実体顕微鏡
【課題】被検物を立体的に良好に観察する。
【解決手段】対物レンズ１４を介して、それぞれ異なる方向から標本１２を観察する一対の観察光学系１３−１および１３−２と、観察光学系１３−１および１３−２の光軸Ｌ１およびＬ２上にそれぞれ配置され、光軸Ｌ１およびＬ２を直交方向に移動させる円筒プリズム１５−１および１５−２と、円筒プリズム１５−１および１５−２による光軸Ｌ１およびＬ２の移動方向が互いに逆方向となるように、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度を変更する傾斜機構とを備える。本発明は、例えば、実体顕微鏡に適用できる。
【解決手段】対物レンズ１４を介して、それぞれ異なる方向から標本１２を観察する一対の観察光学系１３−１および１３−２と、観察光学系１３−１および１３−２の光軸Ｌ１およびＬ２上にそれぞれ配置され、光軸Ｌ１およびＬ２を直交方向に移動させる円筒プリズム１５−１および１５−２と、円筒プリズム１５−１および１５−２による光軸Ｌ１およびＬ２の移動方向が互いに逆方向となるように、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度を変更する傾斜機構とを備える。本発明は、例えば、実体顕微鏡に適用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実体顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対物レンズを介して、被検物をそのままの状態で観察する実体顕微鏡が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
実体顕微鏡は、比較的に低倍率での観察に用いられ、左右一対の光学系を介して被検物を異なる角度から観察し、それぞれの光学系の像を左右の眼で観察することにより、被検物を立体的に観察することができる。即ち、両目の視差（左右像の違い）などの生理的要因により、人間は、左右像の違いを脳内で処理して両目の像を融合することができ、これにより、被検物を立体的に認識することができる。
【０００４】
一般的な実体顕微鏡では、被検物を異なる角度から観察する一対の光学系どうしの角度は、１２度前後に設定されている。これは、眼幅が６５ｍｍである人が、明視の距離とされる300ｍｍ先の物体を両眼視したときの左右の眼の光軸の角度であり、多数の人にとって左右像を融合することが比較的に容易に達成される角度であるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−４６３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、両目の像を融合して被検物を立体的に認識するための生理的要因には個人差があり、立体的な認識が得意な人や不得意な人が存在するだけでなく、立体的な認識が全くできない人も存在する。また、このような個人差以外にも、観察対象物の形状によっては、立体的な認識が困難となる場合もある。
【０００７】
このように、被検物を立体的に認識することができない場合には、左右像の違いが二重像として検鏡者に認識されてしまい、検鏡者が疲労感を覚え、観察に集中することが困難であった。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、検鏡者の疲労感を抑制し、被検物を立体的に良好に観察することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実体顕微鏡は、それぞれ異なる方向から標本を観察する一対の観察光学系と、前記一対の観察光学系の光軸上に配置され、それぞれの前記光軸を直交方向に移動させる光学部材と、前記光学部材によるそれぞれの前記光軸の移動方向が互いに逆方向となるように、前記光軸の移動量を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の実体顕微鏡においては、それぞれ異なる方向から標本を観察する一対の観察光学系の光軸上に、それぞれの光軸を直交方向に移動させる光学部材が配置され、それぞれの光軸の移動方向が互いに逆方向となるように、光軸の移動量が変更される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実体顕微鏡によれば、良好な観察を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した実体顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】光軸間距離の調整について説明する図である。
【図３】傾斜角度と光軸間距離および輻輳角との関係を示す図である。
【図４】輻輳角の調整範囲を示す図である。
【図５】傾斜機構の構成例を示す図である。
【図６】本発明を適用した顕微鏡システムの構成例を示す図である。
【図７】画面に表示される画像の立体感の調整について説明する図である。
【図８】画面に表示される画像の立体感の調整について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明を適用した実体顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００１５】
実体顕微鏡１１は、標本１２を異なる角度から観察するための一対の観察光学系１３−１および１３−２を有している。実体顕微鏡１１では、観察光学系１３−１および１３−２で共通の対物レンズ１４が使用され、観察光学系１３−１の光軸Ｌ１と観察光学系１３−２の光軸Ｌ２とが、対物レンズ１４よりも上側において平行に構成されている。
【００１６】
対物レンズ１４は、実体顕微鏡１１に対して着脱可能とされており、検鏡者は、観察の対象となる標本１２に応じた倍率の対物レンズ１４を選択して装着することができる。
【００１７】
観察光学系１３−１および１３−２の光軸Ｌ１およびＬ２上には、対物レンズ１４側から順に、円筒プリズム１５−１および１５−２、アフォーカルズーム系１６−１および１６−２、結像レンズ１７−１および１７−２、並びに、接眼レンズ１８−１および１８−２がそれぞれ配置されている。
【００１８】
円筒プリズム１５−１および１５−２は、その上面および下面が平行な平面で形成された円筒形状の透明な光学部材である。円筒プリズム１５−１および１５−２は、ユニット２２により保持されており、対物レンズ１４とアフォーカルズーム系１６−１および１６−２との間に、ユニット２２ごと挿脱自在となるように構成されている。
【００１９】
アフォーカルズーム系１６−１は、アフォーカル光学系を構成するレンズ１９−１および２０−１と、レンズ１９−１および２０−１の間に配置される開口絞り２１−１とを有して構成される。アフォーカルズーム系１６−１は、結像面での結像倍率のみを変化させ、結像位置を変化させないような光学系であり、その上側および下側で観察光学系１３−１が平行系となっている。また、アフォーカルズーム系１６−２は、アフォーカルズーム系１６−１と同様に、レンズ１９−２および２０−２と開口絞り２１−２とを有して構成される。
【００２０】
アフォーカルズーム系１６−１および１６−２では、レンズ１９−１と２０−１およびレンズ１９−２と２０−２の間隔を調整することで、実体顕微鏡１１による観察倍率が連続的に変更され、開口絞り２１−１および２１−２の開口径を調整することで、標本１２を観察する際の光量が調整される。
【００２１】
結像レンズ１７−１および１７−２は、標本１２からの観察光を集光して像を形成し、接眼レンズ１８−１および１８−２は、その像を拡大して、実体顕微鏡１１を覗き込む検鏡者の両目による観察を行わせる。
【００２２】
このように実体顕微鏡１１は構成されており、検鏡者は、観察光学系１３−１および１３−２それぞれから接眼レンズ１８−１および１８−２を介して左右の眼で、それぞれの角度から標本１２を見込み、標本１２を立体視することができる。
