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JP4727356B2 - Medical stereoscopic observation device - Google Patents

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JP4727356B2
JP4727356B2 JP2005266808A JP2005266808A JP4727356B2 JP 4727356 B2 JP4727356 B2 JP 4727356B2 JP 2005266808 A JP2005266808 A JP 2005266808A JP 2005266808 A JP2005266808 A JP 2005266808A JP 4727356 B2 JP4727356 B2 JP 4727356B2
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朝規 石川
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Olympus Medical Systems Corp
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Description

本発明は、外科手術、特に脳神経外科、耳鼻咽喉科、整形・形成外科、産婦人科、あるいは眼科などにおいて使用される医療用立体観察装置に関する。   The present invention relates to a medical stereoscopic observation apparatus used in surgery, particularly neurosurgery, otolaryngology, orthopedics / plastic surgery, obstetrics / gynecology, or ophthalmology.

従来、両眼視差の原理を用いて視差のある両眼の映像を観察し融像させることによって立体映像を得ることが知られている。このような立体観察装置は、一般に視差のある映像を撮像する撮像部と、撮像部で撮像した視差のある映像を表示して観察者に立体的に融像させる映像表示部からなる。   Conventionally, it is known to obtain a stereoscopic image by observing and fusing a binocular image with parallax using the binocular parallax principle. Such a stereoscopic observation apparatus generally includes an imaging unit that captures an image with parallax and a video display unit that displays an image with parallax captured by the imaging unit and causes the viewer to stereoscopically fuse it.

撮像部は、例えば次の特許文献1に開示されているように、一般に、左眼用及び右眼用に2つの撮像光学系51L,51Rを有し、観察対象52における観察を所望する位置に左眼用及び右眼用それぞれの撮像光学系のピント位置を合わせて、視差のある映像を撮像する。このとき、左眼用及び右眼用それぞれの撮像光学系51L,51Rにおけるピント位置PL,PRと、光軸の交点Qは一致している(図13参照)。
特開平8−201940号公報
For example, as disclosed in Patent Document 1 below, the imaging unit generally has two imaging optical systems 51L and 51R for the left eye and the right eye, and is located at a position where observation on the observation target 52 is desired. An image with parallax is captured by adjusting the focus positions of the imaging optical systems for the left eye and the right eye. At this time, the focus positions PL and PR in the imaging optical systems 51L and 51R for the left eye and the right eye respectively coincide with the intersection point Q of the optical axes (see FIG. 13).
JP-A-8-201940

また、映像表示部としての立体映像の表示装置にもさまざまなものが公知となっている。例えば、観察光学系やシャッタ機能を備えた眼鏡などを、顔面に装着することなく立体画像観察が可能な表示装置が、次の特許文献2に開示されている。
特開2003−233031号公報
Also, various types of stereoscopic video display devices as video display units are known. For example, the following Patent Document 2 discloses a display device capable of observing a stereoscopic image without wearing an observation optical system or glasses having a shutter function on the face.
JP 2003-233031 A

特許文献2に記載の映像表示装置では、左眼用及び右眼用の投影光学系53L,53Rにより表示パネル面54に左眼用及び右眼用の映像を投影し、観察者の左右の眼EL,ERの位置に左右の映像を集光することで、集光された視差のある左右の映像を観察し融像することで立体観察を行うことができるようになっている(図14参照)。
この映像表示装置では、左眼用及び右眼用の投影光学系53L,53Rの光軸は、表示パネル面54上で交差、反射する。そして、表示パネル面54で反射された左眼用及び右眼用の投影光学系53L,53Rの光は、観察者の左右の眼EL,ERの位置に集光される。このとき、撮像部で撮像された観察対象における観察を所望する位置に合わせられたピント位置PL,PRは表示パネル面54上に再現されることになる。
In the video display device described in Patent Literature 2, left and right eye images are projected onto the display panel surface 54 by the left and right eye projection optical systems 53L and 53R, and the left and right eyes of the observer are projected. By condensing the left and right images at the positions of EL and ER, it is possible to perform stereoscopic observation by observing and fusing the condensed left and right images with parallax (see FIG. 14). ).
In this video display device, the optical axes of the left-eye and right-eye projection optical systems 53L and 53R intersect and reflect on the display panel surface 54. Then, the light of the left-eye and right-eye projection optical systems 53L and 53R reflected by the display panel surface 54 is condensed at the positions of the left and right eyes EL and ER of the observer. At this time, the focus positions PL and PR adjusted to the position where observation on the observation target imaged by the imaging unit is desired are reproduced on the display panel surface 54.

一方、従来、脳神経外科等においては、微細な術部の拡大観察を行うために手術用顕微鏡が使用されている。脳のように微細な組織からなる器官は、その構造組織を肉眼で識別することが困難であるために、器官の処置は顕微鏡下で行われる。しかも、脳神経外科の手術では、ごく狭い領域で、血管や神経といった非常に重要でかつデリケートな組織を対象として、それらの観察だけでなく、血管や神経を繋いだり、血管や神経をよけて腫瘍を取り除いたりという処置を行うために、立体観察を行えるようにすることが重要になる。そして、このような医療環境においては、例えば、図15に示すように、脳の術部などの観察対象は、孔状で奥行きのある形状をしたものが多い。   On the other hand, conventionally, in a neurosurgery or the like, a surgical microscope is used to perform a magnified observation of a fine surgical site. Since organs composed of fine tissues such as the brain are difficult to identify with the naked eye, the organs are treated under a microscope. Moreover, in neurosurgery, not only observation of these very important and sensitive tissues such as blood vessels and nerves in a very narrow area, but also connecting blood vessels and nerves, avoiding blood vessels and nerves. In order to perform a treatment such as removing a tumor, it is important to enable stereoscopic observation. In such a medical environment, for example, as shown in FIG. 15, many observation objects such as a surgical part of the brain have a hole shape and a deep shape.

ここで、上述したような立体観察装置でこの術部を観察する場合を考える。術部の孔の底にピント位置PL,PRをあわせて撮像すると、術部の孔の底面よりも手前側の像は、図16に示すように、表示パネル面54位置よりも手前に再現されることになる。   Here, the case where this operation part is observed with the stereoscopic observation apparatus as described above is considered. When imaging is performed with the focus positions PL and PR aligned with the bottom of the hole in the surgical site, an image in front of the bottom surface of the hole in the surgical site is reproduced in front of the position of the display panel surface 54 as shown in FIG. Will be.

一般に、表示パネル面上に投影された左眼用及び右眼用の映像の視差には、観察者の左右の眼で融像できる限界がある。ピント位置が合わされた観察対象における所望の深さ位置の面(ピント面)から深さ方向へ離れた位置での視差量は、ピント面から離れれば離れるほど大きくなる。このため、表示パネルに再現される立体空間には、融像限界となる視差量による空間の制限ができる。表示パネル面上での視差量の融像限界を、表示される表示パネル面に対して再現される空間に対応させると、図17に示すようになる。   In general, the parallax of the left-eye and right-eye images projected on the display panel has a limit that can be fused with the left and right eyes of the observer. The amount of parallax at a position away from the surface of the desired depth position (focus surface) in the observation target with the focus position in the depth direction increases as the distance from the focus surface increases. For this reason, in the three-dimensional space reproduced on the display panel, the space can be limited by the amount of parallax that becomes the fusion limit. When the fusion limit of the amount of parallax on the display panel surface is made to correspond to the space reproduced with respect to the display panel surface to be displayed, it is as shown in FIG.

図17に示すように、上述した従来の立体観察装置は、孔状の術部を観察する場合、表示パネル54に対して手前しか術部が再現されないため、表示パネル54の向こう側(奥側)での像の再現空間を有効に利用できていない。また、脳の深部に達するような深い孔を観察した場合は、その孔の入り口付近は、融像限界を超えた位置に再現されることになるため、観察者が観察しようとすると眼の疲労の原因となる。   As shown in FIG. 17, in the conventional stereoscopic observation apparatus described above, when a hole-like surgical part is observed, the surgical part is reproduced only in front of the display panel 54. ) Cannot be used effectively. In addition, when a deep hole that reaches the deep part of the brain is observed, the vicinity of the entrance of the hole is reproduced at a position that exceeds the fusion limit. Cause.

また、立体観察装置においては、奥行きのある観察対象を観察中に電子ズームをかけた場合、撮像部で撮像された左眼用及び右眼用の撮像光学系のピント位置から離れた位置での観察対象の表示パネル面上での視差量は、電子ズームに応じて大きくなり、観察者が融像困難になる。
これを防ぐため、従来、例えば、次の特許文献3に開示されているように、観察対象と焦点位置との距離を計算し、その距離に応じて表示映像の位置を移動して、容易に融像を行うことができるようにした立体撮像装置が提案されている。
特開平09−37302号公報
Further, in the stereoscopic observation apparatus, when the electronic zoom is applied while observing a deep observation target, the left and right eye imaging optical systems captured by the imaging unit are separated from the focus position. The amount of parallax on the display panel surface to be observed increases in accordance with the electronic zoom, making it difficult for the observer to fuse.
In order to prevent this, conventionally, for example, as disclosed in the following Patent Document 3, the distance between the observation target and the focal position is calculated, and the position of the display image is moved easily according to the distance. There has been proposed a stereoscopic imaging apparatus capable of performing fusion.
JP 09-37302 A

しかし、特許文献3に開示されている立体観察装置のような電子ズームは、解像度が低い。しかるに、手術のような、緻密な作業を行う場合、高解像に拡大観察できることが求められる。このため、従来の立体観察装置では、特許文献3に開示されている立体観察装置のような電子ズームを用いて拡大観察をしても、緻密な作業を行うことができないという問題がある。   However, the electronic zoom such as the stereoscopic observation device disclosed in Patent Document 3 has a low resolution. However, when performing precise work such as surgery, it is required to be able to observe at high resolution. For this reason, in the conventional stereoscopic observation apparatus, there is a problem that it is not possible to perform a precise work even if magnified observation is performed using an electronic zoom like the stereoscopic observation apparatus disclosed in Patent Document 3.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、観察を所望する部位が狭い孔状の領域であっても、融像可能範囲を有効に利用でき、観察者に与える疲労を極力軽減して、高解像の拡大像を立体観察させることのできる医療用立体観察装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and even if the site desired to be observed is a narrow hole-like region, the fusion possible range can be used effectively, and the fatigue given to the observer is reduced as much as possible. An object of the present invention is to provide a medical stereoscopic observation apparatus capable of stereoscopically observing a high-resolution magnified image.

上記目的を達成するため、本発明による医療用立体観察装置は、術部を拡大し且つ立体的に観察可能な像として撮像するための、対物光学系と変倍光学系と結像光学系と撮像素子を含む、左眼用撮像光学系及び右眼用撮像光学系を有する医療用立体観察装置において、前記2つの撮像光学系の光軸の交点が、奥行きのある被観察物体における観察を所望する所定の深さ位置よりも撮像側に位置し、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置が、低倍時において前記2つの撮像光学系の光軸の交点よりも物体側に位置するようにするとともに、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置が、前記変倍光学系による変倍に連動して、前記2つの撮像光学系の光軸の交点と、前記低倍時における前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置との間を所定量移動すると共に、且つ、前記奥行きのある被観察物体における観察を所望する所定の深さ位置に位置するようにしたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a medical stereoscopic observation apparatus according to the present invention includes an objective optical system, a variable magnification optical system, and an imaging optical system for enlarging an operation part and capturing an image as a stereoscopically observable image. In a medical stereoscopic observation apparatus that includes an imaging optical system for the left eye and an imaging optical system for the right eye that includes an imaging device, the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems is desired to be observed on a deep observation object The focus position of the two imaging optical systems is positioned closer to the object side than the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems at low magnification. In addition, the respective focus positions of the two imaging optical systems are linked to the magnification by the magnification optical system, and the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems and the 2 at the time of the low magnification. Focus position of each imaging optical system With a predetermined amount of movement between, and is characterized in that so as to be positioned at a predetermined depth position of desired observation in the observation object with the depth.

また、本発明の医療用立体観察装置においては、前記変倍光学系の変倍に連動して、前記2つの撮像光学系の光軸の交点を物体側に移動させる、交点位置移動手段を有するのが好ましい。   The medical stereoscopic observation apparatus of the present invention further includes an intersection position moving means for moving the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems to the object side in conjunction with the magnification of the magnification optical system. Is preferred.

また、本発明の医療用立体観察装置においては、前記交点位置移動手段が、前記変倍光学系の変倍に連動する前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置の移動により生じる、前記奥行きのある被観察物体における観察を所望する所定の深さ位置とのずれを相殺するように、前記2つの撮像光学系の光軸の交点を移動させるのが好ましい。   Further, in the medical stereoscopic observation apparatus of the present invention, the intersection position moving means is caused by the movement of the focus position of each of the two imaging optical systems interlocked with the zooming of the zooming optical system. It is preferable to move the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems so as to cancel out a deviation from a predetermined depth position where observation is desired on an object to be observed.

また、本発明の医療用立体観察装置においては、第1の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ、第1の変倍状態とは倍率の異なる第2の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ’、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl’、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ’としたとき、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置が、次の式を満足しながら、前記変倍光学系の変倍に連動して移動するのが好ましい。
l・β・sin(θ/2)=l’・β’・sin(θ’/2)
In the medical stereoscopic observation apparatus of the present invention, the angle at which the optical axes of the two imaging optical systems intersect in the first variable magnification state is θ, and the 2 from the respective focus positions of the two imaging optical systems. The distance on the optical axis to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems is l, the magnification of each variable magnification optical system of the two imaging optical systems is β, and the second is different from the first variable magnification state. The angle at which the optical axes of the two imaging optical systems intersect in the variable magnification state is θ ′, and the optical axis from the focus position of the two imaging optical systems to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems Is 1 ′, and the magnification of each variable magnification optical system of the two imaging optical systems is β ′, the respective focus positions of the two imaging optical systems satisfy the following formula, It is preferable to move in conjunction with zooming of the zooming optical system.
l · β · sin (θ / 2) = l ′ · β ′ · sin (θ ′ / 2)

また、本発明の医療用立体観察装置においては、前記変倍光学系の変倍に連動して、前記結像光学系を該結像光学系の光軸に沿って移動させる結像光学系移動手段を有するのが好ましい。   Further, in the medical stereoscopic observation apparatus of the present invention, the imaging optical system movement for moving the imaging optical system along the optical axis of the imaging optical system in conjunction with the zooming of the zooming optical system. It is preferable to have a means.

