JP6210874B2 - 立体観察装置の調整治具及び立体観察システム - Google Patents

Description

本発明は、２つの撮像光学系を用いて立体映像を得る立体観察装置の調整用治具及び立体観察システムに関する。

従来、手術用顕微鏡や内視鏡等の各種観察装置においては、左右２つの撮像光学系を用いて異なる視点から被写体を撮像する立体観察装置が知られている。この種の立体観察装置において、撮像された左右の被写体像は、例えば、モニタに対し、同時に、或いは、交互に表示される。そして、観察者等が、モニタに表示された被写体像を特殊な眼鏡等を介して観察することにより、被写体像を立体的に観察することが可能となっている。

この場合において、観察者等に対し、疲労感を与えることなく立体画像を観察させるためには、モニタ等に表示される画像の中心に位置する物体を左右間で一致させることが望ましい。（すなわち、左右画像の「図心」を一致させることが望ましい）。このため、立体観察装置では、所定の撮像距離（合焦距離）において、互いの光軸が所定の範囲内にて一致するよう、左目用撮像光学系と右目用撮像光学系との光軸調整がなされている。

その一方で、左右の各撮像光学系の光軸等は、洗浄時の熱等によって微少なズレが生じる場合がある。そこで、このような光軸のズレを、機械的な調整に頼ることなく、画像処理によって補正するための調整治具が提案されている。例えば、特許文献１には、立体視硬性内視鏡の挿入部先端に着脱自在に嵌合する筒の内側底面に、２つの撮像光学系のズレ量を校正するための基準となる像（指標）を形成した校正具が開示されている。この特許文献１に開示された校正具は、内側底面の指標と、装着された内視鏡の先端面との距離が、左右被写体像上の指標のズレ量を最適に得られる距離と略同じとなるよう形成されており、このズレ量に基づいて、制御装置がフレームメモリの読み出しを制御することにより、視差のある２つの被写体像をモニタ上で略一致して表示させることが可能となっている。

特開平６−５９１９６号公報

ところで、立体観察装置としては、左右の撮像光学系にズーム機能を備えたものが数多く実用化されている。ここで、一般に、手術用顕微鏡等のように高倍率の立体観察装置では、焦点深度が浅い。従って、この種の立体観察装置では、倍率（焦点距離）毎にピント位置（合焦距離）が異なることが一般的であり、この場合、複数の倍率における合焦距離毎に、左右の撮像光学系のズレ量を補正することが望ましい。

しかしながら、左右の撮像光学系のズレ量を所定の合焦距離毎に検出するためには、合焦距離に応じて異なる複数種類の調整治具を用意する必要があり、しかも、合焦距離毎に調整治具を交換する必要がある等、作業性が煩雑化する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、作業性を煩雑化させることなく光軸等のズレを補正することができる立体観察装置の調整治具及び立体観察システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様による立体観察装置の調整治具は、同一の観察対象を異なる視点から撮像するよう互いの光軸が設定され、且つ、合焦距離を複数の異なる合焦距離にそれぞれ変更可能な左眼用の撮像光学系及び右眼用の撮像光学系を有する鏡体部に対して着脱可能に装着される枠体と、前記左眼用の撮像光学系及び前記右眼用の撮像光学系の少なくとも２以上の特定の合焦距離にそれぞれ対応する位置にて前記枠体に保持された指標と、前記特定の合焦距離毎に前記指標を前記枠体に保持する指標保持部材と、を有し、前記指標保持部材のうち、少なくとも前記撮像光学系から最も遠方に位置する前記指標保持部材以外を透明な部材によって構成したものである。
また、本発明の他の態様による立体観察装置の調整治具は、同一の観察対象を異なる視点から撮像するよう互いの光軸が設定され、且つ、合焦距離を複数の異なる合焦距離にそれぞれ変更可能な左眼用の撮像光学系及び右眼用の撮像光学系を有する鏡体部に対して着脱可能に装着される枠体と、前記左眼用の撮像光学系及び前記右眼用の撮像光学系の少なくとも２以上の特定の合焦距離にそれぞれ対応する位置にて前記枠体に保持された指標と、予め設定された単一の位置に単一の前記指標を保持する指標保持部材と、前記各撮像光学系と前記指標保持部材との間に介装され、前記各撮像光学系から前記指標までの距離を光学的に変化させるレンズ部材と、を有するものである。

また、本発明の一態様による立体観察システムは、同一の観察対象を異なる視点から撮像するよう互いの光軸が設定され、且つ、合焦距離を複数の異なる合焦距離にそれぞれ変更可能な左眼用の撮像光学系及び右眼用の撮像光学系を有する鏡体部と、前記調整治具と、前記左眼用の撮像光学系及び前記右眼用の撮像光学系を用いて前記特定の合焦距離にて前記指標を撮像した左右の画像に基づいて、前記特定の合焦距離における画像の補正量を演算する画像処理装置と、を備えたものである。

本発明によれば、簡単な構成で、作業性を煩雑化させることなく光軸等のズレを補正することができる。

本発明の第１の実施形態に係わり、手術用顕微鏡システムの概略構成図 同上、ワイド側の所定倍率にて合焦された手術用顕微鏡及び調整治具を示す説明図 同上、テレ側の所定倍率にて合焦された手術用顕微鏡及び調整治具を示す説明図 同上、画像処理装置の機能ブロック図 同上、調整治具の要部断面斜視図 同上、調整治具の変形例を示す説明図 同上、調整治具の変形例を示す説明図 同上、手術用顕微鏡及び調整治具の変形例を示す説明図 同上、指標の変形例を示す平面図 同上、モニタ上の図心規格幅を示す説明図 同上、（ａ）は合焦距離を示す説明図であって（ｂ）は合焦距離と指標の上下方向の幅との関係を示す説明図 同上、（ａ），（ｂ）は指標プレート上に設けられた指標を示す平面図であって（ｃ）は画像上における指標の像を示す説明図 本発明の第２の実施形態に係わり、手術用顕微鏡及び調整治具を示す説明図 同上、（ａ）〜（ｃ）は合焦距離に配置された指標プレートを示す平面図 本発明の第３の実施形態に係わり、立体内視鏡の斜視図 同上、調整治具を装着した先端硬質部の要部を示す説明図 同上、調整治具を装着した先端硬質部の変形例の要部を示す説明図

