JP2023014934A - 投影装置、及び光学観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑制しつつ、観察対象に投影される第１画像と、観察対象とは異なる対象に投影される第２画像と、を同時に観察可能とすることのできる投影装置、及び光学観察装置を提供する。【解決手段】投影部１は、第１光１１及び第２光１２を出射する。励起部２は、第２光１２が入射する状態にて第３光１３を励起する。光学部材３は、第１光１１、第２光１２、及び第３光１３を透過及び又は反射させる。第１光１１は、光学部材３を介して観察対象１００へ導かれ、かつ観察対象で反射され光学部材を介して観察者へ導かれる。【選択図】図１

Description

本発明は、投影装置、及び光学観察装置に関する。

特許文献１には、焦点検出領域等を表示するためのカメラのファインダー内表示装置において、ファインダー画面に、紫外光により目視可能に発光する蛍光材料によりフォーカスフレームを表示することが記載されている。特許文献２には、手術用顕微鏡において、観察光線経路に、電子的に生成されたオーバーレイ画像を表現するオーバーレイ光線経路が重畳されることが記載されている。

特許文献３には、手術用顕微鏡において、重畳表示される画像や該画像の使用用途に応じて、片眼観察、両眼観察等の観察方法の変更を行うことが記載されている。特許文献４には、手術顕微鏡に装備された画像表示装置において、手術顕微鏡のアイピースと光学処理部の間に装備され、光学処理部からの光をアイピースに出射するとともに、手術中に参照したい画像を、アイピースを介して執刀者に提供することが記載されている。

特開平０９－１３８４５８号公報 特開２０１６－１１４９４３号公報 特開２００３－０６６３３６号公報 特開平０９－２６６９１９号公報

本開示の技術に係る１つの実施形態は、装置の大型化を抑制しつつ、観察対象に投影される第１画像と、観察対象とは異なる対象に投影される第２画像と、を同時に観察可能とすることができる投影装置、及び光学観察装置を提供する。

本発明の一態様の投影装置は、第１光及び第２光を出射する投影部と、上記第２光が入射する状態にて第３光を励起する励起部と、上記第１光、上記第２光、及び上記第３光を透過及び又は反射させる光学部材と、を備え、上記第１光は、上記光学部材を介して観察対象へ導かれ、かつ上記観察対象で反射され上記光学部材を介して観察者へ導かれるものである。

本発明の一態様の投影装置は、第１波長帯の光である第１光及び第２波長帯の光である第２光を出射する投影部と、上記第２光が入射する状態にて第３波長帯の光である第３光を励起する励起部と、上記第１光、上記第２光、及び上記第３光を透過及び又は反射させる光学部材と、を備え、上記光学部材は、波長帯によって反射率が異なるものである。

本発明の一態様の光学観察装置は、上記の投影装置を備えるものである。

本発明によれば、装置の大型化を抑制しつつ、観察対象に投影される第１画像と、観察対象とは異なる対象に投影される第２画像と、を同時に観察可能とすることのできる投影装置、及び光学観察装置を提供することができる。

実施形態の光学観察装置の概略構成を示す模式図である。 投影部１の構成の一例を示す図である。 第１投影モジュール２１の内部構成の一例を示す模式図である。 光学部材３の波長反射率特性の一例を示す図である。 第１光１１により投影する第１画像の一例を示す図である。 第２光１２により投影する第２画像の一例を示す図である。 第１画像５０と第２画像６０とのアライメント前の観察状態の一例を示す図である。 第１画像５０と第２画像６０とのアライメント後の観察状態の一例を示す図である。 制御装置２３による第１画像５０及び第２画像６０の個別調整の一例を示す図である。 光学部材３の波長反射率特性の他の一例を示す図である。 投影装置１０の他の構成例を示す図である。 図１１に示す光学部材３の波長反射率特性の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態の一例について、図面を参照して説明する。

（実施形態）
＜実施形態の光学観察装置の概略構成＞
図１は、実施形態の光学観察装置の概略構成を示す模式図である。実施形態の光学観察装置は、観察者が回路基板などの観察対象１００を光学的に観察するためのシステムであり、例えば投影装置１０によって構成される。投影装置１０は、投影部１と、励起部２と、光学部材３と、観察部４と、を備える。

投影部１は、第１光１１及び第２光１２を光学部材３へ出射する。投影部１の構成については後述する（例えば図２，図３参照）。第１光１１は、観察対象１００に第１画像を投影するための投影光である。第１画像は、一例としては観察対象１００上の特定位置（例えば特定の部品の位置）をマーキングする画像である。第１光１１が観察対象１００に結像されることによって第１画像が観察対象１００に投影される。第１光１１の波長帯を第１波長帯λ１とする。第１波長帯λ１は、可視光の波長帯である。

第２光１２は、励起部２に第２画像を投影するための投影光である。第２画像は、観察対象１００とともに観察するための画像であって、一例としては、観察者による観察対象１００の観察や観察対象１００に対する作業を補助するＯＳＤ（Ｏｎ－Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）画像である。第２光１２が励起部２に結像されることによって第２画像が励起部２に投影される。

第２光１２の波長帯を第２波長帯λ２とする。第２波長帯λ２は、励起部２において第３光１３を励起させる波長帯である。また、第２波長帯λ２は第１波長帯λ１と異なる波長帯である。これにより、光学部材３において、第１波長帯λ１の第１光１１と、第２波長帯λ２の第２光１２と、を波長分離することができる。ただし、第１波長帯λ１及び第２波長帯λ２は、互いに一部が重なっていてもよい。

