JPH075372A - 双眼実体顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】眼幅調整の際に接眼レンズ系を互いに接近する
方向または離れる方向に回動させたとしても偏向プリズ
ムは、その眼幅調整のための接眼レンズ系の回動に伴っ
て回動せず、従って眼幅調整に伴う観察角の補正を行う
ために偏向プリズムを回転させる必要がない双眼実体顕
微鏡を提供する。 【構成】 本発明の双眼実体顕微鏡は、一個の対物レン
ズ１０１を有し被検物Ｅの第１と第２の中間像を作るた
めの対物光学系と、第１と第２の接眼レンズ系１０５、
２０５と、各接眼レンズ系１０５、２０５と対物レンズ
１０１との間に設けられた第１、第２の正立光学系１０
４、２０４とを有し、各正立光学系１０４、２０４と対
物レンズ１０１との間で対物レンズ１０１の光学中心を
通る光軸と平行な光軸に沿って定義される一対の光路１
００、２００に、一対の光路１００、２００を互いに外
側に向けて偏向させて観察角θを形成する偏向プリズム
５０５、５０６を設けることにより検者の視軸と各接眼
レンズ１０５、２０５の光学中心を通る光軸とが一致す
るように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は双眼実体顕微鏡の光学構
成に関し、さらに詳しくは眼科分野で利用されるスリッ
トランプの双眼実体顕微鏡の光学構成に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】双眼実体顕微鏡の光学型式はグリノー型
とガリレオ型に大別される。グリノー型は第１図に模式
的に示すように２つの光路Ｉ及びIIが挟角ωをもって被
検物面で交差するように構成されている。これら光路
Ｉ，IIにはそれぞれ対物レンズ系1a，1b、正立光学系2
a，2b、及び接眼レンズ系3a，3bを有しており、かつ対
物レンズへの入射光軸ＩＡと接眼の観察光軸ＩＢが平行
になるように構成されている（同様に光路IIにおいて
も、その入射光軸IIAと観察光軸IIBは平行）。ここで挟
角ωは検者眼 e₁,e₂が被検物Ｅを顕微鏡を使わずに肉眼
で自然視状態で近距離観察するときの輻輳角10°〜16°
が選ばれる。このため、グリノー型双眼顕微鏡では、対
物レンズへの入射光軸ＩA，IIAの挟角ω(以下これをス
テレオアングルという)と接眼レンズ系3a，3bの観察光
軸ＩB，IIBの挟角θ（以下これを観察角という）とが等
しく、かつ上述のようにステレオアングルωが自然視状
態の輻輳角に等しく構成されているため、自然な立体視
ができるという長所を有する。しかしながら、光路Ｉ，
IIを斜交させるため、光学部品組み付けのための機械加
工が複雑であり、また対物レンズ系1a，(1b)と正立光学
系2a(2b)との間に通常配置される図示しない合焦や変倍
光学系の構成も複雑となるという欠点を有していた。

【０００３】他方、ガリレオ型双眼顕微鏡は第２図に示
すように光路III及びIVはその光軸を互いに平行に構成
している。光路IIIは対物レンズ系４と、中間像Paを作
るための結像レンズ系7a、正立光学系5a、及び中間像Pa
を観察するための接眼レンズ系6aとから構成される。ま
た、光路IVは前記対物レンズ系４を共通の対物レンズと
して有し、かつ光路IIIと同様に結像レンズ系7b、正立
光学系5b、接眼レンズ系6bとから構成される。ここで両
結像レンズ系7a，7bの光軸は、互いに平行でかつ対物レ
ンズ系４の光軸4aとも平行になっている。また、接眼レ
ンズ系6a，6bの観察光軸IIIB，IVBも結像レンズ系7a，7
bの光軸とそれぞれ平行になるよう構成されている。結
像レンズ系7a，7bの間隔で定義される基線長ｌによって
対物レンズ系４への入射光軸IIIA，IVAの作るステレオ
アングルωが定められる。このステレオアングルωによ
る視差をもつため、観察光軸IIIB，IVBが作る観察角θ
が０であっても被検物Ｅを立体視することができる。こ
のガリレオ型双眼顕微鏡は、上述したように２つの光路
III，IVが互いに平行であるため光学系の構成が簡単で
あり、合焦機構や変倍機構の構成も簡単にでき、また、
撮影光学系や側視鏡等の附属光路の追加も比較的楽にで
きる長所を有していた。