また、本発明の医療用立体観察装置においては、第1の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ、第1の変倍状態とは倍率の異なる第2の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ’、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl’、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ’としたとき、前記結像光学系移動手段が、次の式を満足しながら、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置を、前記変倍光学系の変倍に連動して移動させるのが好ましい。
l・β・sin(θ/2)=l’・β’・sin(θ’/2)
In the medical stereoscopic observation apparatus of the present invention, the angle at which the optical axes of the two imaging optical systems intersect in the first variable magnification state is θ, and the 2 from the respective focus positions of the two imaging optical systems. The distance on the optical axis to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems is l, the magnification of each variable magnification optical system of the two imaging optical systems is β, and the second is different from the first variable magnification state. The angle at which the optical axes of the two imaging optical systems intersect in the variable magnification state is θ ′, and the optical axis from the focus position of the two imaging optical systems to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems Is 1 ′, and the magnification of each variable power optical system of the two imaging optical systems is β ′, the imaging optical system moving means satisfies the following expression while the two imaging optical systems Each focus position of the system is moved in conjunction with the zooming of the zooming optical system. It is preferred.
l · β · sin (θ / 2) = l ′ · β ′ · sin (θ ′ / 2)

また、本発明の医療用立体観察装置においては、前記交点位置移動手段が、前記変倍光学系の変倍に連動して、前記2つの撮像光学系を、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置を結ぶ直線に沿って移動させるのが好ましい。   Further, in the medical stereoscopic observation apparatus of the present invention, the intersection position moving means moves the two imaging optical systems to each of the two imaging optical systems in conjunction with zooming of the zooming optical system. It is preferable to move along a straight line connecting the focus positions.

また、本発明の医療用立体観察装置においては、第1の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ、第1の変倍状態とは倍率の異なる第2の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ’、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl’、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ’としたとき、前記2つの撮像光学系を、次の式を満足しながら、前記変倍光学系の変倍に連動して移動させるのが好ましい。
l・β・sin(θ/2)=l’・β’・sin(θ’/2)
In the medical stereoscopic observation apparatus of the present invention, the angle at which the optical axes of the two imaging optical systems intersect in the first variable magnification state is θ, and the 2 from the respective focus positions of the two imaging optical systems. The distance on the optical axis to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems is l, the magnification of each variable magnification optical system of the two imaging optical systems is β, and the second is different from the first variable magnification state. The angle at which the optical axes of the two imaging optical systems intersect in the variable magnification state is θ ′, and the optical axis from the focus position of the two imaging optical systems to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems Is 1 ′, and the magnification of each variable power optical system of the two image pickup optical systems is β ′, the two image pickup optical systems satisfy the following expression while satisfying the following expression: It is preferable to move in conjunction with zooming.
l · β · sin (θ / 2) = l ′ · β ′ · sin (θ ′ / 2)

また、本発明の医療用立体観察装置においては、前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度が、低倍から高倍までの変倍状態において、一定に固定されているのが好ましい。   In the medical stereoscopic observation apparatus of the present invention, it is preferable that the angle at which the optical axes of the two imaging optical systems intersect is fixed at a constant magnification from low to high magnification.

また、本発明の医療用立体観察装置においては、前記交点位置移動手段が、前記変倍光学系の変倍に対応して前記2つの撮像光学系の観察光軸の交点までの光軸上の距離lがl’に移動した場合に、前記2つの撮像光学系の光軸の交点の位置を(l−l’)cosθ/2移動させるのが好ましい。   Further, in the medical stereoscopic observation apparatus of the present invention, the intersection position moving means is on the optical axis up to the intersection of the observation optical axes of the two imaging optical systems corresponding to the magnification of the magnification optical system. When the distance l moves to l ′, it is preferable to move the position of the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems by (l−1 ′) cos θ / 2.

本発明によれば、観察を所望する部位が狭い孔状の領域であっても、融像可能範囲を有効に利用でき、観察者に与える疲労を極力軽減して、高解像の拡大像を立体観察させることのできる医療用立体観察装置が得られる。   According to the present invention, even if the site desired to be observed is a narrow hole-like region, the fusion possible range can be used effectively, and fatigue given to the observer can be reduced as much as possible, and a high-resolution enlarged image can be obtained. A medical stereoscopic observation apparatus capable of stereoscopic observation is obtained.

上述したように、従来の立体観察装置では、術部のような、観察対象が孔状の形状の観察対象を観察する場合、融像限界の範囲内の領域を有効に利用できていなかった。
そこで、本件出願人は、まず、観察対象が孔状の形状をしているような場合に、融像限界の範囲内の領域を有効に利用し、観察者が常に楽に立体観察を行うことができるようにするために、次の図18に示すような方法について検討した。
As described above, in the conventional stereoscopic observation apparatus, when observing an observation target having a hole-like shape, such as a surgical part, an area within the fusion limit range cannot be effectively used.
Therefore, the applicant of the present invention firstly makes effective use of the area within the fusion limit range when the observation target has a hole-like shape so that the observer can always easily perform stereoscopic observation. In order to make it possible, the following method as shown in FIG. 18 was examined.

図18は撮像部における左眼用及び右眼用の撮像光学系のピント位置とこれらの撮像光学系の光軸の交点と観察対象との位置関係、及び映像表示部において再現される観察像と表示パネルとの位置関係を示す説明図であり、(a)は従来の立体観察装置の撮像部における左眼用及び右眼用の撮像光学系のピント位置とこれらの撮像光学系の光軸の交点と観察対象との位置関係、(b)は(a)の再現される観察像と表示パネルとの位置関係、(c)は左眼用及び右眼用の撮像光学系のピント位置とこれらの撮像光学系の光軸の交差位置との相対的な位置をずらした状態における位置関係、(d)は(c)の状態の撮像部で撮像され、再現される観察像と表示パネルとの位置関係を示している。図18(c)中、mは左眼用及び右眼用の撮像光学系において最も観察対象側に位置する対物レンズの主点から左眼用及び右眼用の撮像光学系の光軸の交点Qまでの距離、Mはその対物レンズの主点から左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれの焦点までの距離(焦点距離)を示している。図19は図18(c)と同様の構成における表示パネルにおいて再現される像のピント位置、と融像が容易で見易い範囲との位置関係を示す説明図である。   FIG. 18 shows the positional relationship between the focus position of the imaging optical system for the left eye and the right eye in the imaging unit, the intersection of the optical axes of these imaging optical systems and the observation target, and the observation image reproduced in the video display unit. It is explanatory drawing which shows the positional relationship with a display panel, (a) is the focus position of the imaging optical system for left eyes and right eyes in the imaging part of the conventional stereoscopic observation apparatus, and the optical axis of these imaging optical systems. (B) is the positional relationship between the observation image reproduced in (a) and the display panel, (c) is the focusing position of the imaging optics for the left and right eyes, and these. (D) shows the relationship between the observation image and the display panel that are captured and reproduced by the imaging unit in the state of (c). The positional relationship is shown. In FIG. 18C, m is the intersection of the optical axes of the left-eye and right-eye imaging optical systems from the principal point of the objective lens located closest to the observation target in the left-eye and right-eye imaging optical systems. The distance to Q, M, indicates the distance (focal length) from the principal point of the objective lens to the respective focal points of the left-eye and right-eye imaging optical systems. FIG. 19 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the focus position of the image reproduced on the display panel having the same configuration as that of FIG. 18C and the range where the fusion is easy and easy to see.

図18(c),(d)に示すように、左眼用及び右眼用の撮像光学系のピント位置PL,PRを、撮像光学系の光軸の交点Qよりも観察対象側にずらす(言い換えれば、M>nとなるようにする)と、観察対象におけるピントの合った部位が表示パネルの表示面よりも常に奥側に再現されることになる。このため、図19に示すように、表示パネルに対して、融像が容易で見易い範囲を最大限に活用することが可能になる。   As shown in FIGS. 18C and 18D, the focus positions PL and PR of the imaging optical systems for the left eye and the right eye are shifted from the intersection Q of the optical axes of the imaging optical system toward the observation target ( In other words, when M> n, the focused portion of the observation target is always reproduced on the back side of the display surface of the display panel. For this reason, as shown in FIG. 19, it is possible to make maximum use of the range in which fusion is easy and easy to see for the display panel.

しかし、図18(c)に示すように、撮像部において、左眼用及び右眼用の撮像光学系の焦点位置PL,PRを、これら2つの撮像光学系の光軸の交点Qよりも観察対象側にずらした構成とした場合、左眼用及び右眼用のそれぞれの撮像光学系のピント位置PL,PRを中心に左眼用及び右眼用の撮像光学系を介した変倍が行われることになる。ここで、低倍から高倍へ変倍する場合を考えると、図20(b)に示すように、表示部では、観察対象側での2つの撮像光学系のピント位置PL,PRが変化しないで、表示パネル面上に投影される映像が拡大されて、観察対象の映像は融像が容易で見易い範囲の外において再現されることになる。このため、表示パネル面上での左眼用画像と右眼用画像の視差量が増大して、融像限界を超えてしまい、観察者が著しく疲労してしまうという問題が生じる。   However, as shown in FIG. 18 (c), in the imaging unit, the focal positions PL and PR of the left-eye and right-eye imaging optical systems are observed from the intersection Q of the optical axes of these two imaging optical systems. When the configuration is shifted to the target side, zooming is performed via the left-eye and right-eye imaging optical systems around the focus positions PL and PR of the left-eye and right-eye imaging optical systems. It will be. Here, considering the case where the magnification is changed from low magnification to high magnification, as shown in FIG. 20B, the focus positions PL and PR of the two imaging optical systems on the observation target side do not change in the display unit. The image projected on the display panel surface is enlarged, and the image to be observed is reproduced outside the range where fusion is easy and easy to see. For this reason, the amount of parallax between the image for the left eye and the image for the right eye on the display panel surface increases, exceeds the fusion limit, and causes a problem that the observer becomes extremely tired.

そこで、本件出願人は、狭い孔状の領域を観察するような場合において、融像可能範囲を有効に利用するために、左右の撮像光学系の焦点位置を、撮像光学系の光軸の交点よりも観察対象側にずらした構成として変倍を行っても、観察者が疲労をすることなく楽に立体観察を行うことができるようにするために本発明の医療用立体観察装置を想到するに至った。   Therefore, in the case of observing a narrow hole area, the applicant of the present application determines the focal position of the left and right imaging optical systems as the intersection of the optical axes of the imaging optical systems in order to effectively use the fusion possible range. To achieve the medical stereoscopic observation apparatus of the present invention so that the observer can easily perform stereoscopic observation without fatigue even when zooming is performed as a configuration shifted to the observation object side. It came.

即ち、本発明の医療用立体観察装置では、術部を拡大し且つ立体的に観察可能な像として撮像するための、対物光学系と変倍光学系と結像光学系と撮像素子を含む、左眼用撮像光学系及び右眼用撮像光学系を有する医療用立体観察装置において、前記2つの撮像光学系の光軸の交点が、奥行きのある被観察物体における観察を所望する所定の深さ位置よりも撮像側に位置し、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置が、低倍時において前記2つの撮像光学系の光軸の交点よりも物体側に位置するようにするとともに、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置が、前記変倍光学系による変倍に連動して、前記2つの撮像光学系の光軸の交点と、前記低倍時における前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置との間を所定量移動すると共に、且つ、前記奥行きのある被観察物体における観察を所望する所定の深さ位置に位置するようにした。   That is, the medical stereoscopic observation apparatus of the present invention includes an objective optical system, a variable magnification optical system, an imaging optical system, and an imaging device for enlarging an operation part and capturing an image as a stereoscopically observable image. In a medical stereoscopic observation apparatus having an imaging optical system for the left eye and an imaging optical system for the right eye, the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems is a predetermined depth for which observation with a deep observation object is desired. The focus position of the two imaging optical systems is positioned on the object side with respect to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems at the time of low magnification. The focus positions of the two image pickup optical systems are linked with the magnification change by the magnification change optical system, and the intersection of the optical axes of the two image pickup optical systems and the two image pickup optical systems at the time of low magnification. Move a certain amount between each focus position Rutotomoni, and were to be positioned at a predetermined depth position of desired observation in the observation object with the depth.

このようにすれば、左右の撮像光学系の焦点位置を、撮像光学系の光軸の交点よりも観察対象側にずらしたので、狭い穴状の領域を観察するような場合において、融像可能範囲を有効に利用することができる。しかも、変倍を行っても、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置が、前記変倍光学系による変倍に連動して、前記2つの撮像光学系の光軸の交点と、前記低倍時における前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置との間を所定量移動して、前記奥行きのある被観察物体における観察を所望する所定の深さ位置に位置するようにしたので、表示パネル面上に投影される映像が拡大しても、観察対象の映像を融像が容易で見易い範囲において再現させることができ、表示パネル面上での左眼用画像と右眼用画像の視差量を融像限界を超えない範囲に抑えることができる。
従って、本発明の医療用立体観察装置によれば、融像可能範囲を有効に利用でき、かつ、変倍を行っても、観察者は疲労をすることなく楽に立体観察を行うことができる。
In this way, since the focal positions of the left and right imaging optical systems are shifted to the observation target side from the intersection of the optical axes of the imaging optical systems, fusion is possible when observing a narrow hole-like region. The range can be used effectively. Moreover, even when zooming is performed, the focus positions of the two imaging optical systems are linked to the zooming by the zooming optical system, and the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems and the low Since it is moved by a predetermined amount between the respective focus positions of the two image pickup optical systems at the time of magnification, it is positioned at a predetermined depth position where observation on the object to be observed with a depth is desired. Even if the image projected on the panel surface is enlarged, the image to be observed can be reproduced within the range where the fusion is easy and easy to see, and the parallax between the image for the left eye and the image for the right eye on the display panel surface The amount can be kept within a range not exceeding the fusion limit.
Therefore, according to the medical stereoscopic observation apparatus of the present invention, the range in which fusion can be performed can be used effectively, and even when zooming is performed, the observer can easily perform stereoscopic observation without fatigue.

以下、上述した本発明の構成及び作用効果につき、実施形態を用いて詳細に説明する。
第一実施形態
図1は本発明の各実施形態の医療用立体観察装置に共通の基本構成を示す説明図、図2は第一実施形態の医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び低倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。図3は第一実施形態の医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び高倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。図4は第一実施形態の医療用立体観察装置における変倍による左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置、及び2つの撮像光学系の光軸の交点の位置を示す説明図であり、(a)は低倍時での位置、(b)は変倍(高倍時)による左右の光軸上のピント位置が2つの撮像光学系の光軸の交点の位置に対して移動した状態、(c)は高倍時での位置を示している。図5は第一実施形態の医療用立体観察装置において、表示されるパネル面と再現される術部との関係を示す説明図であり、(a)は低倍時における状態、(b)は高倍時における状態を示している。
Hereinafter, the configuration and operational effects of the present invention described above will be described in detail using embodiments.
First Embodiment FIG. 1 is an explanatory view showing a basic configuration common to the medical stereoscopic observation apparatus of each embodiment of the present invention, and FIG. 2 is for the left eye and right used in the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment. Optical structure of imaging optical system for eye and position of each optical member at low magnification, intersection of optical axes on observation side in imaging optical system for left eye and right eye, left eye and right eye with respect to focus surface It is explanatory drawing which shows each focus position of the imaging optical system for use. FIG. 3 shows the optical configuration of the left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment, the position of each optical member at the time of high magnification, and the imaging optics for the left eye and right eye. It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of the observation target in a system, and each focus position of the imaging optical system for left eyes and right eyes with respect to a focus surface. FIG. 4 is a diagram illustrating the focus positions of the left-eye and right-eye imaging optical systems by zooming in the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment, and the positions of the intersections of the optical axes of the two imaging optical systems. (A) is the position at low magnification, (b) is the focal position on the left and right optical axes due to zooming (at high magnification) relative to the position of the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems The moved state, (c) shows the position at high magnification. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the displayed panel surface and the reconstructed surgical part in the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment, (a) is a state at low magnification, and (b) is The state at the time of high magnification is shown.

