(57)【要約】  本発明は、当該顕微鏡システムの物体平面（１）に配置可能な物体を結像するための顕微鏡システムに関し、顕微鏡システムは、少なくとも１つの結像光路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を形成するためのいくつかの光学素子を含む結像システム（２６）を備える。上記光学素子は、結像光路（２ａ〜２ｄ）が順次通過し、物体平面（１）を中間像（Ｐ）に結像する複数の光学レンズ（４〜８、１１、１３、１４）を含む。光学レンズ（４〜８、１１）は、前記中間像（Ｐ）における前記物体平面（１）の像が、最大で０．９倍、好ましくは、最大で０．８倍、好ましくは、最大で０．６倍、最も好ましくは、最大で０．５倍に縮小されるように構成されている。【選択図】  図１
2009512887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡システムの物体平面（１）に配置可能な物体を結像するための顕微鏡システムであって、
少なくとも１つの結像光路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を形成するためのいくつかの光学素子を有する結像システム（２６）を備え、
前記いくつかの光学素子は、前記結像光路（２ａ〜２ｄ）が順次通過し、前記物体平面（１）を中間像（Ｐ）に結像する複数の光学レンズ（４〜８、１１、１３、１４）を備えており、
前記光学レンズ（４〜８、１１）は、前記物体平面（１）の像（representation）が、最大で０．９倍、好ましくは、最大で０．８倍、さらに好ましくは、最大で０．６倍、特に好ましくは、最大で０．５倍に縮小されて前記中間像（Ｐ）に結像されるように構成されていることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記結像システム（２６）の前記いくつかの光学素子は、前記物体平面（１）において第１の立体視角（stereoscopic angle）（α１）を有する少なくとも一対の結像光路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を形成し、
前記結像光路（２ａ〜２ｄ）は、前記中間像（Ｐ）において第２の立体視角（α２）を有し、前記物体平面（１）における前記第１の立体視角（α１）の、前記中間像（Ｐ）における前記第２の立体視角（α２）に対する比は、０．９未満、好ましくは、０．８未満、特に好ましくは、０．６未満である、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
顕微鏡システムの物体平面（１）に配置可能な物体を結像するための顕微鏡システムであって、
前記物体平面（１）において第１の立体視角（α１）を有する少なくとも一対の結像光路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を形成するためのいくつかの光学素子を有する結像システム（２６）を備え、
前記いくつかの光学素子は、前記少なくとも一対の結像光路（２ａ〜２ｄ）が順次通過し、前記物体平面（１）を中間像（Ｐ）に結像する複数の光学レンズ（４〜８、１１、１３、１４）を備えており、
前記結像光路（２ａ〜２ｄ）は、前記中間像（Ｐ）において第２の立体視角（α２）を有し、
前記物体平面（１）における前記第１の立体視角（α１）の、前記中間像（Ｐ）における前記第２の立体視角（α２）に対する比は、０．９未満、好ましくは、０．８未満、特に好ましくは、０．６未満であることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項４】
前記光学レンズ（４〜８、１１、１３、１４）は、前記結像光路（２ａ〜２ｄ）によって共通に横切られ、
前記結像光路（２ａ〜２ｄ）は、前記光学レンズ（４〜８、１１、１３、１４）によって規定される前記結像光路（２ａ〜２ｄ）の立体軸（stereoscopic axes）の光軸（Ａ）からの距離がそれぞれ最大である２つの領域（ＡＦ１、ＡＦ２）間に前記中間像（Ｐ）が配置されるように、前記光学レンズ（４〜８、１１、１３、１４）において導かれる、請求項２又は３に記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの結像光路（２ａ〜２ｄ）は、前記少なくとも１つの結像光路（２ａ〜２ｄ）において導かれるビーム束の直径が最大である２つの領域（ＡＦ１、ＡＦ２）間に前記中間像（Ｐ）が配置されるように、前記光学レンズ（４〜８、１１、１３、１４）において導かれる、請求項１〜４のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項６】