光学部材３は、入射した光の一部を例えば４５度の角度で（入射角２２．５度で）反射させ、入射した光の残余を透過させる一部透過ミラーである。また、光学部材３は、入射する光の波長帯によって反射率（透過率）が異なる（例えば図４参照）。光学部材３は、第１ミラーの一例である。

投影部１から光学部材３へ出射された第１光１１は、一部（例えば５０％）が光学部材３によって反射されて観察対象１００へ出射される。これにより、第１画像が観察対象１００上に投影される。観察対象１００へ出射された第１光１１は、観察対象１００によって反射されて光学部材３へ出射される。

観察対象１００から光学部材３へ出射された第１光１１は、一部（例えば５０％）が光学部材３を透過して観察部４へ導かれる。これにより、観察者は、観察部４において、観察対象１００に投影された第１画像を、観察対象１００とともに観察することができる。

なお、投影部１から光学部材３へ出射された第１光１１のうち光学部材３で反射しなかった部分（例えば５０％）は、光学部材３を透過して損失となる。

投影部１から光学部材３へ出射された第２光１２は、一部（例えば５０％）が光学部材３を透過して励起部２へ出射される。これにより、第２画像が励起部２上に投影される。なお、投影部１から光学部材３へ出射された第２光１２のうち光学部材３を透過しなかった部分（例えば５０％）は、光学部材３で反射されて損失となる。

励起部２は、第２波長帯λ２の第２光１２が入射すると第３光１３を励起する。例えば、励起部２は、第２光１２として蛍光励起光が入射すると、第３光１３として蛍光を励起する蛍光スクリーンである。

第３光１３の波長帯を第３波長帯λ３とする。第３波長帯λ３は、第２波長帯λ２と異なる波長帯である。これにより、光学部材３において、第２波長帯λ２の第２光１２と、第３波長帯λ３の第３光１３と、を波長分離することができる。ただし、第２波長帯λ２及び第３波長帯λ３は、互いに一部が重なっていてもよい。

励起部２によって励起された第３光１３は、一部（例えば５０％）が光学部材３によって反射されて観察部４へ導かれる。これにより、観察者は、観察部４において、励起部２上に投影された第２画像と同じ第２画像を、観察対象１００及び第１画像と重畳した状態で観察することができる。

観察部４は、例えば観察者の目の位置を固定可能な接眼部である。ただし、観察部４は、接眼部に限らず、観察者による観察位置を固定可能なものであればよい。また、観察部４を用いなくても観察者による観察位置を固定できる場合は、観察部４を省いてもよい。

図１に示したように、投影装置１０においては、一つの投影部１から投影された第１光１１及び第２光１２が異なる経路を通り、別々の対象（観察対象１００及び励起部２）に投影される。投影装置１０によれば、例えば励起部２に代えて別の投影部を設けて第２画像を投影する構成と比較して、投影部を１箇所に配置できるため、装置の大型化を抑制することが可能になる。

すなわち、投影装置１０によれば、装置の大型化を抑制しつつ、観察対象１００に投影される第１画像と、観察対象１００とは異なる対象（励起部２）に投影される第２画像と、を同時に観察可能とすることができる。

＜投影部１の構成＞
図２は、投影部１の構成の一例を示す図である。投影部１は、第１投影モジュール２１と、第２投影モジュール２２と、制御装置２３と、操作受付部２４と、を備える。第１投影モジュール２１及び第２投影モジュール２２は、例えば液晶プロジェクタ又はＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いたプロジェクタ等によって構成される。以下では、第１投影モジュール２１及び第２投影モジュール２２が液晶プロジェクタであるものとして説明する。

第１投影モジュール２１は、第１画像を示す、第１波長帯λ１の第１光１１を出射する。第２投影モジュール２２は、第２画像を示す、第２波長帯λ２の第２光１２を出射する。第１投影モジュール２１及び第２投影モジュール２２の構成例については後述する（例えば図３参照）。

制御装置２３は、第１投影モジュール２１及び第２投影モジュール２２による投影の制御を行う。制御装置２３は、各種のプロセッサにより構成される制御部と、各部と通信するための通信インタフェース（図示省略）と、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体２３ａと、を含む装置であり、投影部１を統括制御する。制御装置２３の制御部の各種のプロセッサとしては、プログラムを実行して各種処理を行う汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＬＤ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。

これら各種のプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。制御装置２３の制御部は、各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ又はＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。

操作受付部２４は、ユーザからの各種の操作を受け付けることにより、ユーザからの指示（ユーザ指示）を検出する。本形態において、操作受付部２４は、投影部１の本体に設けられたボタン、キー、ジョイスティック等の操作部である。

なお、第１投影モジュール２１、第２投影モジュール２２、制御装置２３、及び操作受付部２４は、例えば一個の装置により実現される。又は、第１投影モジュール２１、第２投影モジュール２２、制御装置２３、及び操作受付部２４は、互いに通信を行うことにより連携する、それぞれ別の装置であってもよい。

＜第１投影モジュール２１の内部構成＞
図３は、第１投影モジュール２１の内部構成の一例を示す模式図である。図３に示すように、第１投影モジュール２１は、光源３１と、光変調部３２と、投影光学系３３と、制御回路３４と、を備える。

