JP2002090650A - 防振顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】架台のアームの先端に保持されて使用された場
合に観察者の眼に識別可能な程度の像ブレが生じる蓋然
性の高い顕微鏡において、像ブレを防止する。 【解決手段】ビデオ式立体顕微鏡１０１の筐体内には、
角速度センサ１及び加速度センサ２が内蔵されている。
角速度センサ１によって検出された立体顕微鏡１０１の
回転角度及び加速度センサ２によって検出された立体顕
微鏡１０１のシフト量は、顕微鏡制御部３に入力され
る。この顕微鏡制御部３は、入力されたこれらデータに
基づいて、防振補正部４を制御する。防振補正部４は、
レンズ２１２を光軸と直交する面内でシフトさせること
により、被観察フィールドからの被写体光を、各ズーム
光学系２２０，２３０の光軸と平行な方向へ偏向する。
このビデオ式顕微鏡１０１の被観察フィールドの縦幅A_V
及び作動距離は、下記条件式を満たしている。 １／A_V＞１／（11.46＋0.011×Ｌ）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、架台の先端に保持
された状態で使用される顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】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は、その組織を肉眼で識別すること
が困難であるので、光学式又はビデオ式の顕微鏡が使用
される。但し、このような場合には、この顕微鏡を使用
する観察者は施術中の医師（以下、「主術者」という）
であり、その両手はメス等によってふさがれているの
で、この顕微鏡は、架台によって支えられる必要があ
る。しかも、被術者の様々な部位を様々な方向から撮影
する必要から、この架台は、その先端に顕微鏡を保持す
るとともに様々な方向に屈曲自在な長尺状のアームを、
有していなければならない。

【０００３】このようなアームの先端に顕微鏡が保持さ
れると、顕微鏡自身が微動してしまうことが避けられな
い。但し、従来の顕微鏡の作動距離（即ち、顕微鏡光学
系における最も物体側の面からその物体側焦点までの距
離）は短く、長くても３００ｍｍ以上となることはなか
った。しかも、物体側焦点において顕微鏡光学系の光軸
に直交する面内において顕微鏡光学系を介して観察され
る範囲（以下、被観察フィールド」という）は、その縦
方向の寸法が１５ｍｍ程度と、それほど小さくはない。
即ち、顕微鏡光学系の全体的倍率はそれほど大きくな
い。従って、顕微鏡がアームの先端に保持されているた
めに、この顕微鏡が微動したとしても、その微動が観察
中の像に与える影響はわずかであって、実用上は問題が
なかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、顕微鏡
が手術に際して使用される場合には、顕微鏡自体が手術
の邪魔となってはいけないので、顕微鏡の作動距離は３
００ｍｍ以上に長くなることが望まれる。このようにし
て作動距離が延ばされてしまうと、顕微鏡自体の微動に
伴って、観察者の眼の分解能によって認識できる程度
に、被観察フィールドが大きくずれてしまう。同様に、
顕微鏡の倍率を上げることも望まれるが、顕微鏡の倍率
が上がると、被観察フィールドが狭くなるので、被観察
フィールドの大きさに対するズレの比率が上がってしま
う。即ち、顕微鏡光学系によるズレの拡大率が大きくな
ってしまう。その結果、観察者は像がブレていると認識
し、見かけ上の光学性能が大きく低下してしまう。

【０００５】本発明は、以上の問題認識に基づいてなさ
れたものであり、その課題は、架台のアームの先端に保
持されて使用された場合に観察者の眼に識別可能な程度
の像ブレが生じる蓋然性の高い顕微鏡に、像ブレを防ぐ
ための機構を組み込むことを、課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題の下にな
された本発明の第１の態様による防振顕微鏡は、所定の
大きさを有する被観察フィールドに存在する物体の像を
形成して、この像を観察者による観察に供するととも
に、その作動距離Ｌが前記被観察フィールドの幅Ａ_Vに
対して条件 １／A_V＞１／（11.46＋0.011×Ｌ） を満たす顕微鏡光学系と、前記顕微鏡光学系の全体とし
ての傾斜を測定する第１種センサと、前記顕微鏡光学系
の全体としての移動を測定する第２種センサと、前記顕
微鏡光学系内を進行する被写体光を所望の方向へ所望の
角度で偏向する偏向手段と、前記第１種センサ及び前記
第２種センサの測定結果に基づいて前記偏向手段による
前記被写体光の偏向の方向及び角度を調節することによ
って、一定の被観察フィールド内に存在する物体の前記
像を同一位置に形成させる制御部とを、備えたことを特
徴とする。

【０００７】この顕微鏡は、その顕微鏡光学系が上記条
件を満たしているために、架台のアームの先端に固定さ
れた場合には、その顕微鏡光学系を介して被観察フィー
ルドを観察している観察者の眼によって認識できる程度
の像のブレを生じてしまう蓋然性が高い。そのため、こ
の顕微鏡には、第１種センサ，第２種センサ，制御部及
び偏向手段からなる防振機構が組み込まれている。その
結果、この顕微鏡において発生してしまう蓋然性が高か
った像のブレは、この防振機構によって確実に打ち消さ
れて、見かけ上の光学性能の劣化が防止される。

【０００８】顕微鏡光学系は、対物光学系によって一旦
形成された被観察フィールドの像が接眼レンズを介して
観察者によって観察されるいわゆる光学式顕微鏡の光学
系であっても良いし、対物光学系によって形成された被
観察フィールドの像を撮像し、撮像された像をモニタ上
に表示するいわゆるビデオ式顕微鏡の光学系であっても
良い。さらに、この顕微鏡光学系は、単眼の光学系であ
っても良いし、双眼の光学系であっても良い。

【０００９】第１センサは、角速度センサであっても良
いし、角加速度センサであっても良い。この第１センサ
としては、直交する２方向において夫々角度を測定する
二つのセンサが用意されていることが望ましい。

【００１０】第２センサは、位置センサであっても良い
し、加速度センサであっても良い。この第１センサとし
ては、直交する２方向において夫々移動を測定する二つ
のセンサが用意されていることが望ましい。

【００１１】偏向手段は、顕微鏡光学系に含まれ且つそ
れ自体がパワーを有するレンズをその光軸に直交する方
向へシフトさせる機構を含んでいても良いし、顕微鏡光
学系内に挿入された反射鏡の傾斜方向及び傾斜角を調整
する機構を含んでいても良いし、可変頂角プリズムを含
んでいても良い。この偏向手段は、顕微鏡光学系中のど
の位置において被写体光を偏向させても良い。

