JPH03237423A - 映像重畳型実体顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第１５〜第１６図） 発明が解決しようとした課題（第１２図〜第１４図）３
８を解決するための手段 作甲 実施例（第１図〜第１１図） 発明の効果 （概要］ 映像重畳型実体顕微鏡装置に関し 観察物体の拡大立体像に、映像表示手段の映像を見易い
重畳映像として観察可能にすることを目的とじ、 観察物体用の第１の対物レンズと、前記第１の対物レン
ズを透過じた光束を右眼と左眼に導き前記観察物体の拡
大二体像を与えるように配設された２組の結像接眼レン
ズ系と、前記観察物体と異なる方１ｉ１ｉ１に設けられ
た映像表示手段と、前記第１の対物レンズと前記２組の
結像接眼レンズ系の間の平行光路部に挿入され、かつ、
前記映像表示手段からの映像を前記観察物体の拡大立体
像に重畳させるように配設されたイメージコンバイナと
、前記映像表示手段と前記イメージコンバイナとの間に
配設され、前記映像表示手段に表示された表示映像から
所定の広がり角（θ）を有する左右２つの光束を受けて
、左右両眼に導く２つの平行光に変換する視差作成光学
系とを少なくとも備えた映像重畳型実体顕微鏡装置を構
成する。

また、前記映像表示手段と前記イメージコンバイナとの
間に配設され、前記映像表示手段に表示された右眼視映
像と左眼視映像からの光束を受けて左右両眼に導く２つ
の平行光に変換する左右視映像分離伝送光学系とを少な
くとも備えるようにしてより機能を高めた映像重畳型実
体顕微鏡装置を構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は映像重畳型実体顕微鏡装置、とくに、コンピュ
ータなどから映像表示手段に出力表示された映像に視差
効果を与え、それらの映像を観察物体の拡大立体像に重
畳して眼の疲れがなく観察を容易にした新規な映像重畳
型実体顕微鏡装置に関する。

１従来の技術： 物体のＬＸｉＸ横細の観察や精密作業などを行う際に実
体顕微鏡が用いられることはよく知られている。

第１５図は実体顕微鏡の基本構成を示す図で、観察物体
７°を２つの異なる方向から見た映像を対物レンズ４゛
、結像接眼レンズ系５’ａおよび５’ｂで左右両眼に送
ることにより視差をつくり立体的な観察を可能にしてい
る（図ではズーム系、照明系などを省略しである）。

実体顕微鏡を用いて観察または作業を行う場合に、顕微
鏡の視野内に作業条件、たとえば、時間。

温度ｔどや、映像情報またとえば、掛目や矢印。

スケールなどを観察物体の拡大立体像に重ねて表示でき
れ′、ヨ実体顕微鏡の機能や操作性が向上する。

第１６図は従来の映像重畳型実体顕微鏡の例を示す構成
図である。たとえば、Ａ、Ｂ、Ｃという３つの段差のあ
る立体的な観察物体７を２つの異なる方向から見た映像
を第１の対物レンズ４．結像接眼レンズ系５．〕および
５ｂで左右両眼に送るときに、その一方の光路、たとえ
ば、対物レンズ４と右側の結像接眼レンズ系５ａの間の
右眼側の平行光路部にイメージコンバイナ６゛、たとえ
ば、ハーフミラ−を挿入し、観察物体７と異なる方向に
配置された映像表示手段３００．たとえば、ＣＲＴデイ
スプレィ上に表示された掛目映像３００Ｘを第２の対物
レンズ１０を通して前記イメージコンバイナ６゛に導き
、両者を視野内に重畳して観察できるようにしている。

［発明が解決しようとした課題： 第１４図：よ従来の映像重畳型実体顕微鏡像を説明する
模式図て、映像表示手段３００．たとえｋｏ−８ＣＲＴ
デイスプレイ上に表示された掛目映像３００ｘは、ある
固定された視野的深度方向、たとえば、は＼Ｂ字面の位
置に重畳される。