光源３１は、レーザ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を含む。

光変調部３２は、光源３１から出射されて図示省略の色分離機構によって赤、青、緑の３色に分離された各色光を、画像情報に基づいて変調して各色画像を出射する３つの液晶パネルによって構成される光変調素子である。この３つの液晶パネルにそれぞれ赤、青、緑のフィルタを搭載し、光源３１から出射された白色光を、各液晶パネルにて変調して各色画像を出射させてもよい。

投影光学系３３は、光源３１及び光変調部３２からの光が入射されるものであり、少なくとも１つのレンズを含む、例えばリレー光学系によって構成されている。投影光学系３３を通過した光は投影対象物（例えば観察対象１００）に投影される。

制御回路３４は、制御装置２３から入力される表示用データ（例えば第１画像のデータ）に基づいて、光源３１、光変調部３２、及び投影光学系３３を制御することにより、投影対象物にこの表示用データに基づく画像（例えば第１画像）を投影させる。

また、制御回路３４は、制御装置２３から入力される命令に基づいて、投影光学系３３を変化させることにより、第１投影モジュール２１の投影範囲の拡大や縮小を行う。また、制御装置２３は、操作受付部２４によって受け付けられたユーザからの操作に基づいて投影光学系３３を変化させることにより、第１投影モジュール２１の投影範囲の移動を行ってもよい。

また、第１投影モジュール２１は、投影光学系３３のイメージサークルを維持しつつ、投影範囲を機械的又は光学的に移動させるシフト機構を備えてもよい。投影光学系３３のイメージサークルは、投影光学系３３に入射した投影光が、光量落ち、色分離、周辺湾曲などの点から適正に投影光学系３３を通過する領域である。

シフト機構は、光学系シフトを行う光学系シフト機構と、電子シフトを行う電子シフト機構と、の少なくともいずれかにより実現される。

光学系シフト機構は、例えば、投影光学系３３を光軸に垂直な方向に移動させる機構、又は、投影光学系３３を移動させる代わりに光変調部３２を光軸に垂直な方向に移動させる機構である。また、光学系シフト機構は、投影光学系３３の移動と光変調部３２の移動とを組み合わせて行うものであってもよい。

電子シフト機構は、光変調部３２において光を透過させる範囲を変化させることによる疑似的な投影範囲のシフトを行う機構である。

また、第１投影モジュール２１は、投影光学系３３のイメージサークルとともに投影範囲を移動させる投影方向変更機構を備えてもよい。投影方向変更機構は、機械的な回転で第１投影モジュール２１の向きを変更することにより、第１投影モジュール２１の投影方向を変化させる機構である。

上記のように、第１投影モジュール２１は、第１波長帯λ１の第１光１１を出射する。そのために、例えば第１投影モジュール２１の光源３１として、第１波長帯λ１の光を出射する光源を用いる。又は、光源３１より後段に、主な透過帯域が第１波長帯λ１に限定された波長フィルタを設けた構成としてもよい。

＜第２投影モジュール２２の内部構成＞
第２投影モジュール２２の内部構成は、図３に示した第１投影モジュール２１の内部構成と同様である。ただし、上記のように、第２投影モジュール２２は、第２波長帯λ２の第２光１２を出射する。そのために、例えば第２投影モジュール２２の光源３１として、第２波長帯λ２の光を出射する光源を用いる。又は、第２投影モジュール２２の光源３１より後段に、主な透過帯域が第２波長帯λ２に限定された波長フィルタを設けた構成としてもよい。

＜光学部材３の波長反射率特性＞
図４は、光学部材３の波長反射率特性の一例を示す図である。図４において、横軸は光学部材３へ入射する光の波長を示し、縦軸は光学部材３の反射率を示す。波長反射率特性３ａは、光学部材３における、入射光の波長に対する反射率の特性である。

図４に示すように、波長反射率特性３ａは、入射する光の波長帯によって反射率（透過率）が異なる特性である。具体的には、波長反射率特性３ａは、波長帯域Ｂ１においては反射率が約０％となり、波長帯域Ｂ１よりも長波長側の波長帯域Ｂ２においては反射率が約５０％となる特性である。

例えば、第１光１１の第１波長帯λ１及び第３光１３の第３波長帯λ３が波長帯域Ｂ２に含まれるように設計し、第２光１２の第２波長帯λ２が波長帯域Ｂ１に含まれるように設計する。この場合、投影部１から光学部材３へ出射された第１光１１の約５０％が観察対象１００へ出射される。また、観察対象１００から光学部材３へ出射された第１光１１の約５０％が観察部４へ出射される。したがって、投影部１から出射された第１光１１の約２５％が観察部４へ導かれる。

また、投影部１から光学部材３へ出射された第２光１２の約１００％が励起部２へ出射される。これにより、励起部２における励起強度を高め、高い強度の第３光１３を励起することができる。また、励起部２から光学部材３へ出射された第２光１２の約５０％が観察部４へ導かれる。

このように、第２波長帯λ２における反射率が、第１波長帯λ１における反射率及び第３波長帯λ３における反射率より低くなるように光学部材３の波長反射率特性３ａを設計することで、投影部１から出射された第１光１１の光学部材３における反射成分を観察対象１００に結像し、投影部１から出射された第２光１２の光学部材３における透過成分を励起部２に結像させることができる。