【００２３】
ここで、図１に示すように、光軸Ｌ１およびＬ２の間隔である光軸間距離をＤとし、対物レンズ１４の焦点距離をｆ０とし、観察光学系１３−１および１３−２を介して標本１２を見込む角度を２αとすると、光軸間距離Ｄ、焦点距離ｆ０、および角度αの関係は次の式（１）で表される。
【００２４】
【数１】
・・・（１）
【００２５】
この式（１）より、角度αは、次の式（２）で求めることができる。
【００２６】
【数２】
・・・（２）
【００２７】
例えば、光軸間距離Ｄを２２ｍｍとし、焦点距離ｆ０を１００ｍｍとすると、標本１２を見込む角度２αは、次の式（３）で表される。
【００２８】
【数３】
・・・（３）
【００２９】
このような角度２αの視差により、実体顕微鏡１１では標本１２を立体視することができる。なお、以下、この角度２αを、輻輳角とも称する。
【００３０】
実体顕微鏡１１では、対物レンズ１４より上側の光軸Ｌ１およびＬ２が、標本１２に対して（標本１２が載置されるステージに対して）垂直となるように構成されており、図１に示すように、円筒プリズム１５−１および１５−２の上面および下面が、光軸Ｌ１およびＬ２に対してそれぞれ垂直である場合、観察方向（図１に示されている矢印の方向）は標本１２に対して垂直となる。
【００３１】
そして、実体顕微鏡１１では、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させることにより、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を調整することができる。
【００３２】
図２を参照して、光軸間距離の調整について説明する。図２Ａには、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を、円筒プリズム１５−１および１５−２よりも上側の光軸間距離よりも狭めた状態の実体顕微鏡１１が示されており、図２Ｂには、拡げた状態の実体顕微鏡１１が示されている。
【００３３】
例えば、円筒プリズム１５−１を、図２Ａに示すように時計方向に傾斜させると、円筒プリズム１５−１の上面および下面でそれぞれ光線が屈折するため、円筒プリズム１５−１の下側の光軸Ｌ１は、その上側の光軸Ｌ１に対して水平方向（光軸に対して直交する方向）の左側にシフトする。また、円筒プリズム１５−２を反時計回りに傾斜させると、円筒プリズム１５−２の下側の光軸Ｌ２は上側の光軸Ｌ２に対して水平方向の右側にシフトする。
【００３４】
このように、光軸Ｌ１が左側にシフトするとともに光軸Ｌ２が右側にシフトした場合には、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離は、円筒プリズム１５−１および１５−２よりも上側の光軸間距離よりも狭くなり、輻輳角が狭まることになる。
【００３５】
一方、例えば、円筒プリズム１５−１を、図２Ｂに示すように反時計方向に傾斜させると、円筒プリズム１５−１の上面および下面でそれぞれ光線が屈折するため、円筒プリズム１５−１の下側の光軸Ｌ１は、その上側の光軸Ｌ１に対して水平方向の右側にシフトする。また、円筒プリズム１５−２を時計回りに傾斜させると、円筒プリズム１５−２の下側の光軸Ｌ２は上側の光軸Ｌ２に対して水平方向の左側にシフトする。
【００３６】
このように、光軸Ｌ１が右側にシフトするとともに光軸Ｌ２が左側にシフトした場合には、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離は、円筒プリズム１５−１および１５−２よりも上側の光軸間距離よりも広くなり、輻輳角が広がることになる。
【００３７】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させて、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を変更することで輻輳角を変更すること、即ち、左右眼の視差を変化させることができる。これにより、検鏡者は、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度を操作することで、立体感を調整しながら標本１２を観察することができる。
【００３８】
図３を参照して、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度と、光軸間距離および輻輳角との関係について説明する。
【００３９】
図３に示すように、円筒プリズム１５−１および１５−２の厚みをｔとし、光軸Ｌ１およびＬ２それぞれに対する円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度をθとし、円筒プリズム１５−１および１５−２の屈折率をｎとする。このとき、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜に従って光軸Ｌ１およびＬ２がシフトする距離を示す光軸シフト量ｄは、次の式（４）により求めることができる。
【００４０】
【数４】
・・・（４）
【００４１】
従って、例えば、屈折率ｎを1.5168とし、厚みｔが３０ｍｍである円筒プリズム１５−１および１５−２を使用し、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度θの範囲を±２０度とすると、式（４）より、傾斜角度θが−２０度のときの光軸シフト量ｄは-3.74ｍｍとなり、傾斜角度θが２０度のときの光軸シフト量ｄは3.74ｍｍとなる。従って、上述の条件において、実体顕微鏡１１では、-3.74ｍｍから3.74ｍｍまでの光軸シフト量ｄの範囲で、光軸間距離Ｄを調整することができる。
【００４２】
また、このとき、対物レンズ１４の焦点距離ｆ０を１００ｍｍとし、光軸間距離Ｄを２２ｍｍすると、上述の式（３）より、輻輳角２αは、12.6度となる。また、上述したように、実体顕微鏡１１では、対物レンズ１４を交換して倍率を変更することができ、例えば、焦点距離ｆ０が２００ｍｍである対物レンズ１４を使用する場合、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度θが０度のとき、輻輳角２αは6.3度となる。
【００４３】
このように、焦点距離ｆ０が１００ｍｍの対物レンズ１４と、焦点距離ｆ０が２００ｍｍの対物レンズ１４とを切り替えて使用し、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度θの範囲を±２０度で調整可能としたとき、実体顕微鏡１１では、図４に示すような範囲の輻輳角２αで観察を行うことができる。ここで、円筒プリズム１５−１および１５−２は対称に傾斜させるものとし、直上から（図１で矢印で示した観察方向から）立体視した状態を維持したまま、光軸Ｌ１およびＬ２の成す角度のみが変化する。
【００４４】
図４に示すように、実体顕微鏡１１では、円筒プリズム１５−１および１５−２を対称に±２０度の範囲で傾斜させることで、光軸間距離Ｄが29.5ｍｍから14.5ｍｍまでの範囲で調整され、対物レンズ１４を切り替えることで、輻輳角２αを、16.9度から4.2度までの範囲で連続的に変化させることができる。また、上述したように、円筒プリズム１５−１および１５−２は、ユニット２２ごと挿脱自在となるように構成されているので、ユニット２２を着脱するだけで、任意の輻輳角と、規定の輻輳角（光軸間距離Ｄが２２ｍｍで一定であるときの輻輳角）とを容易に切り替えることができる。
【００４５】
次に、図５を参照して、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させる傾斜機構について説明する。
【００４６】