本発明の医療用立体観察装置は、立体画像撮像装置1と、立体画像表示装置2とを備えて構成されている。
立体画像撮像装置1は、左眼用及び右眼用の画像を撮像するための撮像光学系を備えた鏡体部11と、鏡体部11を移動自在に支持する、例えば、多関節アームなどの支持手段12を備えている。
左眼用及び右眼用の撮像光学系は、対物光学系と、変倍光学系と、結像光学系と、撮像素子を含んでおり(図1において省略)、術部などの観察対象を拡大して3次元観察可能な電子画像として撮像するように構成されている。
The medical stereoscopic observation apparatus of the present invention includes a stereoscopic image capturing apparatus 1 and a stereoscopic image display apparatus 2.
The stereoscopic image capturing apparatus 1 includes a mirror unit 11 including an imaging optical system for capturing left-eye and right-eye images, and a movably supported mirror unit 11, for example, an articulated arm. The support means 12 is provided.
The left-eye and right-eye imaging optical systems include an objective optical system, a variable magnification optical system, an imaging optical system, and an imaging device (not shown in FIG. 1), and are used for observing an observation target such as an operation site. It is configured to take an image as an electronic image that can be enlarged and observed three-dimensionally.

立体画像表示装置2は、立体画像撮像装置1を介して撮像された左眼用及び右眼用の画像を投影するための、左眼用及び右眼用の画像投影機21L,21Rと、表示パネル22と、画像投影機21L,21Rと表示パネル22とを移動自在に支持する、例えば、多関節アームなどの支持手段23を備えている。   The stereoscopic image display device 2 includes left-eye and right-eye image projectors 21L and 21R for projecting left-eye and right-eye images captured via the stereoscopic image imaging device 1, and displays. A support means 23 such as an articulated arm is provided for movably supporting the panel 22, the image projectors 21L and 21R, and the display panel 22.

左眼用及び右眼用の画像投影機21L,21Rは、それぞれ画像表示素子と投影レンズを有する投影光学系(図示省略)を内蔵している。そして、それぞれの射出光軸OL,ORが表示パネル22の表示面の中心Sで一致するように配置されており、左眼用及び右眼用の画像投影機21L,21Rからのそれぞれの観察像を一致させて表示パネル22上に投影するようになっている。
表示パネル22は、例えばフレネル凹面鏡と拡散板を有して構成されている(図示省略)。
そして、左眼用及び右眼用の画像投影機21L,21Rの投影光学系の射出瞳が、表示パネル22のフレネル凹面鏡のレンズ作用と、拡散板の光拡散作用により、表示パネル22の表示面の中心Sから所定の距離離れた位置に拡大され、左右に分離された状態で形成されるようになっている。
そして、左右の射出瞳内に観察者(術者)Dの左右の眼EL,ERが入るようにすることにより、表示パネル22を見ている観察者Dの左眼ELには、反射光軸WLを中心として左眼用の画像投影機21Lからの観察像が導かれ、観察者Dの右眼ERには、反射光軸WRを中心として右眼用の画像投影機21Rからの観察像が導かれる。
その結果、左眼用及び右眼用の画像投影機21L,21Rから表示パネル22に投影された観察像が、観察者Dによって3D(立体観察)されるようになっている。
これらの構成は各実施形態において共通である。
The left-eye and right-eye image projectors 21L and 21R each incorporate a projection optical system (not shown) having an image display element and a projection lens. The emission optical axes OL and OR are arranged so as to coincide with the center S of the display surface of the display panel 22, and the observation images from the left-eye and right-eye image projectors 21L and 21R are arranged. Are matched and projected onto the display panel 22.
The display panel 22 includes, for example, a Fresnel concave mirror and a diffusion plate (not shown).
Then, the exit pupil of the projection optical system of the left-eye and right-eye image projectors 21L and 21R causes the display surface of the display panel 22 by the lens action of the Fresnel concave mirror of the display panel 22 and the light diffusion action of the diffusion plate. It is enlarged to a position away from the center S by a predetermined distance, and is formed in a state separated into left and right.
Then, the left and right eyes EL and ER of the observer (operator) D enter the left and right exit pupils, so that the left eye EL of the observer D watching the display panel 22 has a reflected optical axis. An observation image from the left-eye image projector 21L is guided around WL, and an observation image from the right-eye image projector 21R around the reflected optical axis WR is centered on the right eye ER of the observer D. Led.
As a result, the observation images projected on the display panel 22 from the left-eye and right-eye image projectors 21L and 21R are 3D (stereoscopically observed) by the observer D.
These configurations are common in each embodiment.

第一実施形態の医療用立体観察装置は、図2に示すように、立体画像撮像装置1における鏡体部11の内部に、左右の眼に共通の1つの対物光学系11aと、左眼用及び右眼用の2つの変倍光学系11bL,11bRと、左眼用及び右眼用の2つの結像光学系11cL,11cRと、左眼用及び右眼用の2つの撮像素子11dL,11dRと、対物レンズ保持部材11eと、変倍レンズ保持部材11f1,11f2と、ガイド部材11gと、対物レンズガイド軸11hと、変倍レンズガイド軸11i,11jと、カム軸11kと、モータ11lを有している。
そして、対物光学系11aと、左眼用変倍光学系11bLと、左眼用結像光学系11cLと、左眼用撮像素子11dLとで左眼用撮像光学系11Lを構成するとともに、対物光学系11aと、右眼用変倍光学系11bRと、右眼用結像光学系11cRと、右眼用撮像素子11dRとで左眼用撮像光学系11Rを構成している。
また左眼用及び右眼用の変倍光学系11bL,11bR、結像光学系11cL,11cR、撮像素子11dL,11dRは、対物光学系11aの中心光軸O1に対して平行な撮像側の光軸O2,O3上に配置されている。
As shown in FIG. 2, the medical stereoscopic observation apparatus according to the first embodiment includes one objective optical system 11 a common to the left and right eyes, and a left eye for the left and right eyes inside a mirror unit 11 in the stereoscopic image capturing apparatus 1. And two variable magnification optical systems 11bL and 11bR for the right eye, two imaging optical systems 11cL and 11cR for the left eye and right eye, and two imaging elements 11dL and 11dR for the left eye and right eye An objective lens holding member 11e, variable magnification lens holding members 11f1 and 11f2, a guide member 11g, an objective lens guide shaft 11h, variable magnification lens guide shafts 11i and 11j, a cam shaft 11k, and a motor 11l. is doing.
The objective optical system 11a, the left-eye variable magnification optical system 11bL, the left-eye imaging optical system 11cL, and the left-eye imaging element 11dL constitute the left-eye imaging optical system 11L. The left-eye imaging optical system 11R is configured by the system 11a, the right-eye variable magnification optical system 11bR, the right-eye imaging optical system 11cR, and the right-eye imaging element 11dR.
Further, the variable magnification optical systems 11bL and 11bR, the imaging optical systems 11cL and 11cR, and the imaging elements 11dL and 11dR for the left eye and the right eye are light on the imaging side parallel to the central optical axis O1 of the objective optical system 11a. Arranged on axes O2 and O3.

対物光学系11aは、凸レンズで構成されており、入射した光を平行光として射出する機能を備えている。
左眼用及び右眼用の変倍光学系11bL,11bRは、それぞれレンズ群11bL1,11bL2、11bR1,11bR2、11bL3,11bR3を有して構成されている。
左眼用及び右眼用の結像光学系11cL,11cRは、それぞれ、結像レンズで構成されている。そして、左眼用及び右眼用の結像光学系11cL,11cRは、左眼用及び右眼用の撮像素子11dL,11dRに術部の観察像を結像する機能を備えている。
左眼用及び右眼用の撮像素子11dL,11dRは、CCDなどで構成されている。
The objective optical system 11a is composed of a convex lens and has a function of emitting incident light as parallel light.
The variable magnification optical systems 11bL and 11bR for the left eye and the right eye are configured to include lens groups 11bL1, 11bL2, 11bR1, 11bR2, 11bL3, and 11bR3, respectively.
The imaging optical systems 11cL and 11cR for the left eye and the right eye are each composed of an imaging lens. The left-eye and right-eye imaging optical systems 11cL and 11cR have a function of forming an observation image of the surgical site on the left-eye and right-eye imaging elements 11dL and 11dR.
The left-eye and right-eye imaging devices 11dL and 11dR are composed of a CCD or the like.

対物レンズ保持部材11eは、対物光学系11aを保持している。
変倍レンズ保持部材11f1は、左眼用及び右眼用の第2レンズ群11bL2,11bR2を保持している。変倍レンズ保持部材11f2は、左眼用及び右眼用の第3レンズ群11cL3,11cR3を保持している。
ガイド部材11gは、対物光学系11aの撮像側の光軸1,O2,O3に平行に配置された棒状部材で構成されている。そして、ガイド部材11gは、対物レンズ保持部材11eの一端部に設けられた孔11ea、変倍レンズ保持部材11f1の一端部に設けられた孔11f1a、及び変倍レンズ保持部材11f2の一端部に設けられた孔11f2aに挿通しており、対物レンズ保持部材11e、変倍レンズ保持部材11f1,11f2に保持された対物レンズ、変倍レンズを対物光学系11aの中心光軸O1に沿って(ここでは平行に)ガイドすることができるように構成されている。
The objective lens holding member 11e holds the objective optical system 11a.
The variable magnification lens holding member 11f1 holds the second lens groups 11bL2 and 11bR2 for the left eye and the right eye. The variable power lens holding member 11f2 holds the third lens groups 11cL3 and 11cR3 for the left eye and the right eye.
The guide member 11g is composed of a rod-like member arranged in parallel with the optical axes 1, O2, and O3 on the imaging side of the objective optical system 11a. The guide member 11g is provided at a hole 11ea provided at one end of the objective lens holding member 11e, a hole 11f1a provided at one end of the variable magnification lens holding member 11f1, and one end of the variable magnification lens holding member 11f2. The objective lens holding member 11e, the objective lens held by the variable magnification lens holding members 11f1 and 11f2, and the variable magnification lens are inserted into the hole 11f2a along the central optical axis O1 of the objective optical system 11a (here, (In parallel).

ガイド軸11h,11i,11jは、対物レンズ保持部材11eの他端部11eb、変倍レンズ保持部材11f1,11f2の他端部11f1b,11f2bにそれぞれ固定されるとともに、それぞれの自由端が、カム軸11kに設けられているガイド溝11k1,11k2,11k3の所定部位にそれぞれ嵌入されている。そして、カム軸11kが回転したときに、ガイド溝11k1,11k2,11k3を介して所定方向にガイドされることによって、ガイド部材11gと相俟って、対物レンズ保持部材11e、変倍レンズ保持部材11f1,11f2を、対物光学系11aの中心光軸O1に沿って(ここでは平行に)移動させる力を伝達する機能を備えている。
ガイド溝11k1,11k2,11k3は、それぞれ、対物レンズ保持部材11e、変倍レンズ保持部材11f1,11f2をそれぞれ所定の方向(観察対象、即ち術部へ近づく方向又は遠ざかる方向)へ所定量移動させることができるように、所定の角度で所定の方向に螺旋状に形成されている。
モータ11lは、カム軸11kを回動するように構成されている。
そして、モータ11lの駆動により、変倍光学系11bL,11bRの第2及び第3レンズ群11bL2,11bL3、11bR2,11bR3、対物光学系11aが、対物光学系11aの中心光軸O1に平行に所定量移動することで変倍及びピント位置の調整が行われるようになっている。
The guide shafts 11h, 11i, and 11j are fixed to the other end portion 11eb of the objective lens holding member 11e and the other end portions 11f1b and 11f2b of the variable magnification lens holding members 11f1 and 11f2, respectively. The guide grooves 11k1, 11k2, and 11k3 provided in 11k are respectively inserted into predetermined portions. When the cam shaft 11k rotates, it is guided in a predetermined direction through the guide grooves 11k1, 11k2, and 11k3, and in combination with the guide member 11g, the objective lens holding member 11e and the variable power lens holding member 11f1 and 11f2 have a function of transmitting a force for moving (in parallel here) the central optical axis O1 of the objective optical system 11a.
The guide grooves 11k1, 11k2, and 11k3 respectively move the objective lens holding member 11e and the variable magnification lens holding members 11f1 and 11f2 by a predetermined amount in a predetermined direction (a direction to be observed, that is, a direction approaching or moving away from an operation target). Is formed in a spiral shape in a predetermined direction at a predetermined angle.
The motor 11l is configured to rotate the cam shaft 11k.
Then, by driving the motor 11l, the second and third lens groups 11bL2, 11bL3, 11bR2, and 11bR3 of the variable magnification optical systems 11bL and 11bR and the objective optical system 11a are parallel to the central optical axis O1 of the objective optical system 11a. The magnification is changed and the focus position is adjusted by a fixed amount of movement.

左眼用及び右眼用の撮像光学系11L,11Rの観察対象側の光軸O2a,O3aは、観察対象におけるピント面(術部において観察者が観察を所望する位置)よりも撮像側で交差している。また、2つの撮像光学系11L,11Rのそれぞれのピント位置PL,PRが、変倍光学系11bL,11bRを介した変倍に連動して、2つの撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a,O3aの交点Qと低倍時におけるピント位置PL0,PR0との間を移動するようになっている。そして、ピント位置PL,PRは、変倍時において常にピント面に位置するようになっている。   The optical axes O2a and O3a on the observation target side of the imaging optical systems 11L and 11R for the left eye and the right eye intersect on the imaging side with respect to the focus plane in the observation target (the position where the observer desires to observe in the surgical site). is doing. In addition, the focus positions PL and PR of the two image pickup optical systems 11L and 11R are linked to the magnification change via the magnification change optical systems 11bL and 11bR, and the observation side of the two image pickup optical systems 11L and 11R It moves between the intersection point Q of the optical axes O2a and O3a and the focus positions PL0 and PR0 at the time of low magnification. The focus positions PL and PR are always located on the focus surface during zooming.

