(57)【要約】  光学立体装置のズームシステム１０が提供される。ズームシステム１０は、前板３０と、一定の空間関係で配置され、ズームシステム１０内に２つの光路を画定するレンズ板６０とを備える。ズームシステム１０は、２つのレンズアセンブリ４５ａ、４５ｂを有するズーム板４０であって、前板３０及びレンズ板６０間に配置される、ズーム板４０と、該ズーム板４０及びレンズ板６０間に配置される補正板５０とをさらに備える。ズームシステムは、ズーム板４０及び補正板５０の、前板３０及びレンズ板６０に対する位置を協調して同時に調整する、螺旋溝及びカムディスク部分を有する駆動スピンドル２０であって、ズーム板４０の位置は螺旋溝によって調整され、補正板の位置は該駆動スピンドル２０のカムディスク部分によって調整される、駆動スピンドル２０をさらに備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学立体装置のズームシステム（１０）であって、
２つのレンズアセンブリ（３５ａ、３５ｂ）を有する前板（３０）と、
２つのレンズアセンブリを有するレンズ板（６０）であって、該前板（３０）及び該レンズ板（６０）が一定の空間関係で配置され、該ズームシステム（１０）内に２つの光路を画定する、レンズ板（６０）と、
２つのレンズアセンブリ（４５ａ、４５ｂ）を有するズーム板（４０）であって、該前板（３０）と該レンズ板（６０）との間に配置される、ズーム板（４０）と、
２つのレンズアセンブリ（５５ａ、５５ｂ）を有する補正板（５０）であって、該ズーム板（４０）と該レンズ板（６０）との間に配置される、補正板（５０）と、
該ズーム板（４０）及び該補正板（５０）の、該前板（３０）及び該レンズ板（６０）に対する位置を協調して同時に調整する、螺旋溝（２４）及びカムディスク部分（２８）を有する駆動スピンドル（２０）であって、該ズーム板（４０）の位置は該螺旋溝（２４）によって調整され、該補正板（３０）の位置は該駆動スピンドル（２０）の該カムディスク部分（２８）によって調整される、駆動スピンドル（２０）と、
を備える、ズームシステム。
【請求項２】
該ズーム板（４０）は、該駆動スピンドル（２０）がその中をガイドされる中央開口（４２）、支持要素（４４）及びローラ要素（４６）をさらに備え、該ローラ要素（４６）は該中央開口（４２）内へ延在し、該駆動スピンドル（２０）の該螺旋溝（２４）内に嵌まるようなサイズであり、それによって、該駆動スピンドル（２０）の回転運動が該前板（３０）及び該レンズ板（６０）に対する該ズーム板（４０）の並進運動をもたらすようにする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
該補正板（５０）は、該駆動スピンドル（２０）がその中をガイドされる中央開口（５２）、支持要素（５４）及びローラ要素（５６）をさらに備え、該支持要素（５４）は該レンズ板（６０）の対応する形状の開口を通してガイドされ、該ローラ要素（５６）は該駆動スピンドル（２０）の該カムディスク部分（２８）と回転可能に係合し、それによって、該駆動スピンドル（２０）の回転運動が該前板（３０）及び該レンズ板（６０）に対する該補正板（５０）の並進運動をもたらすようにする、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
該補正板（５０）は、該ローラ要素（５６）を、該駆動スピンドル（２０）の該カムディスク部分（２８）と当接関係になるように付勢する付勢手段をさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
該駆動スピンドル（２０）は、モータ（１５）の駆動シャフトに取り付けられている歯車によって回転することができ、該モータ（１５）の該歯車は、該駆動スピンドル（２０）の歯車部分（２６）と噛み合ってこれを回転させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
該駆動スピンドル（２０）は、該前板（３０）の裏側に設けられるスピンドル軸受（３６）内に受け入れられる整合ピン（２５）によって支持される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
該ズームシステム（１０）の該２つの光路に実質的に沿って伝搬する光を検出する２つの光検出器（７５ａ、７５ｂ）を有する検出器板（７０）をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
該光検出器（７５ａ、７５ｂ）はＣＣＤ素子又はＣＭＯＳ素子である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
該光検出器（７５ａ、７５ｂ）のそれぞれの位置は、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向において該検出器板（７０）及び／又は該レンズ板（６０）に対して調整することができる、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
