专利名称：观察设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及手术用显微镜装置或狭缝灯显微镜装置等观察设备的改进，特别涉及到能除去观察眼的状态时产生的象散与色差等的观察设备。
背景技术：
迄今，广泛采用了用于观察接受手术的眼(称作手术眼)的手术用显微镜设备(参看后述专利文献1)，以及用于观察被检眼的前眼部和眼底部的狭缝灯显微镜(参看后述专利文献2)等观察设备。
下面对上述这种观察设备特别说明其中的手术用显微镜设备。作为它的一个例子，已知有具有图1所示外观结构的手术用显微镜设备。图1所示的手术用显微镜包括用于将设备支承于台面上的支柱1、支承手术用显微镜主体的支承臂2、设于此支承臂前端上的手术用显微镜主体安装用的托架3。
支承臂2由L形臂4与摇臂5构成。L形臂4安装成可于支柱1的上端沿水平方向旋转。摇臂5借助其内部存储的弹簧的弹性作用，朝上方作弹簧加力。
在摇臂5的前端朝向下方向设置着支承成能沿水平方向旋转的臂6。托架3安装在臂6的下端部上。托架3中安装着构成此手术用显微镜设备主体的手术用显微镜10。
手术用显微镜10以存储各种光学系统的镜筒11为中心构成。镜筒11中设有行手术者用于观察手术对象手术眼的目镜镜筒11’。
手术用显微镜10的镜筒11内设有例如图2所示的照明光学系统12与观察光学系统13。照明手术眼E用的照明光学系统12依次地包括照明光源14、聚光透镜15、照明视野光圈16、准直透镜17、棱镜18与物镜19。标号18b表示棱镜18的反射面。照明光源14发出的照明光经由聚光透镜15、照明视野光圈16与准直透镜18，为棱镜18的反射面18b反射，通过物镜19导向手术眼。照明瞳孔Ea、虹膜Eb、角膜Ec。
观察光学系统13是用于接收观察由照明光学系统12照明的手术眼E的观察光的光学系统，再如图3所示，由左观察光学系统13a与右观察光学系统13b构成。
左观察光学系统13a依次包括物镜19、透镜20a与20b与20c组成的变倍率透镜组(变倍距透镜组)20、分束器21、成像透镜22、正像棱镜23、眼宽调整棱镜24、视场光圈25与目镜26。此外，标号2a1表示入射光瞳，标号26a表示眼点。
同样，右观察光学系统13b依次包括物镜19、透镜30a与30b与30c组成的变倍率透镜组(变倍中透镜组)30、分束器31、成像透镜32、正像棱镜33、眼宽调整棱镜34、视场光圈35与目镜36。此外，标号2b1表示入射光瞳，标号36a表示眼点。
由照明光学系统12照明的手术眼E反射的光(观察光)经物镜19，再经左右观察光学系统13a、13b的各个光学元件，分别导向行手术者的左右眼。观察光的一部分则由分束器21与31反射，导入辅助观察光学系统40与TV摄像系统50内。
辅助观察光学系统40是行手术者的助手观察手术眼E用的光学系统，包括成像透镜41、反射镜42与目镜43。TV摄像系统50是用于拍摄手术眼E的图像的光学系统，包括成像透镜51、反射镜52与TV摄像机53。TV摄像机53具有用作图像接收装置的CCD摄像元件53a。
图4概示从上面观察图3所示观察光学系统13的情形。图4中，以O表示物镜19的光轴，以O1、O2分别表示左右观察光学系统13a、13b的光轴(观察光轴)。棱镜18的面18a成为照明光学系统12的出射光瞳，邻近左右观察光学系统13a、13b的观察光路设置。
但是，采用这种手术用显微镜设备虽可观察手术眼E的前眼部，但却不能由此原封不动的结构观察手术眼E的眼底Er的周边部(眼底周边部)。因此，为了能观察眼底周边部，多条用将具有图5所示预定顶角θ(例如45°)的棱镜等的光学部件60紧靠手术眼E的角膜Ec而减小角膜Ec的折射率，同时采用使照明光照射以照明眼底周边部Er’的方法(此外也有使用后述专利文献3所公开的眼内观察用接触透镜的)。
当把此光学部件60紧靠角膜Ec，物镜19的光轴O与照明光学系统12的照明光轴O’(图2与4)的折光程度会加大，但由于左右观察光学系统13a、13b的观察光O1、O2折光，故能观察眼底折边部Er’。此时，通过将具有各种顶角θ的棱镜用作光学部件60，就可适当变动眼底周边部Er’的观察部位。
此外，专利文献1所示的新近的手术用显微镜设备具有能在手术眼与物镜之间插入/退出的光学部件(称作前置透镜)，已多用于使用两手进行手术的情形。
专利文献1特开2003-62003号公报( - )，图4、5与9)。
专利文献2特开2001-037726号公报(说明书段落 - ，图1)。
专利文献3特开平5-23304号公报(说明书段落 - ，图1)。
但在将棱镜与接触透镜之类具有致偏作用的光学部件60紧贴手术眼E观察眼底周边部Er’时，会由于光的折射色数作用而产生像散与色差。具体地说，眼底周边部Er’上的点像在将光学部件60紧贴上的情形下，当点像的对焦状态从对焦位置前侧变化到后侧时。点像就会由纵长椭圆形状态经最小圆而成为横长椭圆形状态，于观察之际便产生像散，致观察图像畸变。降低了观察图像的情晰度。
此外，在色差方面，在将光学部件60紧贴上时，即使是在对焦位置，沿光学部件60的致偏方向也会产生色差。当这样地产生色差之后，即便除去了像散，但也会残留有色差，使观察图像呈现为其各种颜色分离状态，从而仍会降低观察图像的清晰度。
这种像散与色差还会因光学部件60的顶角θ变小或是形成光学部件60的材料的折射率高而变得显著，在观察远离眼底Er的眼底周边部时，离开得越远，观察图像的清晰度也越差。
这种像散与色差是由于手术眼E的眼球光学系统所产生的，特别是在观察插入治疗白内障所用眼内透镜的手术眼时，这种影响尤会增大。
因光学部件60与手术眼的眼球光学系统所发生的像散量、色差量将与观察光束从光学部件出射角度的大小成正比地增大。
在使用手术用显微镜设备进行手术时，行手术者通常是越过病人的头部(设备配置于图4下方一侧)观察手术眼E。因此，从行手术者方面来看，当观察前后方向(病人的身长方向)的眼底周边部Er’时，左右观察光束从光学部件60的出射角(观察光轴O1、O2相对光学部件60斜面的垂向所成的角)虽然相等，但从行手术者来看，在观察左右方向眼底周边部Er’时，左右观察光束的出射角有很大不同。
例如图5所示，设光学部件(棱镜)60的顶角为θ、手术用显微镜的辐辏角(左右观察光轴O1与O2形成的角度)为β，从行手术者方面来看，当观察在方向的眼底周边部Er’时，左观察光学系统13a的观察光轴O1的出射角αL＝90°-θ+β/2，右观察光学系统13b的观察光轴O2的出射角αR＝90°-θ+β/2。因此，上述情形下由行手术者的左眼所观察的眼底周边部Er’的像时，会使所受到的像散与色差的影响增强，同样，从行手术者方面来看，在观察右侧眼底周边部的情形，由行手术者的右眼观察眼底周边部Er’的像时，也会显著地受到像散与色差的影响。
这样，当左右眼分别观察的图像其色差量不同时，行手术者就难以正常地对眼底周边部Er’的像进行立体式的观察。
此外，上述像散问题对于以具有偏转作用棱镜之类的光学部件紧贴角膜的状态下，用激光对眼底周边部作凝固治疗时也会有影响。当把上述的前置透镜紧贴于手术眼与物镜之间时，也会产生像散与色差问题。
发明内容
本发明正是鉴于上述种种问题而提出的，目的在于提供能在观察眼底与玻璃体等眼睛状态时良好地消除像散的观察设备。
本发明的目的还在于提供能在观察眼睛的状态时良好地消除色差的观察设备。
为了达到上述目的，权利要求1所述的发明是这样的观察设备，它具有在从与观察对象的被观察眼相对峙的物镜到左右眼用接触透镜之间左右的各个观察光路中的，用于变更观察上述被观察眼观察倍率变更的变倍率透镜组和使通过上述变倍率透镜组的光束成像的成像透镜，而从上述物镜到上述变倍率透镜组之间则形成有将来自上述被观察眼的反射光来作为平行光束中继到上述变倍率透镜组的观察光路，同时，从上述变倍率透镜组到上述成像透镜之间则形成为将通过上述变倍率透镜组所得的反射光束作为平行光束而中继给上述成像透镜的观察光路，其特征在于，在上述左右观察光路中，为了消除在将预定的光学部件紧靠上述被观察眼与上述物镜之间时所产生的像散的像散率设有分别于左右能独立工作的消像散光学元件。
为了达到上述目的，权利要求2所述的发明是使权利要求1所述的观察设备具有下述特征，上述消像散光学元件是以上述观察光路为中心设置成可相对旋转的一对柱面透镜组成的可变正交柱面透镜。
为了达到上述目的，权利要求3所述的发明是使权利要求2所述的观察设备具有下述特征，使左右的上述可变正交柱面透镜各自具有用于设定上述像散的上述像散率方向的像散方向设定装置、用于设定消除校正上述像散的上述像散率的校正量的校正量设定装置。
为了达到上述目的，权利要求4所述的发明是使权利要求2所述的观察设备具有下述特征，紧靠于上述被观察眼和上述物镜之间的上述预定的光学部件是与上述被观察眼的角膜接触安装的棱镜，而此观察设备还具有输入上述棱镜的顶角角度的顶角输入装置；用于使输入上述棱镜对上述角膜的安装角度的安装角度输入装置与左右的上述可变正交柱面透镜分别独立旋转驱动的驱动装置，根据上述顶角输入装置输入的上述顶角的角度以及由上述安装角度输入装置输入的上述安装角度，对由上述驱动装置进行的上述可变正交柱面透镜的旋转驱动作左右分别独立控制的控制装置。
为了达到上述目的，权利要求5所述的发明是使权利要求4所述的观察设备具有下述特征，上述控制装置根据上述变倍率透镜组变更的上述观察倍率，对上述驱动装置进行的上述可变正交柱面透镜的旋转驱动作左右分别独立的控制。
为了达到上述目的，权利要求6所述的发明是使权利要求4所述的观察设备具有下述特征，此设备还具有通过分别接收由上述左右观察光路导引的来自上述被观察眼的上述反射光面接收上述被观察眼的观察图像接收装置；对上述图像接收装置接收的上述观察图像作预定的分析处理，运算消除校正上述像散的上述像散率的校正量的第一校正量运算装置，而上述控制装置根据上述第一校正量运算装置运算的上述校正量，左右分别独立地控制上述驱动装置进行的上述可变正交柱面透镜的旋转驱动。
为了达到上述目的，权利要求7所述的发明是使权利要求4或5所述的观察设备具有下述特征，此设备还具有用于将图案像投影到上述被观察眼的投影光学系统，用于接收由上述左右观察光路导引而为上述投影光学系统投影到上述被观察眼中的上述图案像的反射像的图像接收装置，对上述图像接收装置接收的上述图案像的反射像施加预定的分析处理而运算消除校正上述像散的像散率的校正量的第二校正量运算装置，上述控制装置基于此第二校正量运算装置运算得的上述校正量，对上述驱动装置进行的上述可变正柱校面透镜的旋转驱动作左右分别独立的控制。
为了达到上述目的，权利要求8所述的发明是使权利要求1-5中任一项所述的观察设备具有下述特征，此设备还具有接收由上述左右观察光路其中之一导引的来自上述被观察眼的反射光而对此被观察眼的观察图像进行接收的图像接收装置；对上述其中之一观察光路所产生的上述像散的像散率进行其消除校正的校正量运算，同时基于此运算出的上述校正量对上述另一观察光路中产生的上述像散的像散率进行其消除校正的校正量计算的第三校正量运算装置；而前述像散消除用光学元件则基于上述第三校正量运算装置运算出的上述校正量，进行左右分别独立的工作。