【００１２】また、本発明の第２の態様による防振顕微
鏡は、所定の大きさを有する被観察フィールドに存在す
る物体の像を形成するとともに、その作動距離Ｌが前記
被観察フィールドの幅Ａ_Vに対して条件 １／A_V＞１／（11.46＋0.011×Ｌ） を満たす顕微鏡光学系と、この顕微鏡光学系によって形
成された像を撮像する撮像面を有する撮像素子と、前記
顕微鏡光学系の全体としての傾斜を測定する第１センサ
と、前記顕微鏡光学系の全体としての移動を測定する第
２センサと、前記第１センサ及び前記第２センサの測定
結果に基づいて前記撮像素子をその撮像面を含む面内で
移動させることによって、一定の被観察フィールド内に
存在する物体の前記顕微鏡光学系による像を、前記撮像
素子の撮像面における一定位置にて撮像させる制御部と
を、備えたことを特徴とする。

【００１３】この顕微鏡は、その顕微鏡光学系が上記条
件を満たしているために、架台のアームの先端に固定さ
れた場合には、撮像素子によって撮像された像をモニタ
上で観察している観察者の眼によって認識できる程度の
像のブレを生じてしまう蓋然性が高い。そのため、この
顕微鏡には、第１センサ，第２センサ，制御部及び撮像
素子からなる防振機構が組み込まれている。その結果、
この顕微鏡において発生してしまう蓋然性が高かった像
のブレは、この防振機構によって確実に打ち消されて、
見かけ上の光学性能の劣化が防止される。

【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】以下に説明する各実施形態においては、本
発明による防振顕微鏡は、一対の撮影光学系によって被
写体のステレオ像を撮像装置の撮像面上に形成し、この
撮像装置によって撮像されたステレオ像の映像信号を出
力するビデオ型立体顕微鏡（以下、単に「立体顕微鏡」
という）として、適用される。そして、この立体顕微鏡
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、主術者専用の立
体視ビューワ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。

【００１６】

【実施形態１】（手術支援システムの全体構成）図１
は、本発明の第１の実施形態として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、立体顕微鏡１０
１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１
０５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、ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２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及び立体視ビューワ１１
３等から、構成されている。

【００１７】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、架台としての第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。このフリーアーム１００ａは、任意の
方向に任意の角度で屈曲自在なヒンジを介して相互に連
結された３本のアームから、構成されている。このフリ
ーアーム１００ａの全長は、1000ｍｍである。立体顕微
鏡１０１は、このフリーアーム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。

【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、被写体は、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２４０，２
５０によってリレーされてハイビジョンＣＣＤカメラ１
０２内に導入され、ハイビジョンサイズ（縦横のアスペ
クト比＝９：１６）の撮像面を有する撮像装置としての
ＣＣＤ１１６における左右の各撮像領域（縦横のアスペ
クト比＝９：８）に、夫々二次像として再結像される。

【００１９】このような一対の撮影光学系によってＣＣ
Ｄ１１６の撮像面上における左右の各撮像領域（撮像面
における基線長の方向において区分された二つの領域）
に形成された像は、所定の基線長を隔てた二箇所から夫
々撮影した画像を左右に並べたステレオ画像と等価であ
る。そして、このＣＣＤ１１６の出力信号は、画像プロ
セッサ１１７によってハイビジョン信号として生成され
て、ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２から分配器１１１
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の物体側焦点位置近傍に存在す
る被写体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、ハイビジョンＣＣＤカメラ１
０２から入力された被写体のハイビジョン信号は、分配
器１１１によって、主術者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。

【００２２】立体視ビューワ１１３は、第２スタンド１
１２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３の
平面図に示すように、ＬＣＤパネル１２０の左半分１２
０ｂ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、ＣＣＤ１
１６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。立体視ビューワ１１３内の光路は、ＬＣＤパネル
１２０の左右の表示領域の境界線１２０ｃに対して垂直
に設置された図示せぬ隔壁により、左右に区分けされて
いる。そして、隔壁の左側に置かれた主術者の左目によ
り左半分１２０ｂの映像が観察され、隔壁の右側に置か
れた主術者の右目により右半分１２０ａの映像が観察さ
れる。図４（ａ）は、手術者の側方から見た場合におけ
るＬＣＤパネル１２０と目との相対位置を示している。
この図４（ａ）に示されるように、主術者の目１２２が
自然にＬＣＤパネル１２０を観察できるように、目１２
２は、ＬＣＤパネル１２０から所定距離Ｌ_DISPだけ離れ
た位置に、図示せぬ覗き穴によって位置決めされる。図
４（ｂ）は、立体視ビューワ１１３のバリエーションを
示している。この図４（ｂ）に示されるように、ＬＣＤ
パネル１２０と目１２２との間に、この目１２２の位置
を規制するとともにＬＣＤパネル１２０の虚像１２０’
をＬＣＤ１２０よりも遠方に形成するアイピースレンズ
１２１が配置されても良い。この場合には、接眼レンズ
１２２の直後に置かれる目１２２から所定距離Ｌ_DISPだ
け離れた位置にＬＣＤパネル１２０の虚像１２０’が形
成されるように、アイピースレンズ１２１の焦点距離及
びＬＣＤパネル１２０の位置が設定されている。 （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。なお、以下の説明をより解り
易くするために図５の上下方向が立体顕微鏡１０１の上
下方向であると定義し、図５における左上と右下とを結
ぶ方向が立体顕微鏡１０１の前後方向であると定義す
る。

【００２３】この立体顕微鏡１０１のハウジング１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１ａが形成されている。この凹部１ａ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１
２２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（但
し、防振機構については後述する）を、図６乃至図９を
参照して説明する。図６は顕微鏡光学系の光学構成を示
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。

【００２４】立体顕微鏡１０１内の光学系は、これら各
図に示すように、被写体の像を電子的に撮影するための
顕微鏡光学系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光学系３００とから、構成されて
いる。

【００２５】顕微鏡光学系２００は、上述したように、
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。

【００２６】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。

【００２７】このような構成により、ＣＣＤカメラ１０
２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Ｃ
ＣＤ１１６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。

【００２８】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、被写体がその物体側焦点に位置するよう調
整され、被写体からの発散光をほぼ平行光に変換するコ
リメート機能を有する。なお、このクローズアップ光学
系２１０の第１レンズ２１１の物体側面の頂点から上記
物体側焦点までの距離，即ち、作動距離Ｌは、焦点調整
幅を含め、５００+/-１００ｍｍに設定されている。

【００２９】クローズアップ光学系２１０の第１，第２
レンズ２１１，２１２は、光軸方向から見た平面形状が
いずれもＤカットされたほぼ半円形状を有し、このカッ
トされた部分に照明光学系３００が配置されている。

【００３０】一対のズーム光学系２２０，２３０は、ク
ローズアップ光学系２１０からの無限遠結像の被写体光
を視野絞り２７０，２７１の位置にそれぞれ結像させ
る。

【００３１】一方のズーム光学系２２０は、図６〜図９
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が固定され、
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。

【００３２】他方のズーム光学系２３０も、上記のズー
ム光学系２２０と同一構成であり、第１〜第４レンズ群
２３１，２３２，２３３，２３４から構成される。これ
らのズーム光学系２２０，２３０は、図示せぬ駆動機構
により連動し、左右の画像の撮影倍率を同時に変化させ
ることができる。

