(57)【要約】      （修正有）【課題】ビームスプリッタを介して同軸の反射照明を入力結合するときに観察光路で通常発生する迷光をまったく生じない解決法を提供する。【解決手段】中性フィルタ素子であるフィルタ素子２１を有する、迷光を取り除くための光トラップ２０において、フィルタ素子の光入射面２２は凹面半径を有しており、光入射面の曲率半径は２５ｍｍから２００ｍｍ、の範囲内にあり、フィルタ素子は少なくとも部分領域で吸収材料でできており、または、少なくとも光入射面は少なくとも部分領域で吸収材料を備えている。【選択図】図３
2014225024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に中性フィルタ素子であるフィルタ素子（２１）を有する、迷光を取り除くための手術用顕微鏡用の光トラップ（２０）において、前記フィルタ素子（２１）の光入射面（２２）は凹面半径を有しており、前記光入射面（２２）の曲率半径は４５ｍｍから１１０ｍｍの範囲内にあることを特徴とする、手術用顕微鏡用の光トラップ。
【請求項２】
前記フィルタ素子（２１）は少なくとも部分領域で吸収材料でできており、または、少なくとも前記光入射面（２２）は少なくとも部分領域で吸収材料を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の光トラップ。
【請求項３】
前記光トラップ（２０）は光トラップ収容装置（２３）の表面または内部に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の光トラップ。
【請求項４】
方向転換部材（１３）と、該方向転換部材（１３）の領域に設けられた光トラップ（２０）とを有する、第１の光路を第２の光路へ入力結合する装置（１０）において、前記光トラップ（２０）は請求項１から３までのいずれか一項に基づいて構成されていることを特徴とする、装置。
【請求項５】
前記方向転換部材（１３）は半透明鏡またはビームスプリッタキューブとして構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の入力結合装置。
【請求項６】
前記光トラップ（２０）は前記方向転換部材（１３）の後に配置されていることを特徴とする、請求項４または５に記載の入力結合装置。
【請求項７】
前記光トラップ（２０）は少なくとも１つの平面で、特に２つの平面で傾いていることを特徴とする、請求項４から６までのいずれか一項に記載の入力結合装置。
【請求項８】
前記フィルタ素子（２１）は前記フィルタ素子（２１）の光入射面（２２）で反射された光線が前記方向転換部材（１３）のそばを通過するように構成または配置されていることを特徴とする、請求項４から７までのいずれか一項に記載の入力結合装置。
【請求項９】
前記フィルタ素子（２１）の前記光入射面（２２）で反射された光線を集束させるための面状部材（４２）が設けられていることを特徴とする、請求項４から８までのいずれか一項に記載の入力結合装置。
【請求項１０】
照明光路（３４；３００）を観察光路（４１；２０４、２０５）へ入力結合する装置（１０）として構成されており、特に、同軸の反射照明を観察光路（４１；２０４、２０５）へ入力結合する装置として構成されていることを特徴とする、請求項４から９までのいずれか一項に記載の入力結合装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの照明光路（３４；３００）を生成する装置（３１）と、少なくとも１つの照明光路（３４；３００）を少なくとも１つの観察光路（４１；２０４、２０５）へ入力結合する装置（１０）とを備える、光学観察装置（１００）のための、特に顕微鏡のための照明装置（３０）において、前記入力結合装置（１０）は第１の光路を第２の光路へ入力結合するために構成されており、前記入力結合装置（１０）は方向転換部材（１３）と該方向転換部材（１３）の領域に設けられた光トラップ（２０）とを有しており、前記光トラップ（２０）はフィルタ素子（２１）、特に中性フィルタ素子を有しており、前記フィルタ素子（２１）の光入射面（２２）は凹面半径を有していることを特徴とする、照明装置。
【請求項１２】
前記入力結合装置（１０）は請求項４から１０までのいずれか一項に基づいて構成されていることを特徴とする、請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
本体（１０１）と、照明光を対物レンズ素子（４０）を通じて物体平面へ誘導する方向転換部材（１３）へと向かう少なくとも１つの照明光路（３４；３００）を提供する照明装置（３０）とを備える光学観察装置（１００）、特に顕微鏡において、前記照明装置（３０）は請求項１１または１２のいずれか一項に基づいて構成されていることを特徴とする、光学観察装置。
