JPH06294933A

JPH06294933A - 三次元像を電子スクリーンに表示するための立体顕微鏡

Info

Publication number: JPH06294933A
Application number: JP5344531A
Authority: JP
Inventors: Ulrich Kohlhaas; ウルリヒ・コールハース; Hartmut Wolf; ハルトムート・ヴォルフ
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1994-10-21
Also published as: CH687109A5; DE4243556A1

Abstract

(57)【要約】【目的】１台のテレビカメラで立体像を得る。【構成】立体顕微鏡像を電子再生装置に表示するため
に、立体結像光線を交互に遮断し且つそれらの光線を集
合させて、ＴＶカメラで交互に結像するための補助手段
を導入することができる箇所を立体顕微鏡に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は三次元顕微鏡像をＴＶス
クリーンなどの電子画像再生装置に表示させるようにし
たものである。

【０００２】

【従来の技術】立体顕微鏡は外科を始めとして、小型の
機械部品や電子部品の製造及び管理の分野に適用される
機会が多くなってきている。多くの適用分野で、実物表
示の目的であれ、作業現場とは離れた観察場所への画像
伝送の目的であれ、立体顕微鏡像、すなわち、三次元顕
微鏡像をＴＶスクリーンなどの電子画像再生装置にも表
示すべきである。

【０００３】専門家は、職業上熟知している事項に基づ
いて、立体顕微鏡像を電子スクリーンへ伝送するため
に、２つの立体光路の各々をビーム分割器を介して立体
顕微鏡から取出して、受像装置に供給することを思い付
いた。ドイツ実用新案第８９０２７１０号では、立体観
察又は立体記録のために２台のＴＶカメラを手術用顕微
鏡と接続し且つそれらのカメラをそれぞれ１つの立体半
像によって動作させることを提案している。２台のＴＶ
カメラの立体半像は共通のスクリーンに隣り合わせて表
示して観察するか、あるいは、２つのスクリーンに表示
して、それ自体良く知られているプリズム眼鏡を使用し
て観察することが可能である。そのような受像装置や、
画像再生装置は、たとえば、米国特許第５０２８９９４
号及びドイツ特許第４１３４０３３号に記載されてい
る。

【０００４】２台のＴＶカメラにかかる費用を別にして
も、上述の公知の方法は中心位置合せに課される条件に
関しても欠点を有する。すなわち、２つの立体半像を立
体顕微鏡の接眼レンズで観察する場合、外部に基準点が
欠落している。両眼は中心位置合せ及び倍率に関してあ
る程度容認するが、ＴＶスクリーン又はモニタに表示す
る場合には、周囲環境も取込まれてしまうので、製造の
精度及び調整の精度を向上させることが必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、立体顕微鏡
により得られた三次元像を１台のＴＶカメラのみでモニ
タへ伝送することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題は、−物体から来る結像光線の方向に見て−結像対
物レンズ（主対物レンズ）の後に、２つの観察チャネル
の一方を立体半像によって交互に動作させる手段を設
け、立体半像を電子受像装置に交互に表示する手段をさ
らに設けることにより解決される。本発明の構成及び好
都合な実施例は特許請求の範囲請求項２から請求項６の
特徴の中に含まれている。

【０００７】本発明の実施形態の例を図面に示し、以
下、それらの例をさらに詳細に説明する。しかしなが
ら、図示した実施例が本発明の思想を限定するとみなす
べきではなく、ここには図示されてはいないが、立体結
像光線をビデオ周波数で交互に遮断し且つその後に軸方
向に集合させる別の補助手段によっても本発明の思想を
実現することは可能である。