したがって、第１光１１の光学部材３における透過成分を観察部４に導くことができるため、図１に示したように、観察者は、視線の先に観察対象１００がある状態にて、観察対象１００及び第１画像を視認することができる。このため、例えば観察者が観察対象１００に関する操作をしながら観察する場合に、観察における観察対象１００の向きと、操作における観察対象１００の向きと、が一致し、自然な感覚で操作を行うことができる。

また、第１光１１は光学部材３の反射及び透過を１回ずつ経て観察部４に導かれることから、第１波長帯λ１における光学部材３の反射率を約５０％とすることで、観察部４に導かれる第１光１１の損失を抑制することができる。また、第２光１２は光学部材３の透過を１回経て励起部２に導かれることから、第１波長帯λ１における光学部材３の反射率をなるべく低く（例えば約０％）とすることで、励起部２に導かれる第２光１２の損失を抑制し、第２光１２によって励起されて観察部４に導かれる第３光１３の強度を高くすることができる。

＜投影部１により投影する第１画像＞
図５は、投影部１により投影する第１画像の一例を示す図である。例えば、投影部１（第１投影モジュール２１）は、図５に示す第１画像５０を観察対象１００に投影するための第１光１１を出射する。第１画像５０は、ガイド画像５１～５４と、指示マーク５５と、を含む画像である。

ガイド画像５１～５４は、観察対象１００や第２画像（例えば図６参照）との位置合わせ（アライメント）のための印である。図５に示す例では、ガイド画像５１～５４は、仮想的な長方形（例えば観察対象１００の形状）の四隅を示すＬ字型のマークである。

指示マーク５５は、観察対象１００（回路基板）に投影することにより観察対象１００の特定の部品を指し示すマークである。図５の例では、指示マーク５５は長方形の枠型のマークであり、「Ｒ＊＊」との文字が添えられている。

例えば、観察対象１００（回路基板）上の部品の取り付け、取り外し、付け替えなどの作業を観察者が行う場合を想定する。この場合に、指示マーク５５は、次に作業すべき部品を指し示すように観察対象１００に投影されることにより、観察者が次に作業すべき部品を容易に把握することができるようにするものである。

第１画像５０は、第２画像と異なり観察対象１００に直接投影されるため、仮に観察者の観察位置がずれても、観察対象１００の特定位置と指示マーク５５とがずれることはない。このため、観察者は、観察対象１００の特定位置に対して指示マーク５５が精度よく投影された状態を見ながら、観察対象１００に対する作業を行うことができる。

図５では第１画像５０が１つの指示マーク５５が含まれる例について説明したが、第１画像５０には指示マーク５５が複数含まれていてもよい。また、指示マーク５５の形状も、長方形の枠型に限らず、三角、丸、矢印など各種の形状とすることができる。

＜投影部１により投影する第２画像＞
図６は、投影部１により投影する第２画像の一例を示す図である。例えば、投影部１（第２投影モジュール２２）は、図６に示す第２画像６０を投影するための第２光１２を出射する。第２画像６０は、励起部２に投影することにより励起される第３光１３により、観察者からは、観察対象１００及び第１画像５０と重畳（オーバーレイ）して見える画像である。第２画像６０は、ガイド画像６１～６４と、ＯＳＤ画像６５，６６と、を含む画像である。

ガイド画像６１～６４は、観察対象１００や第１画像５０（図５参照）との位置合わせのための印である。図６に示す例では、ガイド画像６１～６４は、図５に示した第１画像５０のガイド画像５１～５４に対応する、仮想的な長方形の四隅を示すＬ字型のマークである。

ＯＳＤ画像６５，６６は、観察者による観察対象１００の観察や観察対象１００に対する作業を補助するＯＳＤ画像である。図６の例では、ＯＳＤ画像６５，６６はともに長方形である。

図５における説明と同様に、観察対象１００（回路基板）上の部品の取り付け、取り外し、付け替えなどの作業（例えばはんだ付け作業）を観察者が行う場合を想定する。この場合に、ＯＳＤ画像６５，６６は、例えば、第１画像５０の指示マーク５５が指示している観察対象１００の部品に対する作業内容を示す画像や、一連の作業手順を示す画像などとすることができる。また、ＯＳＤ画像６５，６６は、回路図や部品情報などであってもよい。

第２画像６０は、第１画像５０と異なり観察対象１００に直接投影されないため、観察対象１００上の凹凸によらず、観察者から明瞭に観察することができる。このため、ＯＳＤ画像６５，６６には、テキストや図などの複雑な（空間周波数が高い）情報を含ませることができる。このため、観察者は、ＯＳＤ画像６５，６６による複雑な情報を得つつ、観察対象１００の特定位置に対して指示マーク５５が精度よく投影された状態を見ながら、観察対象１００に対する作業を行うことができる。

＜第１画像５０と第２画像６０との位置合わせ前の観察状態＞
図７は、第１画像５０と第２画像６０とのアライメント前の観察状態の一例を示す図である。観察対象１００と第１画像５０と第２画像６０とのアライメント前において、観察者からは、一例としては図７に示す状態の第１画像５０及び第２画像６０が観察できる。なお図７においては観察対象１００の図示を省略している。図７の例においては、第１画像５０と第２画像６０の位置が互いにずれている。

なお、アライメントには、位置及びサイズのアライメントが含まれる。図７の例においては第１画像５０と第２画像６０のサイズが一致しているが、第１画像５０と第２画像６０のサイズが一致していない場合もあり得る。