該前板（３０）及び該レンズ板（６０）は、少なくとも１つの支持棒（１９）によって一定の空間関係に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
該前板（３０）は第１の板要素（３２）及び第２の板要素（３４）を備えた複合前板（３０）である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
薄い可撓性支持箔（３３）が該第１の板要素（３２）と該第２の板要素（３４）との間に挟まれる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
対応する複数のＬＥＤ及びレンズを受け入れる複数の開口（３８）が該第１の板要素（３２）に設けられる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
該ＬＥＤは該可撓性支持箔（３３）に実装される表面実装デバイスであり、該ＬＥＤは該可撓性支持箔（３３）によって提供される電源ラインによって通電及び制御することができる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
該ＬＥＤは白色光、黄色光及び／又は青色光を発する、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学立体装置のズームシステムに関し、より詳細には、医療専門家、特に歯科医及び外科医が使用する立体顕微鏡システム又は立体カメラのズームシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野では、医学的な手術、検査、治療等の作業を行う際に医療専門家の役に立つ立体顕微鏡又はカメラを使用することがますます一般的になっている。通常、これらの光学装置によって、いわゆる調節自在のレンズシステムによりピクチャにズームすることができる。ズーム中は、良好な画像を提供するために、調節自在のレンズシステムのいくつかのレンズが動き、並外れた精度で他方の固定レンズに対して特定の位置をとる必要がある。従来、細心の注意を払って圧延された（milled）環状のカムディスクが、それらのレンズの位置と、これによる光学装置の全体品質とを制御するために使用されてきた。このような従来の構造の欠点は、この環状のカムディスクが光学システム及びそのレンズを完全に囲むことによってこれらの要素に容易にアクセス可能ではないことである。さらに、従来のシステムには、制御ユニット、駆動ユニット及び電源ユニット等のさらなる構成要素を設置する空間が実質的に残されておらず、結果として光学装置がかなり嵩張る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上述の従来のズームシステムに関連する問題を克服するか又は少なくとも軽減する光学立体装置のズームシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的は、請求項１に記載の光学立体装置のズームシステムによって達成される。本発明によるズームシステムは、２つのレンズアセンブリを有する前板と、２つのレンズアセンブリを有するレンズ板とを備える。前板及びレンズ板は一定の空間関係で配置され、ズームシステム内に２つの光路を画定する。ズームシステムは、２つのレンズアセンブリを有するズーム板であって、前板及びレンズ板間に配置される、ズーム板と、２つのレンズアセンブリを有する補正板であって、ズーム板及びレンズ板間に配置される、補正板とをさらに備える。ズームシステムは、ズーム板及び補正板の、前板及びレンズ板に対する位置を協調して同時に調整する、螺旋溝及びカムディスク部分を有する駆動スピンドルをさらに備える。ズーム板の位置は螺旋溝によって調整され、補正板の位置は駆動スピンドルのカムディスク部分によって調整される。
【０００５】
本発明によるズームシステムは、該ズームシステムの実質的に各構成要素に容易にアクセス可能であるため、該ズームシステムの標準をより簡単に合わせる（gauged）ことができるという利点を提供する。さらに、制御ユニット、駆動ユニット及び電源ユニットをズームシステム自体の中に容易に配置することができ、これによって、より小さい光学装置を提供することが可能となる。
【０００６】
さらに好ましく有益な実施形態を従属請求項に規定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明によるズームシステムの好ましい実施形態の斜視図である。
【図２】図１のズームシステムの上面図である。
【図３】ズームシステムの特定のレンズを制御して位置付けるための図１のズームシステムであり、その一端に歯車部分及びカムディスク部分とその円筒形の本体部分に沿って延びる螺旋溝とを含む、図１のズームシステムの駆動スピンドルの斜視図である。