前記光学レンズ（７、８、１１）の第１の組（Ｇ１）の光学有効面が、前記中間像（Ｐ）と、前記結像光路（２ａ〜２ｄ）の立体軸の前記光軸（Ａ）からの距離及び前記少なくとも１つの結像光路（２ａ〜２ｄ）において導かれるビーム束の直径のうちの少なくとも１つがそれぞれ最大である、前記２つの領域のうちの第１の領域（ＡＦ１）との間に配置され、
前記第１の領域（ＡＦ１）は、前記中間像（Ｐ）と前記物体平面（１）との間に配置され、
前記光学レンズ（１３、１４）の第２の組（Ｇ２）の光学有効面が、前記中間像（Ｐ）と前記２つの領域のうちの第２の領域（ＡＦ２）との間に配置され、
前記光学レンズ（４、５、６）の第３の組（Ｇ３）の有効光学面が、前記第１の領域（ＡＦ１）と前記物体平面（１）との間に配置されている、請求項４又は５に記載の顕微鏡システム。
【請求項７】
前記第１の組の光学有効面の合計焦点距離の、前記第２の組の光学有効面の合計焦点距離に対する比は、少なくとも１．１、好ましくは、少なくとも１．２、さらに好ましくは、少なくとも１．４である、請求項６に記載の顕微鏡システム。
【請求項８】
前記第１の組の光学有効面の合計焦点距離の、前記第３の組の光学有効面の合計焦点距離に対する比は、０．２〜０．６、好ましくは、０．３〜０．５、さらに好ましくは、０．４である、請求項６又は７に記載の顕微鏡システム。
【請求項９】
前記第２の組の光学有効面の合計焦点距離の、前記第３の組の光学有効面の合計焦点距離に対する比は、０．１〜０．６、好ましくは、０．２〜０．５、特に好ましくは、０．３である、請求項６〜８のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項１０】
前記第１の領域（ＡＦ１）における前記結像光路（２ａ〜２ｄ）の立体軸の前記光軸（Ａ）からのそれぞれの距離の、前記第２の領域（ＡＦ２）における前記結像光路（２ａ〜２ｄ）の立体軸の前記光軸（Ａ）からのそれぞれの距離に対する比は、最大で１．１、好ましくは、最大で１．２、特に好ましくは、最大で１．４である、請求項４〜９のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項１１】
前記光学レンズ（４〜８、１１、１３、１４）は、前記結像光路（２ａ〜２ｄ）を、前記結像光路（２ａ〜２ｄ）の立体軸の前記光軸（Ａ）からの距離及び前記少なくとも１つの結像光路（２ａ〜２ｄ）において導かれるビーム束の直径のうちの少なくとも１つが最大である前記領域（ＡＦ１、ＡＦ２）のうちの少なくとも１つにおいて、無限遠に集束させる、請求項４〜１０のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項１２】
前記結像システム（２６）は、前記少なくとも１つの結像光路（２ａ〜２ｄ）を偏向させるための第１、第２、第３及び第４のミラー面（３、９、１０、１２）を備えており、
前記少なくとも１つの結像光路（２ａ〜２ｄ）は、前記第１のミラー面（３）、前記第２のミラー面（９）、前記第３のミラー面（１０）及び前記第４のミラー面（１２）によって順次偏向される、先行する請求項のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項１３】
前記第１のミラー面（３）及び前記第４のミラー面（１２）は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有し、前記第２のミラー面（９）及び前記第３のミラー面（１０）は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有し、前記第３のミラー面（１０）及び前記第４のミラー面（１２）は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有する、請求項１２に記載の顕微鏡システム。
【請求項１４】
前記結像システム（２６）は、前記物体平面（１）において立体視角（α１）を有する少なくとも一対の結像光路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を形成し、