【請求項１４】
前記照明装置（３０）の前記入力結合装置（１０）の前記光トラップ（２０）は前記光学観察装置（１００）の前記本体（１０１）に熱的に結合されていることを特徴とする、請求項１３に記載の光学観察装置。
【請求項１５】
前記入力結合装置（１０）の前記面状部材（４２）は前記光学観察装置（１００）の前記対物レンズ素子（４０）の領域に設けられていることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の光学観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、まず、迷光を取り除くための光トラップに関する。さらに本発明は、第１の光路を第２の光路へ、たとえば照明光路を観察光路へ入力結合する装置に関する。最後に本発明は、光学観察装置のための照明装置、および光学観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学観察装置は多様な仕方で知られている。光学観察装置は、たとえば立体顕微鏡、手術用顕微鏡などの顕微鏡として構成されていてよい。このような種類の光学観察装置は、照明装置を備えていることが稀ではない。このような照明装置は、通常、検査されるべき物体を照明する役目をする少なくとも１つの照明光路を生成する。照明光路は観察光路へ入力結合されることが稀ではなく、このことは、そのために設けられた入力結合装置を介して行われる。そのために入力結合装置は、たとえば相応の方向転換部材をたとえばビームスプリッタの形態で有することができる。
【０００３】
照明光路が観察光路へ入力結合されるとき、ビームスプリッタが単独で使用されていると、照明光路の光の部分のうちビームスプリッタに当たって反射されなかったものが、望ましくない散乱光を生起するという現象が起り、これは迷光とも呼ばれている。こうした散乱光は望ましくない仕方で観察光路へ入り、そこでたとえば画像コントラストの低下につながる可能性がある。このような状況は図１に一例として図示されている。
【０００４】
このようにして生起される迷光を取り除くことができるようにするために、従来技術では、すでに多様な方策が講じられてきている。
【０００５】
たとえば特許文献１には、手術用顕微鏡のための照明装置が記載されている。同文献においても、照明光路はビームスプリッタを介して観察光路へ入力結合される。迷光を低減するために、この公知の解決法では、ビームスプリッタの隣に配置された光を吸収する光トラップを設けることが提案されている。光トラップには、照明装置から来てビームスプリッタを通過する、反射されなかった照明光を吸収するという役割がある。これに類似する解決法は特許文献２にも記載されている。
【０００６】
特許文献３には、同じく照明ビームを生成する装置を備えた蛍光顕微鏡が開示されている。照明ビームはビームスプリッタを介して方向転換される。このとき、ビームスプリッタで反射されずにこれを通過する、照明光の望ましくない成分が存在する。この公知の解決法においても、黒塗りした裏壁の形態で構成された光トラップが同じく設けられている。照明光の望ましくない部分を、黒塗りした裏壁でできるだけ完全に吸収することが意図されている。
【０００７】
しかしながら、従来技術に示されている光トラップの態様は、あらゆる用途に適用できるわけではない。たとえば、手術用顕微鏡あるいは一般に立体顕微鏡のような顕微鏡の反射照明用として、このような種類の光トラップを適用することは不可能である。使用するフィルタ素子の残留反射率により、依然として照明光の光の一部が観察光路に入り、あるいは、たとえば主対物レンズであってよい対物レンズ素子を通って照明入力結合部の下方の物体空間に入る。光の強度が高いため、わずかな残留反射度であっても障害になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ドイツ特許第３６２３６１３Ｃ２号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０３６３７６２Ｂ１号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１０５８１４１Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、このような状況を考慮に入れたうえで、障害となる迷光の除去をいっそう改善することができる解決法を提供することにある。特に、ビームスプリッタを介して同軸の反射照明を入力結合するときに観察光路で通常生じる、障害となる迷光がまったく生じることがなくなる解決法を提供することが意図される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は本発明によると、独立請求項１に記載の構成要件を備える光トラップ、独立請求項４に記載の構成要件を備える第２の光路へ第１の光路を入力結合する装置（入力結合装置）、独立請求項１１に記載の構成要件を備える光学観察装置のための照明装置、ならびに、独立請求項１３に記載の構成要件を備える光学観察装置によって解決される。本発明のその他の構成要件や具体的事項は、従属請求項、発明の詳細な説明、ならびに図面から明らかである。
