顕微鏡
【課題】照明光学系の光軸が対物光学系の光軸に対して極力接近した光学構成を有し且つ、照明光学系の鏡筒内から照明光が漏れて対物光学系内に入り込まない顕微鏡を提供する。
【解決手段】撮影光学系２００は、クローズアップ光学系２１０と、その光軸Ａｘ１からオフセットした位置に置かれたズーム光学系２２０で、構成される。クローズアップ光学系は、ズーム光学系の光軸Ａｘ２の通過位置から離れた側のコバが切り欠かれている。切欠面の側方には、照明光学系３００を保持するズーム鏡筒５がある。ズーム鏡筒は、レンズ群３１１，３１２をその内部に保持した第１、第２レンズ移動枠５３，５４，これらの外周面から突出した駆動ピン５８，５９を案内する案内溝５１ｄ，５１ｅが形成された固定環５１，駆動ピン５８，５９を駆動するカム溝５２ａ，５２ｂが形成されたカム環５２，及びこのカム溝を外側から塞ぐ遮光シート６０から、構成される。
【解決手段】撮影光学系２００は、クローズアップ光学系２１０と、その光軸Ａｘ１からオフセットした位置に置かれたズーム光学系２２０で、構成される。クローズアップ光学系は、ズーム光学系の光軸Ａｘ２の通過位置から離れた側のコバが切り欠かれている。切欠面の側方には、照明光学系３００を保持するズーム鏡筒５がある。ズーム鏡筒は、レンズ群３１１，３１２をその内部に保持した第１、第２レンズ移動枠５３，５４，これらの外周面から突出した駆動ピン５８，５９を案内する案内溝５１ｄ，５１ｅが形成された固定環５１，駆動ピン５８，５９を駆動するカム溝５２ａ，５２ｂが形成されたカム環５２，及びこのカム溝を外側から塞ぐ遮光シート６０から、構成される。
【発明の詳細な説明】
【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結像させる顕微鏡に関し、特に、コバが一部切り欠かれたクローズアップ光学系と、このクローズアップ光学系を保持する鏡筒内の隙間に照射範囲可変の照明光学系を配置している顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の顕微鏡は、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。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。
【０００３】このような顕微鏡は対物光学系が高倍率であるが故に像が暗くなってしまうので、観察対象物を照明する照明光学系が不可欠となる。このような照明光学系によって観察対象物を照明する場合には、観察対象物までの距離（作動距離）が変動しても観察対象物に対する照明光照射範囲の中心の相対位置関係があまり変わらぬように、照明光学系の光軸と対物光学系の光軸とをできるだけ接近することが望ましい。そのための一つの構成として、対物光学系をクローズアップ光学系と結像光学系とから構成するとともに結像光学系の光軸をクローズアップ光学系の光軸からオフセットし、クローズアップ光学系における結像光学系の光軸から離れた側のコバに切欠面を形成するとともに、クローズアップ光学系の鏡筒内と切欠面との隙間に照明光学系を配置することが、考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、手術用顕微鏡のように観察対象物の大きさが千差万別である場合には、対物光学系の結像光学系としてズームレンズを用い、対物光学系全体の倍率を可変にすることが望ましい。このように対物光学系の全体の倍率を可変にする場合には、照明光学系についても、その照射範囲の広さが可変な構成としなければならない。
【０００５】しかしながら、クローズアップ光学系の鏡筒内に照射範囲の広さが可変の照明光学系を配置する場合には、照明光学系からの照明光が側方に漏れ、クローズアップレンズ群内に迷光として入り込んでしまう問題が生じると、考えられる。即ち、この場合に採用される照明光学系の鏡筒は、少なくとも、レンズを直接保持しているレンズ枠と、このレンズ枠の外周面に植設された駆動ピンを案内する案内溝が開けられた固定筒と、この固定筒の案内溝を貫通した駆動ピンを駆動するカム溝が開けられたカム筒とから、構成される。従って、固定溝とカム溝との交点において鏡筒内部と外部とが連通するので、鏡筒内部を通っている照明光がこの交点を通じて外部に漏れて、それが迷光としてクローズアップ光学系内に入り込んでしまうのである。
【０００６】このような迷光は、結像される映像の品質を著しく劣化させてしまうので、これを遮光する構成が必要となる。このような遮光構成として、照明光学系の鏡筒とクローズアップ光学系との間に遮光板を取り付けることも考えられるが、厚い遮光板を置いてしまうと、その厚さ分だけ照明光学系の光軸が対物光学系の光軸から更に離れてしまうので、照明光による陰影をなくすという本来の目的が損なわれてしまう。
【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、照明光学系の光軸が対物光学系の光軸に対して極力接近した光学構成を有すにも拘わらず、照明光学系中のレンズを移動可能に保持する鏡筒内から照明光が漏れて対物光学系内に入り込むことがない顕微鏡を、提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するため、本発明は、ズームレンズからなる結像光学系と、この結像光学系の前方においてこの結像光学系の光軸に対してその光軸が略平行にオフセットするように配置されているとともにその光軸に関して前記結像光学系の光軸とは反対側に切欠面が形成されているクローズアップ光学系と、このクローズアップ光学系の切欠面に近接して配置された鏡筒内においてその光軸が前記クローズアップ光学系の光軸と略平行になるように保持されているととも光源からの光を前記クローズアップ光学系の前方に向けて配光する照明光学系とを有する顕微鏡において、前記照明光学系を保持する鏡筒は、その前端側から後端側に向けてスリット状の第１溝が形成された第１環と、この第１環の外側においてこの第１環に対して相対回転可能に填められているとともに前記第１溝に対して斜行したスリット状の第２溝がその前端側から後端側に向けて形成された第２環と、前記第１環及び第２環の内部において前記照明光学系を構成するレンズを保持するとともに前記第１溝と第２溝との交点に挿し込まれた駆動ピンを一体に有するレンズ枠と、前記第２溝を塞ぐために前記第２環の外面に設けられた遮光部材とを、備えることを特徴とする。
【０００９】このように構成されると、結像光学系の光軸はクローズアップ光学系によって偏向され、クローズアップ光学系の前方において、このクローズアップ光学系の光軸と交わる。従って、このクローズアップ光学系の前方に存在する観察対象物が、このクローズアップ光学系及び結像光学系からなる対物光学系によって、像形成される。このようにして像形成される観察対象物は、照明光学系によって照明されるが、この照明光学系は、クローズアップ光学系におけるその光軸に関して結像光学系の光軸とは反対側に形成された切欠面に近接して配置されているので、その光軸は、クローズアップ光学系によって偏向された結像光学系の光軸に対して極力接近している。従って、観察対象物までの距離（作動距離）が変動しても、観察対象物に対する照明光照射範囲の中心の相対位置関係は、あまり変わらない。また、この照明光学系を構成するレンズは、結像光学系がズームレンズであることに合わせて、その光軸方向に移動することによってその照明範囲の広さを変化させることができる。この照明光学系を構成するレンズを移動可能に保持する鏡筒は、第１環と第２環とが相対回転することによって第１環に形成された第１溝と第２環に形成された第２溝との交点を移動させ、この交点に挿し込まれているレンズ枠の駆動ピンを光軸方向に移動させる。この第２環の外面には第２溝を塞ぐ遮光部材が設けられているので、第１溝と第２溝との交点を通じて、鏡筒内から照明光が漏れてクローズアップ光学系内に入り込むことはない。