これに対して、第１３図は深度が異なる映像を重畳した
実体顕微鏡像を説明する模式図で、観察物体７の深度の
異なる３つの面Ａ、Ｂ、Ｃに３００ａ、３００ｂ。

３００ｃを深度設定して個別に重畳する例を示したもの
である。

：かヒ、上記に説明した従来例では、片眼、たとえ；よ
゛第１６図の例でシよ右眼だけで重畳映像を読み取ろう
としたので疲労度が極めて大きくなる。

さらに、第１３図に示したような深度方向に映像位置を
変えることができず、もし、どうしても変えることか必
要な場合は映像表示手段３００の位置全変えな：すれ二
よなＳない。たとえば、第１２図は深度が異なる映像重
畳を行うための溝戒例を示す図で、映像表示手段３００
の位置を３００ａ　、　３００ｂ　、　３００ｃと移動
ヒ、光束の広がり角θをθ、θ２．θ、と変化させるこ
とにより異なる視差をつくり、深度方向に異する位置に
映像を重畳させることが可能になるが、映像表示手段３
００の位置を移動させる必要があるなと゛、いくつかの
点で問題がありそれらの解決力く求められている。

［課題を解決するための手段］ すなわち、上記の課題は、観察物体７用の第１の対物レ
ンズ４と、前記第１の対物レンズを透過した光束を右眼
と左眼に導き前記観察物体７の拡大立体像を与えるよう
に配設された２Ｍｉの結像接眼レンズ系５ａおよび５ｂ
と、前記観察物体７と異なる方向に設けられた映像表示
手段３と、前記第１の対物レンズ４と前記２組の結像接
眼レンズ系５ａおよび５ｂの間の平行光路部に挿入され
、かつ１、前記映像表示手段３からの映像を前記観察物
体７の拡大立体像に重畳させるように配設されたイメー
ジコンバイナ６ａおよび６ｂと、前記映像表示手段３と
前記イメージコンバイナ６ａおより６ｂとの間に配設さ
れ、前記映像表示手段３に表示された表示映像３０から
所定の広がり角（θ）を有する左右２つの光束を受けて
、左右両眼に導く２つの平行光に変換する視差作成光学
系１とを少なくとも備えるように映像重畳型実体顕微鏡
装置を構成することにより解決することができる。

さらに、前記映像表示手段３と前記イメージコンバイナ
６ａおよび６ｂとの間に配設され、前記映像表示手段３
に表示された右眼視映像３０ａと左眼視映像３０ｂから
の光束を受けて、左右両眼に導く２つの平行光に変換す
る左右視映像分離伝送光学系２とを少なくとも備えるよ
うに構成すれば、よりｌｌａ能の高い映像重畳型実体顕
微鏡装置が得られる。

具体的に二よ、たとえ！よ゛、前記右ＪＲ視映像３０ａ
と左眼視映像；３０ｈとを前記映像表示手段３上で重＝
らないように分離とて表示するか、あるいは、周期的に
一定時間毎に交互に表示し、両映像を赦せた光を分離し
て左右両眼用の平行光とした左右視映像分離伝送光学系
２により、前記観察物体７の拡大立体像に表示映像３０
を重畳するようにすればよい。

（作用） る表示映像３０．あるい１よ、右眼視映像３０ａと左眼
視映像３０ｂを受けて視差を形＠　Ｌ’、さらに、左右
両眼へ分離した平ｊテ光をイメージコンバイナ６ａＳよ
び６ｂを介して伝送するので、表示映像３０の立体像、
すなわち、観察物体７の拡大完体像に所定の深度で表示
映像を重畳観察することが可能となるのである。

〔実施例〕

第１図は本発明の原理構成を説明する図（その１）であ
る。図中、３：ま映像表示手段で、たとえば、ＣＲＴデ
イスプレィ、液晶デイスプレィ、３０は映像表示手段３
上に表示された表示映像である。