为了达到上述目的，权利要求9所述的发明是使权利要求4或5所述的观察设备具有下述特征，此设备还具有存储用于消除校正对应于上述棱镜的顶角与上述安装角度的上述像散的像散率的校正量的存储装置；接收由上述左右观察光路其中之一导引的来自上述被观察眼的反射光而对此被观察眼的观察图像进行接收的图像接收装置；对上述图像接收装置接收的上述观察图像施加预定的分析处理，对上述其中之一观察光路所产生的上述像散的像散率进行其消除校正的校正量运算，同时由此运算出的上述校正量以及上述存储装置存储的上述顶角与安装角度所对应的上述校正量，而对其中另一观察光路产生的上述像散的像散率进行消除校正的校正量运算的第三校正量运算装置，而上述控制装置基于此第三校正量运算装置运算得的上述校正量，对上述驱动装置进行的上述可变正交柱面透镜的旋转驱动作左右分别独立的控制。
为了达到上述目的，权利要求10所述的发明是使权利要求4或5中所述的观察设备具有下述特征，此设备还具有将用于消除校正具有预定顶角的棱镜所致像散的像散率的校正量与上述变倍率透镜组所观察的倍率相关连而存储的存储装置；基于上述存储装置中与上述观察倍率相关连存储的上述校正量以及预先取得的具有与上述预定顶角不同顶角的上述棱镜的特定观察倍率的上述校正量，计算出具有与上述预定顶角不同顶角的上述棱镜的上述特定观察倍率不同观察倍率的上述校正量的校正量计算装置；而上述控制装置则根据上述校正量计算装置计算出的上述校正量，对上述驱动装置进行的上述可变正交柱面透镜的旋转驱动作左右分别独立的控制。
为了达到上述目的，权利要求11所述的发明是使权利要求2至10的任一项中所述的观察设备具有下述特征，此设备还具有用于使上述可变正交柱面透镜所产生的正负折光本领变更到上述像散的正负像散率方向的校正透镜。
为了达到上述目的，权利要求12所述的发明是使权利要求2-10中任一项所述的观察设备具有下述特征，此设备还具有用于校正在对上述可变正交柱面透镜在消除校正上述像散时所产生的对焦位置偏差的对校位置校正装置。
为了达到上述目的，权利要求13所述的发明是使权利要求12所述的观察设备具有下述特征，上述对焦位置校正装置是用于使上述可变正交柱面透镜所产生的正负折光本领朝上述像散的正负像散率方向变更的，球面度不同的多个校正透镜组成的校正透镜组。
为了达到上述目的，权利要求14所述的发明是使权利要求1-13中任一项所述的观察设备具有下述特征，在上述左右观察光路的上述变倍率透镜组与上述成像透镜之间设有用于消除将前述预定光学部件紧靠于上述被观察眼与上述物镜之间时所产生的色差的，能左右独立工作的消色差用光学元件。
为了达到上述目的，权利要求15所述的发明是这样的观察设备，它具有在从与观察对象的被观察眼相对峙的物镜到左右眼用接触透镜之间左右的各个观察光路中的，用于变更上述被观察眼观察倍率变更的变倍率透镜组和使通过上述变倍率透镜组的光束成像的成像透镜，而从上述物镜到上述变倍率透镜组之间则形成有将来自上述被观察眼的反射光束作为平行光束传输到上述变倍率透镜组的观察光路，同时，从上述变倍率透镜组到上述成像透镜之间则形成为将通过上述变倍率透镜组所得的反射光束作为平行光束而传输给上述成像透镜的观察光路，其特征在于，在上述左右观察光路中设有用于消除当把预定光学部件紧靠于上述被观察眼与上述物镜之间时所产生的色差的，可左右分别独立工作的消色差光学元件。
为了达到上述目的，权利要求16所述的发明是使权利要求15所述的观察设备具有下述特征，此设备对于左右的上述消色差用光学元件还分别具有用于设定上述消色差方向的色散方向设定装置；用于设定消除校正上述色差的校正量的校正量设定装置。
为了达到上述目的，权利要求17所述的发明是使权利要求15所述的观察设备具有下述特征，紧靠上述被观察眼与上述物镜之间的前述预定光学部件是与上述被观察眼的角膜接触安装的棱镜，而且此设备还具有用于输入上述棱镜顶角角度的顶角输入装置、用于输入上述棱镜对上述角膜安装角度的安装角度输入装置、根据此顶角输入装置输入的上述顶角角度与此安装角度输入装置输入的上述安装角度控制上述消色差光学元件工作的控制装置。
为了达到上述目的，权利要求18所述的发明是使权利要求17所述的观察设备具有下述特征，上述控制装置根据上述变倍率透镜组变更的上述观察倍率控制上述消色差光学元件的工作。
为了达到上述目的，权利要求19所述的发明是使权利要求15-18中任一项所述的观察设备具有下述特征，此设备还具有接收由上述左右观察光路其中之一导引的来自上述被观察眼的反射光而对此被观察眼的观察图像进行接收的图像接收装置；对上述其中之一观察光路所产生的上述色差进行其消除校正的校正量运算，同时基于此运算出的上述校正量对上述另一观察光路中产生的上述色差进行其消除校正的校正量计算的第四校正量运算装置；而前述消色差用光学元件则基于上述第四校正量运算装置运算出的上述校正量，进行左右分别独立的工作。
为了达到上述目的，权利要求20所述的发明是使权利要求17或18所述的观察设备具有下述特征，此设备还具有存储用于消除校正对应于上述棱镜的顶角与上述安装角度的上述色差的校正量的存储装置；接收由上述左右观察光路其中之一导引的来自上述被观察眼的反射光而对此被观察眼的观察图像进行接收的图像接收装置；对上述图像接收装置接收的上述观察图像施加预定的分析处理，对上述其中之一观察光路所产生的上述色差进行其消除校正的校正量运算，同时由此运算出的上述校正量以及上述存储装置存储的上述顶角与安装角度所对应的上述校正量，而对其中另一观察光路产生的上述色差进行消除校正的校正量运算的第四校正量运算装置，而上述控制装置基于此第四校正量运算装置运算得的上述校正量，对上述消色差用光学元件进行左右分别独立的控制。
为了达到上述目的，权利要求21所述的发明是这样的观察设备，它具有在从与观察对象的被观察眼相对峙的物镜到左右眼用接触透镜之间左右的各个观察光路中的。用于变更上述被观察眼观察倍率变更的变倍率透镜组和使通过上述变倍率透镜组的光束成像的成像透镜，而从上述物镜到上述变倍率透镜组之间则形成有将来自上述被观察眼的反射光束作为平行光束传输到上述变倍率透镜组的观察光路，同时从上述变倍率透镜组到上述成像透镜之间则形成为将通过上述变倍率透镜组所得的反射光束作为平行光束而传输给上述成像透镜的观察光路，其特征在于，在上述左右观察光路中设有通过分别接收由上述左右观察光路导引的来自上述被观察眼的上述反射光而接收上述被观察眼的观察图像接收装置；将上述图像接收装置所接收的上述左右观察图像分别显示的显示装置；用于将预定的光学部件紧靠于上述被观察眼与上述物镜之间时所产生的色差分离。对上述图像接收装置所接收的上述左右观察图像中R、G、B的点像位置于上述显示装置上作使左右分别一致的数字处理，以分别校正上述左右观察图像的上述色差的色差校正装置。
根据权利要求1-14所述的观察设备，由于能在观察眼底周边部时对左右观察图像中产生的像散分别一一进行校正，从而能进行恰当的像差校正。
根据权利要求2所述的观察设备，能利用可变正交柱面透镜进行有效的像差校正。
根据权利要求3所述的观察设备，由于能对左右观察图像产生的介散的校正方向与校正量左右分别地一一设定而进行与之相应的校正。故可改进操作性。
根据权利要求4所述的观察设备，由于只需输入接触棱镜的顶角与安装角度就能分别校正左右观察图像的像散，因而便于操作。
根据权利要求5所述的观察设备，由于能对应于观察倍率分别自动地校正左右观察图像中产生的像散，就能在进行恰当校正的同时改进操作性。
根据权利要求6所述的观察设备，由于能基于所接收的眼底图像对左右观察图像中产生的像散分别自动地校正，故可改进操作性。
根据权利要求7所述的观察设备，由于接收投影到眼底的图案的图案像而能基于此分别自动地校正左右观察图像中产生的像散，故可改进操作性。此外，由于使用了已知形状的图案，故能正确地进行校正。
根据权利要求8与9所述的观察设备，由于能只基于左右观察光学系统一方的观察图像校正左右双方观察图像中产生的像散，故能在简化设备结构的同时谋求降低成本。
根据权利要求9所述的观察设备，由于能缩短校正像散的处理时间，故便于使用。
根据权利要求10所述的观察设备，即使是将与基准顶角有不同顶角的接触棱镜贴靠观察眼时，也能分别自动地迅速校正左右观察图像中产生的像散。
根据权利要求11所述的观察设备，通过校正透镜的作用能更恰当地校正像差。
根据权利要求12与13所述的观察设备，由于能校正可变正交柱面透镜产生的对焦位置的偏差，故可改进使用上的便利性。
根据权利要求14所述的观察设备，能左右分别地一一校正像散与色差两者。
根据权利要求16所述的观察设备，由于能对左右观察图像产生的色差的校正方向与校正量左右分别地一一设定而进行与之相应的校正，故可改进操作性。
根据权利要求17所述的观察设备，由于只需输入接触棱镜的顶角与安装角度就能分别校正左右观察图像的色差，因而便于操作。
根据权利要求18所述的观察设备，由于能对应于观察倍率分别自动地校正左右观察图像中产生的色差，故可在作恰当校正的同时。改进操作性能。
根据权利要求19与20所述的观察设备，由于能只基于对左右观察光学系统一方的观察图像校正左右双方观察图像中产生的像散，故能在简化设备结构的同时谋求降低成本。
根据权利要求20所述的观察设备，由于能缩短校正色差的处理时间，故便于使用。
根据权利要求21所述的观察设备，由于能对所接收的眼底图像施加数字处理左右分别地自动校正色差，故不必于观察光路中设置消色差光学元件，例如就可不必变更现有光路的结构而原样地利用它，从而颇为便利。
图1是概示手术用显微镜设备结构的外观图。
图2是概示手术用显微镜设备已有光学系统结构的侧视图。
图3是概示手术用显微镜设备已有光学系统结构的正视图。
图4是用于说明物镜与观察光路位置关系的平面图。
图5说明将接触棱镜靠紧时左右观察光轴的曲折状态。
图6是作为本发明第一实施形式示明的观察设备中光学系统结构的侧视图。
图7是作为本发明第一实施形式示明的观察设备中光学系统结构的正视图。
图8是作为本发明第一实施形式示明的观察设备的光学系统中包含有消像散用光学元件一例的透视图，此光学元件具有的屈光本领为零。
图9是作为本发明第一实施形式示明的观察设备的光学系统中包含有消像散用光学元件一例的透视图，此光学元件具有的屈光本领为最大。
图10是用于说明作为本发明第一实施形式所示观察设备的光学系统中包含的消像散用光学元件作用的光学模式图。
图11概示作为本发明第一实施形式所示观察设备具有的控制板的结构。
图12是示明作为本发明第一实施形式的观察设备控制系统结构的框图。
图13是作为本发明第一实施形式所示观察设备使用形式一例的流程图。
图14是作为本发明第一实施形式所示观察设备使用形式一例的流程图。
图15示明像散校正前的眼底图像，概示了由于接触棱镜所致的像散而于画面上产生的图像流动的状态。
图16是作为本发明第一实施形式所示观察设备使用形式一例的流程图。
图17示明在图16使用形式下校正像散时的眼底图像，概示了画面上图像流变小的状态。
图18是作为本发明第一实施形式一变形例所示观察设备的光学系统结构的侧视图。
图19是作为本发明第二实施形式所示观察设备控制系统结构的框图。
图20概示构成本发明第二实施形式的观察设备的存储器中保存的信息的一例。