前記結像システム（２６）は、前記少なくとも一対の結像光路（２ａ、２ｂ）の前記２つの結像光路（２ａ、２ｂ）によって共通に横切られる複数の光学レンズ（４〜８、１１、１３、１４）を備えた第１のサブシステム（Ｔ１）を有する、先行する請求項のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項１５】
前記第２、第３及び第４のミラー面（９、１０、１２）のうちの少なくとも１つは、前記第１のサブシステム（Ｔ１）の光学レンズ（４〜８、１１、１３、１４）間に配置されている、請求項１４に記載の顕微鏡システム。
【請求項１６】
前記第１のサブシステム（Ｔ１）の少なくとも２つの光学レンズ（４、５、６）は、それらにおいて導かれる前記結像光路（２ａ〜２ｄ）に沿って互いに対して変位可能である、請求項１４又は１５に記載の顕微鏡システム。
【請求項１７】
前記結像システム（２６）は、前記少なくとも一対の結像光路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の１つの結像光路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）のみによってそれぞれ横切られる複数の光学レンズ（１６’〜２１’、１６’’〜２１’’、１６’’’〜２１’’’及び１６’’’’〜２１’’’’）を備えた第２のサブシステム（Ｔ２）を有する、先行する請求項のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項１８】
前記第２のサブシステムＴ２の少なくとも２つの光学レンズ（１６’〜１９’、１６’’〜１９’’、１６’’’〜１９’’’、１６’’’’〜１９’’’’）は、１つの共通の結像光路（２ａ、２ｂ）に沿って互いに対して変位可能である、請求項１７に記載の顕微鏡システム。
【請求項１９】
顕微鏡システムの物体平面（１）に配置可能な物体を結像するための、特に、先行する請求項のいずれかに記載の顕微鏡システムであって、
前記物体平面（１）において立体視角（α１）を有する少なくとも一対の結像光路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を形成するための結像システム（２６）を含み、
前記結像システム（２６）は、前記少なくとも一対の結像光路（２ａ〜２ｄ）の両方の結像光路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）によって共通に横切られる複数の光学レンズ（４〜８、１１、１３、１４）を備えた第１のサブシステム（Ｔ１）を有し、
前記結像システム（２６）は、前記少なくとも一対の結像光路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）のうちの１つの結像光路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）によってのみそれぞれ横切られる複数の光学レンズ（１６’〜２１’、１６’’〜２１’’、１６’’’〜２１’’’、１６’’’’〜２１’’’’）を備えた第２のサブシステム（Ｔ２）を有し、
前記第１のサブシステム（Ｔ１）の少なくとも２つの光学レンズ（４、５、６）及び前記第２のサブシステム（Ｔ２）の少なくとも２つの光学レンズ（１６’〜１９’、１６’’〜１９’’、１６’’’〜１９’’’、１６’’’’〜１９’’’’）は、前記物体平面（１）に配置可能な前記物体の結像倍率をそれぞれ変更するために、１つの共通の結像光路（２ａ〜２ｄ）に沿って互いに対して変位可能であることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２０】
前記物体平面（１）を照明するための照明光路（２４）を有する照明システム（２３、３０）をさらに備えた、先行する請求項のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項２１】
前記顕微鏡システムは、立体顕微鏡、好ましくは、外科用顕微鏡である、先行する請求項のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡システムであって、当該顕微鏡システムの物体平面に配置可能な物体を結像するための顕微鏡システムに関し、同システムは、独立請求項１、３及び１９の前提部に記載の特徴を含む。
【０００２】
上記顕微鏡システムは、物体平面の視野を結像するための少なくとも１つの結像光路を与える少なくとも１つの結像システムを含む。
