(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の大きさを有する被観察フィールドに存在する物体の像を顕微鏡光学系によって形成して、この像を撮像素子により撮像して矩形のディスプレイ上に表示することによって、前記像を観察者による観察に供するビデオ式顕微鏡へ、前記顕微鏡光学系の全体としての傾斜を測定する第１種センサと、前記顕微鏡光学系の全体としての移動を測定する第２種センサと、前記顕微鏡光学系内を進行する被写体光を所望の方向へ所望の角度で偏向する偏向手段と、前記第１種センサ及び前記第２種センサの測定結果に基づいて前記偏向手段による前記被写体光の偏向の方向及び角度を調節することによって、一定の被観察フィールド内に存在する物体の前記像を同一位置に形成させる制御部とからなる防振機構を、組み込むか否かを決定する方法であって、
前記顕微鏡光学系の作動距離Ｌ［ｍｍ］が前記被観察フィールドの幅ＡV［ｍｍ］に対して条件
１／AV＞１／（11.46＋0.011×Ｌ）［ｍｍ-1］
を満たす場合にのみ、前記ビデオ式顕微鏡に前記防振機構を組み込むことを決定することを特徴とするビデオ式顕微鏡への防振機構の組込みの決定方法。
【請求項２】
前記顕微鏡光学系は、前記被観察フィールドに存在する物体の実像を撮像して、この実像をモニタに表示する
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ式顕微鏡への防振機構の組込みの決定方法。
【請求項３】
前記顕微鏡光学系は、夫々パワーを有する複数のレンズを含んでおり、
前記偏向手段は、前記顕微鏡光学系に含まれる一部のレンズのみを、その光軸に直交する面内でシフトする
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ式顕微鏡への防振機構の組込みの決定方法。
【請求項４】
前記顕微鏡光学系は、その光軸を折り曲げる反射鏡を含んでおり、
前記偏向手段は、前記反射鏡を任意の方向へ任意の角度で傾斜させる
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ式顕微鏡への防振機構の組込みの決定方法。
【請求項５】
前記偏向手段は、前記顕微鏡光学系内に挿入された可変頂角プリズムを含む
ことを特徴とする請求項１記載のビデオ式顕微鏡への防振機構の組込みの決定方法。
【請求項６】
所定の大きさを有する被観察フィールドに存在する物体の像を顕微鏡光学系によって形成して、この像を撮像素子により撮像して矩形のディスプレイ上に表示することによって、前記像を観察者による観察に供するビデオ式顕微鏡へ、前記顕微鏡光学系の全体としての傾斜を測定する第１種センサと、前記顕微鏡光学系の全体としての移動を測定する第２種センサと、前記顕微鏡光学系内を進行する被写体光を所望の方向へ所望の角度で偏向する偏向手段と、前記第１種センサ及び前記第２種センサの測定結果に基づいて前記撮像素子をその撮像面を含む面内で移動させることによって、一定の被観察フィールド内に存在する物体の前記顕微鏡光学系による像を、前記撮像素子の撮像面における一定位置にて撮像させる制御部とからなる防振機構を、組み込むか否かを決定する方法であって、
前記顕微鏡光学系の作動距離Ｌ［ｍｍ］が前記被観察フィールドの幅ＡV［ｍｍ］に対して条件
１／AV＞１／（11.46＋0.011×Ｌ）［ｍｍ-1］
を満たす場合にのみ、前記ビデオ式顕微鏡に前記防振機構を組み込むことを決定することを特徴とするビデオ式顕微鏡への防振機構の組込みの決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、架台の先端に保持された状態で使用される顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、脳神経外科手術のように微細な組織を処置する際には、その組織を肉眼で識別することが困難であるので、光学式又はビデオ式の顕微鏡が使用される。但し、このような場合には、この顕微鏡を使用する観察者は施術中の医師（以下、「主術者」という）であり、その両手はメス等によってふさがれているので、この顕微鏡は、架台によって支えられる必要がある。しかも、被術者の様々な部位を様々な方向から撮影する必要から、この架台は、その先端に顕微鏡を保持するとともに様々な方向に屈曲自在な長尺状のアームを、有していなければならない。
【０００３】
このようなアームの先端に顕微鏡が保持されると、顕微鏡自身が微動してしまうことが避けられない。但し、従来の顕微鏡の作動距離（即ち、顕微鏡光学系における最も物体側の面からその物体側焦点までの距離）は短く、長くても３００ｍｍ以上となることはなかった。しかも、物体側焦点において顕微鏡光学系の光軸に直交する面内において顕微鏡光学系を介して観察される範囲（以下、被観察フィールド」という）は、その縦方向の寸法が１５ｍｍ程度と、それほど小さくはない。即ち、顕微鏡光学系の全体的倍率はそれほど大きくない。従って、顕微鏡がアームの先端に保持されているために、この顕微鏡が微動したとしても、その微動が観察中の像に与える影響はわずかであって、実用上は問題がなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、顕微鏡が手術に際して使用される場合には、顕微鏡自体が手術の邪魔となってはいけないので、顕微鏡の作動距離は３００ｍｍ以上に長くなることが望まれる。このようにして作動距離が延ばされてしまうと、顕微鏡自体の微動に伴って、観察者の眼の分解能によって認識できる程度に、被観察フィールドが大きくずれてしまう。同様に、顕微鏡の倍率を上げることも望まれるが、顕微鏡の倍率が上がると、被観察フィールドが狭くなるので、被観察フィールドの大きさに対するズレの比率が上がってしまう。即ち、顕微鏡光学系によるズレの拡大率が大きくなってしまう。その結果、観察者は像がブレていると認識し、見かけ上の光学性能が大きく低下してしまう。
【０００５】
本発明は、以上の問題認識に基づいてなされたものであり、その課題は、架台のアームの先端に保持されて使用された場合に観察者の眼に識別可能な程度の像ブレが生じる蓋然性の高い顕微鏡に、像ブレを防ぐための機構を組み込むことを、課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題の下になされた本発明の第１の態様によるビデオ式顕微鏡への防振機構の組込みの決定方法は、所定の大きさを有する被観察フィールドに存在する物体の像を顕微鏡光学系によって形成して、この像を撮像素子により撮像して矩形のディスプレイ上に表示することによって、前記像を観察者による観察に供するビデオ式顕微鏡へ、前記顕微鏡光学系の全体としての傾斜を測定する第１種センサと、前記顕微鏡光学系の全体としての移動を測定する第２種センサと、前記顕微鏡光学系内を進行する被写体光を所望の方向へ所望の角度で偏向する偏向手段と、前記第１種センサ及び前記第２種センサの測定結果に基づいて前記偏向手段による前記被写体光の偏向の方向及び角度を調節することによって、一定の被観察フィールド内に存在する物体の前記像を同一位置に形成させる制御部とからなる防振機構を、組み込むか否かを決定する方法であって、前記顕微鏡光学系の作動距離Ｌ［ｍｍ］が前記被観察フィールドの幅ＡV［ｍｍ］に対して条件
１／AV＞１／（11.46＋0.011×Ｌ）［ｍｍ-1］
を満たす場合にのみ、前記ビデオ式顕微鏡に前記防振機構を組み込むことを決定することを、特徴とする。
【０００７】
この顕微鏡は、その顕微鏡光学系が上記条件を満たしているために、架台のアームの先端に固定された場合には、その顕微鏡光学系を介して被観察フィールドを観察している観察者の眼によって認識できる程度の像のブレを生じてしまう蓋然性が高い。そのため、この顕微鏡には、第１種センサ，第２種センサ，制御部及び偏向手段からなる防振機構が組み込まれている。その結果、この顕微鏡において発生してしまう蓋然性が高かった像のブレは、この防振機構によって確実に打ち消されて、見かけ上の光学性能の劣化が防止される。
【０００８】
顕微鏡光学系は、対物光学系によって一旦形成された被観察フィールドの像が接眼レンズを介して観察者によって観察されるいわゆる光学式顕微鏡の光学系であっても良いし、対物光学系によって形成された被観察フィールドの像を撮像し、撮像された像をモニタ上に表示するいわゆるビデオ式顕微鏡の光学系であっても良い。さらに、この顕微鏡光学系は、単眼の光学系であっても良いし、双眼の光学系であっても良い。
【０００９】
第１センサは、角速度センサであっても良いし、角加速度センサであっても良い。この第１センサとしては、直交する２方向において夫々角度を測定する二つのセンサが用意されていることが望ましい。
【００１０】
第２センサは、位置センサであっても良いし、加速度センサであっても良い。この第１センサとしては、直交する２方向において夫々移動を測定する二つのセンサが用意されていることが望ましい。
【００１１】
偏向手段は、顕微鏡光学系に含まれ且つそれ自体がパワーを有するレンズをその光軸に直交する方向へシフトさせる機構を含んでいても良いし、顕微鏡光学系内に挿入された反射鏡の傾斜方向及び傾斜角を調整する機構を含んでいても良いし、可変頂角プリズムを含んでいても良い。この偏向手段は、顕微鏡光学系中のどの位置において被写体光を偏向させても良い。
