JP4611491B2 - ビデオ型立体顕微鏡 - 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し、特に、視野絞り位置で一旦被写体像を結像させ、この被写体像を視野絞りの像とともに撮像面に再結像させ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、提案されているのである。
【０００５】
例えば、特許掲載公報第２６０７８２８号では、双眼顕微鏡の左右の対物光学系の光軸を、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。
【０００６】
但し、この公報ではビデオ型立体顕微鏡の構造が詳細に記載されていないが、アスペクト比に制限がある撮像面に効率よく左右の被写体像同士を並べ、しかもこれら左右の被写体像同士が互いに重ならないようにするには、撮像面における左右の被写体像の撮像領域を区切る境界線を定義するとともに、左右の対物光学系によって夫々空中で一旦結像させ、この空中像のうち撮像面上に定義された境界線をはみ出す部分をナイフエッジ状の視野絞りによって遮蔽し、リレーレンズによって残りの部分を撮像面の夫々の撮像領域に再結像させることが、考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成を採用する場合、撮像面の左右の撮像領域に夫々結像された観察対象物の二次像は共にピントがあった状態でなければならないのは言うまでもないが、これを撮像して得られた映像に基づく観察者による立体視を容易にするには、これらの二次像は互いに同じ大きさとならなければならず、また、夫々の中心が撮像面の境界線に対して線対称の位置になければならない。
【０００８】
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、各撮影光学系によって撮像装置の撮像面に夫々結像される観察対象物の像のピント状態，大きさ，及び位置を夫々調整することができる立体顕微鏡の、提供である。
【０００９】
【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対物光学系によって同一物体の一次像を夫々結像し、一対のリレー光学系によって前記各一次像を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リレーし、前記撮像装置によって同時に撮像するビデオ型立体顕微鏡であって、各リレー光学系は、夫々、全体としての物体側焦点位置が各対物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、前記第１群を保持する第１レンズ枠は、フレームに対して固定され、前記第２群を保持する第２レンズ枠は、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保持された第１取付環に対して光軸方向へ進退自在に嵌合しており、前記第３群を保持する第３レンズ枠は、前記第２レンズ枠と一体の第２取付環に対して光軸方向へ進退自在に嵌合していることを、特徴とする。
【００１０】
このように構成されると、各対物光学系は、同一の観察対象物の像を一次像として夫々結像する。このようにして各対物光学系によって結像された各一次像から発散した光は、リレー光学系の第１群及び第２群を順番に透過して、この第２群から平行光として射出される。この平行光は、次に第３群によって収束される。このリレー光学系の倍率は第１群及び第２群の合成焦点距離に依存するので、第２レンズ枠を第１取付枠に対して進退させて第２群を軸方向に移動させることにより、その倍率調整が可能になる。また、このリレーレンズによって形成される二次像の結像位置は第３群の像側焦点位置であるので、第３レンズ枠を第２取付枠に対して回転させて第３群を軸方向に進退させることにより、撮像面に対する二次像のピント状態の調整が可能になる。また、第１レンズ群の光軸に対して第２レンズ群及び第３レンズ群を一体として偏心させると、その光軸が偏向されるので、第１取付枠をフレームに対して軸に直交する面方向に移動させて第２群をシフトさせることにより、リレーレンズによって形成される二次像の結像位置を撮像面の面方向において調整することができる。
【００１１】
本発明において、第１取付環は、フレームに対して直接取り付けられても良いが、フレームに対して固定された比較的大径のディセンタ調整環を介して、このディセンタ調整環の外周面からその中心軸に向けてねじ込まれた少なくとも３本のネジの先端によってその外周面が支持されるように構成されても良い。このように構成すれば、各ネジのねじ込み量を適宜調整することにより、第１取付枠の軸に直交する面内での位置を容易に調整することができる。また、この場合、１本のネジをボールプランジャとすれば、他の二本のネジの調整のみで、第１取付枠の軸に直交する面内での位置を調整することができる。なお、このような支持構成とした場合、第１取付枠の支持強度が不足することも考えられるが、これらネジによる位置調整が完了した時点で第１取付枠をフレームに対して直接ネジ止め固定するようにすれば、支持強度を強くすることができる。
【００１２】
また、第２レンズ枠は第１取付環の内側に螺合していても良いし、外側に螺合していても良い。
【００１３】
また、第２レンズ枠と第２取付環は、別体であっても同一部材であっても良い。前者の場合、第２取付環を第２レンズ枠に対して回転自在且つ軸方向に進退不能に構成しておけば、第２取付環内に明るさ絞り等を設ける場合において、第２レンズ枠の回転に拘わらず第２取付環の回転方向を一定に保つことができる。
【００１４】
また、第３レンズ枠は第２取付環の内側に螺合していても良いし、外側に螺合していても良い。
【００１５】
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
この立体顕微鏡１０１内の光学構成については後で詳しく説明するが、その概略構成を述べると、図２に示すように、観察対象物は、単一の光軸を持つ大径のクローズアップ光学系２１０，及びこのクローズアップ光学系２１０における互いに異なる箇所を透過した光を夫々収束させる左右一対のズーム光学系２２０，２３０からなる対物光学系によって、左右の視野絞り２７０，２７１の位置に、夫々、一次像として結像される。これら左右の一次像は、左右一対のリレー光学系２４０，２５０によってリレーされてハイビジョンＣＣＤカメラ１０２内に導入され、ハイビジョンサイズ（縦横のアスペクト比＝９：１６）の撮像面を有する撮像装置としての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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
立体視ビューワ１１３は、第２スタンド１１２のフリーアーム１１２ａの先端から垂下して取り付けられている。従って、主術者Ｄが処置を施し易い姿勢に合わせて、立体視ビューワ１１３を配置することが可能になっている。この立体視ビューワ１１３の概略構成を図３に示す。この図３に示されるように、立体視ビューワ１１３は、ハイビジョンサイズのＬＣＤパネル１２０を、モニタとして内蔵している。このＬＣＤパネル１２０に分配器からのハイビジョン信号による映像が表示された場合には、図４の平面図に示すように、ＬＣＤパネル１２０の左半分１２０ｂには、ＣＣＤ１１６における左側撮像領域にて撮影された映像が表示され、右半分１２０ａには、ＣＣＤ１１６における右側撮影領域にて撮影された映像が表示される。これら左右の映像の境界線１２０ｃは、後述する視野絞り２７０，２７１の位置調整如何により、ずれたり傾むいたりする。立体視ビューワ１１３内の光路は、視野絞り２７０，２７１が正確に調整された際における境界線１２０ｃに対して垂直に設置された隔壁１２１により、左右に区分けされている。この隔壁１２１の両側には、夫々、ＬＣＤパネル１２０側から順番に、楔プリズム１１９及び接眼レンズ１１８が配置されている。この接眼レンズ１１８は、ＬＣＤパネル１２０に表示された映像の虚像を、観察眼Ｉの前方約１ｍ（−１ディオプトリ）の位置に拡大して形成するレンズである。また、楔プリズム１１９は、観察眼Ｉの輻輳角が１ｍ先に存在する物体を観察するのと等しい角度になるように光の進行方向を補正し、自然な立体観察を可能としている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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光軸間距離縮小素子としての輻輳寄せプリズム２６０とを備えている。
【００２９】
また、ズーム光学系２２０，２３０による一次像の形成位置には、視野絞り２７０，２７１がそれぞれ配置されており、リレー光学系２４０，２５０には光路を直角に偏向する光路偏向素子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。
【００３０】
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。
【００３１】
クローズアップ光学系２１０は、図６、図７、図８に示すように、物体側から順に負の第１レンズ２１１と正の第２レンズ２１２とが配列して構成される。第２レンズ２１２は、光軸方向に移動可能であり、その移動調整により異なる距離の被写体に対して焦点を合わせることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
クローズアップ光学系２１０の第１，第２レンズ２１１，２１２は、光軸方向から見た平面形状がいずれもＤカットされたほぼ半円形状であり、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。
【００３４】
一対のズーム光学系２２０，２３０は、クローズアップ光学系２１０からの無限遠結像の被写体光を視野絞り２７０，２７１の位置にそれぞれ結像させる。
【００３５】
一方のズーム光学系２２０は、図６〜図８に示すように、クローズアップ光学系２１０側から順に、正、負、負、正のパワーをそれぞれ有する第１〜第４レンズ群２２１，２２２，２２３，２２４により構成され、第１，第４レンズ群２２１，２２４を固定し、第２，第３レンズ群２２２，２２３を光軸方向に移動させてズーミングを行う。主に第２レンズ群２２２の移動により倍率を変化させ、第３レンズ群２２３の移動により焦点位置を一定に保つ。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
視野絞り２７０，２７１は、ズーム光学系２２０，２３０により形成される一次像の位置に配置されている。視野絞り２７０，２７１は、図６に示すように、外形が円形状で左右方向のそれぞれ内側に半円形の開口を有している。各視野絞り２７０，２７１は、この開口の直線状のエッジがＣＣＤ１１６上での左右画像の境界線に相当する方向に一致し、それより内側の光束のみを透過させるように配置されている。
【００４０】
