JP4295868B2 - Video stereo microscope - Google Patents

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Description

【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立体画像としてビデオ撮影するビデオ型立体顕微鏡に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のビデオ型立体顕微鏡は、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。
【０００３】
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。しかも、単眼の顕微鏡では組織の立体的構造を認識することが不可能であるので、組織を立体的に拡大観察させて正確な処置を可能とするため、このような処置には双眼顕微鏡が用いられていた。
【０００４】
ところで、従来用いられていた双眼の光学顕微鏡では、手術を担当する主術者（場合によってはその助手）は顕微鏡画像を見ることができるものの、それ以外の者（例えば、麻酔医，看護婦，研修医，遠隔地に居るアドバイザー）は、同じ顕微鏡画像を見ることができないので、迅速且つ的確な分担作業を行ったり遠隔地からの的確な助言を行うことができなかった。そのため、近年では、双眼の光学顕微鏡に代わって、双眼顕微鏡による左右の被写体像をビデオ撮影して複数のモニタでの立体観察に供するビデオ型立体顕微鏡が、提案されている。例えば、特許掲載公報第２６０７８２８号では、双眼顕微鏡の左右の撮影光学系の光軸を、多数のレンズ及びプリズムによって同一の撮像装置の撮像面上に並べて到達させ、この撮像面上に左右の被写体像を並べて結像させるビデオ型立体顕微鏡が、記載されている。
【０００５】
但し、この公報に記載のビデオ型立体顕微鏡では、左右の撮像光路が左右へ夫々クランク状に広がっているとともに、物体に近接して配置された第１レンズの光軸と撮像素子に近接して配置されたレンズの光軸とが平行となっているので、その撮像光学系を収容するケーシングが極めて大きくなるという問題があった。その問題を解決するために、本出願人は、左右の撮像光学系中に夫々ペンタプリズムを組み込むことによって、左右の撮像光軸が互いに平行な逆Ｌ字状の構成となっているビデオ型立体顕微鏡を、特願平１１−１５０８３１号において開示した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成を実現する場合には、ペンタプリズムの取付精度を上げなければ、撮像面上において、左右の被写体像は、正確に左右に並ばない。つまり、ペンタプリズムが用いられた場合、このペンタプリズムの前後の光軸を含む面内におけるペンタプリズムの傾き如何に拘わらず、ペンタプリズムの前後において光軸は９０度偏向されるが、ペンタプリズムへの入射光軸に直交する面内でのペンタプリズムの向きに誤差が生じたり、ペンタプリズムの各反射面に倒れが生じると、撮像面上におけるペンタプリズムからの射出光軸の位置がずれるとともに、この出射光軸を中心として被写体像が回転してしまう。
【０００７】
本発明は、このような問題意識に鑑みてなされたものであり、その課題は、ペンタプリズムへの入射光軸に直交した面内においてペンタプリズムの向きを調整することができるビデオ型立体顕微鏡の、提供である。
【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、本発明のビデオ型立体顕微鏡は、所定の基線長を隔てて配置された一対の撮影光学系によって、同一物体の一次像を夫々一旦結像させた後に撮像装置の撮像面における前記基線長の方向において区分された二つの領域に夫々二次像としてリレーするとともに、前記撮像装置によって、これら二次像を同時に撮像するビデオ型立体顕微鏡であって、前記撮像装置及び前記一対の撮影光学系に対して固定されたフレームと、各撮影光学系の光軸を互いに平行に直角に偏向する一対の反射部材と、これら各反射部材を保持するとともに各反射部材に入り込む各撮影光学系の光軸を中心として回転可能な態様にて前記フレームに取り付けられた一対の回転台とを、備えたことを特徴とする
このように構成されると、各撮影光学系は、同一の観察対象物を一次像として夫々結像し、この一次像を更にリレーして、撮像装置の撮像面上に左右一対の二次像として再結像させる。各回転台は、各反射部材を、それに入り込む撮影光学系の光軸を中心として回転させる。このように反射部材が回転されると、撮影光学系の光軸からオフセットして反射部材に入射した光の反射位置は、この光軸を中心として回転する。従って、反射部材から出射された当該光の通過位置は、この反射部材によって偏向された後の光軸の回りを回転することになる。その結果、撮像装置の撮像面に形成される左右の二次像は、各反射部材の回転に従って回転する。これにより、撮像装置の撮像面上に結像される左右の二次像の方向を、互いに平行に揃えることが可能になる。
【０００９】
この反射部材は、反射面が１面のみであっても良いし、互いに４５度の角度をなす２枚の反射面を有していても良い。後者の場合には、２枚の反射鏡を組み合わせることによってこの反射部材が構成されても良いし、ペンタプリズムとして構成されていても良い。
【００１０】
この反射部材は、撮影光学系の第１面と撮像面との間の光路中における任意の位置に、配置可能である。但し、１次像の結像位置と撮像面との間に反射部材が配置されれば、この一次像の結像位置に一般に配置される視野枠の像を利用して、反射部材の回転調整を行うことが可能になる。さらに、撮影光学系が一次像を結像させる対物光学系とこれをリレーするリレー光学系とから構成される場合には、このリレー光学系内に反射部材を配置することも可能である。このように配置すれば、リレー光学系の第１レンズ群を一次像の結像位置に接近させることが可能になる。特に、リレー光学系におけるコリメート機能を有するレンズ群内に反射部材を配置すれば、反射部材の必要な有効径を小さくすることができる。
【００１１】
回転台の形状は、反射部材に入射する光を遮ることなくこの反射部材を保持でき、フレームに対して光軸を中心に回転自在となっていれば、どのような形状でも構わない。但し、光軸を通過させる貫通孔が開けられた筒型形状となっておれば、フレームに対して回転させる機構を構成しやすくなる。特に、フレーム側にも光軸が貫通する貫通孔を形成しておくとともに、回転台を円筒形状とすれば、この回転台をその貫通孔と同軸に回転自在に嵌合するだけで済む。
【００１２】
なお、以上のようにして反射部材を回転させることにより、撮像装置の撮像面上に結像される左右の二次像の方向を揃えた状態では、各反射部材によって偏向された光軸が、互いに平行となっていない場合もあり得る。このような場合に対処するには、反射部材の後方に配置される光学系を、その光軸に直交する面内においてシフト可能に保持する構成を、採用すれば良い。このように構成されれば、反射部材の後方に配置される光学系をシフトさせることにより、反射部材によって偏向された光軸の向きを、互いに平行に補正することが可能になる。
【００１３】
【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。
【００１４】
以下に説明する実施形態による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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、観察対象物の像は、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。この光学系におけるクローズアップ光学系２１０，一方のズーム光学系２２０及び一方のリレー光学系２４０は一方の撮影光学系をなし、該クローズアップ光学系２１０，他方のズーム光学系２３０及び他方のリレー光学系２５０は他方の撮影光学系をなし、併せて、所定の基線長を隔てて配置された一対の撮影光学系をなす。
【００１８】
このような一対の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（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から画像合成装置１１０へ向けて出力される。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、後述するペンタプリズム２７２，２７３やリレーレンズ２４０，２５０の調整状態如何により、ずれたり傾いたりする。立体視ビューワ１１３内の光路は、これら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。
【００２４】
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。
【００２５】
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（左右一対の撮影光学系）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。
【００２６】
撮影光学系（左右一対の撮影光学系）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。
【００２７】
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内には、光路を直角に偏向する反射部材としてのペンタプリズム２７２，２７３がそれぞれ配置されている。
【００２８】
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。
【００２９】
クローズアップ光学系２１０は、図６、図７、図８に示すように、物体側から順に配列された負の第１レンズ２１１と正の第２レンズ２１２とから、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、被写体がその焦点位置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。
【００３０】
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の端面形状を有しており、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。
【００３１】
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の位置にそれぞれ収束させる。
【００３２】
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が固定され、第２，第３レンズ群２２２，２２３が光軸方向に移動されることにより、ズーミングを行う。この際、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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に対して平行であり、かつ、ズーム光学系２２０，２３０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。
【００３５】
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２２０，２３０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２１０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。
【００３６】
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略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。
【００３７】
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。このように配置された各視野絞２７０，２７１の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。
【００３８】
なお、視野絞り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縁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縁、すなわち左右の画像の境界を規定することとなる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
ペンタプリズム２７２，２７３は、図７に示すように、リレー光学系２４０，２５０の第１レンズ群２４１，２５１の光軸（入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３）に対して垂直な入射端面２７２ａ，２７３ａと、この入射端面２７２ａ，２７３ａに対して２２．５度の角度をなす第１反射面２７２ｂ，２７３ｂと、この第１反射面２７２ｂ，２７３ｂに対して４５度の角度をなすとともに入射端面２７２ａ，２７３ａに対して１１２．５度の角度で接する第２反射面２７２ｃ，２７３ｃと、入射端面２７２ａ，２７３ａに対して直角に接するとともに第１反射面２７２ｂ，２７３ｂに対して１１２．５度の角度で接する出射端面２７２ｄ，２７３ｄとを有する。これにより、リレー光学系２４０，２５０の第１レンズ群２４１，２５１の光軸（入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３）は、入射端面２７２ａ，２７３ａ及び出射端面２７２ｄ，２７３ｄに直交する面内において、第１反射面２７２ｂ，２７３ｂにて４５度の鋭角をなすように折り曲げられ、第２反射面２７２ｃ，２７３ｃにて入射端面２７２ａ，２７３ａと平行な方向へ４５度の鋭角をなすように折り曲げられ、出射端面２７２ｄ，２７３ｄを垂直に通過する。このように、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撮影光学系２００の全長を短くすることができる。
【００４４】
なお、リレー光学系２４０，２５０は、その第２レンズ２４２，２５２と第３レンズ２４３，２５３が光軸方向、及び光軸に垂直な方向に調整自在である。これらの第２，第３レンズ群２４２，２５２，２４３，２５３を光軸方向に移動させて第１レンズ群２４１，２５１及び第２レンズ群２４２，２５２の合成焦点距離を変化させることにより、リレー光学系２４０，２５０全体の倍率（二次像の像高）を調整することができる。また、第３レンズ群２４３，２５３のみを光軸方向に移動させることにより、リレー光学系２４０，２５０のバックフォーカスを変化させ、ＣＣＤ１１６に対する焦点調節が可能となる。さらに、第２レンズ群２４２，２５２及び第３レンズ群２４３，２５３を一体にして光軸と垂直な方向に調整することにより、二次像の光軸に直交する面内での位置を調整することができる。このような調整のため、第２レンズ群２４２，２５２と第３レンズ群２４３，２５３とは一体の外鏡筒（第２レンズ枠３２及び第３レンズ取付枠３４）に保持され、第３レンズ群２４３，２５３は更にこの鏡筒に対して光軸方向に移動可能な内鏡筒（第３レンズ枠３５）に保持されている。
【００４５】
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ＣＣＤ１１６上への結像を可能としている。
【００４６】
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。
【００４７】
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断面の形状が、平行四辺形の鋭角な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であり、切り取られて形成された面が他方のシフトプリズム２６２，２６１に対する接合面となっている。
【００４８】
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平行な方向へ反射され、射出端面から射出されて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相互の間隔のみが狭められ、同一のＣＣＤ１１６上に二次像を形成する。
【００４９】
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Ａｘ６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。そこで、楔プリズム３１０が照明レンズ３１０の射出端側に配置されることにより、上記の不一致が解消され、照明光量が有効に利用されている。
＜光学系保持機構＞
次に、上述した撮影光学系のうち視野絞り２７０，２７１以降の光学系を保持する機構の機械構成を説明する。上述した左右一対の視野絞り２７０，２７１，並びに、ペンタプリズム２７２，２７３及び明るさ絞り２４４，２５４を含むリレー光学系２４０，２５０は、予め一体のユニット（リレー部ユニット１）として組み立てられた後に、立体顕微鏡１０１の筐体内部に取り付けられる。
【００５０】
図１０は、このリレー部ユニット１を前方斜め上方から見下ろした状態を示す斜視図であり、図１１は、このリレー部ユニット１を前方斜め下方から見上げた状態を示す斜視図であり、図１２は、ズーム光学系２２０及びリレー光学系２４０の光軸Ａｘ２（Ａｘ４）を含む面に沿ったリレー部ユニット１の縦断面図である。これら各図に示されるように、このリレー部ユニット１は、立体顕微鏡１０１の筐体内部に固定される基準フレーム（即ち、撮像装置であるＣＣＤ１１６及び一対の撮影光学系をなすクローズアップ光学系２１０及び両ズーム光学系２２０，２３０に対して固定されたフレーム）２に、夫々左右一対の視野絞りホルダ３，４，第１群鏡筒としての前方鏡筒５，６，ペンタプリズム２７２，２７３保持用のプリズム回転台１２，１３，及び後方鏡筒７，８を組み付けることによって、構成されている。以下、リレー部ユニット１を構成するこれら各部の説明を、順番に行う。
【００５１】
まず、基準フレーム２は、ズームレンズ２２０（２３０）及びリレー光学系２４０（２５０）の第１レンズ群２４１（２５１）の光軸Ａｘ２（Ａｘ３）（以下、ペンタプリズム２７２，２７３への「入射光軸」と称する場合もある）に直交する板状のペンタベース部２１と、このペンタベース部２１の後端（第２レンズ群２４２（２５２）側の縁）から垂直に立ち上がってペンタプリズム２７２，２７３によって偏向された光軸（以下、ペンタプリズム２７２，２７３からの「射出光軸Ａｘ４（Ａｘ５）」と称する）に直交する板状のマウント部２２とを、一体化した概略形状を有し、これら入射光軸Ａｘ２（Ａｘ３）及び射出光軸Ａｘ４（Ａｘ５）に沿った断面形状が略Ｌ字型となっている。
【００５２】
このマウント部２２の後端面（第２レンズ群２４２（２５２）側の面）２２ａは、基準フレーム２のみを当該後端面側から見下ろした斜視図である図１４に示されるように、矩形の平坦面として加工されており、両入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３を共に含む平面に対して正確に平行となるように、立体顕微鏡１０１の筐体内部に形成された図示せぬ基準面に当て付けられて、位置決めされる。従って、この後端面２２ａがリレー部ユニット１における全ての加工の基準となるので、以下、「加工基準面２２ａ」と称される。
【００５３】
この加工基準面２２ａには、射出光軸Ａｘ４，Ａｘ５を通過させるために、入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３に直交する軸を中心とした断面円形の貫通孔２２ｂ，２２ｂが、左右対称となるように開けられている。また、加工基準面２２ａにおける各貫通孔２２ｂ，２２ｂの周囲には、夫々、後述する各後方鏡筒７，８のディセンタ調整環３０（図１２参照）のネジ止め固定用ネジ孔２２ｄが、各貫通孔２２ｂ，２２ｂの中心に対して等角度間隔で３箇所形成されている。さらに、各貫通孔２２ｂ，２２ｂと各ネジ止め固定用ネジ孔２２ｄとの間には、後述する各後方鏡筒７，８の第２レンズ枠取付環３１（図１２参照）の固定用透孔２２ｅが、夫々、形成されている。
【００５４】
一方、ペンタベース部２１の上面及び下面は、加工基準面２２ａに対して正確に垂直且つ両貫通孔２２ｂの中心軸を含む平面に対して正確に平行となるように、加工されている。また、このペンタベース部２２の外縁は、基準フレーム２の平面図である図１５に示されるように、立体顕微鏡１０１の筐体内部形状に沿って、左右対称に成形されている。
【００５５】