【００１２】
また、本発明の第２の態様によるビデオ式顕微鏡への防振機構の組込みの決定方法は、所定の大きさを有する被観察フィールドに存在する物体の像を顕微鏡光学系によって形成して、この像を撮像素子により撮像して矩形のディスプレイ上に表示することによって、前記像を観察者による観察に供するビデオ式顕微鏡へ、前記顕微鏡光学系の全体としての傾斜を測定する第１種センサと、前記顕微鏡光学系の全体としての移動を測定する第２種センサと、前記顕微鏡光学系内を進行する被写体光を所望の方向へ所望の角度で偏向する偏向手段と、前記第１種センサ及び前記第２種センサの測定結果に基づいて前記撮像素子をその撮像面を含む面内で移動させることによって、一定の被観察フィールド内に存在する物体の前記顕微鏡光学系による像を、前記撮像素子の撮像面における一定位置にて撮像させる制御部とからなる防振機構を、組み込むか否かを決定する方法であって、前記顕微鏡光学系の作動距離Ｌ［ｍｍ］が前記被観察フィールドの幅ＡV［ｍｍ］に対して条件
１／AV＞１／（11.46＋0.011×Ｌ）［ｍｍ-1］
を満たす場合にのみ、前記ビデオ式顕微鏡に前記防振機構を組み込むことを決定することを、特徴とする。
【００１３】
この顕微鏡は、その顕微鏡光学系が上記条件を満たしているために、架台のアームの先端に固定された場合には、撮像素子によって撮像された像をモニタ上で観察している観察者の眼によって認識できる程度の像のブレを生じてしまう蓋然性が高い。そのため、この顕微鏡には、第１センサ，第２センサ，制御部及び撮像素子からなる防振機構が組み込まれている。その結果、この顕微鏡において発生してしまう蓋然性が高かった像のブレは、この防振機構によって確実に打ち消されて、見かけ上の光学性能の劣化が防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
以下に説明する各実施形態においては、本発明による防振顕微鏡は、一対の撮影光学系によって被写体のステレオ像を撮像装置の撮像面上に形成し、この撮像装置によって撮像されたステレオ像の映像信号を出力するビデオ型立体顕微鏡（以下、単に「立体顕微鏡」という）として、適用される。そして、この立体顕微鏡は、例えば脳神経外科手術の際に用いられる手術支援システムに組み込まれて使用される。この手術支援システムは、立体顕微鏡によって患者の組織をビデオ撮影して得られた立体映像（ステレオ映像）を、主術者専用の立体視ビューワや他のスタッフ用のモニタ等に表示し、また、録画装置に録画するシステムである。
【００１６】
【実施形態１】
（手術支援システムの全体構成）
図１は、本発明の第１の実施形態としての手術支援システムの概略を示すシステム構成図である。この図１に示されるように、手術支援システムは、立体顕微鏡１０１と、この立体顕微鏡１０１の背面の上端近傍に取り付けられたハイビジョンＣＣＤカメラ１０２と、立体顕微鏡１０１の上面に取り付けられたカウンターウェイト１０４と、このカウンターウェイト１０４に開けられた貫通孔を貫通して立体顕微鏡１０１の内部に導通されたライトガイドファイバ１０５と、このライトガイドファイバ１０５を通じて立体顕微鏡１０１に照明光を導入する光源装置１０６と、ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２に接続された分配器１１１と、この分配器１１１に接続された録画装置１１５，モニタ１１４及び立体視ビューワ１１３等から、構成されている。
【００１７】
上述した立体顕微鏡１０１は、その背面に取付られたマウントを介して、架台としての第１スタンド１００のフリーアーム１００ａの先端に、着脱自在に固定されている。このフリーアーム１００ａは、任意の方向に任意の角度で屈曲自在なヒンジを介して相互に連結された３本のアームから、構成されている。このフリーアーム１００ａの全長は、1000ｍｍである。立体顕微鏡１０１は、このフリーアーム１００ａの先端が届く半径内で、移動自在であるとともに、任意の向きに向くことができる。
【００１８】
この立体顕微鏡１０１内の光学構成については後で詳しく説明するが、その概略構成を述べると、図２に示すように、被写体は、単一の光軸を持つ大径のクローズアップ光学系２１０，及びこのクローズアップ光学系２１０における互いに異なる箇所を透過した光を夫々収束させる左右一対のズーム光学系２２０，２３０からなる対物光学系によって、左右の視野絞り２７０，２７１の位置に、夫々、一次像として結像される。これら左右の一次像は、左右一対のリレー光学系２４０，２５０によってリレーされてハイビジョンＣＣＤカメラ１０２内に導入され、ハイビジョンサイズ（縦横のアスペクト比＝９：１６）の撮像面を有する撮像装置としてのＣＣＤ１１６における左右の各撮像領域（縦横のアスペクト比＝９：８）に、夫々二次像として再結像される。
【００１９】
このような一対の撮影光学系によってＣＣＤ１１６の撮像面上における左右の各撮像領域（撮像面における基線長の方向において区分された二つの領域）に形成された像は、所定の基線長を隔てた二箇所から夫々撮影した画像を左右に並べたステレオ画像と等価である。そして、このＣＣＤ１１６の出力信号は、画像プロセッサ１１７によってハイビジョン信号として生成されて、ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２から分配器１１１へ向けて出力される。
【００２０】
なお、この立体顕微鏡１０１内には、クローズアップ光学系２１０の物体側焦点位置近傍に存在する被写体を照明する照明光学系３００（図６参照）が内蔵されている。そして、この照明光学系３００には、光源装置１０６からライトガイドファイババンドル１０５を介して照明光が導入される。
【００２１】
図１に戻り、ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２から入力された被写体のハイビジョン信号は、分配器１１１によって、主術者用の立体視ビューワ１１３，その他の手術スタッフ用又は遠隔地に居るアドバイザ用のモニタ１１４，及び、録画装置１１５へ、夫々供給される。
【００２２】
立体視ビューワ１１３は、第２スタンド１１２のフリーアーム１１２ａの先端から垂下して取り付けられている。従って、主術者が処置を施し易い姿勢に合わせて、立体視ビューワ１１３を配置することが可能になっている。この立体視ビューワ１１３は、ハイビジョンサイズのＬＣＤパネル１２０を、モニタとして内蔵している。このＬＣＤパネル１２０に分配器からのハイビジョン信号による映像が表示された場合には、図３の平面図に示すように、ＬＣＤパネル１２０の左半分１２０ｂには、ＣＣＤ１１６における左側撮像領域にて撮影された映像が表示され、右半分１２０ａには、ＣＣＤ１１６における右側撮影領域にて撮影された映像が表示される。立体視ビューワ１１３内の光路は、ＬＣＤパネル１２０の左右の表示領域の境界線１２０ｃに対して垂直に設置された図示せぬ隔壁により、左右に区分けされている。そして、隔壁の左側に置かれた主術者の左目により左半分１２０ｂの映像が観察され、隔壁の右側に置かれた主術者の右目により右半分１２０ａの映像が観察される。図４（ａ）は、手術者の側方から見た場合におけるＬＣＤパネル１２０と目との相対位置を示している。この図４（ａ）に示されるように、主術者の目１２２が自然にＬＣＤパネル１２０を観察できるように、目１２２は、ＬＣＤパネル１２０から所定距離ＬDISP［ｍｍ］だけ離れた位置に、図示せぬ覗き穴によって位置決めされる。図４（ｂ）は、立体視ビューワ１１３のバリエーションを示している。この図４（ｂ）に示されるように、ＬＣＤパネル１２０と目１２２との間に、この目１２２の位置を規制するとともにＬＣＤパネル１２０の虚像１２０’をＬＣＤ１２０よりも遠方に形成するアイピースレンズ１２１が配置されても良い。この場合には、接眼レンズ１２２の直後に置かれる目１２２から所定距離ＬDISP［ｍｍ］だけ離れた位置にＬＣＤパネル１２０の虚像１２０’が形成されるように、アイピースレンズ１２１の焦点距離及びＬＣＤパネル１２０の位置が設定されている。
（立体顕微鏡の構成）
次に、上述した立体顕微鏡１０１（ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２を含む）の具体的な構成を、詳細に説明する。なお、以下の説明をより解り易くするために図５の上下方向が立体顕微鏡１０１の上下方向であると定義し、図５における左上と右下とを結ぶ方向が立体顕微鏡１０１の前後方向であると定義する。
【００２３】
この立体顕微鏡１０１のハウジング１は、図５の斜視図に示すように、ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２が取り付けられた背面が扁平であり、且つ、表面（背面の反対側面）の両側縁が面取りされた略角柱形状を有する。そして、その上面の中央に、開口が円形の凹部１ａが形成されている。この凹部１ａの中心には、ライトガイドファイババンドル１０５の先端が挿通固定された円筒部材であるガイドパイプ１２２が挿入される挿入口（図示略）が、形成されている。なお、この挿入口の開口に取り付けられた円環状の部材（ファイバガイド挿入部）１２３は、挿入口に挿入されたガイドパイプ１２２を固定するチャックである。
