(57)【要約】      （修正有）【課題】医療用光学観察装置のカメラアダプタであって、装置寸法が小さく、アダプタ装置の画像品質が充分に良好であるものを提供する。【解決手段】カメラ２１を、平行な光路を有する医療用光学観察装置１の接続部１３に結合するためのカメラアダプタ１９であって、接続部１３が、医療用光学観察装置１の平行な光路９Ａ、９Ｂ中にあり、カメラアダプタ１９は、医療用光学観察装置１の接続部１３に結合するための装置結合部と、カメラ２１を結合するためのカメラ結合部とを含み、光路は、カメラアダプタ１９を通り、直線的光軸に沿って進む。さらに、カメラアダプタ１９は、全焦点間隔が、４０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲にある対物レンズ複合体を備え、この対物レンズ複合体内に、装置側の先端に、正の部分焦点間隔を有するレンズまたはレンズ複合体があり、カメラ側に、負の部分焦点間隔を有するレンズまたはレンズ複合体が続く。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラを、平行な光路を有する医療用光学観察装置（１）の接続部（１３）に結合するためのカメラアダプタであって、
前記接続部が、前記装置（１）の平行な光路（９Ａ、９Ｂ）中にあり、
前記カメラアダプタが、前記装置の、前記接続部に結合するための装置結合部（４１、１４１）と、前記カメラを結合するためのカメラ結合部（４３、１４３）とを有し、
前記光路が、前記カメラアダプタを通り、直線的光軸に沿って進み、
前記カメラアダプタが、全焦点間隔が４０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲にある対物レンズ複合体（４７、１４７、２４７、３４７、４４７）を含み、
前記対物レンズ複合体内に、装置側の先端に、正の部分焦点間隔を有するレンズ（４５１）またはレンズ複合体（４９、１４９、３４９）があり、カメラ側に負の部分焦点間隔を有するレンズ（５７、１５７、３５７）またはレンズ複合体（４４９）が続き、
前記対物レンズ複合体が、望遠系（４７、１４７、２４７、３４７）または３枚玉（４４７）を形成するカメラアダプタ。
【請求項２】
前記対物レンズ複合体が、正の部分焦点間隔を有する、装置側の先端レンズまたはレンズ複合体（４９、１４９、３４９）、および、負の部分焦点間隔を有する、カメラ側の末端レンズまたはレンズ複合体（５７、１５７、３５７）を含む請求項１に記載のカメラアダプタ。
【請求項３】
前記対物レンズ複合体が、装置側の先端レンズまたは前記レンズ複合体（４９、１４９、３４９）として３枚のレンズからなり、全体で正の部分焦点間隔を有するレンズ複合体と、カメラ側の末端レンズまたはレンズ複合体（５７、１５７、３５７）として、負の部分焦点間隔を有する単レンズとを含む請求項２に記載のカメラアダプタ。
【請求項４】
装置側の前記先端レンズ複合体が、接合された２枚のレンズ（５１、５３、１５１、１５３、３５１、３５３）である請求項３に記載のカメラアダプタ。
【請求項５】
装置側の前記先端レンズ複合体のレンズ表面（Ｆ１〜Ｆ５、Ｇ１〜Ｇ５、Ｈ１〜Ｈ５）が、装置側からカメラ側に向かって、正または負の曲率半径、負の曲率半径、正または負の曲率半径、正の曲率半径、および正または負の曲率半径をそれぞれ有し、カメラ側の前記末端レンズ（５７、１５７、３５７）のレンズ表面（Ｆ６、Ｆ７、Ｇ６、Ｇ７、Ｈ６、Ｈ７）が、正の曲率半径、および正の曲率半径をそれぞれ有する請求項４に記載のカメラアダプタ。
【請求項６】
前記対物レンズ複合体（４７）の全焦点間隔が、４０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲にある請求項１から５のいずれか一項に記載のカメラアダプタ。
【請求項７】
カメラ側の前記末端レンズまたはレンズ複合体（１５７）の部分焦点間隔の絶対値が、１１０ｍｍ未満である請求項１から６のいずれか一項に記載のカメラアダプタ。
【請求項８】
前記対物レンズ複合体（４７）の全焦点間隔が、４０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲にあり、カメラ側の前記末端レンズまたはレンズ複合体（５７）の部分焦点間隔の絶対値が、８０ｍｍ未満である請求項６または７に記載のカメラアダプタ。
【請求項９】
前記対物レンズ複合体（４７）の全焦点間隔が、５５ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲にあり、カメラ側の前記末端レンズまたはレンズ複合体（１５７）の部分焦点間隔の絶対値が、１１０ｍｍ未満である請求項６または７に記載のカメラアダプタ。
【請求項１０】
前記対物レンズ複合体（４７）において、負の部分焦点間隔を有するレンズまたはレンズ複合体（４４９）の後に、カメラ側に向かって正の部分焦点間隔を有するレンズ（４５７）またはレンズ複合体が続く請求項１に記載のカメラアダプタ。
【請求項１１】
負の部分焦点間隔を有する前記レンズまたはレンズ複合体（４４９）が、接合体である請求項１０に記載のカメラアダプタ。
【請求項１２】
装置側の前記先端レンズ（４５１）またはレンズ複合体、および前記接合体に続くレンズ（４５７）またはレンズ複合体が、単レンズで構成され、前記接合体が相互に接合された２枚のレンズ（４５３、４５５）を含む請求項１１に記載のカメラアダプタ。
【請求項１３】
装置側の前記先端単レンズ（４５１）のレンズ表面（Ｊ１、Ｊ２）が、装置側からカメラ側に向かって、正または負の曲率半径、および正または負の曲率半径をそれぞれ有し、前記接合体（４４９）のレンズ表面（Ｊ３〜Ｊ５）が、装置側からカメラ側に向かって、正の曲率半径、負の曲率半径、および正の曲率半径をそれぞれ有し、カメラ側の前記末端単レンズ（４５７）のレンズ表面（Ｊ６、Ｊ７）が、装置側からカメラ側に向かって、正の曲率半径、および正または負の曲率半径をそれぞれ有する請求項１２に記載のカメラアダプタ。
【請求項１４】
前記対物レンズ複合体（４７、１４７、２４７、３４７、４４７）が、４枚のレンズ（５１、５３、５５、５７、１５１、１５３、１５５、１５７、３５１、３５３、３５５、３５７、４５１、４５３、４５５、４５７）を有する請求項１から１３のいずれか一項に記載のカメラアダプタ。
【請求項１５】
入射瞳の直径が、１８ｍｍ未満である請求項１から１４のいずれか一項に記載のカメラアダプタ。
【請求項１６】
調整装置（２２１）を備え、これにより、装着されたカメラ（２１）と前記対物レンズ複合体（２４７）と間で、光軸に垂直な相対運動が引き起こされる請求項１から１５のいずれか一項に記載のカメラアダプタ。
【請求項１７】
調整装置（２２１）を備え、これにより、装着されたカメラ（２１）と前記対物レンズ複合体（２４７）の間で、光軸に沿った相対運動が引き起こされる請求項１から１６のいずれか一項に記載のカメラアダプタ。
【請求項１８】
調整装置（２２１）を備え、これにより、装着されたカメラ（２１）と前記対物レンズ複合体（２４７）と間で、相対的傾き運動が引き起こされる請求項１から１７のいずれか一項に記載のカメラアダプタ。
【請求項１９】
装置側の前記対物レンズ複合体（２４７）の前に可変絞り（２４９）がある請求項１から１８のいずれか一項に記載のカメラアダプタ。
【請求項２０】
医療用光学観察装置（１）用のカメラ／アダプタ複合体（１７）であって、請求項１から１９のいずれか一項に記載のカメラアダプタと、電子的画像投影用ユニット（２２７）を含み、カメラ結合部（４３、１４３）に配置された電子カメラとを備えるカメラ／アダプタ複合体。