６ａオよび６ｂはイメージコンバイナで、たとえば、ハ
ーフミラ−てあり、映像表示手段３からの光と観察物体
からの光７０とを混合して、こ＼には図示じてない結像
接眼レンズ系に送るためのものである。Ｉは視差作成光
学系で映像表示手段３ｃこ表示された表示映像３０から
の広がり角θの２つの光束を平行光にして、イメージコ
ンバイナ６ａ：ｓよぴ６ｂへ送るように機能する光学系
である。すなわち、広がり角θの大きさ、たとえば、θ
１θ２．θ３と変えることにより実効的に視差が変わり
、したがって、所望の深度に映像を重畳表示できる。な
お、本図では簡略化のため観察物体７を観察するための
実体顕微鏡の部分については図示および説明を省略した
。

第２図；よ本発明の原理溝底を説明する図（その２）で
ある。図中、３０ａは右眼視映像で、たとえ二よ゛、掛
目を右側かあ見た形状の映像、３０ｂは左眼視映像で　
たとえ！２、同し掛目を左側から見た形状（コ映像であ
る。２！よ主右視映像分＃伝送光学系で、前記右眼視映
像３０ａと左眼視映像３０ｂからの光をＲ’ｒｔで、そ
れぞれ別々の平行光に分離してイメージコンバイナ６ａ
およ）６ｂを介して左右両眼の光路二二送るようにＮ能
する光学系である。すなわち、この場すに１′！視差１
よ映像表示手段３に表示される右躍視映像３０ａと左眼
視映像３０ｂの２つの若干歪んた映像により与えられ、
前記第１図の場合のように広がり角θを必要としないの
で視差の形成ご二自由度があり、より高い機能の映像重
畳型実体顕微鏡装置を構成するのにに好適である。

以下具体的に実施例について本発明を詳細説明する。

第３図は本発明の第１実施例を示す図で、本実施例は前
記視差作成光学系１を第２の対物レンズ１０と２つのコ
リメートレンズｌｌａおよｚｙｕｂ　とから構成した例
である。すなわち、第２の対物レンズＩＯは表示映像３
０から視差を形成するのに必要ｌ広がり角θの光束を受
けるのシ二十分な大きさのレンズであり、ｌｌａおよび
Ｌｌｂは広がり角θで第２の対物レンズ■０を透過した
光の左右２つの小さな光束をそれぞれ別々な平行光とし
てイメージコンバイナ６ａおよフロｂに送るように配置
して構成してあり、前記第１図で説明したように左右両
眼で立体的映像として観察物体７の拡大立体像に重畳観
察することができる。

なお、前記諸図面で説明したものと同等の部分について
は同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明は省
略する。

第４図は本発明の第２実施例を示す図で、本実施例は前
記視差作成光学系ｌを２つのプリズム１３ａおよび１３
ｂとそれぞれのプリズムに付設したコリメートレンズ１
２ａおよび１２ｂとから構成した例であり、視差を大き
くした場合、すなわち、広がり角θが大きい場合に生じ
る左右平行光束の間隔を適当な距離に調節できるという
利点がある。

第５図（ま本発明の第３実施例を示す図で、本実施例で
シよ右眼視映像３０ａと左眼視映像３０ｂが前記映像表
示手段３上で重ならないようＳこ分離して表示され、か
つ、前記左右視映像分離伝送光学系２は前記も眼視映像
３Ｑａ：左眼視映像３０ｂからの光を別々に受けて、そ
れぞれイメージコンバイナ６ａおよび６ｂに送るように
配設した２つのコリメートレンズ２０ａおよび２０ｂか
ら構成されている。この場合には視差を表示映像からの
広がり角θから形成せず、あらかしめ作成した任意の右
眼視映像３０ａと左眼視映像３０ｂによって得ているの
で、映像表示手段３の映像を切り換えるだけで任意の深
度に任意の映像を観察物体７の拡大立体像に重畳させる
ことができ、自由度が大きいという利点がある。