【０００４】一般に、人間の眼は、遠方視状態では、両
眼視線に輻輳がなく、また水晶体の調節をしないもっと
も楽で疲労の少ない観察状態をとっている。このことは
顕微鏡観察においても同様で、両観察光軸IIIB，IVBが
互いに平行なガリレオ型顕微鏡の方が両者が輻輳してい
るグリノー型のそれよりも観察時の疲労が少なく長時間
の観察に有利であるといわれている。

【０００５】しかしながら、顕微鏡は近距離に配置され
た小物体を拡大観察する装置であり、ガリレオ型顕微鏡
において、たとえ、光学的にはあたかも無限遠方からの
光束が眼に入射しようとも、脳へは近距離の物体を見て
いるという前提情報があり、自然な感覚との間に差を生
むという欠点があった。このことは、特に、眼の回旋運
動情報、すなわち輻輳運動情報がないにもかかわらず、
ステレオアングルωに起因する視差が観察されるため、
観察者は通常の立体感よりも強い不自然な立体視をする
という欠点があった。

【０００６】また、さらに眼科分野で利用されるスリッ
トランプ装置の双眼実体顕微鏡の場合を例にとれば、医
師は被検眼へのスリット照明光の照射位置の調整やスリ
ットの幅、長さ等の調整、あるいは被検眼への簡単な手
術処置のためにしばしば被検眼を肉眼で観察する必要が
あり、その時は当然に医師の観察眼は近用視状態におか
れる。そして、次には顕微鏡をのぞき輻輳のない遠方視
状態に眼を開散させ、立体視しなければならず、なかな
か瞬時には隔像や立体視ができないという欠点があっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなガリレオ型
双眼実体顕微鏡における立体感の誇張や肉眼視から立体
視の開散運動の必要性等は、従来いわれていた観察疲労
の少なさを打消し、逆にグリノー型顕微鏡に比して観察
疲労が大きくなったり、観察の不正確さや、距離感誤認
による処置ミスを招くなど、前述の種々の長所を持つに
もかかわらず、ガリレオ型顕微鏡の欠点となっていた。

【０００８】他方、グリノー型双眼実体顕微鏡にあって
は、被検物の肉眼による近用視と同じ立体視感で顕微鏡
下においても観察ができるという上述の長所を有する
が、より微少な高低差を知りたいとき、自然視に近い立
体感では判別ができない場合があり、立体感を強めたい
という要求があった。

【０００９】本発明は、以上述べた従来の双眼顕微鏡の
種々の欠点の解消や要求を満たすためになされたもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の双眼実体顕微鏡は、被検物の第１と第２の中間像を作
るための対物光学系と、該第１と第２の中間像のそれぞ
れを観察するための第１と第２の接眼レンズ系とを有
し、前記中間像を正立像として観察できるように第１と
第２の正立光学系を前記第１と第２の接眼レンズの前方
にそれぞれ配置し、前記第１と第２の接眼レンズ系の作
る観察角θを変化させて観察角の立体感を変化させるた
めの観察角調節手段として前記第１と第２の正立光学系
を用い、該観察角調節手段はその光軸上でこの光軸に沿
って進む光線を各接眼レンズの光軸に沿って進ませると
いう条件が維持されていることを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項４に記載の双眼実体顕微鏡
は、一個の対物レンズを有し被検物の第１と第２の中間
像を作るための対物光学系と、第１と第２の接眼レンズ
系と、該各接眼レンズ系と前記対物レンズとの間に設け
られた第１、第２の正立光学系とを有し、該各正立光学
系と前記対物レンズとの間で該対物レンズの光学中心を
通る光軸と平行な光軸に沿って定義される一対の光路
に、該一対の光路を互いに外側に向けて偏向させて観察
角を形成する偏向プリズムを設けることにより検者の視
軸と各接眼レンズの光学中心を通る光軸とが一致するよ
うに構成したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の双眼実体顕微鏡によれば、グ
リノー型実体顕微鏡、ガリレオ型実体顕微鏡の双方の長
所を兼ね備えさせつつ、かつ、観察像の劣化を伴うこと
なく顕微鏡下の観察時の立体感を自由に選ぶことがで
き、立体視観察に極めて便利ある。

