JP2010061141A - 顕微鏡カメラ用ビデオアダプタ - Google Patents

Abstract

【課題】ビデオアダプタを、技術的により簡便な方式で実現すること。
【解決手段】本発明は、顕微鏡（１００）への接続部とカメラ（１２）への接続部を有する顕微鏡（１００）用ビデオアダプタ（１）に関し、ビデオアダプタ（１）は、露出設定用、焦点及び／又は倍率設定用、及び／又は、顕微鏡（１００）の観測ビーム経路（１０９）の少なくとも一部を偏向するための少なくとも１つの光学部品（１４〜１７）を有し、少なくとも１つの光学部品（１４〜１７）は、ＳＬＭ光学ユニットを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、顕微鏡への接続部とカメラへの接続部を有する顕微鏡用ビデオアダプタであって、露出設定、焦点及び／又は倍率設定、及び／又は、顕微鏡の観測ビーム経路の少なくとも一部をカメラの画像面に偏向するための少なくとも１つの第１の光学部品を有するビデオアダプタに関し、かかるビデオアダプタを備えた顕微鏡、特に、立体顕微鏡（実体顕微鏡）に関する。「接続部」という用語は、取り外し可能な接続部のみならず、固定接続部も含むものとする。

顕微鏡カメラ用ビデオアダプタは、例えば、米国特許第６０５６４０９号及び欧州特許第１２１６４３１号により公知となっており、両者は実質上同一の構成のビデオアダプタに関するものである。ビデオアダプタは、ビデオカメラを顕微鏡に接続する。ビデオカメラという用語は、デジタル及びアナログの動画又は静止画カメラを含む。ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）カメラがしばしば用いられる。顕微鏡は、原理的には、任意の顕微鏡であってもよく、特に、立体顕微鏡又は外科手術用顕微鏡であってもよい。カメラをそのような顕微鏡に接続することによって、例えば、検査過程を文書化することができる。特に、外科手術用顕微鏡の場合には、このようにして、処置を文書化することができるのみならず、リアルタイムに追跡することもできる。特に、カメラ画像を検査箇所又は処置箇所から離れた場所へ遠隔送信するも可能となる（遠隔診断、遠隔手術）。

様々な写真アダプタ及びカメラアダプタの様々なモデル、それらが使用される分野、それらに関する技術的なデータ、及び、ビームコースの表示が非特許文献１に見られる。この文書は、立体顕微鏡における公知のビームコースを表示しており、変倍部と双眼鏡筒との間の平行ビーム部において、立体顕微鏡の２つのチャネルのうちの少なくとも１つにビームスプリッタが設けられている。ビームスプリッタは、観測ビーム経路の一部を立体顕微鏡の文書化ポートに偏向する。顕微鏡の文書化ポートに対して、写真、フィルム又はＴＶアダプタとして設計されたビデオアダプタが接続される。言及されている様々なアダプタの構成は類似していることから、様々なアダプタは、本願において「ビデオアダプタ」という用語に統合するものとする。平行ビーム経路が出射されることから、カメラの画像面において画像を生成するためには、各ビデオアダプタは収束光学ユニットを有していなければならない。ビーム経路は、通常、偏向ミラーによってカメラの方向に導かれる。フィルムカメラ用のアダプタは、さらに、可変絞り（アイリス絞り）を有している。それは手動で駆動してもよいし、又は、上述のように、モータ制御方式で駆動してもよい。異なる作業視野（物体領域）の照明条件、及び、異なる顕微鏡の倍率設定に対して、カメラにおける最適な露出を保障するために、（自動）絞り制御は非常に重要である。上述のビデオアダプタの光学部品、すなわち、収束光学ユニット又はズームシステム、偏向ミラー及びアイリス絞りについても、構造及び機能に関して、引用文献（特許文献１、２）においてより詳細に記載されている。ここで、これらの文献を明示的に引用するものとする。

例えば、患者の目、脳又は耳の処置の場合や、ウエハ検査のような工業的応用の場合において、被検査領域の位置が原因で、又は、被検査対象の動きが原因で、検査すべき領域が、しばしば、カメラの中心又は視野にないことがある。したがって、顕微鏡自体を移動することなく、再調整を行う必要がある。同じことは、検査すべき領域がカメラによってはっきり画像化されていない場合にも当てはまる。手術の場合に、外科医又は補助者が、ビデオアダプタに対するそのような再調整を行うことは、一般に合理的でない。したがって、そのような再調整を主に自動で行えるようにする必要がある。

このために、引用文献（特許文献２）は、上記の再調整が操作者によってモータ制御方式で行うことができ、カメラ画像を遠隔で制御することができるビデオアダプタを提案している。この文献で提案されているビデオアダプタは、接続部から顕微鏡に向かって、アイリス絞りと、ズームシステムと、観測ビームをカメラに対する接続部品へ９０度偏向する偏向ミラーを有している。自動調整のために、ビデオアダプタは、アイリス絞りを駆動する第１のモータ、焦点制御用の第２のモータ、並びに、偏向ミラーを動かす第３及び第４のモータを有する。顕微鏡画像を表す、偏向ミラーにおける画像を所望の方向に回転することができ、特定の抜粋された画像をカメラの画像面の特定の位置に導くことができるように、最後に言及したこれら２個のモータによって、偏向ミラーは、２つの互いに垂直な軸の周りに動かすことができる。上述の第２のモータによると、焦点を制御するために、ズームシステムを格納するシリンダを、ビデオアダプタ内において光軸にそって移動させることができる。さらに、ズームシステム自身は、その倍率を手動で、及び／又は、自動で調整することができる。