図５に示されている傾斜機構では、円筒プリズム１５−１および１５−２は、プリズムホルダ３１−１および３１−２にそれぞれ固定されており、プリズムホルダ３１−１および３１−２は、ユニット２２に対してそれぞれ回転可能に装着されている。プリズムホルダ３１−１および３１−２は、回転軸を中心とした略円盤形状の円弧部を有しており、その円弧部の外周面の一部に、歯車が形成されている。
【００４７】
そして、プリズムホルダ３１−１および３１−２の間には、それぞれの歯車に噛み合うように、駆動用ラック３２が装着されている。駆動用ラック３２は、両側面に歯が形成された平板の棒状の部材であり、いわゆるラックアンドピニオン機構により、駆動用ラック３２の直線的な動きが、プリズムホルダ３１−１および３１−２の回転運動に変換される。
【００４８】
例えば、駆動用ラック３２には、図示しない把持部が設けられており、その把持部が検鏡者により上下方向に操作される。例えば、検鏡者が、把持部を上方向に移動させると、把持部とともに移動する駆動用ラック３２の歯を介して、プリズムホルダ３１−１が時計方向に回転するとともに、プリズムホルダ３１−２が反時計方向に回転する。これにより、図５に示すように、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離が、円筒プリズム１５−１および１５−２よりも上側の光軸間距離よりも狭くなり、輻輳角が狭まることになる。
【００４９】
なお、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜機構としては、上述のようなラックアンドピニオン機構を利用した構成の機構に限られるものではなく、円筒プリズム１５−１および１５−２を同一の傾斜角度で、対称となる傾斜方向で傾斜させることができるように構成されていれば、どのような傾斜機構でもよい。即ち、傾斜機構は、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させて、光軸Ｌ１とＬ２とが互いに逆方向にシフトするように構成されていればよい。
【００５０】
また、本発明は、接眼レンズ１８−１および１８−２を介して検鏡者が直接的に観察するような実体顕微鏡１１の他、例えば、接眼レンズを使用せずに、三次元表示の可能なディスプレイ装置を利用した顕微鏡システムに適用することができる。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【００５１】
次に、図６は、本発明を適用した顕微鏡システムの構成例を示す図である。
【００５２】
図６において、顕微鏡システム５１を構成する実体顕微鏡１１'は、図１の実体顕微鏡１１と同様に構成されており、接眼レンズ１８−１および１８−２に替えて、撮像素子５２−１および５２−２を有している。
【００５３】
撮像素子５２−１および５２−２は、例えば、CCD（Charge Coupled Device）やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどの撮像素子であり、観察光学系１３−１および１３−２それぞれの像面位置に配置され、それぞれ視差の異なる画像を撮像する。
【００５４】
撮像素子５２−１および５２−２により撮像された画像は、パーソナルコンピュータなどにより構成される制御装置５４において画像処理され、ディスプレイ装置５５に表示される。ディスプレイ装置５５は、三次元表示が可能な表示装置であり、例えば、偏光板や液晶シャッタなどを利用した眼鏡方式や、レンチキュラーやパララックスバリアなどを利用した裸眼立体視方式（眼鏡を使用しない方式）などの表示方式で、撮像素子５２−１および５２−２により撮像された画像を表示する。
【００５５】
また、顕微鏡システム５１では、マウスなどの入力装置５６を操作し、検鏡者が制御装置５４に対して各種の操作信号を入力することができる。例えば、輻輳角を調整する操作信号が制御装置５４に入力されると、制御装置５４は、その操作信号に従って駆動装置５７を制御し、駆動装置５７が円筒プリズム１５−１および１５−２を駆動する。これにより、標本１２を観察する輻輳角が調整され、ディスプレイ装置５５の画面に表示される画像の立体感が調整される。
【００５６】
図７を参照して、ディスプレイ装置５５の画面に表示される画像の立体感の調整について説明する。図７では、標本１２として、図７Ａに示されている三角柱を例に説明を行い、三角柱の上面にピント面が設定された状態で標本１２の観察が行われたときの画像が図７Ｂ乃至図７Ｄに示されている。
【００５７】
実体顕微鏡１１'では、観察光学系１３−１の光軸Ｌ１と観察光学系１３−２の光軸Ｌ２とで異なる角度から標本１２を観察することになるため、撮像素子５２−１および５２−２では視差のある像がそれぞれ取得される。具体的には、観察光学系１３−１を介して撮像する撮像素子５２−１では、標本１２の右側面が現れるような像（以下、適宜、右像と称する）が撮像され、観察光学系１３−２を介して撮像する撮像素子５２−２では、標本１２の左側面が現れるような像（以下、適宜、左像と称する）が撮像される。
【００５８】
そして、撮像素子５２−１および５２−２により撮像される右像および左像は、制御装置５４により画像処理が施されてディスプレイ装置５５に表示される。ディスプレイ装置５５に表示される右像および左像は、上述したような表示方式により、撮像素子５２−１により撮像された右像が右目に入力されるとともに、撮像素子５２−２により撮像された左像が左目に入力され、検鏡者は、ディスプレイ装置５５の画面に表示される画像を立体的に認識することができる。
【００５９】
このとき、標本１２の三角形の上面にピント面が設定された状態とされているので、その上面は右像と左像とで略同位置に現れており、ディスプレイ装置５５の画面では、標本１２の三角形の上面が重畳するように表示される。
【００６０】
図７Ｂには、図１に示したように、円筒プリズム１５−１および１５−２の上面および下面が、光軸Ｌ１およびＬ２に対してそれぞれ垂直である場合に、撮像素子５２−１により撮像された右像、撮像素子５２−２により撮像された左像、並びに、右像および左像が表示されるディスプレイ装置５５の画面が示されている。
【００６１】
そして、立体感を弱めたい場合には、図２Ａに示したように、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させて、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を狭めた状態とする。図７Ｃには、この状態で撮像素子５２−１により撮像された右像、撮像素子５２−２により撮像された左像、並びに、右像および左像が表示されるディスプレイ装置５５の画面が示されている。図７Ｃに示されている像では、図７Ｂの像よりも、標本１２の側面が見える範囲が狭くなっており、立体感が弱まることになる。
【００６２】
一方、立体感を強めたい場合には、図２Ｂに示したように、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させて、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を広げた状態とする。図７Ｄには、この状態で撮像素子５２−１により撮像された右像、撮像素子５２−２により撮像された左像、並びに、右像および左像が表示されるディスプレイ装置５５の画面が示されている。図７Ｄに示されている像では、図７Ｂの像よりも、標本１２の側面が見える範囲が広くなっており、立体感が強まることになる。
【００６３】
このように、実体顕微鏡１１'では、標本１２を観察する際の視差を調整した像を取得することができ、ディスプレイ装置５５の画面に表示される画像の立体感を調整することができる。そして、光軸間距離を狭めた状態で観察される像（図７Ｃ）は、光軸間距離を広げた状態で観察される像（図７Ｄ）よりも、観察光軸を１つしか持たない一般的な顕微鏡に近い像となり、一般的に、立体的な認識が苦手な検鏡者にとって疲労感が抑制され、集中して良好な観察を行うことができる。また、例えば、立体的に認識することが困難な形状の標本１２が観察対象となった場合でも、検鏡者は立体的な認識を行いやすいように、視差を調整する（弱める）ことができる。