【請求項２１】
前記電子カメラが、画像を光軸に垂直に電子的に変位させるためのユニット（２２９）を含む請求項２０に記載のカメラ／アダプタ複合体。
【請求項２２】
前記カメラが、３個の画像センサ（２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ）および１個の色分割プリズムブロック（６１、１６１、３６１、４６１）を備える請求項２０または２１に記載のカメラ／アダプタ複合体。
【請求項２３】
前記電子カメラが、少なくも１個の１／３インチ画像センサ（２３）を備え、カメラアダプタ（１９）中の対物レンズ複合体（４７）の焦点間隔が、４０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲にあり、カメラ側のレンズまたはレンズ複合体（５７）の部分焦点間隔の絶対値が、８０ｍｍ未満である請求項２０から２２のいずれか一項に記載のカメラ／アダプタ複合体。
【請求項２４】
前記電子カメラが、少なくも１個の１／２インチ画像センサ（２３）を備え、カメラアダプタ（１９）中の対物レンズ複合体（１４７）の焦点間隔が、５５ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲にあり、カメラ側のレンズまたはレンズ複合体（１５７）の部分焦点間隔の絶対値が、１１０ｍｍ未満である請求項２０から２２のいずれか一項に記載のカメラ／アダプタ複合体。
【請求項２５】
カメラを、平行な光路を有する医療用光学観察装置（１）の接続部（１３）に結合するためのカメラアダプタであって、
前記接続部（１３）が、前記装置（１）の平行な光路（９Ａ、９Ｂ）中にあり、
前記カメラアダプタが、前記装置の前記接続部に結合するための装置結合部（４１、１４１）と、前記カメラを結合するためのカメラ結合部（４３、１４３）とを有し、
前記光路が、前記カメラアダプタを通り、直線的光軸に沿って進み、
前記カメラアダプタが、全焦点間隔が、４０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲にある対物レンズ複合体（４７、１４７、２４７、３４７、４４７）を含み、
前記対物レンズ複合体が、少なくとも３枚、多くとも４枚のレンズを含み、装置側の先端に、正の部分焦点間隔を有するレンズ（４５１）またはレンズ複合体（４９、１４９、３４９）があり、カメラ側に、負の部分焦点間隔を有するレンズ（５７、１５７、３５７）またはレンズ複合体（４４９）が続くカメラアダプタ。
【請求項２６】
前記医療用光学観察装置のカメラ／アダプタ複合体であって、請求項２５に記載のカメラアダプタと、電子的画像投影用ユニット（２２７）を含み、カメラ結合部（４３、１４３）に配置された電子カメラとを備えるカメラ／アダプタ複合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用光学観察装置、特に手術用顕微鏡のカメラアダプタに関する。さらに本発明は、カメラアダプタとカメラの複合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、観察対象物の写真またはビデオ撮影向けに、研究用の顕微鏡では多くの場合、いわゆる撮影筒が備えられていた。立体顕微鏡の場合、例えば２本の接眼鏡ソケットに加えて、第３のソケットがあり、通常は、これにカメラのボディーが、カメラの対物レンズなしに結合される。しかし、ドイツ実用新案第２００１０１２１号によれば、対物レンズを備えるカメラを、撮影筒に使用することができるカメラの固定装置を備えるカメラアダプタが知られている。顕微鏡に撮影筒が存在しない場合は、接眼鏡筒の接眼鏡ソケットにカメラを結合するために、米国特許出願公開第２００１／００４８５４９号に開示されるようなカメラアダプタが使用される。
【０００３】
写真またはビデオカメラの、顕微鏡への上述の２つの結合方式は、カメラの手術用顕微鏡への結合には適していない。その理由は、手術用顕微鏡を使用している医師が、できるだけカメラに邪魔されないようにしなければならないからである。加えて、手術用顕微鏡において、観察者の双眼光路に、撮影筒用の脱結合装置を配置するのは容易ではない。例えば、顕微外科においては、しばしば可動式の揺動筒を用い、手術用顕微鏡を、人間工学的に手術の状況に適合できるようにする。揺動筒では、双眼筒内での脱結合装置の使用は不可能である。
【０００４】
手術中に医師自身が、両方の接眼鏡ソケットを使用しなければならず、したがって、片方の接眼鏡ソケットも、カメラの取付け用に使用できないので、手術用顕微鏡の立体鏡筒の接眼鏡ソケットで、カメラを使用することは始めから除外される。したがって、手術用顕微鏡では、カメラソケットを備えた脱結合装置は、倍率変換器と双眼鏡筒の間の、平行光路域に位置する。その出口に、追加の光学系を備えるアダプタが取り付けられ、それにより、顕微鏡で観察される対象物をカメラチップ上に結像させることが可能になる。カメラ結合用の出口ならびに対応するアダプタは、例えば、米国特許第５８３５２６６号および米国特許第５２６４９２８号に記載されている。手術用顕微鏡のカメラ用出口に使用するアダプタは、さらに米国特許出願公開第２００８／０１５２３３７号および国際公開第０１／７９９１０号に記載されている。これらに記載されたアダプタは、アダプタ光学系の内部に、鏡またはプリズムを備える曲折光学系を有し、これらにより、画像が、カメラの画像センサ上に縦、横正しい位置に示される。縦、横正しい位置への表示は、手術関係者にとって基本的に重要であり、縦、横正しい位置への表示は、特に、助手やその他の補助者に手術中示されるビデオ撮影においても重要である。
【０００５】
米国特許第５２６４９２８号によるカメラアダプタは、曲折のない光路を有するものの、単に写真カメラの結合用に向けられている。写真カメラの画像は、手術する医師または補助者にとって、手術中にはあまり価値がないので、手術部位の縦、横正しい位置への表示は必要とされない。これに対し、ビデオカメラは、米国特許第５２６４９２８号でも、曲折した光路を経由してカメラアダプタに取り付けられる。
【０００６】
曲折した光学系を有するカメラアダプタは、装置寸法が大きくなり、また多くの光学素子を含む。さらに、その構造および調整が複雑で、このアダプタ光学系を充分に良好な光学的画像品質にするのは極めて難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ実用新案第２００１０１２１号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００１／００４８５４９号
【特許文献３】米国特許第５８３５２６６号
【特許文献４】米国特許第５２６４９２８号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／０１５２３３７号
【特許文献６】国際公開第０１／７９９１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は、医療用光学観察装置のカメラアダプタであって、特にビデオカメラを結合するのに適し、装置寸法が小さく、アダプタ装置の画像品質が充分に良好である、カメラアダプタを提供することを目的とする。本発明の第２の目的は、医療用光学観察装置の好適なカメラ／アダプタ複合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記第１の目的は、特許請求の範囲に記載されたカメラアダプタおよびカメラ／アダプタ複合体によって達成される。また、それらの発明の好適な形態が特許請求の範囲に記載される。