この公知のモータに基づくビデオアダプタは、偏向ミラーを調整する少なくとも２つのモータを有する。アイリス絞りの機能を制御するため、並びに、焦点及びズーム調整を制御するために、さらにモータが設けられている。

異なる文脈で、可変性の光学特性を有する立体顕微鏡システムが、特許文献３に記載されている。この文献は、正の屈折力を有する第１のレンズと、負の屈折力を有する第２のレンズと、立体顕微鏡システムの作動距離を可変とするための可変屈折力を有する第３のレンズとを備えた対物レンズを用いることを提案している。可変屈折力を有するレンズとして、電極構造により駆動することができる液晶層を有するレンズが提案されている。さらに、この文献は、ズーム光学ユニットのレンズアセンブリをズーム光学ユニットの主軸に沿って移動させることなく、立体顕微鏡システムの倍率を可変とするために、立体顕微鏡システムの左右のステレオチャネルにおける２つのズーム光学ユニットに対して、可変屈折力を有するレンズを用いることを提案している。最後に、特許文献３は、立体顕微鏡システムの接眼レンズとして、そのような可変屈折力を有するレンズを用いることも提案している。可変屈折力を有する上述の液晶レンズに加えて、異なる屈折率を有する２つの非混合性の液体と２つの電極を備えた純粋な液体レンズも提案されており、電極間の電圧を変更することによって、２つの液体の境界面とこれらを囲む壁との間の角度を変えることができる。この角度の変更により、液体レンズのレンズ効果における変化がもたらされる。

さらに他の文脈で、２つの偏向プリズムの間に設けられた電気光学層（例えば、液晶ディスプレイ、ＬＣＤ）を用いることが、特許文献４に記載されており、それによって、入射光ビームに対するプリズム配置の反射率は、電子的に制御可能な方式で設定することができる。同様にして、特許文献５によると、例えば外科出術用顕微鏡において、強度及び／又は波長に依存して、対象物への照射強度を削減するために、ＬＣＤとして設置することができるスペクトルフィルタを用いることができる。

さらに他の文脈で、光ビームを偏向するミラー素子を有するアレイが、特許文献６に一般的な形式で記載されており、アレイは、重くて大きなレンズを代替するために、例えば光イメージングシステムとして具体化することができる。

さらに、マイクロミラーアレイレンズを有する３次元撮像装置が、特許文献７に記載されており、それによると、対象物の特定の対象平面から２次元画像が得られる。マイクロミラーアレイレンズを対応させて設定することによって、対象物の異なる焦面が、２次元画像として連続して画像化される。対応する画像は統合されて、画像処理により３次元画像を形成する。このために、２次元画像は、マイクロミラーアレイレンズの設定に起因する、奥行き情報と一緒に重ね合わされて、３次元画像を形成する。

最後に、引用文献である特許文献６における構造と類似の構造が、特許文献８に記載されており、この構造は自動焦点システムとして用いられている。対象物は、レンズによって、検出器領域に画像化される。マイクロミラーアレイは、レンズと検出器との間に設けられる。対象物の焦点が合っていない場合には、検出器にぼやけた画像が生じ、検出器信号が変更されることとなる。変更された対象物の位置に画像システムの有効焦点距離が追従するように、対応する制御部によって、マイクロミラーアレイのマイクロミラーの方向を変更することができる。

米国特許第６０５６４０９号明細書 欧州特許第１２１６４３１号明細書 独国特許出願公開第１０３４９２９３号明細書 米国特許第６３７７３９７号明細書 欧州特許出願公開１２３５０９３号明細書 独国未公開特許第１０１１６７２３号明細書 米国特許出願公開２００５／０２２５８８４号明細書 国際公開第２００６／０１９５７０号

"ZEISS Microscopes for Microsurgery," Springer-Verlag, 1981, edited by W.H. Lang and F. Muchel, pp. 86-96 Sven Krueger et al., "Schaltbare diffraktiv-optische Elemente zur Steuerung von Laserlicht" ［"Switchable Diffractive Optical Elements for Controlling Laser Light"］, Photonik 1/2004, page 46 et seq. Photonik 5/2003, page 14， "Fluessigkristall-Optik" ［"Liquid Crystal Optics"］ optics ＆ laser europe (OLE), May 2006, page 11, "Liquid Crystals ease bifocal stain" "DLP Technologie - nicht nur fuer Projektoren und Fernsehen" ［"DLP Technology - not just for projectors and television"］ in Photonik 1/2005, pp. 32-35

特許文献２のモータは、対応する機械的なギア機構と、それ相当に大きな体積と、それ相当に大きな重みと、モータ制御用の大規模な電子技術を必要とする。実際上、これは技術的に複雑であって、欠点となることが分かる。さらに、雑音及び振動の発生を削減するための手段を講じる必要があり、これらの手段は同様に複雑であり、しばしば慎重に設定されていないという欠点がある。
また、特許文献３において言及されている、光学部品、対物レンズ、ズーム光学ユニット及び接眼レンズは、正の屈折力を有する第１のレンズと、負の屈折力を有する第２のレンズと、可変屈折力を有する第３のレンズとを有する、少なくとも１つのレンズアセンブリを備えている。この手段によると、可動式のレンズアセンブリを設けることなく、焦点及び倍率変更を行うことができるものの、同時に、光学部品の部品点数が増加し、それによって、光学計算の複雑さが増大してコストが増加するのみならず、体積の増加も招くことになるという欠点がある。
本発明の目的は、上述の従来技術について言及した型のビデオアダプタであって、より技術的に簡便な方式で実現でき、特に、導入部において言及した欠点を回避したものを記載することにある。