【００６４】
ところで、図７を参照して説明したように、標本１２の上面にピント面が設定されている場合には、標本１２の上面は、右像および左像ともに略中央に表示され、ディスプレイ装置５５の画面において重畳して表示される。これに対し、ピント面を標本１２の下方（ステージ側）に移動させた場合、標本１２の上面のピントがボケるとともに、実体顕微鏡１１では標本１２を斜め方向から観察していることより、右像では上面が左方向に移動し、左像では上面が右方向に移動する。従って、この場合、ピントがボケている標本１２の上面は、ディスプレイ装置５５の画面で重畳されずに異なる位置に表示されるため、検鏡者は、標本１２の上面を単なる二重像とし認識することになり、標本１２を立体的に認識することが困難になる。
【００６５】
なお、検鏡者が対物レンズを覗き込んで標本１２を観察する場合には、ピントがボケた上面が横方向に移動しても、両眼輻輳（視線の交差角、つまり眼球の回転）によって補正されるため、標本１２を立体的に認識することが困難になることは、ある程度は回避される。
【００６６】
図８を参照して、標本１２の下面にピント面が設定されている場合の像について説明する。
【００６７】
図８Ａには、従来の実体顕微鏡と同様に構成された、即ち、円筒プリズム１５−１および１５−２が取り外され、光軸間距離の調整が行われないように構成された実体顕微鏡１１'が示されている。
【００６８】
図８では、ピントが合致している標本１２の底面の輪郭が太線で示されており、ピントが合致していない、ボケた標本１２の上面および側面の輪郭が細線で示されている。図８Ａに示すように、右像では標本１２の上面は中央より左側に現れ、左像では標本１２の上面は中央より右側に現れている。そして、ディスプレイ装置５５の画面では、ピントが合致している標本１２の底面が中央で重畳するように表示され、右像における標本１２のボケた上面と、左像における標本１２のボケた上面とが離れた位置に表示される。
【００６９】
このように、標本１２のボケた上面が離れた位置に表示されているときでも、標本１２において上面がピント方向で最も情報量の多い面であるため、その上面を検鏡者が目で追ってしまう傾向が生理的に存在する。これにより、ディスプレイ装置５５の画面に表示された標本１２を立体的に認識することが困難になり、検鏡者が疲労感を覚える原因となる。特に、ディスプレイ装置５５が、裸眼立体方式により立体表示を行う場合には、見る位置（ディスプレイ装置５５に対する検鏡者の頭の位置）により左右の眼に入力される像を確実に分離することができないため、検鏡者は、ディスプレイ装置５５に表示された右像および左像を視差像として認識することが困難となる。これにより、検鏡者は単なる二重像として認識してしまい、標本１２を立体視することができない。
【００７０】
そこで、実体顕微鏡１１では、図８Ｂに示すように、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させて、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を狭めることで輻輳角を小さくして、ディスプレイ装置５５の画面に表示される標本１２の上面の間隔を近接させることができる。即ち、検鏡者は、ディスプレイ装置５５の画面に表示された標本１２を立体的に認識し易くなるように、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度を調整することで、良好な観察を行うことができる。
【００７１】
特に、立体的な認識が困難な形状の標本１２が観察対象となっているとき、検鏡者は、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度を適宜調整して、自身が立体的に認識し易くなるように立体感を調整することで、良好な観察を行うことができる。
【００７２】
以上のように、顕微鏡システム５１では、ディスプレイ装置５５を利用した観察において、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度を調整することで、立体的な認識が不得意な検鏡者であっても、立体的な認識が困難な形状の標本１２が観察対象であっても、良好な立体像を得ることができるので疲労感が抑制され、検鏡者は、標本１２を立体的に良好に観察することができる。
【００７３】
また、顕微鏡システム５１では、撮像素子５２−１および５２−２により撮像された画像がディスプレイ装置５５に三次元的に表示されるので、検鏡者は、実体顕微鏡１１を覗きこむよりも大きな画面で、標本１２を詳細に観察することができる。また、複数の検鏡者により標本１２を同時に観察することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態において、実体顕微鏡１１（図１）では、対物レンズ１４とアフォーカルズーム系１６−１および１６−２との間に、円筒プリズム１５−１および１５−２が挿入されているが、円筒プリズム１５−１および１５−２の挿入箇所は光路が平行系であればよく、対物レンズ１４とアフォーカルズーム系１６−１および１６−２との間に限定されるものではない。例えば、アフォーカルズーム系１６−１および１６−２と結像レンズ１７−１および１７−２との間の平行系である箇所に円筒プリズム１５−１および１５−２を挿入してもよい。
【００７５】
また、本発明は、観察光学系１３−１および１３−２が平行部分を有する平行系の顕微鏡の他、一対の観察光学系が内向角をもって配置される内斜系の顕微鏡にも適用することができる。
【００７６】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１１ 実体顕微鏡， １２ 標本， １３−１および１３−２ 観察光学系， １４ 対物レンズ， １５−１および１５−２ 円筒プリズム， １６−１および１６−２ アフォーカルズーム系， １７−１および１７−２ 結像レンズ， １８−１および１８−２ 接眼レンズ， １９−１および１９−２ レンズ， ２０−１および２０−２ レンズ， ２１−１および２１−２ 開口絞り， ２２ ユニット， ３１−１および３１−２ プリズムホルダ， ３２ 駆動用ラック， ５１ 顕微鏡システム， ５２−１および５２−２ 撮像素子， ５４ 制御装置， ５５ ディスプレイ装置， ５６ 入力装置， ５７ 駆動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実体顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対物レンズを介して、被検物をそのままの状態で観察する実体顕微鏡が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
実体顕微鏡は、比較的に低倍率での観察に用いられ、左右一対の光学系を介して被検物を異なる角度から観察し、それぞれの光学系の像を左右の眼で観察することにより、被検物を立体的に観察することができる。即ち、両目の視差（左右像の違い）などの生理的要因により、人間は、左右像の違いを脳内で処理して両目の像を融合することができ、これにより、被検物を立体的に認識することができる。
【０００４】
一般的な実体顕微鏡では、被検物を異なる角度から観察する一対の光学系どうしの角度は、１２度前後に設定されている。これは、眼幅が６５ｍｍである人が、明視の距離とされる300ｍｍ先の物体を両眼視したときの左右の眼の光軸の角度であり、多数の人にとって左右像を融合することが比較的に容易に達成される角度であるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−４６３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、両目の像を融合して被検物を立体的に認識するための生理的要因には個人差があり、立体的な認識が得意な人や不得意な人が存在するだけでなく、立体的な認識が全くできない人も存在する。また、このような個人差以外にも、観察対象物の形状によっては、立体的な認識が困難となる場合もある。
