(57)【要約】【課題】広角像が表示される表示装置の画面内のどの部分が他方の表示装置に拡大表示されているかが正確に判別できるにも拘わらず、その判別用の指標を広角像に合成する処理の遅延をできるだけ防止するとともにコストダウンを図ることができる像サーチ装置を、提供する。【解決手段】観察システムは、対物光学系１０による広角な像を第１カメラＣ１の撮像面上に再結像させる第１再結像光学系２３と、対物光学系１０による像の一部を第２カメラＣ２の撮像面上に再結像させる第２再結像光学系２５とを、有する。第１モニタＭ１は、第２カメラＣ２の撮像面の中心を示す指標Ｉが画像合成装置３０によって合成された第１カメラＣ１による画像を、表示する。【選択図】    図１
2004341713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１撮影光学系と、
前記第１撮影光学系を介して所定範囲の視野の像を撮像することにより第１画像データを生成する第１撮像デバイスと、
少なくとも一枚のレンズを含むとともに前記所定範囲の視野中の少なくとも一部の像を形成する第２撮影光学系と、
前記第２撮影光学系を介して前記像を撮像することにより第２画像データを生成するとともにその第２画像データを信号の形態で表示装置へ出力する第２撮像デバイスと、
所定の指示入力に基づいて前記第２撮影光学系中のレンズの光軸と前記第２撮像デバイスとを相対的にシフトさせることにより、前記第２撮像デバイスが撮像する範囲を前記所定範囲の視野内で移動させるシフト装置と、
前記第２撮像デバイスの撮像面におけるその中心点に対する前記レンズの光軸の通過点のシフト量及びシフト方向に基づいて、前記第２撮像デバイスによって撮像される像の中心を示す指標を前記第１撮像デバイスによって撮像される像内に表示させるための画像データを生成する指標生成部と、
前記指標生成部により生成された画像データを前記第１撮像デバイスにより生成された前記第１画像データに合成するとともに合成後の画像データを信号の形態で表示装置へ出力する画像合成部と
を備えることを特徴とする像サーチ装置。
【請求項２】
前記シフト装置は、前記レンズの光軸に直交する面内で移動されることにより当該レンズの光軸をシフトさせる光軸シフト光学素子と、この光軸シフト光学素子を移動させる移動装置とを、有する
ことを特徴とする請求項１記載の像サーチ装置。
【請求項３】
前記指標生成部は、前記第２撮像デバイスの撮像面におけるその中心点に対する前記レンズの光軸の通過点のシフト量及びシフト方向に相当する情報として、前記面内での前記光軸シフト光学素子の位置の基準位置に対するシフト量及びシフト方向を、利用する
ことを特徴とする請求項２記載の像サーチ装置。
【請求項４】
前記光軸シフト光学素子は、少なくとも４つの反射面を有する像反転光学系である
ことを特徴とする請求項２又は３記載の像サーチ装置。
【請求項５】
前記第１撮影光学系及び前記第２撮影光学系は、その光軸が前記シフト装置によって前記第２撮像デバイスに対して相対的にシフトされるレンズを含む対物光学系と、この対物光学系からの光束を分岐する分岐素子とを、共有しており、
前記第２撮影光学系は、前記分岐素子によって分岐された光束の光路における後方に、前記対物光学系によって形成された像の少なくとも一部をリレーする再結像光学系を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の像サーチ装置。
【請求項６】
前記指標は、十字型の輪郭を持つ形状に、形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の像サーチ装置。
【請求項７】
前記指標は、円形の輪郭を持つ形状に、形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の像サーチ装置。
【請求項８】
前記指標は、多角形の輪郭を持つ形状に、形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の像サーチ装置。
【請求項９】
前記指標は、矢印型の輪郭を持つ形状に、形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の像サーチ装置。
【請求項１０】
前記指標は、十字状に交差した２本の直線から構成されている
ことを特徴とする請求項６記載の像サーチ装置。
【請求項１１】