かかる目的は、本発明によると、請求項１に係るビデオアダプタによって達成される（形態１）。

すなわち、第１の視点に係るビデオアダプタは、
顕微鏡への接続部とカメラへのさらなる接続部とを備え、露出設定用、焦点及び／又は倍率設定用、及び／又は、顕微鏡の観測ビーム経路（１０９）の少なくとも一部をカメラの画像面に偏向するための少なくとも１つの光学部品（４、５、６、７、１４、１５、１６、１７）を備えている、顕微鏡用のビデオアダプタであって、
少なくとも１つの光学部品（１４、１５、１６、１７）は、ＳＬＭ光学ユニットを有する。（形態１）

また、有利な構成は、従属請求項及び以下の記載から明らかにされる。

第２の形態のビデオアダプタは、光学部品（１７）のＳＬＭ光学ユニットが、反射型マイクロディスプレイを構成することが好ましい。反射型マイクロディスプレイは、特に、反射型ＬＣＤとしてもよい。

第３の形態のビデオアダプタは、光学部品（１７）のＳＬＭ光学ユニットが、個別に駆動しうるマイクロミラーであって、向きを設定することができるものを有するマイクロミラーアレイを構成することが好ましい。

第４の形態のビデオアダプタは、光学部品（１４，１５、１６）のＳＬＭ光学ユニットが、透過型マイクロディスプレイを構成することが好ましい。透過型マイクロディスプレイは、特に、透過型ＬＣＤ又は液晶レンズ方式の透過型マイクロディスプレイとしてもよい。

第５の形態のビデオアダプタは、少なくとも１つのＳＬＭ光学ユニットが、輝度制御、スペクトル強度制御、被写界深度制御、焦点合わせ制御、倍率制御、ビーム偏向、ビーム分離、ビームコースの光学補正を含むグループの中から選択された、前記ビデオアダプタにおける１又は２以上の機能を果たすことが好ましい。

第６の形態のビデオアダプタは、光学部品（１７）のＳＬＭ光学ユニットが、ビーム偏向用、焦点設定用、及び／又は、露出設定用のマイクロミラーアレイを有していることが好ましい。

第７の形態のビデオアダプタは、光学部品（１７）のＳＬＭ光学ユニットが、ビーム偏向用及び／又は露出設定用の反射型マイクロディスプレイを有していることが好ましい。

第８の形態のビデオアダプタは、光学部品（１４、１５、１６）のＳＬＭ光学ユニットが、焦点及び又は倍率設定用及び／又は露出設定用の透過型マイクロディスプレイを有していることが好ましい。

第９の形態の顕微鏡システムは、上記のビデオアダプタとそれに接続することができる顕微鏡を備えていることが好ましい。

第１０の形態の顕微鏡システムは、前記ビデオアダプタに接続することができるカメラを備えていることが好ましい。

第１１の形態の顕微鏡システムは、
対物レンズ（１０１）と、立体顕微鏡のチャネル（１０２、１０３）の少なくとも２つに設けられた変倍部（１０４、１０５）と、双眼鏡筒（１０６）とを有し、観測ビーム経路（１０９）の少なくとも一部を立体顕微鏡の文書化ポート（１１０）に出射するビームスプリッタ（１０７）が、チャネル（１０２、１０３）の少なくとも１つに設けられた、立体顕微鏡（１０１）と、
立体顕微鏡の文書化ポート（１１０）に接続される顕微鏡用接続部とカメラ用接続部とを有するビデオアダプタと、を備えていることが好ましい。

なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。

本発明に係るビデオアダプタは、ビデオアダプタのビーム経路に設けられた少なくとも１つのＳＬＭ光学ユニットを有している。かかるＳＬＭ光学ユニットは、それ自体は先行技術から公知であるが、特にビデオアダプタにおける使用に適している。これまでよりも技術的に非常に簡単に、特に、非常に小型で、軽量で、よりコンパクトで、応答時間が非常に短く、より精密な駆動を伴って、ビデオアダプタが実現されるという驚くべき広範な利点が生じる。

立体顕微鏡とビデオアダプタを有する公知の顕微鏡システムの断面を示す。 公知のビデオアダプタの構造の断面を示す。 本発明の特定の実施形態におけるビデオアダプタの断面を示す。

本出願において、「ＳＬＭ光学ユニット」という用語は、光波面の振幅及び／又は位相に高精度で影響を及ぼすことができるオプトエレクトロニック素子に対する総称として用いられるものとする。「ＳＬＭ」という略語は、「空間光変調器（Spatial Light Modulator）」を表す。これは、一般に、入射ビーム形状を変更するために、アレイの各点において駆動することができる電子駆動アレイ（光学駆動ＳＬＭも存在する。）を含む。ＳＬＭ技術の概要は、例えば非特許文献２に見られる。

ＳＬＭ光学ユニットは、特に、焦点合わせ及び／又は拡大のためにも用いられる。可変かつ調整可能な焦点距離を有する液晶レンズのような液晶光学ユニットが知られている（非特許文献３及び非特許文献４参照）。そのような液晶レンズの一形態は、２枚のガラス層の間に液晶層を有し、ガラス層は同心の透明電極リングによって表面が覆われている。電極リングに印加される電圧を変更することによって、これらの液晶レンズは、その焦点距離が変わる。いわゆる「ＥＡＰレンズ」（ＥＡＰとは、エレクトロアクティブポリマーをいう。）によると、他の可能性が生じ、レンズの屈折力は電圧を印加することによって変えることができる。そのような素子は、ビデオアダプタに存在する従来のレンズを全体として又は部分的に置き換えるのに非常に適している。かかる手段によると、簡単な焦点合わせが可能となる。ズームシステムの場合には、ＳＬＭ光学ユニットを使用することによって、置換可能なズーム素子が不要となる。電子的に駆動が行われることから、レンズ群を全体として又は互いに相対的に移動させる従前のモータを無しで済ませることもできる。