前述のように、実施形態の顕微鏡は、左右の二次像を単一のＣＣＤ１１６上の隣接領域に形成させるため、ＣＣＤ１１６上での左右の画像の境界を明確にして画像の重なりを防ぐ必要がある。このため、一次像の位置に視野絞り２７０，２７１が配置されている。半円開口の直線エッジをいわゆるナイフエッジとして機能させ、それより内側の光束のみを透過させることにより、ＣＣＤ１１６上での左右の画像の境界を明確にすることができる。
【００４１】
なお、視野絞り２７０，２７１上に形成される一次像は、リレー光学系２４０，２５０により再結像されて二次像となり、一次像と二次像とでは上下、左右が反転する。したがって、一次像の位置で左右方向の外側を規定するナイフエッジは、二次像の位置では左右方向の内側、すなわち左右の画像の境界を規定することとなる。
【００４２】
リレー光学系２４０，２５０は、上述のようにズーム光学系２２０，２３０により形成された一次像を再結像させる作用を持ち、いずれも３枚の正レンズ群により構成される。
【００４３】
一方のリレー光学系２４０は、図６及び図７に示すように、単一の正メニスカスレンズから構成される第１レンズ群２４１と、全体として正のパワーを持つ第２レンズ群２４２と、単一の両凸レンズから構成される第３レンズ群２４３とから構成されている。このうち第１レンズ群２４１及び第２レンズ群２４２は、その全体としての物体側焦点をズーム光学系２２０による一次像の結像面（視野絞り２７１と同じ平面）に一定させている。また、第３レンズ群２４３は、第２レンズ群２４２から射出された平行光をＣＣＤ１１６の撮像面上に収束させる。そして、第１レンズ群２４１と第２レンズ群２４２との間には、光路を直角に偏向するペンタプリズム２７２が配置され、第２レンズ群２４２と第３レンズ群２４３との間には光量調節用の明るさ絞り２４４が設けられている。
【００４４】
他方のリレー光学系２５０も、上記のリレー光学系２４０と同一構成であり、第１、第２、第３レンズ群２５１，２５２，２５３から構成され、第１レンズ群２５１と第２レンズ群２５２との間には、ペンタプリズム２７３が配置され、第２レンズ群２５２と第３レンズ群２５３との間には明るさ絞り２５４が設けられている。
【００４５】
視野絞り２７０，２７１を通過した発散光は、リレー光学系の第１レンズ群２４１，２５１及び第２レンズ群２４２，２５２により再びほぼ平行光に変換され、明るさ絞り２４４，２５４を通過した後、第３レンズ群２４３，２５３により再度結像して二次像を形成する。
【００４６】
リレー光学系２４０，２５０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。
【００４７】
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。
【００４８】
このように２レンズ群２４２，２５２と第３レンズ群２４３，２５３とは調整のために移動するため、これらのレンズ群の間にペンタプリズム２７２，２７３を設けると調整機構が複雑化する。そこで、ペンタプリズム２７２，２７３は、視野絞り２７０，２７１と第２レンズ群２４２，２５２との間に設けることが望ましい。さらに、第１レンズ群２４１，２５１により被写体光の発散度合いが弱められるため、ペンタプリズムの有効径を小さくするためには、実施形態のようにペンタプリズム２７２，２７３を第１レンズ群２４１，２５１と第２レンズ群２４２，２５２との間に設けることが望ましい。
【００４９】
リレー光学系２４０，２５０とＣＣＤカメラ１０２との間に配置された輻輳寄せプリズム２６０は、それぞれのリレー光学系２４０，２５０からの被写体光の左右の間隔を狭める機能を有する。立体視による立体感を得るためには左右のズーム光学系２２０，２３０、リレー光学系２４０，２５０の間には所定の基線長が必要である。他方、ＣＣＤ１１６上の隣接した領域に二次像を形成するためには光軸間の距離を基線長より小さくする必要がある。そこで、輻輳寄せプリズム２６０により、リレー光学系の光軸をそれぞれ内側にシフトさせることにより、所定の基線長を確保しつつ同一ＣＣＤ上への結像を可能としている。
【００５０】
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。
【００５１】
光軸シフトプリズム２６１，２６２は、図９に示すように、互いに平行な入射端面と射出端面とを備え、かつ、内側と外側とに互いに平行な第１，第２反射面を備えている。また、これらの光軸シフトプリズム２６１，２６２は、入射、射出端面や反射面に対して垂直な方向で平面的に見ると、平行四辺形の鋭角の頂角の一方を射出端面に直交する線で切り取って形成された五角形状であり、切り取られて形成された面が接合面となっている。
【００５２】
リレー光学系２４０，２５０からの被写体光は、各光軸シフトプリズム２６１，２６２の入射端面から入射し、外側の反射面で反射されて左右方向で内側に向けられ、内側の反射面で再び入射時と同じ光軸方向に反射され、射出端面から射出してＣＣＤカメラ１０２に入射する。この結果、左右の被写体光はその進行方向を変えずに左右の間隔のみが狭められ、同一のＣＣＤ１１６上に二次像を形成する。
【００５３】
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Ａｘ4は、図７に示すようにクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ1と平行であり、かつ、所定量偏心しているため、このままでは照明範囲の中心と撮影範囲の中心とが一致せず、照明光量が無駄になる。楔プリズム３１０を設けることにより、上記の不一致を解消でき、照明光量を有効に利用することができる。
＜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。図１０に示すように、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。
【００５４】
図１１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１２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る。これら図１１及び図１２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２に、夫々左右一対の視野絞りホルダ３，４，前方鏡筒，５，６，ペンタプリズム２７２，２７３，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。
【００５５】
まず、基準フレーム２は、リレー光学系２４０（２５０）におけるペンタプリズム２７２（２７３）の前後における光軸Ａｘ２（Ａｘ３）を含む面における断面形状が略Ｌ字型をなすように、第１レンズ群２４１（２５１）の光軸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たマウント部２２とを一体化した概略形状を有する。
【００５６】
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１３に示されるように、矩形の平坦面として加工されており、両ズーム光学系２２０，２３０の光軸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。
【００５７】
この加工基準面２２ａには、リレー部ユニット１を立体顕微鏡１０１のハウジングに固定した時に各プリズム２７２，２７３によって直角に曲げられた光軸Ａｘ２，Ａｘ３を通過させるために、これら各光軸Ａｘ２，Ａｘ３の通過位置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。そして、これら各貫通孔２２ｂの加工基準面２２ａ側の開口周辺は、各後方鏡筒７，８を固定するために、貫通孔２２ｂと同軸であり且つその３倍程度の内径を有する受け座２２ｃとして加工されている。なお、各光軸Ａｘ２，Ａｘ３は、加工基準面２２ａにおける上下方向の中心からやや下端側に偏奇した位置を通過するので、各受け座２２ｃの一部は、マウント部２２の下縁（ペンタベース部２１の下面）に達して、Ｃ字状に開いている。
【００５８】
また、加工基準面２２ａにおける各受け座２２ｃ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２０，図２１参照）のネジ止め固定用ネジ孔２２ｄが、各貫通孔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、各受け座２２ｃの底面には、後述する各後方鏡筒７，８の第２レンズ枠取付環３１（図２０，図２１参照）の固定用透孔２２ｅが、各受け座２２ｃの中心に対して等角度間隔で３箇所形成されている。
【００５９】
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２１の外縁は、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。
【００６０】
また、図２０に示すように、このペンタベース部２１には、リレー部ユニット１を立体顕微鏡１０１のハウジングに固定した時に各ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３を通過させるために、これら光軸Ａｘ２，Ａｘ３の通過位置を中心とした断面円形の貫通孔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における上側半分は雌ネジとして形成され、下側半分は受け座として形成されている。そして、各貫通孔２１ａ，２１ａには、その下面側の開口から、夫々、各前方鏡筒５，６がねじ込まれて固定されている。この前方鏡筒５，６は、その内部にリレー光学系２４０，２５０の第１レンズ群２４１，２５１を保持する第１レンズ枠としての円筒であり、その後端に形成された若干小径の雄ネジが上記貫通孔２１ａ，２１ａの雌ネジにねじ込まれることによって、ペンタベース部２１に固定されている。
【００６１】
また、各貫通孔２１ａ，２１ａは、ペンタベース部２１の上面側においては、加工基準面２２ａに対して垂直に形成された二筋のプリズム固定溝２１ｂ，２１ｂの底面に開口している。各プリズム固定溝２１ｂは、各ペンタプリズム２７２，２７３と略同じ幅を有する横断面矩形状に形成されており、その底面はペンタベース部２１の上面と平行である。そして、各ペンタプリズム２７２，２７３は、各プリズム固定溝２１ｂ，２１ｂに填め込まれ、その入射面が各貫通孔２１ａ，２１ａを塞いだ状態で各プリズム固定溝２１ｂ，２１ｂの底面に当接している。そして、各ペンタプリズム２７２，２７３の第１反射面と第２反射面との間の斜面に掛けられた固定バンド９によって、ペンタベース部２１に固定されている。これにより、第１レンズ群２４１，２５１の光軸Ａｘ２，Ａｘ３は、ペンタベース部２１の貫通孔２１ａの中心軸及びマウント部２２の貫通孔２２ｂの中心軸を含む面内で直角に偏向され、加工基準面２２ａに対して正確に直交して貫通する。
【００６２】