【００１０】
カメラを医療用光学観察装置の接続部に結合するための、本発明によるカメラアダプタであって、観察装置が平行な光路を有し、接続部が平行な光路中にあるカメラアダプタは、医療用光学観察装置の接続部に結合するための、装置結合部およびカメラを結合するためのカメラ結合部を有する。カメラ結合部は、とりわけバヨネット結合、または、いわゆるＣマウント結合を有する。本発明のカメラアダプタにおいて、光路は直線状の光軸に沿って進み、すなわち、光路を偏向させる鏡またはプリズムが存在しない。さらに、本発明によるカメラアダプタは、焦点間隔が４５ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲にある対物レンズ複合体を備え、この対物レンズ複合体には、装置側の先端に、正の部分焦点間隔を有するレンズまたはレンズ複合体があり、カメラ側に、負の部分焦点間隔を有するレンズまたはレンズ複合体が続く。この医療用光学観察装置は、例えば内視鏡または手術用顕微鏡であってもよい。
【００１１】
本発明のカメラアダプタには、対物レンズ複合体を使用し、また光軸が直線的であり、すなわち曲折した光軸を使用しないので、従来技術によるカメラアダプタに比べて、カメラアダプタの全長を短くすることが可能になる。本発明はとりわけ、今日広く使用されている電子画像センサ、例えばＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサでは、観察対象物を縦、横の位置を合わせて表示するための、電子的画像位置合せが可能であり、したがって鏡やプリズムなどの光学的偏向素子をアダプタに使用しないで済むとの知見に基づいている。
【００１２】
上述の対物レンズ複合体と直線的光軸を用いると、カメラアダプタが結合される医療用光学観察装置の光路の光軸から、カメラ結合部の基準面までの光学的長さは７２ｍｍ未満、特に６６ｍｍ未満、さらに６０ｍｍ未満がそれぞれ達成される。カメラ結合部がＣマウント結合として形成されている場合、基準面はカメラヘッドのＣマウント基準面である。特に、手術用顕微鏡においては、光学的長さの短縮により、手術中の医師がカメラアダプタで邪魔されることが確実に避けられる。
【００１３】
本発明のカメラアダプタの第１の形態においては、対物レンズ複合体は、正の部分焦点間隔を有する装置側の先端レンズまたはレンズ複合体と、負の部分焦点間隔を有するカメラ側の末端レンズまたはレンズ複合体とを含む。装置側の先端レンズまたはレンズ複合体は、この形態の特別な変形形態では、全体として、正の部分焦点間隔を有する３枚のレンズからなるレンズ複合体とすることができる。カメラ側の末端レンズまたはレンズ複合体として、対物レンズ複合体は、負の部分焦点間隔を有する単レンズを含む。こうした望遠系として特徴付けられるレンズ複合体により、少数のレンズ、特に、全体でわずか４枚で、像欠陥、特に色欠陥（色収差）、解像度欠陥、および画像縮尺欠陥を極めて良好に補償できる。装置側のレンズ複合体の少なくとも２枚のレンズを１つの接合体に接合すると、対物レンズ系を反射の少ない色消し型にすることができる。このようにして、わずか４枚のレンズで、観察光中で中央波面からの波面のＲＭＳ偏差が、波長λ＝５１５．７ｎｍにおいて０．０８λ未満をもたらす画像品質を達成することができる。これは、０．８０より大きいストレール値に相当する。特に、そうしたレンズ複合体で、ＲＭＳ偏差が０．０５λ未満（０．９０より大きいストレール値）、さらにはＲＭＳ偏差が０．０３λ未満（０．９５より大きいストレール値）を達成することができる。
【００１４】
レンズ３枚からなり、そのうち２枚が互いに接合されている装置側の先端レンズ複合体と、１枚のカメラ側の末端レンズとを含む対物レンズ複合体は、とりわけ、装置側の先端レンズ複合体のレンズ表面が、装置側からカメラ側に向かって、正または負の曲率半径、負の曲率半径、負または正の曲率半径、正の曲率半径、および正または負の曲率半径をそれぞれ有するように構成することができる。カメラ側の末端レンズのレンズ表面は、装置側からカメラ側に向かって、正の曲率半径、および正の曲率半径をそれぞれ有する。
【００１５】
第１の形態のカメラアダプタにおいては、対物レンズ複合体の全焦点間隔は４０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲、特に４５ｍｍ〜７５ｍｍの範囲とすることができる。例えば、全焦点間隔は４０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲、特に４５ｍｍ〜５５ｍｍの範囲または５５ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲、特に５５ｍｍ〜７５ｍｍの範囲とすることができる。カメラ側の末端レンズまたはレンズ複合体の部分焦点の絶対値は、１１０ｍｍ未満、特に９５ｍｍ未満、８５ｍｍ未満、８０ｍｍ未満、７０ｍｍ未満または６２ｍｍ未満とすることができる。
【００１６】
第１の形態の第１の具体例において、本発明のカメラアダプタは、１個の１／３インチ画像センサ（センサ対角線が６ｍｍ）を備えるカメラに特に適するように構成されている。この特定のカメラアダプタでは、対物レンズ複合体の全焦点間隔は４０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲、特に４５ｍｍ〜５５ｍｍの範囲にある。カメラ側の末端レンズまたはレンズ複合体の部分焦点の絶対値は、８０ｍｍ未満、特に７０ｍｍ未満、さらに６２ｍｍ未満である。この形態においても、カメラアダプタが結合される医療用光学観察装置の光路の光軸と、カメラ結合部との間の間隔として、７２ｍｍ未満が達成できる。
【００１７】
第１の形態の第２の具体例において、本発明のカメラアダプタは、１個の１／２インチ画像センサ（センサ対角線が８ｍｍ）を備えるカメラに使用するのに特に適している。この特定のカメラアダプタでは、対物レンズ複合体の全焦点間隔は５５ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲、特に５５ｍｍ〜７５ｍｍの範囲にあり、カメラ側の末端レンズまたはレンズ複合体の部分焦点の絶対値は、１１０ｍｍ未満、特に９５ｍｍ未満、さらに８５ｍｍ未満である。この態様においても、カメラアダプタが結合された医療用光学観察装置の光路の光軸と、カメラ結合部の間の間隔として、７２ｍｍ未満、特に６６ｍｍ未満、さらに６０ｍｍ未満が可能である。
【００１８】
本発明のカメラアダプタの第１の形態において、カメラ側の末端レンズまたはレンズ複合体は、装置側の先端レンズ複合体から大きな間隔、特に、少なくともカメラ側の末端レンズの厚みに相当する間隔をあけて配置することができる。あるいは、カメラ側の末端レンズまたはレンズ複合体を、装置側の先端レンズ複合体から小さな間隔、特にカメラ側の末端レンズの厚み未満の間隔で配置することもできる（以下「小型望遠系」と称す）。この間隔が零で、カメラ側の末端レンズまたはレンズ複合体が、装置側の先端レンズ複合体に接触してもよい。
【００１９】