第６図は本発明の第４実施例を示す図で、本実施例でシ
よ右眼視映像３０ａ　と左眼視映像３０ｂが映像表示手
段３上で異なる色、たとえば、青色および赤色で表示さ
れ、かつ、前記左右視映像分離伝送光学系２は前記右眼
視映像３０ａと左眼視映像３０ｂそれぞれからの光を受
けそれぞれの映像だけを透過する色フィルタ２１ａ、た
とえば、青フィルタ、同しく色フィルタ２１ｂ、たとえ
二Ｉ、赤フィルタと、右眼用と左眼用の平行光に分離変
換するコリメートレンズ２２ａおよび２２ｂ　とから構
成して、前記第３実施例と同様の効果を得るようにして
いる。

た＼し、本実施例の場合は表示映像からの光軸に制約が
ないという利点があるが、重畳映像は両生フィルタので
琵色乙こなる。

第７図に本発明の第５実施例を示す図で、本実施例では
左右視映像分離伝送光学系２は１つのコリメートレンズ
２２とビームスプリンタ２３とミラー２４と２つの色フ
ィルタ２１ａおよび２１ｂとかあ図示したごとき配置で
構成されているので、平行光を形成するコリメートレン
ズは１つだケチよく、シかも、異なる色で表示された右
眼視映像３０ａと左眼視映像３０ｂは殆ど同し表示領域
に表示してよいので、映像表示手段３の画面を小形化で
きるという大きな利点がある。

次に、映像切替えによる視差形成の実施例Ｓこついて説
明する。

先で、第８図：よ左眼視、右眼視２映像切替えにより視
差を変える動作を説明する図である。すなりち、右眼視
映像３０ａと左眼視映像３０ｂが映像表示手段３の画面
上て周期的に交互に表示されるように５．かつ、左右視
映像分離伝送光学系２が前記右眼視映像３０ａと左眼視
映像３０ｂからの光を光スイ７・チ素子２５ａ　、　２
５ｂへ伝送する手段２００ａおよび２００ｂと、それぞ
れからの明減光に同期して０！１−ＯＦＦする光ス・ｆ
、・チ素子２５ａ　’２よび２５ｂと、こ＼には図示し
てない右眼用と左眼用の平行光に分離変換する光学系と
から構成するものである。これにより、眼の残像効果に
より右眼視映像３０ａと左眼視映１３０ｂが合成され視
差が形成される。

第９図は本発明の第６実施例を示す図で、映像表示手段
３．たとえば、液晶デイスプレィに表示された右眼視映
像３０ａと左眼視映像３０ｂを、たとえば、６０Ｈｚで
明滅させる。この明減光を左右視映像分離伝送光学系２
の一部を形成するコリメートレンズ２２を通して平行光
とし、図示したごとく配置されたビームスプリンタ２３
とミラー２４により左右２つの平行光束とし、同じく左
右視映像分離伝送光学系２の一部を形成する２つの光ス
イッチ素子２５ａ　、＝よび２５ｂ、たとえば、液晶シ
ャッタによって、それぞれ対応する明減光に同期してＯ
Ｎ−ＯＦＦするように構成する。これによって同一表示
画面上に表示される左右現映像をそれぞれ別々に送れる
ので自由度の高い、しかも、小さな映像表示手段３が使
用できる小型の映像重畳型実体顕微鏡装置が構成できる
。

第１Ｏ図は本発明の第７実施例を示す図である。

本実施例では左右視映像分離伝送光学系２を偏光方向を
電気的にスイッチできる光スイッチ２５．たとえば、２
枚の直交配置された偏光板の間に−様な透明ヘタ電極を
形成した液晶パネルからなる偏光制御する光スイッチと
して映像表示手段３の直前に配置する。そして、映像表
示手段３上の左右現映像３０°ｂ、３０°ａの明滅に同
期させて光スィッチ２５の偏光方向をスイッチさせ、左
右２つの偏光素子２６ｂおよび２６ａ、たとえば、直交
配置された偏光板を通して前記左右現映像３０’　ｂ、
　３０”ａを分離し、コリメートレンズ２２ａ、２２ｂ
で平行光にしてイメージコンバイナ素子６ａ、６ｂを介
して映像重畳を行うようにしたちので、前記第６実施例
と同様の効果が得られる。

