として知覚される。
【０００６】
しかし、３次元視像は、ある限定された試料の向きで得られる。その試料に触れずに、または試料の向きを変えずに同じ試料を異なる方向から見ることに関しては、ある特定の不利な点がある。奥行き感覚および視野が増大した立体顕微鏡があれば有利である。この立体顕微鏡は、行われている作業の精度を向上するのに役立つ。したがって、視野および視野の深さを増大するために対物レンズ間距離が可変である立体顕微鏡が必要とされている。
【０００７】
上述の短所、不利な点および問題が、以下の細目を読むことによって理解されるであろう本明細書で扱われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本明細書の諸実施形態の主な目的は、視野および視野の深さの増大を実現するために対物レンズ間距離が可変である３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【０００９】
本明細書の諸実施形態の別の目的は、対象物に焦点を合わせるために伸縮アームが互いに独立して動作する可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１０】
本明細書の諸実施形態のさらに別の目的は、視野がより深く３次元像がより鮮明である対象物の３次元像を容易かつ効率的に見ることを可能にするために、光路を完全かつ十分に対物レンズの中心に置くことができるようにする対の／２つの対物レンズを有する可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１１】
本明細書の諸実施形態のさらに別の目的は、画像データを処理するためのいかなるコンピュータプログラムも使用しないで直接対象物の３次元視像を得る可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１２】
本明細書の諸実施形態のさらに別の目的は、対象の様々な角度での画像の同時固定を確実にするために光線を収束しやすくする可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１３】
本明細書の諸実施形態のさらに別の目的は、非平行光軸を有する可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１４】
本明細書の諸実施形態のさらに別の目的は、対物レンズ間有効光学距離が可変である可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１５】
これらおよび他の本明細書の諸実施形態の目的および利点は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本明細書の諸実施形態の様々な実施形態では、３次元立体顕微鏡アセンブリを提示する。本明細書の諸実施形態の一実施形態によれば、可変３次元立体顕微鏡アセンブリはハウジングを有する。左眼で対象物を見るための左接眼部が、ハウジング内部で組み合わされる。右眼で対象物を見るための右接眼部が、ハウジング内部で組み合わされる。一対の伸縮アームが、不透明な可撓性スリーブによってハウジングに着脱可能に装着される。可撓性スリーブは硬く、剛性でも可撓性でもよい。対象部から反射された光を集束するための対物レンズユニットが、一対の伸縮アームの上方に装着される。複数のプリズムが、左接眼部と右接眼部を同時に通して双眼視を可能にするためにハウジング内に設けられる。一対の伸縮アームが、対象物に焦点を合わせるように独立して動かされ回転される。対物レンズユニットは、左光経路と右光経路の間の対物レンズ間距離を変えるための機械的および光学的デバイスユニットを、対象物に焦点を合わせて３次元視覚の度合いを増大させるために含む。
【００１７】
アセンブリは、ビームスプリッタおよびズーム変更器（zoom changer）を備える。左接眼部レンズ経路と右接眼部レンズ経路とを別のものにするためのビームスプリッタは、左接眼部および右接眼部の下に装着される。対象物に焦点を合わせるためのズーム変更器がビームスプリッタに結合される。
【００１８】
対物レンズユニットは、左接眼部および右接眼部の軸に沿って装着された左対物レンズおよび右対物レンズなどの２つの対物レンズを有する。対物レンズユニットは少なくとも１つの主鏡を、この鏡の面が対物レンズの光軸に対して直角をなすように配置して含む。
【００１９】
アセンブリ可撓性スリーブは、一対の伸縮アームのヒンジ運動を可能にする。
【００２０】
一対の伸縮アームは、左対物レンズおよび右対物レンズそれぞれの光軸に対して垂直および可変傾斜角をなして配置される。一対の伸縮アームは、独立して動かされるように構成される。一対の伸縮アームは、同時に動かされるように構成される。一対の伸縮アームは、立体顕微鏡の軸に垂直の方向を中心に振れる動きをすることができる。
【００２１】
アセンブリはさらに、一対の伸縮アームそれぞれの最も遠い部分に装着された少なくとも１つの集束反射器、集束鏡または集束プリズムを、対象物から受光されたビームを左接眼部および右接眼部に反射する向きに沿って備え、その向きは主鏡の向きと同じである。
【００２２】
アセンブリはさらに、それぞれの伸縮アームの最も遠い部分に設けられているスロットに装着された平面偏光フィルタを光路内に備える。
【００２３】
伸縮アームに装着された主鏡は、伸縮アームが傾くのと同時に向きが合わせられる。対物レンズユニットは、対象物からの光線を左レンズ経路および右レンズ経路に送り込むための複数のプリズムおよびレンズからなる構成物を備える。
【００２４】
対象物からの光線は、左レンズ経路および右レンズ経路を通って進んだ後に、それぞれ左接眼部および右接眼部に達する。光学像と共に左接眼部および右接眼部に至る左レンズ経路と右レンズ経路は、互いに非常に近接して装着される。
【００２５】
一対の伸縮アームは、右伸縮アームと左伸縮アームである。右伸縮アームはハウジングの右側に装着され、左伸縮アームはハウジングの左側に装着される。一対の伸縮アームは、金属または光ファイバデバイスでできている。
【００２６】
本明細書の一実施形態によれば、可変３次元立体顕微鏡アセンブリはハウジングを備える。左眼で対象物を見るための左接眼部がハウジング内部で組み合わされ、右眼で対象物を見るための右接眼部がハウジング内部で組み合わされる。一対の伸縮アームが、可撓性スリーブによってハウジングに着脱可能に装着される。対象物から反射された光を集束するための対物レンズユニットが、一対の伸縮アームの上方に装着される。複数のプリズムが、左接眼部と右接眼部を同時に通して双眼視を可能にするためにハウジング内に設けられる。一対の伸縮アームは、対象物に焦点を合わせるために独立して動かされ回転される。対物レンズユニットは、左光経路と右光経路の間の対物レンズ間距離を変えるための左対物レンズユニットおよび右対物レンズユニットを、対象物に焦点を合わせて３次元視覚の度合いを増大させるために含む。
【００２７】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリはさらに、左接眼部レンズ経路と右接眼部レンズ経路とを別のものにするための、左接眼部および右接眼部の下に装着されたビームスプリッタを備える。対象物に焦点を合わせるためのズーム変更器がビームスプリッタに結合される。
【００２８】
可変３次元立体顕微鏡の対物レンズユニットは、左接眼部および右接眼部の軸に沿って装着された左対物レンズおよび右対物レンズを含む。対物レンズユニットは少なくとも１つの主鏡を、この鏡の面が対物レンズの光軸に対して直角をなすように配置して含む。対物レンズユニットはまた、対象物からの光線を左レンズ経路および右レンズ経路に送り込むための複数のプリズムおよびレンズからなる構成物を備える。対象物からの光線は、左レンズ経路および右レンズ経路を通って進んだ後に、それぞれ左接眼部および右接眼部に達する。左接眼部および右接眼部に光学像と共に至る左レンズ経路と右レンズ経路は、互いに非常に近接して装着されている。
【００２９】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリの伸縮アームは、一対の伸縮アームのヒンジ運動を可能にする可撓性スリーブを含む。一対の伸縮アームは、右伸縮アームおよび左伸縮アームを備える。右伸縮アームはハウジングの右側に装着され、左伸縮アームはハウジングの左側に装着される。一対の伸縮アームは、金属管もしくは剛性の管、または光ファイバデバイスでできている。
【００３０】
一対の伸縮アームは、左対物レンズおよび右対物レンズの光軸に対して垂直に配置され、一対の伸縮アームを独立して動かすだけでなく同時に動かすこともできるように構成される。一対の伸縮アームは、立体顕微鏡の軸に垂直の方向を中心に振れる動きをすることができる。偏光フィルタが、それぞれの伸縮アームの最も外側に設けられたスロットに装着される。