＜第１画像５０と第２画像６０とのアライメント後の観察状態＞
図８は、第１画像５０と第２画像６０とのアライメント後の観察状態の一例を示す図である。観察対象１００と第１画像５０と第２画像６０とのアライメント後において、観察者からは、例えば図８に示す状態の第１画像５０及び第２画像６０が観察できる。なお、図８においても観察対象１００の図示を省略している。

観察対象１００と第１画像５０とのアライメントは、例えば第１画像５０のガイド画像５１～５４が観察対象１００の外枠又は特定領域と合うように行われる。また、観察対象１００と第１画像５０とのアライメントは、第１投影モジュール２１のシフト機構（光学系シフト機構や電子シフト機構）、第１投影モジュール２１の投影光学系３３に含まれるズームレンズを駆動することで、観察対象１００に対する第１画像５０の位置やサイズを変化させることによって行われる。

この駆動は、例えば観察者が観察部４から観察対象１００と第１画像５０とを観察しながら操作受付部２４に対して操作を行うマニュアル操作によって行われる。また、この駆動は、例えば観察対象１００と第１画像５０とを撮像可能な撮像装置による撮像結果に基づいて制御装置２３が自動的に行うものであってもよい。

観察対象１００と第２画像６０とのアライメントは、例えば第２画像６０のガイド画像６１～６４が観察対象１００の外枠又は特定領域と合うように行われる。また、観察対象１００と第２画像６０とのアライメントは、第１投影モジュール２１のシフト機構（光学系シフト機構や電子シフト機構）や、第１投影モジュール２１の投影光学系３３に含まれるズームレンズを駆動することで、励起部２に対する第２画像６０の位置やサイズを変化させることによって行われる。

この駆動は、例えば観察者が観察部４から観察対象１００と第２画像６０とを観察しながら操作受付部２４に対して操作を行うマニュアル操作によって行われる。また、この駆動は、例えば観察部４の位置から観察対象１００と第２画像６０とを撮像可能な撮像装置による撮像結果に基づいて制御装置２３が自動的に行うものであってもよい。

観察対象１００と第１画像５０とのアライメント及び観察対象１００と第２画像６０とのアライメントを行う場合について説明したが、例えば、第１画像５０及び第２画像６０の一方を観察対象１００とアライメントした後、その一方の画像に他方の画像にアライメントするようにしてもよい。例えば、観察対象１００と第１画像５０とのアライメントを行った後に、第１画像５０と第２画像６０とのアライメントを行うようにしてもよい。又は、第１画像５０と第２画像６０とのアライメントを行った後に、第１画像５０及び第２画像６０と観察対象１００とのアライメントを行うようにしてもよい。

このように、第１画像５０（第１光１１）の観察対象１００に対する位置及びサイズの少なくともいずれか一方と、第２画像６０（第２光１２）の励起部２に対する位置及びサイズの少なくともいずれか一方と、は個別に調整可能になっている。

上記のようにアライメントを行うことで、観察者は、観察対象１００に対して指示マーク５５及びＯＳＤ画像６５，６６の位置やサイズを合わせて、観察対象１００、指示マーク５５、及びＯＳＤ画像６５，６６を同時に観察することができる。

なお、第１画像５０がガイド画像５１～５４を含み、第２画像６０がガイド画像６１～６４を含む場合について説明したが、例えば、アライメント後の状態において第１画像５０が第２画像６０より小さく第１画像５０が第２画像６０に包含されるような場合は、第１画像５０はガイド画像５１～５４を含まなくてもよい。この場合は、第１画像５０の外枠に合わせたガイド画像を第２画像６０に含ませ、このガイド画像を用いて第１画像５０と第２画像６０とのアライメントを行うことができる。

＜第１画像５０及び第２画像６０の一方の位置の変化に追従する制御＞
制御装置２３は、図８に示したアライメントの後に、例えば第１画像５０（第１光１１）及び第２画像（第２光１２）の一方の位置の変化に追従して、第１画像５０及び第２画像の他方の位置を自動的に変化させる制御を行ってもよい。第１画像５０及び第２画像の一方の位置の変化は、操作受付部２４に対する操作によるものであってもよいし、上記の撮像結果に基づいて制御装置２３が自動的に行うものであってもよい。

これにより、例えば観察対象１００と第１画像５０及び第２画像６０との位置ずれが生じた場合に、第１画像５０及び第２画像６０の一方を観察対象１００にアライメントする操作を行えば、第１画像５０及び第２画像６０の他方も自動的に観察対象１００にアライメントされるようにして、アライメントの手間を低減することができる。

＜制御装置２３による第１画像５０及び第２画像６０の個別調整＞
図９は、制御装置２３による第１画像５０及び第２画像６０の個別調整の一例を示す図である。制御装置２３は、例えばソフトウェア的に構成される機能ブロックとして、第１処理ブロック８１と、第２処理ブロック８２と、第３処理ブロック８３と、を備える。

第１処理ブロック８１には第１画像５０が入力される。第１処理ブロック８１は、入力された第１画像５０の明るさ及び色味の少なくとも一方の調整を行い、調整を行った第１画像５０を第３処理ブロック８３へ出力する。

第２処理ブロック８２には第２画像６０が入力される。第２処理ブロック８２は、入力された第２画像６０の明るさ及び色味の少なくとも一方の調整を行い、調整を行った第２画像６０を第３処理ブロック８３へ出力する。