【背景技術】
【０００３】
この種の顕微鏡システムは、例えば、物体平面に配置された物体を観察するために、外科用顕微鏡として医療技術において使用される。
【０００４】
このような光学顕微鏡は、例えば、独国特許出願公開第１０３００９２５号（特許文献１）から公知である。
【０００５】
外科用顕微鏡に関しては、コンパクトな構造、すなわち、小さい全高及び小さい体積を達成することが一般に望まれる。その理由は、外科用顕微鏡によって、手術中に担当医による患者への近づきやすさが必要以上に制限されるべきではないからである。
【０００６】
図８に示されるように、外科用顕微鏡は、通常、ケプラー望遠鏡８２、ズームシステム８３及び主対物レンズ８４で構成される。図８のケプラー望遠鏡８２は、双眼鏡筒を含む。ケプラー望遠鏡８２、ズームシステム８３及び主対物レンズ８４は、これらの素子によって導かれるそれぞれの結像光路８５Ａ、８５Ｂに沿って直列に配置され、物体平面８１に配置された物体（同図に図示せず）の結像を可能にする。ケプラー望遠鏡８２、ズームシステム８３及び主対物レンズ８４間には、上記結像光路がそれぞれ無限縁に結像されるアフォーカルな界面が設けられており、外科用顕微鏡のモジューラ構造が形成される。図８に示されるように、このような顕微鏡は、立体顕微鏡システムとしてしばしば作製される。立体顕微鏡システムにおいては、少なくとも２つの結像光路８５Ａ及び８５Ｂが、当該結像光路が物体平面８１においてゼロとは異なる立体視角αを有するように導かれる。
【０００７】
さらに、同時観察（co-observation）用の光路を形成するために、ケプラー望遠鏡８２とズームシステム８３との間にビーム分割プリズム（図８に図示せず）がしばしば設けられる。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３００９２５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の外科用顕微鏡の欠点は、実現されるトータル倍率によっては、全高及び体積が大きくなるということである。
【０００９】
従って、本発明は、所望のトータル倍率を実現するために必要とされる結像システムが特にコンパクトな構造を有する顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的は、独立請求項１、３及び１９に記載の特徴の組み合わせを含む顕微鏡システムによって達成される。従属請求項において、好ましい実施の形態が規定されている。
【００１１】
第１の実施の形態によれば、上記の目的は、当該顕微鏡システムの物体平面に配置可能な物体を結像するための顕微鏡システムであって、少なくとも１つの結像光路を形成するためのいくつかの光学素子を有する結像システムを含む顕微鏡システムよって達成される。前記いくつかの光学素子は、前記少なくとも１つの結像光路が順次通過し、前記物体平面を中間像に結像する複数の光学レンズを含む。前記光学レンズは、前記物体平面の像が、最大で０．９倍、好ましくは、最大で０．８倍、さらに好ましくは、最大で０．６倍、特に好ましくは、最大で０．５倍に縮小されて前記中間像に結像されるように構成されている。この点において、「最大で０．９倍に縮小される」とは、中間像における物体平面の像が０．１（すなわち、１０％）以上だけ縮小されることを意味する。
【００１２】
従って、上記顕微鏡システムは、まず、物体平面に配置された物体を縮小して中間像に結像することができる。その後、この中間像は、所望のトータル倍率が達成されるまで、後続の光学系によって拡大することが可能である。物体平面に配置された物体の中間像への縮小結像により、中間像の後続の光学系を特にコンパクトに構成することが可能であり、これによって、上記顕微鏡システムは、同じトータル倍率を実現する先行技術から公知の顕微鏡システムと比較して、特にコンパクトな構造を有する。
【００１３】
前記結像システムの前記いくつかの光学素子が、前記物体平面において第１の立体視角を有する少なくとも一対の結像光路を形成し、前記結像光路が、前記中間像において第２の立体視角を有し、前記物体平面における前記第１の立体視角の、前記中間像における前記第２の立体視角に対する比が、０．９未満、好ましくは、０．８未満、特に好ましくは、０．６未満であることは有利であり得る。
【００１４】
従って、物体平面における立体視角よりも中間像における立体視角が大きくなり、その結果、物体平面に配置された物体の縮小を妨げることなく、中間像の後続の光学系から結像光路を容易に分離することができる。よって、所望の立体像が保証される。