このペンタベース部２１にも、入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３を通過させるための空間として、これら各入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３の通過位置を中心とした横断面円形の貫通孔２１ａ，２１ａが、左右対称となるように開けられている。各貫通孔２１ａにおける上側約２／３は比較的内径が大きい大径部２１ａａとして形成され、下側１／３は比較的内径が小さい小径部２１ａｂとして形成されている。各貫通孔２１ａの大径部２１ａａの外縁はマウント部２２に一部掛かっているので、マウント部の前端面２２ｆ（加工基準面２２ａとは逆側の面）には、各貫通孔２１ａ，２１ａの大径部２１ａａと同軸でこの大径部２１ａａよりも僅かに大径な円柱面状の逃げ溝２２ｇ，２２ｇが、上下方向の全域にわたって形成されている。また、両入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３を含む面に沿ったリレー部ユニット１の縦断面図である図１３に示されるように、ペンタベース部２１には、その両側面から各貫通孔２１ａ，２１ａの大径部２１ａａに向けて、夫々、ビス孔２１１，２１１が貫通形成されている。各ビス孔２１１，２１１における貫通孔２１ａ，２１ａ側の端部近傍は、他の部分より細径の雌ネジ部２１１ａとして形成されている。この雌ネジ部２１１ａには、夫々、セットビス１４がねじ込まれている。また、ペンタベース部２１の上面には、各貫通孔２１ａ，２１ａの大径部２１ａａの直径と同じ幅の回転操作溝２１ｂ，２１ｂが、マウント部２２の各貫通孔２２ｂ，２２ｂの中心軸と平行に、前端縁まで達するように、形成されている。これら各回転操作溝２１ｂ，２１ｂは、断面が略矩形であり、その深さは、大径部２１ａａよりも十分に浅い。
【００５６】
ペンタベース部２１の各貫通孔２１ａの大径部２１ａａには、この大径部２１ａａの内径とほぼ同じ外径を有する略円板状のプリズム回転台１２（１３）が、夫々填め込まれている。このプリズム回転台１２（１３）の厚さ（軸方向における長さ）は、大径部２１ａａの深さ（軸方向における長さ）よりも厚く、大径部２１ａａと小径部２１ａｂとの段差部から貫通孔２２ｂまでの高さとほぼ等しい。従って、大径部２１ａａに填め込まれた状態において、プリズム回転台１２（１３）の上端面は、ペンタベース部２１の上面から若干量突出する。
【００５７】
プリズム回転台１２（１３）の外周面には、図１６及び図１７に示されるように、断面Ｖ字状の環状溝１２ａ（１３ａ）が、その全周にわたって形成されている。この環状溝１２ａ（１３ａ）の最深部は、プリズム回転台１２（１３）が貫通孔２１ａの大径部２１ａａに填め込まれた時に各ビス孔２１１の中心軸よりも僅かにペンタベース部２１の上面寄りとなる位置に、形成されている。従って、各ビス孔２１１から各セットビス１４の先端を突出させて、この環状溝１２ａ（１３ａ）の内面に当接させることにより、プリズム回転台１２（１３）は、貫通孔２１ａの大径部２１ａａ内に、小径部２１ａｂとの段差部に対して押し付けられた状態で、固定される。
【００５８】
また、プリズム回転台１２（１３）の中心には、その外周面と同軸の貫通孔１２ｂ（１３ｂ）が、穿たれている。この貫通孔１２ｂ（１３ｂ）における上側１／３は、ペンタベース部１２の貫通孔２１ａの小径部２１ａｂよりも僅かに径が小さい大径部１２ｂａ（１３ｂａ）として形成され、下側２／３は、それよりも径が小さい小径部１２ｂｂ（１３ｂｂ）として形成されている。
【００５９】
さらに、プリズム回転台１２（１３）の上端面には、その中心軸に直交する底面を有する平面コの字型の固定溝１２ｃ（１３ｃ）が、形成されている。この固定溝１２ｃ（１３ｃ）の幅方向における断面形状は矩形であり、軸方向における一端は、プリズム回転台１２（１３）の外周面に開いており、他端は軸方向に対して直角な移動規制壁１２ｄ（１３ｄ）によって閉じられている。また、固定溝１２ｃ（１３ｃ）の幅は、貫通孔１２ｂ（１３ｂ）の直径よりも広く、ペンタプリズム２７２（２７３）の幅とほぼ同じである。従って、ペンタプリズム２７２（２７３）を、各プリズム回転台１２（１３）の固定溝１２ｃ（１３ｃ）内に填め込んで、その底面及び移動規制壁１２ｄ（１３ｄ）に当接させることにより、図１８に示すように、各プリズム回転台１２（１３）に固定することができる。
【００６０】
各プリズム回転台１２（１３）の貫通孔１２ｂ（１３ｂ）における小径部１２ｂｂ（１３ｂｂ）には、上述した前方鏡筒５（６）の上端外縁近傍に形成された小外径部５ａ（６ａ）が、挿入されている。この小外径部５ａ（６ａ）の外径は、貫通孔１２ｂ（１３ｂ）の小径部１２ｂｂ（１３ｂｂ）とほぼ同じであり、その軸方向における長さは、貫通孔１２ｂ（１３ｂ）の小径部１２ｂｂ（１３ｂｂ）と同じである。また、この前方鏡筒５（６）の内周面には雌ネジが切られており、この雌ネジに、小外径部５ａ（６ａ）よりも大径且つ貫通孔１２ｂ（１３ｂ）の大径部１２ｂａ（１３ｂａ）よりも小径な外方フランジを有する固定環１５が、その上端側からねじ込まれている。従って、各前方鏡筒５（６）は、各プリズム回転台１２（１３）に対して固定されているのである。
【００６１】
なお、各前方鏡筒５（６）は、全体的に略円筒形状を有しており、小外径部５ａ（６ａ）を除き、ペンタベース部１２の貫通孔２１ａの小径部２１ａｂよりも僅かに小さい外径を有している。従って、各プリズム回転台１２（１３）に固定された前方鏡筒５（６）は、ペンタベース部１２の貫通孔２１ａの小径部２１ａｂを貫通し、ペンタベース部１２の下面から突出する。そして、各前方鏡筒５（６）の下端内縁には、他の部分よりも小径な内方フランジ５ｂ（６ｂ）が形成されている。そして、これら各鏡筒５（６）には、その内径とほぼ同じコバ径を有するリレー光学系２４０，２５０の第１レンズ群２４１，２５１が上端側から填め込まれ、内方フランジ５ｂ（６ｂ）に当接させられている。そして、このようにして内方フランジ５ｂ（６ｂ）に当接している第１レンズ群２４１，２５１は、各前方鏡筒５（６）内にネジ込まれた固定環１７によって固定されている。
【００６２】
ペンタベース部２１の下面における左右方向の中央には、加工基準面２２ａと面一な後端面，この加工基準面２２ａ及びペンタベース部２１の下面に対して垂直な両側面，及び、ペンタベース部２１の下面と平行な下面を有するホルダ支持部２３が、一体に突出形成されている。このホルダ支持部２３は、上述した左右一対の視野枠ホルダ３，４を、加工基準面２２ａに対して平行，且つ光軸Ａｘ２，Ａｘ４の双方に直交するとともに光軸Ａｘ３，Ａｘ５の双方に直交する方向のみに位置調整自在に、保持する。以下、これらホルダ支持部２３及び両視野枠ホルダ３，４の構成を説明する。
【００６３】
ホルダ支持部２３には、その両側面に対して垂直な二つの軸受孔（図示略）が、両入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３を含む平面に対して互いに面対称となる位置関係で、夫々貫通して形成されている。これら各軸受孔には、夫々、これら各軸受孔と略同径のガイドピン１０，１１が、回転自在且つ軸方向に進退不能に挿入されている。これら各ガイドピン１０，１１は、互いに同形状の円柱形状を有しており、その先端近傍の外周面には雄ネジ（図示略）が形成されている。そして、各ガイドピン１０，１１は、ホルダ指示部２３の各軸受孔に対して、互いに逆向きとなるように挿入されている。
【００６４】
各視野枠ホルダ３，４は、扁平な概略直方体形状を有しており、その平面（ペンタベース部２１の下面に対向した面）の中央には、第１レンズ群２４１，２５１の外径とほぼ同じ内径の貫通孔３ａ，４ａが、上下に貫通している。この貫通孔３ａ，４ａにおけるペンタベース２１側の開口は、若干大径な受け座として形成されている。また、この貫通孔３ａ，４ａの両側には、この貫通孔３ａ，４ａの中心軸に対して対称な位置関係，且つ、ホルダ支持部２３の軸受孔２３ａ，２３ｂと同じ間隔で、ネジ孔３ｂ，４ｂとストレート孔３ｃ，４ｃとが開けられている。このネジ孔３ｂ，４ｂには、各ガイドピン１０，１１の雄ネジ（図示略）が螺合する雌ネジが切られており、ストレート孔３ｃ，４ｃは、各ガイドピン１０，１１の外径とほぼ同じ内径を有している。そして、一方の視野枠ホルダ３のネジ孔３ｂには、ガイドピン１１の雄ネジ１１ａが螺合しているとともに、そのストレート孔３ｃには、ガイドピン１０が挿し込まれている。また、他方の視野枠ホルダ４のネジ孔４ｂには、ガイドピン１０の雄ネジ１０ａが螺合しているとともに、そのストレート孔４ｃには、ガイドピン１１が差し込まれている。
【００６５】
以上のような構成により、一方のガイドピン１０を回転させると、一方の視野枠ホルダ３が、加工基準面２２ａに沿って入射光軸Ａｘ２に直交する方向に直進移動し、その途中において、その貫通孔３ａの中心が入射光軸Ａｘ２と交差する。また、他方のガイドピン１１を回転させると、他方の視野枠ホルダ４が、加工基準面２２ａに沿って入射光軸Ａｘ３に直交する方向に直進移動し、その途中において、その貫通孔４ａの中心が入射光軸Ａｘ３と交差する。
【００６６】
上述した各視野枠ホルダ３，４の貫通孔３ａ，４ａには、夫々、この貫通孔３ａ，４ａの内径とほぼ同じ外径を有する筒状の視野絞り枠１６が、貫通孔３ａ，４ａに対して所定の摩擦を伴って回転可能に、填め込まれている。各視野絞り枠１６の上端（前方鏡筒５，６に対向する端）の外縁には、貫通孔３ａ，４ａの受け座に填るフランジが形成されている。このフランジが貫通孔３ａ，４ａの受け座に填った状態において、各視野絞り枠１６の下端は、各視野枠ホルダ３，４の下面から若干量突出している。そして、この視野絞り枠１６の下端には、マイナスドライバの先端に係合する切欠１６ａが、その中心軸に直交する方向に沿って形成されている。なお、各視野絞り枠１６の上端の内縁には、他の部分よりも内径が若干大きい受け座１６ｂが形成されている。この受け座１６ｂに、上述した視野絞り２７０，２７１が、入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３に対して直交するように固定されているのである。
【００６７】
次に、後方鏡筒７，８の構成を説明するが、両後方鏡筒７，８は互いに全く同じ構成を有しているので、一方の後方鏡筒７の説明のみを行って、他方の後方鏡筒８の説明を省略する。
【００６８】
図１２に示されるように、後方鏡筒７は、加工基準面２２ａにおける貫通孔２２ｂの周縁に固定されたディセンタ調整環３０と、ディセンタ調整環３０の内部において固定された第２レンズ枠取付環（第１取付環）３１と、この第２レンズ枠取付環３１の内部に螺合するとともにその内部に第２レンズ群２４２を保持する第２レンズ枠（第２群鏡筒）３２と、この第２レンズ枠３２の外面に螺合するとともに第２レンズ枠取付環３１の後端面に当接する第２レンズ枠固定環３３と、第２レンズ枠３２の後端に回転調整のみ可能に嵌合された第３レンズ枠取付環（第２取付環）３４と、この第３レンズ枠取付環３４の内部に螺合するとともにその内部に第３レンズ群２４３を保持する第３レンズ枠（第３群鏡筒）３５と、第３レンズ枠取付環３４の内部に螺合するとともに第３レンズ枠３５に対して後端側から当接する第３レンズ枠固定環３６とを、主要部品として構成されている。なお、上述した各枠又は環３０乃至３６は、ネジ孔等の形状を除いて、何れも、回転対称な形状を有している。以下、夫々の具体的な形状を説明する。
【００６９】
先ず、ディセンタ調整環３０は、比較的小径な円筒（ディセンタ調整部３０ｄ）の先端に比較的大径な円筒（固定部３０ａ）を一体に連続させた形状を有する。この固定部３０ａには、ディセンタ調整環３０をマウント部２２の貫通孔２２ｂに対して同軸に配置した時に加工基準面２２ａの各ネジ孔２２ｄと連通する位置に、夫々、透孔３０ｃが形成されている。そして、ディセンタ調整環３０は、各透孔３０ｃを貫通して各ネジ孔２２ｄにねじ込まれた固定ネジ３７により、基準フレーム２のマウント部２２に対して固定されている。
【００７０】
また、ディセンタ調整環３０のディセンタ調整部３０ｄには、その中心に対して互いに９０度をなす位置関係で２つのビス（ディセンタ調整用セットビス）３８，３８が夫々ねじ込まれる比較的小径な２つのネジ孔と、これら各ビス３８に対してともに１３５度をなす位置関係でボールプランジャ３９がねじ込まれる比較的大径な１つのネジ孔とが、外周面における同一円周上の位置から中心に向けて、貫通形成されている。
【００７１】
次に、第２レンズ枠取付環３１は、貫通孔２２ｂよりも大きい内径を有している。この第２レンズ枠取付環３１の先端には、ディセンタ調整環３０の固定部３０ａの内径よりも若干小径な外径を有する取付フランジ３１ａが突出形成されているとともに、その後端には、ディセンタ調整部３１ｂの内径よりも若干小径な外径を有するディセンタ調整用フランジ３１ｂが突出形成されている。
【００７２】
取付フランジ３１ａには、第２レンズ枠取付環３１をマウント部２２の貫通孔２２ｂに対して同軸に配置した時に加工基準面２２ａの各透孔２２ｅと連通する位置に、夫々、この透孔２２ｅよりも十分小径なネジ孔３１ｃが形成されている。そして、この第２レンズ枠取付環３１は、各透孔２２ｅを貫通して各ネジ孔３１ｃにねじ込まれた固定ネジ４０によって、マウント部２２に対して固定されている。但し、各固定ネジ４０と各透孔２２ｅとのクリアランスの範囲で、第２レンズ枠取付環３１は、マウント部２２に対して、軸に直交する面内での位置調整が可能となっている。
【００７３】
また、ディセンタ調整用フランジ３１ｂの外周面には、ディセンタ調整環３０にねじ込まれた各ディセンタ調整用セットビス（ネジ）３８の先端及びボールプランジャ（ネジ）３９のボール３９ａの頂点よりも僅かに後方にその最深部が存在する環状Ｖ溝が形成されている。この環状Ｖ溝の内面に各セットビス３８，３８の先端テーパ面及びボールプランジャ３９のボール３９ａが当接することにより、第２レンズ枠取付環３１は、その軸に直交する面内において位置決めされる。従って、両セットビス３８，３８を適宜回転させて、ディセンタ調整用フランジ３１ｂを押し引きすることにより、第２レンズ枠取付環３１をその軸に直交する面内で位置調整することができる。なお、ボールプランジャ３９のボール３９ａは、この位置調整の間中、ディセンタ調整用フランジ３１ｂの動きに追従して没入又は突出し、常時ディセンタ調整用フランジ３１ｂを両セットビス３８，３８に対して押し付ける。このボールプランジャ３９のボール３９ａの追従範囲を超えて各セットビス３８が調整される場合には、このボールプランジャ３９自身を回転させて、各セットビス３８の位置に合わせて位置調整すれば良い。
【００７４】
また、第２レンズ枠取付環３１の内周面における先端近傍には、雌ネジの山が突出形成されている。
【００７５】
次に、第２レンズ枠３２は、貫通孔２２ｂよりも大径な内径を有する。そして、この第２レンズ枠３２の内部に、上述した第２レンズ群２４２が保持されている。また、この第２レンズ枠３２の外面は、第２レンズ枠取付環３１の内径とほぼ同じ外径を有してこの第２レンズ枠取付環３１に嵌入される小径部３２ａ，この小径部３２ａよりも若干大径の雄ねじが形成された中間径部３２ｂ，及び、フランジ３２ｃを介して中間径部３２ｂに連なる大径部３２ｄに、区分されている。
【００７６】
この小径部３２ａの先端には、第２レンズ枠取付環３１に形成された雌ネジに螺合した雄ねじが切られている。従って、第２レンズ枠３２は、第２レンズ枠取付環３１に対して回転されることによって、軸方向に位置調整可能となっている。
【００７７】
また、中間径部３２ｂの雄ねじには、第２レンズ枠固定環３３の内面に形成された雌ネジが螺合している。従って、この第２レンズ枠固定環３３を中間径部３２ｂの雄ねじにねじ込んで第２レンズ枠取付環３１の後端に当接させ、これにより第２レンズ枠取付環３１の雌ネジに小径部３２ａの雄ねじを噛み付かせることによって、第２レンズ枠３２を第２レンズ枠取付環３１に対して固定することができる。
【００７８】
また、大径部３２ｄの外周面における軸方向の略中間には、その全周にわたって、環状のＶ字溝が形成されている。
【００７９】
次に、第３レンズ枠取付環３４は、第２レンズ枠３２の大径部３２ｄの外径と略同径の内径を有する小径部３４ａと、この小径部３４ａよりも十分に大径な大径部３４ｂとに、区分されている。
【００８０】
この小径部３４ａは、第２レンズ枠３２の大径部３２ｄに対して回転自在に嵌合し、その先端がフランジ３２ｃに当接している。なお、小径部３４ａの先端がフランジ３２ｃに当接した状態において、第２レンズ枠３２のＶ溝と重なる位置には、セットビス４１がねじ込まれるネジ孔が、周方向において複数個形成されている。このセットビス４１が小径部３４ａのネジ孔にねじ込まれ、その先端が第２レンズ枠３２のＶ溝内に入り込む事により、第３レンズ枠取付環３４の第２レンズ枠３２からの抜け止めがなされ、さらにセットビス４１がねじ込まれ、その先端が第２レンズ枠３２のＶ溝内面に当接することにより、第３レンズ枠取付環３４の第２レンズ枠３２に対する回転防止がなされる。
【００８１】
また、大径部３４ｂの内部には、上述した明るさ絞り２４４が固定されている。この明るさ絞り２４４からは、作動桿２４４ａが延びており、この作動桿２４４ａが大径部３４ｂを貫通している。さらに、この大径部３４ｂの内面における後端近傍には、雌ネジが切られている。
【００８２】
次に、第３レンズ枠３５は、第３レンズ取付枠３４の大径部３４ｂの内径とほぼ同じ外径の概略円板形状を有しており、その中心に、第３レンズ群２４３を同軸に保持している。また、この第３レンズ枠３５の外周面には、第３レンズ取付枠３４の大径部３４ｂの雌ネジに螺合した雄ネジが形成されている。従って、第３レンズ枠３５は、第３レンズ取付枠３４に対して回転されることによって、軸方向に位置調整可能となっている。
【００８３】
また、第３レンズ取付枠３４の大径部３４ｂの雌ネジには、さらに、第３レンズ枠３５の外側から、第３レンズ枠固定環３６の外面に形成された雄ネジが螺合している。従って、この第３レンズ枠固定環３６を第３レンズ取付枠３４の大径部３４ｂの雌ネジにねじ込んで第３レンズ枠取付環３５の後端に当接させて、第３レンズ枠取付環３４の雌ネジに第３レンズ枠３５の雄ネジを噛み付かせることにより、第３レンズ枠３５を第３レンズ枠取付環３４に対して固定することができる。
（ビデオ式立体顕微鏡の組立及び調整）
次に、上述した構成を有する立体顕微鏡１０１の組立及び調整の手順を説明する。最初に、組立作業者は、立体顕微鏡１０１の筐体の外部において、左右一対のズームレンズ系２２０，２３０，クローズアップレンズ系２１０，照明光学系３００を、夫々に用意された鏡筒（図示略）内に個別に組み込んで、玉合わせを行っておく。また、左右一対のズームレンズ系２２０，２３０の各鏡筒を、夫々のズーム倍率を一致させ且つ光軸同士を平行にした状態で、図示せぬブラケットに固定する。
【００８４】
次に、組立作業者は、立体顕微鏡１０１の筐体の外部において、各ペンタプリズム２７２，２７３及び各後方鏡筒７，８を除き、上述したようにリレー部ユニット１を組み立てておく。
次に、組立作業者は、このリレー部ユニット１を、図示せぬＸ−Ｙテーブル上に固定する。このとき、基準フレーム２の加工基準面２２ａは、Ｘ−Ｙテーブルの表面に対して垂直に配置しておく。そして、組立作業者は、このＸ−Ｙテーブルを適宜位置調整することにより、このＸ−Ｙテーブルの表面に対して光軸が垂直となるようにこのＸ−Ｙテーブルのベースに固定された図示せぬ光学顕微鏡の視野内に、加工基準面２２ａを入れて、この加工基準面２２ａが所定の基準線に対してなす角度Ａを測定する。
【００８５】
次に、組立作業者は、Ｘ−Ｙテーブルを適宜位置調整することにより、一方の視野絞り２７０をその視野内に入れる。そして、その視野絞り２７０を保持している視野絞り枠１６をマイナスドライバーによって適宜回転させることにより、その開口を他方の視野絞り２７１に近接した側に配置させるとともに、そのナイフエッジを、所定の基準線に対して角度Ａから９０度ずれた方向に向ける。次に、他方の視野絞り２７１を光学顕微鏡の視野内に入れて、視野絞り枠１６の回転調整を同様にして行う。これにより、各視野枠２７０，２７１のナイフエッジは、加工基準面２２ａに対して垂直となるとともに、他方の視野絞り２７１のナイフエッジに対して平行となる。
【００８６】
次に、組立作業者は、Ｘ−Ｙテーブルを適宜位置調整することにより、他方の視野絞り２７１をその視野内に入れる。そして、その視野絞り２７１を保持している視野絞り枠１６をマイナスドライバーによって適宜回転させることにより、その開口を視野絞り２７０に近接した側に配置させるとともに、そのナイフエッジを、所定の基準線に対して角度Ａから９０度ずれた方向に向ける。これによりナイフエッジは、加工基準面２２ａに対して垂直となる。
【００８７】