本発明のカメラアダプタの第２の形態において、対物レンズ複合体中で、負の部分焦点間隔を有するレンズまたはレンズ複合体からカメラ側に、正の部分焦点間隔を有するレンズまたはレンズ複合体が続く。こうした、部分焦点間隔の組合せが正／負／正であり、３枚玉として特徴付けられる対物レンズ複合体を用いると、少数のレンズで像欠陥、特に色欠陥（色収差）、解像度欠陥、および画像縮尺欠陥を極めて良好に補償できる。その場合、負の部分焦点間隔を有するレンズまたはレンズ複合体を、２枚のレンズを含む接合体として形成することができ、それにより、対物レンズ系を反射の少ない色消し型にすることができる。さらに、装置側の先端レンズまたはレンズ複合体および接合体に続くレンズまたはレンズ複合体を単レンズで構成することができ、こうした第２の形態の対物レンズ複合体も、４枚のレンズで実現することができる。
【００２０】
第２の形態の具体例において、先端単レンズのレンズ表面は、装置側からカメラ側に向かって、正または負の曲率半径、および正または負の曲率半径をそれぞれ有し、中間のレンズ複合体の表面は、装置側からカメラ側に向かって、正の曲率半径、負の曲率半径、および正の曲率半径をそれぞれ有し、カメラ側の末端単レンズのレンズ表面は、装置側からカメラ側に向かって、正の曲率半径、および正または負の曲率半径をそれぞれ有する。
【００２１】
本発明によるカメラアダプタにおいて、対物レンズ複合体は、望遠系であれ３枚玉であれ、合計でわずか４枚のレンズで構成することができる。そうしたカメラアダプタは、程々の製造コストで、高画質かつコンパクトにすることができる。
【００２２】
アダプタの全長は短く抑えられ、特に光学系全てが、医療用光学観察装置の脱結合装置の連結ソケット内部に収められる程度に短く、連結ソケットに必要な空間を超える空間は不要である。
【００２３】
好適には、カメラアダプタの入射瞳の直径は１８ｍｍ未満であり、特に６ｍｍから１６ｍｍの領域にある。特に、焦点深度を深くする点で、入射瞳の直径を１２ｍｍ未満の値、例えば、６ｍｍから１２ｍｍの範囲に短縮することが好適となる。この場合、入射瞳は、カメラアダプタ自体の外側にあり、医療用光学観察装置の接続部に結合されたカメラアダプタの傍、医療用光学観察装置の内部深く、すなわち脱結合装置のビームスプリッタと観察装置の対物レンズとの間に位置する。
【００２４】
画像センサ上の画像位置の調整を可能にするために、カメラアダプタは、装着されたカメラと対物レンズ複合体の間で、光軸に対して垂直方向の、特に２次元の相対運動を引き起こす調整装置を含むことができる。
【００２５】
それに加えてまたはその代わりに、カメラアダプタは、装着されたカメラと対物レンズ複合体の間で、光軸に沿った相対運動を引き起こして、画像の焦点を画像センサ上に合わせることを可能にする調整装置を含むことができる。
【００２６】
画像位置をさらに調整するために、カメラアダプタは、それに加えて／またその代わりに、装着されたカメラおよび対物レンズ複合体の間で、相対的傾き運動を引き起こす傾斜機構を含むことができる。
【００２７】
最後に、装置側の対物レンズ複合体の前に、画像センサへの照度ならびに結像の焦点深度を調節する可変絞りを設けることができる。さらに、カメラアダプタの入射瞳を、アダプタの直前にまたはアダプタの前に、短い間隔だけ離して配置するのも有意義である。
【００２８】
本発明のさらなる態様によれば、カメラを、平行な光路を有する医療用光学観察装置の接続部に結合するためのカメラアダプタであって、接続部が、医療用光学観察装置の平行な光路中にあるカメラアダプタが提供される。このカメラアダプタは、医療用光学観察装置の接続部に結合するための装置結合部と、カメラを結合するためのカメラ結合部を含み、光路は、カメラアダプタを通り、装置結合部とカメラ結合部の間を直線的光軸に沿って進む。このカメラアダプタは、全焦点間隔が４０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲にある対物レンズ複合体を備え、この対物レンズ複合体は、少なくとも３枚、多くとも４枚のレンズを有し、装置側の先端に正の部分焦点間隔を有するレンズまたはレンズ複合体があり、カメラ側に負の部分焦点間隔を有するレンズまたはレンズ複合体が続く。
【００２９】
ここで、カメラアダプタのレンズ数は、厳密に具体的なものと理解すべきではなく、機能を示すものである。対物レンズ複合体中の単一のレンズが果たす機能は、基本的に、その単レンズと同じ光学的性質を複数のレンズが協同して達成する、レンズ複合体で、その単レンズを置き換えても達成することができる。
【００３０】
医療用光学観察装置の、例えば、内視鏡または手術用顕微鏡の本発明によるカメラ／アダプタ複合体は、本発明によるカメラアダプタとカメラ結合部に配置された電子カメラを含むが、カメラは写真カメラ、特にビデオカメラであってもよい。電子カメラは、特に垂直および水平方向への画像投影用の電子的画像投影ユニットを備える。電子カメラは、特に、ＣＣＤ画像センサを備えるカメラ、すなわちＣＣＤカメラ、またはＣＭＯＳ画像センサを備えるカメラ、すなわちＣＭＯＳカメラでもよい。
【００３１】
本発明のカメラ／アダプタ複合体によって、本発明によるカメラアダプタの利点は、縦、横正しい位置での画像表示と併せて実現されることである。
【００３２】
このカメラ／アダプタ複合体において、電子カメラはさらに、光軸に垂直な方向、特に２次元方向に、画像を電子的に変位させるためのユニットを備えることができる。この場合、カメラアダプタは、装着されたカメラと対物レンズ複合体との間で、光軸に垂直な相対運動を引き起こすための調整装置を備える必要がない。
【００３３】
本発明によるカメラ／アダプタ複合体において、カメラは、とりわけ３個の画像センサと１個の色分割プリズムブロックを備えることができる。画像センサ１個を備えるカメラと同じ大きさの、画像センサを３個備えるカメラは解像度が高くなり、特にカラー動画を撮影するのに適している。また１個の画像センサを備えるカメラのような色補間が不要である。
【００３４】
カメラ／アダプタ複合体の特別な形態においては、電子カメラは１個の、１／３インチ画像センサを備え、カメラアダプタ中の対物レンズ複合体の焦点間隔は４５ｍｍ〜５５ｍｍの範囲にあり、このとき、カメラ側のレンズまたはレンズ複合体の部分焦点間隔の絶対値は８０ｍｍ未満、特に７０ｍｍ未満、さらに６２ｍｍ未満である。すでに述べた通り、このような形態において、カメラアダプタの対物レンズ複合体は、完全にまたはほぼ完全に、光学観察装置の脱結合要素の連結ソケットに挿入されるので、医療用光学観察系に配置されるカメラ／アダプタ複合体の全長は非常に短い。このことは、電子カメラが少なくも１個の１／２インチ画像センサを備え、カメラアダプタ中の対物レンズ複合体の焦点間隔が５５ｍｍ〜７５ｍｍの範囲にあり、カメラ側のレンズまたはレンズ複合体の部分焦点間隔の絶対値が１１０ｍｍ未満、特に９５ｍｍ未満、またさらに８５ｍｍ未満であるカメラ／アダプタ複合体の別の特別な形態においても当てはまる。
【００３５】
本発明のさらなる特徴、性質、および利点は、添付の図を参照しながら行う、例示する実施形態についての以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】手術用顕微鏡とこれに取り付けたカメラ／アダプタ複合体の模式図である。
【図２】カメラアダプタに対する第１の実施例の模式図である。
【図３】第１の実施例のカメラアダプタと３ＣＣＤカメラを結合した図である。
【図４】カメラアダプタに対する第２の実施例の模式図である。
【図５】第２の実施例のカメラアダプタと３ＣＣＤカメラを結合した図である。
【図６】第３の実施例のカメラアダプタと３ＣＣＤカメラを結合した図である。
【図７】第４の実施例のカメラアダプタと３ＣＣＤカメラを結合した図である。
【図８】手術用顕微鏡の光学的接続部と、それに配置されたカメラアダプタの斜視図である。