【００１０】この顕微鏡は、結像光学系によって形成された観察対象物の像をアイピースを介して拡大観察させる光学式顕微鏡であっても良いし、この結像光学系によって形成された観察対象物の像を直接又はリレー光学系によってリレーした後に撮像するビデオ型顕微鏡であっても良い。また、この顕微鏡は、クローズアップ光学系に対して結像光学系が一つのみ備えられた単眼顕微鏡であっても良いし、共通に用いられるクローズアップ光学系に対して一対の結像光学系が備えられた双眼（立体）顕微鏡であっても良い。
【００１１】クローズアップ光学系に形成された切欠面は、研削によって形成されても良いし、モールドによるレンズ成形に際して同時に形成されても良い。また、この切欠面は、その部分におけるクローズアップ光学系の半径が他の部分の半径よりも小さいものであればその形状は問わない。従って、平面であっても良いし、凹面又は凸面であっても良い。平面や円柱面等の場合においては、クローズアップ光学系の光軸と平行に形成されていても良いし、傾斜して形成されていても良い。さらに、切欠面が光軸と平行な凹面として形成された場合、この切欠面をなす凹面が閉じていても良い。換言すると、クローズアップ光学系をなすレンズの一次部に、照明光学系を貫通させる貫通孔が形成され、この貫通孔の内面が切欠面となっていても良い。
【００１２】照明光学系は、光源から射出された照明光の照射範囲を可変できさえすれば良いので、単一のレンズ群から構成されていても良いし、複数のレンズ群から構成されていても良い。但し、複数のレンズ群から構成された場合には、ズームレンズとして、照明光の照射角を可変することが可能となる。鏡筒を構成する第１環及び第２環は、相対回転できさえすれば良いので、第１環が固定されて第２環が回転する構成であっても良いし、その逆であっても良いし、双方が回転する構成であっても良い。何れの場合であっても、第１溝と第２溝とは相対的に遮光してさえいれば良いので、どちらか一方が光軸と平行な直進溝であって他方が光軸に対して傾斜していても良いし、双方が光軸に対して傾斜していても良い。これら第１溝及び第２溝並びにレンズ枠は、照明光学系が単一のレンズ群から構成されている場合には一組備えられれば良いが、照明光学系が複数のレンズ群から構成されている場合には、移動レンズ群毎に対応して複数組備えられる。
【００１３】遮光部材は、例えば、金属又は合成樹脂等の板から構成されていても良いし、第２環の外面に填められた金属パイプ又は合成樹脂パイプであっても良いし、合成樹脂やポリマー製のシートであっても良い。このような遮光部材は、少なくとも鏡筒内の照明光を外に漏らさない程度の遮光性を備えていれば良いが、その外面に反射防止コーティングが施されていれば、クローズアップ光学系から漏れた光が反射して迷光としてクローズアップ光学系内に戻ってしまうことも防止できる。この遮光部材は、少なくとも第２環の第２溝をその全域に亘って塞いでいれば足りるが、第２環の外面全体に設けられていても良い。
【００１４】
【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。
【００１５】以下に説明する実施形態では、本発明の顕微鏡は、共通に用いられるクローズアップレンズ群に対して左右一対のズームレンズを組み合わせた対物光学系により観察対象物を立体映像としてビデオ撮影するビデオ型立体顕微鏡として、実施されている。このような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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】このような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１１２へ向けて出力される。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】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輻輳寄せプリズム２６０とを、備えている。
【００２８】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ペンタプリズム２７２，２７３が、それぞれ配置されている。
【００２９】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。
【００３０】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。すなわち、クローズアップ光学系２１０は、主要被写体（観察対象物）がその焦点位置に位置するように第２レンズ２１２が調整されるので、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果たす。このクローズアップ光学系２１０は、入れ子状に重ねられた複数の円筒（固定環，カム環，レンズ枠）から構成された公知のレンズ鏡筒１内に保持されており、このレンズ鏡筒１を構成するカム環がモータ等の駆動源又は手動で回転させることにより、第２レンズ２１２の光軸方向位置が上記したように調整される。
【００３１】但し、クローズアップ光学系２１０を構成する第１，第２レンズ２１１，２１２自体は、その光軸と平行にこの光軸から若干外側にずれた位置を通る平面に沿って、その平面よりも外側のコバが切り欠かれている。従って、その光軸方向から見ると、その平面形状がいずれもＤカットされた形状となっているので、その切欠面２１１ａ，２１２ａとレンズ鏡筒１の内面との間には、略半円柱状の隙間が空いている。この隙間に、照明光学系３００が、その光軸Ａｘ４をクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１と平行にして配置されている。なお、クローズアップ光学系２１０は、第１，第２レンズ２１１，２１２の切欠面２１１ａ，２１２ａには反射防止の墨塗りがなされているものの、その切欠面２１１ａ，２１２ａ同士の間及びその前後には何らの遮光部材をも有していない。従って、照明光学系３００を可能な限りクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１に接近して配置することができる。
【００３２】各ズーム光学系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結像光学系である。
【００３３】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。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。
【００３４】これらのズーム光学系２２０，２３０は、図１０にその概略が示されるように、夫々、公知の構成を有するズーム鏡筒４内に保持されている。各ズーム鏡筒４，４の上端近傍及び下端近傍には、夫々、図示せぬカム環と一体に回転する環状ギア４ａ，４ｂが取り付けられている。このうちの上端側の環状ギア４ａが、各ズーム鏡筒４，４に共通の駆動モータ２の駆動軸に取り付けられているピニオンギア３に噛合しているので、この駆動モータ２がその駆動軸を回転させることにより、各ズーム鏡筒４の図示せぬカム環が回転し、両ズーム光学系２２０，２３０が同期してズーミングする。その結果、左右の画像の撮影倍率が同時に変化させることが可能となる。