【００３１】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリはさらに、一対の伸縮アームそれぞれの最も遠い部分に装着された少なくとも１つの集束鏡を、対象物から受光したビームを左接眼部および右接眼部に反射する向きに沿って備え、その向きは主鏡の向きと同じである。伸縮アームに装着された主鏡は、伸縮アームが傾くのと同時に向きが合わせられる。
【００３２】
本明細書の一実施形態によれば、単一の伸縮アームを対物レンズユニットに装着することができる。光路の少なくとも一方が、その伸縮アームを通ることができ、他方の光路は別の対物レンズを直接通過する。したがって、単一の伸縮アームだけで対象物の３次元視覚を、それぞれの対物レンズと協働して得ることができる。
【００３３】
これらおよび他の本明細書の諸実施形態の態様は、以下の説明および添付の図面と併せて考慮すれば、よりよく評価および理解されるであろう。しかし、以下の説明は、好ましい実施形態、およびその多くの具体的細部を示しているが、限定的ではなく例示的に提示されていることを理解されたい。多くの変更および修正を本明細書の諸実施形態の範囲内で、その趣旨から逸脱することなく加えることができ、本明細書の諸実施形態にはこのような修正のすべてが含まれる。
【００３４】
他の目的、特徴および利点は、当業者には、本明細書の好ましい諸実施形態についての以下の説明および添付の図面から想起されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来の立体顕微鏡の断面図である。
【図２】本明細書の一実施形態による３次元立体顕微鏡アセンブリの垂直断面図である。
【図３】本明細書の一実施形態による、伸縮アームのヒンジ運動を示す３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図である。
【図４】本明細書の一実施形態による、１つの伸縮アームを有する着脱可能アダプタを示す３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図である。
【図５】本明細書の一実施形態による、可撓性光ファイバアームを有する３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本明細書の諸実施形態の具体的な特徴は、一部の図面に示され他のものには示されない。これは単に便宜のために行われるにすぎない。なぜなら、各特徴は、本明細書の諸実施形態による他の特徴のいずれかまたはすべてと組み合わせることができるからである。
【００３７】
以下の詳細な説明では、説明の一部をなす添付の図面が参照され、図面には、実施できる具体的な実施形態が例示的に示されている。これらの実施形態は、当業者がこれら実施形態を実施できるように十分詳しく説明されるが、論理的変更、機械的変更、および他の変更を加えることが各実施形態の範囲から逸脱することなく可能であることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されるべきではない。
【００３８】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリはさらに、左接眼部レンズ経路と右接眼部レンズ経路とを別のものするための、左接眼部および右接眼部の下に装着されたビームスプリッタを備える。対象物に焦点を合わせるためのズーム変更器が、ビームスプリッタに結合される。
【００３９】
可変３次元立体顕微鏡の対物レンズユニットは、左接眼部および右接眼部の軸に沿ってそれぞれ装着された左対物レンズおよび右対物レンズを含む。対物レンズユニットは少なくとも１つの主鏡を、この鏡の面が対物レンズの光軸と直角をなすように配置して含む。対物レンズユニットはまた、対象物からの光線を左レンズ経路および右レンズ経路に送り込むための複数のプリズムおよびレンズからなる構成物を備える。対象物からの光線は、左レンズ経路および右レンズ経路を通って進んだ後に、それぞれ左接眼部および右接眼部に達する。左接眼部および右接眼部に光学像と共に至る左レンズ経路と右レンズ経路は、互いに非常に近接して装着されている。
【００４０】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリの伸縮アームは、一対の伸縮アームのヒンジ運動を可能にするための可撓性スリーブを含む。一対の伸縮アームは、右伸縮アームおよび左伸縮アームを含む。右伸縮アームはハウジングの右側に装着され、左伸縮アームはハウジングの左側に装着される。一対の伸縮アームは、金属または光ファイバでできている。
【００４１】
一対の伸縮アームは、左対物レンズおよび右対物レンズの光軸に対して垂直および可変傾斜角をなして配置され、一対の伸縮アームを独立して動かすだけでなく同時に動かすこともできるように構成される。一対の伸縮アームは、立体顕微鏡の軸に垂直の方向を中心に振れる動きをすることができる。偏光フィルタが、それぞれの伸縮アームの最も外側に設けられたスロットに装着される。
【００４２】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリはさらに、一対の伸縮アームそれぞれの最も遠い部分に装着された少なくとも１つの集束鏡またはプリズムを、対象物から受光したビームを左接眼部および右接眼部に反射する向きに沿って備え、その向きは主鏡の向きと同じである。伸縮アームに装着された主鏡は、伸縮アームが傾くのと同時に向きが合わせられる。
【００４３】
本明細書の一実施形態によれば、単一の伸縮アームだけで対象物の３次元視覚を得ることができる。
【００４４】
図１は、従来の立体顕微鏡の断面線図を示す。立体顕微鏡１００は、ハウジング１０１と、ハウジング１０１に装着された接眼部１０６および１０７を通して双眼視を可能にするために、対象物１０３から反射された光を別々の経路に通して複数のプリズム１０４および１０５の上に集束するように設けられた単一の対物レンズ１０２と、を備える。単一の対物レンズ１０２は、複数のプリズム１０４およびレンズ１０５からなる構成物を備える別々の２つの経路に光を送り込む。これら別々の２つの経路は、以下でレンズ経路（ＬＰ）と呼ぶ。対象物１０３から反射する光は対物レンズ１０２に向けられる。さらに光は、左レンズ経路１０６および右レンズ経路１０７を通って進んだ後に、対応する左接眼部および右接眼部に達する。しかし、上述の立体顕微鏡のレンズ間経路距離は限定され固定されている。左接眼部および右接眼部に光学像と共に至る左レンズ経路と右レンズ経路は、２２ミリメートルから２８ミリメートルの間の範囲の距離で互いに非常に近接している。従来の立体顕微鏡によってこうして形成される像は固定されており、所定の視野深度を有する。制限される像形成、および結果として生じる視野深度は、３次元立体顕微鏡において有利に克服され、その諸実施形態が以下で簡潔に説明される。
【００４５】
図２は、本明細書の一実施形態による３次元立体顕微鏡アセンブリの垂直断面図を示す。３次元立体顕微鏡２００は、ハウジング２０１、接眼部ユニット２０２、および対物レンズユニット２０３を備える。接眼部ユニット２０２は、対象物２０４の左眼視用の、ハウジング２０１内にアセンブルされた左接眼部２０５ｂと、対象物２０４の右眼視用の、ハウジング２０１内にアセンブルされた右接眼部２０５ａと、を含む。ビームスプリッタ構成物２０６は、左接眼部２０５ｂおよび右接眼部２０５ａの下に装着される。ビームスプリッタ構成物は、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａを含む。左ズーム変更器２０７ｂおよび右ズーム変更器２０７ａは、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａと動作可能に結合される。対物レンズユニット２０３は、左接眼部２０５ｂおよび右接眼部２０５ａの軸に沿って装着された左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ｂなどの対物レンズ対を含み、対物レンズ２０８ａ、２０８ｂは互いに独立して配置される。
【００４６】
左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａのそれぞれに、左対物レンズ２０８ｂ用の少なくとも１つの主鏡２０９ｂ、および右対物レンズ２０８ａ用のもう１つの主鏡２０９ａが、鏡２０９ｂ、２０９ａの面が左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａの光軸と直角をなすように配置される。左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａのそれぞれの光軸に対してほぼ垂直である左伸縮アーム２１０ｂおよび右伸縮アーム２１０ａを含む一対の伸縮アームが設けられる。少なくとも１つの集束鏡２１１が、それぞれの伸縮アーム２１０の最も遠い部分に、主鏡２０９ａ、２０９ｂの向きと同じ向きに沿って、対象物２０４から受光したビームを左接眼部２０２ｂおよび右接眼部２０２ａへ反射するように装着される。照明光源２１３が伸縮アームの下に設けられ、あるいは顕微鏡の光軸と同軸に配置される。平面偏光フィルタ２１２が、伸縮アーム２１０それぞれの最も遠い部分に設けられたスロットに装着される。