＜光学構成＞
次に、立体顕微鏡１０１内の光学構成（但し、防振機構については後述する）を、図６乃至図９を参照して説明する。図６は顕微鏡光学系の光学構成を示す斜視図、図７は側面図、図８は正面図、図９は平面図である。
【００２４】
立体顕微鏡１０１内の光学系は、これら各図に示すように、被写体の像を電子的に撮影するための顕微鏡光学系２００と、ライトガイドファイババンドル１０５により光源装置１０６から導かれた照明光により被写体を照明する照明光学系３００とから、構成されている。
【００２５】
顕微鏡光学系２００は、上述したように、左右で共用される一つのクローズアップ光学系２１０、及び左右一対のズーム光学系２２０，２３０から構成される対物光学系と、この対物光学系により形成された被写体の一次像をリレーして被写体の二次像を形成する左右一対のリレー光学系２４０，２５０と、これらのリレー光学系２４０，２５０からの被写体光を互いに近接させる輻輳寄せプリズム２６０とを、備えている。
【００２６】
また、ズーム光学系２２０，２３０による一次像の形成位置には、視野絞り２７０，２７１がそれぞれ配置されており、リレー光学系２４０，２５０には光路を直角に偏向するペンタプリズム２７２，２７３がそれぞれ配置されている。
【００２７】
このような構成により、ＣＣＤカメラ１０２内に配置されたＣＣＤ１１６上の隣接した２つの領域に、所定の視差を持つ左右の被写体像を形成することができる。なお、光学系の説明においては、「左右」はＣＣＤ１１６上に投影された際にその撮像面の長手方向に一致する方向、「上下」はＣＣＤ１１６上で左右方向に直交する方向とする。以下、各光学系の構成を順に説明する。
【００２８】
クローズアップ光学系２１０は、図６、図７、図８に示すように、物体側から順に負の第１レンズ２１１と正の第２レンズ２１２とが配列して構成される。第２レンズ２１２は、光軸方向に移動可能であり、その移動調整により異なる距離の被写体に対して焦点を合わせることができる。すなわち、クローズアップ光学系２１０は、被写体がその物体側焦点に位置するよう調整され、被写体からの発散光をほぼ平行光に変換するコリメート機能を有する。なお、このクローズアップ光学系２１０の第１レンズ２１１の物体側面の頂点から上記物体側焦点までの距離，即ち、作動距離Ｌは、焦点調整幅を含め、５００+/-１００ｍｍに設定されている。
【００２９】
クローズアップ光学系２１０の第１，第２レンズ２１１，２１２は、光軸方向から見た平面形状がいずれもＤカットされたほぼ半円形状を有し、このカットされた部分に照明光学系３００が配置されている。
【００３０】
一対のズーム光学系２２０，２３０は、クローズアップ光学系２１０からの無限遠結像の被写体光を視野絞り２７０，２７１の位置にそれぞれ結像させる。
【００３１】
一方のズーム光学系２２０は、図６〜図９に示すように、クローズアップ光学系２１０側から順に、正、負、負、正のパワーをそれぞれ有する第１〜第４レンズ群２２１，２２２，２２３，２２４により構成され、第１，第４レンズ群２２１，２２４が固定され、第２，第３レンズ群２２２，２２３を光軸方向に移動させてズーミングを行う。主に第２レンズ群２２２の移動により倍率を変化させ、第３レンズ群２２３の移動により焦点位置を一定に保つ。
【００３２】
他方のズーム光学系２３０も、上記のズーム光学系２２０と同一構成であり、第１〜第４レンズ群２３１，２３２，２３３，２３４から構成される。これらのズーム光学系２２０，２３０は、図示せぬ駆動機構により連動し、左右の画像の撮影倍率を同時に変化させることができる。
【００３３】
ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ2，Ａｘ3は、クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ1に対して平行であり、かつ、ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ2，Ａｘ3を含む平面が、この平面と平行でクローズアップ光学系２１０の光軸を含む平面に対し、Ｄカット部の反対側にΔだけ離れている。
【００３４】
なお、クローズアップ光学系２１０の直径は、ズーム光学系２２０，２３０の最大有効径と照明光学系３００の最大有効径を内包する円の直径より大きく設定されている。上記のようにズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ2，Ａｘ3をクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１よりもＤカット部から離れた位置に設定することにより、照明光学系３００をもクローズアップ光学系の占める径内に収めることができ、全体をコンパクトにまとめることができる。
【００３５】
視野絞り２７０，２７１は、ズーム光学系２２０，２３０により形成される一次像の位置に配置されている。視野絞り２７０，２７１は、図６に示すように、外形が円形状で左右方向のそれぞれ内側に半円形の開口を有している。各視野絞り２７０，２７１は、この開口の直線状のエッジがＣＣＤ１１６上での左右画像の境界線に相当する方向に一致し、それより内側の光束のみを透過させるように配置されている。
【００３６】
前述のように、本実施形態の立体顕微鏡は、左右の二次像を単一のＣＣＤ１１６上の隣接領域に形成させるため、ＣＣＤ１１６上での左右の画像の境界を明確にして画像の重なりを防ぐ必要がある。このため、一次像の位置に視野絞り２７０，２７１が配置されている。半円開口の直線エッジをいわゆるナイフエッジとして機能させ、それより内側の光束のみを透過させることにより、ＣＣＤ１１６上での左右の画像の境界を明確にすることができる。
【００３７】
なお、視野絞り２７０，２７１上に形成される一次像は、リレー光学系２４０，２５０により再結像されて二次像となり、一次像と二次像とでは上下、左右が反転する。したがって、一次像の位置で左右方向の外側を規定するナイフエッジは、二次像の位置では左右方向の内側、すなわち左右の画像の境界を規定することとなる。
【００３８】
リレー光学系２４０，２５０は、上述のようにズーム光学系２２０，２３０により形成された一次像を再結像させる作用を持ち、いずれも３枚の正レンズ群により構成される。
【００３９】
一方のリレー光学系２４０は、図６及び図７に示すように、単一の正メニスカスレンズから構成される第１レンズ群２４１と、全体として正のパワーを持つ第２レンズ群２４２と、単一の両凸レンズから構成される第３レンズ群２４３とから構成されている。このうち第１レンズ群２４１及び第２レンズ群２４２は、その全体としての物体側焦点をズーム光学系２２０による一次像の結像面（視野絞り２７１と同じ平面）に一致させている。また、第３レンズ群２４３は、第２レンズ群２４２から射出された平行光をＣＣＤ１１６の撮像面上に収束させる。そして、第１レンズ群２４１と第２レンズ群２４２との間には、光路を直角に偏向するペンタプリズム２７２が配置され、第２レンズ群２４２と第３レンズ群２４３との間には光量調節用の明るさ絞り２４４が設けられている。
【００４０】
他方のリレー光学系２５０も、上記のリレー光学系２４０と同一構成であり、第１、第２、第３レンズ群２５１，２５２，２５３から構成され、第１レンズ群２５１と第２レンズ群２５２との間には、ペンタプリズム２７３が配置され、第２レンズ群２５２と第３レンズ群２５３との間には明るさ絞り２５４が設けられている。
【００４１】
視野絞り２７０，２７１を通過した発散光は、リレー光学系２４０，２５０の第１レンズ群２４１，２５１及び第２レンズ群２４２，２５２により再びほぼ平行光に変換され、明るさ絞り２４４，２５４を通過した後、第３レンズ群２４３，２５３により再度結像して二次像を形成する。
【００４２】
リレー光学系２４０，２５０中にペンタプリズム２７２，２７３を配置することにより、クローズアップ光学系２１０の光軸方向に沿った顕微鏡光学系２００の全長を短くすることができる。
【００４３】
リレー光学系２４０，２５０とＣＣＤカメラ１０２との間に配置された輻輳寄せプリズム２６０は、それぞれのリレー光学系２４０，２５０からの被写体光の左右の間隔を狭める機能を有する。立体視による立体感を得るためには左右のズーム光学系２２０，２３０、リレー光学系２４０，２５０の間には所定の基線長が必要である。他方、ＣＣＤ１１６上の隣接した領域に二次像を形成するためには光軸間の距離を基線長より小さくする必要がある。そこで、輻輳寄せプリズム２６０により、リレー光学系２４０，２５０の光軸をそれぞれ内側にシフトさせることにより、所定の基線長を確保しつつ同一のＣＣＤ１１６上への結像を可能としている。
【００４４】
輻輳寄せプリズム２６０は、図６及び図９に示すように、略五角柱状の形状を有する左右対称な光軸シフトプリズム２６１，２６２を、０．１ｍｍ程度の隙間を開けて対向配置することによって、構成されている。
【００４５】