【００１３】請求項４に記載の双眼実体顕微鏡によれ
ば、眼幅調整の際に接眼レンズ系を互いに接近する方向
または離れる方向に回動させたとしても偏向プリズム
は、その眼幅調整のための接眼レンズ系の回動に伴って
回動せず、従って眼幅調整に伴う観察角の補正を行うた
めに偏向プリズムを回転させる必要がない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を良好な実施例を示す図をもと
に説明する。

【００１５】第３図は本発明に係る双眼実体顕微鏡を、
スリットランプの双眼実体顕微鏡部を例にその光学配置
を示すものである。この双眼顕微鏡は、被検物Ｅの第１
と第２の中間像102，202を作るための対物光学系、およ
び接眼レンズ系105，205をもち、第１光路100と第２光
路200の２つの光路から構成されている。第１光路100は
共通の単対物レンズ系101 、中間像102 を結像するため
のレンズでかつ単対物レンズ系101 の光軸101aと平行に
その光軸をもつ結像レンズ系103 、光路偏光手段であ
り、かつ正立光学系としての変形ポロプリズム104 、及
び中間像102 を観察するための接眼レンズ系105 から構
成されている。他方、第２光路200 は、前記単対物レン
ズ系101、中間像202を形成するためのレンズでかつ単対
物レンズ系101 の光軸101aと平行にその光軸をもつ結像
レンズ203、光路偏向手段であり、かつ正立光学系とし
ての変形ポロプリズム204、及び中間像202を観察するた
めの接眼レンズ系205 から構成されている。

【００１６】この型式で示す対物光学系は、１つの共通
な対物レンズ系101 と対物レンズ系101 の光軸101aと平
行な光軸を有し、第１と第２の中間像102，202を形成す
るための第１と第２の結像レンズ系103，203 とから構
成されている。

【００１７】ここで、変形ポロプリズム104，204を構成
するプリズム106，206のそれぞれの頂角αは(90°−ω/
４)の大きさを持たせている。ωは被検物Ｅへの、第１
光路100 の入射光軸100Aと第２光路200の入射光軸200A
との作るステレオアングルであり、大きさは２つの結像
レンズ103と203との間の基線長ｌによって定まる。上記
のαとωの関係から第１光路100 の観察光軸100Bと第２
光路200 の観察光軸200Bとの成す観察角θはステレオア
ングルωと等しい角度に構成される。

【００１８】このようにステレオアングルωと観察角θ
とを等しくすると、肉眼による自然な立体視感にもっと
も近い観察感をもつことは以下の実験結果からも裏付け
られた。

【００１９】実験は第４図に示すような内径ａ＝2.0m/
m、深さｄ＝2.0m/m(深さ/内径比＝1)の円錐柱穴300 を
有する被検物体を第１表に示す10人の観察者にまず肉眼
で観察させ、次に第２表に示す５種類の双眼実体顕微鏡
を使って上記被検物体を全観察者に観察させた。そし
て、各機種毎に顕微鏡下観察における被検物体の内径ａ
と深さｄの比が上記肉眼時のそれより大きいか小さいか
を１から５までの５段階評価で答えてもらった。なお、
肉眼と同程度の場合を３とし、立体感が強くなる、すな
わち、深さ／内径比が大きくなる程４，５と答えさせ、
逆に立体感が少ない場合は２，１と小さい数で答えさせ
た。10名の観察者による５機種の顕微鏡の立体感は第３
表の通りである。

【００２０】

【表１】

【表２】

【表３】 第３表の結果からわかるように、観察者の立体感は観察
角θともっとも密接な関係にあり、本願もガリレオ型も
グリノー型もともに観察角θが小さくなる程立体感は大
きくなる。また、両型式ともステレオアングルωと観察
角θとが等しい場合、肉眼と同様の自然な立体感が得ら
れることが立証された。

【００２１】以上、説明したように、本実施例によれ
ば、結像レンズ103，203の光軸を互いに平行配置のまま
にしているため、この前後に配置される変倍光学系や合
焦光学系（結像レンズがこれを兼ねる場合もある）及び
これらの駆動機構がグリノー型に比較して簡単にできる
し、また撮像光学系等の附属光学系の組み込みも容易で
あるというガリレオ型式の双眼実体顕微鏡の利点と、肉
眼観察時と同様の自然な立体感で顕微鏡下観察ができる
グリノー型の利点を合せ持つ、新しいガリレオ型式の双
眼実体顕微鏡を得ることができる。