【００４７】
図３は、本明細書の一実施形態による、伸縮アームのヒンジ運動を示す可変３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図を示す。この伸縮アームは、対物レンズユニットに着脱可能に装着されている左伸縮アーム２１０ｂおよび右伸縮アーム２１０ａを含む。伸縮アーム２１０ａ、２１０ｂは、独立した動きをするように、あるいは左伸縮アーム２１０ｂと右伸縮アーム２１０ａが同時に動くように構成されている。さらに、伸縮アーム２１０ａ、２１０ｂは、図３に示された立体顕微鏡の軸Ａ−Ａ１に対して垂直の方向を中心に振れる動きをすることができる。伸縮アーム２１０ａ、２１０ｂに装着された主鏡２０９ａ、２０９ｂは、伸縮アーム２１０ａ、２１０ｂが傾くのと同時に向きを合わせることができる。左伸縮アーム２１０ｂおよび右伸縮アーム２１０ａそれぞれは、可撓性スリーブ３０２ｂおよび３０２ａによって対物レンズ２０８ｂ、２０８ａに接続される。これらの可撓性スリーブ３０２ａ、３０２ｂは、伸縮アーム２１０ａ、２１０ｂのヒンジ運動を可能にする。
【００４８】
図４は、本明細書の一実施形態による、１つの伸縮アームを有する着脱可能アダプタを示す可変３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図を示す。３次元立体顕微鏡２００は、ハウジング２０１、接眼部ユニット２０２、および対物レンズユニット２０３を備える。図２に示されるように、接眼部ユニット２０２は、対象物２０４の左眼視用の、ハウジング２０１内にアセンブルされた左接眼部２０５ｂと、対象物２０４の右眼視用の、ハウジング２０１内にアセンブルされた右接眼部２０５ａと、を含む。着脱可能アダプタ４０１が、図４に示されるように設けられる。アダプタ４０１は着脱可能であり、市販されている任意の単一対物レンズ顕微鏡にも装着することができる。補正レンズ４０２が、左伸縮アーム２１０ｂの内部に採用されている。ビームスプリッタ構成物２０６が、左接眼部２０５ｂおよび右接眼部２０５ａの下に装着される。ビームスプリッタ構成物は、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａを含む。左ズーム変更器２０７ｂおよび右ズーム変更器２０７ａは、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａに動作可能に結合される。対物レンズユニット２０３は、左接眼部２０５ｂの軸に沿って装着された左対物レンズ２０８ｂを含む。左伸縮アーム２１０ｂが、可撓性スリーブ３０２ｂによりアダプタに装着される。左伸縮アーム２１０ｂは、より大きい度合いの３次元視覚または奥行き感覚を得るために対象物２０４に焦点を合わせるように調整することができる。
【００４９】
左対物レンズ２０８ｂに、少なくとも１つの主鏡２０９ｂが、鏡２０９ｂの面が左対物レンズ２０８ｂの光軸と直角をなすように配置される。左対物レンズ２０８ｂの光軸に対してほぼ垂直である左伸縮アーム２１０ｂが設けられる。少なくとも１つの集束鏡２１１が、左伸縮アーム２１０ｂの最も遠い部分に、主鏡２０９ａの向きと同じ向きに沿って、対象物２０４から受光したビームを左接眼部２０２ｂへ反射するように装着される。照明光源２１３が伸縮アームの下に設けられ、あるいは顕微鏡の光軸と同軸に配置される。平面偏光フィルタ２１２ｂが、左伸縮アーム２１０ｂの最も遠い部分に設けられたスロットに装着される。対象物２０４からの右光路は、光線が右ズーム変更器２０７ａおよび右ビームスプリッタ２０６ｂを通過した後、右接眼部２０５ａから直接見える。
【００５０】
図５は、本明細書の一実施形態による、可撓性光ファイバアームを有する可変３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図を示す。可変３次元立体顕微鏡２００は、接眼部ユニットおよび対物レンズユニットを含むハウジング２０１を備える。接眼部ユニットは、対象物２０４の左眼視用にハウジング２０１内にアセンブルされた左接眼部２０５ｂと、対象物２０４の右眼視用にハウジング２０１内にアセンブルされた右接眼部２０５ａと、を含む。ビームスプリッタ構成物２０６は、左接眼部２０５ｂおよび右接眼部２０５ａの下に装着される。ビームスプリッタ構成物は、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａを含む。左ズーム変更器２０７ｂおよび右ズーム変更器２０７ａは、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａに動作可能に結合される。対物レンズユニットは、左接眼部２０５ｂおよび右接眼部２０５ａの軸に沿って装着された左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ｂなどの対物レンズ対を含み、対物レンズ２０８ａ、２０８ｂは互いに独立して配置される。
【００５１】
左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａのそれぞれに、左対物レンズ２０８ｂ用の少なくとも１つの主鏡２０９ｂ、および右対物レンズ２０８ａ用のもう１つの主鏡２０９ａが、鏡２０９ｂ、２０９ａの面が左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａの光軸と直角をなすように配置される。左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａのそれぞれの光軸に対してほぼ垂直である左光ファイバアーム２１０ｂおよび右光ファイバアーム２１０ａを含む可撓性光ファイバアーム対が用意される。照明光源２１３が伸縮アームの下に設けられる。平面偏光フィルタ２１２ｂおよび２１２ａがそれぞれ、左光ファイバアーム２１０ｂおよび右光ファイバアーム２１０ａそれぞれの最も遠い部分に設けられたスロットに装着される。
【００５２】
可変３次元立体顕微鏡２００の対物レンズ間距離は、立体顕微鏡２００のハウジングの対物レンズ内に機械的および光学的デバイスを有することによって、可変３次元立体顕微鏡２００がより大きい度合いの３次元視覚と共に対象物２０４に焦点を合わせることができるように変えられる。
【００５３】
本明細書の一実施形態によれば、可変３次元立体顕微鏡アセンブリは、光学距離間（inter-optical distance）を変えて３次元効果または奥行き感覚を増大させるために、対物レンズの収束度を最小１０度から最大１２０度まで調整することができる。
【００５４】
すなわち、可変３次元立体顕微鏡アセンブリの様々な実施形態では、３次元効果または奥行き感覚を増大させるために、対物レンズの収束度を所望のレベルに調整し、左および右の入射光ビームの光学距離間を容易に、効率的に、かつ正確に変えることができる。
【００５５】
本明細書の諸実施形態の可変３次元立体顕微鏡アセンブリでは、画像データを処理するためのコンピュータシステムが存在しないので、対象物の３次元像を直接見ることができる。可変３次元立体顕微鏡の２つの像観測デバイスは、別々に互いに独立して機能し、それによって操作しやすくする。この可変３次元立体顕微鏡は、対象の別々の視像の同時固定を確実にするような収束を実現する設計になっている。対の／２つの対物レンズを有する本明細書の諸実施形態の可変３次元立体顕微鏡は、各光路を完全かつ十分に対象物に集中することができ、様々な対象物の３次元像を容易かつ効率的に見ることができる。奥行き感覚または３次元の度合いを制御（増大または低減）することが、単に収束角を大きくする、または小さくすることによって可能である。本明細書の諸実施形態の立体顕微鏡には、多くの産業および医療もしくは外科手術の分野、または他の分野において数知れない実際的用途がある。本明細書の諸実施形態の可変３次元立体顕微鏡は、対象物の奥行き感覚の増大をもたらし、視野の増大をもたらす。これにより、産業、医療、または研究所での業務がやりやすく、かつ安全になる。
【００５６】