光軸シフトプリズム２６１，２６２は、図９に示すように、互いに平行な入射端面と射出端面とを備え、かつ、内側と外側とに互いに平行な第１，第２反射面を備えている。また、これらの光軸シフトプリズム２６１，２６２は、入射、射出端面や反射面に対して垂直な方向から平面的に見ると、平行四辺形の鋭角の頂角の一方を射出端面に直交する線で切り取って形成された五角形状を有する。
【００４６】
リレー光学系２４０，２５０からの被写体光は、各光軸シフトプリズム２６１，２６２の入射端面から入射し、外側の反射面で反射されて左右方向で内側に向けられ、内側の反射面で再び入射時と同じ光軸方向に反射され、射出端面から射出してＣＣＤカメラ１０２に入射する。この結果、左右の被写体光はその進行方向を変えずに左右の間隔のみが狭められ、同一のＣＣＤ１１６上に二次像を形成する。
【００４７】
照明光学系３００は、被写体に照明光を投影する機能を有し、図６に示すように、ライトガイドファイバーバンドル１０５から射出する発散光の発散度合いを調整する照明レンズ３１０と、照明範囲と撮影範囲とを一致させるための楔プリズム３２０とから構成されている。照明レンズ３１０の光軸Ａｘ4は、図７に示すようにクローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ1と平行であり、かつ、所定量偏心しているため、このままでは照明範囲の中心と撮影範囲の中心とが一致せず、照明光量が無駄になる。楔プリズム３１０を設けることにより、上記の不一致を解消でき、照明光量を有効に利用することができる。
（防振の必要性及び防振機構）
次に、上述した基本構成を有する立体顕微鏡１０１に防振が必要となる条件と、そのような条件を立体顕微鏡１０１が満たした場合に採用される防振機構の具体的構成とを、説明する。図１０は、本実施形態において立体顕微鏡１０１内に組み込まれた防振機構の概略を示す。この図１０に示されるように、立体顕微鏡１０１は、その内部に、２個一組の角速度センサ１，同じく２個一組の加速度センサ２，各角速度センサ１及び加速度センサ２に接続された顕微鏡コントロール部３，及び、この顕微鏡コントロール部３に接続された防振補正部４を、備えている。
【００４８】
ここで、図６を用いて、立体顕微鏡１０１のローカル座標軸を定義する。即ち、図６に示されるように、クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１と平行な座標軸を“Ｘ軸”と定義し、両ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３に対して共に直交する座標軸を“Ｙ軸”と定義し、Ｘ軸及びＹ軸に対して共に直交する方向の座標軸を“Ｚ軸”と定義する。更に、Ｘ軸を中心として回転を“ローリング”α，Ｙ軸を中心として回転を“ピッチング”β，Ｚ軸を中心とした回転を“ヨーイング”γと、夫々定義する。
【００４９】
上記各角速度センサ１は、夫々、ピッチングβ，ヨーイングγにおける立体顕微鏡１０１の回転角を、互いに独立して測定する。即ち、これら各角速度センサ１は、顕微鏡光学系２００の全体としての傾斜を測定する第１センサである。また、上記各加速度センサ２は、夫々、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向における立体顕微鏡１０１の移動を、互いに独立して測定する。即ち、これら各加速度センサ２は、顕微鏡光学系２００の全体としての移動を測定する第２センサである。なお、ローリングαにおける回転を検出する角速度センサ１が備えられていないのは、ローリングαに因っても光軸Ａｘ１の方向が変わらないために、作動距離Ｌが長くても、被観察フィールドの移動が僅かに留まるからである。同様に、Ｘ軸方向における移動を検出する加速度センサ２が備えられていないのは、その方向の移動があっても光軸Ａｘ１の方向が変わらないために、作動距離Ｌ如何に拘わらず、被観察フィールドの移動が僅かに留まるからである。
【００５０】
これら各角速度センサ１及び加速度センサ２から出力された信号は、制御部としての顕微鏡コントロール部３に入力される。この顕微鏡コントロール部３は、各角速度センサ１から出力された信号に基づいて、立体顕微鏡１０１の傾き（即ち、光軸Ａｘ１の傾き）の方向及び角度を算出し、各加速度センサ２から出力された信号に基づいて、この立体顕微鏡１０１のシフト（即ち、光軸Ａｘ１に直交する面内でのシフト）の方向及び量を算出する。そして、顕微鏡コントロール部３は、これらの計算結果，並びに、自己の顕微鏡光学系２００の倍率に基づいて、ＣＣＤ１１６の撮像面を含む平面内における像の移動方向及び移動量（被観察フィールドの移動方向及び移動量に対応）を算出する。そして、この像の移動方向及び移動量を打ち消して、像が撮像面上で停止するように、防振補正部４を制御するのである。なお、主術者又は他のスタッフが立体顕微鏡１０１に力を掛けて移動する場合には、第１スタンド１００のフリーアーム１００ａの各間接部に夫々組み込まれたクラッチを解除する必要がある。各クラッチには、その解除及び固定を検出するセンサが設けられており、顕微鏡コントロール部３は、何れかのクラッチのセンサがクラッチの解除を検出すると、防振補正部４の制御を停止（防振を停止）し、全てのクラッチのセンサがクラッチの固定を検出すると、防振補正部４の制御を再開（防振を再開）する。
【００５１】
防振補正部４は、本実施形態においては、クローズアップ光学系２１０の第２レンズ２１２を光軸に直交する面内においてシフトさせる偏向手段としての機構であり、この第２レンズ２１２をＹ方向，Ｚ方向に夫々シフトさせるアクチュエータを備えている。そして、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて、各アクチュエータを夫々駆動して第２レンズ２１２をシフトさせることにより、防振補正部４は、制御開始時点において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線を偏向して、各ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向ける。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。なお、上述したようにして防振補正部４の制御が一旦停止された後に再開される場合には、防振補正部４は、第２レンズ２１２（防振光学系）を防振範囲の中立位置（即ち、第１レンズ２１１と同軸になる位置）に復帰させても良い。
【００５２】
ところで、上述したような防振機構は、それ自体が立体顕微鏡の重量増やコスト増の原因となるので、防振の必要性のない立体顕微鏡に組み込むことは望ましくない。そこで、以下に、本実施例による立体顕微鏡１０１が防振の必要性を有していること（防振の必要性に関する基準）について、説明する。
【００５３】
先ず、本実施形態による立体顕微鏡１０１が手術に際して用いられるものである以上、あまりに高倍率であると（即ち、被観察フィールドがあまりに小さいと）、手術の役には立たない。一般的には、メスの刃先の大きさも考慮して、被観察フィールドの大きさは、縦方向に15mm程度の大きさに設定されている。これは、本実施形態のように作動距離Ｌが500+/-100mmである場合であっても、同じである。
【００５４】
なお、以下、立体視ビューワ１１３のＬＣＤパネル１２０の縦幅をDISPV［ｍｍ］，横幅をDISPH［ｍｍ］と表記する。
【００５５】
また、一般的に、横長サイズ（ハイビジョンサイズ）の画面を見る場合には、最適な観察距離は、画面の縦幅DISPV［ｍｍ］の４倍である。従って、上述した所定距離LDISPの最適値（以下、「最適観察距離」という）は、
LDISP＝DISPV×４［ｍｍ］ ……（１）
である。即ち、上述したサイズのＬＣＤパネル１２０を観察する場合、ＬＣＤパネル１２０から上記式（１）によって求まる最適観察距離LDISP［ｍｍ］だけ離れた位置に眼を置いて観察することが、自然な観察を可能にするために望ましい。
【００５６】
また、一般的に、人間の眼の分解能は、視神経の密度等の理由に因り、１分程度の角度であると言われている。但し、実験により、人間の眼は、３分程度の識別はできないことが確認されている。従って、上記最適観察距離LDISP［ｍｍ］だけ離れた位置に配置されているＬＣＤパネル１２０上での画像の移動量が観察者の眼を中心として３分を超えると観察者によって認識されてしまうので、顕微鏡光学系２００の見かけ上の光学性能が劣化してしまう。
【００５７】
従って、ＬＣＤパネル１２０上での画像の移動量が観察者によって認識されることがない限度，即ち、画像移動量の許容量ΔDDISP［ｍｍ］は、眼の分解能が約３分であり、最適観察距離がLDISP［ｍｍ］であるとすると、
ΔDDISP＝LDISP×tan3'［ｍｍ］
＝4DISPV×tan3'［ｍｍ］ ……（２）
である。即ち、ＬＣＤパネル１２０上での画像の移動がΔDDISP［ｍｍ］の範囲内に留まれば、最適観察距離だけ離れた位置から観察している観察者には認識されず、見かけ上の光学性能が劣化することはない。
【００５８】