【０００８】

【実施例】図１において、図中符号０は物体平面を示
す。この物体平面から立体観察光線９，１０は立体角度
を成して立体顕微鏡の主対物レンズに入射する。無限遠
に向かって結像する主対物レンズ４は２つの部分光束
９，１０を互いに平行にする。これにより、立体チャネ
ル１１，１２に収めることができる拡大光学系を、両方
向に利用可能であり、その結果、２つの異なる倍率を実
現する反転自在のガリレイ光学系として構成できるよう
になっている。図１には１つのガリレイ光学系１３ｂの
みが図示されており、２本の立体光線９，１０の光路は
ガリレイ光学系を通過する。偏向素子１６は立体光線９
をパルス動作ミラー１５へ投射する。このミラーは通
常、立体光線９及び１０を半像列を表示する周波数の二
分の一の周波数で拡大光学系１３ｂに交互に入射させ、
そこからＴＶカメラ１８へ送り出す。ＴＶカメラ１８の
場所における２つの立体光線９，１０の光路の取り違い
を回避するために、ここでは、１つの半像の持続時間よ
り短いか又はそれと等しい積分時間をもってＴＶカメラ
を動作させる。パルス動作ミラー１５の代わりに、切替
え自在のビーム分割器又は等しい周波数で動作するダイ
アフラムを使用することも可能である。制御装置１６は
スクリーン１９にあり、立体半像を交換するためにトリ
ガされる切替え自在の偏光フィルタを制御することがで
きる。この場合、使用者は偏光眼鏡３１をかけることに
なる。ただし、液晶シャッタ眼鏡をトリガすることも可
能であり、この液晶シャッタ眼鏡は各々適切な目にスク
リーン１９の上の付属する画像を提供する（スクリーン
上の２つの立体シーンを順次表示する）。未使用の立体
チャネル１１の空いた空間には、電子制御装置又は手術
領域を照明する付加的な照明装置、あるいは別の補助手
段を収納することができる。

【０００９】図２に示す実施例の中で、図１に示した実
施例でも使用されていた素子は同じ図中符号で指示され
ている。しかしながら、図１の実施例とは対照的に、Ｔ
Ｖカメラ１８を介してモニタに顕微鏡の像を表示するの
と同時に、観察及び／又は文書化のための出力端子１
ａ，１ｂも設けられているので、２つの拡大光学系１３
ａ，１３ｂを使用する。主対物レンズ４と拡大光学系１
３ａ，１３ｂとの間には、主対物レンズ４の後で立体結
像光線９及び１０をビデオ周波数で遮断し、共通軸に乗
せ、その光線を立体チャネル１２の拡大光学系１３ｂに
供給することを目的とする偏光光学系がある。その後に
続くミラー３２は光路を立体チャネル１２から側方へ偏
向させ、その光線は検光子６を経てＴＶカメラ１８の結
像光学系１７に至る。偏光光学系はビーム分割器５ａ，
５ｂと、ＦＬＣ（強誘電性液晶）スイッチ７ａ及び７ｂ
と、光学偏光子８ａ及び８ｂから構成されている。光線
９及び１０の集合の原理については、図３ａ及び図３ｂ
に関連して説明する。ビーム分割器はプリズム分割器か
ら構成されても良いし、あるいは、斜めに配置したスプ
リッタプレートから構成されていても良い。光学偏光子
としては、直線偏光子又は円偏光子と、ラムダ／４波長
板との組合せを使用できる。

【００１０】光線９は偏光子８ａで直線偏光され、ま
た、光線は８ａに対してπ／２だけ回転されている偏光
子８ｂで直線偏光される。すなわち、光線９及び１０の
成分は互いにπ／２の角度を成すことになる。ＦＬＣス
イッチ７ａ及び７ｂに負電圧を印加すると図３ａ、光は
それらのスイッチを変化なく透過し、続いて２つのビー
ム分割器５ａ及び５ｂを通って再び集合される。その後
に続く検光子６は物体から来た光線１０のみを透過させ
る。

【００１１】ＦＬＣスイッチ７ａ及び７ｂに正電圧を印
加すると図３ｂ、光線９及び１０の成分はπ／２回転す
ることになるので、光線９が検光子６を透過する。図２
には、ＦＬＣスイッチ７ａ及び７ｂは２つの素子として
図示されているが、適切な大きい直径を有する単一の構
成要素として構成することも可能である。