【００１５】
第１の実施の形態と組み合わせることが可能なさらなる実施の形態によれば、上記の目的は、当該顕微鏡システムの物体平面に配置可能な物体を結像するための顕微鏡システムであって、前記物体平面において第１の立体視角を有する少なくとも一対の結像光路を形成するためのいくつかの光学素子を有する結像システムを含む顕微鏡システムによって達成される。前記いくつかの光学素子は、前記少なくとも一対の結像光路が順次通過し、前記物体平面を中間像に結像する複数の光学レンズを含む。前記結像光路は、前記中間像において第２の立体視角を有する。前記物体平面における前記第１の立体視角と、前記中間像における前記第２の立体視角との比は、０．９未満、好ましくは、０．８未満、さらに好ましくは、０．６未満である。
【００１６】
物体平面における立体視角よりも中間像における立体視角をこのように大きくすることにより、中間像を結像する光学素子による結像光路の分離が容易となる。従って、先行技術よりも高い程度で結像光路が分岐するので、上記顕微鏡システムは、特にコンパクトに作製することができる。
【００１７】
一実施の形態によれば、前記結像光路は、前記光学レンズを共通に横切ってもよい。この場合、前記結像光路は、前記光学レンズによって規定される前記結像光路の立体軸の光軸からの距離がそれぞれ最大である２つの領域の間に前記中間像が配置されるように、前記レンズにおいて導かれてもよい。光軸は、単一の直線に沿って延びる必要はなく、折り曲げられることもあり得る。立体軸は、物体平面に配置可能な物体の１つの物点に対する上記少なくとも２つの（立体）結像光路のそれぞれの中心によって規定され、この物点は、顕微鏡システムによってもたらされる結像の中心に対応している。
【００１８】
さらなる実施の形態によれば、前記少なくとも１つの結像光路は、前記少なくとも１つの結像光路によって導かれるビーム束の直径がそれぞれ最大である２つの領域の間に前記中間像が配置されるように、前記光学レンズにおいて導かれてもよい。
【００１９】
さらに、光学レンズの第１の組の光学有効面が、前記中間像と、前記結像光路の立体軸の前記光軸からの距離及び前記少なくとも１つの結像光路によって導かれる光ビームの直径のうちの少なくとも１つがそれぞれ最大である、前記２つの領域のうちの第１の領域との間に配置されてもよい。この第１の領域は、前記中間像と前記物体平面との間に配置されている。さらに、光学レンズの第２の組の光学有効面が、前記中間像と前記２つの領域のうちの第２の領域との間に配置され、光学レンズの第３の組の有効光学面が、前記第１の領域と前記物体平面との間に配置されてもよい。１つの光学レンズの面が、１つの組に属していてもよく、あるいは、異なる組に属していてもよい。
【００２０】
前記第１の組の光学有効面の合計焦点距離（焦点距離の和）の、前記第２の組の光学有効面の合計焦点距離に対する比が、少なくとも１．１、好ましくは、少なくとも１．２、さらに好ましくは、少なくとも１．４であれば、有利であり得る。
【００２１】
前記第１の組の光学有効面の合計焦点距離（焦点距離の和）の、前記第３の組の光学有効面の合計焦点距離に対する比が、０．２〜０．６、好ましくは、０．３〜０．５、さらに好ましくは、０．４であれば、さらに有利になり得る。
【００２２】
前記第２の組の光学有効面の合計焦点距離の、前記第３の組の光学有効面の合計焦点距離に対する比が、０．１〜０．６、好ましくは、０．２〜０．５、さらに好ましくは、０．３であれば、さらなる利点を得ることができる。
【００２３】
上記の組の光学有効面の合計焦点距離の上記に規定された比により、物体平面に配置可能な物体の中間像への縮小結像を特に容易に実現することが可能となる。前記第１の領域における前記結像光路の立体軸の前記光軸までのそれぞれの距離の、前記第２の領域における前記結像光路の立体軸の前記光軸までのそれぞれの距離に対する比が、１．１以下、好ましくは、１．２以下、さらに好ましくは、１．４以下であれば、さらに有利であり得る。
【００２４】
従って、中間像と物体平面との間の第１の領域における結像光路は、中間像の後続の第２の領域においてよりも大きい程度で分離される。この距離の縮小により、上記顕微鏡システムを、特にコンパクトに形成することが可能である。
【００２５】