具体的実施形態についての以上の説明により、本明細書の諸実施形態の一般的性質が十分に明らかになるので、他の人には、現在の知識を適用することによって、このような具体的実施形態を様々な応用例で容易に修正および／または適合させることが、一般概念から逸脱することなく可能であり、したがって、このような適合形態および修正形態は、開示された実施形態の等価物の意味および範囲内に含まれるべきものである。本明細書で用いられた用語または術語は、限定ではなく説明を目的とすることを理解されたい。したがって、本明細書の諸実施形態は、好ましい実施形態に関して説明されているが、当業者には、本明細書の諸実施形態を添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内の修正と併せて実施できることが理解されよう。
【００５７】
本明細書の諸実施形態は、様々な具体的実施形態と共に説明されているが、当業者には、本明細書の諸実施形態を修正と併せて実施することが明らかであろう。しかし、このような修正のすべては、特許請求の範囲内であると考えられる。また、添付の特許請求の範囲は、本明細書で説明された実施形態の一般的および具体的特徴のすべてと、言語的にその間に入ると言える諸実施形態の範囲についての記述のすべてとを包含するものであることも理解されたい。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 立体顕微鏡
１０１ ハウジング
１０２ 対物レンズ
１０３ 対象物
１０４ プリズム
１０５ プリズム
１０６ 接眼部
１０７ 接眼部
２００ ３次元立体顕微鏡
２０１ ハウジング
２０２ 接眼部ユニット
２０３ 対物レンズユニット
２０４ 対象物
２０５ａ 右接眼部
２０５ｂ 左接眼部
２０６ａ 右ビームスプリッタ
２０６ｂ 左ビームスプリッタ
２０７ａ 右ズーム変更器
２０７ｂ 左ズーム変更器
２０８ａ 右対物レンズ
２０８ｂ 左対物レンズ
２０９ａ 主鏡
２０９ｂ 主鏡
２１０ａ 右伸縮アーム
２１０ｂ 左伸縮アーム
２１１ａ 集束鏡
２１１ｂ 集束鏡
２１２ａ 平面偏光フィルタ
２１２ｂ 平面偏光フィルタ
２１３ 照明光源
３０２ａ 可撓性スリーブ
３０２ｂ 可撓性スリーブ
４０１ アダプタ
４０２ 補正レンズ
【技術分野】
【０００１】
[本明細書のプリアンブル]
以下の明細書は、本発明および本発明の実施法を具体的に説明する。
【０００２】
本明細書の諸実施形態は、一般に顕微鏡の分野に関し、具体的には立体顕微鏡に関する。本明細書の諸実施形態は、より具体的には３次元視覚（3-D vision）、またはより大きい可変奥行き感覚（variable depth perception）を得ることができる立体顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００３】
拡大鏡および顕微鏡を用いる作業では、動きの自由が大きく制限される。拡大鏡を用いると対象物からの距離が固定され、加えて視野が非常に限定される。これは特に医学において好ましくない。拡大鏡は、その２次元視覚に関して、倍率が低く不便であることが多い。現在入手可能な手術用顕微鏡は、瞳孔間距離（ＩＰＤ）が可変で調整可能である２つの接眼部を有する。通常は、ＩＰＤを調整すると２つの眼で快適に見ることが容易になる。こうした顕微鏡は立体顕微鏡と呼ばれる。
【０００４】
従来の顕微鏡と立体顕微鏡との主な違いは、従来の顕微鏡では試料を単一の方向から観察するのに対して、立体顕微鏡では大きく異なる２つの角度から対象物を観察することであり、それによって、立体顕微鏡像に必要とされる明瞭に異なる２つの像が得られる。立体顕微鏡では対象物の３次元視像が得られるが、同じ対象物を従来の顕微鏡を通して見ると平坦に見える。これは、複合顕微鏡が双眼ヘッドを有する場合でも当てはまる。なぜなら、それぞれの眼が、まさに単一の対物レンズ系に起因するほとんど同じ像を見るからである。
【０００５】
立体顕微鏡は、目視観察のもとで対象物を操作するために、かつ／または対象物の微細な細部をより見やすくするために使用される。対象物の操作は、低い拡大率のもとで行われることが好ましく、良好な３次元再現を必要とする。微細な識別のためには、高い分解能を伴う高い倍率に、器材の変更を伴わずに迅速に切替えることが望まれる。立体顕微鏡では、様々な観察角度で同じ対象物の２つの視像が得られ、これが見る人によって対象物の３次元像として知覚される。
【０００６】
しかし、３次元視像は、ある限定された試料の向きで得られる。その試料に触れずに、または試料の向きを変えずに同じ試料を異なる方向から見ることに関しては、ある特定の不利な点がある。奥行き感覚および視野が増大した立体顕微鏡があれば有利である。この立体顕微鏡は、行われている作業の精度を向上するのに役立つ。したがって、視野および視野の深さを増大するために対物レンズ間距離が可変である立体顕微鏡が必要とされている。
【０００７】
上述の短所、不利な点および問題が、以下の細目を読むことによって理解されるであろう本明細書で扱われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本明細書の諸実施形態の主な目的は、視野および視野の深さの増大を実現するために対物レンズ間距離が可変である３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【０００９】
本明細書の諸実施形態の別の目的は、対象物に焦点を合わせるために伸縮アームが互いに独立して動作する可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１０】
本明細書の諸実施形態のさらに別の目的は、視野がより深く３次元像がより鮮明である対象物の３次元像を容易かつ効率的に見ることを可能にするために、光路を完全かつ十分に対物レンズの中心に置くことができるようにする対の／２つの対物レンズを有する可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１１】
本明細書の諸実施形態のさらに別の目的は、画像データを処理するためのいかなるコンピュータプログラムも使用しないで直接対象物の３次元視像を得る可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１２】
本明細書の諸実施形態のさらに別の目的は、対象の様々な角度での画像の同時固定を確実にするために光線を収束しやすくする可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１３】
本明細書の諸実施形態のさらに別の目的は、非平行光軸を有する可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１４】
本明細書の諸実施形態のさらに別の目的は、対物レンズ間有効光学距離が可変である可変３次元立体顕微鏡アセンブリを開発することである。
【００１５】
これらおよび他の本明細書の諸実施形態の目的および利点は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本明細書の諸実施形態の様々な実施形態では、３次元立体顕微鏡アセンブリを提示する。本明細書の諸実施形態の一実施形態によれば、可変３次元立体顕微鏡アセンブリはハウジングを有する。左眼で対象物を見るための左接眼部が、ハウジング内部で組み合わされる。右眼で対象物を見るための右接眼部が、ハウジング内部で組み合わされる。一対の伸縮アームが、不透明な可撓性スリーブによってハウジングに着脱可能に装着される。可撓性スリーブは硬く、剛性でも可撓性でもよい。対象部から反射された光を集束するための対物レンズユニットが、一対の伸縮アームの上方に装着される。複数のプリズムが、左接眼部と右接眼部を同時に通して双眼視を可能にするためにハウジング内に設けられる。一対の伸縮アームが、対象物に焦点を合わせるように独立して動かされ回転される。対物レンズユニットは、左光経路と右光経路の間の対物レンズ間距離を変えるための機械的および光学的デバイスユニットを、対象物に焦点を合わせて３次元視覚の度合いを増大させるために含む。
【００１７】
アセンブリは、ビームスプリッタおよびズーム変更器（zoom changer）を備える。左接眼部レンズ経路と右接眼部レンズ経路とを別のものにするためのビームスプリッタは、左接眼部および右接眼部の下に装着される。対象物に焦点を合わせるためのズーム変更器がビームスプリッタに結合される。
【００１８】
対物レンズユニットは、左接眼部および右接眼部の軸に沿って装着された左対物レンズおよび右対物レンズなどの２つの対物レンズを有する。対物レンズユニットは少なくとも１つの主鏡を、この鏡の面が対物レンズの光軸に対して直角をなすように配置して含む。
【００１９】
アセンブリ可撓性スリーブは、一対の伸縮アームのヒンジ運動を可能にする。
【００２０】
一対の伸縮アームは、左対物レンズおよび右対物レンズそれぞれの光軸に対して垂直および可変傾斜角をなして配置される。一対の伸縮アームは、独立して動かされるように構成される。一対の伸縮アームは、同時に動かされるように構成される。一対の伸縮アームは、立体顕微鏡の軸に垂直の方向を中心に振れる動きをすることができる。