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の第１の実施形態に係わり、図１は手術用顕微鏡システムの概略構成図、図２はワイド側の所定倍率にて合焦された手術用顕微鏡及び調整治具を示す説明図、図３はテレ側の所定倍率にて合焦された手術用顕微鏡及び調整治具を示す説明図、図４は画像処理装置の機能ブロック図、図５は調整治具の要部断面斜視図である。

図１に示す立体観察システム１は、例えば、手術用顕微鏡システムであり、この立体観察システム１は、観察対象を立体的に撮像する立体観察装置としての手術用顕微鏡５と、この手術用顕微鏡５で撮像された被写体像を立体的に表示する立体表示装置としてのモニタ６と、手術用顕微鏡５の光軸調整を行うための調整治具７と、を有して構成されている。

手術用顕微鏡５は、例えば、観察対象となる術部を２つの異なる視点からステレオ撮像するための鏡体部１０と、多関節アーム等からなる支持部１２を介して鏡体部１０を支持する架台１１と、架台１１内に収容された画像処理装置１３と、を有して構成されている。

例えば、図２，３に示すように、鏡体部１０は、ステレオ光学系の１つであるガリレオ式平行光学系２０を内部に有して要部が構成されている。具体的に説明すると、本実施形態の鏡体部１０の先端部には内周側が入射口１０ｂとして開口する円筒状の突起部１０ａが設けられ、鏡体部１０内の先端側には、左右共通の対物レンズ２１が、入射口１０ｂに対向して設けられている。また、鏡体部１０内において、対物レンズ２１の光軸Ｏと平行に設定された２つの光軸Ｏｌ，Ｏｒ上には、左眼用及び右眼用の変倍光学系２２ｌ，２２ｒ及び結像光学系２３ｌ，２３ｒが、それぞれ配設されている。さらに、鏡体部１０内の基端側には、固体撮像素子（ＣＣＤ）等からなる左眼用及び右眼用の撮像素子２４ｌ，２４ｒが、左右の結像光学系２３ｌ，２３ｒにそれぞれ対向して配設されている。そして、対物レンズ２１と、左眼用の変倍光学系２２ｌ、結像光学系２３ｌ、及び、撮像素子２４ｌと、によって左眼用の撮像光学系２０ｌが構成されるとともに、対物レンズ２１と、右眼用の変倍光学系２２ｒ、結像光学系２３ｒ、及び、撮像素子２４ｒと、によって右眼用の撮像光学系２０ｒが構成されている。さらに、これら左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒによって、ガリレオ式平行光学系２０が構成されている。

ここで、鏡体部１０内には、各光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒに平行なガイド軸２５及びカム軸２６が設けられている。ガイド軸２５には、対物レンズ２１を保持する対物レンズ枠２１ａと、変倍光学系２２ｌ，２２ｒを構成する所定の変倍レンズを保持する変倍レンズ枠２２ａと、が光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒ方向に進退自在となるよう支持されている。

また、カム軸２６の一端には、当該カム軸２６を回動させるためのモータ・エンコーダ２７が連設されている。また、カム軸２６の周部には、対物レンズ枠２１ａ及び変倍レンズ枠２２ａにそれぞれ係合する螺旋状のカム溝２６ａ，２６ｂが設けられている。

そして、モータ・エンコーダ２７によってカム軸２６が回動されると、対物レンズ枠２１ａ及び変倍レンズ枠２２ａは、各カム溝２６ａ，２６ｂのピッチに応じた所定の移動量にて、光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒに対して平行に移動する。これにより、各撮像光学系２０ｌ，２０ｒの倍率（焦点距離）が同時に変更されるとともに、当該該率に応じたピント位置（合焦距離）が同時に調整される。

ここで、本実施形態における左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒは、各倍率の各ピント位置において観察対象側の各光軸Ｏｌ’，Ｏｒ’が互いに一致（交叉）するよう、各光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒ等が製造時或いは出荷時等において調整されている。すなわち、左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒは、各倍率の各ピント位置において撮像した左右の画像の図心に同一の対象物が表示されるよう、各光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒ等が調整されている。

図４に示すように、画像処理装置１３は、撮像素子２４ｌ，２４ｒが出力する電気信号を所定の映像信号に変換する撮像信号処理回路３０ｌ，３０ｒと、撮像信号処理回路３０ｌ，３０ｒが出力する各映像信号をフレーム毎に格納するフレームメモリ３２ｌ，３２ｒと、フレームメモリ３２ｌ，３２ｒから読み出された映像信号を３Ｄ映像に合成する３Ｄ映像合成回路３４を有している。

画像処理装置１３によって合成された映像は３Ｄ映像として、偏光方式の立体表示可能なモニタ６に出力される。観察者は偏光メガネを介して観察することにより、被写体を立体感のある像として観察することが可能となっている。なお、立体視を実現させる方式としては、モニタ６上にライン・バイ・ラインによる偏光方式で表示する以外に、時分割で表示する方法であってもよい。

さらに画像処理装置１３は、画像演算部３１を備えている。この画像演算部３１は、洗浄時の熱などの影響によって、撮像光学系２０ｌ，２０ｒの各光軸Ｏ、Ｏｌ、Ｏｒ等に発生した機械的なズレを、画像処理によって演算する機能を有している。

この電気的な補正にかかる補正量を演算するため、手術用顕微鏡５の使用開始時において、鏡体部１０には後述する調整治具７が着脱自在に装着される。そして、例えば、観察者等による操作パネル３６を通じた操作入力によって補正量の演算を行う旨の指示がされると、制御部３５を介して、調整治具７を用いたズレ量の検出を行う。すなわち、制御部３５はモータ・エンコーダ２７によって合焦距離を検出して、画像演算部３１に値を渡す。また、調整治具７に設けられた指標を左右の撮像光学系２０ｌ、２０ｒを通じて撮像素子２４ｌ、２４ｒで撮像し、撮像信号処理回路３０ｌ、３０ｒで各々所定の映像信号に変換したのち、画像演算部３１は左右映像をフレームメモリ３２ｌ、３２ｒから取得する。画像演算部３１は、画像上の指標の位置に基づいて、左右の各画像の中心位置（図心）のズレ量を演算する。さらに、画像演算部３１は検出したズレ量から左右の各画像に対する補正量（図心の補正量）を演算する。