【００３５】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に対して平行にオフセットして配置されている。但し、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、互いに等距離となり且つＤカット部の切欠面２１１ａ，２１２ａからの距離が互いに等しくなる位置に、オフセットされている。そして、クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ1方向から見ると、クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１と両ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ2，Ａｘ3とが、光軸Ａｘ１の位置を鈍角な頂点とした二等辺三角形をなすように配置されている。
【００３６】なお、クローズアップ光学系２１０の直径，即ち、レンズ鏡筒１の内径は、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。従って、両ズーム光学系２２０，２３０の光軸は、このクローズアップ光学系２１０によって偏向され、クローズアップ光学系２１０の物体側焦点位置において互いに交わる。その結果、両ズーム光学系２２０，２３０の像側焦点位置には、所定の基線長を隔てた二位置から夫々同一物体を撮像して得たのと等価な像が、夫々形成される。
【００３７】一方、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群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。照明レンズ群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。そのため、楔プリズム３２０には、クローズアップ光学系２１０の像側焦点の平均位置においてその光軸Ａｘ１と交わる様に照明レンズ群３１０の光軸Ａｘ４の光軸を偏向させる楔角が与えられている。その結果、照明光量を無駄にすることなく、クローズアップ光学系２１０のピントが合わされて両ズーム光学系２２０，２３０による像形成がなされる観察対象物を、照明することができる。しかも、上述したように照明光学系３００の光軸Ａｘ４は、クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１に対して極力接近して配置されているので、観察対象物から各ズーム光学系２２０に入射する光の主光線の方向と、照明光の方向とのズレは、比較的小さい。
【００３８】なお、照明レンズ群３１０は、図１１に示されるように、正のパワーを有する第１レンズ群３１１と負のパワーを有する第２レンズ群３１２とから構成されたズーム光学系である。これら両レンズ群３１１，３１２は、後述する構成を有するズーム鏡筒５に保持され、上述したようにして両ズーム光学系２２０，２３０のズーミングがなされると、これに連動して夫々光軸方向に移動して、その配光角を変化させる。その結果、両ズーム光学系２２０，２３０によって像形成がなされる画角の変化に従って、その画角内に含まれる観察対象物を良好に照明することができる。
【００３９】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（像側焦点位置）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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】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。
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】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。
【００４９】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。
＜光学系保持機構＞次に、上述した照明光学系３００を保持するズーム鏡筒５の構成を、詳細に説明する。図１１は、図１０におけるズーム鏡筒５（実践で図示）及びクローズアップ光学系２１０の周辺部分を拡大して示す縦断面図であり、照明光学系３００の光軸Ａｘ４とクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１とを含む面に沿った縦断面を示す。また、図１２は、図１１の断面にて切断されたズーム鏡筒５の斜視図である。また、図１３は、ズーム鏡筒５の側面図であり、図１４は、一部に縦断面を含むズーム鏡筒５の透視図である。
【００５０】これら各図に示されるように、ズーム鏡筒５は、双眼顕微鏡１０１の筐体に対して固定された円筒状の固定環（第１環）５１と、この固定環５１の外周面に回転自在に嵌められた円筒状のカム環（第２環）５２と、第１レンズ群３１１をその内部に保持するとともに固定環５１の内部において光軸方向に進退可能に嵌挿された第１レンズ移動枠（レンズ枠）５３と、第２レンズ群３１２をその内部に保持するとともに固定環５１の内部において光軸方向に進退可能に嵌挿された第２レンズ移動枠（レンズ枠）５４と、その内部に楔プリズム３２０を保持するとともに固定環５１の下端にねじ込まれて固定されたプリズム保持枠５５と、カム環５２の上端近傍の外周面に回転不能に填め込まれたカムギア５６とを、主要な構成部品としている。
【００５１】上記固定環５１の上端には、図５に示されたファイバガイド挿入部１２３に固定されたライトガイドファイババンドル１０５のガイドパイプ１２２の先端が、同軸に挿入される。このようにして挿入されたガイドパイプ１２２の先端を保持するために、固定環５１の上端近傍の内面は、そのガイドパイプ１２２の外径とほぼ同じ内径の受け部５１ａとして、形成されている。また、この受け部５１ａが形成された固定環５１の上端面は、ファイバガイド挿入部１２３を通して挿入されたガイドパイプ１２２の先端を受け部５１ａの開口にガイドするために、すり鉢状に形成されている。
【００５２】また、固定環５１の外周面における下端近傍には、カム環５２の下端に当接してその位置決めを行うフランジ５１ｃが突出形成されており、このフランジ５１ｃよりも端部側に、プリズム保持枠５５をねじ込むための雄ネジ５１ｂが形成されている。
【００５３】また、固定環５１の外周面におけるカム環５２が填められた部分よりも上端側は、カム環５２が填められた部分の外径よりも若干小径に形成されている。この小径部分における大径部分との段差近傍には、カム環５２の脱落を防止するための係止環５７が、ねじ込み固定されている。これにより、カム環５２は、固定環５１に対して回転可能且つ軸方向に進退不能となっている。
【００５４】なお、固定環５１におけるカム環５２が填められた領域には、第１レンズ移動枠５３の移動範囲を規定するために固定環５１の中心軸と平行に延びたスリット状の第１案内溝５１ｄが、周方向において一箇所形成されている。固定環５１におけるカム環５２が填められた領域には、また、第２レンズ移動枠５４の移動範囲を規定するために固定環５１の中心軸と平行に延びたスリット状の第２案内溝５１ｅが、周方向において等角度間隔（１２０度づつ）で３箇所、形成されている。
【００５５】カム環５２における第１案内溝５１ｄと接する範囲には、この第１案内溝５１ｄに対して斜めに交差するスリット状の第１カム溝５２ａが、約３６０度に亘って螺旋状に形成されている。また、カム環５２における各第２案内溝５１ｅと接する範囲には、各第２案内溝５１ｅに対して斜めに交差するスリット状の第２カム溝５２ｂが、約３６０度に亘って螺旋状に形成されている。なお、この第２カム溝５２ｂは、第２案内溝５１ｅが等角度間隔で３箇所に形成されているのに合わせて、カム環５２の中心軸に対して等角度間隔で３本形成され、三重螺旋状に配置されている。従って、カム環５２を固定環５１に対して回転させると、第１案内溝５１ｄと第１カム溝５２ａとの交点，及び、各第２案内溝５２ｅと各第２カム溝５２ｂとの交点が、夫々、軸方向において互いに同じ向きに移動する。但し、その移動速度は、各カム溝５２ａ，５２ｂの各案内溝５１ｄ，５１ｅに対する傾斜角（リード角）に依存するので、第１案内溝５１ｄと第１カム溝５２ａとの交点の移動速度は遅く、各第２案内溝５２ｅと各第２カム溝５２ｂとの交点の移動速度は早い。