【００１１】
ここで本発明による光トラップとの関連で説明されている構成要件や具体的事項は、当然ながら、本発明による入力結合装置、本発明による照明装置、ならびに本発明による観察装置との関連においても当てはまり、本発明による入力結合装置との関連で説明されている構成要件や具体的事項は、当然ながら、本発明による光トラップならびに本発明による照明装置および観察装置との関連においても当てはまり、本発明による照明装置との関連で説明されている構成要件や具体的事項は、当然ながら、本発明による光トラップ、本発明による入力結合装置、ならびに本発明による観察装置との関連においても当てはまり、本発明による観察装置との関連で説明されている構成要件や具体的事項は、当然ながら、本発明による光トラップ、本発明による入力結合装置、ならびに本発明による照明装置との関連においても当てはまるので、１つの発明態様に関しては、常に、それぞれ他の発明態様の内容が相互に全面的に援用、参酌される。
【００１２】
個々の発明態様は、ビームスプリッタのような方向転換部材を通過するときに生じる、特に望ましくない散乱光である、発生する迷光を特別に効果的な仕方で防止できることを、光トラップの特別な構成によって実現できるという共通の発明思想を有している。すなわち、この光トラップは特に散乱光を根絶する役目をする。
【００１３】
本発明の第１の態様では、フィルタ素子、特に中性フィルタ素子を有する、迷光を取り除くための光トラップが提供される。この光トラップは本発明によると、まず、フィルタ素子の光入射面が凹面半径を有していることを特徴としている。
【００１４】
それにより、発生する迷光を特別に効果的な仕方で取り除くことができ、ないしは、迷光の発生を防止することができる。
【００１５】
このような種類の光トラップは多種多様な装置で適用することができる。このような種類の光トラップは、たとえば眼科外科用の手術用顕微鏡などの形態の顕微鏡、たとえば立体顕微鏡であってよい光学観察装置で利用するのが特別に好ましい。当然ながら、本発明は上述した装置での利用だけに限定されるものではない。
【００１６】
迷光を取り除くためにフィルタ素子が利用される。このようなフィルタ素子は、たとえば中性フィルタであってよい。中性フィルタとは、一般に、特に広いスペクトル領域で光を均等に減衰するための光フィルタである。このような種類のフィルタ素子、ならびに光トラップとしてのその利用は、従来技術ですでに基本的に知られている。
【００１７】
本発明の要諦は、フィルタ素子が特別な構成を有しているという点にあり、この特別な構成は、発生する迷光を効果的に取り除くことができるという結果につながる。
【００１８】
本発明によると、フィルタ素子は凹面半径を有する光入射面を有していることが意図される。このことは、フィルタ素子の光入射面が湾曲した形状を有することを意味している。すなわち光入射面は、フィルタ素子の内方を向く湾曲または凹部を有している。
【００１９】
光トラップのフィルタ素子は、球面状に湾曲した光入射面を有しているのが好ましい。
【００２０】
フィルタ素子の入射面の残留反射率に基づいて反射される光は凹面半径によって視準され、そのうえで障害にならない場所へ誘導することができる。湾曲は、発生する光点ができるだけ小さくなるように選択されているのが好ましい。このようにフィルタ素子の光入射面は、反射された光を視準するためにも構成されている。これを具体的にどのように行うことができるかは、以後の記述の過程でまた詳しく説明する。視準によって、他の光学コンポーネントまたは機械コンポーネントによる追加の散乱光が発生することもない。
【００２１】
光入射面の凹面半径の値、およびその結果として生じる光入射面の湾曲は、光トラップの利用分野や適用ケースに応じてさまざまに異なっていてよい。特に湾曲度は、光トラップが配置されている装置の内部におけるスペース状況や、光点の許容できる大きさ、または、凹面半径により視準されるフィルタ素子の入射面で反射された光が障害にならない場所まで進むことができる、ないしは進まなくてはならない距離区間の許容できる長さなどにも左右される。
【００２２】
本発明によると、光入射面の曲率半径は２５ｍｍから２００ｍｍの範囲内であることが意図される。光入射面の曲率半径は４５ｍｍから１１０ｍｍの範囲内であることが意図されることが好ましい。