【００２１】
アセンブリはさらに、一対の伸縮アームそれぞれの最も遠い部分に装着された少なくとも１つの集束反射器、集束鏡または集束プリズムを、対象物から受光されたビームを左接眼部および右接眼部に反射する向きに沿って備え、その向きは主鏡の向きと同じである。
【００２２】
アセンブリはさらに、それぞれの伸縮アームの最も遠い部分に設けられているスロットに装着された平面偏光フィルタを光路内に備える。
【００２３】
伸縮アームに装着された主鏡は、伸縮アームが傾くのと同時に向きが合わせられる。対物レンズユニットは、対象物からの光線を左レンズ経路および右レンズ経路に送り込むための複数のプリズムおよびレンズからなる構成物を備える。
【００２４】
対象物からの光線は、左レンズ経路および右レンズ経路を通って進んだ後に、それぞれ左接眼部および右接眼部に達する。光学像と共に左接眼部および右接眼部に至る左レンズ経路と右レンズ経路は、互いに非常に近接して装着される。
【００２５】
一対の伸縮アームは、右伸縮アームと左伸縮アームである。右伸縮アームはハウジングの右側に装着され、左伸縮アームはハウジングの左側に装着される。一対の伸縮アームは、金属または光ファイバデバイスでできている。
【００２６】
本明細書の一実施形態によれば、可変３次元立体顕微鏡アセンブリはハウジングを備える。左眼で対象物を見るための左接眼部がハウジング内部で組み合わされ、右眼で対象物を見るための右接眼部がハウジング内部で組み合わされる。一対の伸縮アームが、可撓性スリーブによってハウジングに着脱可能に装着される。対象物から反射された光を集束するための対物レンズユニットが、一対の伸縮アームの上方に装着される。複数のプリズムが、左接眼部と右接眼部を同時に通して双眼視を可能にするためにハウジング内に設けられる。一対の伸縮アームは、対象物に焦点を合わせるために独立して動かされ回転される。対物レンズユニットは、左光経路と右光経路の間の対物レンズ間距離を変えるための左対物レンズユニットおよび右対物レンズユニットを、対象物に焦点を合わせて３次元視覚の度合いを増大させるために含む。
【００２７】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリはさらに、左接眼部レンズ経路と右接眼部レンズ経路とを別のものにするための、左接眼部および右接眼部の下に装着されたビームスプリッタを備える。対象物に焦点を合わせるためのズーム変更器がビームスプリッタに結合される。
【００２８】
可変３次元立体顕微鏡の対物レンズユニットは、左接眼部および右接眼部の軸に沿って装着された左対物レンズおよび右対物レンズを含む。対物レンズユニットは少なくとも１つの主鏡を、この鏡の面が対物レンズの光軸に対して直角をなすように配置して含む。対物レンズユニットはまた、対象物からの光線を左レンズ経路および右レンズ経路に送り込むための複数のプリズムおよびレンズからなる構成物を備える。対象物からの光線は、左レンズ経路および右レンズ経路を通って進んだ後に、それぞれ左接眼部および右接眼部に達する。左接眼部および右接眼部に光学像と共に至る左レンズ経路と右レンズ経路は、互いに非常に近接して装着されている。
【００２９】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリの伸縮アームは、一対の伸縮アームのヒンジ運動を可能にする可撓性スリーブを含む。一対の伸縮アームは、右伸縮アームおよび左伸縮アームを備える。右伸縮アームはハウジングの右側に装着され、左伸縮アームはハウジングの左側に装着される。一対の伸縮アームは、金属管もしくは剛性の管、または光ファイバデバイスでできている。
【００３０】
一対の伸縮アームは、左対物レンズおよび右対物レンズの光軸に対して垂直に配置され、一対の伸縮アームを独立して動かすだけでなく同時に動かすこともできるように構成される。一対の伸縮アームは、立体顕微鏡の軸に垂直の方向を中心に振れる動きをすることができる。偏光フィルタが、それぞれの伸縮アームの最も外側に設けられたスロットに装着される。
【００３１】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリはさらに、一対の伸縮アームそれぞれの最も遠い部分に装着された少なくとも１つの集束鏡を、対象物から受光したビームを左接眼部および右接眼部に反射する向きに沿って備え、その向きは主鏡の向きと同じである。伸縮アームに装着された主鏡は、伸縮アームが傾くのと同時に向きが合わせられる。
【００３２】
本明細書の一実施形態によれば、単一の伸縮アームを対物レンズユニットに装着することができる。光路の少なくとも一方が、その伸縮アームを通ることができ、他方の光路は別の対物レンズを直接通過する。したがって、単一の伸縮アームだけで対象物の３次元視覚を、それぞれの対物レンズと協働して得ることができる。
【００３３】
これらおよび他の本明細書の諸実施形態の態様は、以下の説明および添付の図面と併せて考慮すれば、よりよく評価および理解されるであろう。しかし、以下の説明は、好ましい実施形態、およびその多くの具体的細部を示しているが、限定的ではなく例示的に提示されていることを理解されたい。多くの変更および修正を本明細書の諸実施形態の範囲内で、その趣旨から逸脱することなく加えることができ、本明細書の諸実施形態にはこのような修正のすべてが含まれる。
【００３４】
他の目的、特徴および利点は、当業者には、本明細書の好ましい諸実施形態についての以下の説明および添付の図面から想起されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来の立体顕微鏡の断面図である。
【図２】本明細書の一実施形態による３次元立体顕微鏡アセンブリの垂直断面図である。
【図３】本明細書の一実施形態による、伸縮アームのヒンジ運動を示す３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図である。
【図４】本明細書の一実施形態による、１つの伸縮アームを有する着脱可能アダプタを示す３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図である。
【図５】本明細書の一実施形態による、可撓性光ファイバアームを有する３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本明細書の諸実施形態の具体的な特徴は、一部の図面に示され他のものには示されない。これは単に便宜のために行われるにすぎない。なぜなら、各特徴は、本明細書の諸実施形態による他の特徴のいずれかまたはすべてと組み合わせることができるからである。
【００３７】
以下の詳細な説明では、説明の一部をなす添付の図面が参照され、図面には、実施できる具体的な実施形態が例示的に示されている。これらの実施形態は、当業者がこれら実施形態を実施できるように十分詳しく説明されるが、論理的変更、機械的変更、および他の変更を加えることが各実施形態の範囲から逸脱することなく可能であることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されるべきではない。
【００３８】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリはさらに、左接眼部レンズ経路と右接眼部レンズ経路とを別のものするための、左接眼部および右接眼部の下に装着されたビームスプリッタを備える。対象物に焦点を合わせるためのズーム変更器が、ビームスプリッタに結合される。
【００３９】
可変３次元立体顕微鏡の対物レンズユニットは、左接眼部および右接眼部の軸に沿ってそれぞれ装着された左対物レンズおよび右対物レンズを含む。対物レンズユニットは少なくとも１つの主鏡を、この鏡の面が対物レンズの光軸と直角をなすように配置して含む。対物レンズユニットはまた、対象物からの光線を左レンズ経路および右レンズ経路に送り込むための複数のプリズムおよびレンズからなる構成物を備える。対象物からの光線は、左レンズ経路および右レンズ経路を通って進んだ後に、それぞれ左接眼部および右接眼部に達する。左接眼部および右接眼部に光学像と共に至る左レンズ経路と右レンズ経路は、互いに非常に近接して装着されている。
【００４０】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリの伸縮アームは、一対の伸縮アームのヒンジ運動を可能にするための可撓性スリーブを含む。一対の伸縮アームは、右伸縮アームおよび左伸縮アームを含む。右伸縮アームはハウジングの右側に装着され、左伸縮アームはハウジングの左側に装着される。一対の伸縮アームは、金属または光ファイバでできている。
【００４１】