ＳＬＭ光学ユニットは、反射型マイクロディスプレイであってもよく、特に、反射型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であってもよい。そのような反射型ＬＣＤは、例えば、ＬＣｏＳ（エルコス、Liquid Crystal over Silicon）光変調器として実現することができる。反射型のＬＣｏＳマイクロディスプレイの構成及び機能に関しては、引用文献（非特許文献２）を参照されたい。

ＬＣＤシステムは、小型でアドレス指定可能な構造、高い分解能、及び、高いダイナミックレンジという長所を有する。高い精度かつ短い応答時間で、振幅及び位相変調を実現することができる。したがって、これらは、ビーム整形、ビーム分離、動的な収差補正等のために用いることができる。比較的新しい反射型ＬＣＤに加えて、透過型液晶ディスプレイのような透過型マイクロディスプレイ（「電子トランスペアレンシ」）が比較的長い期間にわたって知られており、本発明に対して同様に有利に用いることができる。

ＳＬＭ光学ユニットのさらに重要な代表例は、向きを設定することができ、個別に駆動しうるマイクロミラーを有するマイクロミラーアレイである（ＤＭＤ、デジタルマイクロミラーデバイス（Digtal Micromirror Device））。そのようなマイクロミラーアレイは、ビーム偏向及びビーム分離のために使用することができる。マイクロミラーの向きが、球面又は非球面式に（ないし、より一般的に非平面式に）適当に方向付けられている場合には、マイクロミラーアレイは、焦点合わせ及び／又は光学補正のために用いることができる。技術的原理及び可能な用途に関しては、非特許文献５を参照されたい。

以下の通り、従来のビデオアダプタの必須部品は、全体として、又は、少なくとも部分的に、ＳＬＭ光学ユニットによって置き換えることができる。

従来のビデオアダプタは、露出設定用の第１の光学部品と、焦点及び／又は倍率設定用の第２の光学部品と、観測ビーム経路をカメラの画像面に偏向するための第３の光学部品とを有する。すでに説明した通り、これらの光学部品は、一般に、それぞれ、アイリス絞り、収束レンズアセンブリ及び／又はズームシステム、及び、偏向ミラーである。

ビデオアダプタに通例含まれており、ビデオアダプタにおけるビーム経路をカメラの画像面に導く偏向ミラー（第３の光学部品）は、本発明によるとＳＬＭ光学ユニットとして、特に、反射型マイクロディスプレイ又はマイクロミラーアレイとして具体化することができる。例えば、検査対象領域をカメラの視野又は画像中心に移動するために、２つの互いに垂直な（ｘ−ｙ）空間軸の周りに偏向ミラーを傾けることは、例えば、マイクロミラーアレイのマイクロミラーを対応して傾けることによって置き換えることができる。このようにして、マイクロミラーを支える基板はその位置を変えることなく、マイクロミラーのみが向きを変える。この場合には、マイクロミラーはもっぱら電子的に駆動され、その結果として、偏向ミラーを駆動するための従来のモータは不要となる。これに相当する場所、重さ及びノイズの問題も、これによって解消される。さらに、電子技術はより明快に構成し得る。

さらに有利な構成によると、従来のビデオアダプタに含まれ、カメラの露出制御に役立つ駆動可能な（虹彩）絞り（第１の光学部品）は、ＳＬＭ光学ユニットによって置き換えることができる。特に、透過型マイクロディスプレイは、かかる目的に適合する。これによって、例えば、ビデオアダプタにおいて、輝度、スペクトル強度及びビームコースの被写界深度を電子的に制御することが可能となる。アイリス絞りを駆動するモータは不要となる。このことは、すでに述べた利点と関連している。透過型ＳＬＭ光学ユニットの絞りの形態、位置及び（分光）透過率は、適宜選択される。

最後に、従来のビデオアダプタに含まれ、焦点合わせ及び／又は拡大、又は、ズーム設定に役立つ素子（第２の光学部品）も、ＳＬＭ光学ユニットによって置き換えることができる。

マイクロミラーを非球面若しくは球面、又は、より一般に非平面に配向することによって、例えば、偏向ミラーを置き換えるＳＬＭ光学ユニット（例えば、マイクロミラーアレイ）を、焦点合わせのためにも利用することが考えられる。マイクロミラーアレイ又は反射型マイクロディスプレイは、偏向ミラーとして用いた場合には、輝度設定にも用いることができる。他方、アイリス絞りを置き換える透過型ＳＬＭ光学ユニットを、さらに焦点合わせにも利用することが考えられる。さらに、上記の場合には、光学補正（収差補正）も行うことができる。

本発明によると、ビデオアダプタにおいてＳＬＭ光学ユニットを用いることによって、特に、従来のビデオアダプタにおいて異なる光学部品の間に分散していた機能を統合することができる。さらに、（光学補正のような）従前から利用されてきた光学部品によっては実現することができなかった新たな機能も、実装することができる。