顕微鏡システムのモジューラ構造を容易にするために、前記光学レンズは、前記結像光路を、前記結像光路の立体軸の前記光軸までの距離及び少なくとも１つの結像光路において導かれるビーム束の直径のうちの少なくとも１つが最大である前記領域のうちの少なくとも１つにおいて、無限遠に集束させる。
【００２６】
一実施の形態によれば、前記結像システムは、前記少なくとも１つの結像光路を偏向させるための第１、第２、第３及び第４のミラー面を含んでいてもよく、前記少なくとも１つの結像光路は、前記第１のミラー面、前記第２のミラー面、前記第３のミラー面及び前記第４のミラー面によって順次反射される。結像光路をこのように複数回偏向させることにより、上記顕微鏡システムの特にコンパクトな構造を実現することができる。
【００２７】
前記第１及び第４のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、特に、９０度の角度を有し、前記第２の及び第３のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、特に、９０度の角度を有し、前記第３及び第４のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、特に、９０度の角度を有していてもよい。従って、上記ミラー面は、ポロシステムII型（a Porro-system of the second kind）を形成している。
【００２８】
一実施の形態によれば、前記結像システムは、前記物体平面において立体視角を有する少なくとも一対の結像光路を形成し、前記結像システムは、前記少なくとも一対の結像光路の両方の結像光路によって共通に横切られる、１つの共通の結像光路に沿って配置されたいくつかの光学レンズを備えた第１のサブシステムを含む。
【００２９】
前記第２、第３及び第４のミラー面のうちの少なくとも１つは、前記第１のサブシステムの折り曲げられた光軸に沿って、前記第１のサブシステムの光学レンズ間に配置されていてもよい。
【００３０】
物体平面に配置可能な物体の結像倍率及び顕微鏡システムの作動距離のうちの少なくとも１つを変更するためには、前記第１のサブシステムの少なくとも２つの光学レンズが、同光学レンズによって導かれる前記結像光路に沿って互い対して変位可能であれば、有利であり得る。
【００３１】
一実施の形態によれば、前記結像システムは、前記少なくとも一対の結像光路の１つの結像光路のみによってそれぞれ横切られるいくつかの光学レンズを備えた第２のサブシステムを含む。第２のサブシステムの光学レンズによってそれぞれ導かれるビーム、すなわち光線は、第１のサブシステムの光学レンズにおける結像光路の進路、ひいては立体軸の進路を規定する。
【００３２】
物体平面に配置可能な物体の結像倍率をさらに調節するためには、前記第２のサブシステムの少なくとも２つの光学レンズが、共通の結像光路に沿って互いに対して変位可能であれば、有利であり得る。
【００３３】
さらなる実施の形態によれば、上記の目的は、顕微鏡システムの物体平面に配置可能な物体を結像するための顕微鏡システムであって、前記物体平面において立体視角を有する少なくとも一対の結像光路を形成するための少なくとも１つの結像システムを含む顕微鏡システムによって達成される。本実施の形態は、上述の実施の形態に基づくものであってもよい。前記結像システムは、前記少なくとも一対の結像光路の両方の結像光路によって共通に横切られるいくつかの光学レンズを備えた第１のサブシステムを含む。さらに、前記結像システムは、前記少なくとも一対の結像光路のうちの１つの結像光路によってのみそれぞれ横切られるいくつかの光学レンズを備えた第２のサブシステムを含む。前記第１のサブシステムの少なくとも２つの光学レンズ及び前記第２のサブシステムの少なくとも２つの光学レンズは、前記物体平面に配置可能な前記物体の結像倍率をそれぞれ調整するために、１つの共通の結像光路に沿って互いに対して変位可能である。
【００３４】
従って、顕微鏡システムによって達成される、物体平面に配置可能な物体の調整可能な結像倍率は、顕微鏡システム内で直列に配置された２つのズームシステムに分割され、第１のズームシステムは第１のサブシステムに配置され、第２のズームシステムは第２のサブシステムに配置されている。
【００３５】
前記顕微鏡システムが、前記物体平面を照明するための照明光路を有する照明システムをさらに含んでいれば、利点がもたらされ得る。
【００３６】