以上のようにして視野絞り２７０，２７１の角度調整が完了すると、組立作業者は、リレー部ユニット１に、両ペンタプリズム２７２，２７３を固定するとともに、両後方鏡筒７，８を固定する。但し、この時点においては、未だ調整前であるため、固定ネジ４０は仮止め状態にして第２レンズ枠取付環３１をマウント部２２及びディセンタ調整環３０に対して調整可能としておき、第２レンズ枠固定環３３を緩めて第２レンズ枠３２を第２レンズ枠取付環３１に対して回転可能としておき、第３レンズ枠固定環３６を緩めて第３レンズ枠３５を第３レンズ枠取付環３４に対して回転可能としておき、各セットビス４１を緩めて第３レンズ枠取付環３４を第２レンズ枠３２に対して回転可能としておく。
【００８８】
次に、組立作業者は、両ズーム光学系２２０，２３０の各鏡筒，及び、リレー部ユニット１を、夫々、双眼顕微鏡１０１の筐体内に固定するとともに、双眼顕微鏡１０１にハイビジョンＣＣＤカメラ１０２を取り付ける。すると、このハイビジョンＣＣＤカメラ１０２からのハイビジョン信号を受信したモニタ１１４上には、左右の像が、表示される。但し、この時点では、図１９に示すように、ＣＣＤ１１６の撮像面を含む面内において、各リレーレンズ系２４０，２５０によるイメージサークル（二次像）は、ＣＣＤ１１６の水平ラインに沿って左右に並んでいるとは限らない。また、各イメージサークルの大きさも等しいとは限らず、その方向も揃っているとは限らない。従って、両視野絞り２７０，２７１の像２７０’，２７１’のナイフエッジ２７０ａ’，２７１ａ’が互いに平行であるとは限らず、互いに一致しているとも限らない。
【００８９】
そこで、組立作業者は、先ず、各プリズム回転台１２，１３を回転させることにより、図２０に示すように、両視野絞り２７０，２７１の像２７０’，２７１’のナイフエッジ２７０ａ’，２７１ａ’の方向を、共に、モニタ１１４の画面上で上下方向（即ち、ＣＣＤ１１６の垂直ライン方向）に揃える。即ち、各プリズム回転台１２，１３を回転させると、各ペンタプリズム２７２，２７３が入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３を中心として回転するので、その射出光軸Ａｘ４，Ａｘ５も、入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３を中心として振られる。これと同時に、入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３からオフセットした光束の第１反射面２７２ｂ，２７３ｂでの反射位置が、入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３の反射位置を中心に回転するので、第２反射面２７２ｃ，２７３ｃでの反射後における当該光束の通過位置が、射出光軸Ａｘ４，Ａｘ５を中心として回転する。従って、ＣＣＤ１１６の撮像面に形成される視野絞り２７０，２７１の像２７０’，２７１’が、上述したように振られる射出光軸Ａｘ４，Ａｘ５を中心として、更に回転するのである。組立作業者は、この時点では左右の像２７０’，２７１’の位置如何を問題とせずに、両プリズム回転台１２，１３の回転位置を適宜調整することにより、ナイフエッジの像２７０ａ’，２７１ａ’の方向をモニタ１１４の画面上における上下方向（即ち、ＣＣＤ１１６の垂直ライン方向）に揃え、これにより両ナイフエッジの像２７０ａ’，２７１ａ’を互いに平行にする。このペンタプリズム２７２，２７３の回転調整が済むと、組立作業者は、各セットビス１４をねじ込むことによって、各プリズム回転台１２，１３を固定する。
【００９０】
次に、組立作業者は、両第３レンズ枠３５を第３レンズ取付枠３４に対して夫々適宜回転させて、第３レンズ群２４３，２５３を光軸方向に移動させることにより、両視野枠２７０，２７１の像２７０’，２７１’のＣＣＤ１１６に対するピント状態を調整する。これにより、モニタ１１４上にこれら像２７０’，２７１’が明瞭に表示されるようになる。
【００９１】
次に、組立作業者は、各後方鏡筒７（８）の第２レンズ枠３２を回転させることによって第２レンズ群２４２（２５２）及び第３レンズ群２４３（２５３）を同時に光軸方向へ移動させて、第１レンズ２４１（２５１）及び第２レンズ群２４２（２５２）の合成焦点距離，即ち、リレー光学系２４０（２５０）の倍率を、互いに一致させる。なお、この第２レンズ枠３２を回転させ終わると、組立作業者は、第３レンズ取付枠３４を第２レンズ枠３２に対して回転させて、その回転位置（即ち、作動桿２４４ａの向き）を元に戻す。そして、第３レンズ枠３５を第３レンズ取付枠３４に対して適宜回転させて、第３レンズ群２４３（２５３）を光軸方向に移動させることにより、像２７０’ｃ（２７１’ｃ）のＣＣＤ１１６に対するピント状態を再調整する。そして、組立作業者は、第２レンズ枠固定環３３を締め込むことによって第２レンズ枠３２を第２レンズ取付環３１に対して固定し、各セットビス４１を締め込むことによって第３レンズ取付環３４を第２レンズ枠３２に対して固定し、第３レンズ枠固定環３６を締め込むことによって第３レンズ枠３５を第３レンズ取付環３４に対して固定する。
【００９２】
次に、組立作業者は、両ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３の前方に夫々オートコリメータを配置し、そのターゲット像を各ズーム光学系２２０，２３０に向けて投影する。しかしながら、この時点では、各ズーム光学系２２０，２３０のフランジバックは、必ずしも各視野絞り２７０，２７１の位置とは一致していないので、ＣＣＤ１１６によって撮像されモニタ１１４上に表示されるターゲット像のピントは、必ずしも一致していない。そこで、組立作業者は、各ズーム光学系２２０，２３０の鏡筒を夫々図示せぬブラケットに対して光軸方向に進退させ、そのターゲットの一次像を視野絞り２７０，２７１と同一平面上に結像させ、その二次像をＣＣＤ１１６の撮像面上に結像させる。これにより、両ズーム光学系２２０，２３０のフランジバックの調整がなされる。
【００９３】
なお、このときＣＣＤ１１６上に形成されている各ターゲット像の中心は、各ペンタプリズム２７２，２７３からの射出光軸Ａｘ４，Ａｘ５の位置を示す。そして、この射出光軸Ａｘ４，Ａｘ５の位置は、第２レンズ群２４２，２５２をその光軸に直交する方向に移動させることによって調整することができる。そこで、組立作業者は、一方の後方鏡筒７のディセンタ調整環３０にねじ込まれた各ディセンタ調整用セットビス３８，３８を進退させて、第２レンズ枠取付環３１を光軸に直交する面内で適宜移動させることにより、この後方鏡筒７内のリレー光学系２４０によって形成されるターゲット像（二次像）の中心を、ＣＣＤ１１６の撮像面における左側の撮像領域の中心（即ち、モニタ１１４の左半分の中心）に合致させる。同様に、他方の後方鏡筒８のディセンタ調整環３０にねじ込まれた各ディセンタ調整用セットビス３８，３８を進退させて、第２レンズ枠取付環３１を光軸に直交する面内で適宜移動させることにより、この後方鏡筒８内のリレー光学系２５０によって形成されるターゲット像（二次像）の中心を、ＣＣＤ１１６の撮像面における右側の撮像領域の中心（即ち、モニタ１１４の右半分の中心）に合致させる。
【００９４】
以上の調整により、両ペンタプリズム２７２，２７３からの射出光軸Ａｘ４，Ａｘ５同士が、互いに平行となる。そこで、組立作業者は、各固定ビス４０を本締めすることにより、両後方鏡筒７，８の第２レンズ枠固定環３１をマウント部２２に対して固定する。
【００９５】
次に、組立作業者は、各ガイドピン１０，１１を適宜回転させることにより、各視野絞りホルダ３，４を所定位置に移動させ、各視野絞り２７０，２７１のナイフエッジの像２７０ａ’，２７１ａ’を、ＣＣＤ１１６の撮像面の中心に合致させる（即ち、モニタ１１４の画面の中心に合致させる）。すると、各視野絞り２７０，２７１の位置に形成されたイメージサークルの一部が、各視野絞り２７０，２７１のナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂによって遮蔽される。このようにして一部が遮蔽された像が、各リレーレンズ系２４０，２５０によってＣＣＤ１１６の撮像面に再結像される。従って、図２１に示すように、ＣＣＤ１１６上において、左右の像２７０’，２７１’は、互いに重ならずに左右に並ぶ。
【００９６】
最後に、組立作業者は、クローズアップ光学系２１０の鏡筒を、双眼顕微鏡１０１の筐体に組み込む。これにより、双眼顕微鏡１０１が完成する。
（実施形態の作用）
以上のように構成された本実施形態のビデオ型立体顕微鏡によると、各ペンタプリズム２７２，２７３は、その入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３に直交する面内においてこの入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３を中心に回転するプリズム回転台１２，１３上に固定されるので、一旦各ペンタプリズム２７２，２７３を各プリズム回転台１２，１３に対して固定した後においても、組立作業者は、このプリズム回転台１２，１３を回転させることにより、ペンタベース部２１に対する各ペンタプリズム２７２，２７３の相対回転角度を正常に調整することができる。従って、ＣＣＤ１６の撮像面上において左右の像（二次像）の方向がずれていたとしても、これを調整して互いに平行に向けることができる。なお、ペンタプリズム２７２，２７３自体に形状誤差がある場合や入射光軸Ａｘ２，Ａｘ３自体が平行ではない場合等には、左右の像の方向の調整を完了した時点で、ペンタプリズム２７２，２７３の射出光軸Ａｘ４，Ａｘ５の方向が平行とならないこともある。そのような場合でも、本実施形態のビデオ型立体顕微鏡によれば、ディセンタ調整環３０に対して第２レンズ取付枠３１をオフセットさせることにより、両射出光軸Ａｘ４，Ａｘ５を互いに平行に調整することができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のビデオ型立体顕微鏡によると、各ペンタプリズムへの入射光軸に直交した面内においてペンタプリズムの向きを調整することができるので、撮像装置の撮像面に夫々決像される観察対象物の左右の像の方向を平行に揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明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】 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】 リレー部ユニットを前方斜め上方から見た斜視図
【図１１】 リレー部ユニットを前方斜め下方から見た斜視図
【図１２】 光軸Ａｘ２，Ａｘ４に沿ったリレー部ユニットの縦断面図
【図１３】 光軸Ａｘ２，Ａｘ３を含む縦断面を示すリレー部ユニットの縦断面図
【図１４】 基準フレームを後方斜め上方から見た斜視図
【図１５】 基準フレームの平面図
【図１６】 プリズム回転台及びペンタプリズムの中心軸に沿った縦断面図
【図１７】 プリズム回転台の斜視図
【図１８】 プリズム回転台及びペンタプリズムの斜視図
【図１９】 調整前における撮像面上での視野絞りの像の状態を示す説明図
【図２０】 ペンタプリズムの回転調整後における撮像面上での視野絞りの像の状態を示す説明図
【図２１】 リレー光学系のディセンタ調整及び視野絞りのナイフエッジ位置調整後における撮像面上での視野絞りの像の状態を示す説明図
【符号の説明】
２ 基準フレーム
５，６ 前方鏡筒
７，８ 後方鏡筒
１２，１３ プリズム回転台
１２ｂ，１３ｂ 貫通孔
２１ ペンタベース部
２１ａ 貫通孔
２２ マウント部
３０ ディセンタ調整環
３１ 第２レンズ取付環
３２ 第２レンズ枠
３４ 第３レンズ取付環
３５ 第３レンズ枠
２００ 撮影光学系
２２０，２３０ ズーム光学系
２４０，２５０ リレー光学系
２４１，２５１ 第１レンズ群
２４２，２５２ 第２レンズ群
２４３，２５３ 第３レンズ群
２７２，２７３ ペンタプリズム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a video stereoscopic microscope that magnifies an observation object and captures a video as a stereoscopic image.
[0002]
[Prior art]
This type of video stereo microscope is used for treating fine tissues such as neurosurgery.
[0003]
That is, an organ composed of a fine tissue such as the brain has a difficulty in distinguishing the structural tissue with the naked eye, and thus such an organ must be treated under a microscope. In addition, since it is impossible to recognize the three-dimensional structure of a tissue with a monocular microscope, a binocular microscope is used for such a procedure in order to enable accurate treatment by observing the tissue three-dimensionally. It was done.
[0004]
By the way, in the binocular optical microscope that has been used in the past, the main operator in charge of the operation (in some cases, the assistant) can see the microscopic image, but other persons (for example, anesthesiologists, nurses, (Residents, advisors at remote locations) could not see the same microscopic image, so they could not perform quick and accurate assignment work or provide accurate advice from remote locations. Therefore, in recent years, instead of a binocular optical microscope, a video stereoscopic microscope has been proposed in which left and right subject images are captured by a binocular microscope and used for stereoscopic observation on a plurality of monitors. For example, in Japanese Patent Publication No. 2607828, the optical axes of the left and right imaging optical systems of a binocular microscope are arranged side by side on the imaging surface of the same imaging device by a large number of lenses and prisms, and the left and right subjects are captured on this imaging surface. A video stereo microscope is described in which images are arranged side by side.
[0005]
However, in the video type stereoscopic microscope described in this publication, the left and right imaging optical paths spread in a crank shape to the left and right, respectively, and the optical axis of the first lens arranged close to the object and the imaging element are close to each other. Since the optical axis of the arranged lens is parallel, there is a problem that the casing for accommodating the imaging optical system becomes extremely large. In order to solve this problem, the present applicant has incorporated a pentaprism into the left and right imaging optical systems, respectively, so that the left and right imaging optical axes have a reverse L-shaped configuration parallel to each other. The microscope was disclosed in Japanese Patent Application No. 11-150831.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When realizing such a configuration, the right and left subject images are not lined up accurately on the left and right on the imaging surface unless the mounting accuracy of the pentaprism is increased. That is, when a pentaprism is used, the optical axis is deflected 90 degrees before and after the pentaprism regardless of the inclination of the pentaprism in the plane including the optical axis before and after the pentaprism. If there is an error in the orientation of the pentaprism in the plane orthogonal to the incident optical axis of the lens, or if the reflecting surfaces of the pentaprism are tilted, the position of the optical axis emitted from the pentaprism on the imaging surface is shifted, The subject image is rotated around the outgoing optical axis.
[0007]