さらに、このペンタベース部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絞りホルダ３，４を、加工基準面２２ａに対して平行且つ両第１レンズ群２４１，２５１の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と直交する方向にのみ位置調整自在に保持する。以下、これらホルダ支持部２３及び両視野絞りホルダ３，４の構成を説明する。
【００６３】
図１４は、光軸Ａｘ２が通る平面に沿った縦断面図であり、図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った横断面図であり、図１６は、図１５におけるＸＶＩａ−ＸＶＩａ線に沿った縦断面及びＸＶＩｂ−ＸＶＩｂ線に沿った縦断面の合成断面図である。これら各断面図及び図１２の斜視図に示されるように、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２３ａ，２３ｂが、両光軸Ａｘ２，Ａｘ３を含む平面に対して互いに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２３ａ，２３ｂには、夫々、これら各軸受孔２３ａ，２３ｂと略同径のガイドピン１０，１１が、回転自在に挿入されている。
【００６４】
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、その一端近傍の外周面には雄ネジ１０ａ，１１ａの山が突出形成されている。この雄ネジ１０ａ，１１ａは各軸受孔Ｃ２３ｂよりも大径であるので、各ガイドピン１０，１１は、この雄ネジ１０ａ，１１ａが形成されていない方の端から、各軸受孔２３ａ，２３ｂに挿入される。具体的には、加工基準面２２ａに近接した側の軸孔２３ａに対しては、ガイドピン１０が図１５における下側の開口から挿入され、他方の軸孔２３ｂに対しては、ガイドピン１１が図１５における上側の開口から挿入されている。
【００６５】
各視野絞りホルダ３，４は、左右方向の軸が前後方向の軸よりも短い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）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は各ガイドピン１０，１１の雄ネジ１０ａ，１１ａが螺合可能な内径を有しており、ストレート孔３ｃ，４ｃは各ガイドピン１０，１１の先端とほぼ同じ内径を有している。そして、一方の視野絞りホルダ３は、そのネジ孔３ｂにガイドピン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にガイドピン１０の先端が挿し込まれている。また、他方の視野絞りホルダ４は、そのネジ孔４ｂにガイドピン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にガイドピン１１が挿し込まれている。
【００６６】
なお、各ガイドピン１０，１１には、その雄ネジ１０ａ，１１ａとホルダ支持部２３の側面との間隔を一定に保った状態下でホルダ支持部２３の側面（ガイドピン１０の先端が突出している側面）に当接するＥリング１２が、填められている。また、ガイドピン１０，１１における雄ネジ１０ａ，１１ａとホルダ支持部２３の側面との間には、雄ネジ１０ａ，１１ａの外径よりも内径が小さいワッシャ１３が挿通されている。そして、このワッシャ１３とホルダ支持部２３の側面との間には、ガイドピン１０，１１が抜ける向きにワッシャ１３を付勢する圧縮バネ１４が、各ガイドピン１０，１１を巻回して装着されている。これによって、各ガイドピン１０，１１は、ホルダ支持部２３の各軸受孔２３ａ，２３ｂに対して、軸方向に進退不可能となっている。
【００６７】
以上のような構成により、一方のガイドピン１１を回転させると、一方の視野絞りホルダ３が、加工基準面２２ａに沿って光軸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の中心が光軸Ａｘ２と交差する。また、他方のガイドピン１０を回転させると、他方の視野絞りホルダ４が、加工基準面２２ａに沿って光軸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の中心が光軸Ａｘ３と交差する。
【００６８】
なお、各Ｅリング１２と各視野絞りホルダ３，４の側面との間には、各視野絞りホルダ３，４をホルダ支持部２３から離間させる方向に付勢する圧縮バネ１５が、各ガイドピン１０，１１を巻回して装着されている。これにより、各ガイドピン１０，１１の雄ネジ１０ａ，１１ａと各視野絞りホルダ３，４のネジ孔３ｂ，４ｂとの間のバックラッシに因る誤差が解消され、各視野絞りホルダ３，４の位置が一義的に定まる。
【００６９】
上述した各視野絞りホルダ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、各視野絞りホルダ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、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。
【００７０】
両視野絞り２７０，２７１の形状は全く同一であるので、以下、視野絞り２７０を代表として、その具体的形状を説明する。図１７は、この視野絞り２７０の平面図である。この図１７に示されるように、また、上述したように、各視野絞り２７０の外縁形状は円形である。そして、その内側には、直径を弦（即ち、ナイフエッジ２７０ｂ）とするととともに外縁と同心の円弧を有する半円形の開口２７０ａが、開けられている。
【００７１】
上述したように、視野絞り２７０が所定位置に調整された後の通常使用状態においては、図１８に示すように、この視野絞り２７０の像２７０’が、そのナイフエッジ２７０’ｂをＣＣＤ１１６の撮像面における左右の撮像領域の境界線と一致させた状態で、ＣＣＤ１１６の撮像面と同一平面上に形成される。この時、視野絞り２７０における開口２７０ａが開けられていない側の半分は、ＣＣＤ１１６の撮像面の片側半分（自己に対応していない撮像領域）と共役な部分を遮蔽するが、リレー光学系２４０による開口２７０ａの像２７０’ａは、ＣＣＤ１１６の撮像面の残り半分（自己に対応した撮像領域）を完全に覆う大きさとなっていなければならない。そのため、開口２７０ａの円弧の半径Ｒは、図１９に示すＣＣＤ１１６の撮像面の水平方向幅ＣＣＤHに対して、
Ｒ 2 ＞（ＣＣＤ H ／ｍ） 2 ＋（ＣＣＤ V ／２ｍ） 2 ……（１）
の関係を満たす大きさとなっている。但し、ｍは、リレー光学系２４０の倍率である。
【００７２】
また、視野絞り２７０における開口２７０ａが開けられていない側には、小径の円形孔をナイフエッジ２７０ｂと平行に３個並べてなる倍率調整用のマーキング２７０ｃが、形成されている。視野絞り２７０が所定位置に調整された後の通常使用状態においては、このマーキング２７０ｃのリレー光学系２４０による像２７０’ｃは、図１８に示すように、ＣＣＤ１１６の撮像面から外れていなければならない。そのため、マーキング２７０ｃとナイフエッジ２７０ｂとの間隔ＬHも、図１９に示すＣＣＤ１１６の撮像面の水平方向幅ＣＣＤHに対して、
ＬH＞ＣＣＤH ／（２×ｍ） ……（２）
の関係を満たす大きさとなっている。
【００７３】
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。
【００７４】
図２０は、一方のリレー光学系２４０の光軸Ａｘ２を含む面に沿った断面図であり、図２１は、この面で切断した場合における後方鏡筒７の断面斜視図である。これら両図においては、その右側を前方というとともに、その左側を後方というものとする。
図２０及び図２１に示されるように、後方鏡筒７は、加工基準面２２ａにおける受け座２２ｃの周縁に固定されたディセンタ調整環３０と、受け座２２ｃ及びディセンタ調整環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。
【００７５】
先ず、ディセンタ調整環３０は、受け座２２ｃの内径とほぼ同じ外径を有する円筒の先端に、受け座２２ｃの内径よりも大径な取付フランジ３０ａが突出形成された形状を有する。また、この取付フランジ３０ａを含むディセンタ調整環３０の先端面には、受け座２２ｃの内径とほぼ同じ外径を有する環状突起３０ｂが突出形成されている。この環状突起３０ｂが受け座２２ｃ内に填り込むことにより、ディセンタ調整環３０は加工基準面２２ａに対して位置決めされる。また、取付フランジ３０ａには、この状態において加工基準面２２ａの各ネジ孔２２ｄに対応した位置に、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。
【００７６】
また、ディセンタ調整環３０における後方の筒状部分には、図２２に示すように、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。
【００７７】
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、受け座２２ｃ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、ディセンタ調整環３０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。
【００７８】
取付フランジ３１ａには、その先端面が受け座２２ｃの底面に当接した状態において受け座２２ｃの各透孔２２ｅに対応した位置に、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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
次に、第３レンズ枠３５は、第３レンズ枠取付環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レンズ枠取付環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レンズ枠取付環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。
【００８９】
また、第３レンズ枠取付環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レンズ枠取付環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、左右一対のズーム光学系２２０，２３０，クローズアップ光学系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、左右一対のズーム光学系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。
【００９０】
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。
【００９１】