この点について図2〜図4を用いて詳しく説明する。
図2は低倍時での状態を示している。左眼用及び右眼用の撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸の交点Qは、観察対象におけるピント面よりも撮像側に位置している。また、このときの左右の撮像光学系11L,11Rのピント位置PL,PRは、ピント面上における所定位置PL0,PR0にそれぞれ位置している。
この状態において、術者が図示しない変倍スイッチを押すと、モータ11lが駆動して、カム軸11kが回転し、ガイド溝11k1,11k2,11k3を介してガイド軸11h,11i,11jが所定方向に移動し、図3に示すように、対物光学系11a、変倍光学系11bL,11bRにおける第2及び第3レンズ群11bL2,11bL3、11bR2,11bR3が、低倍時における破線の位置から実線で示す位置へと移動する。
This point will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 2 shows a state at low magnification. The intersection Q of the optical axes on the observation target side in the imaging optical systems 11L and 11R for the left eye and the right eye is located on the imaging side with respect to the focal plane in the observation target. Further, the focus positions PL and PR of the left and right imaging optical systems 11L and 11R at this time are respectively located at predetermined positions PL0 and PR0 on the focus surface.
In this state, when the surgeon pushes a zoom switch (not shown), the motor 11l is driven to rotate the cam shaft 11k, and the guide shafts 11h, 11i, and 11j are moved in predetermined directions via the guide grooves 11k1, 11k2, and 11k3. As shown in FIG. 3, the second and third lens groups 11bL2, 11bL3, 11bR2, and 11bR3 in the objective optical system 11a and the variable magnification optical systems 11bL and 11bR are solid lines from the position of the broken line at low magnification. Move to the indicated position.

ここで、通常の変倍光学系のみを移動させて変倍した場合を考える。その場合には、ピント位置は低倍時と変わらないで倍率のみが大きくなることになる。すると、図20で示したように、左眼用画像と右眼用画像の視差量が大きくなりすぎて融像できなくなってしまい易い。
これに対し、第一実施形態の医療用立体観察装置では、上述したように、変倍光学系11bL,11bRを介した変倍に連動して、2つの撮像光学系11L,11Rのそれぞれのピント位置PL,PRは、2つの撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a,O3aの交点Qと低倍時におけるピント位置PL0,PR0との間を移動するようになっている。そして、ピント位置PL,PRは、変倍時において常にピント面に位置するようになっている。このため、表示パネル面上での視差量を融像可能な範囲に保つことができる。
Here, let us consider a case where the magnification is changed by moving only a normal magnification-changing optical system. In that case, only the magnification is increased without changing the focus position at the time of low magnification. Then, as shown in FIG. 20, the amount of parallax between the image for the left eye and the image for the right eye tends to be too large to be fused.
On the other hand, in the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment, as described above, the focus of each of the two imaging optical systems 11L and 11R is interlocked with the zooming via the zooming optical systems 11bL and 11bR. The positions PL and PR move between the intersection point Q of the optical axes O2a and O3a on the observation target side in the two imaging optical systems 11L and 11R and the focus positions PL0 and PR0 at the time of low magnification. The focus positions PL and PR are always located on the focus surface during zooming. For this reason, the amount of parallax on the display panel surface can be kept in a range where fusion is possible.

この変倍時における倍率とピント位置との関係を説明する。図2に示した低倍時における倍率をβ、2つの撮象光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a,O3aの交点Qからピント面までの距離をl、図3に示した高倍時における倍率をβ’、2つの撮象光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a,O3aの交点Qからピント面までの距離をl’とする。また、2つの光軸O2a,O3aが交差する角度をθとすると、第一実施形態の医療用立体観察装置では、この角度θは、変倍とは無関係に一定となる。このとき、次式が成り立つ。
l・β・sin(θ/2)=l’・β’・sin(θ/2)
そして、第一実施形態の医療用立体観察装置では、低倍から高倍への変倍において、2つの撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a,O3aの交点Qを観察対象側に移動させることによって、ピント位置PL,PRを常にピント面に位置させるようにしている。
The relationship between the magnification and the focus position at the time of zooming will be described. The magnification at low magnification shown in FIG. 2 is β, the distance from the intersection point Q of the optical axes O2a, O3a on the observation object side in the two imaging optical systems 11L, 11R to l, and the high magnification shown in FIG. The magnification at this time is β ′, and the distance from the intersection point Q of the optical axes O2a, O3a on the observation object side in the two imaging optical systems 11L, 11R to the focal plane is l ′. If the angle at which the two optical axes O2a and O3a intersect is θ, the angle θ is constant regardless of zooming in the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment. At this time, the following equation holds.
l · β · sin (θ / 2) = l ′ · β ′ · sin (θ / 2)
In the medical stereoscopic observation apparatus according to the first embodiment, the crossing point Q of the optical axes O2a and O3a on the observation object side in the two imaging optical systems 11L and 11R is set on the observation object side in the magnification from low magnification to high magnification. By moving, the focus positions PL and PR are always located on the focus surface.

この変倍によるピント位置の調整動作を図4、及び図5を用いてさらに詳しく説明する。
図2に示した低倍の状態では、左眼用及び右眼用の撮像光学系11L,11Rのピント位置PL,PRは、図4(a)に示すように、ピント面上の位置PL0,PR0に位置している。この状態から図3に示すように高倍へと変倍すると、ピント位置PL,PRは、図4(b)に示すように、ピント面から交点Qに近づいた所定の位置PL1,PR1に移動する。これにより、パネル面上での視差量を融像可能な一定量に保って観察対象の像を再現することができる。ただし、ピント面よりも手前にピント位置がずれると、観察を所望する深さ位置での観察像にボケが生じることになる。そこで、この像のボケを防ぐために、低倍から高倍への変倍動作と同時に、図4(c)に示すように、変倍によって撮像側に移動したピント位置PL,PRの移動量分、対物光学系11aを観察対象側へ移動することによって、図4(b)に示した交点Qとピント位置PL1,PR1との相対的な位置関係を保ちながら、ピント位置PL,PRをピント面に一致させている。
なお、この像ボケの解消のために、第一実施形態では、対物光学系11aのみを変倍光学系11bL,11bRを介した変倍に連動して移動するようにしたが、鏡体部11全体を移動するようにしてもよい。
The operation of adjusting the focus position by this zooming will be described in more detail with reference to FIGS.
In the low magnification state shown in FIG. 2, the focus positions PL and PR of the imaging optical systems 11L and 11R for the left eye and the right eye are the positions PL0, PL on the focus plane as shown in FIG. Located at PR0. When zooming from this state to a high magnification as shown in FIG. 3, the focus positions PL and PR move to predetermined positions PL1 and PR1 approaching the intersection point Q from the focus surface as shown in FIG. 4B. . As a result, it is possible to reproduce the image to be observed while maintaining the parallax amount on the panel surface at a fixed amount that can be fused. However, if the focus position is shifted before the focus surface, the observation image at the depth position where observation is desired is blurred. Therefore, in order to prevent the blur of the image, as shown in FIG. 4C, simultaneously with the zooming operation from low magnification to high magnification, as shown in FIG. By moving the objective optical system 11a to the observation target side, the focus positions PL and PR are brought into the focus plane while maintaining the relative positional relationship between the intersection point Q and the focus positions PL1 and PR1 shown in FIG. Match.
In order to eliminate this image blur, in the first embodiment, only the objective optical system 11a is moved in conjunction with zooming via the zooming optical systems 11bL and 11bR. You may make it move the whole.

この低倍から高倍へと変倍して撮像した像の表示パネル22面上での再現状態について説明する。
図4(a)で示した低倍時において撮像され、表示パネル22面上に再現される術部の像が図5(a)であるとする。図4(c)で示した高倍時において撮像した術部の像は、図5(b)に実線で示すように、ピント位置が低倍時と同じであって、かつ、低倍時のピント面に一致した状態で拡大して再現される。
このため、第一実施形態の医療用立体観察装置によれば、撮像時の変倍の倍率が異なっても、撮像した左眼用及び右眼用の像を、視差量を融像限界の範囲内に抑えて表示パネル22面上に再現することができ、観察者は、楽に融像して観察することができる。
A reproduction state on the display panel 22 of the image captured by changing the magnification from low magnification to high magnification will be described.
It is assumed that an image of the surgical site captured at the low magnification shown in FIG. 4A and reproduced on the surface of the display panel 22 is FIG. 5A. As shown by the solid line in FIG. 5 (b), the image of the surgical site taken at the high magnification shown in FIG. 4 (c) has the same focus position as that at the low magnification and the focus at the low magnification. Enlarged and reproduced in a state that matches the surface.
For this reason, according to the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment, the captured left-eye and right-eye images can be displayed in the range of the fusion limit, even if the magnification of magnification during imaging is different. The image can be reproduced on the surface of the display panel 22 while being held inward, and the observer can easily fuse and observe.

また、第一実施形態の医療用立体観察装置によれば、対物光学系11aを移動させても2つの撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2,O3の交差角度が変化しないため、倍率の変化にかかわらず、立体感が一定の観察像が得られる。   Further, according to the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment, even if the objective optical system 11a is moved, the intersection angle of the optical axes O2 and O3 on the observation target side in the two imaging optical systems 11L and 11R does not change. An observation image with a constant stereoscopic effect can be obtained regardless of the change in magnification.

第二実施形態
図6は本発明の第二実施形態にかかる医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び低倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。図7は第二実施形態の医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び低倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。
Second Embodiment FIG. 6 shows the optical configuration of the left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus according to the second embodiment of the present invention, the position of each optical member at low magnification, and the left It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of observation in the imaging optical system for eyes and the right eye, and each focus position of the imaging optical system for left eyes with respect to a focus surface. FIG. 7 shows the optical configuration of the left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus of the second embodiment, the position of each optical member at low magnification, and imaging for the left eye and right eye. It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of the observation target in an optical system, and each focus position of the imaging optical system for left eyes and right eyes with respect to a focus surface.

第二実施形態の医療用立体観察装置では、立体画像撮像装置1における鏡体部11内部の対物光学系11aは、凹レンズで構成されており、入射した光を発散する光として射出する機能を備えている。また、左眼用及び右眼用の変倍光学系11bL,11bR、結像光学系11cL,11cR、撮像素子11dL,11dRは、対物光学系11aの中心光軸O1に対して傾斜した撮像側の光軸O2’,O3’上に配置されている。また、対物光学系11aと、左眼用変倍光学系11bL、右眼用変倍光学系11bRとでそれぞれ別個にガイド、ガイド軸、カム、モータ、エンコーダを備えている。   In the medical stereoscopic observation apparatus of the second embodiment, the objective optical system 11a inside the mirror unit 11 in the stereoscopic image capturing apparatus 1 is configured by a concave lens and has a function of emitting incident light as diverging light. ing. Further, the variable magnification optical systems 11bL and 11bR, the imaging optical systems 11cL and 11cR, and the imaging elements 11dL and 11dR for the left eye and the right eye are on the imaging side inclined with respect to the central optical axis O1 of the objective optical system 11a. Arranged on the optical axes O2 ′ and O3 ′. The objective optical system 11a, the left-eye variable magnification optical system 11bL, and the right-eye variable magnification optical system 11bR each include a guide, a guide shaft, a cam, a motor, and an encoder.

対物光学系ガイド部材11agは、対物光学系11aの中心光軸O1に平行に配置された棒状部材で構成されている。そして、対物光学系ガイド部材11agは、対物レンズ保持部材11eの一端部に設けられた孔11eaに挿通しており、対物レンズ保持部材11eに保持された対物レンズを対物光学系11aの中心光軸O1に沿って平行にガイドすることができるように構成されている。
対物光学系ガイド軸11hは、対物レンズ保持部材11eの他端部11ebに固定されるとともに、自由端が対物光学系カム軸11akに設けられている対物光学系ガイド溝11ak1の所定部位にそれぞれ嵌入されており、対物光学系カム軸11akが回転したときに、対物光学系ガイド溝11ak1を介して所定方向にガイドされることによって、対物光学系ガイド部材11agと相俟って、対物レンズ保持部材11eを、対物光学系11aの中心光軸に沿って平行に移動させる力を伝達する機能を備えている。
対物光学系ガイド溝11ak1は、対物レンズ保持部材11eを所定の方向(観察対象、即ち術部へ近づく方向又は遠ざかる方向)に所定量移動させることができるように、所定の角度で所定の方向に螺旋状に形成されている。
対物光学系モータ11alは、対物光学系カム軸11akを回動するように構成されている。
対物光学系エンコーダ11amは、対物光学系モータ11alの駆動による対物光学系カム軸11akの回動量を検出するように構成されている。対物光学系エンコーダ11amで検出された回動量の信号は、図示省略された制御部にフィードバックされ、例えば対物光学系モータ11alの駆動停止などの制御に利用されるようになっている。
The objective optical system guide member 11ag is composed of a rod-shaped member disposed in parallel with the central optical axis O1 of the objective optical system 11a. The objective optical system guide member 11ag is inserted into a hole 11ea provided at one end of the objective lens holding member 11e, and the objective lens held in the objective lens holding member 11e is inserted into the central optical axis of the objective optical system 11a. It is comprised so that it can guide in parallel along O1.
The objective optical system guide shaft 11h is fixed to the other end portion 11eb of the objective lens holding member 11e, and the free end is fitted into a predetermined portion of the objective optical system guide groove 11ak1 provided in the objective optical system cam shaft 11ak. When the objective optical system cam shaft 11ak rotates, it is guided in a predetermined direction via the objective optical system guide groove 11ak1, and together with the objective optical system guide member 11ag, the objective lens holding member 11e has a function of transmitting a force for moving the lens 11e in parallel along the central optical axis of the objective optical system 11a.
The objective optical system guide groove 11ak1 moves the objective lens holding member 11e in a predetermined direction at a predetermined angle so that the objective lens holding member 11e can be moved by a predetermined amount in a predetermined direction (direction to be observed or moved away from the surgical site). It is formed in a spiral shape.
The objective optical system motor 11al is configured to rotate the objective optical system cam shaft 11ak.
The objective optical system encoder 11am is configured to detect the amount of rotation of the objective optical system cam shaft 11ak driven by the objective optical system motor 11al. The rotation amount signal detected by the objective optical system encoder 11am is fed back to a control unit (not shown), and is used for control such as driving stop of the objective optical system motor 11al, for example.