【０００７】
このように、被検物を立体的に認識することができない場合には、左右像の違いが二重像として検鏡者に認識されてしまい、検鏡者が疲労感を覚え、観察に集中することが困難であった。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、検鏡者の疲労感を抑制し、被検物を立体的に良好に観察することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実体顕微鏡は、それぞれ異なる方向から標本を観察する一対の観察光学系と、前記一対の観察光学系の光軸上に配置され、それぞれの前記光軸を直交方向に移動させる光学部材と、前記光学部材によるそれぞれの前記光軸の移動方向が互いに逆方向となるように、前記光軸の移動量を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の実体顕微鏡においては、それぞれ異なる方向から標本を観察する一対の観察光学系の光軸上に、それぞれの光軸を直交方向に移動させる光学部材が配置され、それぞれの光軸の移動方向が互いに逆方向となるように、光軸の移動量が変更される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実体顕微鏡によれば、良好な観察を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した実体顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】光軸間距離の調整について説明する図である。
【図３】傾斜角度と光軸間距離および輻輳角との関係を示す図である。
【図４】輻輳角の調整範囲を示す図である。
【図５】傾斜機構の構成例を示す図である。
【図６】本発明を適用した顕微鏡システムの構成例を示す図である。
【図７】画面に表示される画像の立体感の調整について説明する図である。
【図８】画面に表示される画像の立体感の調整について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明を適用した実体顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００１５】
実体顕微鏡１１は、標本１２を異なる角度から観察するための一対の観察光学系１３−１および１３−２を有している。実体顕微鏡１１では、観察光学系１３−１および１３−２で共通の対物レンズ１４が使用され、観察光学系１３−１の光軸Ｌ１と観察光学系１３−２の光軸Ｌ２とが、対物レンズ１４よりも上側において平行に構成されている。
【００１６】
対物レンズ１４は、実体顕微鏡１１に対して着脱可能とされており、検鏡者は、観察の対象となる標本１２に応じた倍率の対物レンズ１４を選択して装着することができる。
【００１７】
観察光学系１３−１および１３−２の光軸Ｌ１およびＬ２上には、対物レンズ１４側から順に、円筒プリズム１５−１および１５−２、アフォーカルズーム系１６−１および１６−２、結像レンズ１７−１および１７−２、並びに、接眼レンズ１８−１および１８−２がそれぞれ配置されている。
【００１８】
円筒プリズム１５−１および１５−２は、その上面および下面が平行な平面で形成された円筒形状の透明な光学部材である。円筒プリズム１５−１および１５−２は、ユニット２２により保持されており、対物レンズ１４とアフォーカルズーム系１６−１および１６−２との間に、ユニット２２ごと挿脱自在となるように構成されている。
【００１９】
アフォーカルズーム系１６−１は、アフォーカル光学系を構成するレンズ１９−１および２０−１と、レンズ１９−１および２０−１の間に配置される開口絞り２１−１とを有して構成される。アフォーカルズーム系１６−１は、結像面での結像倍率のみを変化させ、結像位置を変化させないような光学系であり、その上側および下側で観察光学系１３−１が平行系となっている。また、アフォーカルズーム系１６−２は、アフォーカルズーム系１６−１と同様に、レンズ１９−２および２０−２と開口絞り２１−２とを有して構成される。
【００２０】
アフォーカルズーム系１６−１および１６−２では、レンズ１９−１と２０−１およびレンズ１９−２と２０−２の間隔を調整することで、実体顕微鏡１１による観察倍率が連続的に変更され、開口絞り２１−１および２１−２の開口径を調整することで、標本１２を観察する際の光量が調整される。
【００２１】
結像レンズ１７−１および１７−２は、標本１２からの観察光を集光して像を形成し、接眼レンズ１８−１および１８−２は、その像を拡大して、実体顕微鏡１１を覗き込む検鏡者の両目による観察を行わせる。
【００２２】
このように実体顕微鏡１１は構成されており、検鏡者は、観察光学系１３−１および１３−２それぞれから接眼レンズ１８−１および１８−２を介して左右の眼で、それぞれの角度から標本１２を見込み、標本１２を立体視することができる。
【００２３】
ここで、図１に示すように、光軸Ｌ１およびＬ２の間隔である光軸間距離をＤとし、対物レンズ１４の焦点距離をｆ０とし、観察光学系１３−１および１３−２を介して標本１２を見込む角度を２αとすると、光軸間距離Ｄ、焦点距離ｆ０、および角度αの関係は次の式（１）で表される。
【００２４】
【数１】
・・・（１）
【００２５】
この式（１）より、角度αは、次の式（２）で求めることができる。
【００２６】
【数２】
・・・（２）
【００２７】
例えば、光軸間距離Ｄを２２ｍｍとし、焦点距離ｆ０を１００ｍｍとすると、標本１２を見込む角度２αは、次の式（３）で表される。
【００２８】
【数３】
・・・（３）
【００２９】
このような角度２αの視差により、実体顕微鏡１１では標本１２を立体視することができる。なお、以下、この角度２αを、輻輳角とも称する。
【００３０】
実体顕微鏡１１では、対物レンズ１４より上側の光軸Ｌ１およびＬ２が、標本１２に対して（標本１２が載置されるステージに対して）垂直となるように構成されており、図１に示すように、円筒プリズム１５−１および１５−２の上面および下面が、光軸Ｌ１およびＬ２に対してそれぞれ垂直である場合、観察方向（図１に示されている矢印の方向）は標本１２に対して垂直となる。
【００３１】
そして、実体顕微鏡１１では、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させることにより、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を調整することができる。
【００３２】
図２を参照して、光軸間距離の調整について説明する。図２Ａには、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を、円筒プリズム１５−１および１５−２よりも上側の光軸間距離よりも狭めた状態の実体顕微鏡１１が示されており、図２Ｂには、拡げた状態の実体顕微鏡１１が示されている。
【００３３】
例えば、円筒プリズム１５−１を、図２Ａに示すように時計方向に傾斜させると、円筒プリズム１５−１の上面および下面でそれぞれ光線が屈折するため、円筒プリズム１５−１の下側の光軸Ｌ１は、その上側の光軸Ｌ１に対して水平方向（光軸に対して直交する方向）の左側にシフトする。また、円筒プリズム１５−２を反時計回りに傾斜させると、円筒プリズム１５−２の下側の光軸Ｌ２は上側の光軸Ｌ２に対して水平方向の右側にシフトする。
【００３４】
このように、光軸Ｌ１が左側にシフトするとともに光軸Ｌ２が右側にシフトした場合には、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離は、円筒プリズム１５−１および１５−２よりも上側の光軸間距離よりも狭くなり、輻輳角が狭まることになる。