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２７０ａ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２７０ｂ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２７０ｂは、加工基準面２２ａに対して垂直となる。
【００９２】
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２７１ａ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２７１ｂ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２７１ｂ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２７０のナイフエッジ２７０ｂに対して平行となる。
【００９３】
以上のようにしてナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂ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。
【００９４】
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、ＣＣＤの撮像面を含む面内において、両視野絞り２７０，２７１のナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂは、互いに平行であるものの、その位置は、必ずしも一致していない。しかも、各リレーレンズ系２４０，２５０によるイメージサークルも、ＣＣＤの左右に並んでいるとも限らない。さらに、各イメージサークル（二次像）の大きさも、等しいとは限らない。
【００９５】
そこで、組立作業者は、先ず、両第３レンズ枠３５を第３レンズ枠取付環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、両視野絞り２７０，２７１の像の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。
【００９６】
次に、組立作業者は、各ガイドピン１０，１１を適宜回転させて、各視野絞りホルダ３，４を移動させ（場合によっては、更に、各後方鏡筒７，８の各ディセンタ調整用セットビス３８を調整することにより）、各視野絞り２７０，２７１のマーキング２７０ｃ，２７１ｃを夫々の光軸Ａｘ２，Ａｘ３の近傍（リレー光学系２４０，２５０に関してＣＣＤ１１６の撮像面と共役となる位置）に配置し、各リレー光学系２４０，２５０によるその像２７０’ｃ，２７１’ｃが、ともにＣＣＤ１１６によって撮像されるようにする。このとき、各視野絞り２７０，２７１を回転させる機構と各視野絞り２７０，２７１を直進させる機構とは互いに独立して動作するので、ナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂを平行に保ったまま、各マーキング２７０ｃ，２７１ｃを直進移動させることができる。
【００９７】
以上のようにして、ＣＣＤ１１６によって両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃが撮像されると、組立作業者は、モニタ１１４において、両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの幅を測定する。そして、一方の後方鏡筒７（又は８）の第２レンズ枠３２を回転させて第２レンズ群２４２（又は２５２）及び第３レンズ群２４３（又は２５３）を共に光軸方向に移動させて、第１レンズ２４１（又は２５１）及び第２レンズ群２４２（又は２５２）の合成焦点距離，即ち、リレー光学系２４０（又は２５０）の倍率を変化させる。なお、この第２レンズ枠３２を回転させ終わると、第３レンズ枠取付環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レンズ枠取付環３４に対して適宜回転させて、第３レンズ群２４３（又は２５３）を光軸方向に移動させることにより、像２７０’ｃ（又は２７１’ｃ）のＣＣＤ１１６に対するピント状態を再調整する。
【００９８】
このようにして、両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさを調整し終わると、組立作業者は、再度、モニタ１１４に表示された両像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさを再測定する。そして、両像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさが一致するまで、上述した作業を繰り返す。このような作業を繰り返した結果、モニタ１１４上に表示された両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさが一致すると、両リレー光学系２４０，２５０の倍率が一致するとともに、両視野絞り２７０，２７１の位置とＣＣＤ１１６の撮像面の位置とが共役となる（即ち、両視野絞り２７０，２７１がＣＣＤ１１６に対してピントが合う）。そこで、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レンズ枠取付環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レンズ枠取付環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レンズ枠取付環３４に対して固定する。
【００９９】
以上のように、各リレー光学系２４０，２５０の倍率調整の基準として用いられ得るマーキング２７０ｃ，２７１ｃが視野絞り２７０，２７１に形成されるので、このマーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさを相互に一致させるだけで、容易に両リレー光学系２４０，２５０の倍率を一致させることができる。
【０１００】
次に作業者は、両ガイドピン１０，１１を適宜回転させて、各視野絞りホルダ３，４を互いに離反する方向に移動させ、各視野絞り２７０，２７１の開口２７０ｂ，２７１ｂの像２７０’ｂ，２７１’ｂを、ＣＣＤ１１６の左右に並べて結像させる。但し、この時点では、両ナイフエッジ２７０ｃ，２７１ｃの像は、必ずしも一致している必要はない。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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、光軸Ａｘ２，Ａｘ３の位置を示す。そして、この光軸Ａｘ２，Ａｘ３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。
【０１０３】
以上の調整により、両リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３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。
【０１０４】
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２７０ｂ，２７１ｂを、ＣＣＤ１１６の撮像面の中心に合致させる（即ち、モニタ１１４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、夫々のナイフエッジ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、各リレー光学系２４０，２５０によってＣＣＤ１１６の撮像面に再結像される。従って、ＣＣＤ１１６上において、左右の像は互いに重ならずに左右に並ぶ。
【０１０５】
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。
【０１０６】
【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、各撮影光学系によって撮像装置の撮像面に夫々結像される観察対象物の像のピント状態，大きさ，及び位置を、夫々調整することが可能となる。
【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】 ビデオ型立体顕微鏡の筐体内におけるリレー部ユニットの固定位置を示す透視図
【図１１】 リレー部ユニットを前方斜め上方から見た斜視図
【図１２】 リレー部ユニットを前方斜め下方から見た斜視図
【図１３】 基準フレームを後方斜め上方から見た斜視図
【図１４】 光軸Ａｘ２に沿った縦断面を示す斜視図
【図１５】 図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った横断面図
【図１６】 図１５のＸＶＩａ−ＸＶＩａ線に沿った縦断面及びＸＶＩｂ−ＸＶＩｂ線に沿った縦断面を示す合成断面図
【図１７】 視野絞りの平面図
【図１８】 リレーレンズ系による視野絞りの像とＣＣＤの撮像面との位置関係を示す平面図
【図１９】 ＣＣＤの撮像面の正面図
【図２０】 光軸Ａｘ２に沿った縦断面を示す斜視図
【図２１】 図２０に示す断面にて切断された後方鏡筒の斜視断面図
【図２２】 ディセンタ調整用セットビス及びボールプランジャの配置を示す説明図
【図２３】 実施形態による視野絞りの移動を示す説明図
【符号の説明】
２ 基準フレーム
５，６ 前方鏡筒
７，８ 後方鏡筒
２１ ペンタベース部
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
３８ ディセンタ調整用セットビス
３９ ボールプランジャ
４１ セットビス
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
【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し、特に、視野絞り位置で一旦被写体像を結像させ、この被写体像を視野絞りの像とともに撮像面に再結像させ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、提案されているのである。
【０００５】
例えば、特許掲載公報第２６０７８２８号では、双眼顕微鏡の左右の対物光学系の光軸を、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。
【０００６】
但し、この公報ではビデオ型立体顕微鏡の構造が詳細に記載されていないが、アスペクト比に制限がある撮像面に効率よく左右の被写体像同士を並べ、しかもこれら左右の被写体像同士が互いに重ならないようにするには、撮像面における左右の被写体像の撮像領域を区切る境界線を定義するとともに、左右の対物光学系によって夫々空中で一旦結像させ、この空中像のうち撮像面上に定義された境界線をはみ出す部分をナイフエッジ状の視野絞りによって遮蔽し、リレーレンズによって残りの部分を撮像面の夫々の撮像領域に再結像させることが、考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成を採用する場合、撮像面の左右の撮像領域に夫々結像された観察対象物の二次像は共にピントがあった状態でなければならないのは言うまでもないが、これを撮像して得られた映像に基づく観察者による立体視を容易にするには、これらの二次像は互いに同じ大きさとならなければならず、また、夫々の中心が撮像面の境界線に対して線対称の位置になければならない。