【図４】図４は本発明によるズームシステムの好ましい実施形態の複合前板の裏側の斜視図であり、可撓性支持箔が複合前板の要素間に挟まれている。図４ａは、複合前板の第１の板要素の前側の斜視図である。図４ｂは、複合前板の第２の板要素の前側の斜視図である。図４ｃは、可撓性支持箔の裏側の斜視図である。
【図５】図５ａは、図３の駆動スピンドルの螺旋溝と相互作用する支持要素に回転可能に取り付けられているローラ要素を含む、本発明によるズームシステムのズーム板の前側の斜視図である。図５ｂは、図３の駆動スピンドルの螺旋溝と相互作用する支持要素に回転可能に取り付けられているローラ要素を含む、本発明によるズームシステムのズーム板の裏側の斜視図である。
【図６】図３の駆動スピンドルのカムディスク部分と相互作用する支持要素に回転可能に取り付けられているローラ要素を含む、図１のズームシステムの補正板の裏側の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
立体顕微鏡又は立体カメラ等の光学立体装置のズームシステム１０及びその構成要素の好ましい実施形態が図１〜図６に示される。ズームシステム１０は、前板３０のレンズアセンブリ３５ａ及び３５ｂを通ってズームシステム１０に入り、検出器板又は後板７０に取り付けられる光検出器７５ａ及び７５ｂによって検出される光の２つの光路を提供する（図１及び図２を参照）。以下でさらにより詳細に説明するように、前板は好ましくは複合前板３０である。光検出器７５ａ及び７５ｂは、画像を電子的に取得して記憶するＣＣＤ素子又はＣＭＯＳ素子であってもよく、この画像は当業者であれば十分承知しているように、ＣＰＵ等の制御ユニットによって読み取られて処理されることができる。代替的には、本発明によるズームシステムが立体顕微鏡において採用される場合、光検出器７５ａ及び７５ｂの代わりに、好適に配置及び構成される接眼部を用いてもよい。
【０００９】
調節自在のレンズシステムの当業者は十分に承知するように、さらなるレンズアセンブリ、すなわち、ズーム板４０のそれぞれのレンズアセンブリ４５ａ、４５ｂ、補正板５０のそれぞれのレンズアセンブリ５５ａ、５５ｂ、及びレンズ板６０のそれぞれのレンズアセンブリ（これらの板はさらにより詳細に後述される）が、ズームシステム１０の各光路の光軸に沿って設けられる。これらのそれぞれのレンズアセンブリは、調節自在のシステムを提供するように配置及び構成される１つ又は複数のレンズを備え得る。調節自在のシステムは当業者に既知であるため、それぞれのレンズアセンブリは本明細書においてはより詳細には説明しない。
【００１０】
本発明によるズームシステム１０が提供するズームは、複合前板３０、レンズ板６０並びに光検出器７５ａ及び７５ｂを含む検出器板７０に対するズーム板４０の調整可能位置に応じて実質的に変わる。複合前板３０、レンズ板６０及び任意選択的には検出器板７０の互いに対する位置は、これらの板がいくつかの長手方向に延在する支持棒又はガイド棒（これらのうちの１つを図１及び図２において参照符号１９によって示す）に取り付けられているため、固定されている。図１及び図２に示すズーム板４０の位置、すなわち補正板５０に近接して位置付けられているズーム板４０の位置では、本発明によるズームシステム１０は最小ズーム倍率を提供するのに対し、複合前板３０に（すなわち図１及び図２では左側へ）近接するズーム板４０の位置では、ズームシステム１０は最大のズーム倍率を提供する。好ましくは、最小ズーム倍率と最大ズーム倍率との比は約１：１０である。
【００１１】
当業者は理解するように、ズームは、ズーム板４０を、図１及び図２の左側に示される複合前板３０に近づける（ズーム倍率が大きくなる）か、又は該複合前板３０から離す（ズーム倍率が小さくなる）ように移動させることによって調整される。複合前板３０とレンズ板６０と任意選択的には検出器板７０との間の一定の空間関係に対するズーム板４０のこの動きは、本発明によると、ズーム板４０と相互作用する、長手方向に延在する回転可能な駆動スピンドル２０によって行われる。駆動スピンドル２０は、モータ１５の駆動シャフト（図示せず）に取り付けられている歯車によって回転することができ、この場合、モータ１５の歯車は、駆動スピンドル２０の一端付近に設けられている歯車部分２６と噛み合ってこれを回転させる（図２及び図３を参照）。複合前板３０の裏側に設けられるスピンドル軸受（bearing：支承部）３６に挿入される整合ピン２５によって、駆動スピンドル２０は、複合前板３０、レンズ板６０及び任意選択的には検出器板７０に対して回転可能に固定される。モータ１５が通電されてその駆動シャフトが回転すると、モータ１５の駆動シャフトに取り付けられている歯車と駆動スピンドル２０の歯車部分２６との相互作用によって、この回転運動が伝わり駆動スピンドル２０が回転する。
【００１２】