上記に特徴が記載された顕微鏡システムは、そのコンパクトな構造により、立体顕微鏡、好ましくは、外科用顕微鏡として使用されるのに特に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を添付の図面を参照しながら説明する。図面において、類似のあるいは同様の参照符号を用いて、類似のあるいは同様の要素を参照する。
【００３８】
図１Ａは、本発明の第１の好ましい実施の形態における顕微鏡システムの結像システムの１つの平面において展開された状態の基本素子の構成を通過する光路を概略的に示し、
図１Ｂは、図１Ａの結像システムの基本素子の空間的構成の斜視図を概略的に示し、
図２Ａは、図１Ａに示される結像システムの光学レンズを通過する光路をより大きい尺度で概略的に示し、
図２Ｂは、図２Ａの代わりに第１の実施の形態における結像システムにおいて使用され得る光学レンズを通過する光路を概略的に示し、
図３は、本発明に係る顕微鏡システムの光学レンズと従来の顕微鏡システムの対応する光学レンズとのサイズの比較例を示し、
図４は、図１Ａの顕微鏡システムにおいて代替例として使用され得る光学レンズの構成を示し、
図５は、図１Ａの顕微鏡システムにおいて代替例として使用され得る光学レンズのさらなる構成の異なる動作状態を示し、
図６は、図１Ａの顕微鏡システムにおいて代替例として使用され得る光学レンズのさらなる構成の異なる動作状態を示し、
図７は、本発明の第２の実施の形態における顕微鏡システムの結像システムの光路を概略的に示し、
図８は、従来技術における顕微鏡システムの一般的な構造を概略的に示している。
【００３９】
以下に、本発明の好ましい第１の実施の形態を、図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら説明する。
【００４０】
図１Ａは、本発明の好ましい第１の実施の形態における顕微鏡システムの結像システム２６の１つの平面において展開された状態の基本素子の構成を通過する光路を概略的に示している。
【００４１】
第１の好ましい実施の形態における顕微鏡システムは、一対の結像光路２ａ及び２ｂを形成する結像光学システム２６を含む。あるいは、結像システム２６は、単一の結像光路、又は二対以上の結像光路を形成することができる。
【００４２】
結像光路２ａ及び２ｂは、光学面（optical plane）１において、対をなして交差する。結像光路の立体軸は、第１の立体視角α１で交差する。従って、顕微鏡システムは、立体顕微鏡を形成している。顕微鏡システムの動作状態に応じて、図１Ａの第１の立体視角α１は、４度〜１０度の範囲で変動する。しかし、本発明は、この角度範囲に限定されるものではない。一般に、立体視角が０度とは異なっていればよい。
【００４３】
結像システム２６は、第１の光学サブシステムＴ１及び第２の光学サブシステムＴ２によって構成され、各サブシステムＴ１及びＴ２は、いくつかの光学素子によって構成される。
【００４４】
第１の光学サブシステムＴ１は、１つの共通の光軸Ａに沿って配置された以下の素子によって構成される。すなわち、第１の光学ミラー面３を有する第１の偏向光学素子、第１、第２、第３、第４及び第５の光学レンズ４、５、６、７及び８、第２の光学ミラー面９を有する第２の偏向光学素子、第３の光学ミラー面１０を有する第３の偏向光学素子、第６の光学レンズ１１、第４の光学ミラー面１２を有する第４の偏向光学素子、並びに、第７及び第８の光学のレンズ１３及び１４である。第１のサブシステムＴ１の光学レンズ４、５、６、７、８、１１、１３及び１４は、結像光路２ａ及び２ｂの両方によって共通に横切られる。
【００４５】
結像光路２ａ及び２ｂは、順次、第１のミラー面３、第２のミラー面９、第３のミラー面１０及び第４のミラー面１２で反射し、従って、偏向される。光学レンズ４、５、６、７、８、１１、１３及び１４によって規定される、第１のサブシステムＴ１の共通の光軸Ａでさえも、ミラー面３、９、１０及び１２によって複数回ずらされることは明らかである。
【００４６】
また、図１Ｂから、第１のミラー面３及び第４のミラー面１２によって規定される平面の法線ベクトル、第３のミラー面１０及び第４のミラー面１２によって規定される平面の法線ベクトル、並びに、第２のミラー面９及び第３のミラー面１０によって規定される平面の法線ベクトルが、互いに対して９０度の一定角度を有することも明らかである。但し、この角度は、９０度とは異なっていてもよく、特に、６０度〜１１０度、好ましくは、８０度〜１００度の範囲であってもよい。
【００４７】
第１〜第４のミラー面３、９、１０及び１２のこの構成は、光学上、ポロシステムII型と同様に動作する。