【０００８】
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、各撮影光学系によって撮像装置の撮像面に夫々結像される観察対象物の像のピント状態，大きさ，及び位置を夫々調整することができる立体顕微鏡の、提供である。
【０００９】
【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対物光学系によって同一物体の一次像を夫々結像し、一対のリレー光学系によって前記各一次像を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リレーし、前記撮像装置によって同時に撮像するビデオ型立体顕微鏡であって、各リレー光学系は、夫々、全体としての物体側焦点位置が各対物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、前記第１群を保持する第１レンズ枠は、フレームに対して固定され、前記第２群を保持する第２レンズ枠は、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保持された第１取付環に対して光軸方向へ進退自在に嵌合しており、前記第３群を保持する第３レンズ枠は、前記第２レンズ枠と一体の第２取付環に対して光軸方向へ進退自在に嵌合していることを、特徴とする。
【００１０】
このように構成されると、各対物光学系は、同一の観察対象物の像を一次像として夫々結像する。このようにして各対物光学系によって結像された各一次像から発散した光は、リレー光学系の第１群及び第２群を順番に透過して、この第２群から平行光として射出される。この平行光は、次に第３群によって収束される。このリレー光学系の倍率は第１群及び第２群の合成焦点距離に依存するので、第２レンズ枠を第１取付枠に対して進退させて第２群を軸方向に移動させることにより、その倍率調整が可能になる。また、このリレーレンズによって形成される二次像の結像位置は第３群の像側焦点位置であるので、第３レンズ枠を第２取付枠に対して回転させて第３群を軸方向に進退させることにより、撮像面に対する二次像のピント状態の調整が可能になる。また、第１レンズ群の光軸に対して第２レンズ群及び第３レンズ群を一体として偏心させると、その光軸が偏向されるので、第１取付枠をフレームに対して軸に直交する面方向に移動させて第２群をシフトさせることにより、リレーレンズによって形成される二次像の結像位置を撮像面の面方向において調整することができる。
【００１１】
本発明において、第１取付環は、フレームに対して直接取り付けられても良いが、フレームに対して固定された比較的大径のディセンタ調整環を介して、このディセンタ調整環の外周面からその中心軸に向けてねじ込まれた少なくとも３本のネジの先端によってその外周面が支持されるように構成されても良い。このように構成すれば、各ネジのねじ込み量を適宜調整することにより、第１取付枠の軸に直交する面内での位置を容易に調整することができる。また、この場合、１本のネジをボールプランジャとすれば、他の二本のネジの調整のみで、第１取付枠の軸に直交する面内での位置を調整することができる。なお、このような支持構成とした場合、第１取付枠の支持強度が不足することも考えられるが、これらネジによる位置調整が完了した時点で第１取付枠をフレームに対して直接ネジ止め固定するようにすれば、支持強度を強くすることができる。
【００１２】
また、第２レンズ枠は第１取付環の内側に螺合していても良いし、外側に螺合していても良い。
【００１３】
また、第２レンズ枠と第２取付環は、別体であっても同一部材であっても良い。前者の場合、第２取付環を第２レンズ枠に対して回転自在且つ軸方向に進退不能に構成しておけば、第２取付環内に明るさ絞り等を設ける場合において、第２レンズ枠の回転に拘わらず第２取付環の回転方向を一定に保つことができる。
【００１４】
また、第３レンズ枠は第２取付環の内側に螺合していても良いし、外側に螺合していても良い。
【００１５】
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
この立体顕微鏡１０１内の光学構成については後で詳しく説明するが、その概略構成を述べると、図２に示すように、観察対象物は、単一の光軸を持つ大径のクローズアップ光学系２１０，及びこのクローズアップ光学系２１０における互いに異なる箇所を透過した光を夫々収束させる左右一対のズーム光学系２２０，２３０からなる対物光学系によって、左右の視野絞り２７０，２７１の位置に、夫々、一次像として結像される。これら左右の一次像は、左右一対のリレー光学系２４０，２５０によってリレーされてハイビジョンＣＣＤカメラ１０２内に導入され、ハイビジョンサイズ（縦横のアスペクト比＝９：１６）の撮像面を有する撮像装置としての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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
立体視ビューワ１１３は、第２スタンド１１２のフリーアーム１１２ａの先端から垂下して取り付けられている。従って、主術者Ｄが処置を施し易い姿勢に合わせて、立体視ビューワ１１３を配置することが可能になっている。この立体視ビューワ１１３の概略構成を図３に示す。この図３に示されるように、立体視ビューワ１１３は、ハイビジョンサイズのＬＣＤパネル１２０を、モニタとして内蔵している。このＬＣＤパネル１２０に分配器からのハイビジョン信号による映像が表示された場合には、図４の平面図に示すように、ＬＣＤパネル１２０の左半分１２０ｂには、ＣＣＤ１１６における左側撮像領域にて撮影された映像が表示され、右半分１２０ａには、ＣＣＤ１１６における右側撮影領域にて撮影された映像が表示される。これら左右の映像の境界線１２０ｃは、後述する視野絞り２７０，２７１の位置調整如何により、ずれたり傾むいたりする。立体視ビューワ１１３内の光路は、視野絞り２７０，２７１が正確に調整された際における境界線１２０ｃに対して垂直に設置された隔壁１２１により、左右に区分けされている。この隔壁１２１の両側には、夫々、ＬＣＤパネル１２０側から順番に、楔プリズム１１９及び接眼レンズ１１８が配置されている。この接眼レンズ１１８は、ＬＣＤパネル１２０に表示された映像の虚像を、観察眼Ｉの前方約１ｍ（−１ディオプトリ）の位置に拡大して形成するレンズである。また、楔プリズム１１９は、観察眼Ｉの輻輳角が１ｍ先に存在する物体を観察するのと等しい角度になるように光の進行方向を補正し、自然な立体観察を可能としている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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光軸間距離縮小素子としての輻輳寄せプリズム２６０とを備えている。
【００２９】
また、ズーム光学系２２０，２３０による一次像の形成位置には、視野絞り２７０，２７１がそれぞれ配置されており、リレー光学系２４０，２５０には光路を直角に偏向する光路偏向素子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。
【００３０】
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。
【００３１】
クローズアップ光学系２１０は、図６、図７、図８に示すように、物体側から順に負の第１レンズ２１１と正の第２レンズ２１２とが配列して構成される。第２レンズ２１２は、光軸方向に移動可能であり、その移動調整により異なる距離の被写体に対して焦点を合わせることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
クローズアップ光学系２１０の第１，第２レンズ２１１，２１２は、光軸方向から見た平面形状がいずれもＤカットされたほぼ半円形状であり、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。
【００３４】
一対のズーム光学系２２０，２３０は、クローズアップ光学系２１０からの無限遠結像の被写体光を視野絞り２７０，２７１の位置にそれぞれ結像させる。
【００３５】
一方のズーム光学系２２０は、図６〜図８に示すように、クローズアップ光学系２１０側から順に、正、負、負、正のパワーをそれぞれ有する第１〜第４レンズ群２２１，２２２，２２３，２２４により構成され、第１，第４レンズ群２２１，２２４を固定し、第２，第３レンズ群２２２，２２３を光軸方向に移動させてズーミングを行う。主に第２レンズ群２２２の移動により倍率を変化させ、第３レンズ群２２３の移動により焦点位置を一定に保つ。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
視野絞り２７０，２７１は、ズーム光学系２２０，２３０により形成される一次像の位置に配置されている。視野絞り２７０，２７１は、図６に示すように、外形が円形状で左右方向のそれぞれ内側に半円形の開口を有している。各視野絞り２７０，２７１は、この開口の直線状のエッジがＣＣＤ１１６上での左右画像の境界線に相当する方向に一致し、それより内側の光束のみを透過させるように配置されている。
【００４０】
前述のように、実施形態の顕微鏡は、左右の二次像を単一のＣＣＤ１１６上の隣接領域に形成させるため、ＣＣＤ１１６上での左右の画像の境界を明確にして画像の重なりを防ぐ必要がある。このため、一次像の位置に視野絞り２７０，２７１が配置されている。半円開口の直線エッジをいわゆるナイフエッジとして機能させ、それより内側の光束のみを透過させることにより、ＣＣＤ１１６上での左右の画像の境界を明確にすることができる。
【００４１】
なお、視野絞り２７０，２７１上に形成される一次像は、リレー光学系２４０，２５０により再結像されて二次像となり、一次像と二次像とでは上下、左右が反転する。したがって、一次像の位置で左右方向の外側を規定するナイフエッジは、二次像の位置では左右方向の内側、すなわち左右の画像の境界を規定することとなる。
【００４２】
リレー光学系２４０，２５０は、上述のようにズーム光学系２２０，２３０により形成された一次像を再結像させる作用を持ち、いずれも３枚の正レンズ群により構成される。
【００４３】
一方のリレー光学系２４０は、図６及び図７に示すように、単一の正メニスカスレンズから構成される第１レンズ群２４１と、全体として正のパワーを持つ第２レンズ群２４２と、単一の両凸レンズから構成される第３レンズ群２４３とから構成されている。このうち第１レンズ群２４１及び第２レンズ群２４２は、その全体としての物体側焦点をズーム光学系２２０による一次像の結像面（視野絞り２７１と同じ平面）に一定させている。また、第３レンズ群２４３は、第２レンズ群２４２から射出された平行光をＣＣＤ１１６の撮像面上に収束させる。そして、第１レンズ群２４１と第２レンズ群２４２との間には、光路を直角に偏向するペンタプリズム２７２が配置され、第２レンズ群２４２と第３レンズ群２４３との間には光量調節用の明るさ絞り２４４が設けられている。