前記指標は、十字状に交差した２本の線分から構成されている
ことを特徴とする請求項６記載の像サーチ装置。
【請求項１２】
前記指標は、その内部が中空となるように囲む枠線のみからなる
ことを特徴とする請求項６乃至９の何れかに記載の像サーチ装置。
【請求項１３】
前記対物光学系は、内視鏡に組み込まれている
ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の像サーチ装置。
【請求項１４】
前記対物光学系は、監視カメラに組み込まれている
ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の像サーチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物光学系により形成される像のうちの任意の領域を観察者に観察させるための像サーチ装置に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、内視鏡や監視カメラなどの対物光学系により形成される広角な像を一方の表示装置に表示させるとともに、その広角な像内の一部を拡大して他方の表示装置に表示させる像サーチ装置が、提案されている（特許文献１参照）。この像サーチ装置は、拡大像が表示された表示装置の画面の輪郭を示す矩形の視野枠を広角像内に組み込んで表示装置に表示させるための画像合成装置を、備えている。このため、観察者は、広角像が表示された表示装置の画面内のどの部分が他方の表示装置に拡大表示されているのかを、矩形の視野枠に基づいて容易に判別することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４５４４２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の像サーチ装置は、広角像の画面内での矩形の視野枠の位置や大きさを決定するために、拡大表示される部分を対物光学系の視野の範囲からサーチするための光軸シフト光学素子の位置やズームレンズの位置を検出する。しかしながら、これらの位置検出には、光学素子やレンズの位置（又はモータの回転量）を検出するエンコーダが、多数必要になるため、像サーチ装置がコストアップしてしまうとの問題があった。
【０００５】
また、上述した従来の像サーチ装置内の画像合成装置は、ズームレンズの位置情報に基づいて矩形の視野枠の大きさを変化させる処理を、実行する。しかしながら、このような処理が存在すると、画像合成装置内での処理が重くなり、広角像がモニタにリアルタイムで表示されなくなる虞があるという問題がある。
【０００６】
さらに、上述した従来の像サーチ装置によると、例えば患者の体腔の内壁へレーザー照射による外科手術を行う際において、レーザープローブの先端が広角表示用の表示装置には映っているが拡大表示用のモニタには映っていない場合、拡大表示用の表示装置の画面内でのレーザービームの正確な照射位置を判別しにくいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述したような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、広角像が表示される表示装置の画面内のどの部分が他方の表示装置に拡大表示されているかが正確に判別できるにも拘わらず、その判別用の指標を広角像に合成する処理の遅延をできるだけ防止するとともにコストダウンを図ることができる像サーチ装置を、提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明による像サーチ装置は、以下のような構成を採用した。
【０００９】
すなわち、本発明による像サーチ装置は、第１撮影光学系と、前記第１撮影光学系を介して所定範囲の視野の像を撮像することにより第１画像データを生成する第１撮像デバイスと、少なくとも一枚のレンズを含むとともに前記所定範囲の視野中の少なくとも一部の像を形成する第２撮影光学系と、前記第２撮影光学系を介して前記像を撮像することにより第２画像データを生成するとともにその第２画像データを信号の形態で表示装置へ出力する第２撮像デバイスと、所定の指示入力に基づいて前記第２撮影光学系中のレンズの光軸と前記第２撮像デバイスとを相対的にシフトさせることにより、前記第２撮像デバイスが撮像する範囲を前記所定範囲の視野内で移動させるシフト装置と、前記第２撮像デバイスの撮像面におけるその中心点に対する前記レンズの光軸の通過点のシフト量及びシフト方向に基づいて、前記第２撮像デバイスによって撮像される像の中心を示す指標を前記第１撮像デバイスによって撮像される像内に表示させるための画像データを生成する指標生成部と、前記指標生成部により生成された画像データを前記第１撮像デバイスにより生成された前記第１画像データに合成するとともに合成後の画像データを信号の形態で表示装置へ出力する画像合成部とを備えることを、特徴としている。