The present invention has been made in view of such a problem consciousness, and the problem is that a video stereoscopic microscope capable of adjusting the orientation of the pentaprism in a plane perpendicular to the optical axis incident on the pentaprism. Is an offer.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the video stereoscopic microscope of the present invention uses a pair of photographing optical systems arranged with a predetermined base line length to temporarily form a primary image of the same object once, respectively. A video stereoscopic microscope that relays as a secondary image to each of two regions divided in the direction of the baseline length on the imaging surface and simultaneously captures these secondary images by the imaging device, the imaging device and A frame fixed to the pair of photographing optical systems, a pair of reflecting members that deflect the optical axes of the photographing optical systems in parallel and at right angles to each other, and holding the reflecting members and entering the reflecting members And a pair of turntables attached to the frame in a manner rotatable around the optical axis of the photographing optical system.
When configured in this way, each imaging optical system forms the same observation object as a primary image, and further relays the primary image to form a pair of left and right secondary images on the imaging surface of the imaging device. Re-image as Each turntable rotates each reflecting member around the optical axis of the photographing optical system that enters the reflecting member. When the reflecting member is rotated in this way, the reflection position of the light that is offset from the optical axis of the photographing optical system and is incident on the reflecting member rotates around the optical axis. Therefore, the passage position of the light emitted from the reflecting member rotates around the optical axis after being deflected by the reflecting member. As a result, the left and right secondary images formed on the imaging surface of the imaging device rotate according to the rotation of each reflecting member. This makes it possible to align the directions of the left and right secondary images formed on the imaging surface of the imaging device in parallel with each other.
[0009]
This reflecting member may have only one reflecting surface, or may have two reflecting surfaces that form an angle of 45 degrees with each other. In the latter case, the reflecting member may be configured by combining two reflecting mirrors, or may be configured as a pentaprism.
[0010]
This reflecting member can be arranged at an arbitrary position in the optical path between the first surface of the photographing optical system and the imaging surface. However, if a reflecting member is arranged between the imaging position of the primary image and the imaging surface, the rotation of the reflecting member is adjusted using the image of the field frame generally arranged at the imaging position of the primary image. It becomes possible to do. Furthermore, when the photographing optical system is composed of an objective optical system that forms a primary image and a relay optical system that relays the objective optical system, it is possible to arrange a reflecting member in the relay optical system. With this arrangement, the first lens group of the relay optical system can be brought close to the primary image forming position. In particular, if the reflecting member is disposed in a lens group having a collimating function in the relay optical system, the necessary effective diameter of the reflecting member can be reduced.
[0011]
The shape of the turntable may be any shape as long as the reflecting member can be held without blocking light incident on the reflecting member and is rotatable about the optical axis with respect to the frame. However, if it has a cylindrical shape with a through hole through which the optical axis passes, a mechanism for rotating the frame can be easily configured. In particular, if a through-hole through which the optical axis passes is formed on the frame side and the turntable has a cylindrical shape, it is only necessary to fit the turntable coaxially with the through-hole.
[0012]
In addition, by rotating the reflecting member as described above, in a state where the directions of the left and right secondary images formed on the imaging surface of the imaging device are aligned, the optical axis deflected by each reflecting member is There may be cases where they are not parallel to each other. In order to cope with such a case, a configuration may be adopted in which the optical system arranged behind the reflecting member is held so as to be shiftable in a plane perpendicular to the optical axis. If comprised in this way, it will become possible to correct | amend the direction of the optical axis deflected by the reflection member in parallel mutually by shifting the optical system arrange | positioned behind a reflection member.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0014]
A video type stereoscopic microscope (hereinafter simply referred to as “stereoscopic microscope”) according to an embodiment described below is used by being incorporated in a surgical operation support system used in, for example, neurosurgery. This surgery support system combines a stereoscopic image (stereo image) obtained by taking a video of a patient's tissue with a stereoscopic microscope with a CG (computer graphic) image created based on previously obtained data of the affected area. This is a system for displaying on a stereoscopic viewer dedicated to the surgeon, a monitor for other staff, etc., and recording on a recording device.
(Overall configuration of surgery support system)
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an outline of this surgery support system. As shown in FIG. 1, the surgical operation support system includes a stereo microscope 101, a high-definition CCD camera 102 attached near the upper end of the rear surface of the stereo microscope 101, and a microscope position measuring device 103 also attached near the lower end. A counterweight 104 attached to the upper surface of the stereoscopic microscope 101, a light guide fiber 105 that passes through a through hole formed in the counterweight 104 and is conducted to the inside of the stereoscopic microscope 101, and the light guide fiber 105 A light source device 106 that introduces illumination light into the stereo microscope 101, a surgical planning computer 108 having a disk device 107, a microscope position measuring device 103 and a real-time CG creation device 109 connected to the surgical planning computer 108, and Real-time CG An image composition device 110 connected to the image forming device 109 and the high-definition CCD camera 102, a distributor 111 connected to the image composition device 110, a recording device 115 connected to the distributor 111, a monitor 114, and a stereoscopic viewer. 113 and the like.
[0015]
The disk device 107 described above stores images (CT scan images, MRI images, SPECT images, angiographic images, etc.) obtained by imaging the affected area of the patient P in advance with various imaging devices. In addition, three-dimensional data of an affected area and surrounding tissue created in advance based on these various images is stored. Note that the three-dimensional data includes the shape, size, and size of the affected area and the surrounding tissue on the three-dimensional local coordinates defined with the reference point (marking etc.) set at the specific part of the patient's outer skin or internal tissue as the origin. The position is data specifying the vector format or the map format.
[0016]
In addition, the above-described stereoscopic microscope 101 is detachably fixed to the tip of the free arm 100a of the first stand 100 via a mount attached to the back surface thereof. Therefore, the stereomicroscope 101 is movable and can be directed in an arbitrary direction within a radius that the tip of the free arm 100a of the first stand 100 can reach. However, here, for the sake of convenience, the direction of the subject with respect to the stereoscopic microscope 101 is defined as “down”, and the opposite direction is defined as “up”.
[0017]
The optical configuration in the stereo microscope 101 will be described in detail later. The schematic configuration will be described later. As shown in FIG. 2, the image of the observation object is a large-diameter close-up with a single optical axis. By the objective optical system comprising the optical system 210 and a pair of left and right zoom optical systems 220 and 230 for converging light transmitted through different portions in the close-up optical system 210, the left and right field stops 270 and 271 are positioned at the positions. Each is formed as a primary image. These left and right primary images are relayed by a pair of left and right relay optical systems 240 and 250 and introduced into the high-definition CCD camera 102 as an image pickup apparatus having an image pickup surface of a high-vision size (vertical / horizontal aspect ratio = 9: 16). The image is re-imaged as a secondary image in each of the left and right imaging regions (vertical / horizontal aspect ratio = 9: 8) in the CCD 116. In this optical system, the close-up optical system 210, one zoom optical system 220, and one relay optical system 240 constitute one photographing optical system, and the close-up optical system 210, the other zoom optical system 230, and the other relay optical system. The system 250 forms the other photographic optical system, and also forms a pair of photographic optical systems arranged with a predetermined baseline length therebetween.