【００１２】図３ｃ及び図３ｄでは、偏光子８ａ，８ｂ
が同じ向きをとっているのに対し、ＦＬＣスイッチ７
ａ，７ｂは逆向きに制御される。従って、この場合に
は、偏光子８ａ，８ｂを適切な大きい直径を有する単一
の構成要素として構成することができる。この実施例に
ついては、顕微鏡本体の対物レンズ４の背後に切離し箇
所２８を設け、そこにアダプタ部品２８ａをはめ込み可
能であることがわかる。

【００１３】図４に示す実施例においては、対物レンズ
４と拡大光学系１３ａ，１３ｂとの間に偏光子８ａ，８
ｂとビーム分割器５ａ，５ｂのみが設けられている。ビ
ーム分割器３ｂと検光子６との間にＦＬＣスイッチ７が
ある。この実施例の利点は、主対物レンズ４としてビー
ム分割器５との間のスペースが狭くてすむことと、直径
の小さい１つのＦＬＣスイッチを設けるだけで良いこと
である。直接観察の場合、双眼鏡胴１を設け、その前方
には、偏光子８ａに対して交差し且つ偏光子８ｂに対し
ては平行に位置している検光子６ａを配置する。切離し
箇所２８でアダプタ部品２８ｂを顕微鏡本体に装着する
ことができる。

【００１４】図４に示す実施例における偏光子８ａ，８
ｂ及びＦＬＣスイッチ７の機能は、図３ａ及び図３ｂの
図と同様に作成されている図５ａ及び図５ｂから明白で
ある。

【００１５】図６には、本発明を双眼鏡胴１を使用せず
にどのように適用できるかを示す。図を簡略化するため
に、対物レンズ４の背後で関連する装置部品のみ、すな
わち、偏光子８ａ，８ｂ、ＦＬＣスイッチ７ａ，７ｂ、
ビーム分割器５ｂ及び検光子６のみを図示する。この場
合、立体光線９の一部を観察用鏡胴へ導く必要はないの
で、ビーム分割器５ａの代わりのミラー３２を使用して
いる。立体結像光線９，１０はビーム分割器５ｂを経た
後に、結像光学系１７を介してＴＶカメラ１８に交互に
到達し、ここでは図示されていないモニタに観察が可能
となるように表示できる。

【００１６】図７には、立体結像光線９及び１０の遮断
を回転チョッパホイール２０により行うような本発明の
一実施例を示す。このチョッパホイールは、光ゲート２
２に対応する基準マーク２１を有しており、ホイールに
は光を透過しない領域２０ａと、光を透過する領域２０
ｂとがある。それらの領域２０ａ，２０ｂの面積は、立
体結像光線９，１０のチャネルの取り違えを阻止するよ
うな広さに選択されなければならない。チョッパホイー
ル２０は、駆動最終段を有するアナログ電子回路に接続
するモータ２３により駆動される。光ゲート２２のパル
スと三次元電子回路のモータからの同期パルスは、オフ
セットを含めて、制御回路の現在値又は目標値である。
この制御回路は制御手段と、ＰＬＬ回路（フェーズロッ
クトループ）と、駆動最終段を伴なうアナログ電子回路
及びモータから成る制御経路とから構成されている。こ
のような構成を使用すれば、チョッパホイールの回転速
度は一定になり、さらに、所定の同期パルスと同相に保
たれることになる。

【００１７】図８では、立体光線９，１０の分解手段と
して、ビデオ周波数で動作する電気機械方式のカメラシ
ャッタ２４，２５を使用している。同図ａにはカメラシ
ャッタの制御を示し、また、同図ｂ及びｃには、立体結
像光線９，１０の光路に配置されたカメラシャッタ２
４，２５の開放時間と閉鎖時間を示す。図９に示す実施
例においては、立体結像光線９，１０を交互に遮断する
ための手段として、開放した状態で光を偏光ビーム分割
器５ｃ介してＴＶカメラ１８へさらに導くような向きに
定められている強誘電性液晶シャッタ２６，２７を使用
している。同図ａ，ｂ及びｃは、シャッタの制御と、光
線９及び光線１０の各々の光路の開放時間及び閉鎖時間
とを先と同じように示している。

【図面の簡単な説明】

【図１】モニタを介して観察できるように拡大チャネル
を２つの立体半像によって動作させるために、主対物レ
ンズの背後に配置される偏向素子と、パルス動作ミラー
とを有する実施例の概略図。