第１１図は本発明の第８実施例を示す図である。

本実施例は前記第７実施例の変形であるがイメージコン
バイナ素子６０ａおよび６０ｂに偏光特性を持たせた１
　たとえば、偏光ビームスブリ７・夕を使用し、より一
層購威の簡易化と・１＼形化を図ったものである。なお
、２２．および２２ｂはコリメートレンズである。

以七述べた実施例は数例を示したちので、本発明の趣旨
に添うものである限り、使用する素材や構成なと適宜好
ましいもの、あるいはその組み合わせを用いるなど多様
な応用が可能であることは言うまでもない。

５発明の効果） 以上説明したように、本発明の視差作威光学系右眼視映
像３０ａと左眼視映像３０ｂを受けて視差を形威し、さ
らに、左右両眼へ分離した平行光をイメージコンバイナ
６ａ　、　６ｂあるいは６０ａ　、　６０ｂを介して伝
送するので、表示映像３０の立体像、すなわち、観察物
体７の拡大立体像に所定の深度で表示映像を重畳観察す
ることができる。したがって、観察者の疲労が軽減され
作業能率が向上するとともに映像重畳型実体顕微鏡装置
の機能向上と小形化に寄与するところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の原理構成を説明する図（その１）、 第２図は本発明の原理構成を説明する図（その２）、 第３図は本発明の第１実施例を示す図、第４巨１５よ本
発明の第２実施例を示す図、第５図は本発明の第３実施
例を示す図、第６図−よ本発明の第４実施例を示す図、
第７図−よ本発明の第５実施例を示す図、第８図は左眼
視、右眼視２映像切替えにより視塁を変えろ動作を説明
する図、 第９図は本発明の第６実施例を示ｆ図、第１Ｏ図ｉ′：
、本発明の第７実施例を示す図、第１１図二よ本発明の
第８実施例を示す図、第１２図；よ深度が異なる映像重
畳を行うための構成例を示す図、 第１３図：ま深度が異なる映像を重畳した実体顕微鏡像
を説明する模式図、 第１４図二ま従来の映像重畳型実体顕微鏡像を説明する
模式図、 第１５図は実体顕微鏡の基本構成を示す図、第１６図は
従来の映像重畳型実体顕微鏡の例を示す構成図である。 図において、 １は視差作成光学系、 ２εよ左右視映像分離伝送光学系、 ３１ま映像表示手段、 ４は第１の対物レンズ、 ５ａおよび５ｂは結像接眼レンズ系、 ６ａ、６ｂおよび６０ａ、６０ｂはイメージコンバイナ
素子、７は観察物体、 １０５ま第２の対物レンズ、 １１　（ｌｌａ、　１ｌｂ）　、　２０（２０ａ、　２
０ｂ）　、　２２はコリメートレンズ、２１　（２１ａ
　、　２１ｂ）　　は色フィルタ、２３はビームスプリ
ッタ、 ２４はミラー ２５は光スイッチ素子、 ２６　（２６ａ　、　２６ｂ）は偏光素子、３０は表示
映像である。 不２［１ ヘハ ！１ ） 置・≧ ＼Ｏ 咄 口ν０ 咄Ｎ 止ｔし ：ズ皮ケ興な′５耽撞Σ豐畳（ｎ史体顕散鐘瞼Ｅ綻明１
５轡式図給１３図 、を発明の第δ寛’ＩｆＪ・１Σ示す開平１１図 に 従弟ｆ′）瞠濠重畳型寛体頷敷鍾壕Σ説明７３挨代圀１
１４図 ｊ宋度η嘴Ｕう＠像ｍ１ｕｉ１ つル、Ｋ）Ｉ１７）熾戊例乞木４−図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）観察物体（７）用の第１の対物レンズ（４）と、
   前記第１の対物レンズ（４）を透過した光束を右眼と左
   眼に導き、前記観察物体（７）の拡大立体像を与えるよ
   うに配設された２組の結像接眼レンズ系（５ａ，５ｂ）
   と、 前記観察物体（７）と異なる方向に設けられた映像表示