一方、上述したように、第１スタンド１００のフリーアーム１００ａは複数のアームを連結することによって構成されているので、その振幅は比較的大きく、フリーアーム１００ａの先端における直線振動量Δｄ［ｍｍ］を0.04mm以下に抑えることは難しい。全長1000mmのフリーアーム１００ａの先端の直線振動量Δｄが0.04mmである場合には、フリーアーム１００ａの基端が固定されているとすると、この基端を中心とした回転振動角Δω［秒］は、Δω［秒］＝0.04／1000＝８秒となる。従って、フリーアーム１００ａの先端における回転振動角Δω［秒］を８秒以下に抑える事は、かなり難しい。
【００５９】
このようにしてフリーアーム１００ａの先端が振動（直線運動及び回転振動）すると、立体顕微鏡１０１自体も振動するので、その光軸Ａｘ１が振動して被観察フィールドも移動してしまう。その被観察フィールドの移動量ΔＤは、フリーアーム１００ａの直線振動に因る移動量ΔDLIN［ｍｍ］と回転振動に因る移動量ΔDROT［ｍｍ］との和として表される。この直線振動に因る移動量ΔDLIN［ｍｍ］は、フリーアーム１００ａの先端の直線振動量Δｄ［ｍｍ］そのものである。また、回転振動に因る移動量ΔDROT［ｍｍ］は、フリーアーム１００ａの先端における振動角Δω［秒］の正接に被観察フィールドまでの距離（作動距離Ｌ［ｍｍ］）を乗じた値（Ｌ×tanΔω）［ｍｍ］に一致する。従って、被観察フィールドの移動量ΔＤ［ｍｍ］は、下記式（３）によって表される。
【００６０】
ΔＤ＝ΔDLIN＋ΔDROT［ｍｍ］
＝Δｄ＋Ｌ×tanΔω［ｍｍ］
＝0.04＋0.000039×Ｌ［ｍｍ］                        ……（３）
この式（３）によって定義された被観察フィールドの移動量ΔＤに対応するＬＣＤパネル１２０上での画像の移動量が、上記式（２）によって定義される許容量ΔDDISPを越えると、その移動が観察者によって認識されて、見かけ上の光学性能が劣化してしまう。換言すると、図１１に示すように、被観察フィールドＡの縦幅（AV）［ｍｍ］に対するΔＤ［ｍｍ］の比率が、DISPV［ｍｍ］に対する許容量ΔDDISP［ｍｍ］の比率を越えると、ＬＣＤパネル１２０上での画像の移動が観察者によって認識されて、見かけ上の光学性能が劣化してしまう。従って、下記式（４）が示す条件が満たされた場合に、立体顕微鏡１０１に防振機構を組み込む必要性が生じるのである。なお、被観察フィールドＡにおける「縦」とは、ＣＣＤ１１６の撮像面における縦方向，従って、主術者の眼幅方向に直交するＬＣＤパネル１２０における縦方向に対応する方向を、意味する。
【００６１】
ΔＤ／AV＞ΔDDISP／DISPV                              ……（４）
この式（４）を等式に変更して、上記式（２）を代入すると、
ΔＤ／AV＝４×tan3'
１／AV＝４×tan3'／ΔＤ［ｍｍ-1］                ……（５）
となる。この式（５）に式（３）を代入すると、
１／AV＝４×tan3'／（Δｄ＋Ｌ×tanΔω）［ｍｍ-1］
＝0.0035／（0.04＋0.000039×Ｌ）［ｍｍ-1］
＝１／（11.46＋0.011×Ｌ）［ｍｍ-1］      ……（６）
となる。
【００６２】
この式（６）から明らかなように、防振が必要となる作動距離Ｌ［ｍｍ］及び被観察フィールドの縦幅AV［ｍｍ］の組合せの閾値は、AVの逆数［ｍｍ-1］に対するＬ［ｍｍ］の関数として表される。この式（６）に作動距離Ｌ［ｍｍ］を100刻みで代入することによって算出された１／AV［ｍｍ-1］の値を、下記表１に示す。
【００６３】
【表１】
Ｌ［ｍｍ］        １／AV［ｍｍ-1］
100                  0.081
200                  0.075
300                  0.069
400                  0.064
500                  0.060
600                  0.056
700                  0.053
800                  0.050
900                  0.047
1000                  0.045
1100                  0.043
1200                  0.041
1300                  0.039
この表１に示す計算結果をプロットし、上記式（６）が示す閾値関数を描き、防振が必要な範囲，即ち、上記式（６）を変形させた不等式
１／AV＞１／（11.46＋0.011×Ｌ）［ｍｍ-1］          ……（６’）
が示す範囲を図示したグラフが、図１２である。この図１２に示されるように、作動距離Ｌ［ｍｍ］が長くなる程、また、被観察フィールドの縦幅AV［ｍｍ］が短くなる程（顕微鏡光学系２００の倍率が高くなる程）、防振の必要性が高まる。逆に、作動距離Ｌ［ｍｍ］が短くなる程、また、被観察フィールドの縦幅AV［ｍｍ］が長くなる程（顕微鏡光学系２００の倍率が低くなる程）、防振の必要性が低くなる。
【００６４】
本実施形態の双眼顕微鏡１０１は、その作動距離が500mm前後であり、被観察フィールドの縦幅AV［ｍｍ］が15mm（従って、１／AV≒0.067［ｍｍ-1］）であるので、上記式（６’）を満たし、図１２に示すグラフ中における防振が必要な範囲に含まれるてしまう。その位置を符号Ｇにより示す。そのため、本実施形態の双眼顕微鏡１０１には、上述した防振機構が組み込まれる必要があったのである。
【００６５】
なお、従来技術の箇所で例示した従来の顕微鏡（作動距離Ｌ＝300mm，被観察フィールドの縦幅AV＝15mm）は、図１２において、符号Ｈで示す位置に存在する。従って、従来の顕微鏡は、そもそも、防振を行う必要が無かったのである。
【００６６】
このように、本発明は、観察者によって認識され得る像ブレが生じる合理的条件を調べ、その条件を満たす顕微鏡について防振機構を組み込んだものであるので、防振の必要性が生じている顕微鏡に関して、確実に像ブレを防止することができる。
【００６７】
なお、本実施形態の双眼顕微鏡１０１においては、クローズアップ光学系２１０の第２レンズ２１２が防振補正部４によってシフトされているので、防振補正部４がシフトさせる対象レンズが一個のみであり、ＣＣＤ１１６の撮像面上における左右の撮像領域の境界線が分離することはない。
【００６８】
【実施形態２】
本発明の第２の実施形態による立体顕微鏡１０２は、上述した第１実施形態による立体顕微鏡１０１と比較して、防振補正部４がシフトさせる対象レンズを、クローズアップ光学系１２０の第１レンズ２１１に変更したものである。
【００６９】
図１３は、この第２実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図１４は、同じく正面図である。これら図１３及び図１４において、シフトされる対象レンズ（第１レンズ２１１）は、矢印によって示されている。この第１レンズ２１１をシフトさせる場合においても、防振補正部４は、制御開始時点において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線を偏向して、各ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向ける。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【００７０】
本第２実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【００７１】
【実施形態３】
本発明の第３の実施形態による立体顕微鏡１０２は、上述した第１実施形態による立体顕微鏡１０１と比較して、防振補正部４がシフトさせる対象レンズを、両ズーム光学系２２０，２３０の第１レンズ群２２１、２３１（固定レンズ群）に、変更したものである。
【００７２】
図１５は、この第３実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図１６は、同じく正面図である。これら図１５及び図１６において、シフトされる対象レンズ（第１レンズ群２２１，２３１）は、矢印によって示されている。この第１レンズ群２２１，２３１をシフトさせる場合においても、防振補正部４は、制御開始時点において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線の進行方向を偏向して、各ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向ける。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【００７３】
本第３実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【００７４】
【実施形態４】
本発明の第４の実施形態による立体顕微鏡１０２は、上述した第１実施形態による立体顕微鏡１０１と比較して、防振補正部４がシフトさせる対象レンズを、両ズーム光学系２２０，２３０の第４レンズ群２２４、２３４（固定レンズ群）中の最終レンズに、変更したものである。
【００７５】