左眼用及び右眼用変倍レンズガイド部材11gL,11gRは、それぞれ対物光学系11aの撮像側の光軸O2’,O3’に平行に配置された棒状部材で構成されている。そして、左眼用及び右眼用変倍レンズガイド部材11gL,11gRは、それぞれ左眼用及び右眼用変倍レンズ保持部材11f1L,11f1Rの一端部に設けられた孔11f1aL,11f1aR、及び左眼用及び右眼用変倍レンズ保持部材11f2L,11f2Rの一端部に設けられた孔11f2aL,11f2aRに挿通しており、左眼用及び右眼用変倍レンズ保持部材11f1L,11f2L、11f1R,11f2Rに保持された左眼用及び右眼用変倍レンズをそれぞれ左眼用及び右眼用変倍光学系11bL,11bRの光軸(ここでは、対物光学系11aの撮像側の光軸O2’,O3’に一致している)に沿ってガイドすることができるように構成されている。   The left-eye and right-eye variable magnification lens guide members 11gL and 11gR are configured by rod-like members arranged in parallel to the optical axes O2 'and O3' on the imaging side of the objective optical system 11a, respectively. The left-eye and right-eye zoom lens guide members 11gL and 11gR are respectively provided with holes 11f1aL and 11f1aR provided at one ends of the left-eye and right-eye zoom lens holding members 11f1L and 11f1R, and the left eye. And through the holes 11f2aL and 11f2aR provided at one end of the zoom lens holding members 11f2L and 11f2R for the right and right eyes, and the zoom lens holding members 11f1L, 11f2L, 11f1R and 11f2R for the left and right eyes. The left-eye and right-eye zoom lenses that are held are respectively optical axes of the left-eye and right-eye zoom optical systems 11bL and 11bR (here, optical axes O2 ′ and O3 on the imaging side of the objective optical system 11a). It is configured so that it can be guided along.

左眼用及び右眼用変倍レンズガイド軸11iL,11jL、11iR,11jRは、左眼用及び右眼用変倍レンズ保持部材11f1L,11f2L、11f1R,11f2Rの他端部11f1bL,11f2bL、11f1bR,11f2bRに固定されるとともに、自由端が、左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動カム軸11kL,11kRに設けられている左眼用及び右眼用変倍レンズガイド溝11k2L,11k3L、11k2R,11k3Rの所定部位にそれぞれ嵌入されている。そして、左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動カム軸11kL,11kRが回転したときに、左眼用及び右眼用変倍レンズガイド溝11k2L,11k3L、11k2R,11k3Rを介して所定方向にガイドされることによって、左眼用及び右眼用変倍レンズガイド部材11gL,11gRと相俟って、左眼用及び右眼用変倍レンズ保持部材11f1L,11f2L、11f1R,11f2Rを、左眼用及び右眼用変倍光学系11bL,11bRの光軸(ここでは、対物光学系11aの撮像側の光軸O2’,O3’に一致している)に沿って移動させる力を伝達する機能を備えている。   The left-eye and right-eye zoom lens guide shafts 11iL, 11jL, 11iR, and 11jR are the left-eye and right-eye zoom lens holding members 11f1L, 11f2L, 11f1R, and 11f2R, and the other end portions 11f1bL, 11f2bL, 11f1bR, 11f2bR is fixed to the left-eye and right-eye zoom lens drive cam shafts 11kL and 11kR, and the left-eye and right-eye zoom lens guide grooves 11k2L, 11k3L, 11k2R, Each is inserted into a predetermined part of 11k3R. When the left-eye and right-eye zoom lens drive cam shafts 11kL and 11kR rotate, the left-eye and right-eye zoom lens guide grooves 11k2L, 11k3L, 11k2R, and 11k3R guide in a predetermined direction. Thus, in combination with the left-eye and right-eye zoom lens guide members 11gL and 11gR, the left-eye and right-eye zoom lens holding members 11f1L, 11f2L, 11f1R, and 11f2R are used for the left eye. And a function of transmitting a force to move along the optical axes of the variable magnification optical systems 11bL and 11bR for the right eye (which coincide with the optical axes O2 ′ and O3 ′ on the imaging side of the objective optical system 11a). I have.

左眼用及び右眼用変倍レンズガイド溝11k2L,11k3L、11k2R,11k3Rは、左眼用及び右眼用変倍レンズ保持部材11f1L,11f2L、11f1R,11f2Rを所定の方向(観察対象、即ち術部へ近づく方向又は遠ざかる方向)に所定量移動させるように、所定の角度で所定の方向に螺旋状に形成されている。
左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動モータ11lL,11lRは、左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動カム軸11kL,11kRを回動するように構成されている。
左眼用及び右眼用変倍量検出用エンコーダ11mL,11mRは、左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動モータ11lL,11lRの駆動による左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動カム軸11kL,11kRの回動量を検出するように構成されている。
The left-eye and right-eye zoom lens guide grooves 11k2L, 11k3L, 11k2R, and 11k3R move the left-eye and right-eye zoom lens holding members 11f1L, 11f2L, 11f1R, and 11f2R in a predetermined direction (observation target, ie, surgery). It is formed in a spiral shape in a predetermined direction at a predetermined angle so as to move a predetermined amount in a direction approaching or moving away from the part.
The left-eye and right-eye zoom lens drive motors 11lL and 11lR are configured to rotate the left-eye and right-eye zoom lens drive cam shafts 11kL and 11kR.
The left-eye and right-eye zoom amount detection encoders 11mL and 11mR are the left-eye and right-eye zoom lens drive cam shafts 11kL driven by the left-eye and right-eye zoom lens drive motors 11L and 11lR. , 11 kR is detected.

そして、左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動モータ11lL,11lR、対物光学系モータ11akの駆動により、変倍光学系11bL,11bRの第2及び第3レンズ群11bL2,11bL3、11bR2,11bR3、対物光学系11aが、それぞれの光軸O2’,O3’,O1に沿って所定量移動することで変倍及びピント位置の調整が行われるようになっている。   Then, the second and third lens groups 11bL2, 11bL3, 11bR2, 11bR3 of the variable magnification optical systems 11bL, 11bR are driven by driving the variable power lens drive motors 11lL, 11lR for left eye and right eye, and the objective optical system motor 11ak. The objective optical system 11a is moved by a predetermined amount along the respective optical axes O2 ′, O3 ′, O1, so that zooming and focus position adjustment are performed.

左眼用及び右眼用の撮像光学系11R,11Lの観察対象側の光軸O2a’,O3a’は、観察対象におけるピント面(術部において観察者が観察を所望する位置)よりも撮像側で交差している。また、2つの撮像光学系11L,11Rのそれぞれのピント位置PL,PRが、変倍光学系11bL,11bRを介した変倍に連動して、2つの撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a’,O3a’の交点Qと低倍時におけるピント位置PL0,PR0との間を移動するようになっている。そして、ピント位置PL,PRは、変倍時において常にピント面に位置するようになっている。   The optical axes O2a ′ and O3a ′ on the observation target side of the imaging optical systems 11R and 11L for the left eye and the right eye are on the imaging side with respect to the focus plane in the observation target (the position where the observer desires to observe in the surgical site). Cross at. In addition, the focus positions PL and PR of the two image pickup optical systems 11L and 11R are linked to the magnification change via the magnification change optical systems 11bL and 11bR, and the observation side of the two image pickup optical systems 11L and 11R It moves between the intersection point Q of the optical axes O2a ′ and O3a ′ and the focus positions PL0 and PR0 at the time of low magnification. The focus positions PL and PR are always located on the focus surface during zooming.

図6は低倍時での状態を示している。左眼用及び右眼用の撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a’,O3a’の交点Qは、観察対象におけるピント面よりも撮像側に位置している。また、このときの左眼用及び右眼用の撮像光学系11L,11Rのピント位置PL,PRは、ピント面上における所定位置PL0,PR0にそれぞれ位置している。
この状態において、術者が図示しない変倍スイッチを押すと、左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動モータ11lL,11lRが駆動して、左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動カム軸11kL,11kRが回転し、左眼用及び右眼用変倍レンズガイド溝11k2L,11k3L、11k2R,11k3Rを介して左眼用及び右眼用変倍レンズガイド軸11iL,11jL、11iR,11jRが所定方向に移動し、図7に示すように、変倍光学系11bL,11bRにおける第2及び第3レンズ群11bL2,11bL3、11bR2,11bR3が、低倍時における破線の位置から実線で示す位置へと移動する。これにより変倍が行われる。
FIG. 6 shows a state at low magnification. The intersection point Q of the optical axes O2a ′ and O3a ′ on the observation target side in the imaging optical systems 11L and 11R for the left eye and the right eye is located on the imaging side with respect to the focus plane in the observation target. Further, the focus positions PL and PR of the imaging optical systems 11L and 11R for the left eye and the right eye at this time are respectively located at predetermined positions PL0 and PR0 on the focus surface.
In this state, when the surgeon presses a zoom switch (not shown), the left-eye and right-eye zoom lens drive motors 11lL and 11lR are driven, and the left-eye and right-eye zoom lens drive cam shaft 11kL. , 11kR rotate, and the left-eye and right-eye zoom lens guide shafts 11iL, 11jL, 11iR, and 11jR pass through the left-eye and right-eye zoom lens guide grooves 11k2L, 11k3L, 11k2R, and 11k3R. As shown in FIG. 7, the second and third lens groups 11bL2, 11bL3, 11bR2, and 11bR3 in the variable magnification optical systems 11bL and 11bR move from the position indicated by the broken line to the position indicated by the solid line at the time of low magnification. To do. As a result, zooming is performed.

このとき、左眼用及び右眼用変倍量検出用エンコーダ11mL,11mRが、左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動カム軸11kL,11kRの回転量を検出して図示しない制御部に信号として送信する。制御部は、入力された信号に応じて、対物光学系11aの移動量を算出するとともに、算出した所定量の移動に必要な対物光学系モータ11alの回転数を算出し、算出し回転数の信号を対物光学系モータ11alに送信する。対物光学系モータ11alは、送信された回転量に基づいて駆動し、対物光学系カム軸11akが回転し、対物光学系ガイド溝11ak1を介して対物光学系ガイド軸11hが所定方向に移動し、図7に示すように、対物光学系11aが、低倍時における破線の位置から実線で示す位置へと移動する。   At this time, the left-eye and right-eye zoom amount detection encoders 11mL and 11mR detect the rotation amounts of the left-eye and right-eye zoom lens drive cam shafts 11kL and 11kR and send signals to a control unit (not shown). Send as. The control unit calculates the amount of movement of the objective optical system 11a according to the input signal, calculates the number of rotations of the objective optical system motor 11al necessary for the calculated predetermined amount of movement, and calculates the number of rotations. The signal is transmitted to the objective optical system motor 11al. The objective optical system motor 11al is driven based on the transmitted rotation amount, the objective optical system cam shaft 11ak is rotated, and the objective optical system guide shaft 11h is moved in a predetermined direction via the objective optical system guide groove 11ak1, As shown in FIG. 7, the objective optical system 11a moves from the position indicated by the broken line to the position indicated by the solid line at the time of low magnification.

ここで、第二実施形態の医療用立体観察装置における対物光学系11aの移動量は、次のようにして求めることができる。
第二実施形態の医療用立体観察装置においても、変倍光学系11bL,11bRの変倍に連動して、2つの撮像光学系11L,11Rのそれぞれのピント位置PL,PRは、2つの撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a’,O3a’の交点Qと低倍時におけるピント位置PL0,PR0との間を移動するようになっている。そして、ピント位置PL,PRは、変倍時において常にピント面に位置するようになっている。このため、表示パネル面上での視差量を融像可能な範囲に保つことができる。
Here, the movement amount of the objective optical system 11a in the medical stereoscopic observation apparatus of the second embodiment can be obtained as follows.
Also in the medical stereoscopic observation apparatus of the second embodiment, the focus positions PL and PR of the two imaging optical systems 11L and 11R are two imaging opticals in conjunction with the magnification of the magnification optical systems 11bL and 11bR. It moves between the intersection Q of the optical axes O2a ′ and O3a ′ on the observation object side in the systems 11L and 11R and the focus positions PL0 and PR0 at the time of low magnification. The focus positions PL and PR are always located on the focus surface during zooming. For this reason, the amount of parallax on the display panel surface can be kept in a range where fusion is possible.

この変倍時における倍率とピント位置との関係を説明する。
第二実施形態の医療用立体観察装置では、左眼用及び右眼用の変倍光学系11bL,11bR、結像光学系11cL,11cR、撮像素子11dL,11dRが、対物光学系11aの中心光軸O1に対して傾斜した撮像側の光軸O2’,O3’上に配置されている。このため、変倍光学系11bL,11bRによる変倍に応じて、左眼用及び右眼用の撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a’,O3a’の交差する角度が変化する。例えば、図6に示した低倍時における倍率をβ、2つの撮象光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a’,O3a’の交点Qからピント面までの距離をl、2つの光軸O2a’,O3a’が交差する角度をθ、図7に示した高倍時における倍率をβ’、2つの撮象光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a’,O3a’の交点Qからピント面までの距離をl’2つの光軸O2’a,O3a’が交差する角度をθ’とする。このとき、次式が成り立つ。
l・β・sin(θ/2)=l’・β’・sin(θ’/2)
そして、第二実施形態の医療用立体観察装置では、低倍から高倍への変倍において、2つの撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a’,O3a’の交点Qを物体側に移動させることによって、ピント位置PL,PRを常にピント面に位置させるようにしている。
The relationship between the magnification and the focus position at the time of zooming will be described.
In the medical stereoscopic observation apparatus of the second embodiment, the variable magnification optical systems 11bL and 11bR, the imaging optical systems 11cL and 11cR, and the imaging elements 11dL and 11dR for the left eye and the right eye are the center light of the objective optical system 11a. They are arranged on the optical axes O2 ′ and O3 ′ on the imaging side inclined with respect to the axis O1. Therefore, the angle at which the optical axes O2a ′ and O3a ′ on the observation target side intersect in the imaging optical systems 11L and 11R for the left eye and the right eye changes according to the magnification by the magnification optical systems 11bL and 11bR. . For example, the magnification at the low magnification shown in FIG. 6 is β, the distance from the intersection point Q of the optical axes O2a ′ and O3a ′ on the observation object side in the two imaging optical systems 11L and 11R to the focal plane is l, The angle at which the optical axes O2a ′ and O3a ′ intersect is θ, the magnification at the time of high magnification shown in FIG. 7 is β ′, and the intersection of the optical axes O2a ′ and O3a ′ on the observation object side in the two imaging optical systems 11L and 11R The distance from Q to the focal plane is l ′ and the angle at which the two optical axes O2′a and O3a ′ intersect is θ ′. At this time, the following equation holds.
l · β · sin (θ / 2) = l ′ · β ′ · sin (θ ′ / 2)
In the medical stereoscopic observation apparatus according to the second embodiment, the intersection point Q of the optical axes O2a ′ and O3a ′ on the observation target side in the two imaging optical systems 11L and 11R is set on the object side in the magnification from low magnification to high magnification. The focus positions PL and PR are always positioned on the focus surface.