【００２３】
本発明による光トラップの構成は、光トラップで反射される残りの光、特に残りの照明光を特定の場所へ、たとえば絞りに向けて誘導することを可能にする。この場所は光トラップの領域のできるだけ近傍に位置しており、特に、光トラップのフィルタ素子の光入射面の領域に位置しており、光学観察装置のように利用できる設計スペースがわずかしかない領域にも光トラップの統合が可能である。この点に関するさらなる詳細は、以後の記述の過程でさらに詳しく説明する。
【００２４】
フィルタ素子は少なくとも部分領域で吸収材料（たとえばＳｃｈｏｔｔ社の中性フィルタＮＧ１）でできており、または、少なくとも光入射面は少なくとも部分領域で吸収材料を備えていることが意図されるのが好ましい。これは、たとえば鉱物ガラスの場合には蒸着された層（たとえばＺｅｉｓｓ社の太陽光防護ガラスの場合には”Ｕｍｂｒａ”層）、浸漬浴で着色された有機ガラス（たとえばＺｅｉｓｓ社のＣｌａｒｌｅｔ  Ｕｎｉ）などであってよい。
【００２５】
このとき、フィルタ素子は８０％よりも大きいかこれと等しい高い吸収率を有していることが意図されるのが好ましい。９９．９％の吸収率の場合（ＮＧ１）、フィルタ素子の凹面を透過した光はその第２の面で事実上完全に吸収され、もはや障害とはならない付随的な低い強度だけがフィルタから出ていくことが保証される。フィルタ素子の第２の面で反射された光に再度同じ吸収が行われるので、８０％の吸収率があれば基本的に十分である。
【００２６】
光トラップは、光トラップ収容装置の表面または内部に配置されているのが好ましい。光トラップ収容装置の表面／内部における光トラップの収容は、光トラップと光トラップ収容装置との間で良好な熱的接触が成立するように行われるのが好ましい。換言すると、光トラップは光トラップ収容装置に熱的に結合されていることが意図されているのが好ましい。たとえば光トラップは光トラップ収容装置と接着されていてよく、たとえばその内部に貼り付けられていてよい。
【００２７】
本発明による光トラップは多種多様な仕方で利用することができる。
【００２８】
本発明の第２の態様では、方向転換部材と、方向転換部材の領域に設けられた光トラップとを有する、第１の光路を第２の光路へ入力結合する装置が提供され、この装置は、光トラップが上に説明した本発明に基づく仕方で構成されることを特徴としている。
【００２９】
このとき本発明は、方向転換部材の特定の実施形態に限定されるものではない。たとえば方向転換部材は、ビームスプリッタ、ビームスプリッタプレート、半透明鏡、ビームスプリッタキューブなどとして構成されていてよい。方向転換部材が半透明鏡として構成されている場合、これは物理的および／または幾何学的なスプリッタとして設計されていることが好ましい。
【００３０】
光トラップは方向転換部材の領域に設けられているのが好ましく、それにより、光トラップは（ビーム方向で見て）方向転換部材の後に配置される。
【００３１】
光トラップは少なくとも１つの平面で、好ましくは２つの平面で、傾いているのが好ましい。通常、コンポーネントである方向転換部材および光トラップは、光学軸であってよい軸に沿って配置される。その場合、光トラップの傾きはこの軸に対して行うことができる。もっとも単純なケースでは、光トラップが少なくとも１つの平面で傾いていることが意図されていてよい。しかしながら、光トラップが２つの平面で傾いていることが意図されるのが好ましい。傾きは特にフィルタ素子の凹面入射面の頂点で、接線平面および／またはサジタル平面を中心として行われる。光トラップのフィルタ素子の光入射面は、すでに上のほうで説明した湾曲を有している。光入射面は球面状に湾曲しているのが好ましい。光は光入射面の表面に当たり、そこから部分的に反射される。光トラップはＸ／Ｚ平面で、すなわち上方または下方に向かって、傾いているのが好ましい。その場合、傾きはフィルタ素子の光入射面に当たる光の光学軸に対して特定の角度で行われる。その場合、入射点の表面法線は、光学軸に対して特定の角度だけ上方または下方に向かって傾いている。別の傾きはＸ／Ｙ方向で同様の仕方で行うことができ、その場合、これは左方または右方に向かう傾きに相当する。
【００３２】
このような実施形態では、光トラップの入射面の残留反射率に基づいて反射される光がフィルタ素子の凹面半径によって視準され、（好ましくは２つの平面での）光トラップの傾きを通じて、障害にならない適当な場所へと誘導される。このような場所は、たとえばハウジングの内部の場所などであってよい。
【００３３】
光トラップのフィルタ素子は、フィルタ素子の光入射面で反射された光線が方向転換部材のそばを通るように構成または配置されているのが好ましい。このようにして、光トラップで反射された光が再び方向転換部材を通過するのを防止することができる。好ましい実施形態により、方向転換部材が照明光によってのみ貫通されることが実現される。光トラップから跳ね返される光は、もはや方向転換部材を貫通しないように反射される。