１又は２以上のＳＬＭ光学ユニットは、輝度制御、スペクトル強度制御、被写界深度制御、焦点合わせ制御、倍率制御、ビーム偏向、ビーム分離、ビームコースの光学補正を含むグループの中から選択された、ビデオアダプタにおける１又は２以上の機能を果たすことができる。この場合には、上記の機能の２つ又はそれ以上を、単一のＳＬＭ光学ユニットによって実現することができる。

特に好ましい構成によると、ビデオアダプタの光学部品のＳＬＭ光学ユニットは、マイクロミラーアレイを有する。このマイクロミラーアレイは、上記の機能の複数を同時に果たすことができ、第１に、例えば、顕微鏡の観測ビーム経路の少なくとも一部をカメラの画像面にビーム偏向するのに役立つ。例えば、マイクロミラーアレイを球面又は非球面に配置することで、個々のマイクロミラーを非平面状に設定することによって、同時に焦点効果も得られる。最後に、個々のマイクロミラー又はマイクロミラーのグループがカメラの画像面ではなく、例えば吸収体が設けられた異なる場所へ入射光を反射するように、これらを設定することによって、マイクロミラーアレイは露出設定にも適することになる。したがって、マイクロミラーアレイは、特定のダイナミックレンジ内で、露出を設定するのにも用いることができる。したがって、このように用いられたマイクロミラーアレイは、アイリス絞り、焦点合わせ素子、及び、偏向素子のように従来のビデオアダプタにおいて使用されていた３つの光学部品のすべてを原理的に置き換えることができる。

さらに有利な構成によると、本発明に係るビデオアダプタの光学部品のＳＬＭ光学ユニットは、反射型マイクロディスプレイを有しており、反射型マイクロディスプレイは、上述の機能の少なくとも２つの機能を果たすことができる。第１に、反射型マイクロディスプレイは、観測ビーム経路をカメラの画像面に偏向するのに適しており、第２に、露出設定に対する絞り効果は、目標を定めてマイクロディスプレイの領域を駆動することによって達成することができる。

最後に、本発明に係るビデオアダプタの光学部品のＳＬＭ光学ユニットは、透過型マイクロディスプレイを有していてもよい。この場合、「透過型マイクロディスプレイ」という用語は、上述の液晶レンズを含むものとする。したがって、透過型マイクロディスプレイは、ビデオアダプタにおける上記の機能のうちの複数の機能を果たすのに適しており、輝度、スペクトル強度、被写界深度、焦点合わせ、及び、倍率を制御することができる。最後に、ビームコースの光学補正も、特定の限度内で行うことができる。一般に、透過型ディスプレイは、アイリス絞り、及び、焦点合わせ及び／又は拡大素子のような従来のビデオアダプタに含まれる第１及び第２の光学部品を置き換えることができる。

本発明は、さらに、本発明に係るビデオアダプタを有する顕微鏡システム、及び、そのビデオアダプタに接続しうる顕微鏡に関し、他の構成によると、顕微鏡システムは、そのビデオアダプタに接続することができるカメラを有している。

このような顕微鏡システムに本発明に係るビデオアダプタを組み込むことによって、特に、ビデオアダプタのモータ駆動システムを省略できることに付随し、ビデオアダプタにおいてＳＬＭ光学ユニットにより新たに可能となる機能に関連する、すでに述べた利点が生じる。この点について、上記の説明を参照されたい。

特に、本発明に係る顕微鏡システムは、対物レンズ（立体顕微鏡の少なくとも２つのチャネルに対する共通の主体物レンズ、又は、立体顕微鏡のチャネルごとの別々の対物レンズ）と、立体顕微鏡のチャネルのうちの少なくとも２つに設けられた変倍部（不連続又は連続（ズーム）系）と、（オプションとして）双眼鏡筒とを有する立体顕微鏡を備え、観測ビーム経路の少なくとも一部を立体顕微鏡の文書化ポートに出射するビームスプリッタが立体顕微鏡のチャネルの少なくとも１つに設けられ、さらに、立体顕微鏡の文書化ポートに接続される顕微鏡用接続部とカメラ用接続部とを有する本発明に係るビデオアダプタを備えている。この場合において、少なくとも１つの光学部品は、ＳＬＭ光学ユニットを有している。ＳＬＭ光学ユニットは、特に、反射型マイクロディスプレイ又はマイクロミラーアレイであってもよい。この手段によって、すでに説明した通り、（特に、マイクロミラーアレイの形式による）関連する光学部品は、ビーム偏向に加えて、従来は第２の光学部品に付与されていた焦点設定の機能を同時に果たすことができ、その結果として、焦点設定に対して提供すべき機械的な（メカニカルな）解決手段は不要となる。他方で、すでに同様に説明したように、関連する光学部品は、露出設定の機能も果たすことができ、その結果として、ビデオアダプタに従来含まれていた第１の光学部品（特に、アイリス絞り）は不要となる。

概略を示した本発明の様々な特徴は、ここで提示した組み合わせとして用いることができるのみならず、本発明の枠組みから離れることなく、他の組み合わせとして、又は、それら自身として用いることもできる。

本発明及びその利点は、図面に示した実施例に基づいて、以下においてより詳細に説明がなされる。

図１は、立体顕微鏡１００とビデオアダプタ１を有する顕微鏡システム８０を示す。ビデオアダプタ１のさらなる変形例が、図１Ｂと図１Ｃの部分図に示されている。図１に従った顕微鏡システム８０の構造及び機能に関するより詳細な説明は、非特許文献１に見出される。ここで、当該文献を明示的に引用する。したがって、以下のテキストは大まかな概略を述べるに止まる。