この変倍によるピント位置の調整動作は、図4、及び図5を用いて説明したのと同様である。
図6に示した低倍の状態では、左眼用及び右眼用の撮像光学系11L,11Rのピント位置PL,PRは、図4(a)に示すように、ピント面上の位置PL0,PR0に位置している。この状態から図7に示すように高倍へと変倍すると、ピント位置PL,PRは、図4(b)に示すように、ピント面から交点Qに近づいた所定の位置PL1,PR1に移動する。これにより、パネル面上での視差量を融像可能な一定に保って観察対象の像を再現することができる。ただし、ピント面よりも手前にピント位置がずれると、観察を所望する深さ位置での観察像にボケが生じることになる。そこで、この像のボケを防ぐために、低倍から高倍への変倍動作と同時に、図4(c)に示すように、変倍によって撮像側に移動したピント位置PL,PRの移動量分、対物光学系11a観察対象側へを移動することによって、図4(b)に示した交点Qとピント位置PL1,PR1との相対的な位置関係を保ちながら、ピント位置PL,PRをピント面に一致させている。
なお、この像ボケの解消のために、第二実施形態では、対物光学系11aのみを変倍光学系11bL,11bRを介した変倍に連動して移動するようにしたが、エンコーダ11mL,11mRの出力に応じて鏡体部11全体を移動するようにしてもよい。
第二実施形態の医療用立体観察装置によれば、変倍光学系11bL,11bRを構成するレンズと対物光学系11aとの相対的な位置が変化することにより左眼用及び右眼用の撮象光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a’,O3a’の交差角度が変化する。このため、第一実施形態に比べて、対物光学系11aの移動に対する2つの光軸の交点Qの移動量を大きくとる(対物光学系11aの効きを強くする)ことができ、対物レンズの移動量を少なくすることができる。
The adjustment operation of the focus position by this zooming is the same as that described with reference to FIGS.
In the low magnification state shown in FIG. 6, the focus positions PL, PR of the imaging optical systems 11L, 11R for the left eye and the right eye are positions PL0, PL on the focus plane as shown in FIG. Located at PR0. When zooming from this state to high magnification as shown in FIG. 7, the focus positions PL and PR move to predetermined positions PL1 and PR1 approaching the intersection point Q from the focus surface as shown in FIG. 4B. . Thereby, it is possible to reproduce the image of the observation object while keeping the parallax amount on the panel surface constant so that the image can be fused. However, if the focus position is shifted before the focus surface, the observation image at the depth position where observation is desired is blurred. Therefore, in order to prevent the blur of the image, as shown in FIG. 4C, simultaneously with the zooming operation from low magnification to high magnification, as shown in FIG. By moving toward the observation target side of the objective optical system 11a, the focus positions PL, PR are brought into focus while maintaining the relative positional relationship between the intersection point Q and the focus positions PL1, PR1 shown in FIG. Match.
In order to eliminate this image blur, in the second embodiment, only the objective optical system 11a is moved in conjunction with zooming via the zooming optical systems 11bL and 11bR, but the encoders 11mL and 11mR are used. The entire mirror unit 11 may be moved in accordance with the output.
According to the medical stereoscopic observation apparatus of the second embodiment, the left eye and right eye imaging are performed by changing the relative positions of the lenses constituting the variable magnification optical systems 11bL and 11bR and the objective optical system 11a. The intersection angle of the optical axes O2a ′ and O3a ′ on the observation object side in the elephant optical systems 11L and 11R changes. Therefore, compared to the first embodiment, the amount of movement of the intersection point Q of the two optical axes with respect to the movement of the objective optical system 11a can be increased (the effect of the objective optical system 11a is increased), and the movement of the objective lens The amount can be reduced.

第三実施形態
図8は本発明の第三実施形態にかかる医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び低倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。図9は第三実施形態の医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び高倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。
Third Embodiment FIG. 8 shows the optical configuration of the left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus according to the third embodiment of the present invention, the position of each optical member at low magnification, and the left It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of observation in the imaging optical system for eyes and the right eye, and each focus position of the imaging optical system for left eyes with respect to a focus surface. FIG. 9 shows the optical configuration of the left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus of the third embodiment, the position of each optical member at high magnification, and the imaging optics for the left eye and right eye. It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of the observation target in a system, and each focus position of the imaging optical system for left eyes and right eyes with respect to a focus surface.

第三実施形態の医療用立体観察装置では、立体画像撮像装置1における鏡体部11内部の変倍光学系11bは、左眼と右眼とで共用のシングルズームレンズを用いて構成されている。また、左眼用及び右眼用の結像光学系11cL,11cRは、結像レンズ保持部材11nに保持されている。結像レンズ保持部材11nの一端部に設けられた孔11naには、ガイド部材11gが挿通されている。結像レンズ保持部材11nの他端部11nbには、結像レンズガイド軸11oが固定されている。また、カム軸11kには、結像レンズガイド溝11k4が形成され、結像レンズ保持部材11nに固定された結像レンズガイド軸11oの自由端が嵌入されている。そして、カム軸11kが回転したときに、結像レンズガイド溝11k4を介して所定方向にガイドされることによって、ガイド部材11gと相俟って、左眼用及び右眼用の結像光学系11cL,11cRが、対物光学系11aの撮像側の光軸O2,O3に沿って移動するように構成されている。   In the medical stereoscopic observation apparatus of the third embodiment, the variable magnification optical system 11b inside the mirror unit 11 in the stereoscopic image capturing apparatus 1 is configured using a single zoom lens shared by the left eye and the right eye. . The left-eye and right-eye imaging optical systems 11cL and 11cR are held by the imaging lens holding member 11n. A guide member 11g is inserted through a hole 11na provided at one end of the imaging lens holding member 11n. An imaging lens guide shaft 11o is fixed to the other end portion 11nb of the imaging lens holding member 11n. An imaging lens guide groove 11k4 is formed on the cam shaft 11k, and a free end of an imaging lens guide shaft 11o fixed to the imaging lens holding member 11n is fitted therein. When the cam shaft 11k rotates, it is guided in a predetermined direction via the imaging lens guide groove 11k4, and together with the guide member 11g, the imaging optical system for the left eye and the right eye. 11cL and 11cR are configured to move along optical axes O2 and O3 on the imaging side of the objective optical system 11a.

そして、変倍光学系11bの移動による低倍から高倍への変倍時に左眼用及び右眼用のピント位置PL,PRが撮像光学系11R,11Lの観察対象側の光軸O2a,O3aの交点Qに近づくように結像光学系11cL,11cRが移動するようになっている。そして、ピント位置PL,PRは、変倍時において常にピント面に位置するようになっている。なお、ピント位置の移動により生じる像ボケの解消のために、第一実施形態と同様に、対物レンズ11aを変倍光学系11bの変倍に連動して移動するように構成されている。即ち、第三実施形態の医療用立体観察装置では、変倍に連動して結像光学系11cL,11cRと対物光学系11aが移動するように構成されている。
第三実施形態の医療用立体観察装置によれば、ノーマルのシングルズームを用いることができ、構成を簡素化でき、また、左眼用及び右眼用の変倍光学系に対する調整をする必要がなくなる
その他の構成及び作用効果は第一実施形態の医療用立体観察装置とほぼ同じである。
Then, when zooming from low magnification to high magnification due to movement of the zoom optical system 11b, the focus positions PL and PR for the left eye and right eye are set to the optical axes O2a and O3a on the observation target side of the imaging optical systems 11R and 11L. The imaging optical systems 11cL and 11cR move so as to approach the intersection Q. The focus positions PL and PR are always located on the focus surface during zooming. In addition, in order to eliminate the image blur caused by the movement of the focus position, the objective lens 11a is configured to move in conjunction with the zooming of the zooming optical system 11b as in the first embodiment. That is, the medical stereoscopic observation apparatus according to the third embodiment is configured such that the imaging optical systems 11cL and 11cR and the objective optical system 11a move in conjunction with zooming.
According to the medical stereoscopic observation apparatus of the third embodiment, a normal single zoom can be used, the configuration can be simplified, and it is necessary to make adjustments to the zoom optical system for the left eye and the right eye. Other configurations and operational effects are almost the same as those of the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment.

第四実施形態
図10は本発明の第四実施形態にかかる医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び低倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。図11は第四実施形態の医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び高倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。図12は図10及び図11の側面図であり、(a)は右側面図、(b)は左側面図である。
Fourth Embodiment FIG. 10 shows the optical configuration of the left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, the position of each optical member at the time of low magnification, the left It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of observation in the imaging optical system for eyes and the right eye, and each focus position of the imaging optical system for left eyes with respect to a focus surface. FIG. 11 shows the optical configuration of the left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus of the fourth embodiment, the position of each optical member at the time of high magnification, and the imaging optics for the left-eye and right-eye. It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of the observation target in a system, and each focus position of the imaging optical system for left eyes and right eyes with respect to a focus surface. FIG. 12 is a side view of FIGS. 10 and 11, where (a) is a right side view and (b) is a left side view.

第四実施形態の医療用立体観察装置では、立体画像撮像装置1における鏡体部が、左眼用と右眼用とで別々に構成されている。
左眼用鏡体部11xの内部には、左眼用対物光学系11aLと、左眼用変倍光学系11bLと、左眼用結像光学系11cLと、左眼用撮像素子11dLと、左眼用変倍レンズ保持部材11f1L,11f2Lと、左眼用変倍レンズガイド部材11gLと、左眼用変倍レンズガイド軸11iL,11jLと、左眼用変倍レンズ駆動カム軸11kLと、左眼用変倍レンズ駆動モータ11lLと、左眼用変倍量検出用エンコーダ11mLを有している。左眼用対物光学系11aLと、左眼用変倍光学系11bLと、左眼用結像光学系11cLと、左眼用撮像素子11dLは、左眼用鏡体部の内部において左眼用対物光学系11aLの中心光軸O2”上に配置されている。
右眼用鏡体部11yの内部には、右眼用対物光学系11aRと、右眼用変倍光学系11bRと、右眼用結像光学系11cRと、右眼用撮像素子11dRと、右眼用変倍レンズ保持部材11f1R,11f2Rと、右眼用変倍レンズガイド部材11gRと、右眼用変倍レンズガイド軸11iR,11jRと、右眼用変倍レンズ駆動カム軸11kRと、右眼用変倍レンズ駆動モータ11lRと、右眼用変倍量検出用エンコーダ11mRを有している。右眼用対物光学系11aRと、右眼用変倍光学系11bRと、右眼用結像光学系11cRと、右眼用撮像素子11dRは、右眼用鏡体部11yの内部において右眼用対物光学系11aRの中心光軸O3”上に配置されている。
光軸O2”,O3”は、ピント面に対して垂直な仮想線O1’に対して、等角度(θ/2)で傾斜している。従って、左眼用撮像光学系11Lと右眼用撮像光学系11Rは、仮想線O1’に対して、線対象に傾斜して配置されている。
左眼用変倍レンズ保持部材11f1L,11f2Lと、左眼用変倍レンズガイド部材11gLと、左眼用変倍レンズガイド軸11iL,11jLと、左眼用変倍レンズ駆動カム軸11kLと、左眼用変倍レンズ駆動モータ11lLにおける細部の構成、及び右眼用変倍レンズ保持部材11f1R,11f2Rと、右眼用変倍レンズガイド部材11gRと、右眼用変倍レンズガイド軸11iR,11jRと、右眼用変倍レンズ駆動カム軸11kRと、右眼用変倍レンズ駆動モータ11lRにおける細部の構成は、第一〜第三実施形態の医療用立体観察装置における構成とほぼ同じである。
In the medical stereoscopic observation apparatus according to the fourth embodiment, the mirror part in the stereoscopic image capturing apparatus 1 is configured separately for the left eye and for the right eye.
Inside the left-eye mirror unit 11x are a left-eye objective optical system 11aL, a left-eye variable magnification optical system 11bL, a left-eye imaging optical system 11cL, a left-eye imaging element 11dL, Magnifying lens holding members for eyes 11f1L and 11f2L, a magnifying lens guide member for left eye 11gL, magnifying lens guide shafts for left eye 11iL and 11jL, a magnifying lens driving cam shaft for left eye 11kL, and a left eye The zoom lens drive motor 11lL for zooming and the encoder 11mL for zooming amount detection for the left eye are included. The left-eye objective optical system 11aL, the left-eye variable magnification optical system 11bL, the left-eye imaging optical system 11cL, and the left-eye image pickup device 11dL are included in the left-eye mirror unit. It is arranged on the central optical axis O2 ″ of the optical system 11aL.
Inside the right-eye mirror unit 11y are a right-eye objective optical system 11aR, a right-eye variable magnification optical system 11bR, a right-eye imaging optical system 11cR, a right-eye imaging element 11dR, and a right Ocular zoom lens holding members 11f1R, 11f2R, right-eye zoom lens guide members 11gR, right-eye zoom lens guide shafts 11iR, 11jR, right-eye zoom lens drive camshafts 11kR, and the right eye The zoom lens driving motor 11lR for zooming and the encoder 11mR for zooming amount detection for the right eye are provided. The right-eye objective optical system 11aR, the right-eye variable magnification optical system 11bR, the right-eye imaging optical system 11cR, and the right-eye image pickup device 11dR are used for the right eye inside the right-eye lens unit 11y. It is arranged on the central optical axis O3 ″ of the objective optical system 11aR.
The optical axes O2 ″ and O3 ″ are inclined at an equal angle (θ / 2) with respect to an imaginary line O1 ′ perpendicular to the focus plane. Accordingly, the left-eye imaging optical system 11L and the right-eye imaging optical system 11R are arranged to be inclined with respect to the line target with respect to the virtual line O1 ′.
Left-eye magnification lens holding members 11f1L and 11f2L, left-eye magnification lens guide members 11gL, left-eye magnification lens guide shafts 11iL and 11jL, left-eye magnification lens drive cam shafts 11kL, and left Detailed configuration of the eye variable lens driving motor 11lL, right eye variable lens holding members 11f1R and 11f2R, right eye variable lens guide members 11gR, and right eye variable lens guide shafts 11iR and 11jR The detailed configurations of the right-eye variable lens driving cam shaft 11kR and the right-eye variable lens driving motor 11lR are substantially the same as the configurations of the medical stereoscopic observation devices of the first to third embodiments.

また、左眼用及び右眼用の鏡体部11x,11yの外部には、それぞれラック13L,13Rとガイド穴部14L,14Rが設けられている。ラック13L,13Rには、支持部15に固定されたモータ16のピニオン16aが噛合されている。また、ガイド穴部14L,14Rのガイド穴14La,14Raには、その一部に設けられたガイド固定部17aを介して支持部15に固定された、棒状のガイド部材17が貫入されている。
また、左眼用の鏡体部と右眼用の鏡体部は、それぞれに内蔵された撮像光学系の入射光軸がピント面に対して傾斜した角度となるように斜めを向いて配置されている。
そして、左眼用の鏡体部11xと右眼用の鏡体部11yは、変倍光学系11bL,11bRの変倍に連動して、モータ16の駆動により、ピニオン16aが回転し、ラック13L,13R、ガイド穴部14L,14R、ガイド16を介して、ピント面に対して平行に移動するように構成されている。
In addition, racks 13L and 13R and guide holes 14L and 14R are provided outside the left-eye and right-eye mirror parts 11x and 11y, respectively. The racks 13L and 13R are engaged with pinions 16a of a motor 16 fixed to the support portion 15. Further, the guide holes 14La and 14Ra of the guide holes 14L and 14R are inserted with a rod-shaped guide member 17 fixed to the support portion 15 via a guide fixing portion 17a provided in a part of the guide holes 14La and 14Ra.
Further, the left-eye mirror part and the right-eye mirror part are arranged obliquely so that the incident optical axes of the built-in imaging optical systems are inclined with respect to the focus surface. ing.
The left-eye mirror unit 11x and the right-eye mirror unit 11y are driven by the motor 16 in conjunction with the zooming of the zooming optical systems 11bL and 11bR. , 13R, guide hole portions 14L, 14R, and guide 16 so as to move in parallel with the focus surface.