【００１０】
このように構成されると、所定の指示入力に基づいて第２撮影光学系中のレンズの光軸と前記第２撮像デバイスとがシフト装置によって相対的にシフトされた際には、第２撮像デバイスによって撮像される範囲が、第１撮像デバイスによって像が撮像される視野の範囲内で移動される。これにより、第１撮像デバイスが撮像する視野の範囲内からサーチされた部分の像が、第２表示装置に拡大表示される。このとき、第２撮像デバイスによって撮像される像の中心を示す指標を第１撮像デバイスによって撮像される像内に表示させるための画像データが、第２撮像デバイスの撮像面の中心点に対するレンズの光軸の通過点のシフト量及びシフト方向に基づいて生成され、この生成された画像データが、第１撮像デバイスが生成する第１画像データに合成され、指標が合成された上記視野の画像が、第１表示装置に表示される。このため、施術者は、第１表示装置に表示された画像の中の指標を見れば、直ちに、第２表示装置に表示されている拡大像の中心を、確認することができる。然も、指標が像の中心を示すものとされたことにより、従来のように視野枠を拡大又は縮小する必要がないため、拡大倍率を測定するためのエンコーダ等の検出器を要しない。その結果、指標を広角像に合成する処理の遅延が防止されるとともにコストダウンが図られる。
【００１１】
なお、本発明による像サーチ装置においては、第１画像データに合成されるための画像データに基づく画像内に示される指標は、十字状を持つ形状に形成されていても良いし、円形の輪郭を持つ形状に形成されていても良いし、多角形の輪郭を持つ形状に形成されていても良いし、矢印状の輪郭を持つ形状に形成されていても良いし、星形の輪郭を持つ形状に形成されていても良い。
【００１２】
また、本発明による像サーチ装置においては、シフト装置は、第２撮像デバイスを固定した状態で第２撮影光学系中のレンズの光軸をシフトさせても良いし、光軸を固定した状態で第２撮像デバイスを光軸に直交する面内で移動させても良い。更に、前者の場合には、レンズ自体をシフトさせても良いし、光軸を偏向又はシフトさせる素子が用いられても良い。このような素子としては、像反転プリズム又はそれと等価な機能を有する反射鏡が、採用され得る。具体的には、ダハ面を有するペシャンプリズム若しくはアッベプリズム，ダハ面を有しない第１型ポロプリズム若しくは第２型ポロプリズム，又は、これらのプリズムの反射面と等価な位置に配置された複数のミラーが、採用され得る。つまり、４面以上の反射面を有する像反射光学系が、光軸シフト光学素子として採用され得る。
【００１３】
第１撮影光学系及び第２撮影光学系は、互いに平行な光軸を有する独立した光学系として構成されても良い。また、第１撮影光学系及び第２撮影光学系は、それぞれ、対物光学系及び再結像光学系から構成されていも良い。この場合、対物光学系が、第１撮影光学系及び第２の撮影光学系との間で共用され、対物光学系以降の光路が、分岐素子によって分岐されても良い。また、この再結像光学系は、光軸方向に移動することによって再結像光学系自体の倍率を変化させる変倍レンズを含んでいても良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
＜観察システムについて＞
まず、本実施形態の観察システムについて、説明する。図１は、本実施形態の観察システムを概略的に示す構成図である。この図１に示されるように、観察システムは、第１モニタＭ１，第２モニタＭ２，第１カメラＣ１，第２カメラＣ２，対物光学系１０，像分離装置２０，及び、画像合成装置３０を、備えている。
【００１６】
第１及び第２モニタＭ１，Ｍ２は、画像データが電気信号の形態で入力されると、その画像データに基づく画像を表示する表示装置であり、具体的には、ブラウン管ディスプレイや液晶ディスプレイである。
【００１７】