図１７は、この第４実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図１８は、同じく正面図である。これら図１７及び図１８において、シフトされる対象レンズ（第４レンズ群２２４，２３４中の最終レンズ）は、矢印によって示されている。この第４レンズ群２２４，２３４中の最終レンズをシフトさせる場合においても、防振補正部４は、制御開始時点において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線の進行方向を偏向して、各ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向ける。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【００７６】
本第４実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【００７７】
【実施形態５】
本発明の第５の実施形態による立体顕微鏡１０２は、上述した第１実施形態による立体顕微鏡１０１と比較して、防振補正部４がシフトさせる対象レンズを、両リレー光学系２４０，２５０の第２レンズ群２４２、２５２に、変更したものである。
【００７８】
図１９は、この第５実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図２０は、同じく平面図である。これら図１９及び図２０において、シフトされる対象レンズ（第２レンズ群２４２，２５２）は、矢印によって示されている。この第２レンズ群２４２，２５２をシフトさせる場合においても、防振補正部４は、制御開始時点において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線の進行方向を偏向して、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向ける。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【００７９】
本実施形態において防振補正部４によってシフトされるレンズは、両リレー光学系２４０，２５０中の第２レンズ群２４２，２５２であり、レンズ径が小さいが故に質量が小さいので、防振補正部４の負荷が小さくて済む。
【００８０】
本第５実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【００８１】
【実施形態６】
本発明の第６の実施形態による立体顕微鏡１０２は、上述した第１実施形態による立体顕微鏡１０１と比較して、防振補正部４がシフトさせる対象レンズを、両リレー光学系２４０，２５０の第３レンズ群２４３、２５３に、変更したものである。
【００８２】
図２１は、この第６実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図２２は、同じく平面図である。これら図２１及び図２２において、シフトされる対象レンズ（第３レンズ群２４３，２５３）は、矢印によって示されている。この第３レンズ群２４３，２５３をシフトさせる場合においても、防振補正部４は、制御開始時点において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線の進行方向を偏向して、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向ける。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【００８３】
本実施形態において防振補正部４によってシフトされるレンズは、両リレー光学系２４０，２５０中の第３レンズ群２４３，２５３であり、レンズ径が小さいが故に質量が小さいので、防振補正部４の負荷が小さくて済む。
【００８４】
本第６実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【００８５】
以上に説明した第１乃至第６実施形態においては、図６乃至図１０において図示した顕微鏡光学系２００を構成するレンズをシフトさせているが、相互にパワーを打ち消し合う複数のレンズからなる光軸シフト専用光学系を顕微鏡光学系２００中に挿入して、この光軸シフト専用光学系を構成する一部のレンズのみをシフトさせても良い。
【００８６】
【実施形態７】
本発明の第７乃至第１０実施形態は、顕微鏡光学系２００中に光軸を９０度曲げる反射鏡を挿入するとともに、この反射鏡の傾斜方向及び傾斜角を防振補正部４によって調整することによって、被観察フィールドからの被写体光を光軸と平行な方向へ向けて偏向させる例である。
【００８７】
先ず、第７実施形態は、クローズアップ光学系２１０と両ズーム光学系２２０，２３０との間に、クローズアップ光学系２１０の光軸Ａｘ１及び両ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３を９０度折り曲げる１枚の反射鏡５を挿入した例である。
【００８８】
図２３は、この第７実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図２４は、同じく平面図である。
【００８９】
この第７実施形態において、防振補正部４は、反射鏡５の背面における中心の周囲数カ所に、反射鏡５を押し引き自在に保持するアクチュエータを有している。そして、防振補正部４は、各アクチュエータによって反射鏡５の背面を適宜押し引きすることにより、この反射鏡５を、任意の方向へ任意の角度だけ傾けることができる。防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて反射鏡５を傾けることによって、制御開始時において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線を、各ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【００９０】
本実施形態においては、反射鏡５は１枚のみで足りるので、防振補正部４の構造が比較的簡単で済む。
【００９１】
なお、本実施形態において、反射鏡５の代わりに、斜面にて入射光を内面反射させて射出する三角プリズムが用いられても良い。
【００９２】
本第７実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【００９３】
【実施形態８】
本発明の第８実施形態は、図６乃至図１０において図示したペンタプリズム２７２，２７３の代わりに、防振補正部４によって傾斜方向及び傾斜角が夫々調整される反射鏡６，６を設置した例である。
【００９４】
図２５は、この第８実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図２６は、同じく平面図である。
【００９５】
この第８実施形態において、防振補正部４は、各反射鏡６，６に対応して一対設けられている。そして、各防振補正部４は、上記第７実施例のものと同じ構造を有しており、夫々、対応する反射鏡６，６を、任意の方向へ任意の角度だけ傾けることができる。各防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて各反射鏡６，６を夫々傾けることによって、制御開始時において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線を、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【００９６】
本第８実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【００９７】
なお、本第８実施形態において、各反射鏡６，６の代わりに、斜面にて入射光を内面反射させて射出する三角プリズムが用いられても良い。
【００９８】
【実施形態９】
本発明の第９実施形態は、各リレー光学系２４０，２５０における第２レンズ２４２，２５２と第３レンズ２４３，２５３との間に、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３を９０度折り曲げる反射鏡７を、挿入した例である。
【００９９】
図２７は、この第９実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図２８は、同じく平面図である。
【０１００】
この第９実施形態において、防振補正部４は、上記第７実施例のものと同じ構造を有しており、反射鏡７を任意の方向へ任意の角度だけ傾けることができる。防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて各反射鏡７を傾けることによって、制御開始時において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線を、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【０１０１】
本第９実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【０１０２】
なお、本第９実施形態において、反射鏡７の代わりに、斜面にて入射光を内面反射させて射出する三角プリズムが用いられても良い。