【００３４】
別の実施形態では、入力結合部材は、フィルタ素子の光入射面で反射された光を集束させるための面状部材を有することができる。面状部材はさまざまな仕方で構成されていてよい。たとえば面状部材は、黒色の絞りの形態で構成されるのが好ましい絞り、好ましくは金属絞りであってよい。この面状部材は光トラップに付属している。方向転換部材を通って光トラップへ到達した照明光は、それが光トラップで吸収されなかった場合、面状部材へと誘導される。
【００３５】
光トラップは、湾曲した光入射面を備える、すでに上で説明したようなフィルタ素子を有している。この光入射面は球面状に湾曲しているのが好ましい。光トラップのフィルタ素子と、たとえば絞りである面状部材との間の間隔は、フィルタ素子の光入射面で反射される光の焦点が面状部材に位置するように選択されることが意図されているのが好ましい。このことは、一方ではフィルタ素子の光入射面の曲率半径に依存して決まり、また他方では、面状部材からフィルタ素子までの間隔、特にフィルタ素子の表面に対する焦点の距離に依存して決まる。このとき特に、フィルタ素子の光入射面に光が当たる、フィルタ素子の光入射面の表面における点が重要である。換言すると、これは光トラップの光入射面に当たる光の光学軸が、光トラップの光入射面の表面を貫通する場所である。
【００３６】
曲率半径ｒのとき、好ましくは面状部材に位置する焦点と、フィルタ素子の光入射面に光が当たる、フィルタ素子の光入射面の表面における点との間の間隔は、ｒ／２であるのが好ましい。光トラップの湾曲が大きいほど、焦点は光トラップの近傍に位置しており、したがって焦点と光トラップとの間の間隔は狭くなる。このようにして、必要な設計スペースを削減できるという利点がある。
【００３７】
このようなケースでは、光トラップのフィルタ素子の表面の形状は、すなわちその湾曲は、光トラップに当たる照明光がたとえば絞りのような面状部材に向かってのみ反射されるように選択されるのが好ましい。
【００３８】
入力結合装置は、照明光路を観察光路へ入力結合する装置として構成されており、特に、同軸の反射照明を観察光路へ入力結合する装置として構成されているのが好ましい。
【００３９】
本発明のさらに別の態様では、少なくとも１つの照明光路を生成する装置と、少なくとも１つの照明光路を少なくとも１つの観察光路へ入力結合する装置とを備える、光学観察装置のための、特に顕微鏡のための照明装置が提供される。この照明装置は、入力結合装置が第１の光路を第２の光路へ入力結合するために構成されており、入力結合装置は方向転換部材と方向転換部材の領域に設けられた光トラップとを有しており、光トラップはフィルタ素子、特に中性フィルタ素子を有しており、フィルタ素子の光入射面は凹面半径を有していることを特徴とする。
【００４０】
照明装置は、入力結合装置が上に説明した本発明による仕方で構成されることを特徴としているのが好ましい。
【００４１】
このような種類の実施形態では、入力結合装置は照明装置の構成要素をなしている。
【００４２】
照明装置は、同軸の反射照明を生成するように構成されているのが好ましい。
【００４３】
上に説明した本発明による光トラップ、上に説明した入力結合装置、または上に説明した本発明による照明装置は、光学観察装置の構成要素であるのが好ましい。
【００４４】
本発明のさらに別の態様では、本体と、照明光を対物レンズ素子を通じて物体平面へ誘導する方向転換部材へと向かう少なくとも１つの照明光路を提供する照明装置とを備える光学観察装置、特に顕微鏡が提供される。本発明によると、この光学観察装置は、照明装置が上に説明した仕方で構成されていることを特徴とする。
【００４５】
このような光学観察装置、たとえば本体を備える手術用顕微鏡は、照明光をたとえば顕微鏡主対物レンズのような対物レンズ素子を通じて物体平面へ誘導する、ビームスプリッタのような方向転換部材へと向かう照明光路を提供する照明システムを含んでいる。方向転換部材は、手術用顕微鏡の少なくとも１つの観察光路により貫通される。方向転換部材により物体領域に向けて誘導されなかった照明光は、光トラップへと到達する。
【００４６】
さらに本発明により、少なくとも１つの観察光路と、少なくとも１つの照明光路を生成するための照明装置と、少なくとも１つの照明光路を少なくとも１つの観察光路へ入力結合する装置とを備える光学観察装置、特に顕微鏡も提供される。この光学観察装置は、入力結合装置が上に説明した本発明の仕方で構成されていることを特徴とする。
【００４７】
光学観察装置は、眼科外科用の手術用顕微鏡、あるいはより一般には立体顕微鏡などの顕微鏡であるのが好ましい。
【００４８】