画像演算部３１は演算された補正量を基に、補正画像を演算（生成）し、フレームメモリ３２ｌ、３２ｒに出力する。これにより、フレームメモリ３２ｌ、３２ｒから読み出された信号に基づいてモニタ６上に表示される画像の有効領域が補正され、各光軸Ｏ、Ｏｌ、Ｏｒ等に生じた機械的なズレが電気的に補正される。
また、フレームメモリ３２ｌ、３２ｒから読み出された信号は、３Ｄ映像合成回路３４で合成されて、モニタ６上で観察される。

この場合において、撮像光学系２０ｌ，２０ｒにズーム機能（変倍光学系２２ｌ，２２ｒ）を備えた本実施形態の手術用顕微鏡５においては、各倍率での合焦距離に応じて補正量が可変に設定されることが望ましい。このように補正量を可変設定するため、本実施形態の制御部３５は、少なくとも２以上の合焦距離（例えば、ワイド側及びテレ側の所定倍率における各合焦距離）において、左右の各画像の中心位置のズレ量を検出し、補正量を演算する。そして、画像演算部３１は、例えば、各合焦距離において求めた補正量から、所望の合焦距離での補正量を補間計算等によって算出する。

このように複数の合焦距離において画像の中心位置のズレ量を検出するため、例えば、図２，３，５に示すように、調整治具７は、鏡体部１０に対して着脱可能に装着される枠体４０と、左右の各撮像光学系２０ｌ，２０ｒが合焦可能な２つの特定の合焦距離において枠体４０に保持された指標保持部材としての第１，第２の指標プレート４１，４２とを有する。

本実施形態において、枠体４０は、例えば、樹脂製の円筒部材によって構成されている。この枠体４０の基端側は、鏡体部１０の先端側に設けられた突起部１０ａの外周に嵌合することが可能となっており、この嵌合により、枠体４０は鏡体部１０に対して着脱自在に装着することが可能となっている。また、枠体４０の中途及び先端側の内周には、凹溝４０ａ，４０ｂが周設されており、これら各凹溝４０ａ，４０ｂには、第１，第２の指標プレート４１，４２がそれぞれ保持されている。

本実施形態において、枠体４０の中途に保持される第１の指標プレート４１は、例えば、透明なガラス基板によって構成され、その中央部には円形の点状をなす第１の指標４１ａが設けられている。一方、枠体４０の先端部に保持される第２の指標プレート４２は、例えば、白色の樹脂基板によって構成され、その中央部には円形の点状をなす第２の指標４２ａが設けられている。

ここで、第１の指標プレート４１は、例えば、調整治具７が鏡体部１０に装着された状態において、左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒがワイド側の所定倍率Ｍ１でのピント位置（第１のピント位置：合焦距離ｌ１）であって、且つ、光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒにズレが生じていないときの観察対象側の光軸Ｏｌ’，Ｏｒ’が交叉する位置に第１の指標４１ａを配置するよう枠体４０に保持されている（図２参照）。

また、第２の指標プレート４２は、例えば、調整治具７が鏡体部１０に装着された状態において、左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒがテレ側の所定倍率Ｍ２でのピント位置（第２のピント位置：合焦距離ｌ２）であって、且つ、光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒにズレが生じていないときの観察対象側の光軸Ｏｌ’，Ｏｒ’が交叉する位置に第２の指標４２ａを配置するよう枠体４０に保持されている（図３参照）。

さらに、第１，第２の指標プレート４１，４２の間隔Ｄは、第１のピント位置における前方の焦点深度ｄ１、及び、第２のピント位置における後方の焦点深度ｄ２よりも大きくなるよう設定されている。

さらに、調整治具７を構成する枠体４０、及び、第１，第２の指標プレート４１，４２の材質は、例えば、オートクレーブ滅菌等の所定の滅菌処理に適合するよう、耐熱性及び耐薬性等を有していることが望ましい。

このように構成された調整治具７を用いることにより、例えば、手術用顕微鏡５の使用開始時等において、観察者等は、単一の調整治具７を用いて複数の合焦距離（例えば、合焦距離ｌ１，ｌ２）における画像の中心位置のズレ量を検出することが可能となっている。

すなわち、手術用顕微鏡５の使用開始時等において、鏡体部１０に調整治具７が装着され、観察者等による操作パネル３６を通じた操作入力によって補正量の演算を行う旨の指示がされると、制御部３５は、モータ・エンコーダ２７に対する駆動制御を通じて、左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒを倍率Ｍ１、且つ、合焦距離ｌ１に制御する。そして、制御部３５は、左右の撮像素子２４ｌ，２４ｒを通じて調整治具７内を撮像する。このとき、左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒの合焦距離ｌ１には第１の指標４１ａが配置されており、しかも、第１の指標４１ａから第２の指標４２ａまでの距離Ｄは第１のピント位置における前方の焦点深度ｄ１よりも十分に離間しているため、撮像された左右の画像上には第１の指標４１ａのみを鮮明に表示させることが可能となる。従って、制御部３５は、撮像した左右の画像から、合焦距離ｌ１における画像の中心位置のズレ量を的確に検出することが可能となる。