【０１０３】
【実施形態１０】
本発明の第１０実施形態は、各リレー光学系２４０，２５０と輻輳寄せプリズム２６０との間に、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３を９０度折り曲げて顕微鏡光学系２００全体としてクランク状にする反射鏡８を、挿入した例である。
【０１０４】
図２９は、この第１０実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図３０は、同じく平面図である。
【０１０５】
この第１０実施形態において、防振補正部４は、上記第７実施例のものと同じ構造を有しており、反射鏡８を任意の方向へ任意の角度だけ傾けることができる。各防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて反射鏡８を傾けることによって、制御開始時において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線を、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【０１０６】
本第１０実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【０１０７】
なお、本第１０実施形態において、反射鏡８の代わりに、斜面にて入射光を内面反射させて射出する三角プリズムが用いられても良い。
【０１０８】
【実施形態１１】
本発明の第１１実施形態は、上記第１０実施形態と比較して、反射鏡８によって折り曲げられる光軸Ａｘ２，Ａｘ３の方向が１８０度異なる。
【０１０９】
図３１は、この第１１実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図３２は、同じく平面図である。
【０１１０】
本第１１実施形態におけるその他の構成は、上述した第１０実施形態と全く同じであるので、その説明を省略する。
【０１１１】
なお、本第１１実施形態において、反射鏡８の代わりに、斜面にて入射光を内面反射させて射出する三角プリズムが用いられても良い。
【０１１２】
【実施形態１２】
本発明の第１２乃至第１５の実施形態は、顕微鏡光学系２００内に、夫々平面である両端面間の頂角を任意の方向へ向けて任意の角度に調整することによって光路を偏向する可変頂角プリズム（バリアングルプリズム）を挿入した例を、示すものである。
【０１１３】
先ず、第１２実施形態は、クローズアップ光学系２１０と両ズーム光学系２２０，２３０との間に、両ズーム光学系２２０，２３０へ入射する光を偏向する一個の可変頂角プリズム９を挿入した例である。
【０１１４】
図３３は、この第１２実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図３４は、同じく正面図である。
【０１１５】
この第１２実施形態において採用される可変頂角プリズム９は、透明な２枚の板ガラスの間を蛇腹等によって密封し、密封された空間内に高屈折率の液体を封入した構造を有している。また、本実施形態において、防振補正部４は、この可変頂角プリズム９における一方の板ガラスの表面における直交する２方向を夫々可変頂角調整方向とし、各可変頂角調整方向において夫々一方の板ガラスに対して他方の板ガラスを傾斜させるアクチュエータを有している。そして、防振補正部４は、各アクチュエータにより、各可変頂角調整方向において他方の板ガラスを一方の板ガラスに対して夫々傾斜させる。これにより、防振補正部４は、可変頂角プリズム９の全体としての頂角の方向及び角度を、任意に調整することができる。防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて可変頂角プリズム９を調整することによって、制御開始時において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線を、各ズーム光学系２２０，２３０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【０１１６】
本実施形態においては、可変頂角プリズム９が使用されているので、反射鏡を用いた上記各実施形態と比較して、元々の顕微鏡光学系２００の光路を曲げる必要がない。さらに、本実施形態によると、可変頂角プリズム９が一個のみで足りるので、防振補正部４の構造が比較的簡単で済む。
【０１１７】
本第１２実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
（変形例）
本第１２実施形態において、図３５に示すように、各ズーム光学系２２０，２３０に対応させて一対の可変頂角プリズム９’，９’を各ズーム光学系２２０，２３０とクローズアップ光学系２１０との間に挿入しても良い。このように構成すると、各可変頂角プリズム９’，９’における頂角の調整範囲を、大きくとることが可能になる。
【０１１８】
【実施形態１３】
本発明の第１３の実施形態は、両ズーム光学系２２０，２３０と両視野絞り２７０，２７１との間に一個の可変頂角プリズム１０を挿入した例である。
【０１１９】
図３６は、この第１３実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図３７は、同じく正面図である。
【０１２０】
この第１３実施形態においても、可変頂角プリズム１０及び防振補正部４は、上記第１２実施例のものと同じ構造を有しており、各ズーム光学系２２０，２３０から射出された光を任意の方向へ任意の角度で偏向することができる。防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて可変頂角プリズム１０を調整することによって、制御開始時において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線光を、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【０１２１】
本第１３実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
（変形例）
本第１３実施形態において、図３８に示すように、各ズーム光学系２２０，２３０に対応させて一対の可変頂角プリズム１０’，１０’を各ズーム光学系２２０，２３０と各視野絞り２７０，２７１との間に挿入しても良い。このように構成すると、各可変頂角プリズム１０’，１０’における頂角の調整範囲を、大きくとることが可能になる。
【０１２２】
【実施形態１４】
本発明の第１４の実施形態は、両リレー光学系２４０，２５０の第２レンズ群２４２，２５２と第３レンズ群２４３，２５３との間に一個の可変頂角プリズム１１を挿入した例である。
【０１２３】
図３９は、この第１４実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図４０は、同じく平面図である。
【０１２４】
この第１４実施形態においても、可変頂角プリズム１１及び防振補正部４は、上記第１２実施例のものと同じ構造を有しており、各第２レンズ群２４２，２５２から射出された光を任意の方向へ任意の角度で偏向することができる。防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて可変頂角プリズム１１を調整することによって、制御開始時において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線を、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【０１２５】
本第１４実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
（変形例）
本第１４実施形態において、図４１に示すように、各リレー光学系２４０，２５０に対応させて一対の可変頂角プリズム１１’，１１’を各リレー光学系２４０，２５０の第２レンズ群２４２，２５２と第３レンズ群２４３，２５３との間に挿入しても良い。このように構成すると、各可変頂角プリズム１１’，１１’における頂角の調整範囲を、大きくとることが可能になる。
【０１２６】
【実施形態１５】
本発明の第１５の実施形態は、両リレー光学系２４０，２５０と輻輳寄せプリズム２６０との間に一個の可変頂角プリズム１２を挿入した例である。
【０１２７】
図４２は、この第１５実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図４３は、同じく平面図である。
【０１２８】
この第１５実施形態においても、可変頂角プリズム１２及び防振補正部４は、上記第１２実施例のものと同じ構造を有しており、各リレー光学系２４０，２５０から射出された光を任意の方向へ任意の角度で偏向することができる。防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて可変頂角プリズム１２を調整することによって、制御開始時において被観察フィールドの中心に位置していた物体からの主光線を、各リレー光学系２４０，２５０の光軸Ａｘ２，Ａｘ３と平行な方向へ向けて偏向させる。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【０１２９】