第１及び第２カメラＣ１，Ｃ２は、一般的な動画撮影用のエリアイメージセンサを利用した撮像デバイスである。これら第１及び第２カメラＣ１，Ｃ２は、撮像面に入射する光束を電気信号へ光電変換することにより画像データを生成し、その画像データを出力する。
【００１８】
なお、第２カメラＣ２は、第２モニタＭ２に直接接続されているため、その第２モニタＭ２には、第２カメラＣ２が生成した画像データが、入力される。これに対し、第１カメラＣ１は、後述する画像合成装置３０を介して第１モニタＭ１に接続されているため、その第１モニタＭ１には、第２カメラＣ２が生成した後にその画像合成装置３０によって後述の処理が施された画像データが、入力される。
【００１９】
対物光学系１０は、例えば画角が１２０°〜１４０°である広い視野の像を結像面１０ｉに結像する光学系であり、少なくとも１枚のレンズを含んでいる。より具体的には、この対物光学系１０は、軟性内視鏡の対物光学系（対物レンズ，及び光ファイバ），硬性内視鏡の対物光学系（対物レンズ，及びリレーレンズ群），及び、監視カメラ用の対物光学系（対物レンズ）などである。つまり、この対物光学系１０が内視鏡の対物光学系であれば、本実施形態の観察システムは、内視鏡観察システムとして機能し、この対物光学系１０が監視カメラ用の対物光学系であれば、本実施形態の観察システムは、監視カメラシステムとして機能する。
【００２０】
像分離装置２０は、その内部に、半透明鏡２１，折り返しミラー２２，第１再結像光学系２３，ペシャンプリズム２４，及び、第２再結像光学系２５を、有している。このうち半透明鏡２１は、入射してくる光束の一部を反射するとともに残りの光束を透過させる分岐素子であり、対物光学系１０からの光束の光路上に配置されている。
【００２１】
この半透明鏡２１により反射される光束の光路上には、折り返しミラー２２が配置されている。そして、半透明鏡２１によって折り曲げられる対物光学系１０の光軸Ａｘ１は、折り返しミラー２２によって更に折り曲げられることにより、クランク状の光軸となっている。さらに、折り返しミラー２２によって折り曲げられた対物光学系１０の光軸Ａｘ１は、第１再結像光学系２３と同軸となる状態でこの第１再結像光学系２３を通過し、像分離装置２０に取り付けられた第１カメラＣ１の撮像面の中心を垂直に貫いている。
【００２２】
以上のように半透明鏡２１，折り返しミラー２２，第１再結像光学系２３，及び第１カメラＣ１が配置されているため、半透明鏡２１によって反射された光束は、折り返しミラー２２によって反射され、第１再結像光学系２３を透過し、第１カメラＣ１の撮像面に入射する。このとき、第１再結像光学系２３は、対物光学系１０による像を第１カメラＣ１の撮像面に再結像させる。この第１カメラＣ１は、第１再結像光学系２３によりリレーされた対物光学系１０による像を撮像すると、画像データを出力する。以下では、この第１カメラＣ１から出力される画像データを、第２カメラＣ２のそれと区別するために、便宜上、第１画像データという。なお、対物光学系１０，半透明鏡２１，折り返しミラー２２，及び、第１再結像光学系２３は、第１撮影光学系に相当している。
【００２３】
一方、半透明鏡２１を透過する光束の光路上には、ペシャンプリズム２４が、配置されている。ペシャンプリズム２４については、図２を参照しながら後述するが、簡単に説明すると、ペシャンプリズム２４は、対物光学系１０により形成される像を倒立させるように作用する像反転光学系である。さらに、このペシャンプリズム２４を挟んで半透明鏡２１の反対側には、第２再結像光学系２５が配置されている。この第２再結像光学系２５の光軸Ａｘ２は、半透明鏡２１を通過した後であってペシャンプリズム２４へ入る前の対物光学系１０の光軸Ａｘ１と同じ軸上にセットされており、像分離装置２０に取り付けられた第２カメラＣ２の撮像面の中心を垂直に貫いている。
【００２４】
なお、第２再結像光学系２５は、第１乃至第４レンズ群２５ａ〜２５ｄから構成されている。このうち、第１レンズ群２５ａは、ピント合わせ用の合焦光学系として機能し、第２乃至第４レンズ群２５ｂ〜２５ｄは、観察倍率変更用の変倍光学系として機能する。また、第４レンズ群２５ｄは、固定されているが、第１レンズ群２５ａは、鏡筒２５１によってその光軸Ａｘ２に沿って平行移動可能に保持されており、第２及び第３レンズ群２５ｂ，２５ｃは、鏡筒２５２によってその光軸Ａｘ２に沿って平行移動可能に保持されている。
【００２５】