また、合焦距離ｌ１における画像の中心位置のズレ量の検出が終了すると、制御部３５は、モータ・エンコーダ２７に対する駆動制御を通じて、左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒを倍率Ｍ２、且つ、合焦距離ｌ２に制御する。そして、制御部３５は、左右の撮像素子２４ｌ，２４ｒを通じて調整治具７内を撮像する。こととき、左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒの合焦距離ｌ２には第２の指標４２ａが配置されており、また、第１の指標４１ａから第２の指標４２ａまでの距離Ｄは第２のピント位置における後方の焦点深度ｄ２よりも十分に離間しており、しかも、第１の指標プレート４１は透明基板によって構成されているため、撮像された左右の画像上には第２の指標４２ａのみを鮮明に表示させることが可能となる。従って、制御部３５は、撮像した左右の画像から、合焦距離ｌ２における画像の中心位置のズレ量を的確に検出することが可能となる。加えて、第２の指標プレート４２は、白色のプレートで構成されていることから、制御部３５は、撮像した左右の画像からホワイトバランスの調整を行うことも可能となる。

このような実施形態によれば、同一の観察対象を異なる視点から撮像するよう互いの光軸が設定され、且つ、複数の合焦距離ｌにて合焦可能な左眼用の撮像光学系２０ｌ及び右眼用の撮像光学系２０ｒを有する鏡体部１０に対して着脱自在に装着される枠体４０と、左眼用の撮像光学系２０ｌと右眼用の撮像光学系２０ｒの少なくとも２以上の特定の合焦距離ｌにそれぞれ対応する位置にて枠体４０に保持された指標４１ａ，４２ａと、を有して調整治具７を構成したことにより、簡単な構成で、作業性を煩雑化させることなく光軸等のズレを補正することができる。

すなわち、単一の調整治具７によって、複数の合焦距離ｌ１，ｌ２における指標４１ａ，４２ａの撮像を可能とすることにより、ズーム機能を備えた撮像光学系２０ｌ，２０ｒに対しても、複数の調整治具を準備することなく、簡単な作業により、光軸等のズレを好適に補正することができる。

この場合において、調整治具７は、特定の合焦距離ｌ１，ｌ２毎に指標（第１，第２の指標４１ａ，４２ａ）を枠体４０に保持する指標プレート（第１，第２の指標プレート４１，４２）を有し、第１，第２指標プレート４１，４２のうち、少なくとも各撮像光学系２０ｌ，２０ｒから最も遠方に位置する指標プレート（第２の指標プレート４２）以外を透明な部材によって構成することにより、枠体４０内に複数の指標プレートを配置した場合にも各合焦距離ｌ１，ｌ２上の各指標４１ａ，４２ａを好適に撮像することが可能となる。

ここで、上述の第１の実施形態においては、種々の変形が可能である。例えば、図６に示すように、枠体４０内に保持する指標プレート４５及び指標４５ａを単一のものとするとともに、各撮像光学系２０ｌ，２０ｒと指標４５ａとの間にレンズ部材４６を介装し、レンズ部材４６を光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒ方向に移動させることにより、各撮像光学系２０ｌ，２０ｒから指標４５ａまでの距離を光学的に変化させることも可能である。

この場合、レンズ部材４６を移動させるための機構としては、例えば、上述の対物レンズ２１及び所定の変倍レンズを進退移動させるための機構と略同様の構成を採用することが可能である。すなわち、本変形例においては、例えば、図６に示すように、枠体４０内には、各光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒに平行なガイド軸４７が配置され、このガイド軸４７上を進退自在なレンズ枠４６ａを介してレンズ部材４６が保持されている。また、枠体４０内には、ガイド軸４７に平行なカム軸４８が配置されている。このカム軸４８の一端には、当該カム軸４８を駆動するためのモータ・エンコーダ４９が連設されている。また、カム軸４８の外周には、レンズ枠４６ａに係合する螺旋状のカム溝４８ａが設けられている。そして、例えば、画像処理装置１３の制御部３５により、モータ・エンコーダ４９が鏡体部１０側のモータ・エンコーダ２７と同期して駆動制御されることにより、レンズ枠４６ａはカム溝４８ａのピッチに応じた所定の移動量にて移動し、これにより、各撮像光学系のピント位置に対し、指標４５ａを光学的に一致させる。

このような構成によれば、上述の実施形態で得られる効果に加え、枠体４０内に複数の指標プレート等を配置することなく、光学的な調整により、複数の合焦距離に対して単一の指標を実質的に配置することができる。

また、例えば、図７に示すように、調整治具７を構成する指標プレート５１及び指標５１ａを単一のものとするとともに、指標プレート５１を保持する枠体５０にスライド機構５０ａを設け、このスライド機構５０ａによって各撮像光学系２０ｌ，２０ｒから指標５１ａまでの距離を機械的に変化させることも可能である。

この場合、本変形例の枠体５０は、例えば、鏡体部１０の先端側に設けられた突起部１０ａの外周に嵌合可能な第１の枠体部５３と、この第１の枠体部５３の外周に摺動自在に外嵌する第２の枠体５４と、を有して構成されている。第１の枠体部５３の外周側には、複数のねじ穴部５３ａが、光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒ方向に沿って配列されている。一方、第２の枠体部５４の先端側の内周には凹溝５４ａが周設されており、この凹溝５４ａには、指標プレート５１が保持されている。また、第２の枠体部５４の基端側には、ねじ部材５４ｂが設けられている。そして、第１の枠体部５３に設けられたねじ穴部５３ａの何れかに対してねじ部材５４ｂが選択的に螺合させることにより、枠体５０は、指標プレート５１（指標５１ａ）を複数の合焦距離ｌにおいて保持することが可能となっている。

このような構成によれば、上述の実施形態で得られる効果に加え、枠体５０内に複数の指標プレート等を配置することなく、機械的な調整により、複数の合焦距離に対して単一の指標を配置することができる。

また、上述の実施形態の画像処理装置１３は、観察者等による操作パネル３６を通じた操作入力に基づいて補正量の演算を開始するものであるが、例えば、図８に示すように、鏡体部１０の突起部１０ａ等に、調整治具７の装着状態を検出する治具検出部５５を設け、調整治具７が装着されたことを治具検出部５５が検出したとき、画像処理装置１３の制御部３５において左右の画像に対する図心の補正量の演算を開始するよう構成することも可能である。この場合、治具検出部５５としては、例えば、突起部１０ａに枠体４０が嵌合された際に押圧される機械式のスイッチを好適に採用することが可能である。或いは、例えば、枠体４０等に磁石を設け、当該磁石の磁力によってオンオフするスイッチを治具検出部５５として採用することも可能である。