【００４４】
他方のリレー光学系２５０も、上記のリレー光学系２４０と同一構成であり、第１、第２、第３レンズ群２５１，２５２，２５３から構成され、第１レンズ群２５１と第２レンズ群２５２との間には、ペンタプリズム２７３が配置され、第２レンズ群２５２と第３レンズ群２５３との間には明るさ絞り２５４が設けられている。
【００４５】
視野絞り２７０，２７１を通過した発散光は、リレー光学系の第１レンズ群２４１，２５１及び第２レンズ群２４２，２５２により再びほぼ平行光に変換され、明るさ絞り２４４，２５４を通過した後、第３レンズ群２４３，２５３により再度結像して二次像を形成する。
【００４６】
リレー光学系２４０，２５０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。
【００４７】
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。
【００４８】
このように２レンズ群２４２，２５２と第３レンズ群２４３，２５３とは調整のために移動するため、これらのレンズ群の間にペンタプリズム２７２，２７３を設けると調整機構が複雑化する。そこで、ペンタプリズム２７２，２７３は、視野絞り２７０，２７１と第２レンズ群２４２，２５２との間に設けることが望ましい。さらに、第１レンズ群２４１，２５１により被写体光の発散度合いが弱められるため、ペンタプリズムの有効径を小さくするためには、実施形態のようにペンタプリズム２７２，２７３を第１レンズ群２４１，２５１と第２レンズ群２４２，２５２との間に設けることが望ましい。
【００４９】
リレー光学系２４０，２５０とＣＣＤカメラ１０２との間に配置された輻輳寄せプリズム２６０は、それぞれのリレー光学系２４０，２５０からの被写体光の左右の間隔を狭める機能を有する。立体視による立体感を得るためには左右のズーム光学系２２０，２３０、リレー光学系２４０，２５０の間には所定の基線長が必要である。他方、ＣＣＤ１１６上の隣接した領域に二次像を形成するためには光軸間の距離を基線長より小さくする必要がある。そこで、輻輳寄せプリズム２６０により、リレー光学系の光軸をそれぞれ内側にシフトさせることにより、所定の基線長を確保しつつ同一ＣＣＤ上への結像を可能としている。
【００５０】
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。
【００５１】
光軸シフトプリズム２６１，２６２は、図９に示すように、互いに平行な入射端面と射出端面とを備え、かつ、内側と外側とに互いに平行な第１，第２反射面を備えている。また、これらの光軸シフトプリズム２６１，２６２は、入射、射出端面や反射面に対して垂直な方向で平面的に見ると、平行四辺形の鋭角の頂角の一方を射出端面に直交する線で切り取って形成された五角形状であり、切り取られて形成された面が接合面となっている。
【００５２】
リレー光学系２４０，２５０からの被写体光は、各光軸シフトプリズム２６１，２６２の入射端面から入射し、外側の反射面で反射されて左右方向で内側に向けられ、内側の反射面で再び入射時と同じ光軸方向に反射され、射出端面から射出してＣＣＤカメラ１０２に入射する。この結果、左右の被写体光はその進行方向を変えずに左右の間隔のみが狭められ、同一のＣＣＤ１１６上に二次像を形成する。
【００５３】
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Ａｘ4は、図７に示すようにクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ1と平行であり、かつ、所定量偏心しているため、このままでは照明範囲の中心と撮影範囲の中心とが一致せず、照明光量が無駄になる。楔プリズム３１０を設けることにより、上記の不一致を解消でき、照明光量を有効に利用することができる。
＜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。図１０に示すように、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。
【００５４】
図１１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１２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る。これら図１１及び図１２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２に、夫々左右一対の視野絞りホルダ３，４，前方鏡筒，５，６，ペンタプリズム２７２，２７３，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。
【００５５】
まず、基準フレーム２は、リレー光学系２４０（２５０）におけるペンタプリズム２７２（２７３）の前後における光軸Ａｘ２（Ａｘ３）を含む面における断面形状が略Ｌ字型をなすように、第１レンズ群２４１（２５１）の光軸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たマウント部２２とを一体化した概略形状を有する。
【００５６】
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１３に示されるように、矩形の平坦面として加工されており、両ズーム光学系２２０，２３０の光軸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。
【００５７】
この加工基準面２２ａには、リレー部ユニット１を立体顕微鏡１０１のハウジングに固定した時に各プリズム２７２，２７３によって直角に曲げられた光軸Ａｘ２，Ａｘ３を通過させるために、これら各光軸Ａｘ２，Ａｘ３の通過位置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。そして、これら各貫通孔２２ｂの加工基準面２２ａ側の開口周辺は、各後方鏡筒７，８を固定するために、貫通孔２２ｂと同軸であり且つその３倍程度の内径を有する受け座２２ｃとして加工されている。なお、各光軸Ａｘ２，Ａｘ３は、加工基準面２２ａにおける上下方向の中心からやや下端側に偏奇した位置を通過するので、各受け座２２ｃの一部は、マウント部２２の下縁（ペンタベース部２１の下面）に達して、Ｃ字状に開いている。
【００５８】
また、加工基準面２２ａにおける各受け座２２ｃ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２０，図２１参照）のネジ止め固定用ネジ孔２２ｄが、各貫通孔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、各受け座２２ｃの底面には、後述する各後方鏡筒７，８の第２レンズ枠取付環３１（図２０，図２１参照）の固定用透孔２２ｅが、各受け座２２ｃの中心に対して等角度間隔で３箇所形成されている。
【００５９】
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２１の外縁は、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。
【００６０】
また、図２０に示すように、このペンタベース部２１には、リレー部ユニット１を立体顕微鏡１０１のハウジングに固定した時に各ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３を通過させるために、これら光軸Ａｘ２，Ａｘ３の通過位置を中心とした断面円形の貫通孔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における上側半分は雌ネジとして形成され、下側半分は受け座として形成されている。そして、各貫通孔２１ａ，２１ａには、その下面側の開口から、夫々、各前方鏡筒５，６がねじ込まれて固定されている。この前方鏡筒５，６は、その内部にリレー光学系２４０，２５０の第１レンズ群２４１，２５１を保持する第１レンズ枠としての円筒であり、その後端に形成された若干小径の雄ネジが上記貫通孔２１ａ，２１ａの雌ネジにねじ込まれることによって、ペンタベース部２１に固定されている。
【００６１】
また、各貫通孔２１ａ，２１ａは、ペンタベース部２１の上面側においては、加工基準面２２ａに対して垂直に形成された二筋のプリズム固定溝２１ｂ，２１ｂの底面に開口している。各プリズム固定溝２１ｂは、各ペンタプリズム２７２，２７３と略同じ幅を有する横断面矩形状に形成されており、その底面はペンタベース部２１の上面と平行である。そして、各ペンタプリズム２７２，２７３は、各プリズム固定溝２１ｂ，２１ｂに填め込まれ、その入射面が各貫通孔２１ａ，２１ａを塞いだ状態で各プリズム固定溝２１ｂ，２１ｂの底面に当接している。そして、各ペンタプリズム２７２，２７３の第１反射面と第２反射面との間の斜面に掛けられた固定バンド９によって、ペンタベース部２１に固定されている。これにより、第１レンズ群２４１，２５１の光軸Ａｘ２，Ａｘ３は、ペンタベース部２１の貫通孔２１ａの中心軸及びマウント部２２の貫通孔２２ｂの中心軸を含む面内で直角に偏向され、加工基準面２２ａに対して正確に直交して貫通する。
【００６２】
さらに、このペンタベース部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絞りホルダ３，４を、加工基準面２２ａに対して平行且つ両第１レンズ群２４１，２５１の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と直交する方向にのみ位置調整自在に保持する。以下、これらホルダ支持部２３及び両視野絞りホルダ３，４の構成を説明する。
【００６３】
図１４は、光軸Ａｘ２が通る平面に沿った縦断面図であり、図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った横断面図であり、図１６は、図１５におけるＸＶＩａ−ＸＶＩａ線に沿った縦断面及びＸＶＩｂ−ＸＶＩｂ線に沿った縦断面の合成断面図である。これら各断面図及び図１２の斜視図に示されるように、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２３ａ，２３ｂが、両光軸Ａｘ２，Ａｘ３を含む平面に対して互いに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２３ａ，２３ｂには、夫々、これら各軸受孔２３ａ，２３ｂと略同径のガイドピン１０，１１が、回転自在に挿入されている。
【００６４】
