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JP2008275668A - Stereoscopic observation device - Google Patents

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JP2008275668A
JP2008275668A JP2007115657A JP2007115657A JP2008275668A JP 2008275668 A JP2008275668 A JP 2008275668A JP 2007115657 A JP2007115657 A JP 2007115657A JP 2007115657 A JP2007115657 A JP 2007115657A JP 2008275668 A JP2008275668 A JP 2008275668A
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JP
Japan
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observation
image
optical system
stereoscopic
change
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Pending
Application number
JP2007115657A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Yamada
正裕 山田
Sunao Aoki
青木  直
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simply and stereoscopically view an object for observation in a form that all of a plurality of spatial recognition factors held by human including motion parallax are met without a contradiction by an optical means. <P>SOLUTION: Light from the object 1 for observation is formed by an image formation optical system (microscope optical system 20) and an observed image 12 is projected in the space. By this stereoscopic observation device, the observation direction of the object 1 for observation viewed from the image formation optical system periodically changes by a rotary motor 2A (and a rotation stage 2). Consequently, the image of the object for observation viewed from the different observation directions is formed on the observation side as the observed image 12. Furthermore, the projection direction of the observed image 12 by the image formation optical system periodically changes by being synchronized with the change of the observation direction of the rotary motor 2A by a deflection mirror 7. Thus, a stereoscopic image which can be stereoscopically viewed corresponding to the motion parallax is formed as the observed image 12. When viewed from an observer, the stereoscopic image viewed from a different angle is observed in accordance with its observation angle when the observation angle is changed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば観察対象物を拡大して立体視することができるようにするための立体観察装置に関する。   The present invention relates to a stereoscopic observation device for enabling, for example, an observation object to be enlarged and stereoscopically viewed.

従来より、立体視が可能な光学式顕微鏡として実体顕微鏡が知られている。実体顕微鏡は、相異なる角度から見た観察対象物の拡大像を得る拡大光学系と、それら相異なる角度からの拡大像を、観察像としてそれぞれ左右の眼に送るための接眼光学系とを備えている。立体像の観察は、一対の接眼レンズを両眼で覗き込むことでなされる。   Conventionally, a stereoscopic microscope is known as an optical microscope capable of stereoscopic viewing. The stereomicroscope includes a magnifying optical system for obtaining magnified images of the observation object viewed from different angles, and an eyepiece optical system for sending the magnified images from the different angles to the left and right eyes as observation images. ing. A stereoscopic image is observed by looking into a pair of eyepieces with both eyes.

また、特許文献1には、接眼レンズを用いることなく、観察像を立体視することができる光学装置が記載されている。この光学装置は、対物レンズの光束を右目用と右目用とに分離する手段と、分離された各光束による中間像を形成する手段と、各光束による中間像を接眼レンズを用いることなく観察可能にするための視野レンズおよび射出レンズとを備えている。また、この光学装置は、左右の光束による射出瞳の間隔を変えることができる一対の回転ミラーを有し、ひとみ間隔を観察者に応じて調整することができるようになっている。
特開昭60−112016号公報
Patent Document 1 describes an optical device that can stereoscopically observe an observation image without using an eyepiece. This optical device can separate the light beam of the objective lens into a right eye and a right eye, a means for forming an intermediate image by each separated light beam, and an intermediate image by each light beam can be observed without using an eyepiece. A field lens and an exit lens. In addition, this optical device has a pair of rotating mirrors that can change the interval between the exit pupils by the right and left light beams, and can adjust the pupil interval according to the observer.
JP-A-60-112016

ところで、人間が立体を認識するための生理的要因としては両眼視差の存在が重要であるが、それ以外の要因として、輻輳角、運動視差、および調節(焦点調節)がある。人間が立体像を、より正確に把握するためには、それらの要因をすべて矛盾なく機能させる必要がある。そうしないと、人は相矛盾する情報に混乱してしまい誤った認識をするおそれや、それに伴う眼精疲労や脳の疲労により長時間の観察が困難となるおそれがある。しかしながら、従来の実体顕微鏡による立体視では、観察対象を極めて固定されたある方向から見た像の観察による、ある方向からだけの両眼視差情報と輻輳角とが得られるのみである。このため、視点を静止した状態では違和感なく立体的に見えても、視点を動かしたときには観察像が変化しない、すなわち運動視差が実現できていないので、視点を移動させたときに不自然に感じてしまう問題があった。つまり、人が立体を的確に誤りなく感じるためには、運動視差を得ることが極めて重要であって、観察対象を多少なりとも見る角度を変えながら観察できるようにすることが必要であるのだが、従来の実体顕微鏡では、それが実現できていない。上記特許文献1に記載の光学装置も同様に、運動視差のない擬似的な立体視しか実現できていない。   By the way, the presence of binocular parallax is important as a physiological factor for a human to recognize a solid, but other factors include convergence angle, motion parallax, and adjustment (focus adjustment). In order for humans to grasp a stereoscopic image more accurately, it is necessary to make all of these factors function consistently. Otherwise, humans may be confused by conflicting information and misrecognized, and it may be difficult to observe for a long time due to eye strain and brain fatigue. However, in stereoscopic viewing with a conventional stereomicroscope, binocular parallax information and a convergence angle only from a certain direction can be obtained only by observing an image obtained by viewing the observation target from a certain fixed direction. For this reason, even if the viewpoint is stationary, it looks three-dimensional without a sense of incongruity, but the observation image does not change when the viewpoint is moved, that is, motion parallax is not realized, so it feels unnatural when the viewpoint is moved. There was a problem. In other words, it is extremely important to obtain motion parallax in order for people to feel a solid accurately and without error, and it is necessary to be able to observe the observation object while changing the viewing angle somewhat. This is not possible with conventional stereomicroscopes. Similarly, the optical device described in Patent Document 1 can only realize pseudo stereoscopic vision without motion parallax.

また、実体顕微鏡では、両眼視差を得るために、一つの観察対象物を2つの光学系で観察する必要がある。しかしながら、レンズの大きさの制限やまたそれらのパーツを納めるためのスペースが確保できないといった問題があるために、あまり高倍率で観察できるような装置は実現できていない。一方、通常の光学式顕微鏡は、数百倍までの高倍率の観察は可能であるが、立体観察は不可能であった。このため昨今では、いろいろな角度で観察した画像をコンピュータに取り込み、それらの画像をコンピュータ上で合成し、観察像をコンピュータの画面上で回転させながら観察するという手法により立体構造の把握を手助けする方法が取られたりしているのが現状である。しかしながら、顕微鏡による観察像を、電子的なディスプレイ装置、例えば液晶ディスプレイなどを用いず、言い換えれば、通常の光学式顕微鏡と同じ様に光学的な手段を用いて、簡便に立体視する装置が実現できれば便利である。かつ、その立体視を、両眼視差と輻輳角だけでなく、運動視差も含めた、人間の持つ複数の空間認識要素をすべて矛盾なく満足した形で行えるようにすることができれば便利である。   Further, in a stereomicroscope, it is necessary to observe one observation object with two optical systems in order to obtain binocular parallax. However, there is a problem that the size of the lens is limited and a space for housing those parts cannot be secured, so an apparatus that can observe at a very high magnification cannot be realized. On the other hand, a normal optical microscope is capable of high-magnification observation up to several hundred times, but stereoscopic observation is impossible. For this reason, in recent years, images that have been observed from various angles are imported into a computer, these images are combined on a computer, and the observation image is rotated and rotated on the computer screen to help grasp the three-dimensional structure. The current situation is that a method is taken. However, a device for easily viewing stereoscopic images using an optical means in the same way as an ordinary optical microscope is realized without using an electronic display device such as a liquid crystal display. It is convenient if possible. In addition, it would be convenient if the stereoscopic vision could be performed in a satisfactory manner without any contradiction, including not only binocular parallax and convergence angle but also motion parallax.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光学的な手段により、運動視差を含む人間の持つ複数の空間認識要素をすべて矛盾なく満足した形で、観察対象物を簡便に立体視することができるようにした立体観察装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and its object is to simplify an observation target by optical means in a manner that satisfies all the plurality of human spatial recognition elements including motion parallax without contradiction. Another object of the present invention is to provide a stereoscopic observation apparatus that can perform stereoscopic viewing.