対象物１０を検査するために、当該対象物は、立体顕微鏡１００、例えば、外科手術用顕微鏡によって観察されるとともに、カメラ（非図示）に接続することによって、検査過程を追跡し、伝達し、かつ／又は、文書化することもできる。カメラを顕微鏡１００に接続するために、顕微鏡１００用接続部とカメラ用接続部３を有するビデオアダプタ１が提供される。

立体顕微鏡１００は、公知の方式で構成される。すなわち、対象物１０から生じた光は、観測ビーム経路１０８、１０９の形状で、立体顕微鏡１００の共通の主対物レンズ１０１を介して、変倍部１０４、１０５のチャネルに到達する。前記変倍部１０４、１０５は、例えば、広い倍率範囲にわたって連続変倍を可能とするズームシステムであってもよい。図は、立体顕微鏡１００の２つのチャネル１０２、１０３を示しているが、例えば、補助ビーム経路、付加的な文書化ビーム経路等に対するチャネルをさらに有する構成も存在する。ビームスプリッタ１０７は、立体顕微鏡１００のチャネル１０３に存在し、当該ビームスプリッタは、観測ビーム経路の一部を文書化ポート１１０に出射する。立体顕微鏡１００の左右のチャネル１０２、１０３において光の条件が同一となるように、さらなるビームスプリッタ１１１が左のチャネル１０２に設けられ、当該ビームスプリッタは、主ビーム経路から、観測ビーム経路１０８のうちの同じ分だけを出射する。２つの主観察ビーム経路は、公知の方式で構成された双眼鏡筒１０６に到達する。図示された立体顕微鏡１００の構成によると、対象物１０に対する３次元の高倍率の観測が可能となる。

符号１は、ビデオアダプタを示し、より明確には、例えば、写真、フィルム又はＴＶアダプタを表していてもよい（部分図Ａ、Ｂ、Ｃにおける１、１’、１”を参照）。３つの光学部品が、３タイプのビデオアダプタ１、１’、１”のすべてに共通している。平行なビーム経路が顕微鏡１００のチャネル１０３から出射されることから、カメラの画像面に画像を生成するために、焦点設定用の（第２の）光学部品５、５’、５”が存在している。さらに、カメラの露出を設定するための（第１の）光学部品４、４’、４”が存在している。最後に、出射された（水平な）ビーム経路を、カメラの（垂直な）軸、又は、カメラの画像面の表面に垂直な方向に偏向するための偏向素子が、（第３の）光学部品７、７’、７”として存在している。部品４、４’、４”は、絞り、特に、アイリス絞りであってもよい。部品５、５’、５”は、レンズ又はレンズアセンブリを構成する。部品７、７’、７”は、ミラー又はプリズムのような偏向素子である。倍率の変更はカメラ画像における輝度の変更にも結びつくことから、特に可変倍率を有する立体顕微鏡１００の場合には、露出設定用の光学部品４、４’、４”は非常に重要である。露出設定用の光学部品４、４’、４”は、これに応じて、輝度の変化を補償するために駆動される。

図２は、先行技術によるビデオアダプタ１の断面を詳細に示す。ここで、本明細書の導入部においてすでに引用された、図２に示したビデオアダプタ１の構造及び機能を詳細に説明する特許文献１を明示的に引用するものとする。したがって、以下のテキストは、単に基本的な原理を提示するに止まる。

図２に示したビデオアダプタ１は、顕微鏡に対する接続部２を有しており、当該接続部２は、顕微鏡の文書化ポート１１０に接続することができる。前記接続部２から進むと、ビデオアダプタ１は、露出設定用の（第１の）光学部品４を有しており、当該光学部品はここではアイリス絞りとして具体化されている。対応するギアとシャフトを有するモータ３０は、対応するギア、シャフト、レバー３１、３２、３３とともに、アイリス絞り４の口径を制御する。倍率設定用の光学部品６が、軸１８の方向に続く。これは、ズームシステムであり、外部のハンドル４６ａ、４６ｂによって手動で駆動されるようにしてもよいし、より好ましくはモータによって駆動されるようにしてもよい。符号５は、焦点設定用の光学部品を示し、軸１８の方向に変位可能な円筒を構成するとともに、その内部にはズームシステム６が格納されている。この場合には、軸方向の変位はモータ４０によって行われる。さらに軸１８に沿って進むと、ビーム経路をカメラ１２の画像面に偏向する光学部品７がこれに続く。ここでは、光学部品７は、モータ５０によってｘ軸の周りに、さらなるモータ（非図示）によってこれに垂直なｙ軸の周りに、回転／旋回することができる簡単なミラーとして具体化されている。光学部品４乃至７からなるモータによる駆動システムのさらなる詳細は、引用した特許文献１（又はこれに対応する特許文献２）から収集することができる。

図２に示したビデオアダプタ１によって、対象物１０（図１参照）の出射像は、カメラ１２の画像面に導かれ、対象物画像は、ミラー７のＸＹ方向への移動によって、カメラ１２の画像面において方向づけられる。

図２による公知のビデオアダプタ１は、アイリス絞り４、焦点設定用部品５及びビーム偏向用部品７に対して、すでに４つのモータを有しており、ズームシステム６の駆動のためにさらなるモータが存在しうる。このことは、本明細書の導入部においてすでに述べた欠点と関連している。