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、その一端近傍の外周面には雄ネジ１０ａ，１１ａの山が突出形成されている。この雄ネジ１０ａ，１１ａは各軸受孔Ｃ２３ｂよりも大径であるので、各ガイドピン１０，１１は、この雄ネジ１０ａ，１１ａが形成されていない方の端から、各軸受孔２３ａ，２３ｂに挿入される。具体的には、加工基準面２２ａに近接した側の軸孔２３ａに対しては、ガイドピン１０が図１５における下側の開口から挿入され、他方の軸孔２３ｂに対しては、ガイドピン１１が図１５における上側の開口から挿入されている。
【００６５】
各視野絞りホルダ３，４は、左右方向の軸が前後方向の軸よりも短い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）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は各ガイドピン１０，１１の雄ネジ１０ａ，１１ａが螺合可能な内径を有しており、ストレート孔３ｃ，４ｃは各ガイドピン１０，１１の先端とほぼ同じ内径を有している。そして、一方の視野絞りホルダ３は、そのネジ孔３ｂにガイドピン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にガイドピン１０の先端が挿し込まれている。また、他方の視野絞りホルダ４は、そのネジ孔４ｂにガイドピン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にガイドピン１１が挿し込まれている。
【００６６】
なお、各ガイドピン１０，１１には、その雄ネジ１０ａ，１１ａとホルダ支持部２３の側面との間隔を一定に保った状態下でホルダ支持部２３の側面（ガイドピン１０の先端が突出している側面）に当接するＥリング１２が、填められている。また、ガイドピン１０，１１における雄ネジ１０ａ，１１ａとホルダ支持部２３の側面との間には、雄ネジ１０ａ，１１ａの外径よりも内径が小さいワッシャ１３が挿通されている。そして、このワッシャ１３とホルダ支持部２３の側面との間には、ガイドピン１０，１１が抜ける向きにワッシャ１３を付勢する圧縮バネ１４が、各ガイドピン１０，１１を巻回して装着されている。これによって、各ガイドピン１０，１１は、ホルダ支持部２３の各軸受孔２３ａ，２３ｂに対して、軸方向に進退不可能となっている。
【００６７】
以上のような構成により、一方のガイドピン１１を回転させると、一方の視野絞りホルダ３が、加工基準面２２ａに沿って光軸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の中心が光軸Ａｘ２と交差する。また、他方のガイドピン１０を回転させると、他方の視野絞りホルダ４が、加工基準面２２ａに沿って光軸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の中心が光軸Ａｘ３と交差する。
【００６８】
なお、各Ｅリング１２と各視野絞りホルダ３，４の側面との間には、各視野絞りホルダ３，４をホルダ支持部２３から離間させる方向に付勢する圧縮バネ１５が、各ガイドピン１０，１１を巻回して装着されている。これにより、各ガイドピン１０，１１の雄ネジ１０ａ，１１ａと各視野絞りホルダ３，４のネジ孔３ｂ，４ｂとの間のバックラッシに因る誤差が解消され、各視野絞りホルダ３，４の位置が一義的に定まる。
【００６９】
上述した各視野絞りホルダ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、各視野絞りホルダ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、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。
【００７０】
両視野絞り２７０，２７１の形状は全く同一であるので、以下、視野絞り２７０を代表として、その具体的形状を説明する。図１７は、この視野絞り２７０の平面図である。この図１７に示されるように、また、上述したように、各視野絞り２７０の外縁形状は円形である。そして、その内側には、直径を弦（即ち、ナイフエッジ２７０ｂ）とするととともに外縁と同心の円弧を有する半円形の開口２７０ａが、開けられている。
【００７１】
上述したように、視野絞り２７０が所定位置に調整された後の通常使用状態においては、図１８に示すように、この視野絞り２７０の像２７０’が、そのナイフエッジ２７０’ｂをＣＣＤ１１６の撮像面における左右の撮像領域の境界線と一致させた状態で、ＣＣＤ１１６の撮像面と同一平面上に形成される。この時、視野絞り２７０における開口２７０ａが開けられていない側の半分は、ＣＣＤ１１６の撮像面の片側半分（自己に対応していない撮像領域）と共役な部分を遮蔽するが、リレー光学系２４０による開口２７０ａの像２７０’ａは、ＣＣＤ１１６の撮像面の残り半分（自己に対応した撮像領域）を完全に覆う大きさとなっていなければならない。そのため、開口２７０ａの円弧の半径Ｒは、図１９に示すＣＣＤ１１６の撮像面の水平方向幅ＣＣＤHに対して、
Ｒ 2 ＞（ＣＣＤ H ／ｍ） 2 ＋（ＣＣＤ V ／２ｍ） 2 ……（１）
の関係を満たす大きさとなっている。但し、ｍは、リレー光学系２４０の倍率である。
【００７２】
また、視野絞り２７０における開口２７０ａが開けられていない側には、小径の円形孔をナイフエッジ２７０ｂと平行に３個並べてなる倍率調整用のマーキング２７０ｃが、形成されている。視野絞り２７０が所定位置に調整された後の通常使用状態においては、このマーキング２７０ｃのリレー光学系２４０による像２７０’ｃは、図１８に示すように、ＣＣＤ１１６の撮像面から外れていなければならない。そのため、マーキング２７０ｃとナイフエッジ２７０ｂとの間隔ＬHも、図１９に示すＣＣＤ１１６の撮像面の水平方向幅ＣＣＤHに対して、
ＬH＞ＣＣＤH ／（２×ｍ） ……（２）
の関係を満たす大きさとなっている。
【００７３】
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。
【００７４】
図２０は、一方のリレー光学系２４０の光軸Ａｘ２を含む面に沿った断面図であり、図２１は、この面で切断した場合における後方鏡筒７の断面斜視図である。これら両図においては、その右側を前方というとともに、その左側を後方というものとする。
図２０及び図２１に示されるように、後方鏡筒７は、加工基準面２２ａにおける受け座２２ｃの周縁に固定されたディセンタ調整環３０と、受け座２２ｃ及びディセンタ調整環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。
【００７５】
先ず、ディセンタ調整環３０は、受け座２２ｃの内径とほぼ同じ外径を有する円筒の先端に、受け座２２ｃの内径よりも大径な取付フランジ３０ａが突出形成された形状を有する。また、この取付フランジ３０ａを含むディセンタ調整環３０の先端面には、受け座２２ｃの内径とほぼ同じ外径を有する環状突起３０ｂが突出形成されている。この環状突起３０ｂが受け座２２ｃ内に填り込むことにより、ディセンタ調整環３０は加工基準面２２ａに対して位置決めされる。また、取付フランジ３０ａには、この状態において加工基準面２２ａの各ネジ孔２２ｄに対応した位置に、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。
【００７６】
また、ディセンタ調整環３０における後方の筒状部分には、図２２に示すように、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。
【００７７】
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、受け座２２ｃ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、ディセンタ調整環３０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。
【００７８】
取付フランジ３１ａには、その先端面が受け座２２ｃの底面に当接した状態において受け座２２ｃの各透孔２２ｅに対応した位置に、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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
次に、第３レンズ枠３５は、第３レンズ枠取付環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レンズ枠取付環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レンズ枠取付環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。
【００８９】
また、第３レンズ枠取付環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レンズ枠取付環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、左右一対のズーム光学系２２０，２３０，クローズアップ光学系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、左右一対のズーム光学系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。
【００９０】
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。
【００９１】
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２７０ａ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２７０ｂ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２７０ｂは、加工基準面２２ａに対して垂直となる。
【００９２】
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２７１ａ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２７１ｂ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２７１ｂ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２７０のナイフエッジ２７０ｂに対して平行となる。
【００９３】
以上のようにしてナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂ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。
【００９４】