图21是作为本发明第二实施形式所示观察设备使用形式一例的流程图。
图22是作为本发明第二实施形式所示观察设备使用形式一例的流程图。
图23是作为本发明第三实施形式所示观察设备中光学系统结构的侧视图。
图24是作为本发明第二实施形式所示观察设备使用形式一部分的正视放大图。
图25是作为本发明第二实施形式所示观察设备使用形式中所含消色差光学元件一例的侧视图。
图26是作为本发明第二实施形式所示观察设备使用形式中所含消色差光学元件一例的透视图。
图27是作为本发明第三实施形式所示观察设备的控制系统结构的框图。
图28是作为本发明第三实施形式所示观察设备的使用形式一例的流程图。
图29是作为本发明第三实施形式所示观察设备的使用形式一例的流程图。
图30概示存在色差时点像于画面上分离成R、G、B的三种点像所表现的现象。
图31概示只提取出G层存储的状态。
图32概示只提取出R层存储的状态。
图33概示只提取出B层存储的状态。
图34概示将图像各层重叠显示的状态。
图35是作为本发明第三实施形式所示观察设备使用形式一例的流程图。
图36是作为本发明第三实施形式一变形例所示观察设备中光学系统结构的侧视图。
图37是作为本发明第四实施形式所示观察设备中光学系统结构一部分的正视图。
图38是作为本发明第四实施形式所示观察设备中光学系统所含投影光学系统对眼底周边部投影的环形图案的说明图。
图39说明通过接触棱镜由图像接收元件所得环形图案像中产生了因像散所致图像流的状态。
图40是作为本发明第四实施形式所示观察设备使用形式一例的流程图。
图41是作为本发明第四实施形式所示观察设备的控制系统结构的流程图。
图42是作为本发明第四实施形式所示观察设备的使用形式一例的流程图。
图43示明具有作为本发明第七实施形式的观察设备的激光治疗设备中光学系统的结构。
图44说明以接触透镜紧靠被观察眼的状态。
图45是示明具有前置透镜的手术用显微镜设备一例外观结构的透视图。
图46例示具有Hruby透镜的狭缝灯显微镜的光学系统的结构。
图中各标号的意义如下13a，左观察光学系统；13b，右观察光学系统；19，物镜；20、30，变倍率透镜组；26、36，目镜；50L、50R，TV摄像系统；61，消色差用光学元件；61A、61B，柱面透镜；64，图像处理设备；641，控制装置；642，运算装置；643，分析装置；65L、65R，可变正交柱面透镜旋转驱动装置；66，监视器；100，控制板；110，棱镜设定部；111，顶角设定旋钮；112，安装角度设定旋钮；120，像散设定部；121L、121R，轴角度设定旋钮；122L、122R，校正量设定旋钮；130，色差设定部；131L、131R，轴角度设定旋钮；132L、132R，校正量设定旋钮。
具体实施形式下面参看附图详述本发明的观察设备实施形式的一例。下面特取眼科领域中广泛利用的手术用显微镜设备作为拟说明的观察设备。为此称成为观察对象的被观察眼为手术眼。但是本发明的特征结构附加有用于观察被检查眼的狭缝灯显微镜设备，以激光照射眼底进行光凝固治疗的光凝固设备(用于观察被检查眼的组成部分)等，能普遍适用于观察眼的状态的观察设备。此外，本发明不限用于眼科领域，对于用来由显微镜等观察人体或其一部分的观察设备采用本发明的特征结构时取得同样的效果的情形，即可采用此观察设备。本发明的观察设备多数情形下是与对观察图像进行各种图像处理的图像处理设备或是与用于显示观察图像的监视器连接使用。因此，在称作“观察设备”时，假定包括了具有用于进行观察的光学系统的观察设备本身、将图像处理设备与此观察设备连接时的结构以及在此结构上更连接监视的结构。
本实施形式的手术用显微镜设备(观察设备)具有图1所示的外观结构，在此手术用显微镜10的镜筒11的内部设有图6与7所示的光学系统。图6和7中的与图2和3所示结构要素为同一的结构要素，只要不是特别指出的即附以相同标号进行说明。图6与7中虽未示明行手术者的助手用辅助观察光学系统，但对光学系统的结构进行适当变更即可设置辅助光学系统。另一方面，与图2和3不同的结构要素则于以下重点说明。
左右观察光学系统13a、13b，从物镜19到变倍率透镜组20(30)之间成为将来自眼底Er的反射光作为平行光束中继变倍率透镜组20(30)的观察光路，而从变倍率透镜组20(30)到成像透镜22(32)之间则成为将通过变倍率透镜组20(30)取得的上述反射光作为平行光束中继到成像透镜22的观察光路。
现在将接触棱镜(本发明中简作棱镜)60紧靠手术E的角膜Ec时产生的像散率予以消除消像散用光学元件61设于变倍率透镜组20(30)与成像透镜22(32)之间。此位置一般是平行光学系统式观察设备的附属品安装位置。
变倍率透镜组20是通过未图示的驱动机构变更透镜20a、20b与20c于光轴O1方向中的相对位置来变更图像放大率。变倍率透镜组30也同样通过未图示的驱动机构变更透镜30a、30b与30c于光轴O2方向中的相对位置来变更图像放大率。
消像散用光学元件61如图8与9所示，是由一对柱面透镜61A、61B构成的可变正交柱面透镜。柱面透镜61A是由凸柱面透镜构成，柱面透镜61B则是由凹柱面透镜构成。
当柱面透镜61A的母线轴61C与柱面透镜61B的母线轴61D平行时(图6所示的布置情形)，它的屈光度为零，而当柱面透镜61A的母线轴61C与柱面透镜61B的母线轴61D正交时(图7所示的布置情形)，其屈光度为最大。
柱面透镜61A、61B能绕观察光轴O1、O2作整体旋转，同时也能相对转动。当使柱面透镜61A、61B绕观察光轴O1、O2作整体旋转时，能使消像散用光学元件61对应于接触透镜60紧靠手术眼E这一边产生像散的方位。进而在固定消像散用光学元件61的方位的状态下，通过使柱面透镜61A与61B两者相对转动而使消像散用光学元件61的屈光度适当变更后，可以消除接触棱镜60紧靠手术眼E时产生的像散。
图10用模型眼说明消色差用光学元件61这种作用的一个例子，标号62表示与模型眼的眼底相当部，标号63表示其角膜相当部，将顶角θ为45°的接触棱镜60紧靠角膜相当部63。图中所示物镜19的焦距f为200mm，(基于变倍率透镜组20(30)的)成像透镜22(32)的观察倍率为4.2倍。用于消除上述假定条件下产生的像散的消像散用光学元件61的折光本领为-0.017屈光度。
在不用这种消色差用光学元件61时，投影到眼底相当部62的点像观察图像的对焦状态，随着从对焦位置前侧变化到后侧，观察到从纵长椭圆状态经最小圆到横长的椭圆形状态(像散)，由于观察图像畸变，观察图像的清晰度变差。对于这种状态，通过由消像散用光学元件61附加上述的屈光度，就能消除像散、校正观察图像的畸变而使之有良好的清晰度。
另一方面，成像透镜22(32)的观察倍率为6.3倍时用于消除像散的消像散用光学元件的折光本领为-0.043屈光度，用于消除观察倍率为10.5倍时的像散的消像散用光学元件61的折光本领为-0.11屈光度，用于消除观察倍率为16倍时的像散的消像散用光学元件的折光本领为-0.284屈光度，而用于消除观察倍率为21倍时的像散的消像用光学元件61的折光本领则为-0.445屈光度。
再如图7所示，左与右观察光学系统13a、13b中分别设有TV摄像系统50L、50R，由各观察光学系统13a、13b导引的观察光的一部分通过分束器21、31反射，入射到TV摄像系统50L、50R，可分别拍摄手术眼E的图像。
左观察光学系统13a的TV摄像系统50L是用于拍摄通过施手术者左眼观看的手术眼E的图像的光学系统，由成像透镜51L、反射镜52L与TV摄像机53L构成。TV摄像机53L具有用作图像接收装置的CCD摄像元件54L。右观察光学系统13b的TV摄像系统50R是用于拍摄通过施手术者右眼观看的手术眼E的图像的光学系统，由成像透镜51R、反射镜52R与TV摄像机53R构成。TV摄像机53R具有用作图像接收装置的CCD摄像元件54R。它们的细节将于以后描述，TV摄像系统50L与50R上连接有用于对它们拍摄的图像分别施加预定数字处理的图像处理设备。
图11示明用于进行本实施形式的观察设备具有的后述消像散功能(以及第三实施形式说明的消色差功能)的各种设定与操作的控制板100。控制板100为了能让施手术者在观察被检眼的同时进行操作，例如设置有手术用显微镜10的镜筒11。
控制板100上设有用于变换该观察设备的消像散(以及消色差)功能的ON/OFF的ON/OFF开关101，用于使进行了有关功能的各种设定复原的复原钮102、用于进行与手术眼E的角膜Ec作接触配置的接触棱镜60有关设定的棱镜设定部110、用于进行校正此接触棱镜60所致像散的像散设定部120、用于进行校正同样因该接触棱镜60所致色差的色差设定部130。有关此色差设定部130将于本发明的观察设备的第三实施形式的说明中详述。这里也可取代ON/OFF开关101而设置对消像散功能与消色差功能分别进行ON/OFF的开关。此外也可设置用于对消像散与消色差功能进行切换操作的切换开关。
棱镜设定部110包括用于设定输入所用接触棱镜60的顶角θ角度的顶角设定旋钮111(本发明中称作顶角输入装置)。用于设定输入将接触棱镜60安装于角膜Ec上的安装角度设定旋钮112(本发明称作安装角度输入装置)。行手术者通过转动顶角设定旋钮111，将所用接触棱镜60的顶角θ例如设定为20-50°，而通过转动安装角度设定旋钮112设定安装的接触棱镜60的棱镜基底方向。此外以从行手术者一方观察时棱镜基底方向在右侧时为0°而由此设定反时针走向的度数。
像散设定部120具有用于进行有关左观察光学系统13a的消像散用光学元件61的设定操作的旋钮、用于进行有关右观察光学系统13b的消像散用光学元件61的旋钮。作为前者，包括用于设定左观察光学系统13a的消像散用光学元件61的轴角度方向的轴角度设定旋钮121L(像差方向设定装置)和用于设定此像散校正量的校正量设定旋钮122C(校正量设定装置)。作为后者，包括用于设定右观察光学系统13b的消像散用光学元件61的轴角度方向的轴角度设定旋钮121R(像差方向设定装置)和用于设定此像散校正量的校正量设定旋钮122R(校正量设定装置)。
由轴角度设定旋钮121L、121R设定的轴角度一般要调节到与棱镜设定部110的安装角度设定钮112的棱镜基底方向的设定角度(大致)一致。因此也可构成为与安装角度设定旋钮112的设定连动来设定上述轴角度。此外还可设置切换开关，对这种自动的轴角度的设定与应用轴角度设定旋钮121L、121R的手动轴角度的设定作选择的切换。
这里示明于安装角度设定旋钮112以及轴角度设定旋钮121L、121R周围的角度虽可以将任意的方向设定为0°，但在本实施形式中是把从行手术者观察时水平方向的右侧设定为0°而由此按反时针走向时定为角度增大。
于校正量设定旋钮122L、122R周围所示的数字0-10是将消像散用光学元件61形成的折光本领(校正量)的程度作相对表示的分度，此折光本领将O屈光度时设为O分度，而将折光本领最大时设定为10分度。