より具体的に説明するならば、第１レンズ群２５ａには、鏡筒２５１を構成するカム環の各カム溝に係合したカムフォロワが、一体に固定されており、そのカム環が光軸周りに回転されることにより、第１レンズ群２５ａは、光軸Ａｘ２方向へ移動される。このカム環の駆動源としては、図示せぬサーボ機構を構成するアクチュエータであるＡＣサーボモータやＤＣサーボモータやステッピングモータ等が、用いられる。
【００２６】
また、鏡筒２５２は、上述した鏡筒２５１と同様に構成されており、第２及び第３レンズ群２５ｂ，２５ｃは、鏡筒２５２を構成するカム環が光軸周りに回転されることにより、光軸Ａｘ２方向へ一体に移動される。従って、カム環の回転量を適宜選択することにより、第２再結像光学系２５の倍率を、任意に調整できる。このカム環の駆動源としては、図示せぬ駆動機構を構成するアクチュエータであるＡＣモータやＤＣモータ等が、用いられる。
【００２７】
以上のように半透明鏡２１，ペシャンプリズム２４，第２再結像光学系２５，及び、第２カメラＣ２が配置されているため、半透明鏡２１を透過した光束は、ペシャンプリズム２４を介して第２再結像光学系２５を透過し、第２カメラＣ２の撮像面に入射する。このとき、ペシャンプリズム２４は、対物光学系１０により形成される像を倒立させ、第２再結像光学系２５は、ペシャンプリズム２４により倒立された対物光学系１０による像の一部領域を所定の倍率に拡大して、第２カメラＣ２の撮像面上に再結像させる。この第２カメラＣ２は、第２再結像光学系２５による像を撮像すると、画像データを出力する。以下では、この第２カメラＣ２から出力される画像データを、便宜上、第２画像データという。なお、対物光学系１０，半透明鏡２１，ペシャンプリズム２４，及び、第２再結像光学系２５は、第２撮影光学系に相当している。
【００２８】
＜ペシャンプリズム及びその周辺の機構について＞
次に、ペシャンプリズム２４及びその周辺の機構について、詳しく説明する。図２は、ペシャンプリズム２４の斜視図である。図１及び図２に示されように、ペシャンプリズム２４は、補助プリズム２４１及びダハプリズム２４２から、構成されている。
【００２９】
補助プリズム２４１は、四角柱状のプリズムであり、その一側面２４１ａは、半透明鏡２１を通過した対物光学系１０の光軸Ａｘ１に対し、垂直に配置されている。この補助プリズム２４１は、その側面２４１ａから内部に入る対物光学系１０の光軸Ａｘ１を、この側面２４１ａに隣接する２つの側面２４１ｂ，２４１ｃの内面によって２回折り曲げた後、側面２４１ｂに対して垂直に通過させる。
【００３０】
ダハプリズム２４２は、三角柱の一側面にこの側面から突出するダハ面が（その稜線が底面と平行となる状態で）形成されたのと等価な形状を有するプリズムであり、それらダハ面２４２ｆ，２４２ｇ以外の一側面２４２ｄが補助プリズム２４１の側面２４１ｂに対して平行に且つ近接するように、配置されている。従って、ダハプリズム２４２の側面２４２ｄは、補助プリズム２４１の側面２４１ｂを垂直に通過した対物光学系１０の光軸Ａｘ１に対し、垂直に配置されている。このダハプリズム２４２は、その側面２４２ｄから内部に入る対物光学系１０の光軸Ａｘ１を、側面２４２ｄに隣接する残りの側面２４２ｅ，ダハ面２４２ｆ，２４２ｇ，及び、側面２４２ｄの各々の内面によって順に折り曲げ、側面２４２ｅに対して垂直に通過させることにより、外部へ出す。このとき、光軸Ａｘ１がダハプリズム２４２から出る方向は、補助プリズム２４２に入る前の光軸Ａｘ１と平行な方向となる。
【００３１】
このように構成されるペシャンプリズム２４は、移動機構２６によって駆動されるＸＹステージ２６ａ上に固定されており、対物光学系１０の光軸Ａｘ１に直交するＸＹ面内で平行移動可能となっている。この移動機構２６は、ＡＣモータやＤＣモータ等の駆動用アクチュエータとこの駆動用アクチュエータの駆動力を伝達するためのギア機構とを、Ｘステージ及びＹステージの各々について有することにより、各ステージを独立に駆動する。なお、この移動機構２６は、ＸＹステージ２６ａの変位量を検出するためのリニアエンコーダ等の検出器をも、備えている。
【００３２】
また、この移動機構２６は、十字方向に可到なジョイスティックを有する図示せぬ操作装置に、接続されている。そして、この図示せぬ操作装置のジョイスティックが、作業者によって操作されることにより、そのジョイスティックの倒し込み量及び倒し込み方向に応じた信号が、移動機構２６に通知され、その通知を受けた移動機構２６が、Ｘステージ及びＹステージをジョイスティックの操作量及び操作方向に応じて駆動し、移動機構２６によって駆動されるＸＹステージ２６ａが、ペシャンプリズム２４をＸＹ面内で平行移動させる。