【００３３】ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ
2，Ａｘ3は、クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ1
に対して平行であり、かつ、ズーム光学系２２０，２３
０の光軸Ａｘ2，Ａｘ3を含む平面が、この平面と平行で
クローズアップ光学系２１０の光軸を含む平面に対し、
Ｄカット部の反対側にΔだけ離れている。

【００３４】なお、クローズアップ光学系２１０の直径
は、ズーム光学系２２０，２３０の最大有効径と照明光
学系３００の最大有効径を内包する円の直径より大きく
設定されている。上記のようにズーム光学系２２０，２
３０の光軸Ａｘ2，Ａｘ3をクローズアップ光学系２１０
の光軸Ａｘ１よりもＤカット部から離れた位置に設定す
ることにより、照明光学系３００をもクローズアップ光
学系の占める径内に収めることができ、全体をコンパク
トにまとめることができる。

【００３５】視野絞り２７０，２７１は、ズーム光学系
２２０，２３０により形成される一次像の位置に配置さ
れている。視野絞り２７０，２７１は、図６に示すよう
に、外形が円形状で左右方向のそれぞれ内側に半円形の
開口を有している。各視野絞り２７０，２７１は、この
開口の直線状のエッジがＣＣＤ１１６上での左右画像の
境界線に相当する方向に一致し、それより内側の光束の
みを透過させるように配置されている。

【００３６】前述のように、本実施形態の立体顕微鏡
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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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）に一致させ
ている。また、第３レンズ群２４３は、第２レンズ群２
４２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。

【００４０】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。

【００４１】視野絞り２７０，２７１を通過した発散光
は、リレー光学系２４０，２５０の第１レンズ群２４
１，２５１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。

【００４２】リレー光学系２４０，２５０中にペンタプ
リズム２７２，２７３を配置することにより、クローズ
アップ光学系２１０の光軸方向に沿った顕微鏡光学系２
００の全長を短くすることができる。

【００４３】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２２０，２３
０、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２４０，２５０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
つつ同一のＣＣＤ１１６上への結像を可能としている。

【００４４】輻輳寄せプリズム２６０は、図６及び図９
に示すように、略五角柱状の形状を有する左右対称な光
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。

【００４５】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
直な方向から平面的に見ると、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
五角形状を有する。

【００４６】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ＣＣＤ１
１６上に二次像を形成する。

【００４７】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に示すように、ライトガイドフ
ァイバーバンドル１０５から射出する発散光の発散度合
いを調整する照明レンズ３１０と、照明範囲と撮影範囲
とを一致させるための楔プリズム３２０とから構成され
ている。照明レンズ３１０の光軸Ａｘ4は、図７に示す
ようにクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ1と平行
であり、かつ、所定量偏心しているため、このままでは
照明範囲の中心と撮影範囲の中心とが一致せず、照明光
量が無駄になる。楔プリズム３１０を設けることによ
り、上記の不一致を解消でき、照明光量を有効に利用す
ることができる。 （防振の必要性及び防振機構）次に、上述した基本構成
を有する立体顕微鏡１０１に防振が必要となる条件と、
そのような条件を立体顕微鏡１０１が満たした場合に採
用される防振機構の具体的構成とを、説明する。図１０
は、本実施形態において立体顕微鏡１０１内に組み込ま
れた防振機構の概略を示す。この図１０に示されるよう
に、立体顕微鏡１０１は、その内部に、２個一組の角速
度センサ１，同じく２個一組の加速度センサ２，各角速
度センサ１及び加速度センサ２に接続された顕微鏡コン
トロール部３，及び、この顕微鏡コントロール部３に接
続された防振補正部４を、備えている。

【００４８】ここで、図６を用いて、立体顕微鏡１０１
のローカル座標軸を定義する。即ち、図６に示されるよ
うに、クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１と平行
な座標軸を“Ｘ軸”と定義し、両ズーム光学系２２０，
２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３に対して共に直交する座標
軸を“Ｙ軸”と定義し、Ｘ軸及びＹ軸に対して共に直交
する方向の座標軸を“Ｚ軸”と定義する。更に、Ｘ軸を
中心として回転を“ローリング”α，Ｙ軸を中心として
回転を“ピッチング”β，Ｚ軸を中心とした回転を“ヨ
ーイング”γと、夫々定義する。

【００４９】上記各角速度センサ１は、夫々、ピッチン
グβ，ヨーイングγにおける立体顕微鏡１０１の回転角
を、互いに独立して測定する。即ち、これら各角速度セ
ンサ１は、顕微鏡光学系２００の全体としての傾斜を測
定する第１センサである。また、上記各加速度センサ２
は、夫々、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向における立体顕微鏡１０
１の移動を、互いに独立して測定する。即ち、これら各
加速度センサ２は、顕微鏡光学系２００の全体としての
移動を測定する第２センサである。なお、ローリングα
における回転を検出する角速度センサ１が備えられてい
ないのは、ローリングαに因っても光軸Ａｘ１の方向が
変わらないために、作動距離Ｌが長くても、被観察フィ
ールドの移動が僅かに留まるからである。同様に、Ｘ軸
方向における移動を検出する加速度センサ２が備えられ
ていないのは、その方向の移動があっても光軸Ａｘ１の
方向が変わらないために、作動距離Ｌ如何に拘わらず、
被観察フィールドの移動が僅かに留まるからである。

【００５０】これら各角速度センサ１及び加速度センサ
２から出力された信号は、制御部としての顕微鏡コント
ロール部３に入力される。この顕微鏡コントロール部３
は、各角速度センサ１から出力された信号に基づいて、
立体顕微鏡１０１の傾き（即ち、光軸Ａｘ１の傾き）の
方向及び角度を算出し、各加速度センサ２から出力され
た信号に基づいて、この立体顕微鏡１０１のシフト（即
ち、光軸Ａｘ１に直交する面内でのシフト）の方向及び
量を算出する。そして、顕微鏡コントロール部３は、こ
れらの計算結果，並びに、自己の顕微鏡光学系２００の
倍率に基づいて、ＣＣＤ１１６の撮像面を含む平面内に
おける像の移動方向及び移動量（被観察フィールドの移
動方向及び移動量に対応）を算出する。そして、この像
の移動方向及び移動量を打ち消して、像が撮像面上で停
止するように、防振補正部４を制御するのである。な
お、主術者又は他のスタッフが立体顕微鏡１０１に力を
掛けて移動する場合には、第１スタンド１００のフリー
アーム１００ａの各間接部に夫々組み込まれたクラッチ
を解除する必要がある。各クラッチには、その解除及び
固定を検出するセンサが設けられており、顕微鏡コント
ロール部３は、何れかのクラッチのセンサがクラッチの
解除を検出すると、防振補正部４の制御を停止（防振を
停止）し、全てのクラッチのセンサがクラッチの固定を
検出すると、防振補正部４の制御を再開（防振を再開）
する。