图12是示明本实施形式的观察设备的控制系统的结构的框图。如图所示，此观察设备设有图像处理设备64，对TV摄像系统50L、50R的CCD摄像元件54L、54R所接收的手术眼的眼底图像作各种分析处理与运算处理，同时还进行监视器66(本发明中称作显示装置)图像的显示处理、控制本观察设备操作的控制信号的生成与发送等处理。图像处理设备64内设有CPU等构成的运算控制装置与存储装置(ROM与硬盘驱动器等)，根据此存储装置中存储的程序操作上述运算控制装置进行上述处理，此外也可构成为相对于左右的TV摄像系统50L、50R分别设置图像处理设备。
图像处理设备64包括本发明中所谓的控制装置641、运算装置642与分析装置643。此各个装置通过依据上述存储装置存储的程序工作的运算控制装置构成。控制装置641用于进行各种控制信号的生成与发送以及变倍率透镜组20、30的观察倍率识别等处理。分析装置643用于对TV摄像系统50L、50R拍摄的手术眼的眼底图像进行预定的分析处理(后述)。运算装置642则根据分析装置643的分析结果计算出对接触棱镜60产生的像散率进行消除校正的校正量(后述)。也可以采用将上述各装置内设于手术用显微镜设备内的结构。这里的分析装置643与运算装置642构成了本发明中所谓的第一校正量运算装置。
本观察设备的手术用显微镜10设有用于使形成左观察光学系统13a的消像散用光学元件61的柱面透镜61A、61B分别绕观察光轴O1转动的可变正交柱面透镜旋转驱动装置65L、用于使形成右观察光学系统13b的消像散用光学元件61的柱面透镜61A、61B分别绕观察光轴O2转动的可变正交柱面透镜旋转驱动装置65R。可变正交柱面透镜旋转驱动装置65L、65R由图像处理装置64的控制装置641分别独立地控制，此可变正交柱面透镜旋转驱动装置65L、65R例如可用步进马达构成。再有，可变正交柱面透镜旋转驱动装置65L、65R构成了本发明中所谓驱动装置，图12中也以“驱动装置”表示。
变倍率透镜组20、30的手术眼的观察倍率通过图像处理设备64的控制装置641识别。此识别是根据使变倍率透镜组20、30工作的未图示的驱动系统的信号进行。但也可构成为基于设定输入观察倍率时的输入信号来识别观察倍率。
当操作控制板100，即将此操作信号发送给控制装置641。
下面说明具有上述结构的本实施形式的观察设备的使用形式。根据此观察设备能进行以下所示的各种使用形式。此外，不必构成为能进行以下所有的使用形式，只要构成为能进行其中至少一种即可。这时，有关未采用的使用形式中所用的结构部分则可不具有。至于要构成为能选择地进行多种使用形式的情形。例如可以于控制板100上设置用于切换各种使用形式的开关。
(使用例1)首先参考图13所示的流程图说明手控使用形式。开始时用控制板100的像散设定部120进行设定输入。具体地说，转动轴角度设定旋钮121L设定左观察光学系统13a的像散的轴角度即用于校正像散而附加折光本领的方向(S1)，旋转校正量设定旋钮122L，设定左观察光学系统13a的像散的校正量(S2)。同样，旋转角度设定旋钮121R设定右观察光学系统13b的像散的轴角度(S3)，旋转校正量设定旋钮122R，设定右观察光学系统13b的像散的校正量(S4)。至于先进行上述左还是右观察光学系统13a或13b的操作显然都可以。
在据控制板100进行以上的设定操作时，相应的信号可传送给图像处理设备64的控制装置641。控制装置641控制可变正交柱面透镜旋转驱动装置65L，分别转动构成左观察光学系统13a的可变正交柱面透镜61的柱面透镜61A、61B(图13中简记为“VCC”)，设定轴角度与校正量(S5)。同时，控制装置641控制可变正交柱面透镜旋转驱动装置65R，使右观察光学系统13b的柱面透镜61A-61B分别转动，取定所设的轴角度与校正量(S6)。
这样，由于校正了紧靠手术眼的接触棱镜60所致的像散，就能良好地看清观察图像，特别是由于能对左右分别独立地设定校正量，在观察眼底周边部Er’时左右像差量不同的情形，也能对图像作正常地立体式观察。再有，另一次校正没有充分除去像散时，行手术者可以操作控制板100作进一步校正。
(使用例2)下面参考图14所示流程图说明本实施形式的观察设备的其他使用形式。本使用形式中，由于只输入紧靠手术眼E的接触棱镜60的形态而不设定输入像散的轴角度与校正量，操作简便。
首先转动控制板100的棱镜设定部110的顶角设定旋钮111，输入紧靠手术眼E的接触棱镜60顶角的角度θ(S11)，转动安装角度设定旋钮112，输入接触棱镜60的安装角度(S12)。所输入的内容作为信号发送给图像处理设备64的控制装置641。
开始时将根据接触透镜60的顶角θ用于确定消像差用光学元件61的折光本领的数据输入图像处理设备64的前述存储设备中。可以相对于所准备的各接触棱镜60进行上述模型眼的试验，将与变倍率透镜组20、30的观察倍率有的数据用作这种折光本领的数据。此时将相对于接触棱镜60的观察光轴的位置分别设定到左观察光学系统13a的观察光轴01的位置与右观察光学系统13b的观察光轴02的位置进行试验，存储其结果。
控制装置641识别变倍率透镜组20、30，基于此观察倍率与S11输入的顶角θ，参考上述数据，确定左观察光学系统13a的像散校正量(S13)和右观察光学系统13b的像散校正量(S14)。此外，基于S12输入的接触棱镜60的安装角度，确定左与右观察光学系统13a、13b的像散的轴角度(S15、S16)。在这种确定中，例如设等于安装角度的轴角度。
确定校正量与轴角度后，控制装置641控制可变正交柱面透镜旋转驱动装置65L，分别转动左观察光学系统13a的柱面透镜61A、61B，取定所定的轴角度与校正量(S17)，控制可变正交柱面透镜的旋转驱动装置65R。分别转动右观察光学系统13b的柱面透镜61A、61B，设定所定的轴角度与校正量(S18)。
(使用例3)再来说明本实施形式的观察设备的又一使用形式。本实施形式用来根据TV摄像系统50L、50R的CCD摄像元件54L、54R分别接收的左右观察图像，自动地校正像散。
监视器66的画面66A上显示通过左与右观察光学系统13a、13b分别观察到的观察图像。图15中概示了监控制器66上显示的眼底周边部Er’的眼底图像Er”(为简单起见，只示明了通过左观察光学系统13a的观察图像)。当因接触棱镜60产生了像散，便产生出图中示意表明的图像流67。例如可以看到器管68的轮廓线的图像流。在此使用形式中，通过进行下述处理来校正像散所致的图像流67。
图16示明本使用形式的处理的流程图。首先将通过左右观察光学系统13a、13b所得的眼底图像Er”显示于监控制器66上(S21)，由分析装置643提取分析此眼底图像Er”产生的血管68的轮廓线的图像流67检测此图像流67的方向上大小。
然后由运算装置642根据检测出的血管68轮廓线的图像流67的方向与大小，分别相对于左观察光学系统13a、右观察光学系统13b确定柱面透镜61A、61B的轴角度与折光本领(校正量)(S23、S24)。运算装置642具体进行下述处理。首先将轴角度取定为距图像流67的方位隔45°的方位，而有关校正量设定为与该图像流67的大小相对应。
继由控制装置641生成用于使柱面透镜61A、61B旋转所定轴角度与校正量的控制信号，发送给可变正交柱面透镜65L、65R。此可变正交柱面透镜65L、65R基于所接收的控制信号，使左右观察光学系统13a、13b的柱面透镜61A、61B分别转动(S25、S26)。具体地说，柱面透镜61A、61B是在与对应于血管68的轮廓线图像流67的方位隔45°的方位上整体地转动，并在其各自的母线轴固定于该方位后，对应于图像流67的大小作相对的转动。据此，消像散用光学元件61即设定为具有用于消除像散的折光本领的屈光度。
通过这种处理，所观察的眼底图像中产生的图像流67得到校正，血管68的轮廓线的图像流67变小，如图17所示。
然后再确认于此校正的眼底图像中图像流67所残存的大小(S27)。具体地说，再由分析装置643分析残存的图像流67的(方向与)大小，用运算装置641将此图像流67的大小与预先设定的值作比较判断。将此设定值设定为可充分看清眼底图像的范围的阈值。
当残存的图像流67的大小比此预定值大时，则根据S27所求得的图像流67的(方向与)大小，控制左右观察光学系统13a、13b的柱面透镜61A、61B(S23～S26)。然后再度确认残存的图像流67的大小(S27)，进行与上述预定值的比较判断(S28)。将此处理重复进行到残存的图像流67的大小比上述预定值小。当图像流67的大小比该预定值小，便结束像散的校正处理(S29)。
此外，在图中虽非示明，但也可于左右观察光学系统13a、13b各个之中设有用于变更校正柱面透镜61A、61B发生的正或负球面度误差的校正透镜组，以产生用于校正残存的图像流67大小的折光本领。
也可以用控制板100变更校正柱面透镜61A、61B所发生的正或负球面度误差。
根据实行以上处理的本使用形式，由于能不进行设定操作与输入操作也可自动地校正像散，故能改进操作性能。特别是由于能与接触棱镜60的顶角θ以及安装角度与观察倍率等无关地作自动校正而提高了便利程度。再有，由于通过适当地设定上述预定值可自动地获得清晰的图像，故也能用于进行非常精密手术的情形。还由于能通过左右观察光学系统13a、13b对所观察的眼底图像分别进行左右的校正，故能获得适当的立体图像。
(变形例)图18示明具有作为第一实施形式说明的上述观察设备变形例的光学系统的结构。此变形例具有以消像散用光学元件61设于物镜19与变倍率透镜组20(30)之间的结构。
这样，通过于物镜19和变倍率透镜组20(30)之间，在将眼底Er的反射光束平行中继的观察光路上设置消像散用光学元件61，即便是对应于观察倍率的变更不变更消像散用光之元件61的折光度，也能不受变倍率的影响未消除像散，这在操作上是很便利的。
如上述变形例所示。通过将消像散用光学元件61在物镜19与变倍率透镜组20(30)之间设置于将眼底Er的反射光束平行中继的观察光路上，或如前述第一实施形式所示将消像散用光学元件61设于将通过变倍率透镜组20(30)得到的眼底Er的反射光束平行中继到成像透镜22(32)的观察光路上，就能不受一对柱面透镜61A、61B间隔的影响而消除像散，因而易于消除校正像散。此外，消像散用光学元件61可设置于从物镜19到目镜26(36)的左右观察光学系统13a、13b的观察光路上的任意位置。
在上述的本实施形式中是把凹凸一对的柱面透镜61A、61B组成的可变正交柱面透镜用作消像散光学元件61，但除此之外也能用例如Albanafs透镜来消除像散，Albanafs透镜是由相对移动的一对透镜组成，能对应于其相对的移动方向分别独立地生成所希望的球面度与圆柱度。在使用Albanafs透镜时即便不设置上述校正透镜组也可。但当由于设备在设计上等的限制使构成Albanafs透镜的一对透镜的移动方向受到限定等的情形下。则也可以取设置校正透镜校正球面度误差的结构。
以下说明本发明的观察设备的第二实施形式，其中与前述第一实施形式有相同结构的部分则附以相同的标号进行说明。
本实施形式的观察设备具有与第一实施形式的观察设备相同的光学系统，且设有相同的控制板100。