第３処理ブロック８３は、第１処理ブロック８１から出力された第１画像５０と、第２処理ブロック８２から出力された第２画像６０と、に対する一括調整を行う。第３処理ブロック８３による一括調整は、明るさや色味の調整であってもよいし、他の調整であってもよい。第３処理ブロック８３は、一括調整を行った第１画像５０を第１投影モジュール２１へ出力し、一括調整を行った第２画像６０を第２投影モジュール２２へ出力する。

これにより、投影部１は、（第１画像５０）第１光１１の明るさ及び色味の少なくともいずれか一方と、第２画像６０（第２光１２）の明るさ及び色味の少なくともいずれか一方と、を個別に調整可能である。上記のように、第１画像５０及び第２画像６０は、それぞれ投影の態様が異なるため、このような構成により、第１画像５０及び第２画像６０の明るさや色を、第１画像５０及び第２画像６０のそれぞれの特性にあわせて個別に調整することが可能になる。

例えば、第１光１１の投影先である観察対象１００の環境（例えば照明環境）と、第２光１２の投影先である励起部２の環境と、は異なる場合があるが、観察対象１００及び励起部２の各環境に応じて第１光１１及び第２光１２の明るさや色味を個別に調整するとで、観察部４から観察される第１画像５０及び第２画像６０の表示を最適化することが可能である。

また、観察者に第１画像５０を観察させる第１光１１は、光学部材３を２回経由することで例えば約２５％に減衰して観察部４に導かれる。一方、観察者に第２画像６０を観察させる第３光１３は、励起部２において第２光１２で励起された光であり、光学部材３を１回経由することで減衰して観察部４に導かれる。したがって、第１画像５０及び第２画像６０の明るさを個別に調整することで、第１画像５０及び第２画像６０をそれぞれ適正な明るさで観察者に観察させることができる。

また、観察者に第１画像５０を観察させる第１光１１は第１波長帯λ１の光であり、観察者に第２画像６０を観察させる第３光１３は第３波長帯λ３の光である。第１波長帯λ１と第３波長帯λ３とが異なる場合、第１画像５０及び第２画像６０の色味を個別に調整することで、第１画像５０及び第２画像６０をそれぞれ適正な色味で観察者に観察させることができる。

また、第２画像６０は、第１画像５０よりも複雑な（空間周波数が高い）情報を含めることができるため、第２画像６０に対しては第１処理ブロック８１において解像感を高める処理を行い、第１画像５０に対しては第２処理ブロック８２において解像感を高める処理を行わないようにしてもよい。

＜光学部材３の波長反射率特性の他の例＞
図１０は、光学部材３の波長反射率特性の他の一例を示す図である。図１０において、図３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、波長反射率特性３ａは、波長帯域Ｂ１及び波長帯域Ｂ２と異なる波長帯域Ｂ３において反射率が約１００％となっていてもよい。この場合に、例えば、第３光１３の第３波長帯λ３が波長帯域Ｂ３に含まれるように設計してもよい。

このように、第３波長帯λ３における反射率が、第１波長帯λ１における反射率より高くなるように（一例としては約１００％となるように）光学部材３の波長反射率特性３ａを設計することで、励起部２から出射された第３光１３のうちより多くの成分を光学部材３で反射させて観察部４に導くことができる。このため、励起部２から出射される第３光１３の強度が低くても、観察者に観察される第２画像６０を明るくすることができる。

＜投影装置１０の他の構成例＞
図１１は、投影装置１０の他の構成例を示す図である。図１１において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１２は、図１１に示す光学部材３の波長反射率特性の一例を示す図である。図１２において、図４に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図１１に示す投影装置１０においては、図１に示した構成に対して観察対象１００と励起部２の位置が入れ替わっている。また、図１２に示すように、図１１に示す光学部材３の波長反射率特性３ａは、波長帯域Ｂ１においては反射率が約１００％となり、波長帯域Ｂ２においては反射率が約５０％となる特性である。

例えば、第２光１２の第２波長帯λ２が波長帯域Ｂ１に含まれるように設計し、第１光１１の第１波長帯λ１及び第３光１３の第３波長帯λ３が波長帯域Ｂ２に含まれるように設計する。

投影部１から光学部材３へ出射された第１光１１は、一部（例えば５０％）が光学部材３を透過して観察対象１００へ出射される。これにより、第１画像が観察対象１００上に投影される。観察対象１００へ出射された第１光１１は、観察対象１００によって反射されて光学部材３へ出射される。

観察対象１００から光学部材３へ出射された第１光１１は、一部（例えば５０％）が光学部材３によって反射されて観察部４へ導かれる。これにより、観察者は、観察部４において、観察対象１００に投影された第１画像を、観察対象１００とともに観察することができる。

投影部１から光学部材３へ出射された第２光１２は、ほぼすべて（例えば１００％）が光学部材３によって反射されて励起部２へ出射される。これにより、第２画像が励起部２上に投影される。励起部２は、第２波長帯λ２の第２光１２が入射すると第３光１３を励起する。

励起部２によって励起された第３光１３は、一部（例えば５０％）が光学部材３を透過して観察部４へ導かれる。これにより、観察者は、観察部４において、励起部２上に投影された第２画像と同じ第２画像を、観察対象１００及び第１画像と重畳した状態で観察することができる。

このように、第２波長帯λ２における反射率が、第１波長帯λ１における反射率及び第３波長帯λ３における反射率より高くなるように光学部材３の波長反射率特性３ａを設計してもよい。この場合、図１に示した構成に対して観察対象１００と励起部２の位置を入れ替えることで、第１画像及び第２画像を観察者に観察させることができる。