【００３５】
一方、例えば、円筒プリズム１５−１を、図２Ｂに示すように反時計方向に傾斜させると、円筒プリズム１５−１の上面および下面でそれぞれ光線が屈折するため、円筒プリズム１５−１の下側の光軸Ｌ１は、その上側の光軸Ｌ１に対して水平方向の右側にシフトする。また、円筒プリズム１５−２を時計回りに傾斜させると、円筒プリズム１５−２の下側の光軸Ｌ２は上側の光軸Ｌ２に対して水平方向の左側にシフトする。
【００３６】
このように、光軸Ｌ１が右側にシフトするとともに光軸Ｌ２が左側にシフトした場合には、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離は、円筒プリズム１５−１および１５−２よりも上側の光軸間距離よりも広くなり、輻輳角が広がることになる。
【００３７】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させて、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を変更することで輻輳角を変更すること、即ち、左右眼の視差を変化させることができる。これにより、検鏡者は、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度を操作することで、立体感を調整しながら標本１２を観察することができる。
【００３８】
図３を参照して、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度と、光軸間距離および輻輳角との関係について説明する。
【００３９】
図３に示すように、円筒プリズム１５−１および１５−２の厚みをｔとし、光軸Ｌ１およびＬ２それぞれに対する円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度をθとし、円筒プリズム１５−１および１５−２の屈折率をｎとする。このとき、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜に従って光軸Ｌ１およびＬ２がシフトする距離を示す光軸シフト量ｄは、次の式（４）により求めることができる。
【００４０】
【数４】
・・・（４）
【００４１】
従って、例えば、屈折率ｎを1.5168とし、厚みｔが３０ｍｍである円筒プリズム１５−１および１５−２を使用し、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度θの範囲を±２０度とすると、式（４）より、傾斜角度θが−２０度のときの光軸シフト量ｄは-3.74ｍｍとなり、傾斜角度θが２０度のときの光軸シフト量ｄは3.74ｍｍとなる。従って、上述の条件において、実体顕微鏡１１では、-3.74ｍｍから3.74ｍｍまでの光軸シフト量ｄの範囲で、光軸間距離Ｄを調整することができる。
【００４２】
また、このとき、対物レンズ１４の焦点距離ｆ０を１００ｍｍとし、光軸間距離Ｄを２２ｍｍすると、上述の式（３）より、輻輳角２αは、12.6度となる。また、上述したように、実体顕微鏡１１では、対物レンズ１４を交換して倍率を変更することができ、例えば、焦点距離ｆ０が２００ｍｍである対物レンズ１４を使用する場合、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度θが０度のとき、輻輳角２αは6.3度となる。
【００４３】
このように、焦点距離ｆ０が１００ｍｍの対物レンズ１４と、焦点距離ｆ０が２００ｍｍの対物レンズ１４とを切り替えて使用し、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度θの範囲を±２０度で調整可能としたとき、実体顕微鏡１１では、図４に示すような範囲の輻輳角２αで観察を行うことができる。ここで、円筒プリズム１５−１および１５−２は対称に傾斜させるものとし、直上から（図１で矢印で示した観察方向から）立体視した状態を維持したまま、光軸Ｌ１およびＬ２の成す角度のみが変化する。
【００４４】
図４に示すように、実体顕微鏡１１では、円筒プリズム１５−１および１５−２を対称に±２０度の範囲で傾斜させることで、光軸間距離Ｄが29.5ｍｍから14.5ｍｍまでの範囲で調整され、対物レンズ１４を切り替えることで、輻輳角２αを、16.9度から4.2度までの範囲で連続的に変化させることができる。また、上述したように、円筒プリズム１５−１および１５−２は、ユニット２２ごと挿脱自在となるように構成されているので、ユニット２２を着脱するだけで、任意の輻輳角と、規定の輻輳角（光軸間距離Ｄが２２ｍｍで一定であるときの輻輳角）とを容易に切り替えることができる。
【００４５】
次に、図５を参照して、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させる傾斜機構について説明する。
【００４６】
図５に示されている傾斜機構では、円筒プリズム１５−１および１５−２は、プリズムホルダ３１−１および３１−２にそれぞれ固定されており、プリズムホルダ３１−１および３１−２は、ユニット２２に対してそれぞれ回転可能に装着されている。プリズムホルダ３１−１および３１−２は、回転軸を中心とした略円盤形状の円弧部を有しており、その円弧部の外周面の一部に、歯車が形成されている。
【００４７】
そして、プリズムホルダ３１−１および３１−２の間には、それぞれの歯車に噛み合うように、駆動用ラック３２が装着されている。駆動用ラック３２は、両側面に歯が形成された平板の棒状の部材であり、いわゆるラックアンドピニオン機構により、駆動用ラック３２の直線的な動きが、プリズムホルダ３１−１および３１−２の回転運動に変換される。
【００４８】
例えば、駆動用ラック３２には、図示しない把持部が設けられており、その把持部が検鏡者により上下方向に操作される。例えば、検鏡者が、把持部を上方向に移動させると、把持部とともに移動する駆動用ラック３２の歯を介して、プリズムホルダ３１−１が時計方向に回転するとともに、プリズムホルダ３１−２が反時計方向に回転する。これにより、図５に示すように、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離が、円筒プリズム１５−１および１５−２よりも上側の光軸間距離よりも狭くなり、輻輳角が狭まることになる。
【００４９】
なお、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜機構としては、上述のようなラックアンドピニオン機構を利用した構成の機構に限られるものではなく、円筒プリズム１５−１および１５−２を同一の傾斜角度で、対称となる傾斜方向で傾斜させることができるように構成されていれば、どのような傾斜機構でもよい。即ち、傾斜機構は、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させて、光軸Ｌ１とＬ２とが互いに逆方向にシフトするように構成されていればよい。
【００５０】
また、本発明は、接眼レンズ１８−１および１８−２を介して検鏡者が直接的に観察するような実体顕微鏡１１の他、例えば、接眼レンズを使用せずに、三次元表示の可能なディスプレイ装置を利用した顕微鏡システムに適用することができる。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【００５１】
次に、図６は、本発明を適用した顕微鏡システムの構成例を示す図である。
【００５２】
図６において、顕微鏡システム５１を構成する実体顕微鏡１１'は、図１の実体顕微鏡１１と同様に構成されており、接眼レンズ１８−１および１８−２に替えて、撮像素子５２−１および５２−２を有している。
【００５３】