图19是示明此第二实施形式的观察设备的控制系统结构的框图。图中所示的图像处理设备中设有控制装置61、存储器64与计算装置645。控制装置641与第一实施形式中的相同。存储器644是由ROM与硬盘驱动器等组成本发明中所得存储装置，是用于保存后述图20中所示的信息。也可兼用作第一实施形式中出现的存储装置。计算装置645根据变倍率透镜组20、30的观察倍率与安装的接触棱镜60的顶角θ以及存储器644中保存的信息，计算像散的校正量。此计算装置645由执行预定操作程序的CPU等构成。存储器644不必内置于图像处理设备64内，也可以是外设的存储器装置。也可构成为用图像处理设备64的驱动器来读取记录有同样信息的CD-ROM或软盘等信息记录媒体。
图20先示意地给出存储器644中保存的信息例。存储器644中保存有在以下详述的基准信息6441与棱镜信息6442。基准信息6441是由用于消除校正具有成为基准的预定顶角θstan(简称为为基准顶角)的接触棱镜(称作基准棱镜)所发生的像散的折光本领(校正量)与各种观察倍率相关联的数据构成。棱镜信息6442是由用于消除校正具有各种顶角θ的接触透镜或在特定观察倍率(一个即可)下发生的像散的校正量构成。这些信息例如可由第一实施形式说明的模型眼进行试验求得。
图20所示的基准信息6441中给出了用于校正由具有基准顶角θstan＝45°的基准棱镜所发生的像散的校正值。详细地说，此基准信息包括变倍率透镜组20、30的观察倍率为4.2倍时的校正量-0.017屈光度、观察倍率为6.3倍时的校正量-0.043屈光度、观察倍率为10.5倍时的校正量-0.11屈光度、观察倍率为16倍时的校正量-0.284屈光度以及观察倍率为21倍时的校正量-0.445屈光度等数据。基准棱镜的基准顶角θston为45°并非必要条件，可以设定任意的顶角。
棱镜信息6442中记述了对于为手术用准备的各种接触棱镜的顶角θ(图20中按5°分度)记述了相对于一种观察倍率的校正量。例如，顶角θ＝30°的接触棱镜中，用于消除观察倍率为10.5倍时所发生的像散的校正量为-0.05屈光度。
下面根据图21与22所示流程图说明具有这种结构的本实施形式的观察设备。图22的流程图具体说明了由图21的流程图中的步骤S36、S37进行的处理。
首先转动控制板100的棱镜设定部110的顶角设定旋扭111，输入紧靠手术眼E的接触棱镜60的顶角的角度θ(S31)，同时转动安装角度设定旋钮112输入接触棱镜60的安装角度(S32)。此输入的内容作为信号发送给图像处理设备64的计算装置645。
继而基于控制装置641识别变倍率透镜组20、30的观察倍率(S33)与S32输入的接触棱镜60的安装角度，确定左观察光学系统13a的像散的轴角度与右观察光学系统13b的轴角度(S34、S35)。
计算装置645基于S31输入的接触棱镜60的顶角θ与S33识别的观察倍率，参考存储器644中存储的信息计算左观察光学系统13a的像差校正量(S36)，同样计算出右观察光学系统13b的像散校正量(S37)。此校正量的计算例如按下述执行(参考图22)。这里，紧靠手术眼的棱镜60的顶角为30°，S33识别的观察倍率设为21倍。
首先，计算装置645根据存储器644中存储的棱镜信息644求得相对于顶角30°的接触棱镜60的校正量的信息(S41)。具体如图20所示，观察倍率为10.5倍时的校正量是-0.050屈光度。其次，计算装置645于存储器644存储的基准信息6441之中，获取与根据棱镜信息644取得的上述校正量相对应的观察倍率时的基准棱镜的校正量(S42)。在该例中，观察倍率10.5倍时的基准棱镜的校正量为-0.110屈光度。计算装置645再求得以前识别的观察倍率21倍时的基准棱镜校正量-0.445屈光度(S43)。
其次，计算装置645将观察倍率10.5倍时的校正量与21倍时的校正量比较，计算相对于21倍时校正量与10.5倍时的校正量的比例(称为校正比(S41))。本例中，-0.445/-0.110＝4.04545...，校正比约为4倍。
计算装置645进而对S41求得的相对于接触棱镜60的校正量乘以S44计算出的校正比，结束校正量的计算(S45)，本例中为-0.050×4即得到-0.200的屈光度。这样，此计算装置645便构成了本发明所谓校正量计算装置。这里求得的校正值是对小数点以下第一位取4舍5入的值，但也可适当地采用其他近似值。下面再参看图21。
在确定了校正量与轴角度后，控制装置641根据S34与S36的结果，控制可变正交柱面透镜的旋转驱动装置65L，使左观察光学系统13a的柱面透镜61A、61B分别转动，设定所定的轴角度与算出的校正量(S38)。同样，根据S35与S37的结果，控制可变正交柱面透镜旋转驱动装置65R，使右观察光学系统13b的柱面透镜61A、61B旋转，设定所定的轴角度与算出的校正量(S39)。
根据用于校正处理这种像散而构成的本实施形式的观察设备，求出对应于具有与基准棱镜的基准顶角不同的顶角的特定观察倍率，算出与其他观察倍率对应的校正量，应用此计算结果自动地校正像散，从而能迅速地进行校正处理。此外存储下左右观察光学系统13a、13b各自对应的基准信息6441与棱镜信息6442，而构成为分别独立地控制左右消像散用光学元件61时，则能进行适当的立体式观察。
作为存储器644存储的基准信息6441，也可构成为存储相对于各观察倍率的校正比。这样，由于不需进行图22的流程图中校正比的运算处理(S44)，就能谋求处理的进一步迅速化。
下面说明本实施形式观察设备一变形例。在此变形例中，代替从一开始将棱镜信息6442存储于存储器644中，而是由行手术者等自身在手术中设定。这种结构形式，特别是对于能熟练地进行像散校正的行手术者，能在考虑到各手术眼具有的折光本领的条件下进行适当的校正处理。还由于不必要输入紧靠手术眼的接触棱镜的顶角角度，即使不设置控制板100也可。
此变形例的观察设备是在图19所示结构中附加有前述的监视器66(参看图12)。此外，在图像处理设备64的存储器644中预存储有图20所示的基准信息6441(都于图示中省略掉)。
在此变形例中，行手术者等对应于具有与基准顶角θstan不同顶角的接触透镜60紧靠手术眼的情形，在观察监视器66的画面66A(参看图15等)的同时，分别使左右观察光学系统13a、13b的消像散用光学元件61绕观察光轴01、02转动。设定用于消除特定的观察倍率下像散的折光本领量。
例如设接触棱镜60的顶角θ＝30°，将设定折光本领量时的观察倍率为10.5倍，而将此时设定的折光本领量为0.05屈光度。
当行手术者变更观察倍率后(安装角度不变)，控制装置641识别此变更的观察倍率。这里设定变更到21倍。下面基于这种数值例进行说明。
计算装置645根据存储器644中的基准信息，取得具有基准顶角θstan＝45°的基准棱镜的校正值，而且取得观察倍率为10.5倍时的校正值-0.110屈光度以及观察倍率为21倍时的校正值-0.445屈光度、然后计算在观察倍率为21倍时需要是观察倍率10.5倍时校正值的几倍的校正比。在此，此校正比约为4。
再由计算装置645根据此校正比计算将顶角30°的接触棱镜60紧靠手术眼E且观察倍率设定为21倍时的消像散用光学元件61所需的校正量。也就是对观察倍率设定为10.5倍时的屈光度量-0.05屈光度乘以校正比4(倍)，求得校正量为-0.2屈光度。
对于与观察倍率变更同时还变更了安装角度的情形例如可采用如下两种使用形式。第一是在设置了控制板100的情形，转动安装角设定钮112设定输入接触棱镜60的安装角度，以此为基础，设定柱面透镜61A、61B的轴角度即可。第二是在不使用控制板100的情形(未设置或是未使用的情形)，此时可以进行手二操作调整轴角度。
下面说明本发明的观察设备的第三实施形式。本实施形式所示的观察设备具有用于消除接触棱镜等紧靠手术眼时产生的色差的结构。同样，对于以前所述相同的结构要素附以相同的标号。
图23与24示明第三实施形式的观察设备中光学系统的结构，它与作为图18所示第一实施形式变形例的观察设备的结构基本相同。具体说来，本实施形式的观察设备取代图18所示的消色散用光学元件61，而于左右观察光学系统13a、13b中设有消色差光学元件70。
消色差光学元件70于物镜19至变倍率透镜组20、30之间设有将手术眼E的眼底Er的反射光束作为平行光束而导向变倍率透镜组20、30的观察光路(图24)。此外，也可在变倍率透镜组20、30与接目镜26、36之间分别设置消色差光学元件。
设于左右观察光学系统13a、13b各个中的消色差用光学元件70，例如如图25与26所示由可变棱镜70A、70B构成。
可变棱镜70A由棱镜71a与71b贴合构成，而可变棱镜70B由棱镜71e与71d贴合构成。棱镜71a与71d而且棱镜71b与71c各自的基本波长(d线)的折射率nd为同一。棱镜71a的色散γ比棱镜71c的色散γ小。这里设定可变棱镜70A、70B取同一结构，但也可采用各不相同的结构。
本实施形式的观察设备还分别设有拍摄左右观察光学系统13a、13b的眼底图像的TV摄像系统50L、50R。
本实施形式的观察设备中设有图11所示的控制板100。下面说明色差设定部。此色差设定部130具有进行有关左观察光学系统13a的消色差光学元件70的旋钮和进行有关右观察光学系统13b的消色差光学元件70的旋钮。作为前者，具有用于设定左观察光学系统13a的消色差用光学元件70的轴角度方向的轴角度设定旋钮131L(色差方向设定装置)和用于设定其色差校正量的设定旋钮132L(校正量设定装置；作为后者，具有用于设定右观察光学系统13b的消色差用光学元件70的轴角度方向的轴角度设定旋钮131R(色差方向设定装置)和用于设定其色差校正量的设定旋钮132R(校正量设定装置。
一般，由轴角度设定旋钮131L～131R设定的轴角度要调整到与棱镜设定部110的安装角度设定旋钮112的棱镜基底方向的设定角度(基本)一致。从而也可构成为与安装角度设定旋钮112的设定连动来设定上述轴角度。此外还可设置使这种自动的轴角度的设定与采用轴角度设定旋钮121L、121R的手动式轴角度的设定能切换的切换开关。
在此示明于轴角度设定旋钮131L、131R周围的角度虽可把任意方向设定为0°，但在本实施形式中是把从行手术者来看水平方向的右侧设定为0°，再据此依反时针走向增加角度。
此外，示明于校正量设定旋钮132L、132R周围的数学0～10，是将消色差光学元件70形成的校正量的程度作相对表示的分度，以校正量为0时设定为0分度，以校正量最大时设定为10分度。
再来参考图27所示的框图说明本实施形式的观察设备的控制系统。此控制系统具有与第一实施形式基本相同的结构，而此控制设备具有用于使构成左观察光学系统13a的消色差光学元件70的可变棱镜70A、70B绕观察光轴01旋转的可变棱镜旋转驱动装置85L，以及用于使构成右观察光学系统13b的消色差光学元件70的可变棱镜70A、70B绕观察光轴02旋转的可变棱镜旋转驱动装置85R。