特に図５ａ及び図５ｂから分かるように、ズーム板４０には中央開口４２が設けられており、該中央開口４２を通して、駆動スピンドル２０の実質的に円筒形の長手方向に延在する本体部分２２（図３を参照）がガイドされることにより、駆動スピンドル２０がズーム板４０の該中央開口４２内で自由に回転することができる。ズーム板４０の中央開口４２の一側縁には、ズーム板４０の裏側に取り付けられている支持要素又は伝達要素４４が貫通することができるようにリセスが設けられている。支持要素４４の一端には、例えばねじによってローラ要素４６が取り付けられて回転可能に支持されている。支持要素４４及びこれに取り付けられているローラ要素４６は、ローラ要素４６がズーム板４０の中央開口４２内に延在するように、上記リセス内に配置されている。ローラ要素４６は、駆動スピンドル２０の円筒形の本体部分２２に設けられる螺旋溝２４（図３を参照）にぴったりと嵌まるがこの中で回転可能であるようなサイズである。
【００１３】
当業者は理解するように、モータ１５が駆動スピンドル２０を時計回り方向又は反時計回り方向に回転運動させると、支持要素４４によってズーム板４０に接続されているローラ要素４６の、駆動スピンドル２０の螺旋溝２４に対するこの構成によって、複合前板３０、レンズ板６０及び任意選択的に検出器板７０に対するズーム板４０の並進運動が起こる。
【００１４】
移動可能なズーム板４０の角度を正確に整合させるために、さらなる開口をズーム板４０に設けることができ、該開口を通して、ガイド棒１９等の長手方向に延在するガイド棒の１つ又は複数が挿入され、該ガイド棒は、複合前板３０、レンズ板６０及び任意選択的に検出器板７０をしっかりと接続する。
【００１５】
調節自在のシステムにおいては、良好な画像を提供するために、ズーム板４０の異なる位置毎に焦点補正が必要であることが既知である。このために、本発明によるズームシステム１０はさらに、ズーム板４０とレンズ板６０との間に配置される移動可能な補正板５０を備える。ズーム板４０の位置に応じて、複合前板３０とレンズ板６０と任意選択的に検出器板７０との間の一定の空間的定位に対する補正板５０の位置を調整しなければならない。ズーム板４０の場合と同様に、補正板５０にも中央開口５２が設けられており、該中央開口５２を通して、駆動スピンドル２０の実質的に円筒形の長手方向に延在する本体部分２２（図３を参照）がガイドされることにより、駆動スピンドル２０が補正板５０の該中央開口５２内で自由に回転することができる。
【００１６】
ズーム板４０の位置の変化と一致した補正板５０の位置の協調した調整を提供するために、補正板５０はまた、支持要素又は伝達要素５４と、その裏側に好適に取り付けられるローラ要素又はカムフォロワ５６とを備える（図６を参照）。特に図２から分かるように、支持要素５４及びその一端に取り付けられるローラ要素５６は、補正板５０の裏側に配置され、レンズ板６０の対応する形状の開口（図示せず）を通して該支持要素５４をガイドすることができるように、また該ローラ要素５６が駆動スピンドル２０の後端に設けられるカムディスク部分２８（図３を参照）と回転可能に係合するように構成される。
【００１７】
駆動スピンドル２０がモータ１５によって回転すると、ローラ要素５６がカムディスク部分２８の上面上を動き、それによって、カムディスク部分２８の勾配に応じて、本発明によるズームシステム１０の長手方向軸に沿った補正板５０の並進運動が行われる。ローラ要素５６を、駆動スピンドル２０のカムディスク部分２８の上面との当接関係に保つために、補正板５０を、ばね要素等の好適な付勢手段によってズーム板４０の方向に付勢することができる。
【００１８】
位置調整可能な補正板５０の角度を正確に整合させるために、さらなる開口を補正板５０に設けることができ、該開口を通して、ガイド棒１９等の長手方向に延在するガイド棒の１つ又は複数が挿入され、該ガイド棒は、複合前板３０、レンズ板６０及び任意選択的に検出器板７０を接続すると共にこれらの板の間の空間関係を固定する。
【００１９】
本発明のさらなる態様によると、本発明によるズームシステム１０の複合前板３０は、特に図４、図４ａ及び図４ｂから分かるように第１の剛性板要素３２及び第２の剛性板要素３４から成る（comprise）。レンズアセンブリ３５ａ及び３５ｂを第２の剛性板要素３４に設けることができ、該第２の剛性板要素３４はさらに、その前側に固定ピン３７ａ及び３７ｂを備えることができ、該第２の剛性板要素３４の該固定ピン３７ａ及び３７ｂを第１の剛性板要素３２の裏側に設けられる対応する形状のリセスに挿入することによって、該第２の剛性板要素３４を第１の剛性板要素３２に固定する。図４及び図４ｃから分かるように、薄い可撓性支持箔３３を第１の剛性板要素３２と第２の剛性板要素３４との間に挟むことができる。可撓性支持箔３３は、第２の剛性板要素３４を第１の剛性板要素３２に固定するときに、レンズアセンブリ３５ａ及び３５ｂ並びに固定ピン３７ａ及び３７ｂが通ることができるように好適に配置及び構成される開口を有する。
【００２０】