また、図１２に示した波長反射率特性３ａは、第３光１３の第３波長帯λ３において反射率が約０％となっていてもよい。このように、第３光１３の第３波長帯λ３における反射率が、第１光１１の第１波長帯λ１における反射率より低くなるように（一例としては約０％となるように）光学部材３の波長反射率特性３ａを設計することで、励起部２から出射された第３光１３のうちより多くの成分を光学部材３で透過させて観察部４に導くことができる。このため、励起部２から出射される第３光１３の強度が低くても、観察者に観察される第２画像６０を明るくすることができる。

＜観察対象１００の他の例＞
観察対象１００が回路基板である場合を例として説明したが、観察対象１００は回路基板に限らない。例えば、実施形態の光学観察装置は手術用顕微鏡であり、観察対象１００は手術中の人体の患部などであってもよい。

＜観察対象１００の色味等によるプリセット変更＞
制御装置２３は、例えば第１光１１の色味等のプリセットを有しており、観察対象１００の種別等に応じてプリセットを変更できるようにしてもよい。例えば、観察対象１００が緑を基調とする回路基板である場合は、第１光１１の色味を赤色のプリセットに設定することで、第１画像５０の視認性を向上させることができる。また、観察対象１００が手術中の人体の患部である場合は、第１光１１の色味を青色や緑色のプリセットに設定することで、第１画像５０の視認性を向上させることができる。

＜投影コンテンツに応じた投影方法の変更＞
制御装置２３は、投影コンテンツである第１画像５０や第２画像６０の内容に応じて、第１光１１や第２光１２の投影方法を切替可能であってもよい。例えば、制御装置２３は、入力された画像がマーカーを含むマーキング画像である場合は、入力された画像を第１画像５０として第１光１１により投影する。また、制御装置２３は、入力された画像が文字情報や図面情報を含むＯＳＤ画像である場合は、入力された画像を第２画像６０として第２光１２により投影する。

＜制御装置の変形例＞
実施形態の制御装置を投影部１の制御装置２３に適用する場合について説明したが、このような構成に限らない。例えば、実施形態の制御装置は、投影部１と直接又は間接的に通信可能な他の装置であってもよい。例えば、実施形態の制御装置は、投影部１と通信可能なパーソナルコンピュータやスマートフォンなどの情報端末であってもよい。この場合に、実施形態の制御装置は、投影部１と通信を行うことにより、上記の各種の制御を実行する。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。

（１）
第１光及び第２光を出射する投影部と、
上記第２光が入射する状態にて第３光を励起する励起部と、
上記第１光、上記第２光、及び上記第３光を透過及び又は反射させる光学部材と、を備え、
上記第１光は、上記光学部材を介して観察対象へ導かれ、かつ上記観察対象で反射され上記光学部材を介して観察者へ導かれる、
投影装置。

（２）
（１）に記載の投影装置であって、
上記第２光は、上記光学部材を介して上記励起部へ導かれ、
上記第３光は、上記第２光の上記励起部への上記入射により励起され上記光学部材を介して上記観察者へ導かれる、
投影装置。

（３）
（１）又は（２）に記載の投影装置であって、
上記第１光は上記観察対象に結像される、
投影装置。

（４）
（１）から（３）のいずれか１項に記載の投影装置であって、
上記第２光は上記励起部に結像される、
投影装置。

（５）
（１）から（４）のいずれか１項に記載の投影装置であって、
上記観察者が観察可能な観察部を備え、
上記第１光は、上記観察対象で反射して上記光学部材を介して上記観察部へ導かれ、
上記第３光は、上記第２光の上記励起部への上記入射により励起され上記光学部材を介して上記観察部へ導かれる、
投影装置。

（６）
（２）から（５）のいずれか１項に記載の投影装置であって、
上記第１光は、第１波長帯の光であり、
上記第２光は、第２波長帯の光であり、
上記第３光は、第３波長帯の光であり、
上記第２波長帯は、上記第１波長帯及び上記第２波長帯と少なくとも一部の波長帯が異なる波長帯であり、
上記光学部材は、波長帯によって反射率が異なる第１ミラーである、
投影装置。

（７）
（６）に記載の投影装置であって、
上記第１ミラーは、上記第２波長帯における反射率が、上記第１波長帯における反射率及び上記第３波長帯における反射率より低い、
投影装置。

（８）
（７）に記載の投影装置であって、
上記第１ミラーは、上記第３波長帯における反射率が、上記第１波長帯における反射率より高い、
投影装置。

（９）
（１）から（８）のいずれか１項に記載の投影装置であって、
上記第１光及び上記第２光は、明るさ及び色味の少なくともいずれか一方を調整可能である、
投影装置。

（１０）
（１）から（９）のいずれか１項に記載の投影装置であって、
上記第１光の上記観察対象に対する位置及びサイズの少なくともいずれか一方、及び上記第２光の上記励起部に対する位置及びサイズの少なくともいずれか一方を調整可能である、
投影装置。

（１１）
（１）から（１０）のいずれか１項に記載の投影装置であって、
上記第１光による第１画像及び上記第２光による第２画像は、上記投影部により投影される、
投影装置。

（１２）
（１１）に記載の投影装置であって、
上記第１画像と、上記第２画像と、の少なくともいずれかは、上記第１画像と上記第２画像との間の位置合わせを行うためのガイド画像を含む、
投影装置。