图像处理设备64及与其中包括的控制装置641、分析装置642以及运算装置643是用来进行与第一实施形式的大致相同的处理的，因而附以相同的标号。控制装置641是用于进行各种控制信号的生成与发送或是变倍率透镜组20、30的观察倍率的识别等。分析装置643用于对TV摄像系统50L、50R拍摄的手术眼E的眼底像进行后述的分析处理。运算装置642则根据分析装置643的分析结果，计算出为消除校正接触棱镜60产生的色差所需的校正量。
一般，色差发生于棱镜有折射率的方向。图24概示接触棱镜60紧靠手术眼E时产生的色差状态。此图中，眼底Er反射的光为接触棱镜60折射而导向物镜19时，此反射光通过接触棱镜60而呈现为分裂成R、G、B波长的光线R’、G’、B’的状态。为使各光线R’、G’、B’通过消色差光学元件70时成为平行光束。在旋转调节消色差用光学元件70后，可除去因接触棱镜60的折射作用造成的色差。在下面继续说明的使用形式中，消色差光学元件70作了这样的调节与控制。此外，在图24中将左观察光学系统13a方面光线R、G、B的间隔描绘成大于右观察光学系统13b方面光线R’、G’、B’的间隔。这是由于左观察光学系统13a的观察光轴从接触棱镜60的出射角大于右观察光学系统13b的这样的出射角，而受到了色差更强影响所致(图5)。因此对于左右光学系统13a、13b中产生的色差，需左右分别地进行。
至少因左右的观察光路的长度差致观察图像中产生Z方向的模糊时，为了消除这种模糊，也可对预定的球面度施加影响。
下面说明具有上述结构的本实施形式的观察设备的使用形式。根据本观察设备，可以如下所示进行各种使用形式。同样不必要构成为能进行所有以下的使用形式，可以只进行其中至少一种使用形式。此时，不需具备未采用的使用形式中所用的结构部分。对于拟选择地进行多种使用形式的结构，例如可于控制板100中设置用于切换各使用形式的切换开关。
(使用例1)首先参考图28所示的流程图，说明手动的使用形式。开始时用控制板100的色差设定部130进行设定输入。具体地说，转动轴角度设定旋钮131L，设定用于校正左观察光学系统13a的色差的轴角度，即用于校正该色差的朝向可变棱镜70A、70B的基底方向的方向(S51)，再转动校正量设定旋钮132L而设定左观察光学系统13a的色差校正量(S52)。同样，转动轴角度设定旋钮131R，设定右观察光学系统13b的色差的轴角度(S53)，转动校正量设定旋钮132R设定右观察光学系统13b的色差校正量(S54)。同样，左与右观察光学系统13a、13b的设定操作，孰先孰后都没有关系。
由控制板100进行上述设定操作后，其信号传送给图像处理设备64的控制装置641。控制装置641控制可变棱镜的旋转驱动装置85L，使左观察光学系统13a的可变棱镜70A、70B(图28中简记为“VP”)分别转动以取设定的轴角度与校正量(S55)。同时，控制装置641控制可变棱镜旋转驱动装置85R，使右观察光学系统13b的可变棱镜70A、70B分别转动以取设定的轴角度与校正量(S56)。
由于这样地校正了紧靠手术眼E的接触棱镜60所致的色差，就能良好地看清观察图像。特别是由于左右独立地各设定其校正量，在观察眼底周边部Er’的情形，即使是左右的像差量不同的情形下，也能使图像有正常的立体观感。此外，当经一次校正未能充分除去色差的情形，行手术者可操作控制板100作进一步校正。
(使用例2)下面参看图29所示流程图说明本实施形式的观察设备的另一使用形式。本使用形式中，取代设定输入色差的轴角度与校正量而只输入紧靠手术眼E的接触棱镜60的状态，故操作容易。
首先转动控制板100的棱镜设定部110的顶角设定旋钮111，输入接触棱镜60的顶角的角度θ(S61)，转动安装角度设定旋钮112，输入接触棱镜60的安装角度(S62)。此输入的内容作为信号发送给图像处理设备64的控制装置641。
在此将用于根据接触棱镜60的顶角θ所确定的消色差光学元件70起作用的校正量的数据，预先输入图像处理设备64的前述存储装置中。作为这种数据，例如如第一实施形式中所说明的，可相对于所准备的各接触棱镜60进行模型眼的试验求得。
控制装置641识别变倍率透镜组20、30的观察倍率，基于此观察倍率和S61输入的顶角θ，参考上述数据，决定左观察光学系统13a的色差的校正量(S63)，决定右观察光学系统13b的色差校正量(S64)。此外，基于S62输入的接触棱镜60的安装角度，决定左观察光学系统13a的色差的轴角度与右观察光学系统13b的色差的轴角度(S65、S66)。在上述决定中，例如可以设轴角度与安装角度相等。
决定了校正量与轴角度后，控制装置641控制可变棱镜旋转驱动装置85L，使左观察光学系统13a的可变棱镜70A、70B分别转动以取所决定的轴角度与校正量(S67)，控制可变棱镜旋转驱动装置85R，使右观察光学系统13b的可变棱镜70A、70B分别转动以设定所决定的轴角度与校正量(S68)。
(使用例3)继续说明本实施形式观察设备的又一使用形式。本使用形式将基于TV摄像系统50L、50R的CCD摄像元件54L、54R所接收左右各观察图像，自动地进行像散的校正。
监视器66的画面66A中显示出通过左与右观察光学系统13a、13b所观察的各观察图像、图30～34例示了监视器66上的显示画面(为简便起见只示明了通过左观察光学系统13a所得到的观察图像)。图35示明本使用形式的色差校正处理的流程图。
首先将经左右观察光学系统13a、13b求得的眼底图像Er”显示于监视器66上(S71)。此时，当接触棱镜60产生了色差时，如图30概示，白色的点像Q分解为R、G、B三色，表示为点像R’、G’、B’。在不产生色差时，白色的点像Q不分解。
其次由分析装置643将各左右图像分解成R、G、B各层(S72)，各层中点像R’、G’、B’的像素地址存储于存储装置(参考第一实施形式)中(S73)。例如图31～33所示，设作为基准的G层地址为(Xi，Yi，)，则R层的地址为(Xi，Yj+y)而B层地址为(Xi，Yj-y)，这些地址存储于存储装置中。这里“y(＝0，1，2…)”表示对应于G层中点像G’的地址的，因R层与B层中点像R’与B’的色差所致地址的偏差。
然后运算装置642比较各层中的像素地址，判断它们是否相同(S74)。当由于色差所致点像Q的分解不存在，三层的地址相同时(y＝0的情形)，色差的校正结束(S78)。
当地址不同时，控制装置641便计算为使各层地址一致的可变棱镜70A、70B的轴角度(基底方向的方向)与校正量(S75)。在上述例子中显然也可以以R层的点像R’或B层的点像B’为基准进行这种运算处理。控制装置641的这种运算，例如可将用于沿X方向与y方向只移动1地址所必需的轴角度与校正量分别保存于上述存储装置等之中，通过对此进行参考来实现。
控制装置641根据此运算结果，将用于分别旋转驱动左右观察光学系统13a、13b的可变棱镜70A、70B的控制信号发送给旋转驱动装置85L、85R，转动可变棱镜70A、70B(S76、S77)。由以上所述，结束了本使用形式的色差校正处理(S78)。本实施形式的控制装置641、运算装置64L与分析装置643构成了本发明中所谓的色差校正装置。
当色差没有完全消除时，也可应用控制板100转动左右的可变棱镜70A、70B进行校正。
实行以上处理的本使用形式即令不进行设定操作或输入操作也能自动地校正色差，从而能提高操作性。特别是由于可不同接触棱镜60的顶角θ或安装角度与观察倍率等能自动校正而提高了便利性。还由于能对通过左右观察光学系统13a-13b所观察的眼底图像进行左右分别的校正，故能获得适当的立体观感。
图36示明本实施形式一变形例的观察设备的光学系统的结构。在此观察设备中，于变倍率透镜组20、30与透镜组26、36之间分别设置第一实施形式所示的消像散光学元件61，同时在物镜19与变倍率透镜组20、30之间分别设置消色差用光学元件70。此外，图中虽未示明，还构成为设有可变正交柱面透镜的旋转驱动装置65L、65R以及可变棱镜旋转驱动装置85L、85R，进行左右独立的分别驱动控制。根据这样的观察设备，能消除与校正接触棱镜60紧靠手术眼E时产生的像散与色差。
下面说明本发明的观察设备的第四实施形式。图37概示本实施形式的观察设备的光学系统与控制系统的结构。此观察设备具有与图12相同的控制系统，下面适当地参看图12进行说明。同样，对于以前描述过的结构部分则附以相同的标号。
本实施形式的观察设备中，在变倍率透镜组20、30与消像散光学元件61之间，分别于左右的观察光学系统13a、13b内设有用于将图案图像投影到图中未示明的手术眼E的眼底Er上的投影光学系统72。此投影光学系统72包括形成环状图案的环状图案板73；投影透镜74；用于将投影光学系统72的光轴与观察光轴01或02分别合成的半反射镜75。
此外，图37中虽未示明，由左观察光学系统13a一方的TV摄像系统50L所拍摄的图像也发送给图像处理设备64。同时，左观察光学系统13a的消像散用光学元件61则为可变正交柱面透镜旋转驱动装置65L所驱动。
由左观察光学系统13a的环状图案板73所形成的环状图案，通过投影透镜74与半反射镜75，经由变倍率透镜组20与物镜19，导引到未图示的接触棱镜60，为此接触棱镜60折射，投影到眼底周边部Er’。同样，由右观察光学系统13b的环状图案板73所形成的环状图案，通过投影透镜74与半反射镜75，经由变倍率透镜组30与物镜19，导引到未图示的接触棱镜60，为此接触棱镜折射，投影到眼底周边Er’。
此时于眼底周边部Er’上形成图38所示的环形图案像76。同样在此图中只示明了经左观察光学系统13a投影的环形图案像。当在以消像散光学元件61的折光本领为0屈光度状态下由图像接收元件54L接收环形图像76后，则如图39所示，获得了具有起因于接触棱镜60产生的像散的图像流77的环形图案像78。
下面参照图40所示的流程图举例说明具有这种结构的本实施形式的观察设备的使用形式，首先将通过左右投影光学系统72将环形图案投影到手术眼E的眼底Er(眼底周边部Er’)(S81)，于监视器66上显示通过左右观察光学系统13a、13b求得的眼底图像Er”。
再由分析装置643提取所拍摄的环形图案像78的图像流77分析，检测此图像流77的方向与大小(S83)。
再由运算装置642根据此检测出的环形图案像78的图像流77的方向与大小，相对于左与右观察光学系统13a、13b，分别确定柱面透镜61A、61B的轴角度与折光本领(校正量)(S84、S85)。本实施形式的分析装置643与运算装置642构成了本发明的所谓第二校正量运算装置。
控制装置641生成用于使柱面透镜61A、61B转动到所决定的轴角度与校正量的控制信号，发送给可变正交柱面透镜旋转驱动装置65L、65R。这两个旋转驱动装置基于接收的控制信号，使左右观察光学系统13a、13b的柱面透镜61A、61B分别转动(S86、S87)。通过这种处理，校正环形图案像78的图像流77。
再对此校正的环形图案像78的图像流77确认其残存程度(S88)。也即通过分析装置643分析残存的图像流77的(方向与)大小，由运算装置642求此图像流77的(方向与)大小，根据控制装置641将此图像流77的大小与预先设置的所定值作比较判断。同样，将此所定值设定为眼底图像变得充分清晰的范围的阈值。