図４ａから分かるように、第１の剛性板要素３２は、開口３８等の複数の開口を有するのが好ましい。開口３８はそれぞれ、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びＬＥＤが発する光の焦点を画像化される視野に合わせるレンズを受け入れるように構成される。好ましくは、ＬＥＤは、表面実装デバイス（ＳＭＤ）として提供され、可撓性支持箔３３に好適に実装されるか又は結合される。ＬＥＤは、可撓性支持箔３３が提供する好適な電源ラインによって通電することができる。これらの電源ラインを、可撓性支持箔３３のプラグ部分３３ａ（図４ｃを参照）につなげることができ、該プラグ部分３３ａを、本発明によるズームシステム１０の制御及び電源回路に接続される対応するソケットに挿入することができる。本発明によるズームシステム１０のこの制御及び電源回路は例えば、ズームシステム１０の第１のサイドカバー１６及び／又は第２のサイドカバー１８に取り付けることができる。好ましくは、第１の板要素３２及び第２の板要素３４はアルミニウム等の金属製であり、ＬＥＤが生み出す余分な熱を取り除くことができる。
【００２１】
特定の医療用途では、光に対して敏感である歯科充填材等のプラスチック材料が使用される。これらのプラスチック材料は、充填材を歯に挿入している間に急速に硬化するべきではない。本発明によると、複合前板３０においては、白色光、黄色光又は青色光を発するＬＥＤを好ましくは採用することができる。複合前板３０は、白色ＬＥＤのみ、白色／黄色ＬＥＤ、白色／青色ＬＥＤ、黄色／青色ＬＥＤ、又は白色／黄色／青色ＬＥＤを備え得る。白色／黄色ＬＥＤを備える構成の場合、例えば歯科充填材のあまり迅速ではない硬化のために、単に白色ＬＥＤをオフに切り替えると共に黄色ＬＥＤのみを点灯させることによって、黄色光のみを提供することが可能である。当業者は、このために、複合前板３０が提供するＬＥＤを好ましくは前述の適切に構成される制御及び電源回路によって制御及び駆動することができることを理解するであろう。
【００２２】
プラスチックの歯科充填材が提供された後で、充填材に青色光を照射してその硬化を促進する。本発明によると、これは、青色ＬＥＤを備える複合前板３０によって容易に達成することができる。黄色光の場合と同様に、青色ＬＥＤのみを点灯させ、異なる色を有するＬＥＤ（例えば白色ＬＥＤ及び／又は黄色ＬＥＤ）をオフにすることによって、青色光を提供することができる。
【００２３】
本発明のまたさらなる態様によると、光検出器７５ａ及び７５ｂは、さらなる光学補正を可能にするために、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向における検出器板７０及び／又はレンズ板６０に対するそれらの位置の調整が可能であるように検出器板７０に取り付けられる。
【００２４】
詳細に上述した本発明は、記載の特定の装置、使用及び方法に限定されない。これは、これらが変化し得るためである。また、本明細書において使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定する意図はなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲のみによって限定されることを理解されたい。別途定義しない限り、本明細書において使用される全ての技術用語及び科学用語は、当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ズームシステム
１５  モータ
１６  第１のサイドカバー
１８  第２のサイドカバー
１９  ガイド棒
２０  駆動スピンドル
２２  本体部分
２４  螺旋溝
２５  整合ピン
２６  歯車部分
２８  カムディスク部分
３０  前板
３２  第１の剛性板要素
３３  可撓性支持箔
３３ａ  プラグ部分
３４  第２の剛性板要素
３５ａ  レンズアセンブリ
３５ｂ  レンズアセンブリ
３６  スピンドル軸受
３７ａ  固定ピン
３７ｂ  固定ピン
３８  開口
４０  ズーム板
４２  中央開口
４４  支持要素または伝達要素
４５ａ  レンズアセンブリ
４５ｂ  レンズアセンブリ
４６  ローラ要素
５０  補正板
５２  中央開口
５４  支持要素または伝達要素
５５ａ  レンズアセンブリ
５５ｂ  レンズアセンブリ
５６  カムフォロワ
６０  レンズ板
７０  後板または検出器板
７５ａ  光検出器
７５ｂ  光検出器
【図１】
2011501223.tif 000003
【図２】
2011501223.tif 000004
【図３】
2011501223.tif 000005
【図４】
2011501223.tif 000006
【図５】
2011501223.tif 000007
【図６】
2011501223.tif 000008
【国際調査報告】
2011501223.tif 000009
2011501223.tif 000010
2011501223.tif 000011