このような構成によれば、鏡体部１０に調整治具７を装着しただけで補正量の演算を開始させることができ、作業性をより向上させることができる。

また、上述の実施形態、或いは、各変形例において指標プレート（指標プレート４１，４２，４５，５１等）上に配置される指標（指標４１ａ，４２ａ，４５ａ，５１ａ等）としては、例えば、図９に示すように、種々の変更が可能である。すなわち、例えば、図９（ａ）に示すように、指標プレート６０の中央寄りに配置した２つの点によって、指標６１ａを構成することが可能である。或いは、例えば、図９（ｂ）に示すように、指標プレート６０の中央寄りに配置した３つの点によって、指標６１ｂを構成することも可能である。或いは、例えば、図９（ｃ）に示すように、指標プレート６０の中央に配置した十字状のマークによって、指標６１ｃを構成することも可能である。或いは、例えば、図９（ｄ）に示すように、指標プレート６０の中央に配置した三角形状のマークによって、指標６１ｄを構成することも可能である。或いは、図９（ｅ）に示すように、指標プレート６０の中央に配置した直線状のマークによって、指標６１ｅを構成することも可能である。これらの指標６１ａ〜６１ｅを用いることにより、制御部３５では、図心のズレ量のみならず、各光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒ等のタオレ、或いは、左右画像間の倍率差等についても補正量を演算することが可能となる。

ところで、観察者等がモニタ６上の左右の画像を観察する場合において、人体の構造上、図心のズレは、左右方向のズレに対しては寛容である反面、上下方向のズレに対しては厳格なものとなる。すなわち、左右の眼は水平方向に配置されていることから、観察者等の疲労感を軽減するためには、特に、左右の画像間の上下方向のズレを厳密に管理する必要がある。

このような左右の画像間の上下方向のズレを厳密に管理するためには、指標プレート６５上に配置される指標６５ａの上下方向の幅ｔを最適化することが有効であり（図１２（ａ）参照）、この場合の幅ｔは、例えば、図１０，１１に示す関係を用いて設定することが可能である。

具体的に説明すると、指標６５ａの上下方向の幅ｔは、例えば、観察者が接眼レンズ等を通じて被写体を観察する際に正常な立体観察を行うために定められた左右画像間の図心規格θ（上下方向の図心のズレ量として許容される最大角度）を用いて設定することが可能である。すなわち、例えば、図１０に示すように、手術室等において術者等の観察者がモニタ６を観察する際の距離をＬとすると、図心規格θは、以下の（１）式により、モニタ６上における図心規格幅Ｔ（モニタ６上で許容される左右の図心間の上下方向の最大ズレ量）に換算することができる。
Ｔ＝Ｌ×ｔａｎθ …（１）

また、例えば、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒから指標６５ａまでの交点距離（合焦距離）をｌとすると、指標プレート６５上において図心規格幅Ｔに対応する幅ｔは以下の（２）式で表される。
ｔ＝Ｔ×（ｈ／Ｈ）／α …（２）

ここで、（２）式中において、Ｈはモニタ６の表示面の縦長さ、ｈは撮像素子２４ｌ，２４ｒ上においてＨに対応する縦長さ、αは合焦距離がｌであるときの左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒの倍率である。

以上の関係から明らかな通り、合焦距離ｌに配置される指標６５ａの上下方向の幅ｔを上述の（１）、（２）式に基づいて設定することにより、当該指標６５ａを左右の撮像光学系２０ｌ，２０ｒで撮像した各画像の図心の上下方向のズレが許容範囲内であるか否かを、制御部３５において容易に判断することが可能となる。

すなわち、制御部３５は、合焦距離ｌにて指標６５ａを撮像した左右の画像を重畳させた場合に、当該左右の画像上において指標６５ａを示す像の少なくとも一部が重畳しているか否かに基づいて、当該合焦距離ｌにおいて撮像された画像は図心の上下方向に対するズレ量が許容範囲内（図心規格内）であるか否か（各画像の上下方向への補正量の演算が不要であるか否か）を判断することができる。

なお、例えば、（１）、（２）式の関係を上述の図７で示した調整治具７等に適用する場合、例えば、図１２（ｂ）に示すように、指標５１ａの上下方向の幅は、スライド機構５０ａによって切替可能な合焦距離ｌに応じて段階的に変化する形状に設定することが可能である。

ところで、例えば、指標６５ａが左右方向の長さが所定以上の長さを有している場合であって、各光軸Ｏ，Ｏｌ，Ｏｒに所定のタオレ等が発生している場合、仮に図心の上下方向のズレ量が図心規格外であっても、左右の画像上で指標６５ａを示す像６７ｌ，６７ｒが端部において一部重畳する場合がある（図１２（ｃ）参照）。この場合、制御部３５は、左右の画像に対する上下方向のズレ量が図心規格外であるにもかかわらず、補正量の演算は不要であると誤判断する可能性がある。そこで、指標６５ａの左右方向の長さは所定の長さ範囲内に設定することが望ましく、具体的には、例えば、図１２（ａ）に示すように、上下方向の幅ｔの三倍以内に設定されていることが望ましい。

次に、図１３，１４は本発明の第２の実施形態に係わり、図１３は手術用顕微鏡及び調整治具を示す説明図、図１４（ａ）〜（ｃ）は合焦距離に配置された指標プレートを示す平面図である。なお、本実施形態は、鏡体部を構成する光学系が、上述の第１の実施形態に対して主として異なる。その他、上述の第１の実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。