[0018]
The images formed in the left and right imaging regions (two regions divided in the direction of the baseline length on the imaging surface) on the imaging surface of the CCD 116 by such a pair of imaging optical systems are separated by a predetermined baseline length. This is equivalent to a stereo image in which images taken from two locations are arranged side by side. The output signal of the CCD 116 is generated as a high-definition signal by the image processor 117 and output from the high-definition CCD camera 102 to the image composition device 110.
[0019]
In this stereoscopic microscope 101, an illumination optical system 300 (see FIG. 6) for illuminating an observation object existing in the vicinity of the focal position of the close-up optical system 210 is incorporated. Then, illumination light is introduced into the illumination optical system 300 from the light source device 106 via the light guide fiber bundle 105.
[0020]
Returning to FIG. 1, the microscope position measuring apparatus 103 attached to the stereoscopic microscope 101 is a three-dimensional view of the distance to the observation target existing on the optical axis of the close-up optical system 210 and the optical axis of the close-up optical system 210. The orientation and the position of the reference point are measured, and the position of the observation object in the local coordinates is calculated based on the measured information. Then, the information on the direction of the optical axis and the position of the observation object is notified to the real-time CG creation device 109.
[0021]
The real-time CG creation device 109 determines the optical axis based on the information on the direction of the optical axis and the position of the observation object notified from the microscope position measurement device 103 and the three-dimensional data downloaded from the computer 108 for surgery planning. A CG image (for example, a wire frame image) equivalent to a stereoscopic view of the affected part (for example, a tumor) is generated in real time from the direction. This CG image is generated as a stereoscopic image (stereo image) with the same baseline length and the same subject distance as the optical system in the stereoscopic microscope 101. Then, the real-time CG creation device 109 inputs a CG image signal indicating the CG image generated in this way to the image composition device 110 as needed.
[0022]
This image composition device 110 superimposes the CG image signal obtained from the real-time CG creation device 109 on the high-vision signal of the actual observation object input from the high-definition CCD camera 102 by adjusting the scale. In the image shown by the high-definition signal on which the superimposition of the CG image signal is performed, the shape, size and position of the affected area in the image obtained by actual photographing are represented as a CG image such as a wire frame. It is shown. This superimposed high-definition signal is distributed by the distributor 111 to the stereoscopic viewer 113 for the main operator D, the monitor 114 for other surgical staff or the advisor at a remote location, and the recording device 115. Supplied respectively.
[0023]
The stereoscopic viewer 113 is attached so as to hang from the tip of the free arm 112 a of the second stand 112. Therefore, it is possible to arrange the stereoscopic viewer 113 in accordance with the posture in which the main operator D can easily perform treatment. A schematic configuration of the stereoscopic viewer 113 is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the stereoscopic viewer 113 includes a high-definition LCD panel 120 as a monitor. When an image based on the high-definition signal from the distributor is displayed on the LCD panel 120, the left half 120b of the LCD panel 120 is photographed in the left imaging area of the CCD 116 as shown in the plan view of FIG. In the right half 120a, an image shot in the right shooting area of the CCD 116 is displayed. These left and right video boundary lines 120c are shifted or inclined depending on the adjustment state of pentaprisms 272 and 273 and relay lenses 240 and 250, which will be described later. The optical path in the stereoscopic viewer 113 is divided into right and left by a partition wall 121 installed perpendicular to the boundary line 120c when these are accurately adjusted. On both sides of the partition wall 121, a wedge prism 119 and an eyepiece lens 118 are arranged in this order from the LCD panel 120 side. The eyepiece 118 is a lens that enlarges and forms a virtual image of an image displayed on the LCD panel 120 at a position of about 1 m (−1 diopter) in front of the observation eye I. In addition, the wedge prism 119 corrects the light traveling direction so that the convergence angle of the observation eye I is the same as that for observing an object existing 1 m ahead, thereby enabling natural stereoscopic observation.
[0024]
In the video stereoscopically viewed by the stereoscopic viewer 113 or the video displayed on the monitor 114, as described above, the tumor or the like detected based on the images captured in advance by various imaging devices. A CG such as a wire frame indicating the shape, size and position of the affected area is superimposed. Therefore, the main operator D or other surgical staff who observes these can easily identify the affected part that is difficult to identify in the actual video. As a result, an accurate and quick treatment is possible.
(Configuration of stereo microscope)
Next, a specific configuration of the above-described stereoscopic microscope 101 (including the high-definition CCD camera 102) will be described in detail. As shown in the perspective view of FIG. 5, the stereoscopic microscope 101 has a substantially prismatic shape in which the back surface to which the high-definition CCD camera 102 is attached is flat, and both side edges of the surface (the opposite side surface of the back surface) are chamfered. Have. A recess 101a having a circular opening is formed at the center of the upper surface. In the center of the recess 101a, an insertion port (not shown) is formed through which a guide pipe 122, which is a cylindrical member with the tip of the light guide fiber bundle 105 inserted and fixed, is inserted. An annular member (fiber guide insertion portion) 123 attached to the opening of the insertion port is a chuck that fixes the guide pipe 122 inserted into the insertion port.
<Optical configuration>
Next, the optical configuration in the stereoscopic microscope 101 will be described with reference to FIGS. 6 is a perspective view showing the overall configuration of the microscope optical system, FIG. 7 is a side view, FIG. 8 is a front view, and FIG. 9 is a plan view.
[0025]
As shown in FIG. 6, the microscope optical system includes an imaging optical system (a pair of left and right imaging optical systems) 200 that electronically captures an image of a subject, and illumination light guided from a light source device 106 by a light guide fiber bundle 105. And an illumination optical system 300 that illuminates the subject.
[0026]
The imaging optical system (a pair of left and right imaging optical systems) 200 as a whole is an objective constituted by one close-up optical system 210 shared by the left and right and a pair of left and right zoom optical systems 220 and 230 as described above. An optical system, a pair of left and right relay optical systems 240 and 250 that relay a primary image of a subject formed by the objective optical system to form a secondary image of the subject, and subjects from these relay optical systems 240 and 250 And a convergence prism 260 that brings light close to each other.
[0027]
In addition, field stops 270 and 271 are respectively disposed at positions where primary images are formed by the zoom optical systems 220 and 230. In the relay optical systems 240 and 250, a pentagon as a reflecting member that deflects the optical path at a right angle. Prisms 272 and 273 are respectively arranged.
[0028]
With such a configuration, left and right subject images having a predetermined parallax can be formed in two adjacent areas on the CCD 116 disposed in the CCD camera 102. In the description of the optical system, “left and right” are directions that coincide with the longitudinal direction of the imaging surface when projected onto the CCD 116, and “up and down” is a direction orthogonal to the left and right directions on the CCD 116. Hereinafter, the configuration of each optical system will be described in order.
[0029]
As shown in FIGS. 6, 7, and 8, the close-up optical system 210 includes a negative first lens 211 and a positive second lens 212 arranged in order from the object side. The second lens 212 can move in the optical axis direction, and can focus on subjects at different distances by adjusting the movement. That is, the close-up optical system 210 is adjusted so that the subject is positioned at the focal position, and has a collimating function for converting divergent light from the subject into substantially parallel light.
[0030]
Each of the first and second lenses 211 and 212 of the close-up optical system 210 has a substantially semi-circular end surface shape in which the planar shape viewed from the optical axis direction is D-cut. The illumination optical system 300 is disposed.
[0031]
The pair of zoom optical systems 220 and 230 converge the infinitely focused subject light from the close-up optical system 210 to the positions of the field stops 270 and 271, respectively.
[0032]
As shown in FIGS. 6 to 8, one zoom optical system 220 includes first to fourth lens groups 221, 222, 222 having positive, negative, negative, and positive powers in order from the close-up optical system 210 side. The first and fourth lens groups 221 and 224 are fixed, and the second and third lens groups 222 and 223 are moved in the optical axis direction to perform zooming. At this time, the magnification is changed mainly by the movement of the second lens group 222, and the focal position is kept constant by the movement of the third lens group 223.
[0033]
The other zoom optical system 230 has the same configuration as the zoom optical system 220 described above, and includes first to fourth lens groups 231, 232, 233, and 234. These zoom optical systems 220 and 230 are interlocked by a driving mechanism (not shown), and can change the imaging magnification of the left and right images simultaneously.
[0034]
The optical axes Ax2 and Ax3 of the zoom optical systems 220 and 230 are parallel to the optical axis Ax1 of the close-up optical system 210, and a plane including the optical axes Ax2 and Ax3 of the zoom optical systems 220 and 230 is A plane parallel to the plane and including the optical axis of the close-up optical system 210 is separated by Δ on the opposite side of the D-cut portion.
[0035]
The diameter of the close-up optical system 210 is set to be larger than the diameter of a circle containing the maximum effective diameter of the zoom optical systems 220 and 230 and the maximum effective diameter of the illumination optical system 300. As described above, by setting the optical axes Ax2 and Ax3 of the zoom optical systems 220 and 230 at positions farther from the D-cut portion than the optical axis Ax1 of the close-up optical system 210, the illumination optical system 300 is also close-up. It can be accommodated within the diameter occupied by the optical system 210, and the whole can be made compact.
[0036]
The field stops 270 and 271 are arranged at the positions of primary images formed by the zoom optical systems 220 and 230. As shown in FIG. 6, the field stops 270 and 271 have a circular outer shape and have substantially semicircular openings on the inner sides in the left-right direction. Each of the field stops 270 and 271 is arranged such that the linear edge of the opening coincides with a direction corresponding to the boundary line of the left and right images on the CCD 116 and transmits only the light beam on the inner side.
[0037]
As described above, in the microscope according to the embodiment, the left and right secondary images are formed in adjacent regions on the single CCD 116. Therefore, it is necessary to clarify the boundary between the left and right images on the CCD 116 to prevent the images from overlapping. is there. For this reason, field stops 270 and 271 are arranged at the position of the primary image. The linear edges of the semicircular apertures of the field stops 270 and 271 arranged in this way function as so-called knife edges, and only the inner light flux is transmitted, thereby clearly defining the boundary between the left and right images on the CCD 116. Can be.
[0038]
The primary image formed on the field stop is re-imaged by the relay optical systems 240 and 250 to become a secondary image, and the primary image and the secondary image are inverted vertically and horizontally. Therefore, the knife edge that defines the left and right outer edges at the position of the primary image defines the left and right inner edges at the position of the secondary image, that is, the boundary between the left and right images.
[0039]
The relay optical systems 240 and 250 have a function of re-imaging the primary image formed by the zoom optical systems 220 and 230 as described above, and both are constituted by three positive lens groups.
[0040]
As shown in FIGS. 6 and 7, one relay optical system 240 includes a first lens group 241 composed of a single positive meniscus lens, a second lens group 242 having a positive power as a whole, The third lens group 243 includes one biconvex lens. Among these, the first lens group 241 and the second lens group 242 have the object-side focal point as a whole coincident with the image plane of the primary image by the zoom optical system 220 (the same plane as the field stop 271). The third lens group 243 converges the parallel light emitted from the second lens group 242 on the imaging surface of the CCD 116. A pentaprism 272 that deflects the optical path at a right angle is disposed between the first lens group 241 and the second lens group 242, and the light amount adjustment is performed between the second lens group 242 and the third lens group 243. A brightness stop 244 is provided.
[0041]
The other relay optical system 250 has the same configuration as the relay optical system 240 described above, and includes first, second, and third lens groups 251, 252, and 253, and the first lens group 251 and the second lens group 252. A pentaprism 273 is disposed between the second lens group 252 and the third lens group 253, and an aperture stop 254 is provided between the second lens group 252 and the third lens group 253.
[0042]
The divergent light that has passed through the field stops 270 and 271 is again converted into substantially parallel light by the first lens groups 241 and 251 and the second lens groups 242 and 252 of the relay optical systems 240 and 250, and the brightness stops 244 and 254 are changed. After passing, the second lens group 243, 253 forms an image again to form a secondary image.
[0043]
As shown in FIG. 7, the pentaprisms 272 and 273 have incident end faces 272a and 273a perpendicular to the optical axes (incident optical axes Ax2 and Ax3) of the first lens groups 241 and 251 of the relay optical systems 240 and 250, respectively. The first reflecting surfaces 272b and 273b are at an angle of 22.5 degrees with respect to the incident end faces 272a and 273a, and the incident end faces 272a and 273a are at an angle of 45 degrees with respect to the first reflecting faces 272b and 273b. The second reflecting surfaces 272c and 273c that are in contact with the first reflecting surface 272a and 273a at a right angle and the first reflecting surfaces 272b and 273b are in contact with the first reflecting surfaces 272b and 273b at an angle of 112.5 degrees. It has emission end surfaces 272d and 273d. Thereby, the optical axes (incident optical axes Ax2, Ax3) of the first lens groups 241 and 251 of the relay optical systems 240 and 250 are within the plane orthogonal to the incident end faces 272a and 273a and the outgoing end faces 272d and 273d. The reflecting surfaces 272b and 273b are bent to form an acute angle of 45 degrees, the second reflecting surfaces 272c and 273c are bent to form an acute angle of 45 degrees in a direction parallel to the incident end faces 272a and 273a, and the exit end face It passes through 272d and 273d vertically. As described above, by arranging the pentaprisms 272 and 273 in the relay optical systems 240 and 250, the total length of the photographing optical system 200 along the optical axis direction of the close-up optical system 210 can be shortened.
[0044]
In the relay optical systems 240 and 250, the second lenses 242 and 252 and the third lenses 243 and 253 are adjustable in the optical axis direction and the direction perpendicular to the optical axis. By moving these second and third lens groups 242, 252, 243, and 253 in the optical axis direction and changing the combined focal length of the first lens groups 241 and 251 and the second lens groups 242 and 252, the relay The magnification (image height of the secondary image) of the entire optical system 240, 250 can be adjusted. Further, by moving only the third lens groups 243 and 253 in the optical axis direction, the back focus of the relay optical systems 240 and 250 can be changed, and the focus adjustment on the CCD 116 can be performed. Further, the second lens group 242, 252 and the third lens group 243, 253 are integrated and adjusted in a direction perpendicular to the optical axis, thereby adjusting the position of the secondary image in the plane orthogonal to the optical axis. be able to. For such adjustment, the second lens groups 242 and 252 and the third lens groups 243 and 253 are held by an integral outer barrel (the second lens frame 32 and the third lens mounting frame 34), and the third lens. The groups 243 and 253 are further held by an inner barrel (third lens frame 35) that can move in the optical axis direction with respect to the barrel.