一対の伸縮アームは、左対物レンズおよび右対物レンズの光軸に対して垂直および可変傾斜角をなして配置され、一対の伸縮アームを独立して動かすだけでなく同時に動かすこともできるように構成される。一対の伸縮アームは、立体顕微鏡の軸に垂直の方向を中心に振れる動きをすることができる。偏光フィルタが、それぞれの伸縮アームの最も外側に設けられたスロットに装着される。
【００４２】
可変３次元立体顕微鏡アセンブリはさらに、一対の伸縮アームそれぞれの最も遠い部分に装着された少なくとも１つの集束鏡またはプリズムを、対象物から受光したビームを左接眼部および右接眼部に反射する向きに沿って備え、その向きは主鏡の向きと同じである。伸縮アームに装着された主鏡は、伸縮アームが傾くのと同時に向きが合わせられる。
【００４３】
本明細書の一実施形態によれば、単一の伸縮アームだけで対象物の３次元視覚を得ることができる。
【００４４】
図１は、従来の立体顕微鏡の断面線図を示す。立体顕微鏡１００は、ハウジング１０１と、ハウジング１０１に装着された接眼部１０６および１０７を通して双眼視を可能にするために、対象物１０３から反射された光を別々の経路に通して複数のプリズム１０４および１０５の上に集束するように設けられた単一の対物レンズ１０２と、を備える。単一の対物レンズ１０２は、複数のプリズム１０４およびレンズ１０５からなる構成物を備える別々の２つの経路に光を送り込む。これら別々の２つの経路は、以下でレンズ経路（ＬＰ）と呼ぶ。対象物１０３から反射する光は対物レンズ１０２に向けられる。さらに光は、左レンズ経路１０６および右レンズ経路１０７を通って進んだ後に、対応する左接眼部および右接眼部に達する。しかし、上述の立体顕微鏡のレンズ間経路距離は限定され固定されている。左接眼部および右接眼部に光学像と共に至る左レンズ経路と右レンズ経路は、２２ミリメートルから２８ミリメートルの間の範囲の距離で互いに非常に近接している。従来の立体顕微鏡によってこうして形成される像は固定されており、所定の視野深度を有する。制限される像形成、および結果として生じる視野深度は、３次元立体顕微鏡において有利に克服され、その諸実施形態が以下で簡潔に説明される。
【００４５】
図２は、本明細書の一実施形態による３次元立体顕微鏡アセンブリの垂直断面図を示す。３次元立体顕微鏡２００は、ハウジング２０１、接眼部ユニット２０２、および対物レンズユニット２０３を備える。接眼部ユニット２０２は、対象物２０４の左眼視用の、ハウジング２０１内にアセンブルされた左接眼部２０５ｂと、対象物２０４の右眼視用の、ハウジング２０１内にアセンブルされた右接眼部２０５ａと、を含む。ビームスプリッタ構成物２０６は、左接眼部２０５ｂおよび右接眼部２０５ａの下に装着される。ビームスプリッタ構成物は、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａを含む。左ズーム変更器２０７ｂおよび右ズーム変更器２０７ａは、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａと動作可能に結合される。対物レンズユニット２０３は、左接眼部２０５ｂおよび右接眼部２０５ａの軸に沿って装着された左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ｂなどの対物レンズ対を含み、対物レンズ２０８ａ、２０８ｂは互いに独立して配置される。
【００４６】
左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａのそれぞれに、左対物レンズ２０８ｂ用の少なくとも１つの主鏡２０９ｂ、および右対物レンズ２０８ａ用のもう１つの主鏡２０９ａが、鏡２０９ｂ、２０９ａの面が左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａの光軸と直角をなすように配置される。左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａのそれぞれの光軸に対してほぼ垂直である左伸縮アーム２１０ｂおよび右伸縮アーム２１０ａを含む一対の伸縮アームが設けられる。少なくとも１つの集束鏡２１１が、それぞれの伸縮アーム２１０の最も遠い部分に、主鏡２０９ａ、２０９ｂの向きと同じ向きに沿って、対象物２０４から受光したビームを左接眼部２０２ｂおよび右接眼部２０２ａへ反射するように装着される。照明光源２１３が伸縮アームの下に設けられ、あるいは顕微鏡の光軸と同軸に配置される。平面偏光フィルタ２１２が、伸縮アーム２１０それぞれの最も遠い部分に設けられたスロットに装着される。
【００４７】
図３は、本明細書の一実施形態による、伸縮アームのヒンジ運動を示す可変３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図を示す。この伸縮アームは、対物レンズユニットに着脱可能に装着されている左伸縮アーム２１０ｂおよび右伸縮アーム２１０ａを含む。伸縮アーム２１０ａ、２１０ｂは、独立した動きをするように、あるいは左伸縮アーム２１０ｂと右伸縮アーム２１０ａが同時に動くように構成されている。さらに、伸縮アーム２１０ａ、２１０ｂは、図３に示された立体顕微鏡の軸Ａ−Ａ１に対して垂直の方向を中心に振れる動きをすることができる。伸縮アーム２１０ａ、２１０ｂに装着された主鏡２０９ａ、２０９ｂは、伸縮アーム２１０ａ、２１０ｂが傾くのと同時に向きを合わせることができる。左伸縮アーム２１０ｂおよび右伸縮アーム２１０ａそれぞれは、可撓性スリーブ３０２ｂおよび３０２ａによって対物レンズ２０８ｂ、２０８ａに接続される。これらの可撓性スリーブ３０２ａ、３０２ｂは、伸縮アーム２１０ａ、２１０ｂのヒンジ運動を可能にする。
【００４８】
図４は、本明細書の一実施形態による、１つの伸縮アームを有する着脱可能アダプタを示す可変３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図を示す。３次元立体顕微鏡２００は、ハウジング２０１、接眼部ユニット２０２、および対物レンズユニット２０３を備える。図２に示されるように、接眼部ユニット２０２は、対象物２０４の左眼視用の、ハウジング２０１内にアセンブルされた左接眼部２０５ｂと、対象物２０４の右眼視用の、ハウジング２０１内にアセンブルされた右接眼部２０５ａと、を含む。着脱可能アダプタ４０１が、図４に示されるように設けられる。アダプタ４０１は着脱可能であり、市販されている任意の単一対物レンズ顕微鏡にも装着することができる。補正レンズ４０２が、左伸縮アーム２１０ｂの内部に採用されている。ビームスプリッタ構成物２０６が、左接眼部２０５ｂおよび右接眼部２０５ａの下に装着される。ビームスプリッタ構成物は、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａを含む。左ズーム変更器２０７ｂおよび右ズーム変更器２０７ａは、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａに動作可能に結合される。対物レンズユニット２０３は、左接眼部２０５ｂの軸に沿って装着された左対物レンズ２０８ｂを含む。左伸縮アーム２１０ｂが、可撓性スリーブ３０２ｂによりアダプタに装着される。左伸縮アーム２１０ｂは、より大きい度合いの３次元視覚または奥行き感覚を得るために対象物２０４に焦点を合わせるように調整することができる。
【００４９】
左対物レンズ２０８ｂに、少なくとも１つの主鏡２０９ｂが、鏡２０９ｂの面が左対物レンズ２０８ｂの光軸と直角をなすように配置される。左対物レンズ２０８ｂの光軸に対してほぼ垂直である左伸縮アーム２１０ｂが設けられる。少なくとも１つの集束鏡２１１が、左伸縮アーム２１０ｂの最も遠い部分に、主鏡２０９ａの向きと同じ向きに沿って、対象物２０４から受光したビームを左接眼部２０２ｂへ反射するように装着される。照明光源２１３が伸縮アームの下に設けられ、あるいは顕微鏡の光軸と同軸に配置される。平面偏光フィルタ２１２ｂが、左伸縮アーム２１０ｂの最も遠い部分に設けられたスロットに装着される。対象物２０４からの右光路は、光線が右ズーム変更器２０７ａおよび右ビームスプリッタ２０６ｂを通過した後、右接眼部２０５ａから直接見える。
【００５０】
図５は、本明細書の一実施形態による、可撓性光ファイバアームを有する可変３次元立体顕微鏡アセンブリの断面図を示す。可変３次元立体顕微鏡２００は、接眼部ユニットおよび対物レンズユニットを含むハウジング２０１を備える。接眼部ユニットは、対象物２０４の左眼視用にハウジング２０１内にアセンブルされた左接眼部２０５ｂと、対象物２０４の右眼視用にハウジング２０１内にアセンブルされた右接眼部２０５ａと、を含む。ビームスプリッタ構成物２０６は、左接眼部２０５ｂおよび右接眼部２０５ａの下に装着される。ビームスプリッタ構成物は、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａを含む。左ズーム変更器２０７ｂおよび右ズーム変更器２０７ａは、左ビームスプリッタ２０６ｂおよび右ビームスプリッタ２０６ａに動作可能に結合される。対物レンズユニットは、左接眼部２０５ｂおよび右接眼部２０５ａの軸に沿って装着された左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ｂなどの対物レンズ対を含み、対物レンズ２０８ａ、２０８ｂは互いに独立して配置される。