【００５６】第１レンズ移動枠５３の外周面には、第１案内溝５１ｄと第１カム溝５２ａとの交点を貫通する一個の駆動ピン５８が、植設されている。また、第２レンズ移動枠５４の外周面における同一円周上には、各第２案内溝５２ｅと各第２カム溝５２ｂとの交点を夫々貫通する３個の駆動ピン５９が、その中心軸に対して等角度間隔で植設されている。従って、上述したようにカム環５２を固定環５１に対して回転させて、第１案内溝５１ｄと第１カム溝５２ａとの交点，及び、各第２案内溝５２ｅと各第２カム溝５２ｂとの交点を移動させると、各交点を夫々貫通している各駆動ピン５８，５９がこの交点の移動に従って軸方向に駆動され、各駆動ピン５８，５９と一体の第１レンズ移動枠５３及び第２レンズ移動枠５４が、各駆動ピン５８，５９に引かれて、固定環５１内をその軸方向に移動する。
【００５７】なお、各駆動ピン５８，５９の外周には、各溝５１ｄ，５２ａ，５１ｅ，５２ｂとの摺動摩擦を低くするために、ローラが回転自在に填められている。また、各駆動ピン５８，５９の外端面は、カム環５２の外周面よりも内側に位置している。
【００５８】以上のように構成されているため、固定環５１の内面とカム環５２の外面との間は、各案内溝５１ｄ，５１ｅと各カム溝５２ａ、５２ｂとの交点によって多数箇所において連通している。そのため、固定環５１内部を通る照明光が、これら交点を通じて外に漏れるおそれがある。この光の漏れを防止するため、カム環の外面には、そのほぼ全域（但し、カムギア５６を除く）に亘って遮光シート６０が貼り付けられている。この遮光シート６０は、５０μ程度の厚さの黒色ＰＥＴ（polyethylen terephthalate）のシートの表面に反射防止を目的とした微細均一な樹脂（サテン塗料）をコーティングしてなる反射防止材である。この遮光シート６０としては、例えば、ソマール株式会社製の「ソマブラックＮＲ（商品名）」を用いることができる。そして、この遮光シート６０は、その裏面に塗布されたアクリル系の粘着層により、カム環５２の外面に貼り付けられている。
【００５９】カム環５２の上端に固定されたカムギア５６は、図１０に示す一方のズーム光学系２２０のズーム鏡筒４の環状ギア４ｂに対して、図示せぬギア列を介して噛合している。従って、上述したようにして、各ズーム光学系２２０，２３０のズーム鏡筒４がモータ２によって回転されて、各ズーム光学系２２０，２３０がズーミングすると、一方のズーム鏡筒４のカム環に連動してズーム鏡筒５のカム環５２が回転し、その結果、上述したように各レンズ移動枠５３，５４が駆動され、照明レンズ群３００のズーミングがなされる。従って、ライトガイドファイババンドル１０５を通じて導入された照明光は、このようにズーミングがなされた照明レンズ群３００を透過し、そのズーミングによって調整された配光角にて拡散されつつ、楔プリズム３２０を透過する。そして、この楔プリズム３２０によって屈折されることによって、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を、照明するのである。
【００６０】このようにしてズーム鏡筒５内を通る照明光は、遮光シート６０によって遮光されて、その側面から外に漏れることがない。従って、この照明光が迷光として撮影光学系２００（クローズアップ光学系２１０）内に入り込むことはない。しかも、この遮光シート６０の表面には反射防止コーティング（サテン塗料コーティング）がなされているので、クローズアップ光学系２１０から漏れた光が反射して、迷光としてクローズアップ光学系２１０に戻ってしまうこともない。
【００６１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の顕微鏡によると、照明光学系の光軸が対物光学系の光軸に対して極力接近した光学構成を有すにも拘わらず、照明光学系のレンズを移動可能に保持する鏡筒内から照明光が漏れて対物光学系内に迷光として入り込むことがないので、迷光によって映像品質が劣化することがなくなる。
【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各鏡筒の配置を示す透視図
【図１１】 図１０における照明光学系のズーム鏡筒周辺の拡大断面図
【図１２】 図１１の断面にて切断されたズーム鏡筒の斜視図
【図１３】 ズーム鏡筒の側面図
【図１４】 ズーム鏡筒の透視図
【符号の説明】
１ 鏡筒
５ ズーム鏡筒
５１ 固定環
５１ａ 第１案内溝
５１ｂ 第２案内溝
５２ カム環
５２ａ 第１カム溝
５２ｂ 第２カム溝
５３ 第１レンズ移動枠
５４ 第２レンズ移動枠
５８，５９ 駆動ピン
６０ 遮光シート
１１６ ＣＣＤ
２００ 撮影光学系
２１０ クローズアップ光学系
２２０，２３０ ズーム光学系
３００ 照明光学系
３１０ 照明レンズ群
３１１ 第１レンズ群
３１２ 第２レンズ群
３２０ 楔プリズム
【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結像させる顕微鏡に関し、特に、コバが一部切り欠かれたクローズアップ光学系と、このクローズアップ光学系を保持する鏡筒内の隙間に照射範囲可変の照明光学系を配置している顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の顕微鏡は、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。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。
【０００３】このような顕微鏡は対物光学系が高倍率であるが故に像が暗くなってしまうので、観察対象物を照明する照明光学系が不可欠となる。このような照明光学系によって観察対象物を照明する場合には、観察対象物までの距離（作動距離）が変動しても観察対象物に対する照明光照射範囲の中心の相対位置関係があまり変わらぬように、照明光学系の光軸と対物光学系の光軸とをできるだけ接近することが望ましい。そのための一つの構成として、対物光学系をクローズアップ光学系と結像光学系とから構成するとともに結像光学系の光軸をクローズアップ光学系の光軸からオフセットし、クローズアップ光学系における結像光学系の光軸から離れた側のコバに切欠面を形成するとともに、クローズアップ光学系の鏡筒内と切欠面との隙間に照明光学系を配置することが、考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、手術用顕微鏡のように観察対象物の大きさが千差万別である場合には、対物光学系の結像光学系としてズームレンズを用い、対物光学系全体の倍率を可変にすることが望ましい。このように対物光学系の全体の倍率を可変にする場合には、照明光学系についても、その照射範囲の広さが可変な構成としなければならない。
【０００５】しかしながら、クローズアップ光学系の鏡筒内に照射範囲の広さが可変の照明光学系を配置する場合には、照明光学系からの照明光が側方に漏れ、クローズアップレンズ群内に迷光として入り込んでしまう問題が生じると、考えられる。即ち、この場合に採用される照明光学系の鏡筒は、少なくとも、レンズを直接保持しているレンズ枠と、このレンズ枠の外周面に植設された駆動ピンを案内する案内溝が開けられた固定筒と、この固定筒の案内溝を貫通した駆動ピンを駆動するカム溝が開けられたカム筒とから、構成される。従って、固定溝とカム溝との交点において鏡筒内部と外部とが連通するので、鏡筒内部を通っている照明光がこの交点を通じて外部に漏れて、それが迷光としてクローズアップ光学系内に入り込んでしまうのである。