【図９】本発明のカメラアダプタの別の実施例の模式図である。
【図１０】本発明のカメラ／アダプタ複合体に用いるカメラに対する、第１の実施例のブロックダイヤグラムである。
【図１１】カメラ／アダプタ複合体に用いるカメラに対する、第２の実施例のブロックダイヤグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図１を参照して、カメラ／アダプタ複合体が配置された手術用顕微鏡の基本構造について説明する。
【００３８】
手術用顕微鏡１は、実質的構成部品として、ここで例示する実施形態においては、２枚の相互に接合された部分レンズから構成される接合体で示されている、観察対象物３に向けられた対物レンズ５を含む。観察対象物３は、前記対物レンズ５の焦点面に配置されるので、観察対象物３から発する発散光束は、対物レンズ５によって無限遠に結像する。すなわち、対物レンズ５を通過した後、平行光束９に変換される。ここで例示する実施形態において用いられるように、１個の対物レンズを用いる代わりに、例えば顕微鏡の作業間隔、すなわち焦点面の対物レンズ系からの間隔が変えられる、いわゆるバリオ対物レンズのような、複数の単レンズからなる対物レンズ系を用いることもできる。そうしたバリオシステムにおいても、焦点面に配置された観察対象物３は、無限遠に結像するので、バリオ対物レンズにおいても、像側に平行な光束が存在する。
【００３９】
対物レンズ５の像側には、倍率変換器１１が配置されるが、これはここで例示する実施形態におけるように、倍率を無段で変えるズーム方式、あるいは倍率を段階的に変えるいわゆるガリレイ方式のいずれかを用いることができる。ズーム方式は、例えば３枚のレンズを有するレンズ複合体で構成でき、対物側の２枚のレンズを動かすことで倍率が変更できる。これに対し、ガリレイ方式においては、数種の固定レンズ複合体があり、これを交互に光路中に挿入することができる。ズーム方式においてもガリレイ方式においも、対物側の平行光束が、像側の、光束直径の異なる平行光束に変換される。倍率変換器１１は、すでに顕微鏡の双眼光路の一部であり、手術用顕微鏡の立体視用部分光束９Ａ、９Ｂのそれぞれに、１組ずつのレンズ複合体が存在する。
【００４０】
倍率変換器１１の像側に隣接して接続部１３が設けられ、これを介して外部の装置を手術用顕微鏡１に接続することができる。ここで例示する実施形態においては、接続部１３は、平行な立体視用の部分光束９Ａ、９Ｂを手術用顕微鏡から出射させる。加えて、例えばデータその他の情報を投影させる目的で、平行な光束を、ここから手術用顕微鏡１に入射させることもできる。接続部は、ここで例示する実施形態においては、立体視用の部分光路のそれぞれに配置され、それぞれの部分光束９Ａ、９Ｂの一部を偏向させて出射させる光分割プリズム１５Ａ、１５Ｂを含む。
【００４１】
図１に示される手術用顕微鏡１においては、接続部１３に、カメラ／アダプタ複合体１７が配置され、これは、カメラ用アダプタ１９と、これに固定された、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサなど、少なくも１個の電子画像センサ２３を備えるカメラ２１とを含む。光分割プリズム１５Ｂによって顕微鏡１の光路から分離された平行な光束２５が、カメラアダプタ１９により収束光束に変換され、観察対象物が、少なくとも１個の電子画像センサ２３上に結像する。
【００４２】
カメラ２１は、観察対象物３の画像を記録する目的で撮影する写真カメラであってもよく、あるいは手術あるいは手術者用のビデオ画像を撮影し、次いでそれをモニタ上あるいは他の表示装置に表示できるビデオカメラであってもよい。
【００４３】
ここで例示する実施形態においては、部分光束２５を電子カメラチップ２３上に合焦させるカメラ／アダプタ複合体のみについて説明するが、他方の部分光路から出射される平行光束をカメラの電子画像センサに合焦させる、別のカメラ／アダプタ複合体を接続部１３に配置することもできる。それにより、立体画像または立体ビデオ画像が撮影でき、これらを例えば、頭部装着式表示装置で見ることができる。
【００４４】
これら接続部１３の像側に双眼鏡筒２７が続き、これは２個の鏡筒対物レンズ２９Ａ、２９Ｂをもつが、これらは、光束９Ａ、９Ｂをそれぞれ中間像面３１上に合焦させ、したがって観察対象物３を、それぞれの中間像平面３１Ａ、３１Ｂ上に結像させる。中間像平面３１Ａ、３１Ｂ上にある中間像は、最終的には接眼レンズ３５Ａ、３５Ｂによって再度無限遠に結像され、治療に当たる医師や助手などの観察者は、目をこらさずに中間像を観察することができる。さらに、反射鏡システムまたはプリズム３３Ａ、３３Ｂを用いて、両方の部分光束９Ａ、９Ｂ間の間隔を拡大して、観察者の目の間隔に合わせることもできる。
【００４５】
カメラアダプタ１９に対する第１の例示する実施形態について、以下図２を参照しながら述べる。この図は、カメラアダプタ１９に加えて、電子画像センサ２３、ならびに平行光束９Ｂから平行光束２５を分離する、部分光束９Ｂ中に配置された光分割プリズム１５Ｂを示している。さらに図２には、入射瞳３７の位置が、すなわちカメラアダプタ１９のアパーチャを規定する、開口の対物側の像の位置が模式的に示される。ここでは入射瞳３７の位置は単に模式的に描かれており、必ずしも正確な位置に対応するとは限らない。入射瞳３７の位置は、手術用顕微鏡の内部の光分割プリズム１５Ｂと対物レンズ５の間にある。
【００４６】
ここで例示する実施形態においては、カメラアダプタ１９は、接続部１３に結合するための装置結合部として、接続部１３の連結ソケット３９にほぼ完全に挿入できる挿入スリーブ４１を含む。カメラ結合部４３のみが、連結ソケット３９から突出する。ここで例示する実施形態においては、カメラ結合部はいわゆるＣマウント４５として形成されており、したがってカメラアダプタ１９には対応する外ねじが切られている。Ｃマウントの代わりに、他のカメラ結合方式、例えばＣＳマウントやバヨネット結合も使用できる。
【００４７】
図８に、２本の連結ソケット３９を備え、そのうち１つの連結ソケット３９に、カメラアダプタ１９の挿入スリーブ４１が深く挿入された接続部１３が、斜視図として示されている。連結ソケット３９の他に、接続部の基体１６３および平行な部分光束９Ａ、９Ｂを通す開口１６５Ａ、１６５Ｂが示されている。基体１６３中に配置されている光分割プリズム１５Ａ、１５Ｂはこの図には示されていない。
【００４８】
このカメラアダプタ１９は、全焦点間隔０がここで例示する実施形態では４５ｍｍから５５ｍｍであるような対物レンズ系４７を有する。この対物レンズ系は望遠系として形成され、装置側の先端レンズ複合体４９を有し、これはここで例示する実施形態においては３枚の単レンズ５１、５３、５５を含む。レンズ複合体４９の装置側端部に配置された２枚の単レンズ５１、５３は、１つの接合体に接合され、対物レンズ系４７の色補正に寄与する。
【００４９】
ここで例示する実施形態においては、対物レンズ系４７は、カメラ側に負の部分焦点間隔を有する末端の単レンズ５７を含み、これは厚さの数倍の間隔だけ、レンズ複合体４９から離れて配置されている。このカメラ側のレンズ５７の部分焦点間隔の絶対値は、８０ｍｍ未満、特に７０ｍｍ未満、好ましくは６２ｍｍ未満である。このように構成された対物レンズ系４７は、望遠対物レンズ、すなわち焦点間隔がその全長よりも長い対物レンズとなる。
【００５０】