【００２２】上記第１の実施例においてはステレオアン
グルωと観察角θが等しく成るよう固定的構成とした
が、観察角θを可変とすることによって、グリノー型
式、ガリレオ型式両型式とも、顕微鏡下観察時の立体感
を肉眼時のそれよりも大きくしたり、小さくしたり変化
できることが望まれる場合がある。

【００２３】第５図は、そのため観察角調節手段を備え
た構成の１実施例を示すもので、第１図または第２図に
示した両型式の光路偏光手段であり、かつ正立光学系の
変形例を一つの光路の正立光学系のみを図示するもので
ある。光路偏向手段である正立光学系400 は２つのドー
ププリズム401と402とから構成され、第２のドーププリ
ズム402 の反射面402aは第１のドーププリズム401 の反
射面401aに対し垂直になるように配置されており、両ド
ーププリズムにより倒立像が正立像として観察されるよ
う正立光学系を構成している。そして、第２ドーププリ
ズム402を軸403を回転軸として回転することにより観察
光軸404 を水平面内で移動できる観察角調節手段をもっ
ており、この観察角θを変化させることにより立体感を
変化させ得るように構成されている。

【００２４】第６図は立体感を変化させるための他の実
施例を示す図である。一つの光路の光路偏向手段である
正立光学系410 は、第１の直角プリズム411 と、回転ミ
ラー412 と、第１直角プリズム411 の稜線と垂直な面内
に稜線をもつ第２の直角プリズム413 とから構成され、
しかも回転ミラー412 と第２直角プリズム413 とは接眼
レンズ500 とともに一体となって回転軸412aを軸として
回転できるような観察角調節手段をもって構成されてい
る。これにより、観察角θを変化させ、もって立体感を
変化できるようにしている。

【００２５】第７図は、立体感を可変とするためのさら
に他の実施例を示す図であり、一つの光路の光路偏向手
段である正立光学系420 はダハ面421aを有するダハ直角
プリスム421と、第２の直角プリズム422とから構成さ
れ、この第２直角プリズム422は、その反射面422a内の
回転軸422bを中心に接眼レンズ500 と一体に回転できる
ような観察角調節手段をもって構成されている。これに
より、観察角θを変化させ、立体感を変化できるように
している。また、第２直角プリズム422 はダハ直角プリ
ズム421 との間隔Ｄを変化でき、これにより観察者の瞳
孔間距離に観察光学系を調節できるように構成されてい
る。

【００２６】ところで、このような観察角調節手段を備
えることは、第３図に示す例に限らず、第１図に示すグ
リノー型、第２図に示すガリレオ型においても適用でき
る。この場合、グリノー型は、対物レンズ型と結像レン
ズ系とが共用されており、対物光学系は第１の中間像を
形成するための第１の対物レンズ系1aと第２の中間像を
形成するための第２の対物レンズ系1bとからなり、かつ
第１と第２の対物レンズ系1a,1bはステレオアングルω
を有するように互いの光軸を交差している。

【００２７】以上説明したように、第５図から第７図の
観察角調節手段をもつ双眼実体顕微鏡を使用すれば、顕
微鏡下の観察時の立体感を自由に選ぶことができ、立体
視観察に極めて便利である。

【００２８】また、上記の各実施例とも観察角θを得る
のに反射面を利用しているが、本願はこれに限定される
ものでなく、プリズムの屈折作用を利用してもよい。第
８図はその一例を示すもので、第１光路100 の対物レン
ズ101 と結像レンズ103の間に観察角θを形成するため
の偏向プリズム505を、同様に第２光路200の対物レンズ
101と結像レンズ203の間に観察角θを形成するための偏
向プリズム506をそれぞれ配置することにより観察角θ
を得ている。なお、本実施例では、さらに偏向プリズム
505 は色消しの小プリズム501と502から成るロータリー
プリズムで構成され、これらは軸505aを回転軸として互
いに反対方向に同量づつ回転するロータリープリズムを
採用している。また同様に偏向プリズム506も色消し小
プリズム503,504から成るロータリープリズムで構成さ
れている。これら観察角調節手段であるロータリープリ
ズムを作動させると、観察角θが変化できるようになっ
ている。なお、結像レンズ103，203以降の左右それぞれ
の接眼系もロータリープリズムの作動と同時に連動して
その交差角を変化させ、観察角θの変化に追従して軸ズ
レをおこさないように構成されている。