本発明の立体観察装置は、観察対象物からの光を結像して空間中に観察像を投射する結像光学系と、結像光学系から見た観察対象物の観察方向を周期的に変化させる観察方向変更手段と、観察方向変更手段による観察方向の変化に応じて、結像光学系による観察像の投射方向を周期的に変化させる投射方向変更手段と、観察方向変更手段による観察方向の変化の周期と投射方向変更手段による投射方向の変化の周期との同期制御を行う制御手段とを備えたものである。   The stereoscopic observation apparatus according to the present invention includes an imaging optical system that images light from an observation object and projects an observation image in space, and an observation direction of the observation object viewed from the imaging optical system periodically. An observation direction changing means for changing, a projection direction changing means for periodically changing the projection direction of the observation image by the imaging optical system according to a change in the observation direction by the observation direction changing means, and an observation direction by the observation direction changing means And a control means for performing synchronous control of the period of change of the projection direction and the period of change of the projection direction by the projection direction changing means.

本発明の立体観察装置では、観察対象物からの光が結像光学系によって結像されて空間中に観察像が投射される。この立体観察装置では、観察方向変更手段によって、結像光学系から見た観察対象物の観察方向が周期的に変化する。従って、観察側には、異なる観察方向から見た観察対象物の像が形成される。さらに、観察方向変更手段による観察方向の変化に同期して、結像光学系による観察像の投射方向が周期的に変化する。これにより、運動視差に対応した立体視可能な立体像が形成される。観察者から見ると、観察角度を変えたときに、その観察角度に対応して異なる角度から見た立体像が観察される。   In the stereoscopic observation apparatus of the present invention, light from the observation object is imaged by the imaging optical system and an observation image is projected into the space. In this stereoscopic observation apparatus, the observation direction of the observation object viewed from the imaging optical system is periodically changed by the observation direction changing unit. Therefore, an image of the observation object viewed from different observation directions is formed on the observation side. Furthermore, the projection direction of the observation image by the imaging optical system periodically changes in synchronization with the change in the observation direction by the observation direction changing unit. Thereby, a stereoscopically viewable stereoscopic image corresponding to the motion parallax is formed. From the viewpoint of the observer, when the observation angle is changed, a stereoscopic image viewed from a different angle corresponding to the observation angle is observed.

本発明の立体観察装置によれば、結像光学系から見た観察対象物の観察方向を周期的に変化させると共に、その観察方向の変化に同期して観察像の投射方向を周期的に変化させるようにしたので、異なる観察方向から見た立体視可能な観察対象物の像を、運動視差に対応した状態で形成することができる。すなわち、光学的な手段により、運動視差を含む人間の持つ複数の空間認識要素をすべて矛盾なく満足した形で、観察対象物を簡便に立体視することができる。   According to the stereoscopic observation apparatus of the present invention, the observation direction of the observation object viewed from the imaging optical system is periodically changed, and the projection direction of the observation image is periodically changed in synchronization with the change in the observation direction. Therefore, it is possible to form an image of a stereoscopically observable object viewed from different observation directions in a state corresponding to motion parallax. That is, the object to be observed can be easily stereoscopically viewed by optical means in a form that satisfies all of the plurality of human space recognition elements including motion parallax without contradiction.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る立体観察装置の一構成例を示している。本実施の形態における立体観察装置は、立体視可能な光学式顕微鏡に関する。この立体観察装置は、顕微鏡像を、電子的なディスプレイ装置、例えば液晶ディスプレイなどを用いず、言い換えれば、(通常の光学式顕微鏡と同じ様に)光学的な手段を用いて、簡便に立体顕微鏡像を空間像として表示する装置である。   FIG. 1 shows a configuration example of a stereoscopic observation apparatus according to the first embodiment of the present invention. The stereoscopic observation apparatus according to the present embodiment relates to an optical microscope capable of stereoscopic viewing. This stereoscopic observation apparatus does not use an electronic display device, such as a liquid crystal display, in other words, simply using a stereoscopic microscope (in the same way as a normal optical microscope). It is a device that displays an image as an aerial image.

この立体観察装置は、回転モータ2Aと、回転モータ2Aに直結され、観察対象物1が載置された状態で回転可能に構成された回転ステージ2と、間欠的な発光制御が可能に構成され、観察対象物1を可視光で照明する照明装置3と、観察対象物1を拡大して空間中に観察像(空間像、立体像)12を形成(投射)する顕微鏡光学系20とを備えている。この立体観察装置はまた、例えばガルバノミラーで構成され、観察像12の投射方向を変化させる偏向ミラー7と、回転ステージ2(回転モータ2A)の回転制御、照明装置3の照明タイミングの制御、および偏向ミラー7の偏向角制御を行う制御装置8とを備えている。   This stereoscopic observation apparatus is configured to be capable of intermittent light emission control with a rotary motor 2A, a rotary stage 2 that is directly connected to the rotary motor 2A and is configured to be rotatable with the observation object 1 placed thereon. And an illumination device 3 that illuminates the observation object 1 with visible light, and a microscope optical system 20 that enlarges the observation object 1 and forms (projects) an observation image (spatial image, stereoscopic image) 12 in the space. ing. This stereoscopic observation apparatus is also composed of, for example, a galvano mirror, and controls the rotation of the deflection mirror 7 that changes the projection direction of the observation image 12, the rotation stage 2 (rotation motor 2A), the illumination timing of the illumination apparatus 3, and And a control device 8 for controlling the deflection angle of the deflection mirror 7.

顕微鏡光学系20は、内部が空洞の鏡筒5と、この鏡筒5の両端に設けられた対物レンズ4およびリレー・拡大レンズ6とを有している。対物レンズ4は、回転ステージ2上の観察対象物1からの光を拡大結像し、鏡筒5の内部に対物像(空間像)11を形成するようになっている。リレー・拡大レンズ6は、リレー光学系および拡大光学系としての機能を有し、対物レンズ4による空間像11をさらに拡大して鏡筒5の外部に引き出すものである。リレー・拡大レンズ6は、拡大率を変えられるようにズームレンズ(変倍光学系)を含んでいても良い。   The microscope optical system 20 includes a lens barrel 5 having a hollow inside, and an objective lens 4 and a relay / magnifying lens 6 provided at both ends of the lens barrel 5. The objective lens 4 enlarges the light from the observation object 1 on the rotary stage 2 and forms an objective image (spatial image) 11 inside the lens barrel 5. The relay / magnifying lens 6 has a function as a relay optical system and a magnifying optical system, and further enlarges the aerial image 11 by the objective lens 4 and draws it out of the lens barrel 5. The relay / magnifying lens 6 may include a zoom lens (variable magnification optical system) so that the magnification can be changed.