[0045]
The convergence prism 260 disposed between the relay optical systems 240 and 250 and the CCD camera 102 has a function of narrowing the left and right intervals of the subject light from the respective relay optical systems 240 and 250. In order to obtain a stereoscopic effect by stereoscopic viewing, a predetermined baseline length is required between the left and right zoom optical systems 220 and 230 and the relay optical systems 240 and 250. On the other hand, in order to form a secondary image in an adjacent region on the CCD 116, it is necessary to make the distance between the optical axes smaller than the base line length. Therefore, the convergence prism 260 is used to shift the optical axis of the relay optical system to the inside, thereby enabling image formation on the same CCD 116 while ensuring a predetermined baseline length.
[0046]
As shown in FIGS. 6 and 9, the convergence gathering prism 260 is configured by arranging pentagonal prism symmetric optical axis shift prisms 261 and 262 facing each other with a gap of about 0.1 mm. .
[0047]
As shown in FIG. 9, the optical axis shift prisms 261 and 262 include an incident end face and an exit end face that are parallel to each other, and first and second reflecting surfaces that are parallel to each other on the inner side and the outer side. Further, these optical axis shift prisms 261 and 262 have a cross-sectional shape perpendicular to the incident and exit end faces and the reflecting surface, and cut off one of the acute angles of the parallelogram with a line perpendicular to the exit end face. The surface formed by cutting out and forming the pentagon is a joint surface to the other shift prisms 262 and 261.
[0048]
Subject light from the relay optical systems 240 and 250 is incident from the incident end surfaces of the optical axis shift prisms 261 and 262, reflected by the outer reflecting surface, directed inward in the left-right direction, and incident again by the inner reflecting surface. The light is reflected in a direction parallel to the time, is emitted from the exit end face, and enters the CCD camera 102. As a result, the subject light on the left and right is narrowed only with respect to each other without changing its traveling direction, and forms a secondary image on the same CCD 116.
[0049]
The illumination optical system 300 has a function of projecting illumination light onto a subject, and as shown in FIGS. 6 and 7, an illumination lens 310 that adjusts the degree of divergence of diverging light emitted from the light guide fiber bundle 105, and illumination It is composed of a wedge prism 320 for matching the range and the photographing range. As shown in FIG. 7, the optical axis Ax6 of the illumination lens 310 is parallel to the optical axis Ax1 of the close-up optical system 210 and is decentered by a predetermined amount. Does not match and the amount of illumination light is wasted. Therefore, by disposing the wedge prism 310 on the exit end side of the illumination lens 310, the above-described inconsistency is eliminated, and the illumination light quantity is effectively used.
<Optical system holding mechanism>
Next, a mechanical configuration of a mechanism that holds the optical systems after the field stops 270 and 271 in the above-described photographing optical system will be described. The above-described pair of left and right field stops 270 and 271 and the relay optical systems 240 and 250 including the pentaprisms 272 and 273 and the brightness stops 244 and 254 are assembled in advance as an integrated unit (relay unit 1). It is attached inside the housing of the stereoscopic microscope 101.
[0050]
FIG. 10 is a perspective view showing a state in which the relay unit 1 is looked down obliquely from the upper front, and FIG. 11 is a perspective view showing a state in which the relay unit 1 is looked up from the obliquely lower front. These are the longitudinal cross-sectional views of the relay part unit 1 along the surface containing the optical axis Ax2 (Ax4) of the zoom optical system 220 and the relay optical system 240. FIG. As shown in these drawings, the relay unit 1 includes a reference frame (that is, a CCD 116 that is an imaging device and a close-up optical system 210 that forms a pair of imaging optical systems) fixed inside the housing of the stereoscopic microscope 101. And a pair of left and right field stop holders 3, 4, front lens barrels 5, 6, and pentaprisms 272, 273 as first group lens barrels, respectively, are held on frames 2 fixed to both zoom optical systems 220, 230. The prism turntables 12 and 13 and the rear lens barrels 7 and 8 are assembled. Hereinafter, description of each of these parts constituting the relay unit 1 will be made in order.
[0051]
First, the reference frame 2 has an optical axis Ax2 (Ax3) (hereinafter referred to as “incident light to the pentaprisms 272 and 273” of the first lens group 241 (251) of the zoom lens 220 (230) and the relay optical system 240 (250). A plate-like pentabase portion 21 that is orthogonal to the axis of the pentaprism, and a pentaprism 272 that rises vertically from the rear end of the pentabase portion 21 (the edge on the second lens group 242 (252) side). A plate-shaped mount portion 22 that is orthogonal to the optical axis deflected by the H.273 (hereinafter referred to as “emitted optical axis Ax4 (Ax5)” from the pentaprisms 272 and 273), and has a substantially integrated shape. The cross-sectional shape along these incident optical axes Ax2 (Ax3) and outgoing optical axes Ax4 (Ax5) is substantially L-shaped.
[0052]
The rear end surface (surface on the second lens group 242 (252) side) 22a of the mount portion 22 is a rectangular flat surface as shown in FIG. 14 which is a perspective view of the reference frame 2 only viewed from the rear end surface side. It is processed as a surface and applied to a reference surface (not shown) formed inside the housing of the stereoscopic microscope 101 so as to be exactly parallel to a plane including both incident optical axes Ax2 and Ax3. Is positioned. Accordingly, the rear end surface 22a serves as a reference for all processing in the relay unit 1 and is hereinafter referred to as a “processing reference surface 22a”.
[0053]
In this processing reference surface 22a, through holes 22b and 22b having a circular cross section centering on an axis orthogonal to the incident optical axes Ax2 and Ax3 are left-right symmetric so as to pass the emission optical axes Ax4 and Ax5. Opened. Further, around the through holes 22b and 22b on the processing reference surface 22a, screw fixing screw holes 22d of decenter adjustment rings 30 (see FIG. 12) of the rear barrels 7 and 8 described later are respectively provided. Three portions are formed at equal angular intervals with respect to the centers of the through holes 22b and 22b. Further, between the through holes 22b and 22b and the screw fixing screw holes 22d, fixing through holes for the second lens frame mounting rings 31 (see FIG. 12) of the rear lens barrels 7 and 8 to be described later. 22e is formed.
[0054]
On the other hand, the upper surface and the lower surface of the pentabase portion 21 are processed so as to be exactly perpendicular to the processing reference surface 22a and accurately parallel to a plane including the central axes of both through holes 22b. Further, as shown in FIG. 15 which is a plan view of the reference frame 2, the outer edge of the pentabase portion 22 is formed symmetrically along the inner shape of the housing of the stereoscopic microscope 101.
[0055]
Also in the pentabase portion 21, as a space for allowing the incident optical axes Ax2 and Ax3 to pass therethrough, through-holes 21a and 21a having a circular cross section centering on the passing positions of the incident optical axes Ax2 and Ax3 are symmetrical. It is opened to become. About 2/3 of the upper side of each through hole 21a is formed as a large-diameter portion 21aa having a relatively large inner diameter, and the lower １ ／ is formed as a small-diameter portion 21ab having a relatively small inner diameter. Since the outer edge of the large-diameter portion 21aa of each through-hole 21a partially hangs on the mount portion 22, each through-hole 21a, 21a is formed on the front end surface 22f of the mount portion (the surface opposite to the processing reference surface 22a). The cylindrical relief grooves 22g and 22g that are coaxial with the large-diameter portion 21aa and slightly larger in diameter than the large-diameter portion 21aa are formed over the entire vertical direction. Further, as shown in FIG. 13 which is a longitudinal sectional view of the relay unit 1 along a plane including both incident optical axes Ax2 and Ax3, the pentabase portion 21 has through holes 21a and 21a from both side surfaces thereof. Screw holes 211 and 211 are formed penetrating toward the large-diameter portion 21aa. The vicinity of the end portions of the screw holes 211 and 211 on the side of the through holes 21a and 21a is formed as a female screw portion 211a having a smaller diameter than the other portions. A set screw 14 is screwed into each of the female screw portions 211a. In addition, on the upper surface of the pentabase portion 21, rotational operation grooves 21 b and 21 b having the same width as the diameter of the large diameter portion 21 aa of each through hole 21 a and 21 a are connected to the central axis of each through hole 22 b and 22 b of the mount portion 22. It is formed so as to reach the front edge in parallel. Each of the rotation operation grooves 21b and 21b has a substantially rectangular cross section, and the depth is sufficiently shallower than the large diameter portion 21aa.
[0056]
The large-diameter portion 21aa of each through-hole 21a of the pentabase portion 21 is fitted with a substantially disk-shaped prism turntable 12 (13) having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the large-diameter portion 21aa. Yes. The thickness (length in the axial direction) of the prism turntable 12 (13) is thicker than the depth (length in the axial direction) of the large diameter portion 21aa, and the step portion between the large diameter portion 21aa and the small diameter portion 21ab. To the through hole 22b. Therefore, the upper end surface of the prism turntable 12 (13) slightly protrudes from the upper surface of the pentabase portion 21 in the state of being fitted in the large diameter portion 21 aa.
[0057]
On the outer peripheral surface of the prism turntable 12 (13), as shown in FIGS. 16 and 17, an annular groove 12a (13a) having a V-shaped cross section is formed over the entire circumference. The deepest part of the annular groove 12a (13a) is slightly lower than the central axis of each screw hole 211 when the prism turntable 12 (13) is fitted in the large diameter part 21aa of the through hole 21a. It is formed at a position close to the upper surface. Accordingly, by projecting the tip of each set screw 14 from each screw hole 211 and bringing it into contact with the inner surface of this annular groove 12a (13a), the prism turntable 12 (13) is provided with a large diameter portion of the through hole 21a. In 21aa, it is fixed in a state of being pressed against the stepped portion with respect to the small diameter portion 21ab.
[0058]
A through hole 12b (13b) coaxial with the outer peripheral surface is bored at the center of the prism turntable 12 (13). The upper side 1/3 of the through hole 12b (13b) is formed as a large diameter part 12ba (13ba) having a slightly smaller diameter than the small diameter part 21ab of the through hole 21a of the pentabase part 12, and the lower side 2/3 is The small diameter portion 12bb (13bb) having a smaller diameter is formed.
[0059]
Further, a planar U-shaped fixing groove 12c (13c) having a bottom surface orthogonal to the central axis is formed on the upper end surface of the prism turntable 12 (13). The cross-sectional shape of the fixed groove 12c (13c) in the width direction is rectangular, one end in the axial direction is open on the outer peripheral surface of the prism turntable 12 (13), and the other end moves perpendicular to the axial direction. It is closed by a regulating wall 12d (13d). Further, the width of the fixing groove 12c (13c) is wider than the diameter of the through hole 12b (13b) and is substantially the same as the width of the pentaprism 272 (273). Accordingly, the pentaprism 272 (273) is inserted into the fixed groove 12c (13c) of each prism turntable 12 (13) and brought into contact with the bottom surface and the movement restricting wall 12d (13d), so that FIG. Can be fixed to each prism turntable 12 (13).
[0060]
In the small diameter portion 12bb (13bb) in the through hole 12b (13b) of each prism turntable 12 (13), the small outer diameter portion 5a (6a) formed near the upper edge of the front barrel 5 (6) described above. Is inserted. The outer diameter of the small outer diameter portion 5a (6a) is substantially the same as the small diameter portion 12bb (13bb) of the through hole 12b (13b), and the length in the axial direction is the small diameter portion of the through hole 12b (13b). It is the same as 12bb (13bb). Further, an internal thread is cut on the inner peripheral surface of the front lens barrel 5 (6). The internal thread has a larger diameter than the small outer diameter portion 5a (6a) and a large through-hole 12b (13b). A stationary ring 15 having an outer flange smaller in diameter than the diameter portion 12ba (13ba) is screwed from the upper end side. Therefore, each front lens barrel 5 (6) is fixed to each prism turntable 12 (13).
[0061]
Each front lens barrel 5 (6) has a substantially cylindrical shape as a whole, and is slightly smaller than the small diameter portion 21ab of the through hole 21a of the pentabase portion 12 except for the small outer diameter portion 5a (6a). Have a small outer diameter. Accordingly, the front lens barrel 5 (6) fixed to each prism turntable 12 (13) passes through the small diameter portion 21 ab of the through hole 21 a of the pentabase portion 12 and protrudes from the lower surface of the pentabase portion 12. An inner flange 5b (6b) having a smaller diameter than the other portions is formed at the lower end inner edge of each front lens barrel 5 (6). The first lens groups 241 and 251 of the relay optical systems 240 and 250 having substantially the same edge diameter as the inner diameter are fitted into the respective lens barrels 5 (6) from the upper end side, and the inner flanges 5b (6b) are fitted. ). The first lens groups 241 and 251 that are in contact with the inner flange 5b (6b) in this way are fixed by a fixing ring 17 screwed into each front lens barrel 5 (6).
[0062]
At the center of the lower surface of the pentabase portion 21 in the left-right direction, a rear end surface flush with the processing reference surface 22a, both side surfaces perpendicular to the processing reference surface 22a and the lower surface of the pentabase portion 21, and the pentabase portion A holder support portion 23 having a lower surface parallel to the lower surface of 21 is integrally formed to project. The holder support portion 23 is configured so that the pair of left and right field frame holders 3 and 4 described above are parallel to the processing reference surface 22a, orthogonal to both the optical axes Ax2 and Ax4, and orthogonal to both the optical axes Ax3 and Ax5. The position can be adjusted only in the direction to be held. Hereinafter, the structure of these holder support part 23 and both the visual field frame holders 3 and 4 is demonstrated.
[0063]
Two bearing holes (not shown) perpendicular to both side surfaces of the holder support 23 pass through the holder support 23 in a positional relationship that is symmetrical with respect to a plane including both incident optical axes Ax2 and Ax3. Is formed. In each of these bearing holes, guide pins 10 and 11 having substantially the same diameter as the respective bearing holes are inserted so as to be rotatable and unable to advance and retract in the axial direction. Each of the guide pins 10 and 11 has the same cylindrical shape, and a male screw (not shown) is formed on the outer peripheral surface near the tip. The guide pins 10 and 11 are inserted into the bearing holes of the holder instruction portion 23 so as to be opposite to each other.
[0064]
Each of the field frame holders 3 and 4 has a flat and substantially rectangular parallelepiped shape. At the center of the plane (a surface facing the lower surface of the pentabase portion 21), the outer diameters of the first lens groups 241 and 251 are arranged. Through holes 3a and 4a having substantially the same inner diameter penetrate vertically. Openings on the side of the pentabase 21 in the through holes 3a and 4a are formed as receiving seats having a slightly larger diameter. Further, screw holes 3b are provided on both sides of the through holes 3a and 4a at symmetrical positions relative to the central axes of the through holes 3a and 4a and at the same intervals as the bearing holes 23a and 23b of the holder support portion 23. , 4b and straight holes 3c, 4c are opened. The screw holes 3b and 4b are formed with female screws into which male screws (not shown) of the guide pins 10 and 11 are screwed. The straight holes 3c and 4c are formed on the outer diameters of the guide pins 10 and 11, respectively. Have approximately the same inner diameter. The male screw 11a of the guide pin 11 is screwed into the screw hole 3b of the one field frame holder 3, and the guide pin 10 is inserted into the straight hole 3c. Further, the male screw 10a of the guide pin 10 is screwed into the screw hole 4b of the other visual field frame holder 4, and the guide pin 11 is inserted into the straight hole 4c.