【０００６】このような迷光は、結像される映像の品質を著しく劣化させてしまうので、これを遮光する構成が必要となる。このような遮光構成として、照明光学系の鏡筒とクローズアップ光学系との間に遮光板を取り付けることも考えられるが、厚い遮光板を置いてしまうと、その厚さ分だけ照明光学系の光軸が対物光学系の光軸から更に離れてしまうので、照明光による陰影をなくすという本来の目的が損なわれてしまう。
【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、照明光学系の光軸が対物光学系の光軸に対して極力接近した光学構成を有すにも拘わらず、照明光学系中のレンズを移動可能に保持する鏡筒内から照明光が漏れて対物光学系内に入り込むことがない顕微鏡を、提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するため、本発明は、ズームレンズからなる結像光学系と、この結像光学系の前方においてこの結像光学系の光軸に対してその光軸が略平行にオフセットするように配置されているとともにその光軸に関して前記結像光学系の光軸とは反対側に切欠面が形成されているクローズアップ光学系と、このクローズアップ光学系の切欠面に近接して配置された鏡筒内においてその光軸が前記クローズアップ光学系の光軸と略平行になるように保持されているととも光源からの光を前記クローズアップ光学系の前方に向けて配光する照明光学系とを有する顕微鏡において、前記照明光学系を保持する鏡筒は、その前端側から後端側に向けてスリット状の第１溝が形成された第１環と、この第１環の外側においてこの第１環に対して相対回転可能に填められているとともに前記第１溝に対して斜行したスリット状の第２溝がその前端側から後端側に向けて形成された第２環と、前記第１環及び第２環の内部において前記照明光学系を構成するレンズを保持するとともに前記第１溝と第２溝との交点に挿し込まれた駆動ピンを一体に有するレンズ枠と、前記第２溝を塞ぐために前記第２環の外面に設けられた遮光部材とを、備えることを特徴とする。
【０００９】このように構成されると、結像光学系の光軸はクローズアップ光学系によって偏向され、クローズアップ光学系の前方において、このクローズアップ光学系の光軸と交わる。従って、このクローズアップ光学系の前方に存在する観察対象物が、このクローズアップ光学系及び結像光学系からなる対物光学系によって、像形成される。このようにして像形成される観察対象物は、照明光学系によって照明されるが、この照明光学系は、クローズアップ光学系におけるその光軸に関して結像光学系の光軸とは反対側に形成された切欠面に近接して配置されているので、その光軸は、クローズアップ光学系によって偏向された結像光学系の光軸に対して極力接近している。従って、観察対象物までの距離（作動距離）が変動しても、観察対象物に対する照明光照射範囲の中心の相対位置関係は、あまり変わらない。また、この照明光学系を構成するレンズは、結像光学系がズームレンズであることに合わせて、その光軸方向に移動することによってその照明範囲の広さを変化させることができる。この照明光学系を構成するレンズを移動可能に保持する鏡筒は、第１環と第２環とが相対回転することによって第１環に形成された第１溝と第２環に形成された第２溝との交点を移動させ、この交点に挿し込まれているレンズ枠の駆動ピンを光軸方向に移動させる。この第２環の外面には第２溝を塞ぐ遮光部材が設けられているので、第１溝と第２溝との交点を通じて、鏡筒内から照明光が漏れてクローズアップ光学系内に入り込むことはない。
【００１０】この顕微鏡は、結像光学系によって形成された観察対象物の像をアイピースを介して拡大観察させる光学式顕微鏡であっても良いし、この結像光学系によって形成された観察対象物の像を直接又はリレー光学系によってリレーした後に撮像するビデオ型顕微鏡であっても良い。また、この顕微鏡は、クローズアップ光学系に対して結像光学系が一つのみ備えられた単眼顕微鏡であっても良いし、共通に用いられるクローズアップ光学系に対して一対の結像光学系が備えられた双眼（立体）顕微鏡であっても良い。
【００１１】クローズアップ光学系に形成された切欠面は、研削によって形成されても良いし、モールドによるレンズ成形に際して同時に形成されても良い。また、この切欠面は、その部分におけるクローズアップ光学系の半径が他の部分の半径よりも小さいものであればその形状は問わない。従って、平面であっても良いし、凹面又は凸面であっても良い。平面や円柱面等の場合においては、クローズアップ光学系の光軸と平行に形成されていても良いし、傾斜して形成されていても良い。さらに、切欠面が光軸と平行な凹面として形成された場合、この切欠面をなす凹面が閉じていても良い。換言すると、クローズアップ光学系をなすレンズの一次部に、照明光学系を貫通させる貫通孔が形成され、この貫通孔の内面が切欠面となっていても良い。
【００１２】照明光学系は、光源から射出された照明光の照射範囲を可変できさえすれば良いので、単一のレンズ群から構成されていても良いし、複数のレンズ群から構成されていても良い。但し、複数のレンズ群から構成された場合には、ズームレンズとして、照明光の照射角を可変することが可能となる。鏡筒を構成する第１環及び第２環は、相対回転できさえすれば良いので、第１環が固定されて第２環が回転する構成であっても良いし、その逆であっても良いし、双方が回転する構成であっても良い。何れの場合であっても、第１溝と第２溝とは相対的に遮光してさえいれば良いので、どちらか一方が光軸と平行な直進溝であって他方が光軸に対して傾斜していても良いし、双方が光軸に対して傾斜していても良い。これら第１溝及び第２溝並びにレンズ枠は、照明光学系が単一のレンズ群から構成されている場合には一組備えられれば良いが、照明光学系が複数のレンズ群から構成されている場合には、移動レンズ群毎に対応して複数組備えられる。
【００１３】遮光部材は、例えば、金属又は合成樹脂等の板から構成されていても良いし、第２環の外面に填められた金属パイプ又は合成樹脂パイプであっても良いし、合成樹脂やポリマー製のシートであっても良い。このような遮光部材は、少なくとも鏡筒内の照明光を外に漏らさない程度の遮光性を備えていれば良いが、その外面に反射防止コーティングが施されていれば、クローズアップ光学系から漏れた光が反射して迷光としてクローズアップ光学系内に戻ってしまうことも防止できる。この遮光部材は、少なくとも第２環の第２溝をその全域に亘って塞いでいれば足りるが、第２環の外面全体に設けられていても良い。
【００１４】
【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。
【００１５】以下に説明する実施形態では、本発明の顕微鏡は、共通に用いられるクローズアップレンズ群に対して左右一対のズームレンズを組み合わせた対物光学系により観察対象物を立体映像としてビデオ撮影するビデオ型立体顕微鏡として、実施されている。このような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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】このような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１１２へ向けて出力される。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】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輻輳寄せプリズム２６０とを、備えている。
【００２８】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ペンタプリズム２７２，２７３が、それぞれ配置されている。