当残存的图像流77的大小比此预定值大时，再作相同的校正，再次确认残存的图像流77的大小，进行与上述所定值的比较。将这样的处理反复进行到图像流77的大小比该预定值低。当图像流77的大小低于此预定值，结束像散校正处理(S90)。
同样，图中虽然作了省略，但在左右观察光学系统13a、13b各个之中也可设有用于变更与校正因柱面透镜61A、61B所发生的正或负球面度误差的校正透镜(组)，以产生用于消除残存的图像流77的大小的折光本领。
此外，也可用第一实施形式中说明的控制板100来变更与校正柱面透镜61A、61B所产生的正或负的球面度误差。
根据实行以上处理的本实施形式的观察设备，即便不进行设定操作与输入操作，也能自动地校正像散，从而能改进操作性。还由于采用了根据已知的环形图案来计算校正量的结构，故可正确地求出校正量。再由于能通过左右观察光学系统13a、13b，根据其各自的投影环形图案像来左右各别地求校正量，故能获得合适的立体观感。
此外，为了区别通过左右的观察光学系统13a、13b投影的环形图案像，也可以进行具有各自相异颜色的环形图案的投影。
下面参照
本发明的观察设备的第五实施形式。
本实施形式的观察设备所具的结构能适用于不能如第一～第四实施形式的观察设备那样在左右观察光学系统两方设置TV摄像系统的情形。
本实施形式的观察设备具有与已有的相同结构的光学系统(参考图3)。也即如已有的情形那样，设有一个TV摄像系统50和助手用的辅助观察光学系统40。以下所说明的本实施形式的结构，适用于在已有观察设备的左右观察光学系统中附加消像散光学元件(可变正交柱面透镜61)和/或消色差光学元件(可变棱镜70)。这里，不论是控制消像散光学元件的情形还是控制消色差光学元件的情形，由于它们的控制方式相同，故只就应用消像散用光学元件的情形进行说明。在作像散校正处理时，运算装置642用作本发明中所谓的第四校正量运算装置。
图41示明本实施形式的观察设备的控制系统的结构，图中所示的图像处理设备64中设有控制装置641、本发明中所谓的第三校正量运算装置的运算装置642、作为存储装置的存储器644。运算装置642根据存储器644中存储的数据，对左右观察光学系统13a、13b的柱面透镜61A、61B的驱动量(像散校正量)分别进行运算。
存储器644中预存储有用于确定，对应于拍摄的手术眼E的观察图像或是与接触棱镜60的顶角及其手术眼E的安装角度的，左右观察光学系统13a、13b的像散校正量的数据。有关由TV摄像系统50拍摄图像的右观察光学系统13b的上述数据是用以基于手术眼的观察图像来决定校正量的由第一、第二实施形式说明的数据；而对于有关不能从观察图像直接求校正量的左观察光学系统13a的上述数据，则是用以基于分析观察图像确定的左右观察光学系统13b的校正量以及从控制板100输入的接触棱镜60的顶角与安装角度来确定校正量的数据。
下面参照图42所示的流程图说明具有这种结构的本实施形式的观察设备的使用形式。首先操作控制板100输入紧靠手术眼的接触棱镜60的顶角与安装角度(S91、S92)。其次由TV摄像系统50拍摄的右观察光学系统13b的观察图像，将手术眼E的眼底图像显示于监视器66上(S93)。
继由运算装置642应用存储器644中预先保存的数据分析监视器66上显示的眼底像，算出右观察光学系统13b的非点像差的校正量(S94)。这时，基于S92输入的接触棱镜60的安装角度设定右观察光学系统13b的柱面透镜61A、61B的轴角度。作为眼底图像的分析方法可适当地采用前述的检测图像流的分析方法或投影分析环形图案的方法等。
运算装置642应用S91输入的接触棱镜的顶角与S92输入的安装角度，根据S94运算的右观察光学系统13b的校正量计算左观察光学系统13a的像散校正量(S95)。这里将左观察光学系统13a的柱面透镜61A、61B的轴角度设定成与右观察光学系统13b的方向相同。
再由控制装置641(必要时可根据变倍率透镜组20、30的观察倍率调整校正量)生成控制信号，并将此控制信号发送给可变正交柱面透镜旋转驱动装置65L、65R，使在右观察光学系统13a、13b的柱面透镜61A、61B左右独立地转动，左右分别地产生运算出的校正量。
根据以上工作的本实施形式的观察设备，对于只将TV摄像系统50设于左右某一方中的结构，由于能分别独立地进行左右观察光学系统13a、13b的像散的校正，故能在简化设备的结构同时，可谋求降低成本。
同样，根据与图42的流程图相同的步骤，能左右独立地进行左右观察光学系统13a、13b的色差校正。
作为本实施形式的观察设备的变形例，预先计算出与输入的接触棱镜60的顶角与安装角度以及拍摄的眼底图像的分析结果相对应的，左右观察光学系统13a、13b双方的校正量，并将此运算结果保存于存储器644中。采用这种结构时，根据输入的顶角与安装角度以及所拍摄的眼底图像。能直接确定左右观察光学系统13a、13b的像散(色差)的校正量，从而在手术中不必进行预算处理，可谋处理的快速化。
以下参照
本发明的观察设备的第六实施形式。本实施形式的观察设备具有在用消像散光学元件(可变正交柱面透镜61)校正像散时可于最佳位置对焦的结构。
可变正交柱面透镜61由于能起到沿轴相互正交的方向形成同一折射率的圆柱度，若是在最小弥散圆的位置处对焦状态下校正像差，由于前焦线与后焦线接近最小弥散圆，从而能施行最佳的校正。另一方面，当在前焦线的位置对焦状态下校正像散时虽然能表现出校正的效果，但于前侧聚焦于一点(有时称为前销)时，所观察的眼底图像便会模糊。相反，当于后焦线位置合焦状态下进行校正时，同样会在后侧聚焦于一点(有时称为后销)。因此，在出现前销与后销的情形，由于需要再度对焦，便丧失了快速性。
本实施形式的观察设备为了避免发生上述现象而采用了前述的校正透镜组(本发明中称为对焦位置校正装置)。这种样正透镜组由用于变更与校正柱面透镜61A、61B产生的正负球面误差的各种透镜组成。校正透镜组的各种透镜例如可响应脚踏开关的操作有选择地设置于观察光路上。
设柱面透镜61A、61B的像散校正量为C屈光度。此时所需球面度的最大校正量在成为前销或后销状态下，分别为C/2屈光度。但是由校正透镜组作校正前的最初的对焦位置并不限于最小弥散圆、前焦线或后焦线的位置，故可在像散的校正量C屈光度的范围内变更球面度。此外，对于该校正透镜组，可以对应于此校正量C屈光度预设置有+C、+C/2、O、-C/2、-C各屈光度的校正透镜(称之为焦点校正透镜)。
行手术者在观察手术眼E的同时操作上述脚踏开关变换这5个校正透镜，选择最适合的调焦状态。由此能校正柱面透镜61A、61B对焦位置的偏移。此外，在自动地且顺次地变换5个焦虑校正透镜而对之作出适当配置时，也可以通过操作脚踏开关等来确定焦点校正透镜。
上述调焦校正处理虽然是取由行手术者以手工操作的结构，但也可检测出焦点偏移后自动地对其进行校正。
此外，为了校正焦点的偏移，也可以相对手术眼E前后微动手术用显微镜10本身，校正对焦位置。此时的校正范围也以将柱面透镜61A、61B的像散校正量设定为C屈光度为宜。
在以上所说明的各实施形式中，是把手术用显微镜设备取作为观察设备，但本发明不限于此，而也可适用于狭缝灯显微镜与其他的观察设备，特别也可用于眼科用观察设备。
图43示明具有本发明观察设备结构的激光治疗装置例子中的光学系统的结构。同样，对于前面已述的结构部分附以同一标号进行说明。此种激光治疗设备具有能把治疗用激光照射手术眼E的眼底Er的周知的照射光学系统80。来自此照射光学系统80的治疗用激光由未图示的准直透镜作为平行光束中继，由棱镜18反射，导引到物镜19。
在棱镜18与物镜19之间设有消像散光学元件81，用以当接触棱镜60紧靠手术眼E时，消除治疗用激光通过此接触透镜60照射眼底Er时产生的像散。此消像散光学元件81与第一实施形式的相同。由一对柱面透镜81A、81B构成。柱面透镜81A、81B的像散校正量可根据通过左右各观察光学系统13a、13b(图43中总体以“13”表示)检测出的图像数据，对左右观察图像中产生的像散校正量分别进行软件处理，也可进行自动校正。此外，设有未图示的校正透镜(组)，能任意地校正消像散用光学元件81的折光本领的方向与大小。
利用这种激光治疗装置，能够除去接触棱镜60紧靠手术眼E的状态下对眼底Er进行激光治疗时产生的像散。此外，照明光学系统80即使是不共用物镜时，通过调整治疗用激光的照射角度，也能进行除去像散的照射。
以上说明的观察设备，目的在于除去接触棱镜紧靠被观察眼(手术眼)时的像散与色差，但是根据本发明，同样能除去接触棱镜以外的光学部件紧靠被观察眼时产生的像散与色差。
作为接触棱镜以外的这类光学部件例如有图44所示的接触透镜(三面镜)200。接触透镜200在其内部具有反射面201，通过使观察光轴0(左右观察光轴01、02中之一或两者)为此反射面201偏转而能观察被观察眼的眼底周边部Er’。当这种接触透镜200紧靠被观察眼E时，观察图像中也会产生像散与色差，但通过采用上述的本发明的结构。也能将它们消除与校正。
再如对于图45所示的手术用显微镜300，通过采用本发明的结构，也能取得良好的效果。此手术用显微镜300具有能以转动轴301为中心旋转设置的前置透镜302。这样，前置透镜302能在存储着包含物镜的观察光学系统的镜筒303与手术眼之间装卸。当这种前置透镜302紧靠于物镜和手术眼之间时，观察图像中也会产生像散与色差，但通过把本发明的结构用作镜筒303内的(左、右)观察光学系统，就可消除这种影响。
再者，即使是对于具有Hraby透镜的狭缝类显微镜，也适合于采用本发明的结构。图46概示了此狭缝灯显微镜的光学系统，标号401表示目镜，402表示物镜而403表示Hraby透镜。Hraby透镜403是图46中所示的凹前置透镜，用在获得狭缝光照射被观察眼E来观察被观察眼E的后部玻璃体与眼底时。这种Hruby透镜403紧靠被观察眼E与物镜402之间时，观察图像中也会产生像散与色差，但通过采用本发明的结构可以消除这类像差。
同样，在这里例示的前置透镜以外，对于在物镜与被观察眼之间以非接触状态设置的各种前置透镜产生的像差，也都能采用本发明的结构来校正。
此外，也能附加结构来校正行手术者等观察者眼球的折射率产生的像散与色差(以下统称为像差)。例如可预先测定观察者的眼球的折射率而将其存储于图像处理设备的前述存储装置中。然后算出由于此眼球的折射率产生的像差的方向与大小，根据此计算结果设定消像散光学元件与消色差光学元件。这时，当存在因接触棱镜等导致的像差时，对此像差与眼球的像差两者进行消除控制。也可以于现察设备中设置测定观察者眼球折射率的测定光学系统，而将此测定光学系统的测定结果存储于上述存储装置等之中。通过配备用于校正这种因观察者眼球的折射率所致的像差的结构。就能对各个观察者适当地校正像差。
上述详述的本发明的观察设备的结构，仅仅是作为实施形式的一个例子，是可以在本发明的主旨范围内适当地作出各种变形、变更与追加等。
例如，将环形图案投影到被观察眼上而拍摄环形图案，通过检测此环形图案像的畸变方向而自动地检测紧靠被观察眼的接触棱镜的安装角度，利用此安装角度对消像散光学元件与消色差光学元件进行操作控制，借助这样的结构而构成了没有本发明的所谓安装角度输入装置的结构。