【００５１】
左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａのそれぞれに、左対物レンズ２０８ｂ用の少なくとも１つの主鏡２０９ｂ、および右対物レンズ２０８ａ用のもう１つの主鏡２０９ａが、鏡２０９ｂ、２０９ａの面が左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａの光軸と直角をなすように配置される。左対物レンズ２０８ｂおよび右対物レンズ２０８ａのそれぞれの光軸に対してほぼ垂直である左光ファイバアーム２１０ｂおよび右光ファイバアーム２１０ａを含む可撓性光ファイバアーム対が用意される。照明光源２１３が伸縮アームの下に設けられる。平面偏光フィルタ２１２ｂおよび２１２ａがそれぞれ、左光ファイバアーム２１０ｂおよび右光ファイバアーム２１０ａそれぞれの最も遠い部分に設けられたスロットに装着される。
【００５２】
可変３次元立体顕微鏡２００の対物レンズ間距離は、立体顕微鏡２００のハウジングの対物レンズ内に機械的および光学的デバイスを有することによって、可変３次元立体顕微鏡２００がより大きい度合いの３次元視覚と共に対象物２０４に焦点を合わせることができるように変えられる。
【００５３】
本明細書の一実施形態によれば、可変３次元立体顕微鏡アセンブリは、光学距離間（inter-optical distance）を変えて３次元効果または奥行き感覚を増大させるために、対物レンズの収束度を最小１０度から最大１２０度まで調整することができる。
【００５４】
すなわち、可変３次元立体顕微鏡アセンブリの様々な実施形態では、３次元効果または奥行き感覚を増大させるために、対物レンズの収束度を所望のレベルに調整し、左および右の入射光ビームの光学距離間を容易に、効率的に、かつ正確に変えることができる。
【００５５】
本明細書の諸実施形態の可変３次元立体顕微鏡アセンブリでは、画像データを処理するためのコンピュータシステムが存在しないので、対象物の３次元像を直接見ることができる。可変３次元立体顕微鏡の２つの像観測デバイスは、別々に互いに独立して機能し、それによって操作しやすくする。この可変３次元立体顕微鏡は、対象の別々の視像の同時固定を確実にするような収束を実現する設計になっている。対の／２つの対物レンズを有する本明細書の諸実施形態の可変３次元立体顕微鏡は、各光路を完全かつ十分に対象物に集中することができ、様々な対象物の３次元像を容易かつ効率的に見ることができる。奥行き感覚または３次元の度合いを制御（増大または低減）することが、単に収束角を大きくする、または小さくすることによって可能である。本明細書の諸実施形態の立体顕微鏡には、多くの産業および医療もしくは外科手術の分野、または他の分野において数知れない実際的用途がある。本明細書の諸実施形態の可変３次元立体顕微鏡は、対象物の奥行き感覚の増大をもたらし、視野の増大をもたらす。これにより、産業、医療、または研究所での業務がやりやすく、かつ安全になる。
【００５６】
具体的実施形態についての以上の説明により、本明細書の諸実施形態の一般的性質が十分に明らかになるので、他の人には、現在の知識を適用することによって、このような具体的実施形態を様々な応用例で容易に修正および／または適合させることが、一般概念から逸脱することなく可能であり、したがって、このような適合形態および修正形態は、開示された実施形態の等価物の意味および範囲内に含まれるべきものである。本明細書で用いられた用語または術語は、限定ではなく説明を目的とすることを理解されたい。したがって、本明細書の諸実施形態は、好ましい実施形態に関して説明されているが、当業者には、本明細書の諸実施形態を添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内の修正と併せて実施できることが理解されよう。
【００５７】
本明細書の諸実施形態は、様々な具体的実施形態と共に説明されているが、当業者には、本明細書の諸実施形態を修正と併せて実施することが明らかであろう。しかし、このような修正のすべては、特許請求の範囲内であると考えられる。また、添付の特許請求の範囲は、本明細書で説明された実施形態の一般的および具体的特徴のすべてと、言語的にその間に入ると言える諸実施形態の範囲についての記述のすべてとを包含するものであることも理解されたい。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 立体顕微鏡
１０１ ハウジング
１０２ 対物レンズ
１０３ 対象物
１０４ プリズム
１０５ プリズム
１０６ 接眼部
１０７ 接眼部
２００ ３次元立体顕微鏡
２０１ ハウジング
２０２ 接眼部ユニット
２０３ 対物レンズユニット
２０４ 対象物
２０５ａ 右接眼部
２０５ｂ 左接眼部
２０６ａ 右ビームスプリッタ
２０６ｂ 左ビームスプリッタ
２０７ａ 右ズーム変更器
２０７ｂ 左ズーム変更器
２０８ａ 右対物レンズ
２０８ｂ 左対物レンズ
２０９ａ 主鏡
２０９ｂ 主鏡
２１０ａ 右伸縮アーム
２１０ｂ 左伸縮アーム
２１１ａ 集束鏡
２１１ｂ 集束鏡
２１２ａ 平面偏光フィルタ
２１２ｂ 平面偏光フィルタ
２１３ 照明光源
３０２ａ 可撓性スリーブ
３０２ｂ 可撓性スリーブ
４０１ アダプタ
４０２ 補正レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
左眼で対象物を見るための、前記ハウジング内部で組み合わされた左接眼部と、
右眼で前記対象物を見るための、前記ハウジング内部で組み合わされた右接眼部と、
可撓性スリーブにより前記ハウジングに着脱可能に装着された一対の伸縮アームと、
前記対象物から反射された光を集束するための、前記一対の伸縮アームの上方に装着された対物レンズユニットと、
前記左接眼部と前記右接眼部を同時に通して双眼視を可能にするための複数のプリズムとレンズを組み合わせたものと、
を備える可変３次元立体顕微鏡アセンブリであって、
前記一対の伸縮アームが、前記対象物に焦点を合わせるために独立して動かされかつ回転され、前記対物レンズユニットが、左光経路と右光経路の間の対物レンズ間距離を変えるための２つの対物レンズを、前記対象物に焦点を合わせて３次元視覚または奥行き感覚の度合いを増大させるために含む、可変３次元立体顕微鏡アセンブリ。
【請求項２】
左接眼部レンズ経路と右接眼部レンズ経路とを別のものにするための、前記左接眼部および前記右接眼部の下に装着されたビームスプリッタ複合体をさらに備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記対象物に焦点を合わせるための、前記ビームスプリッタに結合されたズーム変更器をさらに備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記対物レンズユニットが、前記左接眼部および前記右接眼部の軸に沿って装着された左対物レンズおよび右対物レンズを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記対物レンズユニットが少なくとも１つの主鏡を、前記少なくとも１つの主鏡の面が前記対物レンズの光軸に対して直角をなすように配置して含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記可撓性スリーブが前記一対の伸縮アームのヒンジ運動を可能にする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記一対の伸縮アームが、前記左対物レンズおよび前記右対物レンズそれぞれの光軸に対して垂直および可変傾斜角をなして配置される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記一対の伸縮アームが独立して動かされるように構成される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記一対の伸縮アームが同時に動かされるように構成される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記一対の伸縮アームが、前記立体顕微鏡の軸に垂直の方向を中心に振れる動きをすることができる、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記一対の伸縮アームそれぞれの最も遠い部分に装着された少なくとも１つの鏡を、前記対象物から受光されたビームを前記左接眼部および右接眼部それぞれに反射する向きに沿って備え、前記向きが前記主鏡の向きと同じである、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記伸縮アームそれぞれの最も遠い部分に設けられているスロットに装着された偏光フィルタをさらに備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記伸縮アームに装着された前記少なくとも１つの主鏡が、前記伸縮アームが傾くのと同時に向きが合わせられる、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記対物レンズユニットが、前記対象物からの光線を左レンズ経路および右レンズ経路に送り込むための複数のプリズムおよびレンズからなる構成物を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記対象物からの前記光線が前記左レンズ経路および前記右レンズ経路を通って進んだ後に、それぞれ前記左接眼部および前記右接眼部に達する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