   手段（３）と、 前記第１の対物レンズ（４）と前記２組の結像接眼レン
   ズ系（５ａ，５ｂ）の間の平行光路部に挿入され、かつ
   、前記映像表示手段（３）からの映像を前記観察物体（
   ７）の拡大立体像に重畳させるように配設されたイメー
   ジコンバイナ（６ａ，６ｂ）と、前記映像表示手段（３
   ）と前記イメージコンバイナ（６ａ，６ｂ）との間に配
   設され、前記映像表示手段（３）に表示された表示映像
   （３０）から所定の広がり角（θ）を有する左右２つの
   光束を受けて、左右両眼に導く２つの平行光に変換する
   視差作成光学系（１）とを少なくとも備え、 前記観察物体（７）の拡大立体像に、前記映像表示手段
   （３）に表示された映像を重畳して観察可能にすること
   を特徴とした映像重畳型実体顕微鏡装置。
2. （２）観察物体（７）用の第１の対物レンズ（４）と、
   前記第１の対物レンズ（４）を透過した光束を右眼と左
   眼に導き、前記観察物体（７）の拡大立体像を与えるよ
   うに配設された２組の結像接眼レンズ系（５ａ，５ｂ）
   と、 前記観察物体（７）と異なる方向に設けられた映像表示
   手段（３）と、 前記第１の対物レンズ（４）と前記２組の結像接眼レン
   ズ系（５ａ，５ｂ）の間の平行光路部に挿入され、かつ
   、前記映像表示手段（３）からの映像を前記観察物体（
   ７）の拡大立体像に重畳させるように配設されたイメー
   ジコンバイナ（６ａ，６ｂ）と、前記映像表示手段（３
   ）と前記イメージコンバイナ（６ａ，６ｂ）との間に配
   設され、前記映像表示手段（３）に表示された右眼視映
   像（３０ａ）と左眼視映像（３０ｂ）からの光束を受け
   て、左右両眼に導く２つの平行光に変換する左右視映像
   分離伝送光学系（２）とを少なくとも備え、 前記観察物体（７）の拡大立体像に、前記映像表示手段
   （３）に表示される複数の映像を所望の深度に重畳して
   観察可能にすることを特徴とした映像重畳型実体顕微鏡
   装置。
3. （３）前記右眼視映像（３０ａ）と左眼視映像（３０ｂ
   ）が前記映像表示手段（３）上で重ならないように分離
   して表示され、かつ、前記左右視映像分離伝送光学系（
   ２）が前記右眼視映像（３０ａ）と左眼視映像（３０ｂ
   ）それぞれからの光を受けて右眼用および左眼用の平行
   光に変換する２つのコリメートレンズ（２０ａ，２０ｂ
   ）からなることを特徴とした請求項（２）記載の映像重
   畳型実体顕微鏡装置。
4. （４）前記右眼視映像（３０ａ）と左眼視映像（３０ｂ
   ）が前記映像表示手段（３）上で異なる色で表示され、
   かつ、前記左右視映像分離伝送光学系（２）が前記右眼
   視映像（３０ａ）と左眼視映像（３０ｂ）それぞれから
   の光を受けそれぞれの映像だけを透過する色フィルタ（
   ２１ａ，２１ｂ）と右眼用と左眼用の平行光に分離変換
   する光学系とからなることを特徴とした請求項（２）記
   載の映像重畳型実体顕微鏡装置。
5. （５）前記右眼視映像（３０ａ）と左眼視映像（３０ｂ
   ）が前記映像表示手段（３）の画面上で周期的に交互に
   表示され、かつ、前記左右視映像分離伝送光学系（２）
   が前記右眼視映像（３０ａ）と左眼視映像（３０ｂ）そ
   れぞれからの明滅光に同期してＯＮ−ＯＦＦする光スイ
   ッチ素子（２５ａ，２５ｂ）と右眼用と左眼用の平行光
   に分離変換する光学系とからなることを特徴とした請求
   項（２）記載の映像重畳型実体顕微鏡装置。