図10は低倍時での状態を示している。左眼用及び右眼用の撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a”,O3a”の交点Qは、観察対象におけるピント面よりも撮像側の所定位置Q0に位置している。また、このときの左眼用及び右眼用の撮像光学系11L,11Rのピント位置PL,PRは、ピント面上における所定位置PL0,PR0にそれぞれ位置している。
この状態において、術者が図示しない変倍スイッチを押すと、左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動モータ11lL,11lRが駆動して、左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動カム軸11kL,11kRが回転し、左眼用及び右眼用変倍レンズガイド溝11k2L,11k3L、11k2R,11k3Rを介して左眼用及び右眼用変倍レンズガイド軸11iL,11jL、11iR,11jRが所定方向に移動し、図11に示すように、変倍光学系11bL,11bRにおける第2及び第3レンズ群11bL2,11bL3、11bR2,11bR3が、低倍時における破線の位置から実線で示す位置へと移動する。これにより変倍が行われる。
FIG. 10 shows a state at low magnification. The intersection point Q of the optical axes O2a ″ and O3a ″ on the observation target side in the imaging optical systems 11L and 11R for the left eye and the right eye is located at a predetermined position Q0 on the imaging side with respect to the focus plane in the observation target. Further, the focus positions PL and PR of the imaging optical systems 11L and 11R for the left eye and the right eye at this time are respectively located at predetermined positions PL0 and PR0 on the focus surface.
In this state, when the surgeon presses a zoom switch (not shown), the left-eye and right-eye zoom lens drive motors 11lL and 11lR are driven, and the left-eye and right-eye zoom lens drive cam shaft 11kL. , 11kR rotate, and the left-eye and right-eye zoom lens guide shafts 11iL, 11jL, 11iR, and 11jR pass through the left-eye and right-eye zoom lens guide grooves 11k2L, 11k3L, 11k2R, and 11k3R. As shown in FIG. 11, the second and third lens groups 11bL2, 11bL3, 11bR2, and 11bR3 in the variable magnification optical systems 11bL and 11bR move from the position indicated by the broken line to the position indicated by the solid line at the time of low magnification. To do. As a result, zooming is performed.

このとき、左眼用及び右眼用変倍量検出用エンコーダ11mL,11mRが、左眼用及び右眼用変倍レンズ駆動カム軸の回転量11kL,11kRを検出して図示しない制御部に信号として送信する。制御部は、入力された信号に応じて、左眼用及び右眼用の鏡体部11x,11yの移動量を算出するとともに、算出した所定量の移動に必要なモータ16の回転数を算出し、算出した回転数の信号をモータ16に送信する。
モータ16は、送信された回転数に基づいて駆動し、ピニオン16aが回転する。これにより、左眼用及び右眼用の鏡体部11x,11yは、図11に破線で示すように、ラック13L,13R、ガイド穴部14L,14R、ガイド17を介してピント面に対して平行に互いに接近する方向に移動する。すると、ピント位置PL,PRと、左眼用及び右眼用の撮像光学系11L,11Rの交差する角度を一定(θとする)に保持しながら、2つの撮像光学系の11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a”,O3a”の交点Qがピント面方向に(l’−l)・cos(θ/2)ずれた位置Q1に移動する。
これにより、ピント位置PL,PRが、2つの撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a”,O3a”の交点Qに対してピント面に合う位置に移動したように見えることになる。
従って、第四実施形態の医療用立体観察装置によれば、ピント位置を変えずに、表示パネル面上での視差量を融像可能な範囲に保つことができる。また、2つの撮像光学系11L,11Rにおける観察対象側の光軸O2a”,O3a”の交差角度を変化させずに済むため、一定の立体感の観察像が得られる。そして、ピント位置を保持しながら、視差量の設定を自由に行うことができるため、画像の提示位置を、所望の位置に自由に設定できる。
その他の構成及び作用効果は第一実施形態の医療用立体観察装置とほぼ同じである。
At this time, the left-eye and right-eye magnification detection encoders 11mL and 11mR detect the rotation amounts 11kL and 11kR of the left-eye and right-eye magnification lens drive camshafts and send signals to a control unit (not shown). Send as. The control unit calculates the movement amount of the left-eye and right-eye mirror units 11x and 11y according to the input signal, and calculates the number of rotations of the motor 16 necessary for the calculated predetermined amount of movement. Then, a signal of the calculated rotation speed is transmitted to the motor 16.
The motor 16 is driven based on the transmitted rotational speed, and the pinion 16a rotates. As a result, the left and right eye mirror parts 11x and 11y are placed on the focus surface via the racks 13L and 13R, the guide hole parts 14L and 14R, and the guide 17, as indicated by broken lines in FIG. Move in directions that approach each other in parallel. Then, the observation at the two imaging optical systems 11L and 11R is performed while keeping the angle at which the focus positions PL and PR intersect the imaging optical systems 11L and 11R for the left eye and the right eye constant (set to θ). The intersection point Q of the optical axes O2a ″ and O3a ″ on the object side moves to a position Q1 shifted by (l′−l) · cos (θ / 2) in the focus plane direction.
As a result, the focus positions PL and PR appear to have moved to a position that matches the focus plane with respect to the intersection point Q of the optical axes O2a ″ and O3a ″ on the observation object side in the two imaging optical systems 11L and 11R. .
Therefore, according to the medical stereoscopic observation apparatus of the fourth embodiment, the amount of parallax on the display panel surface can be maintained within a range where fusion can be performed without changing the focus position. Further, since it is not necessary to change the crossing angle of the optical axes O2a ″ and O3a ″ on the observation object side in the two imaging optical systems 11L and 11R, an observation image with a certain stereoscopic effect can be obtained. Since the parallax amount can be freely set while maintaining the focus position, the image presentation position can be freely set to a desired position.
Other configurations and operational effects are almost the same as those of the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment.

本発明の医療用立体観察装置は、特に脳神経外科、眼科、整形外科等で使用される術部の拡大観察画像を表示する観察装置を使用する技術分野において有用である。   The medical stereoscopic observation apparatus of the present invention is particularly useful in the technical field using an observation apparatus that displays an enlarged observation image of an operation part used in neurosurgery, ophthalmology, orthopedic surgery, and the like.

本発明の各実施形態の医療用立体観察装置に共通の基本構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a basic structure common to the medical stereoscopic observation apparatus of each embodiment of this invention. 第一実施形態の医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び低倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。Optical configuration of left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment, positions of optical members at low magnification, in left-eye and right-eye imaging optical systems It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of observation, and each focus position of the imaging optical system for left eyes and right eyes with respect to a focus surface. 第一実施形態の医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び高倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。Optical configuration of left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus according to the first embodiment, position of each optical member at high magnification, observation in left-eye and right-eye imaging optical systems It is explanatory drawing which shows each focus position of the imaging optical system for left eyes and right eyes with respect to the intersection of the optical axis of the object side, and a focus surface. 第一実施形態の医療用立体観察装置における変倍による左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置、及び2つの撮像光学系の光軸の交点の位置を示す説明図であり、(a)は低倍時での位置、(b)は変倍(高倍時)による左右の光軸上のピント位置が2つの撮像光学系の光軸の交点の位置に対して移動した状態、(c)は高倍時での位置を示している。It is explanatory drawing which shows each focus position of the imaging optical system for left eyes and right eyes by magnification change in the medical stereoscopic observation apparatus of 1st embodiment, and the position of the intersection of the optical axis of two imaging optical systems. , (A) is the position at low magnification, and (b) is the state where the focus position on the left and right optical axes has moved relative to the position of the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems. , (C) shows the position at high magnification. 第一実施形態の医療用立体観察装置において、表示されるパネル面と再現される術部との関係を示す説明図であり、(a)は低倍時における状態、(b)は高倍時における状態を示している。In the medical stereoscopic observation apparatus of the first embodiment, it is an explanatory diagram showing the relationship between the displayed panel surface and the reconstructed surgical part, (a) is a state at low magnification, (b) is at high magnification Indicates the state. 本発明の第二実施形態にかかる医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び低倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。The optical configuration of the left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus according to the second embodiment of the present invention, the position of each optical member at low magnification, the left-eye and right-eye use It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of an observation target in an imaging optical system, and each focus position of the imaging optical system for left eyes with respect to a focus surface. 第二実施形態の医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び低倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。Optical configuration of left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus according to the second embodiment, positions of optical members at low magnification, and left-eye and right-eye imaging optical systems It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of observation, and each focus position of the imaging optical system for left eyes and right eyes with respect to a focus surface. 本発明の第三実施形態にかかる医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び低倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。The optical configuration of the left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus according to the third embodiment of the present invention, the position of each optical member at the time of low magnification, the left-eye and right-eye use It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of an observation target in an imaging optical system, and each focus position of the imaging optical system for left eyes with respect to a focus surface. 第三実施形態の医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び高倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。Optical configuration of left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus of the third embodiment, position of each optical member at high magnification, observation in left-eye and right-eye imaging optical systems It is explanatory drawing which shows each focus position of the imaging optical system for left eyes and right eyes with respect to the intersection of the optical axis of the object side, and a focus surface. 本発明の第四実施形態にかかる医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び低倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。The optical configuration of the left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, the position of each optical member at the time of low magnification, the left-eye and right-eye use It is explanatory drawing which shows each intersection position of the optical axis by the side of an observation target in an imaging optical system, and each focus position of the imaging optical system for left eyes with respect to a focus surface. 第四実施形態の医療用立体観察装置に用いられる左眼用及び右眼用の撮像光学系の光学構成及び高倍時における各光学部材の位置、左眼用及び右眼用の撮像光学系における観察対象側の光軸の交点、ピント面に対する左眼用及び右眼用の撮像光学系のそれぞれのピント位置を示す説明図である。Optical structure of left-eye and right-eye imaging optical systems used in the medical stereoscopic observation apparatus of the fourth embodiment, position of each optical member at high magnification, observation in left-eye and right-eye imaging optical systems It is explanatory drawing which shows each focus position of the imaging optical system for left eyes and right eyes with respect to the intersection of the optical axis of the object side, and a focus surface. 図10及び図11の側面図であり、(a)は右側面図、(b)は左側面図である。It is a side view of FIG.10 and FIG.11, (a) is a right view, (b) is a left view. 特許文献1に記載されている立体観察装置の撮像部における2つの撮像光学系のピント位置と、光軸の交点との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the focus position of two imaging optical systems in the imaging part of the stereoscopic observation apparatus described in patent document 1, and the intersection of an optical axis. 特許文献2に記載されている映像表示装置における立体観察の原理説明図である。It is a principle explanatory view of the three-dimensional observation in the video display device described in Patent Document 2. 脳神経外科等における、孔状で奥行きのある形状をした観察対象の一例として脳の術部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation part of a brain as an example of the observation object which carried out the hole-shaped and deep shape in neurosurgery etc. FIG. 従来の立体観察装置における、奥行きのある形状をした観察対象(術部)の像の表示パネル面に対する再現位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the reproduction position with respect to the display panel surface of the image of the observation object (surgical part) in the shape of a depth in the conventional stereoscopic observation apparatus. 従来の立体観察装置における、表示パネル面上での視差量の融像限界を、表示される表示パネル面に対して再現される空間に対応させて示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fusion limit of the amount of parallax on the display panel surface in the conventional stereoscopic observation apparatus corresponding to the space reproduced with respect to the display panel surface displayed. 立体観察装置の撮像部における左眼用及び右眼用の撮像光学系のピント位置とこれらの撮像光学系の光軸の交点と観察対象との位置関係、及び映像表示部において再現される観察像と表示パネルとの位置関係を示す説明図であり、(a)は従来の立体観察装置の撮像部における左眼用及び右眼用の撮像光学系のピント位置とこれらの撮像光学系の光軸の交点と観察対象との位置関係、(b)は(a)の再現される観察像と表示パネルとの位置関係、(c)は左眼用及び右眼用の撮像光学系のピント位置とこれらの撮像光学系の光軸の交差位置との相対的な位置をずらした状態における位置関係、(d)は(c)の状態の撮像部で撮像され、再現される観察像と表示パネルとの位置関係を示している。The positional relationship between the focus position of the imaging optical system for the left eye and the right eye in the imaging unit of the stereoscopic observation apparatus, the intersection of the optical axes of these imaging optical systems, and the observation target, and the observation image reproduced in the video display unit (A) is the focus position of the imaging optical system for the left eye and the right eye in the imaging unit of the conventional stereoscopic observation apparatus, and the optical axis of these imaging optical systems (B) is the positional relationship between the observation image reproduced in (a) and the display panel, and (c) is the focus position of the imaging optical system for the left and right eyes. The positional relationship in the state where the relative position of the optical axis crossing position of these imaging optical systems is shifted, (d) is the observation image and display panel captured and reproduced by the imaging unit in the state (c) The positional relationship is shown. 図18(c)と同様の構成における表示パネルにおいて再現される像のピント位置、と融像が容易で見易い範囲との位置関係を示す説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram illustrating a positional relationship between a focus position of an image reproduced on a display panel having the same configuration as that of FIG. 18C and a range where fusion is easy and easy to see. 図18(c)に示す構成において、変倍した場合における、表示パネルにおいて再現される像のピント位置、と融像が容易で見易い範囲との位置関係の変化を示す説明図であり、(a)は変倍前(低倍時)の状態での位置関係、(b)は変倍後(高倍時)の状態での位置関係を示している。FIG. 18C is an explanatory diagram showing changes in the positional relationship between the focus position of the image reproduced on the display panel and the range in which fusion is easy and easy to see in the configuration shown in FIG. ) Shows the positional relationship before zooming (at low magnification), and (b) shows the positional relationship after zooming (at high magnification).