ここで、本実施の形態において、回転モータ2Aおよび回転ステージ2が、本発明における「観察方向変更手段」の一具体例に対応する。また、偏向ミラー7が、本発明における「投射方向変更手段」の一具体例に対応する。また、顕微鏡光学系20が、本発明における「結像光学系」の一具体例に対応し、リレー・拡大レンズ6が、本発明における「投射レンズ系」の一具体例に対応する。また、制御装置8が、本発明における「制御手段」の一具体例に対応し、照明装置3が、本発明における「照明手段」の一具体例に対応する。   Here, in the present embodiment, the rotary motor 2A and the rotary stage 2 correspond to a specific example of “observation direction changing means” in the present invention. The deflection mirror 7 corresponds to a specific example of “projection direction changing means” in the present invention. The microscope optical system 20 corresponds to a specific example of “imaging optical system” in the present invention, and the relay / magnifying lens 6 corresponds to a specific example of “projection lens system” in the present invention. The control device 8 corresponds to a specific example of “control means” in the present invention, and the lighting device 3 corresponds to a specific example of “illumination means” in the present invention.

回転モータ2Aは、図1に示したXZ平面内で回転ステージ2を回転運動させるものである。回転モータ2Aは、回転ステージ2を周期的に回転させることで顕微鏡光学系20から見た観察対象物1の観察方向を周期的に変化させるようになっている。偏向ミラー7は、回転ステージ2の回転平面と同一のXZ平面内で周期的に往復運動するようになっている。偏向ミラー7は、回転モータ2A(および回転ステージ2)による観察方向の変化に同期して、顕微鏡光学系20(のリレー・拡大レンズ6)から出射した光束を観察側に向けて周期的に偏向させることで、観察像12の投射方向を周期的に変化させるようになっている。この場合において、偏向ミラー7は、顕微鏡光学系20から見た観察対象物1の観察方向に対応した方向に観察像12の投射方向を変化させる。偏向ミラー7の偏向角と回転ステージ2(回転モータ2A)の回転角との相関関係については、後に具体例を挙げて詳述する。   The rotary motor 2A rotates the rotary stage 2 within the XZ plane shown in FIG. The rotation motor 2 </ b> A periodically changes the observation direction of the observation object 1 as viewed from the microscope optical system 20 by periodically rotating the rotary stage 2. The deflection mirror 7 periodically reciprocates in the same XZ plane as the rotation plane of the rotary stage 2. The deflection mirror 7 periodically deflects the light beam emitted from the microscope optical system 20 (the relay / magnifying lens 6) toward the observation side in synchronization with the change in the observation direction by the rotary motor 2A (and the rotation stage 2). By doing so, the projection direction of the observation image 12 is periodically changed. In this case, the deflection mirror 7 changes the projection direction of the observation image 12 in a direction corresponding to the observation direction of the observation object 1 viewed from the microscope optical system 20. The correlation between the deflection angle of the deflection mirror 7 and the rotation angle of the rotary stage 2 (rotary motor 2A) will be described in detail later with a specific example.

制御装置8は、回転モータ2A(および回転ステージ2)による観察方向の変化の周期と偏向ミラー7による投射方向の変化の周期との同期制御を行うようになっている。制御装置8はさらに、照明装置3による照明タイミングの同期制御を行うようになっている。制御装置8は、後述するように、偏向ミラー7が一定の角速度で偏向している期間のみ、観察対象物1が照明されるよう、照明装置3による照明タイミングの制御を行うようになっている。これらの同期制御については、後に具体例を挙げて詳述する。   The control device 8 performs synchronous control of the period of change in the observation direction by the rotary motor 2A (and the rotary stage 2) and the period of change in the projection direction by the deflection mirror 7. The control device 8 further performs synchronized control of illumination timing by the illumination device 3. As will be described later, the control device 8 controls the illumination timing by the illumination device 3 so that the observation object 1 is illuminated only during a period in which the deflection mirror 7 is deflected at a constant angular velocity. . These synchronization controls will be described in detail later with specific examples.

次に、本実施の形態に係る立体観察装置の動作を説明する。
この立体観察装置では、観察する被写体となる観察対象物1が、回転モータ2A上に搭載された回転ステージ2の上に載置され、回転モータ2Aの回転とともに回転する。観察対象物1は照明装置3により照明される。観察対象物1によって散乱された光は対物レンズ4によって鏡筒5内に導かれ、リレー・拡大レンズ6から放射される。放射された光は偏向ミラー7により反射され観察者の右眼10Rおよび左眼10Lに入射し観察像12が観察される。ここで、観察対象物1の像は、対物レンズ4およびリレー・拡大レンズ6によって拡大されて空間中に投射される。像が拡大される機構は通常の光学式顕微鏡と変わらないが、観察者が観察する像は通常の光学式顕微鏡が虚像であるのに対し、この立体観察装置による観察像12は空間像である。空間像は対物レンズ4によって一度鏡筒5内に結像する。その空間像(対物像11)はさらにリレー・拡大レンズ6のリレー光学系で引き出され、必要に応じてズームレンズ等の拡大光学系によって拡大され、再び空間像(観察像12)として結像する。この空間像を観察者は観察することになる。
Next, the operation of the stereoscopic observation apparatus according to the present embodiment will be described.
In this stereoscopic observation apparatus, an observation object 1 that is an object to be observed is placed on a rotary stage 2 mounted on a rotary motor 2A, and rotates with the rotation of the rotary motor 2A. The observation object 1 is illuminated by the illumination device 3. The light scattered by the observation object 1 is guided into the lens barrel 5 by the objective lens 4 and emitted from the relay / magnifying lens 6. The emitted light is reflected by the deflecting mirror 7 and enters the observer's right eye 10R and left eye 10L, and the observation image 12 is observed. Here, the image of the observation object 1 is magnified by the objective lens 4 and the relay / magnifying lens 6 and projected into the space. The mechanism by which the image is magnified is not different from that of a normal optical microscope, but the image observed by the observer is a virtual image of the normal optical microscope, whereas the observation image 12 by this stereoscopic observation device is a spatial image. . The aerial image is formed once in the lens barrel 5 by the objective lens 4. The aerial image (object image 11) is further extracted by the relay optical system of the relay / magnifying lens 6, and is magnified by a magnifying optical system such as a zoom lens as necessary, and is again formed as an aerial image (observation image 12). . An observer observes this aerial image.

また、この立体観察装置では、回転ステージ2(および回転モータ2A)と偏向ミラー7との同期した運動機構により、空間像(観察像12)が立体像として観察される。この立体像が観察される機構について説明する。回転ステージ2の上に配置された観察対象物1を回転させながら対物レンズ4によって画像を取り込むと、回転に従い回転角に従った様々な角度から観察した観察対象物1の映像が対物レンズ4から取り込まれることになる。このため、表示される空間像は回転ステージ2の回転角に応じて様々な角度から観察した像として表示される。そこで、この空間像を表示するとき回転ステージ2の角度に一致した方向から表示すると立体像が構成される。   Further, in this stereoscopic observation apparatus, the aerial image (observation image 12) is observed as a stereoscopic image by the synchronized movement mechanism of the rotary stage 2 (and the rotary motor 2A) and the deflection mirror 7. The mechanism by which this stereoscopic image is observed will be described. When an image is captured by the objective lens 4 while rotating the observation object 1 arranged on the rotation stage 2, images of the observation object 1 observed from various angles according to the rotation angle according to the rotation are displayed from the objective lens 4. Will be captured. For this reason, the displayed aerial image is displayed as an image observed from various angles according to the rotation angle of the rotary stage 2. Therefore, when this aerial image is displayed, a stereoscopic image is formed if it is displayed from a direction that matches the angle of the rotary stage 2.