【００３３】
なお、上記の図示せぬ操作装置は、回転可能に保持されたトラックボールが操作者によって回転されることによりそのトラックボールの回転量及び回転方向に応じた信号を出力するタイプのものであっても良いし、Ｘ方向に対応するレバーとＹ方向に対応するレバーとを備えて各レバーの倒し込み量に応じた信号を出力するタイプのものであっても良い。
【００３４】
そして、ペシャンプリズム２４に入る前の光軸Ａｘ１がペシャンプリズム２４から出た後の光軸Ａｘ１と同軸になるようなペシャンプリズム２４の位置を“初期位置”としたとき、このペシャンプリズム２４が初期位置からＸＹ面内で平行移動された際には、ペシャンプリズム２４から出た対物光学系１０の光軸Ａｘ１が、ペシャンプリズム２４に入る前の光軸Ａｘ１の延長線に対してシフトされる。図２には、対物光学系１０の光軸Ａｘ１がペシャンプリズム２４によってシフトされる様子も、示されている。この図２に示されるように、ペシャンプリズム２４を通過する前後の光軸Ａｘ１が互いに同軸となる初期位置から、入射端面としての側面２４１ａに対して光軸Ａｘ１をＸ方向における正の方（図２では左方）へ距離ｗだけ移動させた場合、射出端面としての側面２４２ｅに対しては光軸Ａｘ１はＸ方向における負の方に距離ｗだけ移動する。これは、一定位置にある対物光学系１０の光軸Ａｘ１に対してペシャンプリズム２４をＸ方向における負の方（図２では右方）に距離ｗだけ移動させた場合に相当し、ペシャンプリズム２４から出た後の対物光学系１０の光軸Ａｘ’１は、ペシャンプリズム２４に入る前の光軸Ａｘ’１に対して、距離２ｗだけＸ方向における負の向きにシフトされる。逆に、ペシャンプリズム２４をＸ方向における正の方へ移動した場合には、対物光学系１０の光軸Ａｘ１は、Ｘ方向における正の向きに、ペシャンプリズム２４の移動量の２倍の量だけシフトされる。また、このペシャンプリズム２４をＹ方向（図２では上下方向）に移動したときにも同様に、ペシャンプリズム２４から出た後の対物光学系１０の光軸Ａｘ”１は、ペシャンプリズム２４に入る前の光軸Ａｘ”１に対して、ペシャンプリズム２４が移動された向きに、ペシャンプリズム２４の移動量の２倍の量だけシフトされる。
【００３５】
このようにしてペシャンプリズム２４がＸＹ面内で平行移動されると、ペシャンプリズム２４から出た後の対物光学系１０の光軸Ａｘ１が、第２再結像光学系２５の光軸Ａｘ２を含む直線上からシフトされる。図１には、このときの様子も、示されている。ペシャンプリズム２４から出た後の対物光学系１０の光軸Ａｘ１と第２再結像光学系２５の光軸Ａｘ２とが同軸となるペシャンプリズム２４の初期位置においては、対物光学系１０の光軸Ａｘ１上を進む光線は、ペシャンプリズム２４から射出された後でも、第２再結像光学系２５の光軸Ａｘ２上を進行し、第１カメラＣ１の撮像面の中心に入射する。この状態からペシャンプリズム２４がＸＹ面内で平行移動されると、図１に示されように、ペシャンプリズム２４から出た後の光軸Ａｘ１は、第２再結像光学系２５の光軸Ａｘ２からシフトされる。従って、対物光学系１０の光軸Ａｘ１上を進む光線は、ペシャンプリズム２４から射出された後は、第２再結像光学系２５の光軸Ａｘ２からシフトした状態で第２再結像光学系２５に入射し、第２カメラＣ２の撮像面の中心からシフトした位置に入射する。
【００３６】
このように、ペシャンプリズム２４が初期位置にある時に第２再結像光学系２５の光軸Ａｘ２上を進行して第２カメラＣ２の撮像面の中心に達していた光線が、ペシャンプリズム２４がＸＹ面内で平行移動されることによって、この撮像面における光軸Ａｘ２が貫く箇所からずれた位置へ入射するようになり、その結果、第２カメラＣ２が撮像する像の範囲が、シフトする。すなわち、ペシャンプリズム２４，ＸＹステージ２６ａ，及び、移動機構２６は、シフト装置として機能するとともに、ペシャンプリズム２４は、光軸シフト光学素子として機能する。
【００３７】
＜画像合成装置について＞
次に、画像合成装置３０について、説明する。この画像合成装置３０は、上述したように、第１カメラＣ１から出力される第１画像データに対して後述の処理を施すための回路である。この画像合成装置３０は、第１モニタＭ１に接続されており、処理後の画像データを第１モニタＭ１へ出力する。
【００３８】