図１３に示すように、鏡体部７０は、ステレオ光学系の１つであるグリノー式光学系８０を内部に有して要部が構成されている。具体的に説明すると、本実施形態の鏡体部７０の先端部には内周側が入射口７０ｂとして開口する円筒形状の突起部７０ａが設けられ、鏡体部７０内の先端側には、左眼用及び右眼用の対物レンズ８１ｌ，８１ｒが、入射口７０ｂに対向して設けられている。これら左右の対物レンズ８１ｌ，８１ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒは鏡体部７０の中心軸に対して対象に傾斜されており、鏡体部７０内において、これら光軸Ｏｌ，Ｏｒ上には、左眼用及び右眼用の変倍光学系８２ｌ，８２ｒ及び結像光学系８３ｌ，８３ｒが、それぞれ配設されている。さらに、鏡体部７０内の基端側には、固体撮像素子（ＣＣＤ）等からなる左眼用及び右眼用の撮像素子８４ｌ，８４ｒが、左右の結像光学系８３ｌ，８３ｒにそれぞれ対向して配設されている。そして、左眼用の対物レンズ８１ｌ、変倍光学系８２ｌ、結像光学系８３ｌ、及び、撮像素子８４ｌによって左眼用の撮像光学系８０ｌが構成されるとともに、右眼用の対物レンズ８１ｒ、右眼用の変倍光学系８２ｒ、結像光学系８３ｒ、及び、撮像素子８４ｒによって右眼用の撮像光学系８０ｒが構成されている。さらに、これら左右の撮像光学系８０ｌ，８０ｒによって、グリノー式光学系８０が構成されている。

ここで、鏡体部７０内には、各光軸Ｏｌ，Ｏｒに平行な左眼用及び右眼用のガイド軸８５ｌ，８５ｒ及びカム軸８６ｌ，８６ｒが設けられている。左眼用のガイド軸８５ｌには、対物レンズ８１ｌを保持する対物レンズ枠８１ｌａと、変倍光学系８２ｌを構成する所定の変倍レンズを保持する変倍レンズ枠８２ｌａと、が光軸Ｏｌ方向に進退自在となるよう支持されている。一方、右眼用ガイド軸８５ｒには、対物レンズ８１ｒを保持する対物レンズ枠８１ｒａと、変倍光学系８２ｒを構成する所定の変倍レンズを保持する変倍レンズ枠８２ｒａと、が光軸Ｏｒ方向に進退自在となるよう支持されている。

また、左眼用のカム軸８６ｌの一端には、当該カム軸８６ｌを回動させるためのモータ・エンコーダ８７ｌが連設されている。また、左眼用のカム軸８６ｌの周部には、対物レンズ枠８１ｌａ及び変倍レンズ枠８２ｌａにそれぞれ係合する螺旋状のカム溝８６ｌａ，８６ｌｂが設けられている。一方、右眼用のカム軸８６ｒの一端には、当該カム軸８６ｒを回動させるためのモータ・エンコーダ８７ｒが連設されている。また、右眼用のカム軸８６ｒの周部には、対物レンズ枠８１ｒａ及び変倍レンズ枠８２ｒａにそれぞれ係合する螺旋状のカム溝８６ｒａ，８６ｒｂが設けられている。

そして、左右のモータ・エンコーダ８７ｌ，８７ｒによってカム軸８６ｌ，８６ｒが回動されると、対物レンズ枠８１ｌａ，８１ｒａ及び変倍レンズ枠８２ｌａ，８２ｒａは、各カム溝８６ｌａ，８６ｒａ，８６ｌｂ，８６ｒｂのピッチに応じた所定の移動量にて、光軸Ｏｌ，Ｏｒに対してそれぞれ平行に移動する。これにより、各撮像光学系８０ｌ，８０ｒの倍率（焦点距離）が同時に変更されるとともに、当該倍率に応じたピント位置（合焦距離）が同時に調整される。

ここで、本実施形態における左右の撮像光学系８０ｌ，８０ｒは、所定倍率のピント位置において光軸Ｏｌ，Ｏｒが互いに一致（交叉）するよう、各光軸Ｏｌ，Ｏｒ等が製造時或いは出荷時等において調整されている。

また、このような鏡体部７０に用いられる調整治具７１は、例えば、鏡体部７０に対して着脱自在に装着される枠体９０と、左右の撮像光学系８０ｌ，８０ｒが合焦可能な３つの合焦距離において枠体９０に保持される指標部材としての第１，第２，第３の指標プレート９１，９２，９３とを有する。

本実施形態において、枠体９０は、例えば、樹脂製の円筒部材によって構成されている。この枠体９０の基端側は、鏡体部７０の先端側に設けられた突起部７０ａの外周に嵌合することが可能となっており、この嵌合により、枠体９０は鏡体部７０に対して着脱自在に装着することが可能となっている。また、枠体９０の中途２箇所及び先端側の内周には、凹溝９０ａ，９０ｂ，９０ｃが周設されており、これら凹溝９０ａ，９０ｂ，９０ｃには、第１，第２，第３の指標プレート９１，９２，９３がそれぞれ保持されている。

本実施形態において、枠体９０の中途２箇所に保持される第１，第２の指標プレート９１，９２は、例えば、透明なガラス基板によって構成されている。これらのうち、例えば、第１の指標プレート９１には、左右の撮像光学系８０ｌ，８０ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒがそれぞれ横切る位置に対応して指標９１ｌ，９１ｒが設けられている（図１４（ａ）参照）。また、第２の指標プレート９２は、例えば、左右の撮像光学系８０ｌ，８０ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒが交叉する位置に配置されており、この第２の指標プレート９２には、光軸Ｏｌ，Ｏｒが交叉する位置に対応して単一の指標９２ａが設けられている（図１４（ｂ）参照）。

一方、枠体９０の先端部に保持される第３の指標プレート９３は、例えば、白色の樹脂基板によって構成されている。この第３の指標プレート９３には、左右の撮像光学系８０ｌ，８０ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒがそれぞれ横切る位置に対応して指標９３ｌ，９３ｒが設けられている（図１４（ｃ）参照）。

このような実施形態によれば、グリノー式光学系８０を備えた鏡体部７０においても、上述の第１の実施形態と略同様の作用効果を奏することができる。

次に、図１５乃至図１７は本発明の第３の実施形態に係わり、図１５立体内視鏡の斜視図、図１６は調整治具を装着した先端硬質部の要部を示す説明図である。なお、本実施形態は、手術用顕微鏡に代えて、本発明を立体観察装置としての立体内視鏡に適用した一例について説明するものである。