【００５１】防振補正部４は、本実施形態においては、
クローズアップ光学系２１０の第２レンズ２１２を光軸
に直交する面内においてシフトさせる偏向手段としての
機構であり、この第２レンズ２１２をＹ方向，Ｚ方向に
夫々シフトさせるアクチュエータを備えている。そし
て、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて、各ア
クチュエータを夫々駆動して第２レンズ２１２をシフト
させることにより、防振補正部４は、制御開始時点にお
いて被観察フィールドの中心に位置していた物体からの
主光線を偏向して、各ズーム光学系２２０，２３０の光
軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向ける。これにより、
顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ
１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定さ
れる。なお、上述したようにして防振補正部４の制御が
一旦停止された後に再開される場合には、防振補正部４
は、第２レンズ２１２（防振光学系）を防振範囲の中立
位置（即ち、第１レンズ２１１と同軸になる位置）に復
帰させても良い。

【００５２】ところで、上述したような防振機構は、そ
れ自体が立体顕微鏡の重量増やコスト増の原因となるの
で、防振の必要性のない立体顕微鏡に組み込むことは望
ましくない。そこで、以下に、本実施例による立体顕微
鏡１０１が防振の必要性を有していること（防振の必要
性に関する基準）について、説明する。

【００５３】先ず、本実施形態による立体顕微鏡１０１
が手術に際して用いられるものである以上、あまりに高
倍率であると（即ち、被観察フィールドがあまりに小さ
いと）、手術の役には立たない。一般的には、メスの刃
先の大きさも考慮して、被観察フィールドの大きさは、
縦方向に15mm程度の大きさに設定されている。これは、
本実施形態のように作動距離Ｌが500+/-100mmである場
合であっても、同じである。

【００５４】なお、以下、立体視ビューワ１１３のＬＣ
Ｄパネル１２０の縦幅をDISP_V，横幅をDISP_Hと表記す
る。

【００５５】また、一般的に、横長サイズ（ハイビジョ
ンサイズ）の画面を見る場合には、最適な観察距離は、
画面の縦幅DISP_Vの４倍である。従って、上述した所定
距離L _DISPの最適値（以下、「最適観察距離」という）
は、 L_DISP＝DISP_V×４ ……（１） である。即ち、上述したサイズのＬＣＤパネル１２０を
観察する場合、ＬＣＤパネル１２０から上記式（１）に
よって求まる最適観察距離L_DISPだけ離れた位置に眼を
置いて観察することが、自然な観察を可能にするために
望ましい。

【００５６】また、一般的に、人間の眼の分解能は、視
神経の密度等の理由に因り、１分程度の角度であると言
われている。但し、実験により、人間の眼は、３分程度
の識別はできないことが確認されている。従って、上記
最適観察距離L_DISPだけ離れた位置に配置されているＬ
ＣＤパネル１２０上での画像の移動量が観察者の眼を中
心として３分を超えると観察者によって認識されてしま
うので、顕微鏡光学系２００の見かけ上の光学性能が劣
化してしまう。

【００５７】従って、ＬＣＤパネル１２０上での画像の
移動量が観察者によって認識されることがない限度，即
ち、画像移動量の許容量ΔD_DISPは、眼の分解能が約３
分であり、最適観察距離がL_DISPであるとすると、 ΔD_DISP＝L_DISP×tan3' ＝4DISP_V×tan3' ……（２） である。即ち、ＬＣＤパネル１２０上での画像の移動が
ΔD_DISPの範囲内に留まれば、最適観察距離だけ離れた
位置から観察している観察者には認識されず、見かけ上
の光学性能が劣化することはない。

【００５８】一方、上述したように、第１スタンド１０
０のフリーアーム１００ａは複数のアームを連結するこ
とによって構成されているので、その振幅は比較的大き
く、フリーアーム１００ａの先端における直線振動量Δ
ｄを0.04mm以下に抑えることは難しい。全長1000mmのフ
リーアーム１００ａの先端の直線振動量Δｄが0.04mmで
ある場合には、フリーアーム１００ａの基端が固定され
ているとすると、この基端を中心とした回転振動角Δω
は、Δω＝0.04／1000＝８秒となる。従って、フリーア
ーム１００ａの先端における回転振動角Δωを８秒以下
に抑える事は、かなり難しい。

【００５９】このようにしてフリーアーム１００ａの先
端が振動（直線運動及び回転振動）すると、立体顕微鏡
１０１自体も振動するので、その光軸Ａｘ１が振動して
被観察フィールドも移動してしまう。その被観察フィー
ルドの移動量ΔＤは、フリーアーム１００ａの直線振動
に因る移動量ΔD_LINと回転振動に因る移動量ΔD_ROTとの
和として表される。この直線振動に因る移動量ΔD
_LINは、フリーアーム１００ａの先端の直線振動量Δｄ
そのものである。また、回転振動に因る移動量ΔD
_ROTは、フリーアーム１００ａの先端における振動角Δ
ωの正接に被観察フィールドまでの距離（作動距離Ｌ）
を乗じた値（Ｌ×tanΔω）に一致する。従って、被観
察フィールドの移動量ΔＤは、下記式（３）によって表
される。

【００６０】 ΔＤ＝ΔD_LIN＋ΔD_ROT ＝Δｄ＋Ｌ×tanΔω ＝0.04＋0.000039×Ｌ ……（３） この式（３）によって定義された被観察フィールドの移
動量ΔＤに対応するＬＣＤパネル１２０上での画像の移
動量が、上記式（２）によって定義される許容量ΔD
_DISPを越えると、その移動が観察者によって認識され
て、見かけ上の光学性能が劣化してしまう。換言する
と、図１１に示すように、被観察フィールドＡの縦幅
（A_V）に対するΔＤの比率が、DISP_Vに対する許容量ΔD
_DISPの比率を越えると、ＬＣＤパネル１２０上での画像
の移動が観察者によって認識されて、見かけ上の光学性
能が劣化してしまう。従って、下記式（４）が示す条件
が満たされた場合に、立体顕微鏡１０１に防振機構を組
み込む必要性が生じるのである。なお、被観察フィール
ドＡにおける「縦」とは、ＣＣＤ１１６の撮像面におけ
る縦方向，従って、主術者の眼幅方向に直交するＬＣＤ
パネル１２０における縦方向に対応する方向を、意味す
る。

【００６１】 ΔＤ／A_V＞ΔD_DISP／DISP_V ……（４） この式（４）を等式に変更して、上記式（２）を代入す
ると、 ΔＤ／A_V＝４×tan3' １／A_V＝４×tan3'／ΔＤ ……（５） となる。この式（５）に式（３）を代入すると、 １／A_V＝４×tan3'／（Δｄ＋Ｌ×tanΔω） ＝0.0035／（0.04＋0.000039×Ｌ） ＝１／（11.46＋0.011×Ｌ） ……（６） となる。

【００６２】この式（６）から明らかなように、防振が
必要となる作動距離Ｌ及び被観察フィールドの縦幅A_Vの
組合せの閾値は、A_Vの逆数に対するＬの関数として表さ
れる。この式（６）に作動距離Ｌを100刻みで代入する
ことによって算出された１／A _Vの値を、下記表１に示
す。