（１３）
（１）から（１２）のいずれか１項に記載の投影装置であって、
プロセッサを備え、
上記プロセッサは、上記第１光及び上記第２光の一方の位置の変化に追従して上記第１光及び上記第２光の他方の位置を変化させる制御を行う、
投影装置。

（１４）
（６）に記載の投影装置であって、
上記第１ミラーは、上記第２波長帯における反射率が、上記第１波長帯における反射率及び上記第３波長帯における反射率より高い、
投影装置。

（１５）
第１波長帯の光である第１光及び第２波長帯の光である第２光を出射する投影部と、
上記第２光が入射する状態にて第３波長帯の光である第３光を励起する励起部と、
上記第１光、上記第２光、及び上記第３光を透過及び又は反射させる光学部材と、を備え、
上記光学部材は、波長帯によって反射率が異なる、
投影装置。

（１６）
（１）から（１５）のいずれか１項に記載の投影装置を備える、
光学観察装置。

１ 投影部
２ 励起部
３ 光学部材
３ａ 波長反射率特性
４ 観察部
１０ 投影装置
１１ 第１光
１２ 第２光
１３ 第３光
２１ 第１投影モジュール
２２ 第２投影モジュール
２３ 制御装置
２３ａ 記憶媒体
２４ 操作受付部
３１ 光源
３２ 光変調部
３３ 投影光学系
３４ 制御回路
５０ 第１画像
５１～５４，６１～６４ ガイド画像
５５ 指示マーク
６０ 第２画像
６５，６６ ＯＳＤ画像
８１ 第１処理ブロック
８２ 第２処理ブロック
８３ 第３処理ブロック
１００ 観察対象
Ｂ１～Ｂ３ 波長帯域

Claims (16)

1. 第１光及び第２光を出射する投影部と、
   前記第２光が入射する状態にて第３光を励起する励起部と、
   前記第１光、前記第２光、及び前記第３光を透過及び又は反射させる光学部材と、を備え、
   前記第１光は、前記光学部材を介して観察対象へ導かれ、かつ前記観察対象で反射され前記光学部材を介して観察者へ導かれる、
   投影装置。
2. 請求項１に記載の投影装置であって、
   前記第２光は、前記光学部材を介して前記励起部へ導かれ、
   前記第３光は、前記第２光の前記励起部への前記入射により励起され前記光学部材を介して前記観察者へ導かれる、
   投影装置。
3. 請求項１又は２に記載の投影装置であって、
   前記第１光は前記観察対象に結像される、
   投影装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の投影装置であって、
   前記第２光は前記励起部に結像される、
   投影装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の投影装置であって、
   前記観察者が観察可能な観察部を備え、
   前記第１光は、前記観察対象で反射して前記光学部材を介して前記観察部へ導かれ、
   前記第３光は、前記第２光の前記励起部への前記入射により励起され前記光学部材を介して前記観察部へ導かれる、
   投影装置。
6. 請求項２から５のいずれか１項に記載の投影装置であって、
   前記第１光は、第１波長帯の光であり、
   前記第２光は、第２波長帯の光であり、
   前記第３光は、第３波長帯の光であり、
   前記第２波長帯は、前記第１波長帯及び前記第２波長帯と少なくとも一部の波長帯が異なる波長帯であり、
   前記光学部材は、波長帯によって反射率が異なる第１ミラーである、
   投影装置。
7. 請求項６に記載の投影装置であって、
   前記第１ミラーは、前記第２波長帯における反射率が、前記第１波長帯における反射率及び前記第３波長帯における反射率より低い、
   投影装置。
8. 請求項７に記載の投影装置であって、
   前記第１ミラーは、前記第３波長帯における反射率が、前記第１波長帯における反射率より高い、
   投影装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の投影装置であって、
   前記第１光及び前記第２光は、明るさ及び色味の少なくともいずれか一方を調整可能である、
   投影装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の投影装置であって、
    前記第１光の前記観察対象に対する位置及びサイズの少なくともいずれか一方、及び前記第２光の前記励起部に対する位置及びサイズの少なくともいずれか一方を調整可能である、
    投影装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の投影装置であって、
    前記第１光による第１画像及び前記第２光による第２画像は、前記投影部により投影される、
    投影装置。
12. 請求項１１に記載の投影装置であって、
    前記第１画像と、前記第２画像と、の少なくともいずれかは、前記第１画像と前記第２画像との間の位置合わせを行うためのガイド画像を含む、
    投影装置。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の投影装置であって、
    プロセッサを備え、
    前記プロセッサは、前記第１光及び前記第２光の一方の位置の変化に追従して前記第１光及び前記第２光の他方の位置を変化させる制御を行う、
    投影装置。
14. 請求項６に記載の投影装置であって、
    前記第１ミラーは、前記第２波長帯における反射率が、前記第１波長帯における反射率及び前記第３波長帯における反射率より高い、
    投影装置。
15. 第１波長帯の光である第１光及び第２波長帯の光である第２光を出射する投影部と、
    前記第２光が入射する状態にて第３波長帯の光である第３光を励起する励起部と、
    前記第１光、前記第２光、及び前記第３光を透過及び又は反射させる光学部材と、を備え、
    前記光学部材は、波長帯によって反射率が異なる、
    投影装置。
16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載の投影装置を備える、
    光学観察装置。

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