この立体像として見える原理を、図2および図3を利用してさらに詳細に説明する。図2は、分かりやすくするために図1で示した構成を必要最小限に簡便に図示したものである。図1の観察対象物1は、光の散乱体であるので、発光点の集合で構成されていると考えて良い。そこで、その発光点の集合のうち、ある一つの発光点に注目して、そこから放射された光について考えると分かりやすい。本実施の形態における立体視の原理は、この一点の発光点についてさえ分かれば説明できる。なぜなら、観察対象物1の他の発光点も全く同様に考えることができ、そしてそれらのすべての発光点からの光の挙動を集め重ねあわせることで空間像が構成されるからである。以上の理由により、図2に示すように観察対象物1として、ある一点(物点1A)のみについて説明する。また、回転による観察状態の差を説明するため、物点1Aは、回転ステージ2上において回転中心2Bから離れた位置にあるものとする。   The principle of viewing as a three-dimensional image will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 2 shows the configuration shown in FIG. 1 as simple as possible for the sake of simplicity. Since the observation object 1 in FIG. 1 is a light scatterer, it may be considered to be composed of a set of light emitting points. Therefore, it is easy to understand by focusing on a certain light emitting point in the set of light emitting points and considering the light emitted therefrom. The principle of stereoscopic vision in the present embodiment can be explained as long as this single light emitting point is known. This is because the other light emitting points of the observation object 1 can be considered in the same manner, and the aerial image is constructed by collecting and superimposing the behavior of light from all the light emitting points. For the above reason, only one point (object point 1A) will be described as the observation object 1 as shown in FIG. Further, in order to explain the difference in observation state due to rotation, the object point 1A is assumed to be located on the rotary stage 2 away from the rotation center 2B.

図3は、偏向ミラー7の偏向角と回転ステージ2(回転モータ2A)の回転角との相関関係を示している。ここで、図中の偏向ミラー7と回転ステージ2上の物点1Aに付加してある番号P1,P2,P3は、偏向ミラー7の偏向角と回転ステージ2の回転角とを対応付けるため番号であり、偏向ミラー7がある番号の位置にあるときは、回転ステージ2の回転角はそれと同一の番号の位置にあるということを示している。また、時間の進展は、この番号の順番、P1,P2,P3の順に進み、図3では説明の都合上、「ある一定時間」の偏向ミラー7と回転ステージ2との状態が重ねあわされて示されている。顕微鏡光学系20は、分かりやすくするために「針穴写真機(ピンホールカメラ)」のような極めてシンプルな構造であるものとする。このような構造であるとしても、ここで説明しようとしている空間表示のメカニズムに関する一般性は失われない。図3に示した光線L1,L2,L3は物点1Aから放出した光のうち顕微鏡光学系20の絞りStの中心、すなわち、「針穴写真機」のピンホール(針穴)を通過した光線である。   FIG. 3 shows the correlation between the deflection angle of the deflection mirror 7 and the rotation angle of the rotary stage 2 (rotary motor 2A). Here, numbers P1, P2, P3 added to the deflection mirror 7 and the object point 1A on the rotary stage 2 in the figure are numbers for associating the deflection angle of the deflection mirror 7 with the rotation angle of the rotary stage 2. Yes, when the deflection mirror 7 is at a certain number position, it indicates that the rotation angle of the rotary stage 2 is at the same number position. Further, the progress of time proceeds in the order of this number, P1, P2, and P3. In FIG. 3, for the convenience of explanation, the states of the deflection mirror 7 and the rotary stage 2 for a certain period of time are overlapped. It is shown. The microscope optical system 20 is assumed to have a very simple structure such as a “needle hole camera (pinhole camera)” for easy understanding. Even if it is such a structure, the generality regarding the mechanism of the spatial display which is going to be explained here is not lost. Light rays L1, L2, and L3 shown in FIG. 3 pass through the center of the aperture stop St of the microscope optical system 20, that is, the light emitted from the object point 1A, that is, the pinhole (needle hole) of the “needle hole camera”. It is.

なお、図3の説明では、回転ステージ2上での回転角の位置が「P2」にあるときを基準角度(回転角0°)とし、「P1」側の回転角を−α、「P3」側の回転角をαとする。まず、図3に示すように、回転ステージ2(回転モータ2A)の回転角の位置が「P1」、すなわち、角度が−αの位置にあったとき、物点1Aから光線が発し、その中の光線のうちピンホールを通過した光線が破線の「光線L1」で示されている。回転ステージ2の回転角の位置が「P1」であるとき、偏向ミラー7の位置は「P1」、すなわち、偏向角度が−α/2にあるように制御されている。このため、前述の「光線L1」で示した光線は図3に示した方向に反射され観察者によって認識される。   In the description of FIG. 3, when the position of the rotation angle on the rotation stage 2 is “P2”, the rotation angle on the “P1” side is −α, “P3”. The rotation angle on the side is α. First, as shown in FIG. 3, when the rotational angle position of the rotary stage 2 (rotational motor 2A) is “P1,” that is, the angle is at the position of −α, a light beam is emitted from the object point 1A. The light ray that has passed through the pinhole is indicated by a broken line “light ray L1”. When the position of the rotation angle of the rotary stage 2 is “P1”, the position of the deflection mirror 7 is controlled to be “P1”, that is, the deflection angle is −α / 2. For this reason, the light beam indicated by the above-mentioned “light beam L1” is reflected in the direction shown in FIG. 3 and recognized by the observer.

次に、図3に示すように、回転ステージ2が時間と共に回転し回転角の位置が「P2」、すなわち、角度が「0°」の位置にあったとき、物点1Aから光線が発し、その中の光線のうちピンホールを通過した光線が実線の「光線L2」で示されている。回転ステージ2の回転角の位置が「P2」であるとき、偏向ミラー7も時間と共に偏向し偏向ミラー7の位置は「P2」、すなわち、偏向角度が「0°」になるように制御されている。このため、前述の「光線L2」は図3に示した方向に反射され観察者によって認識される。そして、図3に示すように、回転ステージ2が時間と共にさらに回転し回転角の位置が「P3」、すなわち、角度が+αの位置になったとき、物点1Aから発せられた光線で、その中の光線のうちピンホールを通過した光線が一点鎖線の「光線L3」で示されている。回転ステージ2の回転角の位置が「3」の位置あるとき、偏向ミラー7も時間と共に偏向し偏向ミラー7の位置は「P3」、すなわち、偏向角度が+α/2になるように制御されている。このため、前述の「光線L3」で示した光線は図3に示した方向に反射され観察者によって認識される。   Next, as shown in FIG. 3, when the rotary stage 2 rotates with time and the position of the rotation angle is “P2”, that is, the angle is “0 °”, a light beam is emitted from the object point 1A, Among the light rays, a light ray that has passed through the pinhole is indicated by a solid line “light ray L2”. When the rotational angle position of the rotary stage 2 is “P2”, the deflection mirror 7 is also deflected with time, and the position of the deflection mirror 7 is controlled to be “P2”, that is, the deflection angle is “0 °”. Yes. For this reason, the above-mentioned “ray L2” is reflected in the direction shown in FIG. 3 and recognized by the observer. Then, as shown in FIG. 3, when the rotary stage 2 further rotates with time and the position of the rotation angle is “P3”, that is, when the angle is + α, the light beam emitted from the object point 1A Among the light rays in the middle, the light ray that has passed through the pinhole is indicated by a one-dot chain line “light ray L3”. When the rotation angle position of the rotary stage 2 is “3”, the deflection mirror 7 is also deflected with time, and the position of the deflection mirror 7 is controlled to “P3”, that is, the deflection angle becomes + α / 2. Yes. For this reason, the light beam indicated by the above-mentioned “light beam L3” is reflected in the direction shown in FIG. 3 and recognized by the observer.