本第１５実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
（変形例）
本第１５実施形態において、図４４に示すように、各リレー光学系２４０，２５０に対応させて一対の可変頂角プリズム１２’，１２’を各リレー光学系２４０，２５０と輻輳寄せプリズム２６０との間に挿入しても良い。このように構成すると、各可変頂角プリズム１２’，１２’における頂角の調整範囲を、大きくとることが可能になる。
【０１３０】
【実施形態１６】
本発明の第１６の実施形態は、ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２内において、撮像素子であるＣＣＤ１１６をその撮像面を含む面内で移動させる例を、示すものである。
【０１３１】
図４５は、この第１６実施形態による立体顕微鏡１０２の顕微鏡光学系２００の側面図であり、図４６は、同じく平面図である。
【０１３２】
この第１６実施形態において、ＣＣＤ１１６は、ハイビジョンＣＣＤカメラ１０２内において、その撮像面を含む面内で移動可能に支持されている。そして、防振補正部４は、このＣＣＤ１１６を、その撮像面を含む平面内で直交する２方向へ夫々移動させる２組のアクチュエータを有している。そして、防振補正部４は、顕微鏡コントロール部３からの制御に応じて、各アクチュエータによってＣＣＤ１１６を任意の位置へ移動させることによって、制御開始時における被観察フィールドからの被写体光を、ＣＣＤ１１６の受光面における一定位置に入射させる。これにより、顕微鏡コントロール部３による制御が続く限り、ＣＣＤ１１６の撮像面上に結像する被観察フィールドが固定される。
【０１３３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の防振顕微鏡によれば、架台のアームの先端に保持されて使用された場合に観察者の眼に識別可能な程度の像ブレが生じる蓋然性の高い顕微鏡でありながら、像ブレを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態によるビデオ型立体顕微鏡を組み込んだ手術支援システムの全体構成を示す概略図
【図２】  ビデオ型立体顕微鏡内の光学構成の概略を示す光学構成図
【図３】  ＬＣＤパネルの平面図
【図４】  立体視ビューワの光学構成図
【図５】  立体顕微鏡の外観斜視図
【図６】  顕微鏡光学系の全体構成を示す斜視図
【図７】  顕微鏡光学系の全体構成を示す側面図
【図８】  顕微鏡光学系の全体構成を示す正面図
【図９】  顕微鏡光学系の全体構成を示す平面図
【図１０】  防振機構を示す概略側面図
【図１１】  防振が必要な範囲の説明図
【図１２】  防振が必要な範囲を示すグラフ
【図１３】  第２実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図１４】  第２実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略正面図
【図１５】  第３実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図１６】  第３実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略正面図
【図１７】  第４実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図１８】  第４実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略正面図
【図１９】  第５実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図２０】  第５実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略平面図
【図２１】  第６実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図２２】  第６実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略平面図
【図２３】  第７実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図２４】  第７実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略平面図
【図２５】  第８実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図２６】  第８実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略平面図
【図２７】  第９実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図２８】  第９実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略平面図
【図２９】  第１０実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図３０】  第１０実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略平面図
【図３１】  第１１実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図３２】  第１１実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略平面図
【図３３】  第１２実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図３４】  第１２実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略正面図
【図３５】  第１２実施形態の変形例を示す概略正面図
【図３６】  第１３実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図３７】  第１３実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略正面図
【図３８】  第１３実施形態の変形例を示す概略正面図
【図３９】  第１４実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図４０】  第１４実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略平面図
【図４１】  第１４実施形態の変形例を示す概略平面図
【図４２】  第１５実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図４３】  第１５実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略平面図
【図４４】  第１５実施形態の変形例を示す概略平面図
【図４５】  第１６実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略側面図
【図４６】  第１６実施形態による立体顕微鏡の光学構成を示す概略平面図
【符号の説明】
１              角速度センサ
２              加速度センサ
３              顕微鏡制御部
４              防振補正部
５〜８ 反射鏡
９〜１２        可変頂角プリズム
１０１              立体顕微鏡
１０２              ハイビジョンＣＣＤカメラ
１１６              ＣＣＤ
２００              撮影光学系
２１０              クローズアップ光学系
２２０，２３０      ズーム光学系
２４０，２５０      リレー光学系
２６０              輻輳寄せプリズム
【図１】
0003857888.tif 000002
【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】
0003857888.tif 000008
【図８】
0003857888.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003857888.tif 000011
【図１１】
0003857888.tif 000012
【図１２】
0003857888.tif 000013
【図１３】
0003857888.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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