照明装置は、同軸の反射照明を生成するために構成されているのが好ましい。
【００４９】
入力結合装置も、同軸の反射照明を少なくとも１つの観察光路へ入力結合するために構成されていてよい。
【００５０】
光学観察装置は、たとえば主対物レンズであってよい対物レンズ素子を有しているのが好ましい。入力結合装置は、対物レンズ素子の上方に設けられているのが好ましい。当然ながら光学観察装置は、少なくとも１つの鏡筒、少なくとも１つの接眼レンズなど、さらなる光学素子も備えることができる。
【００５１】
照明装置の入力結合装置の光トラップは、光学観察装置の本体に熱的に結合されているのが好ましい。光トラップはたとえば光トラップ収容装置に配置されていてよく、その場合、これと良好に熱的に接触している。さらに光トラップは、たとえば光トラップ収容装置を介して、たとえば取付ねじにより光学観察装置の本体と固定的に結合されている。この方策により、光トラップは光学観察装置の本体に熱的に結合される。このようにして、光トラップに当たる照明光により引き起こされる熱を、光学観察装置の本体へ運び出すことができる。
【００５２】
別の実施形態では、入力結合装置の面状部材は光学観察装置の対物レンズ素子の領域に設けられていてよい。方向転換部材によって光トラップに到達する照明光は、それが光トラップで吸収されない場合、たとえば金属絞りのような面状部材に向かって誘導される。面状部材は対物レンズ素子を部分的に覆うことが意図されているのが好ましい。このようにして、光トラップで反射される光に基づき、対物レンズ素子に障害となる反射が起こることが回避される。
【００５３】
本発明の好ましい構成要件は次のとおりである：１）光トラップの大きい湾曲。この方策は、手術用顕微鏡のような光学観察装置で利用可能な乏しい設計スペースで、光トラップから反射される照明光がすべて黒色の金属絞りのような面状部材に到達することを可能にし、すなわち、比較的狭い空間に集束される。
２）光トラップにより反射される照明光が、たとえば黒色の金属絞りの形態の面に集束され、この面は好ましくは顕微鏡主対物レンズの上方に配置されるとともに、たとえば顕微鏡主対物レンズを部分的に覆っている。
３）光トラップが光トラップ保持部に収容されており、それにより、光トラップと光トラップ保持部との間で良好な熱的な接続が成立するようになっており、光トラップ保持部は、さらに、良好な熱伝導のために光学観察装置の本体と結合されている。
【００５４】
次に、添付の図面を参照しながら実施例を用いて本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来技術に基づく光トラップのない従来の入力結合装置を示す模式図である。
【図２】従来技術に基づく光トラップのある従来の入力結合装置を示す模式図である。
【図３】本発明による光トラップを備える本発明の光学観察装置の第１の実施例を示す模式図である。
【図４】本発明による光トラップを備える本発明の光学観察装置の第２の実施例を示す模式図である。
【図５】本発明による光トラップを備える本発明の光学観察装置の第３の実施例を示す模式図である。
【図６】本発明による光トラップを備える本発明の光学観察装置の第４の実施例を示す模式図である。
【図７】図６の第４の実施例が具体化された手術用顕微鏡の一区域を示す平面図である。
【図８】図７に示す手術用顕微鏡の区域を示す斜視図である。
【図９】図８に示す手術用顕微鏡の区域をハウジングなしで示す斜視図である。
【図１０】図７に示す手術用顕微鏡の区域をズーム機構とともに示す斜視図である。
【図１１】方向転換部材が観察光路により貫通されている、図７の手術用顕微鏡の区域を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図１には、従来技術で知られているような従来型の入力結合装置１０が模式的に示されている。たとえばビームスプリッタのような方向転換部材１３を有する入力結合装置１０により、たとえば照明光路である第１の光路１１を、たとえば観察光路である第２の光路１２へ入力結合することが意図される。このとき第１の光路１１のかなりの成分が方向転換部材１３に当たって反射されるのではなく、これを通過する。図１の入力結合装置１０は光トラップを備えていないので、望ましくない仕方で第２の光路１２へ入り、そこでたとえば画像コントラストの低下につながる散乱光１４（迷光）が生じる。
【００５７】
迷光の発生を低減するために、従来技術では光トラップを用いることがすでに知られている。従来技術で知られている解決法を図２に図示する。図２に示す入力結合装置１０は、その基本的構造に関しては図１に示す入力結合装置に呼応している。ただしここでは方向転換部材１３の後に、中性フィルタの形態の光トラップ２０が設けられている。この中性フィルタ２０により、方向転換部材１３を通過する迷光を少なくとも部分的に吸収することができる。