図３は、この画像合成装置３０を概略的に示す構成図である。この図３に示されるように、画像合成装置３０は、ＣＰＵ３０ａ，ＲＡＭ３０ｂ，Ｉ／Ｏポート３０ｃ，第１インターフェース回路３０ｄ，第２インターフェース回路３０ｅ，及び、ＲＯＭ３０ｆを、備えており、これら各ハードウエア３０ａ〜３０ｆは、バスＢを介して互いに接続されている。
【００３９】
ＣＰＵ３０ａは、各ハードウエア３０ｂ〜３０ｆを統合的に制御する中央処理装置である。ＲＡＭ３０ｂは、ＣＰＵ３０ａが各種プログラムを実行するに際しての作業領域が展開される主記憶装置である。Ｉ／Ｏポート３０ｃは、ＣＰＵ３０ａの命令に従って、光軸Ａｘ１の移動量に相当するＸステージ及びＹステージの移動量を示す情報を、Ｘステージ移動量情報及びＹステージ移動量情報として移動機構２６の上記検出器から受信する。第１インターフェース回路３０ｄは、第１カメラＣ１から出力される電気信号の受信を司る。第２インターフェース回路３０ｅは、第１モニタＭ１への電気信号の送信を司る。
【００４０】
ＲＯＭ３０ｆは、各種データや各種プログラムが格納される読み出し専用の記憶装置である。このＲＯＭ３０ｆに格納されるプログラムには、カウントプログラムと画像合成プログラムとが、含まれている。
【００４１】
このうち、カウントプログラムは、電源が投入されている間は、ＣＰＵ３０ａに対し、カウント処理の実行を継続させるプログラムである。このカウント処理では、ＣＰＵ３０ａは、Ｉ／Ｏポート３０ｃにおいてＸステージ移動量情報及びＹステージ移動量情報を受信するたびに、受信した各情報に基づいて、ＲＡＭ３０ｂ内に記憶しているＸＹステージ２６ａの各位置情報を更新する。従って、ＲＡＭ３０ｂ内には、ＸＹステージ２６ａのそれぞれの最新の位置情報が記録されることとなる。
【００４２】
なお、上述したカウントプログラムには、ＸＹステージ２６ａの位置ずれ誤差を補正するための機能が、付加されていても良い。具体的には、このカウントプログラムは、図示せぬ操作装置のリセットボタンが押下されると、ＣＰＵ３０ａに対し、ＸＹステージ２６ａをそれぞれ原点位置へ移動させる処理を行うように移動機構２６へ指示するとともに、ＲＡＭ３０ｂ内に記憶している位置情報を、原点を示す情報に書き換える処理を、行わせても良い。このような処理が実行されると、ＸＹステージ２６ａが実際にいる位置とＲＡＭ３０ｂ内の位置情報とのずれがある場合に、そのずれがキャンセルされる。
【００４３】
一方、画像合成プログラムは、ＣＰＵ３０ａに対し、図４のフローチャートによって表される画像合成処理を、実行させる。この画像合成処理は、ＣＰＵ３０ａが第１インターフェース回路３０ｄを介して第１カメラＣ１から１つの第１画像データについての電気信号を受信することによって、開始される。
【００４４】
画像合成処理の開始後、最初のＳ１０１では、ＣＰＵ３０ａは、ＲＡＭ３０ｂ上に記憶しているＸＹステージ２６ａの各々の位置情報を、読み出す。
【００４５】
次のＳ１０２では、ＣＰＵ３０ａは、上記各ステージの位置情報に基づいて、第１画像データに基づく画像の領域を表すものとして定義された平面座標における第２再結像光学系２５の光軸Ａｘ２に対応した位置を示す座標値を、算出する。なお、この座標値は、ペシャンプリズム２４から出た後の対物光学系１０の光軸Ａｘ１が第２再結像光学系２５の光軸Ａｘ２に対してシフトする時のシフト量及びシフト方向に、依存しており、さらに、このシフト量及びシフト方向は、上述したように、ペシャンプリズム２４のＸＹ平面内での位置に依存している。従って、上述した座標値は、ペシャンプリズム２４のＸＹ平面内での位置、すなわち、ＸＹステージ２６ａの位置情報によって求めることができる。
【００４６】
次のＳ１０３では、ＣＰＵ３０ａは、Ｓ１０３において算出された座標値の位置に拡大像の中心を示す指標を表示するための画像データを、生成する。なお、図１の第１モニタＣ１の画面には、十字状に交差した２本の直線が、指標Ｉとして示されている。これら２本の線の交点が、第２モニタＭ２に表示される拡大像の中心を、示している。
【００４７】
次のＳ１０４では、ＣＰＵ３０ａは、第１インターフェース回路３０ｄにおいて第１カメラＣ１から受信した画像データに、Ｓ１０３において生成した画像データを、合成する。
【００４８】
次のＳ１０５では、ＣＰＵ３０ａは、第２インターフェース回路３０ｃに対し、Ｓ１０４において合成された画像データを電気信号の形態で第１モニタＭ１へ出力させる。その後、ＣＰＵ３０ａは、画像合成処理を終了する。
【００４９】