以上の過程によって、物点1Aの空間像(観察像12)が観察者の前の「光線L1」、「光線L2」,「光線L3」が交差した場所に表示される。物点1Aの位置が「P1」にあるときは、顕微鏡光学系20の位置からは物点1Aを右側αの角度から眺めた映像が見える。そこから出発する「光線L1」を追跡していくと、偏向ミラー7で反射されるが偏向ミラー7の位置が「P1」で基準の角度から−α/2だけ偏向しているので、このミラー角度で反射された光線は観察者に対し左側αの角度から観察者に向かって進行する光線となる。すなわち、観察者の位置からすると、顕微鏡光学系20の出射側から見て左側αの角度の方向から、物点1Aを右側αの方向から見た映像が見えることになる。「光線L2」,「光線L3」についても同様に考えると、観察者の正面からは物点1Aの正面からの映像が、顕微鏡光学系20の出射側から見て観察者の右側からは物点1Aの左側の映像が見えることになる。ただ、これに加えて必要なことは、顕微鏡光学系20による物点1Aの空間像(観察像12)の焦点が上記各光線の交わったところに合っていることである。これは通常の光学系の合焦方法でピント合わせをすれば良い。以上では、観察対象物1からの複数の代表的な光線について考えたが、これらの代表的な光線の間の位置での光線についても同様である。   Through the above process, the spatial image (observation image 12) of the object point 1A is displayed at the place where the “light ray L1,” “light ray L2,” and “light ray L3” intersect in front of the observer. When the position of the object point 1A is “P1”, an image of the object point 1A viewed from the right angle α can be seen from the position of the microscope optical system 20. When the "light ray L1" starting from there is traced, it is reflected by the deflection mirror 7, but the position of the deflection mirror 7 is "P1" and is deflected by -α / 2 from the reference angle. The light beam reflected at the angle becomes a light beam traveling toward the viewer from the left angle α with respect to the viewer. That is, from the observer's position, an image of the object point 1A viewed from the right side α direction can be seen from the direction of the left side α angle when viewed from the emission side of the microscope optical system 20. Considering similarly about “ray L2” and “ray L3”, the image from the front of the object point 1A is seen from the front of the observer, and the object point is seen from the right side of the observer as viewed from the exit side of the microscope optical system 20. The video on the left side of 1A can be seen. However, in addition to this, it is necessary that the aerial image (observed image 12) of the object point 1A by the microscope optical system 20 is in focus at the intersection of the light beams. This may be achieved by focusing using a normal optical system focusing method. In the above, a plurality of representative light rays from the observation object 1 are considered, but the same applies to light rays at positions between these representative light rays.

図4(A),(B),(C)は、図3で説明した観察過程を一周期とした、偏向ミラー7、照明装置3、および回転モータ2Aの制御タイミングを示している。制御装置8は、偏向ミラー7、照明装置3、および回転モータ2Aについて、図4(A),(B),(C)で示したような同期制御を行う。偏向ミラー7は例えば図4(A)で示したような偏向角で往復運動し、回転ステージ2(回転モータ2A)は例えば図4(C)に示したような一定の角速度で回転運動する。偏向ミラー7は、例えば±25°(α=50°)の角度で往復運動し、回転モータ2Aは、例えば30Hzの周期で回転運動する。このような往復運動および回転運動が行われる場合、いつでも正常な空間表示動作が可能なわけではない。空間表示動作が可能な時間領域は、例えば図4(A),(B),(C)では「T1」の区間で示した時間領域である。この時間領域は、偏向ミラー7は一定角速度で偏向しており、回転ステージ2の角速度に同期させることが可能な領域である。この領域においては、さらに偏向ミラー7の偏向角の変化が回転ステージ2の回転角の変化のちょうど半分になる関係が常に保たれるように精度良く調整する必要がある。   4A, 4B, and 4C show control timings of the deflection mirror 7, the illuminating device 3, and the rotary motor 2A with the observation process described in FIG. 3 as one cycle. The control device 8 performs synchronous control as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C for the deflection mirror 7, the illumination device 3, and the rotary motor 2A. The deflection mirror 7 reciprocates at a deflection angle as shown in FIG. 4A, for example, and the rotary stage 2 (rotation motor 2A) rotates at a constant angular velocity as shown in FIG. 4C, for example. The deflection mirror 7 reciprocates at an angle of, for example, ± 25 ° (α = 50 °), and the rotary motor 2A rotates at a cycle of, for example, 30 Hz. When such reciprocating motion and rotational motion are performed, a normal space display operation is not always possible. The time domain in which the space display operation is possible is, for example, the time domain indicated by the section “T1” in FIGS. 4A, 4B, and 4C. This time region is a region in which the deflection mirror 7 is deflected at a constant angular velocity and can be synchronized with the angular velocity of the rotary stage 2. In this region, it is necessary to make an accurate adjustment so that the relationship in which the change in the deflection angle of the deflection mirror 7 is exactly half the change in the rotation angle of the rotary stage 2 is always maintained.

これまで述べたように、いつでも常に空間表示動作が可能ではない。このため、空間表示動作が不可能な時間領域においては、観察者に像が見えないようにする必要がある。このための一つの方法が図1に示した照明装置3を利用する方法である。観察者からは、照明を燈して明るくなった時にだけ見えるようにする。そして、照明が燈されるタイミングを図4(A),(B),(C)の「T1」で示した時間領域に選べば観察者からは空間表示動作が可能なときだけ観察像12が観察される。図4(B)は、そのような照明装置3が燈されるタイミングを示している。   As described above, the spatial display operation is not always possible. For this reason, it is necessary to prevent an observer from seeing an image in a time domain where a spatial display operation is impossible. One method for this purpose is to use the lighting device 3 shown in FIG. Make it visible to the observer only when the light is turned off. If the timing at which the illumination is turned on is selected in the time region indicated by “T1” in FIGS. 4A, 4B, and 4C, the observation image 12 is displayed only when the spatial display operation is possible from the observer. Observed. FIG. 4B shows the timing when such a lighting device 3 is turned off.

図4(B)に示したような照明の制御は、例えば照明装置3の発光源自体のオン/オフ(発光/非発光)制御により行う。ただし、この他にも例えば照明装置3を常に発光状態にしておき、観察位置までの任意の光路中に光を遮るシャッター等を配置するようにしても良い。この場合、シャッターで光路を塞ぐタイミングを図4(B)に示したように制御すれば良い。   The illumination control as shown in FIG. 4B is performed by, for example, on / off (light emission / non-light emission) control of the light source of the illumination device 3. However, in addition to this, for example, the illumination device 3 may always be in a light emitting state, and a shutter or the like that blocks light may be disposed in an arbitrary optical path to the observation position. In this case, the timing for closing the optical path with the shutter may be controlled as shown in FIG.