【００６３】

【表１】 Ｌ １／A_V 100 0.081 200 0.075 300 0.069 400 0.064 500 0.060 600 0.056 700 0.053 800 0.050 900 0.047 1000 0.045 1100 0.043 1200 0.041 1300 0.039 この表１に示す計算結果をプロットし、上記式（６）が
示す閾値関数を描き、防振が必要な範囲，即ち、上記式
（６）を変形させた不等式 １／A_V＞１／（11.46＋0.011×Ｌ） ……（６’） が示す範囲を図示したグラフが、図１２である。この図
１２に示されるように、作動距離Ｌが長くなる程、ま
た、被観察フィールドの縦幅A_Vが短くなる程（顕微鏡光
学系２００の倍率が高くなる程）、防振の必要性が高ま
る。逆に、作動距離Ｌが短くなる程、また、被観察フィ
ールドの縦幅A_Vが長くなる程（顕微鏡光学系２００の倍
率が低くなる程）、防振の必要性が低くなる。

【００６４】本実施形態の双眼顕微鏡１０１は、その作
動距離が500mm前後であり、被観察フィールドの縦幅A_V
が15mm（従って、１／A_V≒0.067）であるので、上記式
（６’）を満たし、図１２に示すグラフ中における防振
が必要な範囲に含まれるてしまう。その位置を符号Ｇに
より示す。そのため、本実施形態の双眼顕微鏡１０１に
は、上述した防振機構が組み込まれる必要があったので
ある。

【００６５】なお、従来技術の箇所で例示した従来の顕
微鏡（作動距離Ｌ＝300mm，被観察フィールドの縦幅A_V
＝15mm）は、図１２において、符号Ｈで示す位置に存在
する。従って、従来の顕微鏡は、そもそも、防振を行う
必要が無かったのである。

【００６６】このように、本発明は、観察者によって認
識され得る像ブレが生じる合理的条件を調べ、その条件
を満たす顕微鏡について防振機構を組み込んだものであ
るので、防振の必要性が生じている顕微鏡に関して、確
実に像ブレを防止することができる。

【００６７】なお、本実施形態の双眼顕微鏡１０１にお
いては、クローズアップ光学系２１０の第２レンズ２１
２が防振補正部４によってシフトされているので、防振
補正部４がシフトさせる対象レンズが一個のみであり、
ＣＣＤ１１６の撮像面上における左右の撮像領域の境界
線が分離することはない。

【００６８】

【実施形態２】本発明の第２の実施形態による立体顕微
鏡１０２は、上述した第１実施形態による立体顕微鏡１
０１と比較して、防振補正部４がシフトさせる対象レン
ズを、クローズアップ光学系１２０の第１レンズ２１１
に変更したものである。

【００６９】図１３は、この第２実施形態による立体顕
微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図１
４は、同じく正面図である。これら図１３及び図１４に
おいて、シフトされる対象レンズ（第１レンズ２１１）
は、矢印によって示されている。この第１レンズ２１１
をシフトさせる場合においても、防振補正部４は、制御
開始時点において被観察フィールドの中心に位置してい
た物体からの主光線を偏向して、各ズーム光学系２２
０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向け
る。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が
続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フ
ィールドが固定される。

【００７０】本第２実施形態におけるその他の構成及び
作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じである
ので、その説明を省略する。

【００７１】

【実施形態３】本発明の第３の実施形態による立体顕微
鏡１０２は、上述した第１実施形態による立体顕微鏡１
０１と比較して、防振補正部４がシフトさせる対象レン
ズを、両ズーム光学系２２０，２３０の第１レンズ群２
２１、２３１（固定レンズ群）に、変更したものであ
る。

【００７２】図１５は、この第３実施形態による立体顕
微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図１
６は、同じく正面図である。これら図１５及び図１６に
おいて、シフトされる対象レンズ（第１レンズ群２２
１，２３１）は、矢印によって示されている。この第１
レンズ群２２１，２３１をシフトさせる場合において
も、防振補正部４は、制御開始時点において被観察フィ
ールドの中心に位置していた物体からの主光線の進行方
向を偏向して、各ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａ
ｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向ける。これにより、顕微
鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１
６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定され
る。

【００７３】本第３実施形態におけるその他の構成及び
作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じである
ので、その説明を省略する。

【００７４】

【実施形態４】本発明の第４の実施形態による立体顕微
鏡１０２は、上述した第１実施形態による立体顕微鏡１
０１と比較して、防振補正部４がシフトさせる対象レン
ズを、両ズーム光学系２２０，２３０の第４レンズ群２
２４、２３４（固定レンズ群）中の最終レンズに、変更
したものである。

【００７５】図１７は、この第４実施形態による立体顕
微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図１
８は、同じく正面図である。これら図１７及び図１８に
おいて、シフトされる対象レンズ（第４レンズ群２２
４，２３４中の最終レンズ）は、矢印によって示されて
いる。この第４レンズ群２２４，２３４中の最終レンズ
をシフトさせる場合においても、防振補正部４は、制御
開始時点において被観察フィールドの中心に位置してい
た物体からの主光線の進行方向を偏向して、各ズーム光
学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向
へ向ける。これにより、顕微鏡コントロール部３による
制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被
観察フィールドが固定される。

【００７６】本第４実施形態におけるその他の構成及び
作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じである
ので、その説明を省略する。

【００７７】

【実施形態５】本発明の第５の実施形態による立体顕微
鏡１０２は、上述した第１実施形態による立体顕微鏡１
０１と比較して、防振補正部４がシフトさせる対象レン
ズを、両リレー光学系２４０，２５０の第２レンズ群２
４２、２５２に、変更したものである。

【００７８】図１９は、この第５実施形態による立体顕
微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図２
０は、同じく平面図である。これら図１９及び図２０に
おいて、シフトされる対象レンズ（第２レンズ群２４
２，２５２）は、矢印によって示されている。この第２
レンズ群２４２，２５２をシフトさせる場合において
も、防振補正部４は、制御開始時点において被観察フィ
ールドの中心に位置していた物体からの主光線の進行方
向を偏向して、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａ
ｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向ける。これにより、顕微
鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１
６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定され
る。

【００７９】本実施形態において防振補正部４によって
シフトされるレンズは、両リレー光学系２４０，２５０
中の第２レンズ群２４２，２５２であり、レンズ径が小
さいが故に質量が小さいので、防振補正部４の負荷が小
さくて済む。

【００８０】本第５実施形態におけるその他の構成及び
作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じである
ので、その説明を省略する。

【００８１】

【実施形態６】本発明の第６の実施形態による立体顕微
鏡１０２は、上述した第１実施形態による立体顕微鏡１
０１と比較して、防振補正部４がシフトさせる対象レン
ズを、両リレー光学系２４０，２５０の第３レンズ群２
４３、２５３に、変更したものである。