１／３インチＣＣＤチップ向けに最適化された、全焦点間隔が５０ｍｍの対物レンズ系の具体例が、表１に示されている。個々の光学面が、対物レンズ系の対物側から対物レンズ系の像側に向かってＦ０、Ｆ１等として示されている。ここで面Ｆ０は対物レンズ系４７の入射瞳を示し、面Ｆ８はカメラヘッドのＣマウント基準面を示す。カメラ側の単レンズの、負の部分焦点間隔の値は６１ｍｍである。
【００５１】
【表１】
2010198020.tif 000003
【００５２】
表１のパラメータを有する対物レンズ系４７では、レンズおよび入射瞳の直径は好ましくは１２ｍｍであり、第一のレンズ面Ｆ１からカメラヘッドのＣマウント基準面Ｆ８までの間隔は好ましくは３０．４ｍｍである。４枚のレンズからなる対物レンズ系４７は、比較的少数のレンズで、したがって比較的少ないコストで、極めて良好な結像品質を得ることができる。光軸に関して、波長６２５ｎｍ、５３５ｎｍ、４５６ｎｍにおける平均ＲＭＳ波面収差は、３波長全てに共通な最良の焦平面において０．０８λ未満（λ＝５１５．７ｍｍ）、特に０．０５λ未満、とりわけ０．０３λ未満が達成される。これはストレール値０．８未満、特に０．９未満、とりわけ０．９５未満に相当する。ストレール値１は、結像収差のない結像を示す。実際、表１のパラメータによる対物レンズ系は、平均ＲＭＳ波面収差０．０１５λを達成したが、これはストレール値０．９９に相当し、ほとんど完璧な結像である。さらに、そうした対物レンズ系を用いる場合、カメラアダプタが結合される医療用光学観察装置の光路の光軸と、カメラヘッドのＣマウント基準面Ｆ８との間の間隔ａは７２ｍｍ以下、特に６６ｍｍ以下、好ましくは６０ｍｍ以下が達成される。カメラアダプタが結合される医療用光学観察装置の光路の光軸と、空中の結像面２３との間の間隔ｂは、８３ｍｍ以下、特に７７ｍｍ以下、好ましくは７１ｍｍ以下である。
【００５３】
図２に示されるカメラ／アダプタ構成は、単一の電子画像センサ２３のみを備えるカメラを含む構成である。ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサは基本的に色には不感であるので、いわゆるバイエルフィルタがセンサに前置され、センサのピクセル毎に赤色フィルタ、緑色フィルタまたは青色フィルタが割り当てられる。すなわち各色はピクセルの一部のみが使用できるので、センサの解像度が減殺される。これはＣＣＤセンサでもＣＭＯＳセンサでも同じである。また、単一のセンサのみを備えるカメラでは、各ピクセルは１種の原色の情報のみを有するので色補間が必要である。
【００５４】
単一の電子画像センサのみを備えるカメラを使用する代わりに、３種の電子画像センサを備えるカメラ、例えば、いわゆる３ＣＣＤカメラを、カメラ５９としてカメラ／アダプタ複合体１７に用いることも可能である。これにより、１個の画像センサの場合に生じる解像度および色補間の不利を克服することができる。そうした３ＣＣＤカメラ５９を用いたカメラ／アダプタ複合体の、一つの例示する実施形態を図３に模式的に示す。見やすくするため、ビームスプリッタ、連結ソケットおよび挿入スリーブは図に示していない。これらは図２に示されたものと同じである。図２に関連して示された、対物レンズ系４７の光学的データに関しては、図３に例示する実施形態においても同様に適用される。
【００５５】
図２に例示する実施形態と異なり、カメラは３種のＣＣＤセンサを備えており、その各々が３原色のうちの１色に割り当てられているが、見やすくするために、３つのＣＣＤセンサは区別せずに描かれている。カメラ５９に入射する収束光束は、色分割プリズムブロック６１により、それぞれ原色、例えば赤、青、緑、の３つの異なる光束に分割され、３つの光束のそれぞれが３つのＣＣＤセンサのいずれか１つに送られる。
【００５６】
本発明のカメラ／アダプタ複合体に対する第２の例示する実施形態を、以下に図４を参照して述べる。この例示する実施形態においても、カメラアダプタ１１９は、挿入スリーブ１４１を有し、これは手術用顕微鏡の接続部１３の、連結ソケット３９中にほぼ完全に挿入できる。図２を参照して説明した、例示する実施形態におけると同様に、Ｃマウント結合用のねじ山１４５を有するカメラ結合部１４３のみが、挿入スリーブ１４１から突出する。
【００５７】
カメラアダプタ１１９は、３枚のレンズ１５１、１５３、１５５からなる装置側先端のレンズ複合体１４９と、カメラ側末端の負の焦点間隔をもつ、単レンズ１５７を備える望遠系の対物レンズ複合体１４７を備える。単レンズ１５７は、その厚さの数倍の間隔だけレンズ複合体１４９から離れて配置されている。装置側のレンズ系１４９の、接続部のビームスプリッタの近傍の２枚のレンズ１５１、１５３は、接合体に接合されている。対物レンズ系１４７の全焦点間隔は、ここで例示する実施形態においては５５ｍｍから１２０ｍｍの範囲であり、カメラ側の単レンズ１５７の焦点間隔は絶対値で１１０ｍｍ未満であり、特に９５ｍｍ未満、好ましくは８５ｍｍ未満である。対物レンズ系１４７の入射瞳１３７は、手術用顕微鏡の内部深くビームスプリッタ１５Ｂと主対物レンズ５の間にある。
【００５８】
対物レンズ複合体１４７は、１／２インチの画像センサ１２、すなわち像の対角線が８ｍｍの画像センサ３を備えるカメラに使用するのに特に適している。全焦点間隔が６６ｍｍで、負の焦点間隔を有し、その絶対値が８４ｍｍであるカメラ側の単レンズ１５７を備える、対物レンズ系の具体的変形実施形態を表２に示す。
【００５９】
【表２】
2010198020.tif 000004
【００６０】
表２のパラメータを有する対物レンズ系では、入射瞳の直径は好ましくは１６ｍｍであり、第一のレンズ面Ｇ１とカメラヘッドのＣマウント基準面Ｇ８との間隔は４５．２ｍｍである。これらのパラメータを使用する場合、光軸上において、波長６２５ｎｍ、６３５ｎｍ、４６５ｎｍにおける平均ＲＭＳ波面収差が、全ての波長に共通の最良焦点面上でλ＝５１５．７ｍｍにおいて、０．８λ未満（０．８より大きいストレール値に相当）、特に０．５λ未満（０．９より大きいストレール値に相当）、とりわけ０．０３λ未満（０．９５より大きいストレール値に相当）の光学的結像品質が達成される。具体的には、表２に示されたパラメータによって、ＲＭＳ波面収差０．０１２λが達成されたが、これはストレール値０．９９に相当する。
【００６１】
第２の例示する実施形態における、対物レンズの示された焦点間隔およびカメラ側の単レンズ１５７の示された焦点間隔を用いる場合、図４に示されたカメラアダプタ１１９において、カメラアダプタが結合される医療用光学観察装置の光路の光軸と、カメラヘッドのＣマウント基準面Ｇ８の間の間隔ａは、７２ｍｍ以下、特に６６ｍｍ以下、好ましくは６０ｍｍ以下が達成される。カメラヘッドのＣマウント基準面Ｇ８と画像センサ１２３に間に隙間があると、カメラアダプタが結合される医療用光学観察装置の光路の光軸と、画像センサの間の間隔は８３ｍｍ以下、特に７７ｍｍ以下、好ましくは７１ｍｍ以下になる。これは、特にカメラとして単一の電子画像センサ２３を備えるカメラを使用する場合に当てはまる。
【００６２】
第１の例示する実施形態の場合と同様に、ここで例示する実施形態のカメラアダプタ１１９も、３つの分離した画像センサを備えるカメラと組み合わせることができる。そうしたカメラ／アダプタ複合体が図５に示される。単一の電子画像センサ１２３を備えるカメラの代わりに、この複合体は画像の対角線がそれぞれ８ｍｍである電子画像センサを、３個備えるカメラ１５９を含む。画像センサに単一原色の収束部分光束を１本ずつ送るために、カメラ１５９は入口側に、入射する収束光束を、それぞれ１つの原色をもつ３つの光束に分割する色分割プリズムブロック１６１を備え、それぞれの光束が対応する電子画像センサに送られる。カメラ１５９にも、電子画像センサとしてＣＣＤセンサもＣＭＯＳセンサも用いることができる。