【００２９】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。
【００３０】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。すなわち、クローズアップ光学系２１０は、主要被写体（観察対象物）がその焦点位置に位置するように第２レンズ２１２が調整されるので、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果たす。このクローズアップ光学系２１０は、入れ子状に重ねられた複数の円筒（固定環，カム環，レンズ枠）から構成された公知のレンズ鏡筒１内に保持されており、このレンズ鏡筒１を構成するカム環がモータ等の駆動源又は手動で回転させることにより、第２レンズ２１２の光軸方向位置が上記したように調整される。
【００３１】但し、クローズアップ光学系２１０を構成する第１，第２レンズ２１１，２１２自体は、その光軸と平行にこの光軸から若干外側にずれた位置を通る平面に沿って、その平面よりも外側のコバが切り欠かれている。従って、その光軸方向から見ると、その平面形状がいずれもＤカットされた形状となっているので、その切欠面２１１ａ，２１２ａとレンズ鏡筒１の内面との間には、略半円柱状の隙間が空いている。この隙間に、照明光学系３００が、その光軸Ａｘ４をクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１と平行にして配置されている。なお、クローズアップ光学系２１０は、第１，第２レンズ２１１，２１２の切欠面２１１ａ，２１２ａには反射防止の墨塗りがなされているものの、その切欠面２１１ａ，２１２ａ同士の間及びその前後には何らの遮光部材をも有していない。従って、照明光学系３００を可能な限りクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１に接近して配置することができる。
【００３２】各ズーム光学系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結像光学系である。
【００３３】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。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。
【００３４】これらのズーム光学系２２０，２３０は、図１０にその概略が示されるように、夫々、公知の構成を有するズーム鏡筒４内に保持されている。各ズーム鏡筒４，４の上端近傍及び下端近傍には、夫々、図示せぬカム環と一体に回転する環状ギア４ａ，４ｂが取り付けられている。このうちの上端側の環状ギア４ａが、各ズーム鏡筒４，４に共通の駆動モータ２の駆動軸に取り付けられているピニオンギア３に噛合しているので、この駆動モータ２がその駆動軸を回転させることにより、各ズーム鏡筒４の図示せぬカム環が回転し、両ズーム光学系２２０，２３０が同期してズーミングする。その結果、左右の画像の撮影倍率が同時に変化させることが可能となる。
【００３５】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に対して平行にオフセットして配置されている。但し、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、互いに等距離となり且つＤカット部の切欠面２１１ａ，２１２ａからの距離が互いに等しくなる位置に、オフセットされている。そして、クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ1方向から見ると、クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１と両ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ2，Ａｘ3とが、光軸Ａｘ１の位置を鈍角な頂点とした二等辺三角形をなすように配置されている。
【００３６】なお、クローズアップ光学系２１０の直径，即ち、レンズ鏡筒１の内径は、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。従って、両ズーム光学系２２０，２３０の光軸は、このクローズアップ光学系２１０によって偏向され、クローズアップ光学系２１０の物体側焦点位置において互いに交わる。その結果、両ズーム光学系２２０，２３０の像側焦点位置には、所定の基線長を隔てた二位置から夫々同一物体を撮像して得たのと等価な像が、夫々形成される。
【００３７】一方、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群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。照明レンズ群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。そのため、楔プリズム３２０には、クローズアップ光学系２１０の像側焦点の平均位置においてその光軸Ａｘ１と交わる様に照明レンズ群３１０の光軸Ａｘ４の光軸を偏向させる楔角が与えられている。その結果、照明光量を無駄にすることなく、クローズアップ光学系２１０のピントが合わされて両ズーム光学系２２０，２３０による像形成がなされる観察対象物を、照明することができる。しかも、上述したように照明光学系３００の光軸Ａｘ４は、クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１に対して極力接近して配置されているので、観察対象物から各ズーム光学系２２０に入射する光の主光線の方向と、照明光の方向とのズレは、比較的小さい。
【００３８】なお、照明レンズ群３１０は、図１１に示されるように、正のパワーを有する第１レンズ群３１１と負のパワーを有する第２レンズ群３１２とから構成されたズーム光学系である。これら両レンズ群３１１，３１２は、後述する構成を有するズーム鏡筒５に保持され、上述したようにして両ズーム光学系２２０，２３０のズーミングがなされると、これに連動して夫々光軸方向に移動して、その配光角を変化させる。その結果、両ズーム光学系２２０，２３０によって像形成がなされる画角の変化に従って、その画角内に含まれる観察対象物を良好に照明することができる。
【００３９】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（像側焦点位置）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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】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。
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】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。
【００４９】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。
＜光学系保持機構＞次に、上述した照明光学系３００を保持するズーム鏡筒５の構成を、詳細に説明する。図１１は、図１０におけるズーム鏡筒５（実践で図示）及びクローズアップ光学系２１０の周辺部分を拡大して示す縦断面図であり、照明光学系３００の光軸Ａｘ４とクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１とを含む面に沿った縦断面を示す。また、図１２は、図１１の断面にて切断されたズーム鏡筒５の斜視図である。また、図１３は、ズーム鏡筒５の側面図であり、図１４は、一部に縦断面を含むズーム鏡筒５の透視図である。