撮像素子５２−１および５２−２は、例えば、CCD（Charge Coupled Device）やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどの撮像素子であり、観察光学系１３−１および１３−２それぞれの像面位置に配置され、それぞれ視差の異なる画像を撮像する。
【００５４】
撮像素子５２−１および５２−２により撮像された画像は、パーソナルコンピュータなどにより構成される制御装置５４において画像処理され、ディスプレイ装置５５に表示される。ディスプレイ装置５５は、三次元表示が可能な表示装置であり、例えば、偏光板や液晶シャッタなどを利用した眼鏡方式や、レンチキュラーやパララックスバリアなどを利用した裸眼立体視方式（眼鏡を使用しない方式）などの表示方式で、撮像素子５２−１および５２−２により撮像された画像を表示する。
【００５５】
また、顕微鏡システム５１では、マウスなどの入力装置５６を操作し、検鏡者が制御装置５４に対して各種の操作信号を入力することができる。例えば、輻輳角を調整する操作信号が制御装置５４に入力されると、制御装置５４は、その操作信号に従って駆動装置５７を制御し、駆動装置５７が円筒プリズム１５−１および１５−２を駆動する。これにより、標本１２を観察する輻輳角が調整され、ディスプレイ装置５５の画面に表示される画像の立体感が調整される。
【００５６】
図７を参照して、ディスプレイ装置５５の画面に表示される画像の立体感の調整について説明する。図７では、標本１２として、図７Ａに示されている三角柱を例に説明を行い、三角柱の上面にピント面が設定された状態で標本１２の観察が行われたときの画像が図７Ｂ乃至図７Ｄに示されている。
【００５７】
実体顕微鏡１１'では、観察光学系１３−１の光軸Ｌ１と観察光学系１３−２の光軸Ｌ２とで異なる角度から標本１２を観察することになるため、撮像素子５２−１および５２−２では視差のある像がそれぞれ取得される。具体的には、観察光学系１３−１を介して撮像する撮像素子５２−１では、標本１２の右側面が現れるような像（以下、適宜、右像と称する）が撮像され、観察光学系１３−２を介して撮像する撮像素子５２−２では、標本１２の左側面が現れるような像（以下、適宜、左像と称する）が撮像される。
【００５８】
そして、撮像素子５２−１および５２−２により撮像される右像および左像は、制御装置５４により画像処理が施されてディスプレイ装置５５に表示される。ディスプレイ装置５５に表示される右像および左像は、上述したような表示方式により、撮像素子５２−１により撮像された右像が右目に入力されるとともに、撮像素子５２−２により撮像された左像が左目に入力され、検鏡者は、ディスプレイ装置５５の画面に表示される画像を立体的に認識することができる。
【００５９】
このとき、標本１２の三角形の上面にピント面が設定された状態とされているので、その上面は右像と左像とで略同位置に現れており、ディスプレイ装置５５の画面では、標本１２の三角形の上面が重畳するように表示される。
【００６０】
図７Ｂには、図１に示したように、円筒プリズム１５−１および１５−２の上面および下面が、光軸Ｌ１およびＬ２に対してそれぞれ垂直である場合に、撮像素子５２−１により撮像された右像、撮像素子５２−２により撮像された左像、並びに、右像および左像が表示されるディスプレイ装置５５の画面が示されている。
【００６１】
そして、立体感を弱めたい場合には、図２Ａに示したように、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させて、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を狭めた状態とする。図７Ｃには、この状態で撮像素子５２−１により撮像された右像、撮像素子５２−２により撮像された左像、並びに、右像および左像が表示されるディスプレイ装置５５の画面が示されている。図７Ｃに示されている像では、図７Ｂの像よりも、標本１２の側面が見える範囲が狭くなっており、立体感が弱まることになる。
【００６２】
一方、立体感を強めたい場合には、図２Ｂに示したように、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させて、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を広げた状態とする。図７Ｄには、この状態で撮像素子５２−１により撮像された右像、撮像素子５２−２により撮像された左像、並びに、右像および左像が表示されるディスプレイ装置５５の画面が示されている。図７Ｄに示されている像では、図７Ｂの像よりも、標本１２の側面が見える範囲が広くなっており、立体感が強まることになる。
【００６３】
このように、実体顕微鏡１１'では、標本１２を観察する際の視差を調整した像を取得することができ、ディスプレイ装置５５の画面に表示される画像の立体感を調整することができる。そして、光軸間距離を狭めた状態で観察される像（図７Ｃ）は、光軸間距離を広げた状態で観察される像（図７Ｄ）よりも、観察光軸を１つしか持たない一般的な顕微鏡に近い像となり、一般的に、立体的な認識が苦手な検鏡者にとって疲労感が抑制され、集中して良好な観察を行うことができる。また、例えば、立体的に認識することが困難な形状の標本１２が観察対象となった場合でも、検鏡者は立体的な認識を行いやすいように、視差を調整する（弱める）ことができる。
【００６４】
ところで、図７を参照して説明したように、標本１２の上面にピント面が設定されている場合には、標本１２の上面は、右像および左像ともに略中央に表示され、ディスプレイ装置５５の画面において重畳して表示される。これに対し、ピント面を標本１２の下方（ステージ側）に移動させた場合、標本１２の上面のピントがボケるとともに、実体顕微鏡１１では標本１２を斜め方向から観察していることより、右像では上面が左方向に移動し、左像では上面が右方向に移動する。従って、この場合、ピントがボケている標本１２の上面は、ディスプレイ装置５５の画面で重畳されずに異なる位置に表示されるため、検鏡者は、標本１２の上面を単なる二重像とし認識することになり、標本１２を立体的に認識することが困難になる。
【００６５】
なお、検鏡者が対物レンズを覗き込んで標本１２を観察する場合には、ピントがボケた上面が横方向に移動しても、両眼輻輳（視線の交差角、つまり眼球の回転）によって補正されるため、標本１２を立体的に認識することが困難になることは、ある程度は回避される。
【００６６】
図８を参照して、標本１２の下面にピント面が設定されている場合の像について説明する。
【００６７】
図８Ａには、従来の実体顕微鏡と同様に構成された、即ち、円筒プリズム１５−１および１５−２が取り外され、光軸間距離の調整が行われないように構成された実体顕微鏡１１'が示されている。
【００６８】
図８では、ピントが合致している標本１２の底面の輪郭が太線で示されており、ピントが合致していない、ボケた標本１２の上面および側面の輪郭が細線で示されている。図８Ａに示すように、右像では標本１２の上面は中央より左側に現れ、左像では標本１２の上面は中央より右側に現れている。そして、ディスプレイ装置５５の画面では、ピントが合致している標本１２の底面が中央で重畳するように表示され、右像における標本１２のボケた上面と、左像における標本１２のボケた上面とが離れた位置に表示される。
【００６９】
このように、標本１２のボケた上面が離れた位置に表示されているときでも、標本１２において上面がピント方向で最も情報量の多い面であるため、その上面を検鏡者が目で追ってしまう傾向が生理的に存在する。これにより、ディスプレイ装置５５の画面に表示された標本１２を立体的に認識することが困難になり、検鏡者が疲労感を覚える原因となる。特に、ディスプレイ装置５５が、裸眼立体方式により立体表示を行う場合には、見る位置（ディスプレイ装置５５に対する検鏡者の頭の位置）により左右の眼に入力される像を確実に分離することができないため、検鏡者は、ディスプレイ装置５５に表示された右像および左像を視差像として認識することが困難となる。これにより、検鏡者は単なる二重像として認識してしまい、標本１２を立体視することができない。