此外也能设置用于消除观察者的眼的折射率对观察图像影响的结构。例如可以预先存储下观察者眼的球面度数。散光度与散光轴，而形成为在附加有这种影响下确定像散与色差校正量和校正方向的结构。也可由控制板等来设定输入观察者的眼的折射率。
权利要求
1.一种观察设备，它具有在从与观察对象的被观察眼相对峙的物镜到左右眼用接触透镜之间左右的各个观察光路中的，用于变更观察上述被观察眼观察倍率变更的变倍率透镜组和使通过上述变倍率透镜组的光束成像的成像透镜，而从上述物镜到上述变倍率透镜组之间则形成有将来自上述被观察眼的反射光来作为平行光束中继到上述变倍率透镜组的观察光路，同时，从上述变倍率透镜组到上述成像透镜之间则形成为将通过上述变倍率透镜组所得的反射光束作为平行光束而中继给上述成像透镜的观察光路，其特征在于，在上述左右观察光路中，为了消除在将预定的光学部件紧靠上述被观察眼与上述物镜之间时所产生的像散的像散率设有分别于左右能独立工作的消像散用光学元件。
2.根据权利要求1所述的观察设备，其特征在于，上述消像散光学元件是以上述观察光路为中心设置成可相对旋转的凹凸一对柱面透镜组成的可变正交柱面透镜。
3.根据权利要求2所述的观察设备，其特征在于，使左右的上述可变正交柱面透镜各自具有用于设定上述像散的上述像散率方向的像散方向设定装置、用于设定消除校正上述像散的上述折光本领的校正量的校正量设定装置。
4.根据权利要求2所述的观察设备，其特征在于，紧靠于上述被观察眼和上述物镜之间的上述预定的光学部件是与上述被观察眼的角膜接触安装的棱镜，而此观察设备还具有输入上述棱镜的顶角角度的顶角输入装置；用于使输入上述棱镜对上述角膜的安装角度的安装角度输入装置与左右的上述可变正交柱面透镜分别独立旋转驱动的驱动装置，根据上述顶角输入装置输入的上述顶角的角度以及由上述安装角度输入装置输入的上述安装角度，对由上述驱动装置进行的上述可变正交柱面透镜的旋转驱动作左右分别独立控制的控制装置。
5.根据权利要求4所述的观察设备其特征在于，上述控制装置根据上述变倍率透镜组变更的上述观察倍率，对上述驱动装置进行的上述可变正交柱面透镜的旋转驱动作左右分别独立的控制。
6.根据权利要求4或5所述的观察设备其特征在于，此设备还具有通过分别接收由上述左右观察光路导引的来自上述被观察眼的上述反射光面接收上述被观察眼的观察图像的图像接收装置；对上述图像接收装置接收的上述观察图像作预定的分析处理，运算消除校正上述像散的上述像散率的校正量的第一校正量运算装置，而上述控制装置根据上述第一校正量运算装置运算的上述校正量，左右分别独立地控制上述动装置进行的上述可变正交柱面透镜的旋转驱动。
7.根据权利要求4或5所述的观察设备其特征在于，此设备还具有用于将图案像投影到上述被观察眼的投影光学系统，用于接收由上述左右观察光路导引而为上述投影光学系统投影到上述被观察眼中的上述图案像的反射像的图像接收装置，对上述图像接收装置接收的上述图案像的反射像施加预定的分析处理而运算消除校正上述像散的像散率的校正量的第二校正量运算装置，上述控制装置基于此第二校正量运算装置运算得的上述校正量，对上述驱动装置进行的上述可变正交校面透镜的旋转驱动作左右分别独立的控制。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的观察设备其特征在于，此设备还具有接收由上述左右观察光路其中之一导引的来自上述被观察眼的反射光而对此被观察眼的观察图像进行接收的图像接收装置；对上述其中之一观察光路所产生的上述像散的像散率进行其消除校正的校正量运算，同时基于此运算出的上述校正量对上述另一观察光路中产生的上述像散的像散率进行其消除校正的校正量计算的第三校正量运算装置；而前述像散消除用光学元件则基于上述第三校正量运算装置运算出的上述校正量，进行左右分别独立的工作。
9.根据权利要求4或5所述的观察设备其特征在于，此设备还具有存储用于消除校正对应于上述棱镜的顶角与上述安装角度的上述像散的像散率的校正量的存储装置；接收由上述左右观察光路其中之一导引的来自上述被观察眼的反射光而对此被观察眼的观察图像进行接收的图像接收装置；对上述图像接收装置接收的上述观察图像施加预定的分析处理，对上述其中之一观察光路所产生的上述像散的像散率进行其消除校正的校正量运算，同时由此运算出的上述校正量以及上述存储装置存储的上述顶角与安装角度所对应的上述校正量，面对其中另一观察光路产生的上述像散的像散率进行消除校正的校正量运算的第三校正量运算装置，而上述控制装置基于此第三校正量运算装置运算得的上述校正量，对上述驱动装置进行的上述可变正交柱面透镜的旋转驱动作左右分别独立的控制。
10.根据权利要求4或5中所述的观察设备其特征在于，此设备还具有将用于消除校正具有预定顶角的棱镜所致像散的像散率的校正量与上述变倍率透镜组所观察的倍率相关连而存储的存储装置；基于上述存储装置中与上述观察倍率相关连存储的上述校正量以及预先取得的具有与上述预定顶角不同顶角的上述棱镜的特定观察倍率的上述校正量，计算出具有与上述预定顶角不同顶角的上述棱镜的与上述特定观察倍率不同观察倍率的上述校正量的校正量计算装置；而上述控制装置则根据上述校正量计算装置计算出的上述校正量，对上述驱动装置进行的上述可变正交柱面透镜的旋转驱动作左右分别独立的控制。
11.根据权利要求2至10的任一项中所述的观察设备其特征在于，此设备还具有用于使上述可变正交柱面透镜所产生的正负折光本领变更到上述像散的正负像散率方向的校正透镜。
12.根据权利要求2-10中任一项所述的观察设备其特征，此设备还具有用于校正在对上述可变正交柱面透镜在消除校正上述像散时所产生的对焦位置偏差的对焦位置校正装置。
13.根据权利要求12所述的观察设备其特征，上述对焦位置校正装置是用于使上述可变正交柱面透镜所产生的正负折光本领朝上述像散的正负像散率方向变更的，球面度不同的多个校正透镜组成的校正透镜组。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的观察设备具有特征，在上述左右观察光路的上述变倍率透镜组与上述成像透镜之间设有用于消除将前述预定光学部件紧靠于上述被观察眼与上述物镜之间时所产生的色差的，能左右独立工作的消色差用光学元件。
15.一种观察设备，它具有在从与观察对象的被观察眼相对峙的物镜到左右眼用接触透镜之间左右的各个观察光路中的，用于变更上述被观察眼观察倍率变更的变倍率透镜组和使通过上述变倍率透镜组的光束成像的成像透镜，而从上述物镜到上述变倍率透镜组之间则形成有将来自上述被观察眼的反射光束作为平行光束传输到上述变倍率透镜组的观察光路，同时，从上述变倍率透镜组到上述成像透镜之间则形成为将通过上述变倍率透镜组所得的反射光束作为平行光束而传输给上述成像透镜的观察光路，其特征在于，在上述左右观察光路中设有用于消除当把预定光学部件紧靠于上述被观察眼与上述物镜之间时所产生的色差的，可左右分别独立工作的消色差光学元件。
16.根据权利要求15所述的观察设备，其特征在于，此设备对于左右的上述消色差用光学元件还分别具有用于设定上述消色差方向的色散方向设定装置；用于设定消除校正上述色差的校正量的校正量设定装置。
17.根据权利要求15所述的观察设备，其特征在于，紧靠上述被观察眼与上述物镜之间的前述预定光学部件是与上述被观察眼的角膜接触安装的棱镜，而且此设备还具有用于输入上述棱镜顶角角度的顶角输入装置、用于输入上述棱镜对上述角膜安装角度的安装角度输入装置、根据此顶角输入装置输入的上述顶角角度与此安装角度输入装置输入的上述安装角度控制上述消色差光学元件工作的控制装置。
18.根据权利要求17所述的观察设备其特征在于，上述控制装置根据上述变倍率透镜组变更的上述观察倍率控制上述消色差光学元件的工作。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的观察设备其特征在于，此设备还具有接收由上述左右观察光路其中之一导引的来自上述被观察眼的反射光而对此被观察眼的观察图像进行接收的图像接收装置；对上述其中之一观察光路所产生的上述色差进行其消除校正的校正量运算，同时基于此运算出的上述校正量对上述另一观察光路中产生的上述色差进行其消除校正的校正量计算的第四校正量运算装置；而前述消色差用光学元件则基于上述第四校正量运算装置运算出的上述校正量，进行左右分别独立的工作。
20.根据权利要求17或18所述的观察设备，其特征在于，此设备还具有存储用于消除校正对应于上述棱镜的顶角与上述安装角度的上述色差的校正量的存储装置；接收由上述左右观察光路其中之一导引的来自上述被观察眼的反射光而对此被观察眼的观察图像进行接收的图像接收装置；对上述图像接收装置接收的上述观察图像施加预定的分析处理，对上述其中之一观察光路所产生的上述色差进行其消除校正的校正量运算，同时由此运算出的上述校正量以及上述存储装置存储的上述顶角与安装角度所对应的上述校正量，而对其中另一观察光路产生的上述色差进行消除校正的校正量运算的第四校正量运算装置，而上述控制装置基于此第四校正量运算装置运算得的上述校正量，对上述消色差用光学元件进行左右分别独立的控制。
21.一种观察设备，它具有在从与观察对象的被观察眼相对峙的物镜到左右眼用接触透镜之间左右的各个观察光路中的、用于变更上述被观察眼观察倍率变更的变倍率透镜组和使通过上述变倍率透镜组的光束成像的成像透镜，而从上述物镜到上述变倍率透镜组之间则形成有将来自上述被观察眼的反射光束作为平行光束传输到上述变倍率透镜组的观察光路，同时从上述变倍率透镜组到上述成像透镜之间则形成为将通过上述变倍率透镜组所得的反射光束作为平行光束而传输给上述成像透镜的观察光路，其特征在于，在上述左右观察光路中设有通过分别接收由上述左右观察光路导引的来自上述被观察眼的上述反射光而接收上述被观察眼的观察图像的图像接收装置；将上述图像接收装置所接收的上述左右观察图像分别显示的显示装置；用于将预定的光学部件紧靠于上述被观察眼与上述物镜之间时所产生的色差分离，对上述图像接收装置所接收的上述左右观察图像中R、G、B的点像位置于上述显示装置上作使左右分别一致的数字处理，以分别校正上述左右观察图像的上述色差的色差校正装置。
全文摘要
提供了能恰当地除去观察图像中产生的像散与色差的观察设备，通过操作控制板(100)的顶角设定旋钮(111)输入接触棱镜(60)的顶角(θ)，操作安装角设定旋钮(112)输入此棱镜的安装角度。控制装置(641)基于识别的观察倍率和输入的顶角(θ)决定左右观察光学系统(13a，13b)的像散校正量，再基于输入的安装角度决定此两系统的像散的轴角度。然后分别控制可变正交柱面透镜的旋转驱动装(65L，65R)，分别转动此两系统的柱面透镜(61A，61D)以设定所决定的轴角度与校正量。
文档编号A61B3/12GK1572232SQ200410048559
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月8日 优先权日2003年6月9日
发明者野田徹, 大沼一彦, 福间康文, 西尾幸治, 饗庭秀刚, 冈崎芳郎, 佐藤胜, 加藤康夫 申请人:拓普康株式会社