符号の説明Explanation of symbols

1 医療用立体観察装置
2 立体画像表示装置
11 鏡体部
11a 対物光学系
11ag 対物光学系ガイド部材
11ak 対物光学系カム軸
11ak1 対物光学系ガイド溝
11al 対物光学系モータ
11am 対物光学系エンコーダ
11aL 左眼用対物光学系
11aR 右眼用対物光学系
11bL 左眼用変倍光学系
11bL1 左眼用変倍光学系第1レンズ群
11bL2 左眼用変倍光学系第2レンズ群
11bL3 左眼用変倍光学系第3レンズ群
11bR 右眼用変倍光学系
11bR1 右眼用変倍光学系第1レンズ群
11bR2 右眼用変倍光学系第2レンズ群
11bR3 右眼用変倍光学系第3レンズ群
11cL 左眼用結像光学系
11cR 右眼用結像光学系
11dL 左眼用撮像素子
11dR 右眼用撮像素子
11e 対物レンズ保持部材
11ea 孔
11f1,11f2 変倍レンズ保持部材
11f1a,11f2a 孔
11f1b,11f2b 他端部
11f1L,11f2L 左眼用変倍レンズ保持部材
11f1aL,11f2aL 孔
11f1bL,11f2bL 他端部
11f1R,11f2R 右眼用変倍レンズ保持部材
11f1aR,11f2aR 孔
11f1bR,11f2bR 他端部
11g ガイド部材
11gL 左眼用変倍レンズガイド部材
11gR 右眼用変倍レンズガイド部材
11h 対物レンズガイド軸
11i,11j 変倍レンズガイド軸
11iL,11jL 左眼用変倍レンズガイド軸
11iR,11jR 右眼用変倍レンズガイド軸
11k カム軸
11k1 (対物レンズガイド軸)ガイド溝
11k2,11k3 (変倍レンズガイド軸)ガイド溝
11kL 左眼用変倍レンズ駆動カム軸
11k2L,11k3L 左眼用変倍レンズガイド溝
11kR 右眼用変倍レンズ駆動カム軸
11k2R,11k3R 右眼用変倍レンズガイド溝
11k4 結像レンズガイド溝
11l モータ
11lL 左眼用変倍レンズ駆動モータ
11lR 右眼用変倍レンズ駆動モータ
11mL 左眼用変倍量検出用エンコーダ
11mR 右眼用変倍量検出用エンコーダ
11n 結像レンズ保持部材
11na 孔
11nb 他端部
11o 結像レンズガイド軸
11x 左眼用鏡体部
11y 右眼用鏡体部
11L 左眼用撮像光学系
11R 右眼用撮像光学系
12 支持手段(多関節アーム)
13L 左眼用鏡体部ラック
13R 右眼用鏡体部ラック
14L 左眼用鏡体部ガイド穴部
14La ガイド穴
14R 右眼用鏡体部ガイド穴部
14Ra ガイド穴
15 支持部
16 モータ
16a ピニオン
17 ガイド部材
17a ガイド固定部
21L 左眼用画像投影機
21R 右眼用画像投影機
22 表示パネル
23 支持手段
PL 左眼用観察対象のピント位置
PR 右眼用観察対象のピント位置
Q 左眼用撮像光学系と右眼用撮像光学系の観察対象側の光軸の交点
O1 対物光学系の中心光軸
O1’ ピント面に対して垂直な仮想線
O2,O3 中心光軸O1に対して平行な撮像側の光軸
O2’,O3’ 中心光軸O1に対して傾斜した撮像側の光軸
O2” 左眼用対物光学系の中心光軸
O2a,O2a’,O2a” 左眼用撮像光学系の観察対象側の光軸
O3a,O3a’,O3a” 右眼用撮像光学系の観察対象側の光軸
O3” 右眼用対物光学系の中心光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Medical stereoscopic observation apparatus 2 Stereoscopic image display apparatus 11 Mirror part 11a Objective optical system 11ag Objective optical system guide member 11ak Objective optical system cam shaft 11ak1 Objective optical system guide groove 11al Objective optical system motor 11am Objective optical system encoder 11aL Left eye Objective Optical System 11aR Right Eye Objective Optical System 11bL Left Eye Variable Optical System 11bL1 Left Eye Variable Optical System First Lens Group 11bL2 Left Eye Variable Optical System Second Lens Group 11bL3 Left Eye Variable Optical System third lens group 11bR right-eye zoom optical system 11bR1 right-eye zoom optical system first lens group 11bR2 right-eye zoom optical system second lens group 11bR3 right-eye zoom optical system third lens group 11cL Imaging optical system for left eye 11cR Imaging optical system for right eye 11dL Imaging device for left eye 11dR Imaging device for right eye 11e Objective lens holding unit 11ea hole 11f1, 11f2 variable magnification lens holding member 11f1a, 11f2a hole 11f1b, 11f2b other end portion 11f1L, 11f2L variable magnification lens holding member for left eye 11f1aL, 11f2aL hole 11f1bL, 11f2bL right end variable lens 11f1R11 Holding member 11f1aR, 11f2aR Hole 11f1bR, 11f2bR Other end 11g Guide member 11gL Left eye variable lens guide member 11gR Right eye variable lens guide member 11h Objective lens guide shaft 11i, 11j Variable lens guide shaft 11iL, 11jL Left Zoom lens guide shaft for eye 11iR, 11jR Guide lens shaft for right eye 11k Cam shaft 11k1 (Objective lens guide shaft) Guide groove 11k2, 11k3 (Variable lens guide shaft) Guide groove 11k Zoom lens drive cam shaft for left eye 11k2L, 11k3L Variable lens guide groove for left eye 11kR Variable lens drive cam shaft for right eye 11k2R, 11k3R Variable lens guide groove for right eye 11k4 Imaging lens guide groove 11l Motor 11lL Magnification lens drive motor for left eye 11lR Magnification lens drive motor for right eye 11mL Enlargement amount detection encoder for left eye 11mR Enlargement amount detection encoder for right eye 11n Imaging lens holding member 11na Hole 11nb Other end 11o Imaging lens guide shaft 11x Left-eye lens unit 11y Right-eye lens unit 11L Left-eye imaging optical system 11R Right-eye imaging optical system 12 Support means (multi-joint arm)
13L Left-eye lens unit rack 13R Right-eye lens unit rack 14L Left-eye lens unit guide hole 14La Guide hole 14R Right-eye lens unit guide hole 14Ra Guide hole 15 Support unit 16 Motor 16a Pinion 17 Guide member 17a Guide fixing part 21L Image projector for left eye 21R Image projector for right eye 22 Display panel 23 Support means PL Focus position of observation target for left eye PR Focus position of observation target for right eye Q Imaging optics for left eye Intersection of the optical axis on the observation target side of the imaging optical system for the right eye and the system O1 Central optical axis of the objective optical system O1 ′ Virtual lines perpendicular to the focus plane O2, O3 Imaging side parallel to the central optical axis O1 Optical axis O2 ', O3' Optical axis O2 "of the imaging side inclined with respect to the central optical axis O1 Central optical axis O2a, O2a ', O2a" of the left-eye objective optical system Observation target of the left-eye imaging optical system Side Axis O3a, O3a ', O3a "optical axis of an observation target side of the right-eye image pickup optical system O3" right-eye objective optical system central optical axis of the

Claims (10)

術部を拡大し且つ立体的に観察可能な像として撮像するための、対物光学系と変倍光学系と結像光学系と撮像素子を含む、左眼用撮像光学系及び右眼用撮像光学系を有する医療用立体観察装置において、
前記2つの撮像光学系の光軸の交点が、奥行きのある被観察物体における観察を所望する所定の深さ位置よりも撮像側に位置し、
前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置が、低倍時において前記2つの撮像光学系の光軸の交点よりも物体側に位置するようにするとともに、
前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置が、前記変倍光学系による変倍に連動して、前記2つの撮像光学系の光軸の交点と、前記低倍時における前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置との間を所定量移動すると共に、且つ、前記奥行きのある被観察物体における観察を所望する所定の深さ位置に位置するようにしたことを特徴とする医療用立体観察装置。
An imaging optical system for the left eye and an imaging optical system for the right eye, including an objective optical system, a variable magnification optical system, an imaging optical system, and an imaging device, for enlarging the surgical part and capturing it as a stereoscopically observable image In a medical stereoscopic observation apparatus having a system,
The intersection of the optical axes of the two imaging optical systems is located on the imaging side with respect to a predetermined depth position where observation on a deep observation object is desired,
The focus positions of the two imaging optical systems are positioned on the object side with respect to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems at low magnification,
The focus positions of the two image pickup optical systems are linked with the magnification change by the magnification change optical system, the intersection of the optical axes of the two image pickup optical systems, and the two image pickup optical systems at the time of low magnification. The medical stereoscopic observation apparatus is characterized in that it is moved by a predetermined amount between each of the focus positions and is located at a predetermined depth position where the observation of the object to be observed having a depth is desired. .
前記変倍光学系の変倍に連動して、前記2つの撮像光学系の光軸の交点を物体側に移動させる、交点位置移動手段を有することを特徴とする請求項1に記載の医療用立体観察装置。   2. The medical use according to claim 1, further comprising: an intersection position moving unit configured to move an intersection of optical axes of the two imaging optical systems to the object side in conjunction with zooming of the zoom optical system. Stereoscopic observation device. 前記交点位置移動手段が、前記変倍光学系の変倍に連動する前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置の移動により生じる、前記奥行きのある被観察物体における観察を所望する所定の深さ位置とのずれを相殺するように、前記2つの撮像光学系の光軸の交点を移動させることを特徴とする請求項2に記載の医療用立体観察装置。   A predetermined depth at which the intersection position moving means desires to observe the object to be observed having the depth, which is caused by movement of the focus position of each of the two imaging optical systems interlocked with the zooming of the zooming optical system. The medical stereoscopic observation apparatus according to claim 2, wherein an intersection of optical axes of the two imaging optical systems is moved so as to cancel out a deviation from the position. 第1の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ、第1の変倍状態とは倍率の異なる第2の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ’、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl’、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ’としたとき、
前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置が、次の式を満足しながら、前記変倍光学系の変倍に連動して移動することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の医療用立体観察装置。
l・β・sin(θ/2)=l’・β’・sin(θ’/2)
The angle at which the optical axes of the two imaging optical systems intersect in the first variable magnification state is θ, and the optical axis from the focus position of each of the two imaging optical systems to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems The upper distance is l, the magnification of each variable magnification optical system of the two imaging optical systems is β, and the light of the two imaging optical systems in the second variable magnification state having a magnification different from the first variable magnification state The angle at which the axes intersect is θ ′, the distance on the optical axis from the focus position of each of the two imaging optical systems to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems is l ′, and the two imaging optical systems When the magnification of each variable power optical system is β ′,
4. The focus position of each of the two imaging optical systems moves in conjunction with zooming of the zooming optical system while satisfying the following expression. 5. Medical stereoscopic observation device.
l · β · sin (θ / 2) = l ′ · β ′ · sin (θ ′ / 2)
前記変倍光学系の変倍に連動して、前記結像光学系を該結像光学系の光軸に沿って移動させる結像光学系移動手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の医療用立体観察装置。   4. An image forming optical system moving means for moving the image forming optical system along an optical axis of the image forming optical system in conjunction with zooming of the variable power optical system. The medical stereoscopic observation apparatus according to any one of the above. 第1の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ、第1の変倍状態とは倍率の異なる第2の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ’、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl’、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ’としたとき、
前記結像光学系移動手段が、次の式を満足しながら、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置を、前記変倍光学系の変倍に連動して移動させることを特徴とする請求項5に記載の医療用立体観察装置。
l・β・sin(θ/2)=l’・β’・sin(θ’/2)
The angle at which the optical axes of the two imaging optical systems intersect in the first variable magnification state is θ, and the optical axis from the focus position of each of the two imaging optical systems to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems The upper distance is l, the magnification of each variable magnification optical system of the two imaging optical systems is β, and the light of the two imaging optical systems in the second variable magnification state having a magnification different from the first variable magnification state The angle at which the axes intersect is θ ′, the distance on the optical axis from the focus position of each of the two imaging optical systems to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems is l ′, and the two imaging optical systems When the magnification of each variable power optical system is β ′,
The imaging optical system moving means moves the respective focus positions of the two imaging optical systems in conjunction with the zooming of the zooming optical system while satisfying the following expression. Item 6. The medical stereoscopic observation device according to Item 5.
l · β · sin (θ / 2) = l ′ · β ′ · sin (θ ′ / 2)
前記交点位置移動手段が、前記変倍光学系の変倍に連動して、前記2つの撮像光学系を、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置を結ぶ直線に沿って移動させることを特徴とする請求項2に記載の手術用立体画像観察装置。   The intersection position moving means moves the two imaging optical systems along a straight line connecting the respective focus positions of the two imaging optical systems in conjunction with zooming of the zooming optical system. The stereoscopic image observation apparatus for surgery according to claim 2. 第1の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ、第1の変倍状態とは倍率の異なる第2の変倍状態における前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度をθ’、前記2つの撮像光学系のそれぞれのピント位置から前記2つの撮像光学系の光軸の交点までの光軸上の距離をl’、前記2つの撮像光学系のそれぞれの変倍光学系の倍率をβ’としたとき、
前記2つの撮像光学系を、次の式を満足しながら、前記変倍光学系の変倍に連動して移動させることを特徴とする請求項7に記載の医療用立体観察装置。
l・β・sin(θ/2)=l’・β’・sin(θ’/2)
The angle at which the optical axes of the two imaging optical systems intersect in the first variable magnification state is θ, and the optical axis from the focus position of each of the two imaging optical systems to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems The upper distance is l, the magnification of each variable magnification optical system of the two imaging optical systems is β, and the light of the two imaging optical systems in the second variable magnification state having a magnification different from the first variable magnification state The angle at which the axes intersect is θ ′, the distance on the optical axis from the focus position of each of the two imaging optical systems to the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems is l ′, and the two imaging optical systems When the magnification of each variable power optical system is β ′,
The medical stereoscopic observation apparatus according to claim 7, wherein the two imaging optical systems are moved in conjunction with zooming of the zooming optical system while satisfying the following expression.
l · β · sin (θ / 2) = l ′ · β ′ · sin (θ ′ / 2)
前記2つの撮像光学系の光軸が交差する角度が、低倍から高倍までの変倍状態において、一定に固定されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の医療用立体観察装置。   The medical use according to any one of claims 1 to 8, wherein an angle at which the optical axes of the two imaging optical systems intersect with each other is fixed in a variable magnification state from low magnification to high magnification. Stereoscopic observation device. 前記交点位置移動手段が、前記変倍光学系の変倍に対応して前記2つの撮像光学系の観察光軸の交点までの光軸上の距離lがl’に移動した場合に、前記2つの撮像光学系の光軸の交点の位置を(l−l’)cosθ/2移動させることを特徴とする請求項2に従属する請求項9に記載の医療用立体観察装置。   When the intersection position moving means moves the distance l on the optical axis to the intersection of the observation optical axes of the two imaging optical systems to l ′ corresponding to the magnification of the magnification optical system, the 2 The medical stereoscopic observation apparatus according to claim 9, which is dependent on claim 2, wherein the position of the intersection of the optical axes of the two imaging optical systems is moved by (l-1 ') cosθ / 2.
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