[0065]
With the above configuration, when one guide pin 10 is rotated, one field frame holder 3 moves straight in the direction orthogonal to the incident optical axis Ax2 along the processing reference plane 22a. The center of the through hole 3a intersects the incident optical axis Ax2. Further, when the other guide pin 11 is rotated, the other field frame holder 4 moves straight in the direction perpendicular to the incident optical axis Ax3 along the processing reference plane 22a, and in the middle, the center of the through hole 4a Intersects the incident optical axis Ax3.
[0066]
In the through holes 3a and 4a of the field frame holders 3 and 4 described above, a cylindrical field stop frame 16 having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the through holes 3a and 4a is formed in the through holes 3a and 4a, respectively. On the other hand, it is packed so as to be rotatable with a predetermined friction. At the outer edge of the upper end of each field stop frame 16 (the end facing the front lens barrels 5 and 6), a flange is formed that fits into the receiving seats of the through holes 3a and 4a. In a state where the flanges are fitted in the receiving seats of the through holes 3a and 4a, the lower ends of the field stop frames 16 protrude slightly from the lower surfaces of the field frame holders 3 and 4, respectively. At the lower end of the field stop frame 16, a notch 16a that engages with the tip of the minus driver is formed along a direction orthogonal to the central axis. A receiving seat 16b having a slightly larger inner diameter than other portions is formed on the inner edge at the upper end of each field stop frame 16. The field stops 270 and 271 described above are fixed to the receiving seat 16b so as to be orthogonal to the incident optical axes Ax2 and Ax3.
[0067]
Next, the configuration of the rear barrels 7 and 8 will be described. Since both the rear barrels 7 and 8 have exactly the same configuration, only one of the rear barrels 7 will be described, and the other A description of the rear barrel 8 is omitted.
[0068]
As shown in FIG. 12, the rear lens barrel 7 includes a decenter adjustment ring 30 fixed to the periphery of the through hole 22b in the processing reference surface 22a, and a second lens frame mounting ring fixed inside the decenter adjustment ring 30. (First mounting ring) 31, a second lens frame (second group barrel) 32 that is screwed into the second lens frame mounting ring 31 and holds the second lens group 242 therein, and The second lens frame fixing ring 33 that is screwed into the outer surface of the second lens frame 32 and is in contact with the rear end surface of the second lens frame mounting ring 31 is fitted to the rear end of the second lens frame 32 so that only rotation adjustment is possible. The third lens frame mounting ring (second mounting ring) 34 and the third lens frame (third mounting ring) that is screwed into the third lens frame mounting ring 34 and holds the third lens group 243 therein. Group barrel) 35 and third lens frame mounting ring 3 With screwed to the inside of the third lens frame fixing ring 36 which abuts the rear end side of the third lens frame 35 is configured as a main component. Each of the frames or rings 30 to 36 described above has a rotationally symmetric shape except for the shape of a screw hole or the like. Each specific shape will be described below.
[0069]
First, the decenter adjustment ring 30 has a shape in which a relatively large diameter cylinder (fixed portion 30a) is integrally connected to the tip of a relatively small diameter cylinder (decenter adjustment portion 30d). Through holes 30c are formed in the fixing portion 30a at positions where the decenter adjustment ring 30 communicates with the screw holes 22d of the processing reference surface 22a when the decenter adjustment ring 30 is disposed coaxially with the through hole 22b of the mount portion 22, respectively. ing. The decenter adjustment ring 30 is fixed to the mount portion 22 of the reference frame 2 by fixing screws 37 that pass through the through holes 30c and are screwed into the screw holes 22d.
[0070]
Further, the decenter adjustment portion 30d of the decenter adjustment ring 30 has two relatively small diameter screws into which two screws (decenter adjustment set screws) 38 and 38 are screwed in a positional relationship of 90 degrees with respect to the center. A screw hole and one relatively large screw hole into which the ball plunger 39 is screwed in a positional relationship of 135 degrees with respect to each of the screws 38 are directed from the same circumferential position on the outer peripheral surface toward the center. And are formed through.
[0071]
Next, the second lens frame mounting ring 31 has an inner diameter larger than that of the through hole 22b. A mounting flange 31a having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the fixing portion 30a of the decenter adjustment ring 30 is formed at the tip of the second lens frame mounting ring 31 and is decentered at the rear end. A decenter adjustment flange 31b having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the portion 31b is formed to protrude.
[0072]
In the mounting flange 31a, when the second lens frame mounting ring 31 is arranged coaxially with respect to the through hole 22b of the mount portion 22, this through hole 22e is in a position where it communicates with each through hole 22e of the processing reference surface 22a. A screw hole 31c having a sufficiently smaller diameter is formed. The second lens frame mounting ring 31 is fixed to the mount portion 22 by a fixing screw 40 that passes through each through hole 22e and is screwed into each screw hole 31c. However, the position of the second lens frame mounting ring 31 in the plane orthogonal to the axis can be adjusted with respect to the mount portion 22 within the range of the clearance between each fixing screw 40 and each through hole 22e. .
[0073]
Further, on the outer peripheral surface of the decenter adjustment flange 31b, slightly behind the tip of each decenter adjustment set screw (screw) 38 screwed into the decenter adjustment ring 30 and the apex of the ball 39a of the ball plunger (screw) 39. An annular V-groove in which the deepest portion exists is formed. When the tapered surfaces of the set screws 38 and 38 and the ball 39a of the ball plunger 39 abut on the inner surface of the annular V groove, the second lens frame mounting ring 31 is positioned in a plane perpendicular to the axis thereof. . Therefore, the position of the second lens frame mounting ring 31 can be adjusted in a plane perpendicular to the axis thereof by appropriately rotating both set screws 38 and 38 and pushing and pulling the decenter adjustment flange 31b. During this position adjustment, the ball 39a of the ball plunger 39 is sunk or protrudes following the movement of the decenter adjustment flange 31b, and always presses the decenter adjustment flange 31b against both set screws 38 and 38. When each set screw 38 is adjusted beyond the following range of the ball 39a of the ball plunger 39, the ball plunger 39 itself may be rotated to adjust the position according to the position of each set screw 38.
[0074]
Also, a female thread thread is formed in the vicinity of the tip on the inner peripheral surface of the second lens frame mounting ring 31.
[0075]
Next, the second lens frame 32 has an inner diameter larger than that of the through hole 22b. The second lens group 242 described above is held inside the second lens frame 32. The outer surface of the second lens frame 32 has an outer diameter that is substantially the same as the inner diameter of the second lens frame mounting ring 31 and is fitted into the second lens frame mounting ring 31, and the small diameter part 32a. It is divided into an intermediate diameter portion 32b in which a male screw having a slightly larger diameter is formed, and a large diameter portion 32d connected to the intermediate diameter portion 32b via a flange 32c.
[0076]
A male screw that is screwed into a female screw formed on the second lens frame mounting ring 31 is cut off at the tip of the small diameter portion 32a. Therefore, the second lens frame 32 can be adjusted in the axial direction by being rotated with respect to the second lens frame mounting ring 31.
[0077]
A female screw formed on the inner surface of the second lens frame fixing ring 33 is screwed into the male screw of the intermediate diameter portion 32b. Accordingly, the second lens frame fixing ring 33 is screwed into the male screw of the intermediate diameter portion 32b and is brought into contact with the rear end of the second lens frame mounting ring 31, whereby the small diameter portion of the female screw of the second lens frame mounting ring 31 is contacted. The second lens frame 32 can be fixed to the second lens frame mounting ring 31 by engaging the male screw 32a.
[0078]
In addition, an annular V-shaped groove is formed over substantially the entire circumference of the outer peripheral surface of the large diameter portion 32d in the axial direction.
[0079]
Next, the third lens frame mounting ring 34 includes a small diameter portion 34a having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the large diameter portion 32d of the second lens frame 32, and a large diameter sufficiently larger than the small diameter portion 34a. It is divided into a diameter portion 34b.
[0080]
The small diameter portion 34a is rotatably fitted to the large diameter portion 32d of the second lens frame 32, and the tip thereof is in contact with the flange 32c. Note that a plurality of screw holes into which the set screws 41 are screwed are formed in the circumferential direction at a position overlapping the V groove of the second lens frame 32 in a state where the tip of the small diameter portion 34a is in contact with the flange 32c. . The set screw 41 is screwed into the screw hole of the small diameter portion 34a, and the tip thereof enters the V groove of the second lens frame 32, so that the third lens frame mounting ring 34 is prevented from coming off from the second lens frame 32. Further, the set screw 41 is screwed and the tip of the set screw 41 comes into contact with the inner surface of the V groove of the second lens frame 32, so that the rotation of the third lens frame mounting ring 34 relative to the second lens frame 32 is prevented.
[0081]
Further, the above-described brightness stop 244 is fixed inside the large diameter portion 34b. An operating rod 244a extends from the brightness stop 244, and the operating rod 244a passes through the large diameter portion 34b. Further, a female thread is cut in the vicinity of the rear end of the inner surface of the large diameter portion 34b.
[0082]
Next, the third lens frame 35 has a substantially disk shape having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the large diameter portion 34b of the third lens mounting frame 34, and the third lens group 243 is coaxially arranged at the center thereof. Hold on. Further, on the outer peripheral surface of the third lens frame 35, a male screw that is screwed into the female screw of the large-diameter portion 34b of the third lens mounting frame 34 is formed. Therefore, the position of the third lens frame 35 can be adjusted in the axial direction by rotating with respect to the third lens mounting frame 34.
[0083]
Further, a male screw formed on the outer surface of the third lens frame fixing ring 36 is further screwed into the female screw of the large diameter portion 34 b of the third lens mounting frame 34 from the outside of the third lens frame 35. Yes. Accordingly, the third lens frame fixing ring 36 is screwed into the female screw of the large-diameter portion 34b of the third lens mounting frame 34 and is brought into contact with the rear end of the third lens frame mounting ring 35, so that the third lens frame mounting ring The third lens frame 35 can be fixed to the third lens frame mounting ring 34 by engaging the male screw of the third lens frame 35 with the female screw 34.
(Assembly and adjustment of video stereo microscope)
Next, a procedure for assembling and adjusting the stereoscopic microscope 101 having the above-described configuration will be described. First, the assembling worker has a pair of left and right zoom lens systems 220 and 230, a close-up lens system 210, and an illumination optical system 300 prepared outside the casing of the stereoscopic microscope 101. ) Incorporate individually into the ball and perform ball matching. Further, the lens barrels of the pair of left and right zoom lens systems 220 and 230 are fixed to a bracket (not shown) in a state where the respective zoom magnifications are matched and the optical axes are parallel to each other.
[0084]
Next, the assembly operator assembles the relay unit 1 as described above except for the pentaprisms 272 and 273 and the rear lens barrels 7 and 8 outside the housing of the stereoscopic microscope 101.
Next, the assembly operator fixes the relay unit 1 on an XY table (not shown). At this time, the processing reference surface 22a of the reference frame 2 is arranged perpendicular to the surface of the XY table. Then, the assembly operator appropriately fixes the position of the XY table, and is fixed to the base of the XY table so that the optical axis is perpendicular to the surface of the XY table. A processing reference surface 22a is placed in the field of view of an optical microscope (not shown), and an angle A formed by the processing reference surface 22a with respect to a predetermined reference line is measured.
[0085]
Next, the assembly operator puts one field stop 270 into the field of view by appropriately adjusting the position of the XY table. Then, the field stop frame 16 holding the field stop 270 is appropriately rotated by a flat-blade screwdriver so that the opening is disposed on the side close to the other field stop 271 and the knife edge is set to a predetermined reference. The direction is 90 degrees from the angle A with respect to the line. Next, the other field stop 271 is placed in the field of the optical microscope, and the rotation adjustment of the field stop frame 16 is performed in the same manner. As a result, the knife edges of the field frames 270 and 271 are perpendicular to the processing reference surface 22 a and are parallel to the knife edge of the other field stop 271.
[0086]
Next, the assembly operator places the other field stop 271 in the field of view by appropriately adjusting the position of the XY table. Then, the field stop frame 16 holding the field stop 271 is appropriately rotated by a flat-blade screwdriver so that the opening is disposed on the side close to the field stop 270 and the knife edge is set to a predetermined reference line. On the other hand, it is directed in a direction shifted by 90 degrees from angle A. As a result, the knife edge is perpendicular to the processing reference surface 22a.
[0087]
When the angle adjustment of the field stops 270 and 271 is completed as described above, the assembling operator fixes both the pentaprisms 272 and 273 and the both rear lens barrels 7 and 8 to the relay unit 1. However, at this time, since the adjustment is not yet performed, the fixing screw 40 is temporarily fixed so that the second lens frame mounting ring 31 can be adjusted with respect to the mount portion 22 and the decenter adjustment ring 30, and the second lens The frame fixing ring 33 is loosened so that the second lens frame 32 is rotatable with respect to the second lens frame mounting ring 31, and the third lens frame fixing ring 36 is loosened and the third lens frame 35 is moved to the third lens frame mounting ring 31. Each set screw 41 is loosened so that the third lens frame mounting ring 34 is rotatable with respect to the second lens frame 32.
[0088]
Next, the assembling worker fixes the lens barrels of both zoom optical systems 220 and 230 and the relay unit 1 in the housing of the binocular microscope 101, and attaches the high-definition CCD camera 102 to the binocular microscope 101. Install. Then, left and right images are displayed on the monitor 114 that has received the high-definition signal from the high-definition CCD camera 102. However, at this time, as shown in FIG. 19, the image circles (secondary images) formed by the relay lens systems 240 and 250 are arranged side by side along the horizontal line of the CCD 116 in the plane including the imaging surface of the CCD 116. Not necessarily. Further, the sizes of the image circles are not necessarily equal, and their directions are not necessarily aligned. Accordingly, the knife edges 270a ′ and 271a ′ of the images 270 ′ and 271 ′ of the two field stops 270 and 271 are not necessarily parallel to each other and do not necessarily coincide with each other.