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、ＣＣＤの撮像面を含む面内において、両視野絞り２７０，２７１のナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂは、互いに平行であるものの、その位置は、必ずしも一致していない。しかも、各リレーレンズ系２４０，２５０によるイメージサークルも、ＣＣＤの左右に並んでいるとも限らない。さらに、各イメージサークル（二次像）の大きさも、等しいとは限らない。
【００９５】
そこで、組立作業者は、先ず、両第３レンズ枠３５を第３レンズ枠取付環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、両視野絞り２７０，２７１の像の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。
【００９６】
次に、組立作業者は、各ガイドピン１０，１１を適宜回転させて、各視野絞りホルダ３，４を移動させ（場合によっては、更に、各後方鏡筒７，８の各ディセンタ調整用セットビス３８を調整することにより）、各視野絞り２７０，２７１のマーキング２７０ｃ，２７１ｃを夫々の光軸Ａｘ２，Ａｘ３の近傍（リレー光学系２４０，２５０に関してＣＣＤ１１６の撮像面と共役となる位置）に配置し、各リレー光学系２４０，２５０によるその像２７０’ｃ，２７１’ｃが、ともにＣＣＤ１１６によって撮像されるようにする。このとき、各視野絞り２７０，２７１を回転させる機構と各視野絞り２７０，２７１を直進させる機構とは互いに独立して動作するので、ナイフエッジ２７０ｂ，２７１ｂを平行に保ったまま、各マーキング２７０ｃ，２７１ｃを直進移動させることができる。
【００９７】
以上のようにして、ＣＣＤ１１６によって両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃが撮像されると、組立作業者は、モニタ１１４において、両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの幅を測定する。そして、一方の後方鏡筒７（又は８）の第２レンズ枠３２を回転させて第２レンズ群２４２（又は２５２）及び第３レンズ群２４３（又は２５３）を共に光軸方向に移動させて、第１レンズ２４１（又は２５１）及び第２レンズ群２４２（又は２５２）の合成焦点距離，即ち、リレー光学系２４０（又は２５０）の倍率を変化させる。なお、この第２レンズ枠３２を回転させ終わると、第３レンズ枠取付環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レンズ枠取付環３４に対して適宜回転させて、第３レンズ群２４３（又は２５３）を光軸方向に移動させることにより、像２７０’ｃ（又は２７１’ｃ）のＣＣＤ１１６に対するピント状態を再調整する。
【００９８】
このようにして、両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさを調整し終わると、組立作業者は、再度、モニタ１１４に表示された両像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさを再測定する。そして、両像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさが一致するまで、上述した作業を繰り返す。このような作業を繰り返した結果、モニタ１１４上に表示された両マーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさが一致すると、両リレー光学系２４０，２５０の倍率が一致するとともに、両視野絞り２７０，２７１の位置とＣＣＤ１１６の撮像面の位置とが共役となる（即ち、両視野絞り２７０，２７１がＣＣＤ１１６に対してピントが合う）。そこで、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レンズ枠取付環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レンズ枠取付環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レンズ枠取付環３４に対して固定する。
【００９９】
以上のように、各リレー光学系２４０，２５０の倍率調整の基準として用いられ得るマーキング２７０ｃ，２７１ｃが視野絞り２７０，２７１に形成されるので、このマーキング２７０ｃ，２７１ｃの像２７０’ｃ，２７１’ｃの大きさを相互に一致させるだけで、容易に両リレー光学系２４０，２５０の倍率を一致させることができる。
【０１００】
次に作業者は、両ガイドピン１０，１１を適宜回転させて、各視野絞りホルダ３，４を互いに離反する方向に移動させ、各視野絞り２７０，２７１の開口２７０ｂ，２７１ｂの像２７０’ｂ，２７１’ｂを、ＣＣＤ１１６の左右に並べて結像させる。但し、この時点では、両ナイフエッジ２７０ｃ，２７１ｃの像は、必ずしも一致している必要はない。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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、光軸Ａｘ２，Ａｘ３の位置を示す。そして、この光軸Ａｘ２，Ａｘ３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。
【０１０３】
以上の調整により、両リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３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。
【０１０４】
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２７０ｂ，２７１ｂを、ＣＣＤ１１６の撮像面の中心に合致させる（即ち、モニタ１１４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、夫々のナイフエッジ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、各リレー光学系２４０，２５０によってＣＣＤ１１６の撮像面に再結像される。従って、ＣＣＤ１１６上において、左右の像は互いに重ならずに左右に並ぶ。
【０１０５】
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。
【０１０６】
【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、各撮影光学系によって撮像装置の撮像面に夫々結像される観察対象物の像のピント状態，大きさ，及び位置を、夫々調整することが可能となる。
【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】 ビデオ型立体顕微鏡の筐体内におけるリレー部ユニットの固定位置を示す透視図
【図１１】 リレー部ユニットを前方斜め上方から見た斜視図
【図１２】 リレー部ユニットを前方斜め下方から見た斜視図
【図１３】 基準フレームを後方斜め上方から見た斜視図
【図１４】 光軸Ａｘ２に沿った縦断面を示す斜視図
【図１５】 図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った横断面図
【図１６】 図１５のＸＶＩａ−ＸＶＩａ線に沿った縦断面及びＸＶＩｂ−ＸＶＩｂ線に沿った縦断面を示す合成断面図
【図１７】 視野絞りの平面図
【図１８】 リレーレンズ系による視野絞りの像とＣＣＤの撮像面との位置関係を示す平面図
【図１９】 ＣＣＤの撮像面の正面図
【図２０】 光軸Ａｘ２に沿った縦断面を示す斜視図
【図２１】 図２０に示す断面にて切断された後方鏡筒の斜視断面図
【図２２】 ディセンタ調整用セットビス及びボールプランジャの配置を示す説明図
【図２３】 実施形態による視野絞りの移動を示す説明図
【符号の説明】
２ 基準フレーム
５，６ 前方鏡筒
７，８ 後方鏡筒
２１ ペンタベース部
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
３８ ディセンタ調整用セットビス
３９ ボールプランジャ
４１ セットビス
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
Claims (8)
- 所定の基線長を隔てて配置された一対の対物光学系によって同一物体の一次像を夫々結像し、一対のリレー光学系によって前記各一次像を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リレーし、前記撮像装置によって同時に撮像するビデオ型立体顕微鏡であって、
各リレー光学系は、夫々、全体としての物体側焦点位置が各対物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、
前記第１群を保持する第１レンズ枠は、フレームに対して固定され、
前記第２群を保持する第２レンズ枠は、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保持された第１取付環に対して、光軸方向へ進退自在に嵌合しており、
前記第３群を保持する第３レンズ枠は、前記第２レンズ枠と一体の第２取付環に対して、光軸方向へ進退自在に嵌合している
ことを特徴とするビデオ型立体顕微鏡。 - 前記フレームには、前記第１取付環の外径よりも一回り大きい内径を有するディセンタ調整環が固定されており、前記第１取付環は、前記ディセンタ調整環の外周面からその中心軸に向けてねじ込まれた少なくとも３個のネジの先端によってその外周面が支えられている
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。 - 前記３個のネジのうちの一つがボールプランジャである
ことを特徴とする請求項２記載のビデオ型立体顕微鏡。 - 前記各ネジの先端によって支えられている前記第１取付環を前記フレームに固定するネジを
更に備え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。 - 前記第２レンズ枠は前記第１取付環の内側に螺合している
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。 - 前記第３レンズ枠は前記第２取付枠の内側に螺合している
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。 - 前記第２取付枠は前記第２レンズ枠の外側に回転自在且つ軸方向に進退不能に嵌合している
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。 - 前記フレームには、更に、前記第１群の光軸を直角に折り曲げて前記第２群内に通す光路偏向素子が固定されている
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型立体顕微鏡。
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