【００５０】これら各図に示されるように、ズーム鏡筒５は、双眼顕微鏡１０１の筐体に対して固定された円筒状の固定環（第１環）５１と、この固定環５１の外周面に回転自在に嵌められた円筒状のカム環（第２環）５２と、第１レンズ群３１１をその内部に保持するとともに固定環５１の内部において光軸方向に進退可能に嵌挿された第１レンズ移動枠（レンズ枠）５３と、第２レンズ群３１２をその内部に保持するとともに固定環５１の内部において光軸方向に進退可能に嵌挿された第２レンズ移動枠（レンズ枠）５４と、その内部に楔プリズム３２０を保持するとともに固定環５１の下端にねじ込まれて固定されたプリズム保持枠５５と、カム環５２の上端近傍の外周面に回転不能に填め込まれたカムギア５６とを、主要な構成部品としている。
【００５１】上記固定環５１の上端には、図５に示されたファイバガイド挿入部１２３に固定されたライトガイドファイババンドル１０５のガイドパイプ１２２の先端が、同軸に挿入される。このようにして挿入されたガイドパイプ１２２の先端を保持するために、固定環５１の上端近傍の内面は、そのガイドパイプ１２２の外径とほぼ同じ内径の受け部５１ａとして、形成されている。また、この受け部５１ａが形成された固定環５１の上端面は、ファイバガイド挿入部１２３を通して挿入されたガイドパイプ１２２の先端を受け部５１ａの開口にガイドするために、すり鉢状に形成されている。
【００５２】また、固定環５１の外周面における下端近傍には、カム環５２の下端に当接してその位置決めを行うフランジ５１ｃが突出形成されており、このフランジ５１ｃよりも端部側に、プリズム保持枠５５をねじ込むための雄ネジ５１ｂが形成されている。
【００５３】また、固定環５１の外周面におけるカム環５２が填められた部分よりも上端側は、カム環５２が填められた部分の外径よりも若干小径に形成されている。この小径部分における大径部分との段差近傍には、カム環５２の脱落を防止するための係止環５７が、ねじ込み固定されている。これにより、カム環５２は、固定環５１に対して回転可能且つ軸方向に進退不能となっている。
【００５４】なお、固定環５１におけるカム環５２が填められた領域には、第１レンズ移動枠５３の移動範囲を規定するために固定環５１の中心軸と平行に延びたスリット状の第１案内溝５１ｄが、周方向において一箇所形成されている。固定環５１におけるカム環５２が填められた領域には、また、第２レンズ移動枠５４の移動範囲を規定するために固定環５１の中心軸と平行に延びたスリット状の第２案内溝５１ｅが、周方向において等角度間隔（１２０度づつ）で３箇所、形成されている。
【００５５】カム環５２における第１案内溝５１ｄと接する範囲には、この第１案内溝５１ｄに対して斜めに交差するスリット状の第１カム溝５２ａが、約３６０度に亘って螺旋状に形成されている。また、カム環５２における各第２案内溝５１ｅと接する範囲には、各第２案内溝５１ｅに対して斜めに交差するスリット状の第２カム溝５２ｂが、約３６０度に亘って螺旋状に形成されている。なお、この第２カム溝５２ｂは、第２案内溝５１ｅが等角度間隔で３箇所に形成されているのに合わせて、カム環５２の中心軸に対して等角度間隔で３本形成され、三重螺旋状に配置されている。従って、カム環５２を固定環５１に対して回転させると、第１案内溝５１ｄと第１カム溝５２ａとの交点，及び、各第２案内溝５２ｅと各第２カム溝５２ｂとの交点が、夫々、軸方向において互いに同じ向きに移動する。但し、その移動速度は、各カム溝５２ａ，５２ｂの各案内溝５１ｄ，５１ｅに対する傾斜角（リード角）に依存するので、第１案内溝５１ｄと第１カム溝５２ａとの交点の移動速度は遅く、各第２案内溝５２ｅと各第２カム溝５２ｂとの交点の移動速度は早い。
【００５６】第１レンズ移動枠５３の外周面には、第１案内溝５１ｄと第１カム溝５２ａとの交点を貫通する一個の駆動ピン５８が、植設されている。また、第２レンズ移動枠５４の外周面における同一円周上には、各第２案内溝５２ｅと各第２カム溝５２ｂとの交点を夫々貫通する３個の駆動ピン５９が、その中心軸に対して等角度間隔で植設されている。従って、上述したようにカム環５２を固定環５１に対して回転させて、第１案内溝５１ｄと第１カム溝５２ａとの交点，及び、各第２案内溝５２ｅと各第２カム溝５２ｂとの交点を移動させると、各交点を夫々貫通している各駆動ピン５８，５９がこの交点の移動に従って軸方向に駆動され、各駆動ピン５８，５９と一体の第１レンズ移動枠５３及び第２レンズ移動枠５４が、各駆動ピン５８，５９に引かれて、固定環５１内をその軸方向に移動する。
【００５７】なお、各駆動ピン５８，５９の外周には、各溝５１ｄ，５２ａ，５１ｅ，５２ｂとの摺動摩擦を低くするために、ローラが回転自在に填められている。また、各駆動ピン５８，５９の外端面は、カム環５２の外周面よりも内側に位置している。
【００５８】以上のように構成されているため、固定環５１の内面とカム環５２の外面との間は、各案内溝５１ｄ，５１ｅと各カム溝５２ａ、５２ｂとの交点によって多数箇所において連通している。そのため、固定環５１内部を通る照明光が、これら交点を通じて外に漏れるおそれがある。この光の漏れを防止するため、カム環の外面には、そのほぼ全域（但し、カムギア５６を除く）に亘って遮光シート６０が貼り付けられている。この遮光シート６０は、５０μ程度の厚さの黒色ＰＥＴ（polyethylen terephthalate）のシートの表面に反射防止を目的とした微細均一な樹脂（サテン塗料）をコーティングしてなる反射防止材である。この遮光シート６０としては、例えば、ソマール株式会社製の「ソマブラックＮＲ（商品名）」を用いることができる。そして、この遮光シート６０は、その裏面に塗布されたアクリル系の粘着層により、カム環５２の外面に貼り付けられている。
【００５９】カム環５２の上端に固定されたカムギア５６は、図１０に示す一方のズーム光学系２２０のズーム鏡筒４の環状ギア４ｂに対して、図示せぬギア列を介して噛合している。従って、上述したようにして、各ズーム光学系２２０，２３０のズーム鏡筒４がモータ２によって回転されて、各ズーム光学系２２０，２３０がズーミングすると、一方のズーム鏡筒４のカム環に連動してズーム鏡筒５のカム環５２が回転し、その結果、上述したように各レンズ移動枠５３，５４が駆動され、照明レンズ群３００のズーミングがなされる。従って、ライトガイドファイババンドル１０５を通じて導入された照明光は、このようにズーミングがなされた照明レンズ群３００を透過し、そのズーミングによって調整された配光角にて拡散されつつ、楔プリズム３２０を透過する。そして、この楔プリズム３２０によって屈折されることによって、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を、照明するのである。
【００６０】このようにしてズーム鏡筒５内を通る照明光は、遮光シート６０によって遮光されて、その側面から外に漏れることがない。従って、この照明光が迷光として撮影光学系２００（クローズアップ光学系２１０）内に入り込むことはない。しかも、この遮光シート６０の表面には反射防止コーティング（サテン塗料コーティング）がなされているので、クローズアップ光学系２１０から漏れた光が反射して、迷光としてクローズアップ光学系２１０に戻ってしまうこともない。
【００６１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の顕微鏡によると、照明光学系の光軸が対物光学系の光軸に対して極力接近した光学構成を有すにも拘わらず、照明光学系のレンズを移動可能に保持する鏡筒内から照明光が漏れて対物光学系内に迷光として入り込むことがないので、迷光によって映像品質が劣化することがなくなる。
【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各鏡筒の配置を示す透視図