これらの欠点を回避するために、技術的により簡便に実現することができる、図３によるビデオアダプタを提案する。

図２と図３における同一の参照番号は、同一の要素を示している。図３によるビデオアダプタ１の基本的な原理に関しては、図２についての説明を参照することができる。図３によるビデオアダプタは、光学部品１４乃至１７を有し、これらは概略的に示されているにすぎず、各々はＳＬＭ光学ユニットを含むか、又は構成する。簡単化するために、図３は、４つの光学部品１４乃至１７のすべてがＳＬＭ光学ユニットを有するものとしているが、ＳＬＭ光学ユニットを有していなければならないのは、少なくとも１つの光学部品にすぎないことを、はっきりと指摘しておく。（残りの部品は、図２の通りであってもよいし、完全に省略してもよい。）しかし、あらゆる置換の可能性を別々の図面に示さなくてもよいように、ここでは、上記の４つの部品１４乃至１７のすべてをＳＬＭ光学ユニットとして構成するという単純なやり方を選択した。この点について、以下で詳細に説明する。

光学部品１４はＳＬＭ光学ユニットを有しており、ＳＬＭ光学ユニットは、特に透過型マイクロディスプレイであってもよいし、特に透過型ＬＣＤであってもよい。これによって、任意の所望の絞り形状を設定することができる。さらに、透過型マイクロディスプレイによると、透過率とスペクトル強度の設定が可能となり、様々な絞り形状により、被写界深度の設定も可能となる。ＳＬＭ光学ユニットを有する光学部品１４を設けることによって、従来の露出設定用部品４（図２参照）と比較して、より多くの機能を実現することができる。さらに、部品１４を完全に電子的に駆動することができるため、光学部品４を駆動するモータ３０（図２参照）は不要となる。電子的駆動についての詳細は、さらに以下で説明する。

ＳＬＭ光学ユニットを有する光学部品１４は、液晶レンズ形式の透過型マイクロディスプレイであってもよい。そのような液晶レンズによると、様々な焦点距離の設定が可能となる。適当に駆動することによって、この部品は、可変絞りを設定するためにも用いることができる。最後に、すでに述べた、透過型マイクロディスプレイのさらなる機能は、それに対応する駆動によって、少なくとも一部を実現しうる。したがって、この場合には、部品１４は、従来の部品４、５、６（図２参照）の機能を果たすことができる。

ＳＬＭ光学ユニットを有する光学部品１５は、好ましくは透過型マイクロディスプレイであってもよく、特に液晶レンズ方式の透過型マイクロディスプレイであってもよい。焦点設定のための軸１８方向への移動を無くすることができるように、このレンズの焦点距離は電子的に設定し、調整することができる。したがって、従来の光学部品５に対応するモータ４０（図２参照）は不要となる。

ＳＬＭ光学ユニットを有する光学部品１６は、好ましくは、１又は２以上のレンズが特に液晶レンズ形式の透過型マイクロディスプレイによって置き換えられた、変倍又はズームシステムである。これによると、対応するレンズアセンブリを軸１８に沿って移動させることなく、倍率を設定することができ、その結果として、図２による従来の光学部品６において対応するハンドル４６ａ、４６ｂ（又はモータに基づく駆動システム）を不要とすることができる。

ＳＬＭ光学ユニットを有する光学部品１７は、好ましくは、反射型ＬＣＤ又は向きを設定することができ、個別に駆動し得るマイクロミラーを有するマイクロミラーアレイのような反射型マイクロディスプレイを構成する。マイクロミラーアレイは、ビデオアダプタの従来の光学部品による実質的にすべての機能を果たすことができるため、かかる状況においては特に好ましい。すなわち、個々のマイクロミラーは、（アレイの基準面に沿った）ｘ及びｙ方向に（個別に）調整可能／旋回可能であり、その結果として、対象物画像をカメラの画像面において移動させることができる。マイクロミラーアレイは完全に電子的に駆動することができるため、従来の光学部品７（図２についての説明を参照のこと）を駆動するための対応するモータは不要となる。さらに、マイクロミラーアレイは、マイクロミラーを非球面若しくは球面、又は、より一般的に非平面に適宜配向することによって、焦点合わせにも、画像収差の補正にも用いることができる。さらに、マイクロミラーを適宜配向することで、マイクロミラーアレイは輝度設定にも用いることができる。これは、すでに説明した通り、マイクロミラーアレイが、入射光の大体をカメラの画像面の方向に（軸１９の方向に）導くことができるからである。最後に、焦点の変更は倍率の変更にも関連しているため、マイクロミラーアレイ１７は、一定の領域においては倍率の設定にも適しており、従来の光学部品６（図２参照）を置き換えることができる。

上記の説明により、マイクロミラーアレイ１７を用いた場合には、図２による従来の光学部品４乃至７のすべての機能が、少なくとも特定の領域においてマイクロミラーアレイ１７によって果たされることが明らかとなる。したがって、マイクロミラーは、原理的に、上述の従来の光学部品４乃至７のすべてと、図３に示した光学部品１４、１５及び１６を置き換えることができる。

すでに説明したように、焦点合わせ効果を有する透過型マイクロディスプレイを用いることによって、光学部品１４は、従来の光学部品４、５と、おそらくは６を置き換えることができるため、光学部品１５と、おそらくは１６も置き換えることができる。同じことが、焦点合わせ及び絞り効果を有する透過型マイクロディスプレイを部品１５として用いることによって成り立つため、当該マイクロディスプレイは光学部品１４と、おそらくは１６も置き換えることができる。同様の考え方が、光学部品１６についても成り立つ。これらの様々な置換可能性について別々に図示することは、（保護範囲を限定するためではなく）説明を簡単化するために省略した。