【００８２】図２１は、この第６実施形態による立体顕
微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図２
２は、同じく平面図である。これら図２１及び図２２に
おいて、シフトされる対象レンズ（第３レンズ群２４
３，２５３）は、矢印によって示されている。この第３
レンズ群２４３，２５３をシフトさせる場合において
も、防振補正部４は、制御開始時点において被観察フィ
ールドの中心に位置していた物体からの主光線の進行方
向を偏向して、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａ
ｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向ける。これにより、顕微
鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１
６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定され
る。

【００８３】本実施形態において防振補正部４によって
シフトされるレンズは、両リレー光学系２４０，２５０
中の第３レンズ群２４３，２５３であり、レンズ径が小
さいが故に質量が小さいので、防振補正部４の負荷が小
さくて済む。

【００８４】本第６実施形態におけるその他の構成及び
作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じである
ので、その説明を省略する。

【００８５】以上に説明した第１乃至第６実施形態にお
いては、図６乃至図１０において図示した顕微鏡光学系
２００を構成するレンズをシフトさせているが、相互に
パワーを打ち消し合う複数のレンズからなる光軸シフト
専用光学系を顕微鏡光学系２００中に挿入して、この光
軸シフト専用光学系を構成する一部のレンズのみをシフ
トさせても良い。

【００８６】

【実施形態７】本発明の第７乃至第１０実施形態は、顕
微鏡光学系２００中に光軸を９０度曲げる反射鏡を挿入
するとともに、この反射鏡の傾斜方向及び傾斜角を防振
補正部４によって調整することによって、被観察フィー
ルドからの被写体光を光軸と平行な方向へ向けて偏向さ
せる例である。

【００８７】先ず、第７実施形態は、クローズアップ光
学系２１０と両ズーム光学系２２０，２３０との間に、
クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１及び両ズーム
光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３を９０度折
り曲げる１枚の反射鏡５を挿入した例である。

【００８８】図２３は、この第７実施形態による立体顕
微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図２
４は、同じく平面図である。

【００８９】この第７実施形態において、防振補正部４
は、反射鏡５の背面における中心の周囲数カ所に、反射
鏡５を押し引き自在に保持するアクチュエータを有して
いる。そして、防振補正部４は、各アクチュエータによ
って反射鏡５の背面を適宜押し引きすることにより、こ
の反射鏡５を、任意の方向へ任意の角度だけ傾けること
ができる。防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３か
らの制御に応じて反射鏡５を傾けることによって、制御
開始時において被観察フィールドの中心に位置していた
物体からの主光線を、各ズーム光学系２２０，２３０の
光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。
これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く
限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィー
ルドが固定される。

【００９０】本実施形態においては、反射鏡５は１枚の
みで足りるので、防振補正部４の構造が比較的簡単で済
む。

【００９１】なお、本実施形態において、反射鏡５の代
わりに、斜面にて入射光を内面反射させて射出する三角
プリズムが用いられても良い。

【００９２】本第７実施形態におけるその他の構成及び
作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じである
ので、その説明を省略する。

【００９３】

【実施形態８】本発明の第８実施形態は、図６乃至図１
０において図示したペンタプリズム２７２，２７３の代
わりに、防振補正部４によって傾斜方向及び傾斜角が夫
々調整される反射鏡６，６を設置した例である。

【００９４】図２５は、この第８実施形態による立体顕
微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図２
６は、同じく平面図である。

【００９５】この第８実施形態において、防振補正部４
は、各反射鏡６，６に対応して一対設けられている。そ
して、各防振補正部４は、上記第７実施例のものと同じ
構造を有しており、夫々、対応する反射鏡６，６を、任
意の方向へ任意の角度だけ傾けることができる。各防振
補正部４は、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じ
て各反射鏡６，６を夫々傾けることによって、制御開始
時において被観察フィールドの中心に位置していた物体
からの主光線を、各リレー光学系２４０，２５０の光軸
Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。これ
により、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限
り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィール
ドが固定される。

【００９６】本第８実施形態におけるその他の構成及び
作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じである
ので、その説明を省略する。

【００９７】なお、本第８実施形態において、各反射鏡
６，６の代わりに、斜面にて入射光を内面反射させて射
出する三角プリズムが用いられても良い。

【００９８】

【実施形態９】本発明の第９実施形態は、各リレー光学
系２４０，２５０における第２レンズ２４２，２５２と
第３レンズ２４３，２５３との間に、各リレー光学系２
４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３を９０度折り曲げる
反射鏡７を、挿入した例である。

【００９９】図２７は、この第９実施形態による立体顕
微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図２
８は、同じく平面図である。

【０１００】この第９実施形態において、防振補正部４
は、上記第７実施例のものと同じ構造を有しており、反
射鏡７を任意の方向へ任意の角度だけ傾けることができ
る。防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３からの制
御に応じて各反射鏡７を傾けることによって、制御開始
時において被観察フィールドの中心に位置していた物体
からの主光線を、各リレー光学系２４０，２５０の光軸
Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。これ
により、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限
り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィール
ドが固定される。

【０１０１】本第９実施形態におけるその他の構成及び
作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じである
ので、その説明を省略する。

【０１０２】なお、本第９実施形態において、反射鏡７
の代わりに、斜面にて入射光を内面反射させて射出する
三角プリズムが用いられても良い。

【０１０３】

【実施形態１０】本発明の第１０実施形態は、各リレー
光学系２４０，２５０と輻輳寄せプリズム２６０との間
に、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ
３を９０度折り曲げて顕微鏡光学系２００全体としてク
ランク状にする反射鏡８を、挿入した例である。

【０１０４】図２９は、この第１０実施形態による立体
顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図
３０は、同じく平面図である。

【０１０５】この第１０実施形態において、防振補正部
４は、上記第７実施例のものと同じ構造を有しており、
反射鏡８を任意の方向へ任意の角度だけ傾けることがで
きる。各防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３から
の制御に応じて反射鏡８を傾けることによって、制御開
始時において被観察フィールドの中心に位置していた物
体からの主光線を、各リレー光学系２４０，２５０の光
軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。こ
れにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限
り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィール
ドが固定される。

【０１０６】本第１０実施形態におけるその他の構成及
び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであ
るので、その説明を省略する。

【０１０７】なお、本第１０実施形態において、反射鏡
８の代わりに、斜面にて入射光を内面反射させて射出す
る三角プリズムが用いられても良い。

【０１０８】

【実施形態１１】本発明の第１１実施形態は、上記第１
０実施形態と比較して、反射鏡８によって折り曲げられ
る光軸Ａｘ２，Ａｘ３の方向が１８０度異なる。

【０１０９】図３１は、この第１１実施形態による立体
顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図
３２は、同じく平面図である。