【図１１】 図１０における照明光学系のズーム鏡筒周辺の拡大断面図
【図１２】 図１１の断面にて切断されたズーム鏡筒の斜視図
【図１３】 ズーム鏡筒の側面図
【図１４】 ズーム鏡筒の透視図
【符号の説明】
１ 鏡筒
５ ズーム鏡筒
５１ 固定環
５１ａ 第１案内溝
５１ｂ 第２案内溝
５２ カム環
５２ａ 第１カム溝
５２ｂ 第２カム溝
５３ 第１レンズ移動枠
５４ 第２レンズ移動枠
５８，５９ 駆動ピン
６０ 遮光シート
１１６ ＣＣＤ
２００ 撮影光学系
２１０ クローズアップ光学系
２２０，２３０ ズーム光学系
３００ 照明光学系
３１０ 照明レンズ群
３１１ 第１レンズ群
３１２ 第２レンズ群
３２０ 楔プリズム
【特許請求の範囲】
【請求項１】ズームレンズからなる結像光学系と、この結像光学系の前方においてこの結像光学系の光軸に対してその光軸が略平行にオフセットするように配置されているとともにその光軸に関して前記結像光学系の光軸とは反対側に切欠面が形成されているクローズアップ光学系と、このクローズアップ光学系の切欠面に近接して配置された鏡筒内においてその光軸が前記クローズアップ光学系の光軸と略平行になるように保持されているととも光源からの光を前記クローズアップ光学系の前方に向けて配光する照明光学系とを有する顕微鏡において、前記照明光学系を保持する鏡筒は、その前端側から後端側に向けてスリット状の第１溝が形成された第１環と、この第１環の外側においてこの第１環に対して相対回転可能に填められているとともに、前記第１溝に対して斜行したスリット状の第２溝がその前端側から後端側に向けて形成された第２環と、前記第１環及び第２環の内部において前記照明光学系を構成するレンズを保持するとともに、前記第１溝と第２溝との交点に挿し込まれた駆動ピンを一体に有するレンズ枠と、前記第２溝を塞ぐために前記第２環の外面に設けられた遮光部材とを備えることを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】前記第１環が固定されており、前記第２環が回転駆動されることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項３】前記第１溝は前記照明光学系の光軸と平行に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の顕微鏡。
【請求項４】前記レンズ枠は、前記第１枠内に填ることによって前記第１枠内に保持されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の顕微鏡。
【請求項５】前記照明光学系は、複数のレンズ群からなるズームレンズであり、前記レンズ枠，前記第１溝及び前記第２溝は、前記ズームレンズ中の移動レンズ群毎に対応して備えられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の顕微鏡。
【請求項６】前記遮光部材はシート状であって、前記第２環の外面に貼り付けられていることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項７】前記遮光シートの外面には反射防止コーティングが施されていることを特徴とする請求項６記載の顕微鏡。
【請求項８】前記クローズアップ光学系の切欠面は、その光軸と平行な平面として形成されていることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項９】前記結像光学系が一対備えられていることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項１】ズームレンズからなる結像光学系と、この結像光学系の前方においてこの結像光学系の光軸に対してその光軸が略平行にオフセットするように配置されているとともにその光軸に関して前記結像光学系の光軸とは反対側に切欠面が形成されているクローズアップ光学系と、このクローズアップ光学系の切欠面に近接して配置された鏡筒内においてその光軸が前記クローズアップ光学系の光軸と略平行になるように保持されているととも光源からの光を前記クローズアップ光学系の前方に向けて配光する照明光学系とを有する顕微鏡において、前記照明光学系を保持する鏡筒は、その前端側から後端側に向けてスリット状の第１溝が形成された第１環と、この第１環の外側においてこの第１環に対して相対回転可能に填められているとともに、前記第１溝に対して斜行したスリット状の第２溝がその前端側から後端側に向けて形成された第２環と、前記第１環及び第２環の内部において前記照明光学系を構成するレンズを保持するとともに、前記第１溝と第２溝との交点に挿し込まれた駆動ピンを一体に有するレンズ枠と、前記第２溝を塞ぐために前記第２環の外面に設けられた遮光部材とを備えることを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】前記第１環が固定されており、前記第２環が回転駆動されることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項３】前記第１溝は前記照明光学系の光軸と平行に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の顕微鏡。
【請求項４】前記レンズ枠は、前記第１枠内に填ることによって前記第１枠内に保持されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の顕微鏡。
【請求項５】前記照明光学系は、複数のレンズ群からなるズームレンズであり、前記レンズ枠，前記第１溝及び前記第２溝は、前記ズームレンズ中の移動レンズ群毎に対応して備えられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の顕微鏡。
【請求項６】前記遮光部材はシート状であって、前記第２環の外面に貼り付けられていることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項７】前記遮光シートの外面には反射防止コーティングが施されていることを特徴とする請求項６記載の顕微鏡。
【請求項８】前記クローズアップ光学系の切欠面は、その光軸と平行な平面として形成されていることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項９】前記結像光学系が一対備えられていることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【図１】
【図２】
【図４】
【図８】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図４】
【図８】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０００−３３８４１５（Ｐ２０００−３３８４１５Ａ）
【公開日】平成１２年１２月８日（２０００．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−１５０８３６
【出願日】平成１１年５月３１日（１９９９．５．３１）
【出願人】（００００００５２７）旭光学工業株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１２年１２月８日（２０００．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年５月３１日（１９９９．５．３１）
【出願人】（００００００５２７）旭光学工業株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
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