【００６３】
本発明のカメラ／アダプタ複合体の、第３の例示する実施形態を図６を参照して述べる。この図は、３個の分離した画像センサと１個の光分割プリズム３６１とを備えるカメラ３５９と組み合わせたカメラアダプタを示す。ここで例示する実施形態においても、カメラアダプタは挿入スリーブ（図６には図示せず）を備え、これは手術用顕微鏡の接続部の連結ソケットにほぼ完全に挿入される。図２を参照して説明した、例示する実施形態と同様に、Ｃマウント結合用のねじ山を備えるカメラ結合部のみが、挿入スリーブから突出する。
【００６４】
第３の例示する実施形態のカメラアダプタ３１９は、３枚のレンズ３５１，３５３，３５５からなる、装置側の先端のレンズ複合体３４９と、負の焦点間隔を有するカメラ側の末端の単レンズ３５７とを含む、コンパクトな望遠システムの形態の対物レンズ複合体３４７を備え、単レンズ３５７はレンズ複合体３４９に接触するほど近接して配置される。装置側のレンズ系３４９の、接続部のビームスプリッタに直近の２枚のレンズ３５１、３５３は、接合体に接合されている。対物レンズ系３４７の全焦点間隔は、ここで例示する実施形態において４０ｍｍから８０ｍｍの範囲であり、カメラ側の単レンズ３５７の焦点間隔は、絶対値で８０ｍｍ未満、特に７０ｍｍ未満、好ましくは６５ｍｍ未満である。対物レンズ系３４７の入射瞳は、手術用顕微鏡の内部深くビームスプリッタ１５Ｂと主対物レンズ５の間にある。
【００６５】
対物レンズ複合体３４７は、１／２インチの画像センサ３２３、すなわち画像の対角線が６ｍｍの画像センサを備えるカメラに特に適している。全焦点間隔が５０ｍｍで、カメラ側の単レンズ３５７の負の焦点間隔の絶対値が６２ｍｍである、対物レンズ系の具体的変形実施形態を表３に示す。
【００６６】
【表３】
2010198020.tif 000005
【００６７】
表３のパラメータを有する対物レンズ系では、入射瞳の直径は、好ましくは１２ｍｍであり、第一のレンズ面Ｈ１とカメラヘッドのＣマウント基準面Ｈ８との間隔は３０．７ｍｍである。これらのパラメータを用いる場合、光軸上において、波長６２５ｎｍ、６３５ｎｍ、４６５ｎｍにおける平均ＲＭＳ波面収差が、全ての波長に共通な最良の焦平面上で、λ＝５１５．７ｍｍにおいて、０．８λ未満（０．８より大きいストレール値に相当）、特に０．５λ未満（０．９より大きいストレール値に相当）、とりわけ０．０３λ未満（０．９５より大きいストレール値に相当）の光学的結像品質が達成される。具体的には、表３に示されたパラメータによって、ＲＭＳ波面収差が０．０１９λが達成されたが、これはストレール値０．９８に相当する。
【００６８】
そうした対物レンズ系において、カメラアダプタが結合される医療用光学観察装置の光路の光軸と、カメラヘッドのＣマウント基準面Ｈ８の間の間隔ａは、７２ｍｍ以下、特に６６ｍｍ以下、好ましくは６０ｍｍ以下が達成される。カメラアダプタが結合される医療用光学観察装置の光路の光軸と、空中の結像面の間隔は、８３ｍｍ以下、特に７７ｍｍ以下、好ましくは７１ｍｍ以下となる。
【００６９】
図２から６を参照して述べた例示する実施形態において、装置側のレンズ系の接合体は、先端の２枚のレンズで形成されることもここで指摘しておきたい。しかしながら、単レンズを先端に有するレンズ系を構成し、接合体を、単レンズと接合体の順序が図２から６に示されたレンズ複合体と入れ替わるように、後続のレンズ同士を接合することによって形成することも可能である。
【００７０】
本発明のカメラ／アダプタ複合体の第４の例示する実施形態を、図７を参照して以下に述べる。この図は、３個の分離した画像センサと１個の光分割プリズム４６１とを備えるカメラ４５９と組み合わせたカメラアダプタを示す。ここで例示する実施形態においても、カメラアダプタは挿入スリーブ（図７には図示せず）を備え、これは手術用顕微鏡の接続部の連結ソケットにほぼ完全に挿入される。図２を参照して説明した、例示する実施形態と同様に、Ｃマウント結合用のねじ山を有するカメラ結合部のみが、挿入スリーブから突出する。
【００７１】
第４の例示する実施形態のカメラアダプタ４１９は、装置側の先端の屈折力が正の単レンズ４５１と、カメラ側の末端の屈折力が正の単レンズ４５７と、それらの中間に配置された、接合体として接合されたレンズ４５３、４５５からなるレンズ複合体４４９とを含む、３枚レンズの形態の対物レンズ複合体４４７を備える。レンズ複合体４４９は、負の屈折力を有する。対物レンズ系４４７の全焦点間隔はここで例示する実施形態において４０ｍｍから８０ｍｍの範囲である。対物レンズ系４４７の入射瞳は、手術用顕微鏡の内部深く、ビームスプリッタ１５Ｂと主対物レンズ５の間にある。
【００７２】
対物レンズ複合体４４７は、１／２インチの画像センサ、すなわち画像の対角線が６ｍｍの画像センサを備えるカメラに特に適している。全焦点間隔が５０ｍｍの対物レンズシステム４４７の具体的変形実施形態を表４に示す。
【００７３】
【表４】
2010198020.tif 000006
【００７４】
表４のパラメータを有する対物レンズ系では、入射瞳の直径は好ましくは１２ｍｍであり、第一のレンズ面Ｈ１とカメラヘッドのＣマウント基準面Ｈ８との間の間隔は３３．９ｍｍである。これらのパラメータを用いる場合、光軸上において、波長６２５ｎｍ、６３５ｎｍ、４６５ｎｍにおける平均ＲＭＳ波面収差が、全ての波長に共通な最良の焦平面上でλ＝５１５．７ｍｍにおいて、０．８λ未満（０．８より大きいストレール値に対応）、特に０．５λ未満（０．９より大きいストレール値に対応）、とりわけ０．０３λ未満（０．９５より大きいストレール値に対応）の光学的結像品質が達成される。具体的には、表４に示されたパラメータによって、ＲＭＳ波面収差０．０２１λが達成されたが、これはストレール値０．９８に相当する。
【００７５】
そうした対物レンズ系において、カメラアダプタが結合される、医療用光学観察装置の光路の光軸と、カメラヘッドのＣマウント基準面Ｈ８との間の間隔ａは、７２ｍｍ以下、特に６６ｍｍ以下、好ましくは６０ｍｍ以下が達成される。カメラアダプタが結合される医療用光学観察装置の光路の光軸と、空中の結像面の間の間隔は８３ｍｍ以下、特に７７ｍｍ以下、好ましくは７１ｍｍ以下となる。
【００７６】
基本的に、以上の例示する実施形態に記載されたカメラ／アダプタ複合体は、ユニットとして販売することができる。すなわち、カメラと対物レンズは、正確に適合され調整されており、使用者による調整を行う必要はない。しかし、基本的には、カメラとアダプタを別々に販売することもできるが、使用者による調整が必要になる。この目的で、カメラアダプタに調整装置を設け、これを用いてカメラを対物レンズ系に対して調整できるようにすることができる。カメラを固定した、そのようなカメラアダプタの一つの例示する実施形態を図９に示す。カメラアダプタ２１９、これに配置されたカメラ２１、ならびに模式的にカメラアダプタ２１９の対物レンズ系２４７が配置される。カメラアダプタ２１９のカメラ側の結合部に、調整ユニット２２１があり、これを用いてカメラ２１と対物レンズ系２４７の間の３次元の相対移動および、望むならカメラ２１を光軸に対して傾けることも可能となる。これによりカメラとカメラアダプタの調整が可能となる。
【００７７】
さらに、カメラアダプタ２１９は、例えばアイリス絞りとして形成した、可変の絞り２４９を備えることもできる。絞り２４９により、カメラ２１中の画像センサの照度、ならびに結像の焦点深度を調節することができる。