図１５に示すように、本実施形態の立体内視鏡１００は、体腔内の術部を立体的に観察する。この立体内視鏡１００は、腹腔用手技に適用される例えば硬性内視鏡である。このような立体内視鏡１００は、腹腔に挿入される挿入部１０１と、挿入部１０１の基端部に連結する操作部１０２と、を有して構成されている。

挿入部１０１は、硬質であり、腹腔用手技に適用される長さを有している。挿入部１０１は、先端側から順に、鏡体部としての先端硬質部１０５と、湾曲部１０６と、硬質部１０７とを有している。

また、図１６に示すように、先端硬質部１０５を構成する外装部材である硬質部本体１０５ａの内部には、左眼用の撮像光学系１１０ｌ及び右眼用の撮像光学系１１０ｒが配置されている。なお、各撮像光学系１１０ｌ，１１０ｒの構成は、上述の第１の実施形態と略同様の構成であるため、詳細については説明を省略する。ここで、ガリレオ式の撮像光学系に代えて、例えば、上述の第２の実施形態で示した構成と略同様なグリノー式の撮像光学系を採用してもよいことは勿論である。

操作部１０２には、図示しない画像処理装置に接続するユニバーサルコード１２０が連結されている。また、操作部１０２には、湾曲部１０６を上下方向に湾曲操作する上下レバー１２１と、湾曲部１０６を左右方向に湾曲操作する左右レバー１２２と、が設けられている。

このような立体内視鏡１００に用いられる調整治具１３０は、例えば、先端硬質部１０５に対して着脱自在に装着される枠体１３１と、左右の撮像光学系１１０ｌ，１１０ｒが合焦可能な２つの合焦距離において枠体１３１に保持される第１，第２の指標プレート１３２，１３３とを有する。

本実施形態において、枠体１３１は、例えば、樹脂製の円筒部材によって構成されている。この枠体１３１の基端側は、先端硬質部１０５の外周に嵌合することが可能となっている、また、枠体１３１の中途及び先端側の内周には、第１，第２の凹溝１３１ａ，１３１ｂが周設されており、これら凹溝１３１ａ，１３１ｂには、第１，第２の指標プレート１３２，１３３がそれぞれ保持されている。

本実施形態において、枠体１３１の中途に保持される第１の指標プレート１３２は、例えば、透明なガラス基板によって構成され、この第１の指標プレート１３２上には左右の撮像光学系１１０ｌ，１１０ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒがそれぞれ横切る位置に対応して指標１３２ｌ，１３２ｒが設けられている。一方、枠体１３１の先端部に保持される第２の指標プレート１３３は、例えば、白色の樹脂基板によって構成され、この第２の指標プレート１３３上には左右の撮像光学系１１０ｌ，１１０ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒがそれぞれ横切る位置に対応して指標１３３ｌ，１３３ｒが設けられている。

ここで、左右の撮像光学系１１０ｌ．１１０ｒの各光軸Ｏｌ，Ｏｒと、調整治具１３０において対応する各指標１３２ｌ，１３２ｒ，１３３ｌ，１３３ｒとの位置決めを行うため、硬質部本体１０５ａの側面には、位置決め用の凹部１４０が設けられている。一方、調整治具１３０の枠体１３１の外周には、凹部１４０に対応する貫通孔１４１が設けられている。そして、先端硬質部１０５に調整治具１３０が外嵌された後、凹部１４０と貫通孔１４１とが位置決めされ、さらに、貫通孔１４１に位置決めピン１４２が挿入されて凹部１４０に係合されることにより、各光軸Ｏｌ，Ｏｒと各指標１３２ｌ，１３２ｒ，１３３ｌ，１３３ｒとの位置決めが行われる。

このような実施形態によれば、上述の各実施形態で得られる作用効果に加え、左右の各光軸Ｏｌ，Ｏｒの指標１３２ｌ，１３２ｒ，１３３ｌ，１３３ｒに対する位置決めを的確に行うことができるという効果を奏する。

ここで、各光軸Ｏｌ，Ｏｒと各指標１３２ｌ，１３２ｒ，１３３ｌ，１３３ｒとの位置決めのための構成としては、例えば、図１７に示すように、先端硬質部１０５の硬質部本体１０５ａの先端側の一部にテーパ状の切欠部１４５を設けるとともに、調整治具１３０の枠体１３１の内周の一部に切欠部１４５に対応するテーパ面１４６を設け、これらを係合させることも可能である。このように構成すれば、先端硬質部１０５に凹部等を設けることによる汚れの残留等を回避することができ、洗浄等を効果的に行うことが可能となる。

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の各実施形態及びその変形例で説明した各構成を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。また、本発明の調整治具が適用される立体観察装置としては、フォーカス機能を備えたものに限定されるものではなく、例えば、左右の光学系の光路に対して単に変倍用のレンズを挿脱することにより、倍率（及び、合焦距離）を変更可能な立体観察装置等に対しても適用が可能であることは勿論である。