このような画像合成処理が実行されることにより、第１モニタＭ１上には、第１カメラＣ１によって撮像された対物光学系１０による像の上に、第２カメラＣ２によって撮像されて第２モニタＭ２上に表示される拡大像の中心を示す指標がスーパーインポーズされた画像が、表示される。
【００５０】
＜まとめ＞
上述したように、本実施形態の観察システムによると、第１モニタＭ１には、対物光学系１０による広角な像が表示されるとともに、第２モニタＭ２には、その広角な像の中から選択されて拡大された像が表示され、さらに、第１モニタＭ１には、第２モニタＭ２に表示される拡大像の中心を示す指標Ｉが、示される。このため、この観察システムの利用者は、第１モニタＭ１に表示された画像の中の指標Ｉを見れば、直ちに、第２モニタＭ２に表示されている拡大像の中心を、確認することができる。
【００５１】
また、変倍用の第２及び第３レンズ群２５ｂ，２５ｃの位置を検出するためのエンコーダ等の検出器を必要としないので、第１画像データに合成される画像データの生成が遅延する虞が少なくなるとともに、観察システムのコストを抑えることができる。
【００５２】
また、上述したカウントプログラムにＸＹステージ２６ａの位置ずれ誤差補正機能が付加されている場合には、操作者は、第１モニタＭ１上の指標Ｉが指し示す画像内の点が第２モニタＭ２の画像内の中心点に一致していない場合に、リセットボタンを押下すれば、そのずれを補正することができる。
【００５３】
なお、上記の説明では、第１モニタＭ１に表示される指標Ｉは、図１に示されるように、画面の左右端及び上下端にまで達するように延長された２本の直線により、構成されていたが、これに限定されるものではない。
【００５４】
例えば、図５に示されるように、指標Ｉは、所定の長さの２本の線分を十字に交差させるとともに一方の線分を左右方向へ他方の線分を上下方向に向けて配置したもの（すなわち＋状）であっても良いし、図６に示されるように、所定の長さの２本の線分を十字に交差させるとともに一方の線分を左斜め４５度へ他方の線分を右斜め４５度へ傾けて配置したもの（すなわち×状）であっても良い。
【００５５】
また、図７に示されるように、指標Ｉは、拡大像の中心点に相当する点を中心とする小さな円形の輪状の線であっても良いし、図８に示されるように、拡大像の中心点に相当する点を外心とする小さな三角形の輪郭を持つ枠線（その内部が中空となるように囲む線）であっても良いし、図９に示されるように、拡大像の中心点に相当する点を中心とする小さな四角形の輪郭を持つ枠線であっても良い。
【００５６】
また、図１０に示されるように、指標Ｉは、拡大像の中心点に相当する点が頂点に一致する小さな矢印型の枠線であっても良いし、図１１に示されるように、拡大像の中心点に相当する点を中心とする小さな十字型の枠線であっても良い。
【００５７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、広角像が表示される表示装置の画面内のどの部分が他方の表示装置に拡大表示されているかが正確に判別でき、然も、その判別用の指標を広角像に合成する処理の遅延をできるだけ防止できるとともにコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の観察システムを概略的に示す構成図
【図２】ペシャンプリズムの拡大斜視図
【図３】画像合成装置を概略的に示す構成図
【図４】画像合成処理を説明するためのフローチャート
【図５】指標の一例を示す説明図
【図６】指標の一例を示す説明図
【図７】指標の一例を示す説明図
【図８】指標の一例を示す説明図
【図９】指標の一例を示す説明図
【図１０】指標の一例を示す説明図
【図１１】指標の一例を示す説明図
【符号の説明】
Ｍ１    第１モニタ
Ｍ２    第２モニタ
Ｃ１    第１カメラ
Ｃ２    第２カメラ
１０    対物光学系
２０    像分離装置
２１    半透明鏡
２２    折り返しミラー
２３    第１再結像光学系
２４    ペシャンプリズム
２５    第２再結像光学系
２６    移動機構
２６ａ  ＸＹステージ
３０    画像合成装置
３０ａ  ＣＰＵ
３０ｂ  ＲＡＭ
３０ｆ  ＲＯＭ
【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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