[0089]
Therefore, the assembly operator first rotates the respective prism turntables 12 and 13 to obtain knife edges 270a ′ and 271a ′ of the images 270 ′ and 271 ′ of the two field stops 270 and 271 as shown in FIG. Are aligned in the vertical direction (that is, the vertical line direction of the CCD 116) on the screen of the monitor 114. That is, when the prism turntables 12 and 13 are rotated, the pentaprisms 272 and 273 are rotated about the incident optical axes Ax2 and Ax3, so that the emission optical axes Ax4 and Ax5 are also incident on the incident optical axes Ax2 and Ax3. Waved as center. At the same time, since the reflection position of the light beam offset from the incident optical axes Ax2 and Ax3 on the first reflection surfaces 272b and 273b rotates around the reflection position of the incident optical axes Ax2 and Ax3, the second reflection surface 272c, The passage position of the light beam after reflection at 273c rotates around the exit optical axes Ax4 and Ax5. Accordingly, the images 270 ′ and 271 ′ of the field stops 270 and 271 formed on the imaging surface of the CCD 116 are further rotated around the exit optical axes Ax4 and Ax5 that are shaken as described above. At this time, the assembling worker does not matter the positions of the left and right images 270 ′ and 271 ′, and appropriately adjusts the rotational positions of the two prism turntables 12 and 13 to thereby adjust the knife edge images 270a ′ and 271a. The direction of 'is aligned with the vertical direction on the screen of the monitor 114 (that is, the vertical line direction of the CCD 116), thereby making the images 270a' and 271a 'of both knife edges parallel to each other. When the rotation adjustment of the pentaprisms 272 and 273 is completed, the assembly operator fixes each prism turntable 12 and 13 by screwing each set screw 14.
[0090]
Next, the assembly operator rotates both the third lens frames 35 with respect to the third lens mounting frame 34 as appropriate, and moves the third lens groups 243 and 253 in the optical axis direction, thereby both the field frames. The focus state of the images 270 ′ and 271 ′ of the images 270 and 271 with respect to the CCD 116 is adjusted. As a result, these images 270 ′ and 271 ′ are clearly displayed on the monitor 114.
[0091]
Next, the assembly operator rotates the second lens frame 32 of each rear lens barrel 7 (8) to move the second lens group 242 (252) and the third lens group 243 (253) simultaneously in the optical axis direction. By moving, the combined focal length of the first lens 241 (251) and the second lens group 242 (252), that is, the magnification of the relay optical system 240 (250) is made to coincide with each other. When the second lens frame 32 has been rotated, the assembling operator rotates the third lens mounting frame 34 with respect to the second lens frame 32, and the rotation position (that is, the direction of the operating rod 244a). Is restored. Then, the third lens frame 35 is appropriately rotated with respect to the third lens mounting frame 34, and the third lens group 243 (253) is moved in the optical axis direction, whereby the image 270′c (271′c). The focus state with respect to the CCD 116 is readjusted. Then, the assembly operator fixes the second lens frame 32 to the second lens mounting ring 31 by tightening the second lens frame fixing ring 33, and tightens each set screw 41 to fix the third lens frame. The ring 34 is fixed to the second lens frame 32 and the third lens frame fixing ring 36 is fastened to fix the third lens frame 35 to the third lens mounting ring 34.
[0092]
Next, the assembling worker arranges the autocollimators in front of the optical axes Ax2 and Ax3 of both zoom optical systems 220 and 230, respectively, and projects the target images toward the zoom optical systems 220 and 230, respectively. However, at this time, the flange backs of the zoom optical systems 220 and 230 do not necessarily coincide with the positions of the field stops 270 and 271, so that the focus of the target image captured by the CCD 116 and displayed on the monitor 114 is focused. Does not necessarily match. Therefore, the assembling worker advances and retracts the lens barrels of the zoom optical systems 220 and 230 with respect to the brackets (not shown) in the optical axis direction, and forms the primary image of the target on the same plane as the field stops 270 and 271. The secondary image is formed on the imaging surface of the CCD 116. Thereby, the flange back of both zoom optical systems 220 and 230 is adjusted.
[0093]
At this time, the center of each target image formed on the CCD 116 indicates the positions of the emission optical axes Ax4 and Ax5 from the pentaprisms 272 and 273. The positions of the emission optical axes Ax4 and Ax5 can be adjusted by moving the second lens groups 242 and 252 in a direction orthogonal to the optical axis. Therefore, the assembling worker advances and retracts each decenter adjustment set screw 38, 38 screwed into the decenter adjustment ring 30 of one of the rear lens barrels 7 so that the second lens frame attachment ring 31 is a surface orthogonal to the optical axis. The center of the target image (secondary image) formed by the relay optical system 240 in the rear lens barrel 7 is moved to the center of the left imaging area on the imaging surface of the CCD 116 (that is, the monitor 114). To the center of the left half). Similarly, the decenter adjustment set screws 38, 38 screwed into the decenter adjustment ring 30 of the other rear lens barrel 8 are moved forward and backward to appropriately move the second lens frame mounting ring 31 within a plane perpendicular to the optical axis. As a result, the center of the target image (secondary image) formed by the relay optical system 250 in the rear lens barrel 8 is set to the center of the right imaging area on the imaging surface of the CCD 116 (that is, the right half of the monitor 114). Center).
[0094]
With the above adjustment, the emission optical axes Ax4 and Ax5 from both the pentaprisms 272 and 273 are parallel to each other. Therefore, the assembly operator fixes the second lens frame fixing rings 31 of the rear barrels 7 and 8 to the mount portion 22 by finally tightening the fixing screws 40.
[0095]
Next, the assembly operator appropriately rotates the guide pins 10 and 11 to move the field stop holders 3 and 4 to predetermined positions, and the knife edge images 270a ′ and 271a of the field stops 270 and 271 are moved. 'Is matched with the center of the imaging surface of the CCD 116 (ie, matched with the center of the screen of the monitor 114). Then, a part of the image circle formed at the position of each field stop 270, 271 is shielded by the knife edges 270b, 271b of each field stop 270, 271. The partially shielded image is re-imaged on the imaging surface of the CCD 116 by the relay lens systems 240 and 250. Therefore, as shown in FIG. 21, on the CCD 116, the left and right images 270 ′ and 271 ′ are arranged side by side without overlapping each other.
[0096]
Finally, the assembling operator incorporates the lens barrel of the close-up optical system 210 into the housing of the binocular microscope 101. Thereby, the binocular microscope 101 is completed.
(Operation of the embodiment)
According to the video stereoscopic microscope of the present embodiment configured as described above, each of the pentaprisms 272 and 273 rotates around the incident optical axes Ax2 and Ax3 in a plane orthogonal to the incident optical axes Ax2 and Ax3. Therefore, even after the pentaprisms 272 and 273 are once fixed to the prism turntables 12 and 13, the assembling operator can fix the prism turntables 12 and 13. , The relative rotation angle of each of the pentaprisms 272 and 273 with respect to the pentabase 21 can be adjusted normally. Therefore, even if the directions of the left and right images (secondary images) are deviated on the imaging surface of the CCD 16, they can be adjusted and directed parallel to each other. If there is a shape error in the pentaprisms 272 and 273 themselves, or if the incident optical axes Ax2 and Ax3 are not parallel, the adjustment of the directions of the left and right images is completed. The directions of the emission optical axes Ax4 and Ax5 may not be parallel. Even in such a case, according to the video stereoscopic microscope of the present embodiment, the two optical axis Ax4 and Ax5 are adjusted parallel to each other by offsetting the second lens mounting frame 31 with respect to the decenter adjustment ring 30. be able to.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the video stereoscopic microscope of the present invention, the orientation of the pentaprism can be adjusted in a plane orthogonal to the incident optical axis to each pentaprism. The directions of the left and right images of the observed object to be imaged can be aligned in parallel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a surgical operation support system incorporating a video stereoscopic microscope according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an optical configuration diagram showing an outline of an optical configuration in a video stereoscopic microscope.
FIG. 3 is an optical configuration diagram showing an outline of an optical configuration of a video type stereoscopic viewer.
FIG. 4 is a plan view of an LCD panel
FIG. 5 is an external perspective view of a stereoscopic microscope.
FIG. 6 is a perspective view showing the overall configuration of the microscope optical system.
FIG. 7 is a side view showing the entire configuration of the microscope optical system.
FIG. 8 is a front view showing the entire configuration of the microscope optical system.
FIG. 9 is a plan view showing the entire configuration of a microscope optical system.
FIG. 10 is a perspective view of the relay unit when viewed from the front and obliquely above.
FIG. 11 is a perspective view of the relay unit when viewed from the front and obliquely below.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the relay unit along the optical axes Ax2 and Ax4.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of a relay unit showing a longitudinal section including optical axes Ax2 and Ax3.
FIG. 14 is a perspective view of the reference frame as viewed obliquely from the upper rear.
FIG. 15 is a plan view of a reference frame.
FIG. 16 is a longitudinal sectional view taken along the central axis of the prism turntable and the pentaprism.
FIG. 17 is a perspective view of a prism turntable.
FIG. 18 is a perspective view of a prism turntable and a pentaprism.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing the state of the field stop image on the imaging surface before adjustment;
FIG. 20 is an explanatory diagram showing the state of the field stop image on the imaging surface after the rotation of the pentaprism is adjusted.
FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating the state of the field stop image on the imaging surface after the decenter adjustment of the relay optical system and the knife edge position adjustment of the field stop.
[Explanation of symbols]
2 Reference frame
5,6 Front barrel
7,8 Rear lens barrel
12,13 Prism turntable
12b, 13b Through hole
21 Penta base
21a Through hole
22 Mount part
30 Decenter adjustment ring
31 Second lens mounting ring
32 Second lens frame
34 Third lens mounting ring
35 Third lens frame
200 Shooting optical system
220, 230 Zoom optical system
240, 250 relay optical system
241,251 First lens group
242 and 252 second lens group
243,253 Third lens group
272, 273 Penta prism

Claims (10)

所定の基線長を隔てて配置された一対の撮影光学系によって、同一物体の一次像を夫々一旦結像させた後に撮像装置の撮像面における前記基線長の方向において区分された二つの領域に夫々二次像としてリレーするとともに、前記撮像装置によって、これら二次像を同時に撮像するビデオ型立体顕微鏡であって、
前記撮像装置及び前記一対の撮影光学系に対して固定されたフレームと、
各撮影光学系の光軸を直角に偏向する一対の反射部材と、
これら各反射部材を保持するとともに、各反射部材に入り込む各撮影光学系の光軸を中心として回転可能な態様にて前記フレームに取り付けられた一対の回転台と
を備えたことを特徴とするビデオ型立体顕微鏡。A primary image of the same object is once formed by a pair of imaging optical systems arranged with a predetermined baseline length apart, and then divided into two regions divided in the direction of the baseline length on the imaging surface of the imaging apparatus. While relaying as a secondary image, a video stereo microscope that simultaneously captures these secondary images by the imaging device,
A frame fixed to the imaging device and the pair of imaging optical systems;
A pair of reflecting members that deflect the optical axis of each imaging optical system at right angles;
A video comprising: a pair of turntables attached to the frame in a manner that holds each of these reflecting members and is rotatable around the optical axis of each photographing optical system that enters each reflecting member. Stereo microscope. 前記回転台は、前記反射部材に入り込む前記撮影光学系の光軸が貫通する貫通孔を有する
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。2. The video stereoscopic microscope according to claim 1, wherein the turntable has a through hole through which an optical axis of the photographing optical system that enters the reflecting member passes. 前記フレームは、前記反射部材に入り込む前記撮影光学系の光軸が通過する空間を有し、
前記回転台は、円筒状の形状を有するとともにその端面において前記反射部材を保持し、前記フレームの空間を通過する前記光軸を回転中心として回転自在に、前記フレームに取り付けられている
ことを特徴とする請求項２記載のビデオ型立体顕微鏡。The frame has a space through which the optical axis of the photographing optical system that enters the reflecting member passes,
The turntable has a cylindrical shape, holds the reflecting member at an end surface thereof, and is attached to the frame so as to be rotatable around the optical axis passing through the space of the frame. The video stereoscopic microscope according to claim 2. 前記反射部材は、前記撮影光学系の光軸を順次偏向する二つの反射面を有することを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。2. The video stereoscopic microscope according to claim 1, wherein the reflecting member has two reflecting surfaces for sequentially deflecting an optical axis of the photographing optical system. 前記反射部材は、入射端面及び射出端面を有するとともに、前記入射端面から入射した光を順次反射して前記射出端面から射出させる二つの反射面を有するペンタプリズムである
ことを特徴とする請求項４記載のビデオ型立体顕微鏡。5. The pentagonal prism according to claim 4, wherein the reflecting member is a pentaprism having an incident end surface and an exit end surface, and having two reflecting surfaces that sequentially reflect light incident from the incident end surface and emit the light from the exit end surface. The video stereo microscope described. 前記回転台は、前記反射部材を、その入射面を前記光軸に直交させた状態で保持する
ことを特徴とする請求項５記載のビデオ型立体顕微鏡。6. The video stereoscopic microscope according to claim 5, wherein the turntable holds the reflecting member in a state in which an incident surface thereof is orthogonal to the optical axis. 前記各撮影光学系は、前記一次像を結像させる対物光学系と、この一次像を二次像としてリレーするリレー光学系とからなり、
前記反射部材は、前記リレー光学系内に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。Each of the photographing optical systems includes an objective optical system that forms the primary image and a relay optical system that relays the primary image as a secondary image.
The video stereoscopic microscope according to claim 1, wherein the reflecting member is disposed in the relay optical system. 前記各リレー光学系は、夫々、全体としての物体焦点位置が各撮影光学系による一次像の結像面に略一致する固定の正レンズ群である第１群及び可動な正レンズ群である第２群と、この第２群から射出された平行光を前記撮像面上に収束させる可動な正レンズ群である第３群とからなり、
前記反射部材は、前記第１群と前記第２群との間に配置されている
ことを特徴とする請求項７記載のビデオ型立体顕微鏡。Each of the relay optical systems is a first group that is a fixed positive lens group and a movable positive lens group in which the object focal position as a whole substantially coincides with the imaging surface of the primary image by each photographing optical system. 2 groups, and a third group which is a movable positive lens group that converges the parallel light emitted from the second group on the imaging surface,
8. The video stereoscopic microscope according to claim 7, wherein the reflecting member is disposed between the first group and the second group. 前記フレームに対してその光軸に直交する面方向にシフト可能に取り付けられた第１取付環と、
前記第２群を保持するとともに、前記第１取付環に対して光軸方向へ進退自在に嵌合している第２群鏡筒と、
この第２群鏡筒と一体の第２取付環と、
前記第３群を保持するとともに、前記第２取付環に対して光軸方向へ進退自在に嵌合している第３群鏡筒とを、
更に備えることを特徴とする請求項８記載のビデオ型立体顕微鏡。A first attachment ring attached to the frame so as to be shiftable in a plane direction perpendicular to the optical axis;
A second group barrel that holds the second group and is fitted to the first mounting ring so as to be movable forward and backward in the optical axis direction;
A second mounting ring integral with the second group barrel;
A third lens barrel that holds the third lens group and is fitted to the second mounting ring so as to freely advance and retract in the optical axis direction;
The video stereoscopic microscope according to claim 8, further comprising: 前記第１群を保持するとともに、前記回転台に固定された第１群鏡筒を、
更に備えることを特徴とする請求項８記載のビデオ型立体顕微鏡。While holding the first group, a first group barrel fixed to the turntable,
The video stereoscopic microscope according to claim 8, further comprising:
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