【図２】双眼鏡胴を通しての観察と、モニタでの観察の
双方のために、主対物レンズの背後に配置される偏光子
と、強誘電性の液晶スイッチとを有する実施例の概略
図。

【図３】図２に示す実施例における光の偏光と遮断の過
程を示す図。

【図４】図２に示す実施例の変形構成の概略図。

【図５】図４に示す実施例における光の偏光の過程を示
す図。

【図６】図４に示す実施例の変形構成の概略図。

【図７】図１に示す実施例の変形構成を示す図とここで
使用されているチョッパホイールを示す図。

【図８】図６に示す実施例の変形構成を示す図とそのシ
ャッタの制御を示す図。

【図９】図８に示す実施例の変形構成を示す図とそのシ
ャッタの制御を示す図。

【符号の説明】

４主対物レンズ５ａ，５ｂビーム分割器６検光子７ａ，７ｂＦＬＣスイッチ８ａ，８ｂ偏光子９，１０立体結像光線１１，１２立体チャネル１３ａ，１３ｂ拡大光学系１５パルス動作ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三次元像を電子スクリーンに表示するた
めの立体顕微鏡において、−物体から来る結像光線の方
向に見て−１つ又は複数の結像対物レンズの後に、２つ
の観察チャネル（１２）の一方を立体結像光線（９，１
０）の立体半像によって交互に動作させる手段を設け、
立体半像を画像再生装置（１９）に交互に表示する手段
をさらに設けたことを特徴とする立体顕微鏡。
【請求項２】２つの観察チャネル（１２）の一方を交
互に動作させる手段は、光線を遮断するための少なくと
も１つの分解素子と、光線を集合させるための少なくと
も１つの偏向素子とから構成されていることを特徴とす
る請求項１記載の立体顕微鏡。
【請求項３】立体結像光線（９，１０）の各々の中の
結像対物レンズ（４）の背後に、光学偏光子（８ａ，８
ｂ）と、強誘電性液晶スイッチ（７ａ，７ｂ）と、ビー
ム分割器（５ａ，５ｂ）とが配置され、少なくとも一方
の観察チャネル（１２）に対して１つの拡大光学系（１
３ｂ）が設けられ、拡大光学系（１３ｂ）の後に光学検
光子（６）と、結像光学系（１７）と、電子画像再生装
置のＴＶカメラ１８とが設けられていることを特徴とす
る請求項１又は２記載の立体顕微鏡。
【請求項４】立体結像光線（９，１０）の各々の中の
結像対物レンズ（４）の背後に、光学偏光子（８ａ，８
ｂ）及びビーム分割器（５ａ，５ｂ）とが配置され、少
なくとも一方の観察チャネル（１２）に対して１つの拡
大光学系（１３ｂ）が設けられ、拡大光学系（１３ｂ）
の後に強誘電性液晶（７）と、光学検光子（６）と、Ｔ
Ｖカメラ（１８）とが設けられていることを特徴とする
請求項１又は２記載の立体顕微鏡。
【請求項５】結像光路の一方（９）の中の結像対物レ
ンズ（４）の背後に偏向素子（１６）が設けられ且つ他
方の観察光路（１０）の中に、一部は透過し、一部は反
射するパルス動作ミラー素子（１５）が設けられてお
り、そのミラー素子は電子制御素子（１６）を介してＴ
Ｖカメラ（１８）及び電子画像再生装置（１９）と接続
し、ＴＶカメラ（１８）は１つの拡大光学系（１３ｂ）
のみを通して結像光線（９，１０）の立体半像によって
交互に動作されることを特徴とする請求項１又は２記載
の立体顕微鏡。
【請求項６】結像対物レンズの後に、分解素子とし
て、電動駆動され、光ゲートを通って回転する円板（２
０）が設けられており、その円板は、立体結像光線
（９，１０）のひとみを交互に開閉するための光を透過
しない領域（２０ａ）及び光を透過する領域（２０ｂ）
と、基準マーク（２１）とを有することを特徴とする請
求項２記載の立体顕微鏡。