本実施の形態に係る立体観察装置によれば、結像光学系としての顕微鏡光学系20から見た観察対象物1の観察方向を周期的に変化させると共に、その観察方向の変化に同期して観察像12の投射方向を周期的に変化させるようにしたので、異なる観察方向から見た立体視可能な観察対象物の像を、運動視差に対応した状態で形成することができる。すなわち、光学的な手段により、運動視差を含む人間の持つ複数の空間認識要素をすべて矛盾なく満足した形で、観察対象物を簡便に立体視することができる。   According to the stereoscopic observation apparatus according to the present embodiment, the observation direction of the observation object 1 viewed from the microscope optical system 20 as the imaging optical system is periodically changed, and in synchronization with the change in the observation direction. Since the projection direction of the observation image 12 is periodically changed, it is possible to form an image of the observation object that is stereoscopically viewed from different observation directions in a state corresponding to motion parallax. That is, the object to be observed can be easily stereoscopically viewed by optical means in a form that satisfies all of the plurality of human space recognition elements including motion parallax without contradiction.

特に、本実施の形態によれば、結像光学系が顕微鏡光学系20となっているので、肉眼では観察できない小さな物体の光学式顕微鏡の像を立体像として自由空間中に空間表示でき、拡大された観察物体があたかもそこにあるかのように肉眼で観察することが可能となる。また、見る角度を変えて観察することができるので運動視差も加わり、人の持つすべての空間認識要素(両眼視差・輻輳・調節・運動視差)がお互い矛盾のない形で立体像を観察することが可能となる。このため、正確な観察と観察の誤謬の低減、さらには観察による疲労の低減を図ることが可能となる。
[第2の実施の形態]
In particular, according to the present embodiment, since the imaging optical system is the microscope optical system 20, an optical microscope image of a small object that cannot be observed with the naked eye can be spatially displayed as a three-dimensional image in free space. The observed object can be observed with the naked eye as if it were there. In addition, since the viewing angle can be changed, motion parallax is also added, and all spatial recognition elements (binocular parallax, convergence, adjustment, motion parallax) possessed by humans are observed in a consistent manner. It becomes possible. For this reason, it is possible to reduce accurate observation and observation errors, and further to reduce fatigue due to observation.
[Second Embodiment]

次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。なお、上記第1の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component substantially the same as the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

図5は、本発明の第2の実施の形態に係る立体観察装置の一構成例を示している。
図1の構成例では、観察対象物1を回転ステージ2の上に配置し観察対象物1自体を回転させることで観察方向を変化させるようにした。これに対し、図5の構成例では、観察対象物1を固定ステージ22の上に固定的に配置する方法を示している。固定ステージ22は観察対象物1を置くだけなので回転ステージ2を利用するより観察が容易となる。図5の構成例では、観察対象物1を回転させるかわりに偏向ミラー21をあらたに搭載し、これを往復運動させることで観察対象物1のいろいろな角度からの映像を対物レンズ4に送り出すシステムとなっている。以下、本実施の形態では、物体側の偏向ミラー21を「物体側偏向ミラー21」、観察者側の偏向ミラー7を「観察側偏向ミラー7」と称する。物体側偏向ミラー21は、観察側偏向ミラー7と同様、例えばガルバノミラーで構成され、観察側偏向ミラー7と同様に図5のXZ平面内で周期的に往復運動するようになっている。
本実施の形態において、物体側偏向ミラー21が本発明における「観察方向変更手段」の一具体例に対応する。
FIG. 5 shows a configuration example of the stereoscopic observation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In the configuration example of FIG. 1, the observation object 1 is placed on the rotary stage 2 and the observation object 1 itself is rotated to change the observation direction. On the other hand, the configuration example of FIG. 5 shows a method in which the observation object 1 is fixedly arranged on the fixed stage 22. Since the fixed stage 22 only places the observation object 1, observation is easier than using the rotary stage 2. In the configuration example of FIG. 5, instead of rotating the observation object 1, a deflection mirror 21 is newly mounted, and by reciprocating it, an image of the observation object 1 from various angles is sent to the objective lens 4. It has become. Hereinafter, in the present embodiment, the object-side deflection mirror 21 is referred to as “object-side deflection mirror 21”, and the observer-side deflection mirror 7 is referred to as “observation-side deflection mirror 7”. Similar to the observation-side deflection mirror 7, the object-side deflection mirror 21 is composed of, for example, a galvanometer mirror, and reciprocates periodically in the XZ plane of FIG. 5 in the same manner as the observation-side deflection mirror 7.
In the present embodiment, the object side deflection mirror 21 corresponds to a specific example of “observation direction changing means” in the present invention.

本実施の形態では、図1の構成例における回転ステージ2および回転モータ2Aに代えて、物体側偏向ミラー21と固定ステージ22とを備えた点が違うのみで、立体視の光学的な原理は、上記第1の実施の形態と同様である。本実施の形態では、制御装置8が、物体側偏向ミラー21の偏向角度の変化の周期と観察側偏向ミラー7の偏向角度の変化の周期とを同期制御する。   In the present embodiment, instead of the rotary stage 2 and the rotary motor 2A in the configuration example of FIG. 1, only the difference is that an object-side deflection mirror 21 and a fixed stage 22 are provided. This is the same as in the first embodiment. In the present embodiment, the control device 8 synchronously controls the change cycle of the deflection angle of the object side deflection mirror 21 and the change cycle of the deflection angle of the observation side deflection mirror 7.

図6(A),(B),(C)は、本実施の形態に係る立体観察装置における、観察側偏向ミラー7、照明装置3、および物体側偏向ミラー21の制御タイミングを示している。制御装置8は、観察側偏向ミラー7、照明装置3、および物体側偏向ミラー21について、図6(A),(B),(C)で示したような同期制御を行う。   6A, 6B, and 6C show control timings of the observation-side deflection mirror 7, the illumination device 3, and the object-side deflection mirror 21 in the stereoscopic observation apparatus according to the present embodiment. The control device 8 performs synchronous control as shown in FIGS. 6A, 6 </ b> B, and 6 </ b> C for the observation-side deflection mirror 7, the illumination device 3, and the object-side deflection mirror 21.

図1の構成例とは異なり、本実施の形態では、原理的には観察側偏向ミラー7と物体側偏向ミラー21とを同期させて完全に同じような往復運動による偏向をさせることができる。観察対象物1は照明装置3によって照明されるが、照明するタイミングとしては、観察側偏向ミラー7と物体側偏向ミラー21とが完全に同期して偏向しているのであれば、常に照明しっぱなしでも構わない。しかしながら、図6(B)に示すように、片方の運動方向(往路または復路)に偏向している期間T2にだけ照明するしても良い。こうすることによって、観察側偏向ミラー7および物体側偏向ミラー21の個体差による偏向バラつきによって観察像12が2重に見えるのを回避することが可能である。例えば、観察側偏向ミラー7および物体側偏向ミラー21が往復運動をする場合において、往路と復路とで偏向のバラつきが生じると、観察像12が2重に見えてしまうおそれがあるが、どちらか一方の運動方向のみで偏向させることで、それが防止される。   Unlike the configuration example of FIG. 1, in this embodiment, in principle, the observation-side deflection mirror 7 and the object-side deflection mirror 21 can be synchronized to perform deflection by completely the same reciprocating motion. Although the observation object 1 is illuminated by the illumination device 3, the illumination timing is always illuminated if the observation-side deflection mirror 7 and the object-side deflection mirror 21 are deflected in complete synchronization. Panashi is fine. However, as shown in FIG. 6 (B), the illumination may be performed only during a period T2 in which the direction of movement (outward or return path) is deflected. By doing so, it is possible to avoid the observation image 12 from appearing double due to the deflection variation due to the individual difference between the observation side deflection mirror 7 and the object side deflection mirror 21. For example, in the case where the observation-side deflection mirror 7 and the object-side deflection mirror 21 reciprocate, the observation image 12 may appear double if there is a deviation in deflection between the forward path and the return path. This is prevented by deflecting only in one direction of motion.