図３は、さらに電子的駆動システムを示している。すなわち、符号２００は、光学部品１４、１５及び１６における単数又は複数の透過型マイクロディスプレイに対する電子的駆動システムを示している。符号１５０は、光学部品１７に対する電子的駆動システムを示している。部品１７と、１４、１５又は１６とを一緒に用いる際、統合された電子駆動システム３００が提供される。これによって、ダイナミックレンジに応じて輝度を制御／調整するために、透過型マイクロディスプレイとマイクロミラーアレイの双方について、例えば露出設定が連動して駆動されるようにすることができる。電子的駆動システムによると、特に、中央制御システム４００によって、顕微鏡１００とビデオアダプタ１に対する品質のより優れた、遅延を伴わない連動した駆動が可能となる。中央制御システム４００によると、例えば、顕微鏡において設定されたズーム倍率を抽出し、輝度の変化を補償するために、ビデオアダプタ１における露出設定に役立つＳＬＭ光学ユニットを有する光学部品１４乃至１７を、これに応じて駆動することができる。

本発明により提案されたビデオアダプタと本発明による顕微鏡システムによると、ビデオアダプタ、及び、ビデオアダプタと顕微鏡を有する共通システムを駆動及び調整する、新たな可能性が開かれる。さらに、提案した新規な光学部品によると、対応するビデオアダプタの従来の部品の複数の機能を果たすことができるため、従来の光学部品の１又は２以上のものを置き換えることができる。

１、１’、１” ビデオアダプタ
２、２’、２” 顕微鏡用接続部
３、３’３” カメラ用接続部
４ 露出設定用光学部品
５ 焦点設定用光学部品
６ 倍率設定用光学部品
７ ビーム経路偏向用光学部品
１０ 対象物
１２ カメラ
１４〜１７ ＳＬＭ光学ユニットを有する光学部品
１８、１９ 軸
３０ 光学部品４用モータ
３１ シャフト
３２ トランスミッション
３３ レバー
４０ 光学部品５用モータ
４６ａ、４６ｂ ハンドル
５０ 光学部品７用モータ
８０ 顕微鏡システム
１００ 顕微鏡、立体顕微鏡
１０１ 対物レンズ
１０２、１０３ 立体顕微鏡のチャネル
１０４、１０５ 変倍部
１０６ 双眼鏡筒
１０７ ビームスプリッタ
１０８、１０９ 観測ビーム経路
１１０ 文書化ポート
１１１ ビームスプリッタ
１５０、２００ ＳＬＭ光学ユニット用電子駆動システム
３００ 統合電子駆動システム
４００ 中央制御システム

Claims (11)

1. 顕微鏡への接続部とカメラへのさらなる接続部とを備え、露出設定用、焦点及び／又は倍率設定用、及び／又は、顕微鏡の観測ビーム経路（１０９）の少なくとも一部をカメラの画像面に偏向するための少なくとも１つの光学部品（４、５、６、７、１４、１５、１６、１７）を備えている、顕微鏡用のビデオアダプタであって、
   少なくとも１つの光学部品（１４、１５、１６、１７）は、ＳＬＭ光学ユニットを有することを特徴とするビデオアダプタ。
2. 光学部品（１７）のＳＬＭ光学ユニットは、反射型マイクロディスプレイ、特に、反射型ＬＣＤを構成することを特徴とする、請求項１に記載のビデオアダプタ。
3. 光学部品（１７）のＳＬＭ光学ユニットは、個別に駆動しうるマイクロミラーであって、向きを設定することができるものを有するマイクロミラーアレイを構成することを特徴とする、請求項１又は２に記載のビデオアダプタ。
4. 光学部品（１４，１５、１６）のＳＬＭ光学ユニットは、透過型マイクロディスプレイ、特に、透過型ＬＣＤ又は液晶レンズ方式の透過型マイクロディスプレイを構成することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のビデオアダプタ。
5. 少なくとも１つのＳＬＭ光学ユニットは、輝度制御、スペクトル強度制御、被写界深度制御、焦点合わせ制御、倍率制御、ビーム偏向、ビーム分離、ビームコースの光学補正を含むグループの中から選択された、前記ビデオアダプタにおける１又は２以上の機能を果たすことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のビデオアダプタ。
6. 光学部品（１７）のＳＬＭ光学ユニットは、ビーム偏向用、焦点設定用、及び／又は、露出設定用のマイクロミラーアレイを有していることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のビデオアダプタ。
7. 光学部品（１７）のＳＬＭ光学ユニットは、ビーム偏向用及び／又は露出設定用の反射型マイクロディスプレイを有していることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のビデオアダプタ。
8. 光学部品（１４、１５、１６）のＳＬＭ光学ユニットは、焦点及び又は倍率設定用及び／又は露出設定用の透過型マイクロディスプレイを有していることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のビデオアダプタ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のビデオアダプタとそれに接続することができる顕微鏡を備えている顕微鏡システム。
10. 前記ビデオアダプタに接続することができるカメラを備えている、請求項９に記載の顕微鏡システム。
11. 対物レンズ（１０１）と、立体顕微鏡のチャネル（１０２、１０３）の少なくとも２つに設けられた変倍部（１０４、１０５）と、双眼鏡筒（１０６）とを有し、観測ビーム経路（１０９）の少なくとも一部を立体顕微鏡の文書化ポート（１１０）に出射するビームスプリッタ（１０７）が、チャネル（１０２、１０３）の少なくとも１つに設けられた、立体顕微鏡（１０１）と、
    立体顕微鏡の文書化ポート（１１０）に接続される顕微鏡用接続部とカメラ用接続部とを有するビデオアダプタと、を備えている、請求項９又は１０に記載の顕微鏡システム。

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