【００５８】
しかしながら図２に示す光トラップ２０の態様は、あらゆる用途に利用できるものではない。たとえば、手術用顕微鏡あるいは一般に立体顕微鏡のような顕微鏡の反射照明用としてこのような種類の光トラップを適用することは不可能である。使用するフィルタ素子の残留反射度により、第１の光路１１の光の成分が依然として光路１２に到達する。光の強度が高いため、わずかな残留反射度でさえも障害となる。
【００５９】
こうした欠点を回避するために、本発明によると、図３から図６を見ると明らかな光トラップ２０が提供される。
【００６０】
図３から図６には、たとえば眼科外科用の手術用顕微鏡であってよく一般には立体顕微鏡などであってよい光学観察装置のための照明装置３０がそれぞれ示されている。特に図３、図５、および図６から明らかなように、光学観察装置は対物レンズ素子４０を有している。光学観察装置では、少なくとも１つの観察光路４１が生成される。
【００６１】
照明装置３０は、同軸の反射照明を生成するために構成されている。照明装置３０は、少なくとも１つの照明光路３４を生成する装置３１を有している。さらに照明装置３０は、一連の光学素子３２、３３を備えていてよい。
これらの実施例では、照明装置３０の構成要素である入力結合装置１０を介して、照明光路３４が同軸の反射照明の形態で観察光路４１へ入力結合される。そのために、まずたとえばビームスプリッタのような方向転換部材１３が設けられており、これはたとえばビームスプリッタプレート、半透明鏡、ビームスプリッタキューブなどとして構成されていてよい。
【００６２】
方向転換部材１３と並んで、図３から図６に図示した例ではビーム方向で見て方向転換部材１３の後ないし後方に、特別な仕方で構成された光トラップ２０が設けられている。
【００６３】
光トラップ２０は、８０％を超える高い吸収率をもつフィルタ素子２１を有しており、図示した例では中性フィルタ素子を有しており、その光入射面２２は凹面半径を有している。光トラップ２０の凹面の入射面２２の曲率半径は２５ｍｍから２００ｍｍの間であるのが好ましく、特に４５ｍｍから１１０ｍｍの間であるのが好ましい。フィルタ素子２１の入射面２２の残留反射率に基づいて反射される光は、光入射面２２の凹面半径によって視準され、好ましくは２つの平面でのフィルタ素子２１の傾きを通じて、たとえば光学観察装置のハウジング内部にある、障害とならない適当な場所４２へと誘導される。その様子は図３、図５、および図６に示されている。視準により、他の光学コンポーネントや機械コンポーネントによる追加の散乱光が発生することもない。
【００６４】
図３に示す実施例では、反射されたビームは上方に向かって適当な点４２へと誘導される。光トラップ２０の入射面２２の湾曲は、場所４２での光点ができるだけ小さくなるように選択されるのが好ましい。このことは一連の要素による影響をうけ、特に、光が入射面２２から相応の場所４２まで進むことができる、ないし進まなくてはならない距離区間の影響を受ける。図３に示す例では、この距離は比較的長くなっているので、図３に示す例の入射面２２は比較的長い曲率半径を有している。
【００６５】
フィルタ素子２１へ入射する光を、フィルタ素子によって完全に吸収することができる。そのような例が図４に示されている。
【００６６】
図５と図６に示す例では、反射されたビームは下方に向かって適当な場所４２へと偏向される。これら両方の例では、光線が進む距離区間は図３に示す例の場合よりも短くなっており、それにより、図５と図６に示す例の入射面２２は、図３に比べて短い曲率半径を有している。
【００６７】
図５に示す例では、場所４２はビームスプリッタ１３からさらに遠く離れている。この例では、場所４２は対物レンズ素子４０のいっそう近傍に位置している。
【００６８】
図６に示す例では、光線が誘導される場所４２は方向転換部材１３のすぐ近傍にあり、たとえば方向転換部材１３のすぐ隣にある。
【００６９】
この特別な場所４２の領域には、後で詳しく説明する、たとえば特別な絞りの形態の面状部材４３が設けられていてよい。
【００７０】
図７から図１１には、本発明による照明装置が具体化された、特に図６に示す照明装置が具体化された、たとえば手術用顕微鏡である光学観察装置１００の区域がそれぞれ示されている。
【００７１】
図７と図８は、本体１０１を備える手術用顕微鏡１００の一区域を示しており、図９は、これに対応する区域を本体なしで示している。手術用顕微鏡１００は、方向転換部材１３へと向かう照明光路を提供する照明システムを含んでおり、方向転換部材はたとえば顕微鏡主対物レンズである対物レンズ素子４０を通して物体領域へと照明光を誘導する。方向転換部材１３は、手術用顕微鏡１００の左右の観察光路２０４、２０５によって貫通される（図１０ならびに図１１参照）。