以上説明したように、本実施の形態に係る立体観察装置によれば、物体側偏向ミラー21によって、観察対象物1からの光を顕微鏡光学系20(の対物レンズ4)に向けて周期的に偏向させるようにしたので、回転ステージ2を用いる場合に比べて観察対象物1自体を回転させることなく、顕微鏡光学系20系から見た観察対象物1の観察方向を簡便に変化させることができる。
[第3の実施の形態]
As described above, according to the stereoscopic observation apparatus according to the present embodiment, the light from the observation object 1 is periodically directed toward the microscope optical system 20 (the objective lens 4 thereof) by the object side deflection mirror 21. Since the deflection is performed, the observation direction of the observation object 1 viewed from the microscope optical system 20 can be easily changed without rotating the observation object 1 itself as compared with the case where the rotary stage 2 is used. .
[Third Embodiment]

次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。なお、上記第1および第2の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. Note that components that are substantially the same as those in the first and second embodiments are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted as appropriate.

図7は、本発明の第3の実施の形態に係る立体観察装置の一構成例を示している。
上記第1および第2の実施の形態では、観察側偏向ミラー7と回転ステージ2(図1)、または、観察側偏向ミラー7と物体側偏向ミラー21(図5)とを水平H方向に偏向角度が変化するように運動させることで、運動視差を実現するようにしていたが、これにより実現できるのは水平H方向についての運動視差のみである。すなわち、観察者が観察方向を水平H方向(左右方向)に変えるのに従って観察像12の見え方が変化する。しかしながら、観察者が観察方向を垂直V方向(上下方向)に変えたとしても、観察像12の見え方は変化しない。すなわち、垂直V方向についての運動視差は実現できていない。
FIG. 7 shows a configuration example of a stereoscopic observation apparatus according to the third embodiment of the present invention.
In the first and second embodiments, the observation-side deflection mirror 7 and the rotary stage 2 (FIG. 1) or the observation-side deflection mirror 7 and the object-side deflection mirror 21 (FIG. 5) are deflected in the horizontal H direction. Although motion parallax has been realized by exercising such that the angle changes, only motion parallax in the horizontal H direction can be realized by this. That is, the appearance of the observation image 12 changes as the observer changes the observation direction to the horizontal H direction (left-right direction). However, even if the observer changes the observation direction to the vertical V direction (vertical direction), the appearance of the observation image 12 does not change. That is, motion parallax in the vertical V direction cannot be realized.

本実施の形態に係る立体観察装置は、この垂直V方向についての運動視差をも実現可能にしたものである。具体的には、図5の構成例における観察側偏向ミラー7および物体側偏向ミラー21を、水平H方向のみならず、垂直V方向にも偏向角度が変化するように往復運動させて偏向方向を垂直V方向にも変えるようにしたものである。このような互いに直交する2方向での偏向運動を実現する偏向ミラーとしては、例えばピエゾ偏向デバイスなどを利用することができる。   The stereoscopic observation apparatus according to the present embodiment can also realize the motion parallax in the vertical V direction. Specifically, the observation-side deflection mirror 7 and the object-side deflection mirror 21 in the configuration example of FIG. 5 are reciprocated so that the deflection angle changes not only in the horizontal H direction but also in the vertical V direction, thereby changing the deflection direction. This is also changed in the vertical V direction. For example, a piezo deflection device or the like can be used as the deflection mirror that realizes the deflection movement in two directions orthogonal to each other.

以上説明したように、本実施の形態に係る観察装置によれば、水平H方向のみならず、垂直V方向についての運動視差を実現するようにしたので、より現実に近い立体視を行うことができる。   As described above, according to the observation apparatus according to the present embodiment, since motion parallax is realized not only in the horizontal H direction but also in the vertical V direction, stereoscopic viewing closer to reality can be performed. it can.

図8(A),(B),(C)は、上記第1の実施の形態に係る立体観察装置(図1)によって実際に観察される観察像12の一例を示している。図9は、図8(A),(B),(C)に示した観察像を模式的に示したものである。   8A, 8B, and 8C show an example of an observation image 12 that is actually observed by the stereoscopic observation apparatus (FIG. 1) according to the first embodiment. FIG. 9 schematically shows the observation images shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C.

図8(A),(B),(C)は、観察対象物1として一辺の長さが約0.1mm程度のグラニュー糖を観察したものである。このときの拡大倍率は約50倍程度である。図8(A),(B),(C)では、図1の立体観察装置によって実際に空間像が表示できていることを示すことが目的であって、そのために観察物体の空間像が空間のある場所にあたかもあるように見えていることを示している。図8(A),(B),(C)に示した画像はそれぞれ、図9の(A),(B),(C)方向(図3のP3,P2,P1方向に対応する)から撮影したものである。金属棒81は、空間の場所を示すための目印である。空間表示されたグラニュー糖の粒80は、図9に示すように金属棒81の先端付近に表示されている。実際、図8(A),(B),(C)に示すように、(A),(B),(C)のどの方向から見ても、グラニュー糖の粒80が金属棒81の先端付近に写っていることで、グラニュー糖の粒80の空間像が金属棒81の先端付近に表示されていることが分かる。また、その見え方は(A),(B),(C)の方向に応じて変化している。すなわち、運動視差が実現できている。   8A, 8 </ b> B, and 8 </ b> C are obtained by observing granulated sugar having a side length of about 0.1 mm as the observation object 1. The enlargement magnification at this time is about 50 times. 8A, 8B, and 8C are intended to show that an aerial image can actually be displayed by the stereoscopic observation apparatus in FIG. 1, and for that purpose, the aerial image of the observation object is a space. It shows that it looks as if it is in a certain place. The images shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C are respectively taken from directions (A), (B), and (C) in FIG. 9 (corresponding to directions P3, P2, and P1 in FIG. 3). It was taken. The metal bar 81 is a mark for indicating the location of the space. The granulated sugar particles 80 displayed in space are displayed near the tip of the metal bar 81 as shown in FIG. Actually, as shown in FIGS. 8 (A), (B), and (C), the granulated sugar particles 80 are seen from the tip of the metal rod 81 in any direction of (A), (B), and (C). It can be seen that the spatial image of granulated sugar particles 80 is displayed near the tip of the metal rod 81 by being reflected in the vicinity. Further, the appearance changes according to the directions (A), (B), and (C). That is, motion parallax can be realized.

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変形実施が可能である。
例えば、本発明の立体観察装置は、顕微鏡に限らず内視鏡にも適用可能である。内視鏡として適用する場合、鏡筒5に代えてバンドルファィバを用いると良い。また、かならずしも拡大観察をするものに限らず、例えば等倍の像を結像して等倍観察を行うようなものであっても良い。
In addition, this invention is not limited to said each embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible.
For example, the stereoscopic observation apparatus of the present invention is applicable not only to a microscope but also to an endoscope. When applied as an endoscope, a bundle fiber may be used instead of the lens barrel 5. Moreover, it is not necessarily limited to the one that performs magnified observation, and may be one that forms an equal-magnification image and performs the same-magnification observation, for example.