【００２９】

【効果】本願発明は、以上説明したように各正立光学系
の光軸上でこの光軸に沿って進む光線を各接眼レンズの
光軸に沿って進ませるという条件を維持させつつ、第１
と第２の接眼レンズ系の作る観察角θを変化させる観察
角調節手段を対物レンズと接眼レンズとの間に設ける構
成としたので、グリノー型実体顕微鏡、ガリレオ型実体
顕微鏡の双方の長所を兼ね備えさせつつ、かつ、観察像
の劣化を伴うことなく顕微鏡下の観察時の立体感を自由
に選ぶことができ、立体視観察に極めて便利な双眼実体
顕微鏡を提供することができるという効果を奏する。

【００３０】また、各接眼レンズ系と対物レンズとの間
で対物光学系の光軸と平行な光軸に沿って定義される一
対の光路に、互いに外側に向けて偏向させて観察角を形
成するための偏向プリズムを設けることにより検者の視
軸と各接眼レンズの光学中心を通る光軸とが一致するよ
うに構成したので、眼幅調整の際に接眼レンズ系を互い
に接近する方向または離れる方向に回動させたとしても
偏向プリズムは、その眼幅調整のための接眼レンズ系の
回動に伴って回動せず、従って眼幅調整に伴う観察角の
補正を行うために偏向プリズムを回転させる必要がない
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のグリノー型双眼実体顕微鏡の光学配置
を示す図である。

【図２】 従来のガリレオ型双眼実体顕御鏡の光学配置
を示す図である。

【図３】 本願の第１の実施例を示す光学配置図であ
る。

【図４】 立体感テストに使用した被検物を示す斜視図
である。

【図５】 本発明の第２の実施例をその一方の光路の正
立光学系部のみを示す図である。

【図６】 本発明の第３の実施例をその一方の光路の正
立光学系部のみで示す図である。

【図７】 本発明の第４の実施例をその一方の光路の正
立光学系部のみで示す図である。

【図８】 本発明の第５の実施例を示す光学配置図であ
る。

【符号の説明】

100B,200B…観察光軸 1a,1b,101…対物レンズ系 102,202…中間像 103,203…結像レンズ系 104,204…ポロプリズム（正立光学系） 400,410,420…光路偏向手段 105,205…接眼レンズ系 505,506…偏向プリズム ω…ステレオアングル θ…観察角 Ｅ…被検物

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検物の第１と第２の中間像を作るための
   対物光学系と、該第１と第２の中間像のそれぞれを観察
   するための第１と第２の接眼レンズ系とを有し、前記中
   間像を正立像として観察できるように第１と第２の正立
   光学系を前記第１と第２の接眼レンズの前方にそれぞれ
   配置した双眼実体顕微鏡であって、 前記第１と第２の接眼レンズ系の作る観察角θを変化さ
   せて観察角の立体感を変化させるための観察角調節手段
   として前記第１と第２の正立光学系を用い、該観察角調
   節手段はその光軸上でこの光軸に沿って進む光線を各接
   眼レンズの光軸に沿って進ませるという条件が維持され
   ていることを特徴とする双眼実体顕微鏡。
2. 【請求項２】対物光学系は１つの共通な対物レンズ系と
   該対物レンズ系の光軸と平行な光軸を有し、第１と第２
   の結像レンズ系とから構成されたことを特徴とする請求
   項１に記載の双眼実体顕微鏡。
3. 【請求項３】対物光学系は第１の中間像を形成するため
   の第１の対物レンズ系と、第２の中間像を形成するため
   の第２の対物レンズ系とからなり、かつ該第１と第２の
   対物レンズ系はステレオアングルωを有するように互い
   の光軸を交差して成ることを特徴とする請求項１に記載
   の双眼実体顕微鏡。
4. 【請求項４】一個の対物レンズを有し被検物の第１と第
   ２の中間像を作るための対物光学系と、第１と第２の接
   眼レンズ系と、該各接眼レンズ系と前記対物レンズとの
   間に設けられた第１、第２の正立光学系とを有し、該各
   正立光学系と前記対物レンズとの間で該対物レンズの光
   学中心を通る光軸と平行な光軸に沿って定義される一対
   の光路に、該一対の光路を互いに外側に向けて偏向させ
   て観察角を形成する偏向プリズムを設けることにより検
   者の視軸と各接眼レンズの光学中心を通る光軸とが一致
   するように構成したことを特徴とする双眼実体顕微鏡。