【００７２】
方向転換部材１３によって物体領域へ誘導されなかった照明光は、光トラップ２０へ到達する。光トラップ２０は光トラップ収容部２３に貼り付けられており、これと良好に熱的に接触している。さらに光トラップ収容部２３は、取付ねじ１０２および１０３を介して、手術用顕微鏡１００の本体１０１と固定的に結合されている。この方策により、光トラップ２０は手術用顕微鏡１００の本体１０１に熱的に結合されることになる。このようにして、光トラップ２０に当たる照明光によって引き起こされる熱を、手術用顕微鏡１００の本体１０１へ良好に運び出すことができる。
【００７３】
図８、図９、図１０、および図１１から見てとれるように、本照明システムには、光トラップ２０に付属する金属絞りの形態の面状部材４３がある。方向転換部材１３を通って光トラップ２０に到達する照明光は、それを光トラップ２０が吸収しなかった場合、金属絞り４３へ向かうように誘導される。金属絞り４３は、顕微鏡主対物レンズ４０を部分的に覆っている。このようにして、光トラップ２０から反射される光に基づいて、顕微鏡主対物レンズ４０で障害となる反射が起こることが回避される。
【００７４】
光トラップ２０の表面の形状、すなわちその湾曲は、光トラップ２０に当たる照明光が絞り４３に向かってのみ反射されるように選択されている。
【００７５】
図１０は、ズーム機構２００と、光学軸２０４を備える観察光路のためのレンズ素子２０１、２０２および２０３とを備える手術用顕微鏡１００の一区域を示している。照明システムは、照明光路３００を提供する。照明システムは照明光学系３０１を有しており、また、光ガイド収容分割部３０４へ挿入された光ガイドから方向転換部材１３に向けて光を誘導するミラーユニット３０２および３０３（図７から図９も参照）を含んでいる。ミラーユニット３０２、３０３の調節は、回転つまみ３０５を介して行われる。
【００７６】
さらに図１０に示すように、光トラップ２０は球面状に湾曲した表面を有している。照明光路３００はその光学軸で光トラップの光入射面に入射点３０６で当たり、そこから部分的に反射される。この反射は、絞り４３の焦点３０７へと行われる。光トラップ２０の光入射面の湾曲が大きいほど、焦点３０７と光トラップ２０の間の間隔は短くなる。この間隔は、焦点３０７と、照明光路３００の光学軸が光トラップ２０の光入射面の表面を貫通する入射点３０６との間の間隔であるのが好ましい。光トラップ２０の曲率半径ｒのとき、入射点３０６と焦点３０７の間の間隔はｒ／２であるのが好ましい。
【００７７】
やはり図１０に見られるように、光トラップ２０は照明光路３０１の光学軸に対してＸ／Ｚ平面で傾いている。図示した例では、下方に向かう傾きが具体化されている。このことは、光トラップ２０の光入射面の表面の入射点３０６における表面法線が、照明光路３００の光学軸に対して特定の角度だけ、図示した例では好ましくは３０度の角度だけ、下方に向かって傾いていることを意味している。Ｘ／Ｙ平面における傾き、すなわち左方または右方に向かう傾きも原則として可能であるが、図示した例では具体化されていない。
【符号の説明】
【００７８】
１０  第１の光路を第２の光路へ入力結合する装置
１１  第１の光路
１２  第２の光路
１３  方向転換部材
１４  迷光
２０  光トラップ
２１  フィルタ素子（中性フィルタ）
２２  光入射面
２３  光トラップ収容装置
３０  照明装置
３１  照明光路を生成する装置
３２  光学素子
３３  光学素子
３４  照明光路
４０  対物レンズ素子
４１  観察光路
４２  観察装置のハウジング内の場所
４３  面状部材（絞り）
１００  手術用顕微鏡
１０１  本体
１０２  取付ねじ
１０３  取付ねじ
２００  ズーム機構
２０１  レンズ素子
２０２  レンズ素子
２０３  レンズ素子
２０４  観察光路
２０５  観察光路
３００  照明光路
３０１  照明光学系
３０２  ミラーユニット
３０３  ミラーユニット
３０４  光ガイド収容分割部
３０５  回転つまみ
３０６  入射点
３０７  焦点
【図１】
2014225024.tif 000003
【図２】
2014225024.tif 000004
【図３】
2014225024.tif 000005
【図４】
2014225024.tif 000006
【図５】
2014225024.tif 000007
【図６】
2014225024.tif 000008
【図７】
2014225024.tif 000009
【図８】
2014225024.tif 000010
【図９】
2014225024.tif 000011
【図１０】
2014225024.tif 000012
【図１１】
2014225024.tif 000013