本発明の第1の実施の形態に係る立体観察装置の一例を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing an example of a stereoscopic observation device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る立体観察装置を簡略化して示す構成図である。It is a block diagram which simplifies and shows the stereoscopic observation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る立体観察装置の光学的な作用についての説明図である。It is explanatory drawing about the optical effect | action of the stereoscopic observation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る立体観察装置における偏向ミラー(A)、照明装置(B)、および回転モータ(C)の制御タイミングを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control timing of the deflection | deviation mirror (A) in the stereoscopic observation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, an illuminating device (B), and a rotary motor (C). 本発明の第2の実施の形態に係る立体観察装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the stereoscopic observation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る立体観察装置における観察側の偏向ミラー(A)、照明装置(B)、および物体側の偏向ミラー(C)の制御タイミングを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control timing of the deflection mirror (A) by the side of observation in the stereoscopic observation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, an illuminating device (B), and the deflection mirror (C) by the side of an object. 本発明の第3の実施の形態に係る立体観察装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the stereoscopic observation apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る立体観察装置による実際の観察像を示す図である。It is a figure which shows the actual observation image by the stereoscopic observation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図8に示した実際の観察像の説明図である。It is explanatory drawing of the actual observation image shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…観察対象物、1A…物点、2…回転ステージ、2A…回転モータ、2B…回転中心、3…照明装置、4…対物レンズ、5…鏡筒、6…リレー・拡大レンズ、7…偏向ミラー(観察側)、8…制御装置、11…空間像(中間像、対物像)、12…観察像(空間像、立体像)、20…顕微鏡光学系、21…偏向ミラー(物体側)、22…固定ステージ、81…金属棒。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Observation object, 1A ... Object point, 2 ... Rotation stage, 2A ... Rotation motor, 2B ... Rotation center, 3 ... Illumination device, 4 ... Objective lens, 5 ... Lens barrel, 6 ... Relay / magnification lens, 7 ... Deflection mirror (observation side), 8 ... Control device, 11 ... Aerial image (intermediate image, objective image), 12 ... Observation image (aerial image, stereoscopic image), 20 ... Microscope optical system, 21 ... Deflection mirror (object side) 22 ... fixed stage, 81 ... metal rod.

Claims (8)

観察対象物からの光を結像して空間中に観察像を投射する結像光学系と、
前記結像光学系から見た前記観察対象物の観察方向を周期的に変化させる観察方向変更手段と、
前記観察方向変更手段による観察方向の変化に応じて、前記結像光学系による前記観察像の投射方向を周期的に変化させる投射方向変更手段と、
前記観察方向変更手段による観察方向の変化の周期と前記投射方向変更手段による投射方向の変化の周期との同期制御を行う制御手段と
を備えたことを特徴とする立体観察装置。
An imaging optical system that images light from the observation object and projects the observation image in space;
Observation direction changing means for periodically changing the observation direction of the observation object viewed from the imaging optical system;
A projection direction changing means for periodically changing the projection direction of the observation image by the imaging optical system in accordance with a change in the observation direction by the observation direction changing means;
A stereoscopic observation apparatus comprising: control means for performing synchronous control of a period of change in observation direction by the observation direction change means and a period of change in projection direction by the projection direction change means.
前記投射方向変更手段は、前記結像光学系から見た前記観察対象物の観察方向に対応した方向に前記観察像の投射方向を変化させる
ことを特徴とする請求項1に記載の立体観察装置。
The stereoscopic observation apparatus according to claim 1, wherein the projection direction changing unit changes the projection direction of the observation image in a direction corresponding to the observation direction of the observation object viewed from the imaging optical system. .
前記観察方向変更手段は、前記観察対象物が載置される回転ステージと、前記回転ステージを周期的に回転させることで前記結像光学系から見た前記観察対象物の観察方向を周期的に変化させる回転モータとを有し、
前記投射方向変更手段は、前記結像光学系から出射した光束を観察側に向けて周期的に偏向させる偏向ミラーを有し、
前記制御手段は、前記回転モータの回転角の変化の周期と前記偏向ミラーの偏向角度の変化の周期とを同期制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の立体観察装置。
The observation direction changing unit periodically changes the observation direction of the observation object viewed from the imaging optical system by periodically rotating the rotation stage on which the observation object is placed. A rotating motor to be changed,
The projection direction changing means has a deflection mirror that periodically deflects the light beam emitted from the imaging optical system toward the observation side,
The stereoscopic observation apparatus according to claim 1, wherein the control unit synchronously controls a cycle of change in the rotation angle of the rotary motor and a cycle of change in the deflection angle of the deflection mirror.
前記観察方向変更手段は、前記観察対象物からの光を前記結像光学系に向けて周期的に偏向させることで前記結像光学系から見た前記観察対象物の観察方向を変化させる物体側偏向ミラーを有し、
前記投射方向変更手段は、前記結像光学系から出射した光束を観察側に向けて周期的に偏向させる観察側偏向ミラーを有し、
前記制御手段は、前記物体側偏向ミラーの偏向角度の変化の周期と前記観察側偏向ミラーの偏向角度の変化の周期とを同期制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の立体観察装置。
The observation direction changing means changes the observation direction of the observation object viewed from the imaging optical system by periodically deflecting light from the observation object toward the imaging optical system. A deflection mirror,
The projection direction changing means includes an observation side deflection mirror that periodically deflects the light beam emitted from the imaging optical system toward the observation side,
The stereoscopic observation apparatus according to claim 1, wherein the control unit synchronously controls a cycle of change in the deflection angle of the object side deflection mirror and a cycle of change in the deflection angle of the observation side deflection mirror.
前記観察方向変更手段および前記投射方向変更手段に同期して前記観察対象物を間欠的に照明する照明手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記観察方向変更手段による観察方向の変化の周期と前記投射方向変更手段による投射方向の変化の周期と前記照明手段による照明タイミングとの同期制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の立体観察装置。
Illuminating means for illuminating the observation object intermittently in synchronization with the observation direction changing means and the projection direction changing means,
The said control means performs synchronous control of the period of the change of the observation direction by the said observation direction change means, the period of the change of the projection direction by the said projection direction change means, and the illumination timing by the said illumination means. The stereoscopic observation apparatus according to 1.
前記投射方向変更手段は、前記結像光学系から出射した光束を観察側に向けて周期的に偏向させる偏向ミラーであり、
前記制御手段は、前記偏向ミラーが一定の角速度で偏向している期間のみ、前記観察対象物が照明されるよう、前記照明手段による照明タイミングの制御を行う
ことを特徴とする請求項5に記載の立体観察装置。
The projection direction changing means is a deflection mirror that periodically deflects the light beam emitted from the imaging optical system toward the observation side,
The said control means controls the illumination timing by the said illumination means so that the said to-be-observed object is illuminated only during the period when the said deflection | deviation mirror is deflecting by fixed angular velocity. Stereoscopic observation device.
前記結像光学系は、
前記観察対象物からの光を結像して空間中に対物像を形成する対物レンズと、
前記対物像を観察側に投射して空間中に観察像を形成する投射レンズ系とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の立体観察装置。
The imaging optical system is
An objective lens that forms an objective image in space by imaging light from the observation object;
The stereoscopic observation apparatus according to claim 1, further comprising: a projection lens system that projects the objective image onto the observation side to form an observation image in the space.
前記投射方向変更手段は、前記投射レンズ系を出射した光束を周期的に偏向させることにより、前記観察像の投射方向を周期的に変化させる
ことを特徴とする請求項7に記載の立体観察装置。
The stereoscopic observation apparatus according to claim 7, wherein the projection direction changing unit periodically changes the projection direction of the observation image by periodically deflecting a light beam emitted from the projection lens system. .
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