【０１１０】本第１１実施形態におけるその他の構成
は、上述した第１０実施形態と全く同じであるので、そ
の説明を省略する。

【０１１１】なお、本第１１実施形態において、反射鏡
８の代わりに、斜面にて入射光を内面反射させて射出す
る三角プリズムが用いられても良い。

【０１１２】

【実施形態１２】本発明の第１２乃至第１５の実施形態
は、顕微鏡光学系２００内に、夫々平面である両端面間
の頂角を任意の方向へ向けて任意の角度に調整すること
によって光路を偏向する可変頂角プリズム（バリアング
ルプリズム）を挿入した例を、示すものである。

【０１１３】先ず、第１２実施形態は、クローズアップ
光学系２１０と両ズーム光学系２２０，２３０との間
に、両ズーム光学系２２０，２３０へ入射する光を偏向
する一個の可変頂角プリズム９を挿入した例である。

【０１１４】図３３は、この第１２実施形態による立体
顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図
３４は、同じく正面図である。

【０１１５】この第１２実施形態において採用される可
変頂角プリズム９は、透明な２枚の板ガラスの間を蛇腹
等によって密封し、密封された空間内に高屈折率の液体
を封入した構造を有している。また、本実施形態におい
て、防振補正部４は、この可変頂角プリズム９における
一方の板ガラスの表面における直交する２方向を夫々可
変頂角調整方向とし、各可変頂角調整方向において夫々
一方の板ガラスに対して他方の板ガラスを傾斜させるア
クチュエータを有している。そして、防振補正部４は、
各アクチュエータにより、各可変頂角調整方向において
他方の板ガラスを一方の板ガラスに対して夫々傾斜させ
る。これにより、防振補正部４は、可変頂角プリズム９
の全体としての頂角の方向及び角度を、任意に調整する
ことができる。防振補正部４は、顕微鏡コントロール部
３からの制御に応じて可変頂角プリズム９を調整するこ
とによって、制御開始時において被観察フィールドの中
心に位置していた物体からの主光線を、各ズーム光学系
２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向
けて偏向させる。これにより、顕微鏡コントロール部３
による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像
する被観察フィールドが固定される。

【０１１６】本実施形態においては、可変頂角プリズム
９が使用されているので、反射鏡を用いた上記各実施形
態と比較して、元々の顕微鏡光学系２００の光路を曲げ
る必要がない。さらに、本実施形態によると、可変頂角
プリズム９が一個のみで足りるので、防振補正部４の構
造が比較的簡単で済む。

【０１１７】本第１２実施形態におけるその他の構成及
び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであ
るので、その説明を省略する。（変形例）本第１２実施
形態において、図３５に示すように、各ズーム光学系２
２０，２３０に対応させて一対の可変頂角プリズム
９’，９’を各ズーム光学系２２０，２３０とクローズ
アップ光学系２１０との間に挿入しても良い。このよう
に構成すると、各可変頂角プリズム９’，９’における
頂角の調整範囲を、大きくとることが可能になる。

【０１１８】

【実施形態１３】本発明の第１３の実施形態は、両ズー
ム光学系２２０，２３０と両視野絞り２７０，２７１と
の間に一個の可変頂角プリズム１０を挿入した例であ
る。

【０１１９】図３６は、この第１３実施形態による立体
顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図
３７は、同じく正面図である。

【０１２０】この第１３実施形態においても、可変頂角
プリズム１０及び防振補正部４は、上記第１２実施例の
ものと同じ構造を有しており、各ズーム光学系２２０，
２３０から射出された光を任意の方向へ任意の角度で偏
向することができる。防振補正部４は、顕微鏡コントロ
ール部３からの制御に応じて可変頂角プリズム１０を調
整することによって、制御開始時において被観察フィー
ルドの中心に位置していた物体からの主光線光を、各リ
レー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行
な方向へ向けて偏向させる。これにより、顕微鏡コント
ロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像
面上に結像する被観察フィールドが固定される。

【０１２１】本第１３実施形態におけるその他の構成及
び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであ
るので、その説明を省略する。 （変形例）本第１３実施形態において、図３８に示すよ
うに、各ズーム光学系２２０，２３０に対応させて一対
の可変頂角プリズム１０’，１０’を各ズーム光学系２
２０，２３０と各視野絞り２７０，２７１との間に挿入
しても良い。このように構成すると、各可変頂角プリズ
ム１０’，１０’における頂角の調整範囲を、大きくと
ることが可能になる。

【０１２２】

【実施形態１４】本発明の第１４の実施形態は、両リレ
ー光学系２４０，２５０の第２レンズ群２４２，２５２
と第３レンズ群２４３，２５３との間に一個の可変頂角
プリズム１１を挿入した例である。

【０１２３】図３９は、この第１４実施形態による立体
顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図
４０は、同じく平面図である。

【０１２４】この第１４実施形態においても、可変頂角
プリズム１１及び防振補正部４は、上記第１２実施例の
ものと同じ構造を有しており、各第２レンズ群２４２，
２５２から射出された光を任意の方向へ任意の角度で偏
向することができる。防振補正部４は、顕微鏡コントロ
ール部３からの制御に応じて可変頂角プリズム１１を調
整することによって、制御開始時において被観察フィー
ルドの中心に位置していた物体からの主光線を、各リレ
ー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な
方向へ向けて偏向させる。これにより、顕微鏡コントロ
ール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面
上に結像する被観察フィールドが固定される。

【０１２５】本第１４実施形態におけるその他の構成及
び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであ
るので、その説明を省略する。 （変形例）本第１４実施形態において、図４１に示すよ
うに、各リレー光学系２４０，２５０に対応させて一対
の可変頂角プリズム１１’，１１’を各リレー光学系２
４０，２５０の第２レンズ群２４２，２５２と第３レン
ズ群２４３，２５３との間に挿入しても良い。このよう
に構成すると、各可変頂角プリズム１１’，１１’にお
ける頂角の調整範囲を、大きくとることが可能になる。

【０１２６】

【実施形態１５】本発明の第１５の実施形態は、両リレ
ー光学系２４０，２５０と輻輳寄せプリズム２６０との
間に一個の可変頂角プリズム１２を挿入した例である。

【０１２７】図４２は、この第１５実施形態による立体
顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図
４３は、同じく平面図である。

【０１２８】この第１５実施形態においても、可変頂角
プリズム１２及び防振補正部４は、上記第１２実施例の
ものと同じ構造を有しており、各リレー光学系２４０，
２５０から射出された光を任意の方向へ任意の角度で偏
向することができる。防振補正部４は、顕微鏡コントロ
ール部３からの制御に応じて可変頂角プリズム１２を調
整することによって、制御開始時において被観察フィー
ルドの中心に位置していた物体からの主光線を、各リレ
ー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な
方向へ向けて偏向させる。これにより、顕微鏡コントロ
ール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面
上に結像する被観察フィールドが固定される。

【０１２９】本第１５実施形態におけるその他の構成及
び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであ
るので、その説明を省略する。 （変形例）本第１５実施形態において、図４４に示すよ
うに、各リレー光学系２４０，２５０に対応させて一対
の可変頂角プリズム１２’，１２’を各リレー光学系２
４０，２５０と輻輳寄せプリズム２６０との間に挿入し
ても良い。このように構成すると、各可変頂角プリズム
１２’，１２’における頂角の調整範囲を、大きくとる
ことが可能になる。