光学像と共に前記左接眼部および前記右接眼部に至る前記左レンズ経路と前記右レンズ経路が、互いに非常に近接して装着されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記一対の伸縮アームが、右伸縮アームおよび左伸縮アームを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記右伸縮アームが前記ハウジングの右側に装着され、かつ前記左伸縮アームが前記ハウジングの左側に装着される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記一対の伸縮アームが金属または光ファイバでできている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
単一の伸縮アームが装着される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１】
ハウジングと、
左眼で対象物を見るための、前記ハウジング内部で組み合わされた左接眼部と、
右眼で前記対象物を見るための、前記ハウジング内部で組み合わされた右接眼部と、
可撓性スリーブにより前記ハウジングに着脱可能に装着された一対の伸縮アームと、
前記対象物から反射された光を集束するための、前記一対の伸縮アームの上方に装着された対物レンズユニットと、
前記左接眼部と前記右接眼部を同時に通して双眼視を可能にするための複数のプリズムとレンズを組み合わせたものと、
を備える可変３次元立体顕微鏡アセンブリであって、
前記一対の伸縮アームが、前記対象物に焦点を合わせるために独立して動かされかつ回転され、前記対物レンズユニットが、左光経路と右光経路の間の対物レンズ間距離を変えるための２つの対物レンズを、前記対象物に焦点を合わせて３次元視覚または奥行き感覚の度合いを増大させるために含む、可変３次元立体顕微鏡アセンブリ。
【請求項２】
左接眼部レンズ経路と右接眼部レンズ経路とを別のものにするための、前記左接眼部および前記右接眼部の下に装着されたビームスプリッタ複合体をさらに備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記対象物に焦点を合わせるための、前記ビームスプリッタに結合されたズーム変更器をさらに備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記対物レンズユニットが、前記左接眼部および前記右接眼部の軸に沿って装着された左対物レンズおよび右対物レンズを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記対物レンズユニットが少なくとも１つの主鏡を、前記少なくとも１つの主鏡の面が前記対物レンズの光軸に対して直角をなすように配置して含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記可撓性スリーブが前記一対の伸縮アームのヒンジ運動を可能にする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記一対の伸縮アームが、前記左対物レンズおよび前記右対物レンズそれぞれの光軸に対して垂直および可変傾斜角をなして配置される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記一対の伸縮アームが独立して動かされるように構成される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記一対の伸縮アームが同時に動かされるように構成される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記一対の伸縮アームが、前記立体顕微鏡の軸に垂直の方向を中心に振れる動きをすることができる、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記一対の伸縮アームそれぞれの最も遠い部分に装着された少なくとも１つの鏡を、前記対象物から受光されたビームを前記左接眼部および右接眼部それぞれに反射する向きに沿って備え、前記向きが前記主鏡の向きと同じである、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記伸縮アームそれぞれの最も遠い部分に設けられているスロットに装着された偏光フィルタをさらに備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記伸縮アームに装着された前記少なくとも１つの主鏡が、前記伸縮アームが傾くのと同時に向きが合わせられる、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記対物レンズユニットが、前記対象物からの光線を左レンズ経路および右レンズ経路に送り込むための複数のプリズムおよびレンズからなる構成物を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記対象物からの前記光線が前記左レンズ経路および前記右レンズ経路を通って進んだ後に、それぞれ前記左接眼部および前記右接眼部に達する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
光学像と共に前記左接眼部および前記右接眼部に至る前記左レンズ経路と前記右レンズ経路が、互いに非常に近接して装着されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記一対の伸縮アームが、右伸縮アームおよび左伸縮アームを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記右伸縮アームが前記ハウジングの右側に装着され、かつ前記左伸縮アームが前記ハウジングの左側に装着される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記一対の伸縮アームが金属または光ファイバでできている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
単一の伸縮アームが装着される、請求項１に記載のアセンブリ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１３−５１９１１４（Ｐ２０１３−５１９１１４Ａ）
【公表日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５１７３６（Ｐ２０１２−５５１７３６）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＮ２０１１／０００１４１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１１１０６１
【国際公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（５１２１１６０６６）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＮ２０１１／０００１４１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１１１０６１
【国際公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（５１２１１６０６６）
【Ｆターム（参考）】
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