１…立体観察システム、５…手術用顕微鏡（立体観察装置）、６…モニタ、７…調整治具、１０…鏡体部、１０ａ…突起部、１０ｂ…入射口、１１…架台、１２…支持部、１３…画像処理装置、２０…ガリレオ式平行光学系、２０ｌ…左眼用の撮像光学系、２０ｒ…右眼用の撮像光学系、２１…対物レンズ、２１ａ…対物レンズ枠、２２ａ…変倍レンズ枠、２２ｌ…左眼用の変倍光学系、２２ｒ…右眼用の変倍光学系、２３ｌ…左眼用の結像光学系、２３ｒ…右眼用の結像光学系、２４ｌ…左眼用の撮像素子、２４ｒ…右眼用の撮像素子、２５…ガイド軸、２６…カム軸、２６ａ，２６ｂ…カム溝、２７…モータ・エンコーダ、３０ｌ，３０ｒ…撮像信号処理回路、３１…画像演算部、３２ｌ，３２ｒ…フレームメモリ、３４…３Ｄ映像合成回路、３５…制御部、３６…操作パネル、４０…枠体、４０ａ，４０ｂ…凹溝、４１…第１の指標プレート、４１ａ第１の指標、４２…第２の指標プレート、４２ａ…第２の指標、４５…指標プレート、４５ａ…指標、４６…レンズ部材、４６ａ…レンズ枠、４７…ガイド軸、４８…カム軸、４８ａ…カム溝、４９…モータ・エンコーダ、５０…枠体、５０ａ…スライド機構、５１…指標プレート、５１ａ…指標、５３…第１の枠体部、５３ａ…ねじ穴部、５４…第２の枠体部、５４ａ…凹溝、５４ｂ…ねじ部材、５５…治具検出部、６０…指標プレート、６１ａ…指標、６１ｂ…指標、６１ｃ…指標、６１ｄ…指標、６１ｅ…指標、６５…指標プレート、６５ａ…指標、６７ｌ，６７ｒ…像、７０…鏡体部、７０ａ…突起部、７０ｂ…入射口、７１…調整治具、８０…グリノー式光学系、８０ｌ…左眼用の撮像光学系、８０ｒ…右眼用の撮像光学系、８１ｌ…左眼用の対物レンズ、８１ｌａ…左眼用の対物レンズ枠、８１ｒ…右眼用の対物レンズ、８１ｒａ…右眼用の対物レンズ枠、８２ｌ…左眼用の変倍光学系、８２ｌａ…左眼用の変倍レンズ枠、８２ｒ…右眼用の変倍光学系、８２ｒａ…右眼用の変倍レンズ枠、８３ｌ…左眼用の結像光学系、８３ｒ…右眼用の結像光学系、８４ｌ…左眼用の撮像素子、８４ｒ…右眼用の撮像素子、８５ｌ…左眼用のガイド軸、８５ｒ…右眼用のガイド軸、８６ｌ…左眼用のカム軸、８６ｌａ，８６ｌｂ…左眼用のカム溝、８６ｒ…右眼用のカム軸、８６ｒａ，８６ｒｂ…右眼用のカム溝、８７ｌ…左眼用のモータ・エンコーダ、８７ｒ…右眼用のモータ・エンコーダ、９０…枠体、９０ａ，９０ｂ，９０ｃ…凹溝、９１…第１の指標プレート、９１ｌ，９１ｒ…指標、９２…第２の指標プレート、９２ａ…第２の指標、９３…第３の指標プレート、９３ｌ，９３ｒ…第３の指標、１００…立体内視鏡（立体観察装置）、１０１…挿入部、１０２…操作部、１０５…先端硬質部、１０５ａ…硬質部本体、１０６…湾曲部、１０７…硬質部、１１０ｌ…左眼用の撮像光学系、１１０ｒ…右眼用の撮像光学系、１２０…ユニバーサルコード、１２１…上下レバー、１２２…左右レバー、１３０…調整治具、１３１…枠体、１３１ａ，１３１ｂ…凹溝、１３２…第１の指標プレート、１３２ｌ，１３２ｒ…第１の指標、１３３…第２の指標プレート、１３３ｌ，１３３ｒ…第２の指標、１４０…位置決め用の凹部、１４１…貫通孔、１４２…位置決め用のピン、１４５…切欠部、１４６…テーパ面

Claims (5)

1. 同一の観察対象を異なる視点から撮像するよう互いの光軸が設定され、且つ、合焦距離を複数の異なる合焦距離にそれぞれ変更可能な左眼用の撮像光学系及び右眼用の撮像光学系を有する鏡体部に対して着脱可能に装着される枠体と、
   前記左眼用の撮像光学系及び前記右眼用の撮像光学系の少なくとも２以上の特定の合焦距離にそれぞれ対応する位置にて前記枠体に保持された指標と、
   前記特定の合焦距離毎に前記指標を前記枠体に保持する指標保持部材と、を有し、
   前記指標保持部材のうち、少なくとも前記撮像光学系から最も遠方に位置する前記指標保持部材以外を透明な部材によって構成したことを特徴とする立体観察装置の調整治具。
2. 同一の観察対象を異なる視点から撮像するよう互いの光軸が設定され、且つ、合焦距離を複数の異なる合焦距離にそれぞれ変更可能な左眼用の撮像光学系及び右眼用の撮像光学系を有する鏡体部に対して着脱可能に装着される枠体と、
   前記左眼用の撮像光学系及び前記右眼用の撮像光学系の少なくとも２以上の特定の合焦距離にそれぞれ対応する位置にて前記枠体に保持された指標と、
   予め設定された単一の位置に単一の前記指標を保持する指標保持部材と、
   前記各撮像光学系と前記指標保持部材との間に介装され、前記各撮像光学系から前記指標までの距離を光学的に変化させるレンズ部材と、を有することを特徴とする立体観察装置の調整治具。
3. 同一の観察対象を異なる視点から撮像するよう互いの光軸が設定され、且つ、合焦距離を複数の異なる合焦距離にそれぞれ変更可能な左眼用の撮像光学系及び右眼用の撮像光学系を有する鏡体部と、
   請求項１または請求項２に記載の調整治具と、
   前記左眼用の撮像光学系及び前記右眼用の撮像光学系を用いて前記特定の合焦距離にて前記指標を撮像した左右の画像に基づいて、前記特定の合焦距離における画像の補正量を演算する画像処理装置と、を備えたことを特徴とする立体観察システム。
4. 前記鏡体部に対する前記調整治具の装着状態を判定する治具検出部を有し、
   前記画像処理装置は、前記治具検出部によって前記鏡体部に前記調整治具が装着されたことを検出したとき、前記画像の補正量の演算を開始することを特徴とする請求項３に記載の立体観察システム。
5. 前記画像処理装置は、前記特定の合焦距離にて前記指標を撮像した左右の画像を重畳させた場合に、前記左右の画像上において前記指標を示す像の少なくとも一部が重畳している場合には、当該特定の合焦位置における画像の補正量を演算しないことを特徴とする請求項３に記載の立体観察システム。

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