【００７８】
しかしながら、カメラ２１とカメラアダプタ２１９をユニットとして、すなわちカメラ／アダプタ複合体として販売する場合においても、そうした調整ユニット２２１を設けることは意味がある。例えば、光軸に垂直な調整ができる調整ユニットを用いて、カメラの画像センサ上の画像位置を調整することができる。対物レンズ系２４７とカメラ２１の間の光軸に沿った、相対移動によって焦点を調整することが可能である。
【００７９】
以上説明した、例示する実施形態から明らかなように、本発明のカメラアダプタは、直線的光軸のみを有し、すなわち、光路を偏光させるための鏡もプリズムも存在しない。したがって、観察対象物３を縦、横正しい位置に表示するための、カメラアダプタ中での画像の位置合せは行われない。したがって、本発明によるカメラ／アダプタ複合体においては、観察対象物３を縦、横正しい位置に表示するための画像の位置合せは、カメラ２１中で電子的に行われる。
【００８０】
カメラ２１のブロックダイヤグラムが図１０に示される。画像センサ２３、および撮影した画像をモニタ、電子的接眼鏡、頭部装着式表示装置等に出力するためのカメラ２１の出力ポート２２３が存在する。カメラ２１は読み取りユニット２２５を備え、電子画像センサ２３からの読み取り電子画像を生成する。電子式画像投影ユニット２２７が、電子画像を受け取るために読み取りユニット２２５と接続されている。画像投影ユニット２２７で受け取った画像はこのユニット内で電子的に投影され、観察対象物３の縦、横正しい位置での表示を達成する。
【００８１】
さらに、図１０に示されたカメラ２１は、オプションの電子画像移動ユニット２２９を備え、これは電子的に投影された画像を受け取るために、電子的画像投影ユニット２２７と接続されている。電子画像移動ユニット２２９によって、電子画像を、カメラアダプタ中の対物レンズ系の光軸に対して垂直に移動することができる。画像の焦点調整の必要がない場合は、電子画像移動ユニット２２９があれば、機械的調整ユニット２２１はなくてもよい。このオプションの電子画像移動ユニット２２９によって、場合によっては、移動された画像が出力ポート２２３を介して出力される。
【００８２】
また、図１０に模式的に示されたカメラ２１は、１個の電子画像センサ２３しか備えていないことが分かる。勿論、カメラは各原色用に３個の電子画像センサを備えてもよい。そうしたカメラ５９が、図１１に模式的なブロックダイヤグラムとして示される。これは３個の読み取りユニット２２５Ａ、２２５Ｂ、２２５Ｃを含み、それが、当該の画像センサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの読み取りを行うために、画像センサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの１つずつに割り当てられる。さらに図１１のカメラ５９は、３個のオプションの電子画像移動ユニット２２９Ａ、２２９Ｂ、２２９Ｃを含む。これらの選択的電子画像移動ユニットはそれぞれ、対応する電子画像（それぞれ３原色の１つによる）を受け取るために、読み取りユニット２２５Ａ、２２５Ｂ、２２５Ｃの１つと接続される。この３個の電子画像移動ユニット２２９Ａ、２２９Ｂ、２２９Ｃによって、各原色の部分画像を、対物レンズ系２４７の光軸に垂直にだけでなく、互いに対して相対的にも移動させることができる。このようにして、各個のセンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ上の様々な画像位置を調整することができる。
【００８３】
結合ユニット２３１は、画像を受け取るために、読み取りユニットと、あるいは、示された例示する実施形態におけるように、移動された画像を受け取るために、オプションの電子画像移動ユニット２２９Ａ、２２９Ｂ、２２９Ｃと接続され、各画像を組み合わせて１枚のカラー画像にする。カラー画像は、組合せユニット２３１に接続された電子的画像投影ユニット２２７に送られ、そこで、観察対象物３を縦、横正しい位置に表示するためにカラー画像が位置合せされる。位置合せされた画像は、最後に出力ポート２２３を介して出力される。電子的画像投影は、３原色の各画像を組み合わせて、１枚のカラー画像にする前に行ってもよいことをここで指摘しておく。この場合、３個の画像投影ユニットを、３個の画像センサの１つずつに割り当てて、結合ユニット２３１に前置することになる。
【００８４】
上述した本発明によるカメラアダプタは、コストの安いアダプタを提供し、その光学系は「完全ＨＤ  Ｒｅａｄｙ」の要求を充たしながら、低コストで製作可能である。電子的画像投影が可能なカメラと組み合わせることで、カメラアダプタ中の反射素子をなくすことができ、このことが望遠対物レンズとして形成された対物レンズ複合体とあいまって、全長が、著しく短いカメラアダプタを実現することが可能となる。したがって、本発明のカメラ／アダプタ複合体は、例えば手術用顕微鏡に用いても、治療に当たる医師の邪魔にならない。
【００８５】
以上の例示する実施形態に記載されたカメラアダプタのレンズ数は、厳密に具体的なものと理解すべきではなく、機能を示すものである。対物レンズ複合体中の単一のレンズが果たす機能は、基本的に、その単レンズと同じ光学的性質を複数のレンズが協同して達成するレンズ複合体で、その単レンズを置き換えて達成することもできる。上記は、基本的にレンズ複合体中の１枚のレンズを複数のレンズで置き換えて、レンズ複合体中のレンズの数を増やす場合にも当てはまる。
【符号の説明】
【００８６】
１  医療用光学観察装置、手術用顕微鏡
３  観察対象物
５  対物レンズ
９Ａ、９Ｂ  光路
１１  倍率変換器
１３  接続部
１５Ａ、１５Ｂ  光分割プリズム
１７  カメラ／アダプタ複合体
１９  カメラアダプタ
２１  カメラ
２３  画像センサ
２３Ａ〜２３Ｃ  画像センサ
２５  光束
２７  双眼鏡筒
２９Ａ、２９Ｂ  鏡筒対物レンズ
３１Ａ、３１Ｂ  中間像平面
３５Ａ、３５Ｂ  接眼レンズ
４１  装置結合部
４３  カメラ結合部
４７  対物レンズ複合体、望遠系
４９  レンズ複合体
５１  レンズ
５３  レンズ
５７  レンズ、レンズ複合体
５９  カメラ
６１  色分割プリズムブロック
１１９  カメラアダプタ
１４１  装置結合部
１４３  カメラ結合部
１４７  対物レンズ複合体、望遠系
１４９  レンズ複合体
１５１  レンズ
１５３  レンズ
１５７  レンズ、レンズ複合体
１５９  カメラ
１６１  色分割プリズムブロック
２１９  カメラアダプタ
２２１  調整装置
２２７  電子的画像投影用ユニット
２２９  電子的移動用ユニット
２４７  対物レンズ複合体、望遠系
３１９  カメラアダプタ
３４７  対物レンズ複合体、望遠系
３４９  レンズ複合体
３５１  レンズ
３５３  レンズ
３５７  レンズ、レンズ複合体
３５９  カメラ
３６１  色分割プリズムブロック
４１９  カメラアダプタ
４４７  対物レンズ複合体、３枚玉
４４９  レンズ複合体、接合体
４５１  レンズ
４５７  レンズ
４５９  カメラ
４６１  色分割プリズムブロック
Ｆ１〜Ｆ８  レンズ表面
Ｇ１〜Ｇ８  レンズ表面
Ｈ１〜Ｈ８  レンズ表面
Ｊ１〜Ｊ８  レンズ表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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