【００７０】
そこで、実体顕微鏡１１では、図８Ｂに示すように、円筒プリズム１５−１および１５−２を傾斜させて、円筒プリズム１５−１および１５−２と対物レンズ１４との間の光軸間距離を狭めることで輻輳角を小さくして、ディスプレイ装置５５の画面に表示される標本１２の上面の間隔を近接させることができる。即ち、検鏡者は、ディスプレイ装置５５の画面に表示された標本１２を立体的に認識し易くなるように、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度を調整することで、良好な観察を行うことができる。
【００７１】
特に、立体的な認識が困難な形状の標本１２が観察対象となっているとき、検鏡者は、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度を適宜調整して、自身が立体的に認識し易くなるように立体感を調整することで、良好な観察を行うことができる。
【００７２】
以上のように、顕微鏡システム５１では、ディスプレイ装置５５を利用した観察において、円筒プリズム１５−１および１５−２の傾斜角度を調整することで、立体的な認識が不得意な検鏡者であっても、立体的な認識が困難な形状の標本１２が観察対象であっても、良好な立体像を得ることができるので疲労感が抑制され、検鏡者は、標本１２を立体的に良好に観察することができる。
【００７３】
また、顕微鏡システム５１では、撮像素子５２−１および５２−２により撮像された画像がディスプレイ装置５５に三次元的に表示されるので、検鏡者は、実体顕微鏡１１を覗きこむよりも大きな画面で、標本１２を詳細に観察することができる。また、複数の検鏡者により標本１２を同時に観察することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態において、実体顕微鏡１１（図１）では、対物レンズ１４とアフォーカルズーム系１６−１および１６−２との間に、円筒プリズム１５−１および１５−２が挿入されているが、円筒プリズム１５−１および１５−２の挿入箇所は光路が平行系であればよく、対物レンズ１４とアフォーカルズーム系１６−１および１６−２との間に限定されるものではない。例えば、アフォーカルズーム系１６−１および１６−２と結像レンズ１７−１および１７−２との間の平行系である箇所に円筒プリズム１５−１および１５−２を挿入してもよい。
【００７５】
また、本発明は、観察光学系１３−１および１３−２が平行部分を有する平行系の顕微鏡の他、一対の観察光学系が内向角をもって配置される内斜系の顕微鏡にも適用することができる。
【００７６】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１１ 実体顕微鏡， １２ 標本， １３−１および１３−２ 観察光学系， １４ 対物レンズ， １５−１および１５−２ 円筒プリズム， １６−１および１６−２ アフォーカルズーム系， １７−１および１７−２ 結像レンズ， １８−１および１８−２ 接眼レンズ， １９−１および１９−２ レンズ， ２０−１および２０−２ レンズ， ２１−１および２１−２ 開口絞り， ２２ ユニット， ３１−１および３１−２ プリズムホルダ， ３２ 駆動用ラック， ５１ 顕微鏡システム， ５２−１および５２−２ 撮像素子， ５４ 制御装置， ５５ ディスプレイ装置， ５６ 入力装置， ５７ 駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる方向から標本を観察する一対の観察光学系と、
前記一対の観察光学系の光軸上に配置され、それぞれの前記光軸を直交方向に移動させる光学部材と、
前記光学部材によるそれぞれの前記光軸の移動方向が互いに逆方向となるように、前記光軸の移動量を変更する変更手段と
を備えることを特徴とする実体顕微鏡。
【請求項２】
前記光学部材は、透明な平行平面板であり、
前記変更手段は、前記光学部材の平面を前記光軸に対して傾斜させる傾斜角度を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の実体顕微鏡。
【請求項３】
前記光学部材は、前記観察光学系の光軸上に挿脱自在である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の実体顕微鏡。
【請求項４】
前記観察光学系の像面にそれぞれ配置される撮像素子と、
前記撮像素子により撮像された画像を、検鏡者により立体視可能となるように表示する表示手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の実体顕微鏡。
【請求項５】
前記光学部材は、前記一対の観察光学系における各光軸の移動量が逆方向に同一となるように前記光軸を対象に移動させる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の実体顕微鏡。
【請求項６】
結像面での結像倍率のみを変化させ、結像位置を変化させないように構成されたアフォーカルズーム光学系
をさらに備え、
前記光学部材は、前記アフォーカル光学系の上側または下側に形成される前記観察光学系の光路が平行系となる箇所に挿入される
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の実体顕微鏡。
【請求項１】
それぞれ異なる方向から標本を観察する一対の観察光学系と、
前記一対の観察光学系の光軸上に配置され、それぞれの前記光軸を直交方向に移動させる光学部材と、
前記光学部材によるそれぞれの前記光軸の移動方向が互いに逆方向となるように、前記光軸の移動量を変更する変更手段と
を備えることを特徴とする実体顕微鏡。
【請求項２】
前記光学部材は、透明な平行平面板であり、
前記変更手段は、前記光学部材の平面を前記光軸に対して傾斜させる傾斜角度を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の実体顕微鏡。
【請求項３】
前記光学部材は、前記観察光学系の光軸上に挿脱自在である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の実体顕微鏡。
【請求項４】
前記観察光学系の像面にそれぞれ配置される撮像素子と、
前記撮像素子により撮像された画像を、検鏡者により立体視可能となるように表示する表示手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の実体顕微鏡。
【請求項５】
前記光学部材は、前記一対の観察光学系における各光軸の移動量が逆方向に同一となるように前記光軸を対象に移動させる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の実体顕微鏡。
【請求項６】
結像面での結像倍率のみを変化させ、結像位置を変化させないように構成されたアフォーカルズーム光学系
をさらに備え、
前記光学部材は、前記アフォーカル光学系の上側または下側に形成される前記観察光学系の光路が平行系となる箇所に挿入される
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の実体顕微鏡。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−４７７９７（Ｐ２０１２−４７７９７Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８７１１２（Ｐ２０１０−１８７１１２）
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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