【０１３０】

【実施形態１６】本発明の第１６の実施形態は、ハイビ
ジョンＣＣＤカメラ１０２内において、撮像素子である
ＣＣＤ１１６をその撮像面を含む面内で移動させる例
を、示すものである。

【０１３１】図４５は、この第１６実施形態による立体
顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図
４６は、同じく平面図である。

【０１３２】この第１６実施形態において、ＣＣＤ１１
６は、ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２内において、そ
の撮像面を含む面内で移動可能に支持されている。そし
て、防振補正部４は、このＣＣＤ１１６を、その撮像面
を含む平面内で直交する２方向へ夫々移動させる２組の
アクチュエータを有している。そして、防振補正部４
は、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて、各ア
クチュエータによってＣＣＤ１１６を任意の位置へ移動
させることによって、制御開始時における被観察フィー
ルドからの被写体光を、ＣＣＤ１１６の受光面における
一定位置に入射させる。これにより、顕微鏡コントロー
ル部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上
に結像する被観察フィールドが固定される。

【０１３３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の防振顕
微鏡によれば、架台のアームの先端に保持されて使用さ
れた場合に観察者の眼に識別可能な程度の像ブレが生じ
る蓋然性の高い顕微鏡でありながら、像ブレを防ぐこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の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】 ＬＣＤパネルの平面図

【図４】 立体視ビューワの光学構成図

【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】 防振機構を示す概略側面図

【図１１】 防振が必要な範囲の説明図

【図１２】 防振が必要な範囲を示すグラフ

【図１３】 第２実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略側面図

【図１４】 第２実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略正面図

【図１５】 第３実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略側面図

【図１６】 第３実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略正面図

【図１７】 第４実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略側面図

【図１８】 第４実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略正面図

【図１９】 第５実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略側面図

【図２０】 第５実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略平面図

【図２１】 第６実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略側面図

【図２２】 第６実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略平面図

【図２３】 第７実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略側面図

【図２４】 第７実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略平面図

【図２５】 第８実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略側面図

【図２６】 第８実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略平面図

【図２７】 第９実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略側面図

【図２８】 第９実施形態による立体顕微鏡の光学構成
を示す概略平面図

【図２９】 第１０実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略側面図

【図３０】 第１０実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略平面図

【図３１】 第１１実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略側面図

【図３２】 第１１実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略平面図

【図３３】 第１２実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略側面図

【図３４】 第１２実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略正面図

【図３５】 第１２実施形態の変形例を示す概略正面図

【図３６】 第１３実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略側面図

【図３７】 第１３実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略正面図

【図３８】 第１３実施形態の変形例を示す概略正面図

【図３９】 第１４実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略側面図

【図４０】 第１４実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略平面図

【図４１】 第１４実施形態の変形例を示す概略平面図

【図４２】 第１５実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略側面図

【図４３】 第１５実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略平面図

【図４４】 第１５実施形態の変形例を示す概略平面図

【図４５】 第１６実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略側面図

【図４６】 第１６実施形態による立体顕微鏡の光学構
成を示す概略平面図

【符号の説明】

１ 角速度センサ ２ 加速度センサ ３ 顕微鏡制御部 ４ 防振補正部 ５〜８ 反射鏡 ９〜１２ 可変頂角プリズム １０１ 立体顕微鏡 １０２ ハイビジョンＣＣＤカメラ 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 ２４０，２５０ リレー光学系 ２６０ 輻輳寄せプリズム

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 5/00 Ｇ０３Ｂ 5/00 Ｈ Ｊ Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｚ Ｆターム(参考） 2H052 AA13 AB05 AB14 AB19 AB31 AC04 AC26 AD04 AD31 AF01 AF14 AF21 2H087 KA09 LA27 LA30 NA07 PA02 PA03 PA07 PA09 PA17 PB02 PB03 PB07 PB09 RA37 RA41 SA23 SA27 SA30 SA32 SA63 SA64 SA72 SA75 SB03 SB05 SB12 SB22 SB35 5C022 AA08 AB55 AC54 AC69 AC78

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の大きさを有する被観察フィールドに
   存在する物体の像を形成して、この像を観察者による観
   察に供するとともに、その作動距離Ｌが前記被観察フィ
   ールドの幅Ａ_Vに対して条件 １／A_V＞１／（11.46＋0.011×Ｌ） を満たす顕微鏡光学系と、 前記顕微鏡光学系の全体としての傾斜を測定する第１種
   センサと、 前記顕微鏡光学系の全体としての移動を測定する第２種
   センサと、 前記顕微鏡光学系内を進行する被写体光を所望の方向へ
   所望の角度で偏向する偏向手段と、 前記第１種センサ及び前記第２種センサの測定結果に基
   づいて前記偏向手段による前記被写体光の偏向の方向及
   び角度を調節することによって、一定の被観察フィール
   ド内に存在する物体の前記像を同一位置に形成させる制
   御部とを備えたことを特徴とする防振顕微鏡。
2. 【請求項２】前記顕微鏡光学系は、前記被観察フィール
   ドに存在する物体の実像を撮像して、この実像をモニタ
   に表示することを特徴とする請求項１記載の防振顕微
   鏡。
3. 【請求項３】前記顕微鏡光学系は、夫々パワーを有する
   複数のレンズを含んでおり、 前記偏向手段は、前記顕微鏡光学系に含まれる一部のレ
   ンズのみを、その光軸に直交する面内でシフトすること
   を特徴とする請求項１記載の防振顕微鏡。
4. 【請求項４】前記顕微鏡光学系は、その光軸を折り曲げ
   る反射鏡を含んでおり、 前記偏向手段は、前記反射鏡を任意の方向へ任意の角度
   で傾斜させることを特徴とする請求項１記載の防振顕微
   鏡。
5. 【請求項５】前記偏向手段は、前記顕微鏡光学系内に挿
   入された可変頂角プリズムを含むことを特徴とする請求
   項１記載の防振顕微鏡。
6. 【請求項６】所定の大きさを有する被観察フィールドに
   存在する物体の像を形成するとともに、その作動距離Ｌ
   が前記被観察フィールドの幅Ａ_Vに対して条件 １／A_V＞１／（11.46＋0.011×Ｌ） を満たす顕微鏡光学系と、 この顕微鏡光学系によって形成された像を撮像する撮像
   面を有する撮像素子と、 前記顕微鏡光学系の全体としての傾斜を測定する第１種
   センサと、 前記顕微鏡光学系の全体としての移動を測定する第２種
   センサと、 前記第１種センサ及び前記第２種センサの測定結果に基
   づいて前記撮像素子をその撮像面を含む面内で移動させ
   ることによって、一定の被観察フィールド内に存在する
   物体の前記顕微鏡光学系による像を、前記撮像素子の撮
   像面における一定位置にて撮像させる制御部とを備えた
   ことを特徴とする防振顕微鏡。