【００４８】
これは、第１〜第４のミラー面３、９、１０及び１２が、瞳の像の反転及び置換の両方をもたらすことを意味する。さらに、結像光路２ａ及び２ｂが複数回折り曲げられるため、ミラー面３、９、１０及び１２のこの構成によって、結像システム２６の特にコンパクトな構造が実現される。
【００４９】
この第１の好ましい実施の形態において、光学レンズ４〜８及び１１は、物体平面１が０．３６倍に縮小（すなわち、６４％だけ縮小）されて中間像Ｐに結像されるように構成されている。この点において、中間像Ｐは、物体平面１（この平面は、湾曲していてもよい）と光学的に共役である平面である。中間像Ｐは、第６及び第７の光学レンズ１１、１３間、より詳細には、第６の光学レンズ１１と第４のミラー面１２との間に配置されている。勿論、本発明は、物体平面の中間像Ｐへの０．３６倍の縮小、又は中間像Ｐの上記配置に限定されるものではない。一般に、物体平面は、最大で０．９倍、好ましくは、最大で０．８倍、さらに好ましくは、最大で０．６倍、さらに好ましくは、最大で０．５倍に縮小されて中間像Ｐに結像されればよい。
【００５０】
顕微鏡システムの基本的な目的が、物体平面１に配置可能な物体の拡大結像を可能にすることであるということを考えると、本発明の第１の好ましい実施の形態における顕微鏡システムにおいて、物体平面１が、中間像Ｐに拡大結像されるのではなく、縮小結像されるのは意外であるかもしれない。しかし、後述されるように、この特徴によって著しい利点が達成される。
【００５１】
中間像Ｐにおいて、結像光路２ａ及び２ｂは、第２の立体視角α２で交差し、中間像Ｐにおける第２の立体視角α２に対する物体平面１における第１の立体視角α１の比は、０．９未満、好ましくは、０．８未満、特に好ましくは、０．６未満である。本例において、第２の立体視角α２は９０．６度であり、物体側の立体視角α１は７３度である。従って、この比は０．３６である。さらに、第３の光学レンズ６及び第４の光学レンズ７間、並びに、第８の光学レンズ１４の後ろには、アフォーカルな界面ＡＦ１又はＡＦ２がそれぞれ配置され、結像光路２ａ及び２ｂは、アフォーカルな界面において無限遠に集束される。アフォーカルな界面ＡＦ１及びＡＦ２を設けることにより、顕微鏡システムの結像システム２６のモジューラ構造が実現される。図２Ａにおいて、アフォーカルな界面ＡＦ１が倍尺で概略的に示されている。
【００５２】
アフォーカルな界面ＡＦ１とＡＦ２との間に中間像Ｐを配置する代わりに、光学レンズ４〜８、１１、１３及び１４によってそれぞれ規定される結像光路２ａ及び２ｂの立体軸の光軸Ａまでの距離Ｄａ、Ｄｂが最大となる２つの領域間に中間像Ｐが配置されるように、結像光路２ａ及び２ｂを光学レンズ４〜８、１１、１３及び１４においてそれぞれ導いてもよい。
【００５３】
図２Ｂにおいて、このような領域ＡＦ１’が概略的に示されている。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、これらの領域は、アフォーカルな界面ＡＦ１及びＡＦ２に対応している。
【００５４】
図２Ａ及び図２Ｂからも明らかなように、結像光路２ａ及び２ｂにおいて導かれるビーム束の直径Ｓａ、Ｓｂは、図１Ａ及び図１Ｂにおけるアフォーカルな界面ＡＦ１及びＡＦ２に対応する上記領域において、それぞれ最大である。
【００５５】
これらのアフォーカルな界面ＡＦ１及びＡＦ２、並びに、上記領域は、それぞれ、図１Ａ及び図１Ｂに示される第１の好ましい実施の形態の第１のサブシステムＴ１の光学レンズ４〜８、１１及び１４を３つの組Ｇ１、Ｇ２及びＧ３にグループ化することを可能にする。
【００５６】
第１の組Ｇ１は、光学有効面７ａ、７ｂ、７ｃ、８ａ、８ｂ、８ｃ、１１ａ、１１ｂ及び１１Ｃを有する光学レンズ７、８及び１１を含み、中間像Ｐと２つのアフォーカルな界面のうちの第１のアフォーカルな界面ＡＦ１との間に配置されており、この第１のアフォーカルな界面ＡＦ１は、中間像Ｐと物体平面１との間に配置されている。第１の実施の形態において、第１の組Ｇ１の合計焦点距離は、１１５．３ｍｍである。
【００５７】
第２の組Ｇ２は、中間像Ｐともう１つの第２のアフォーカルな界面ＡＦ２との間に配置され、光学有効面１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ及び１４ｃを含む光学レンズ１３及び１４を備えている。第１の実施の形態において、第２の組Ｇ２の合計焦点距離は、８２．３ｍｍである。
【００５８】
第３の組Ｇ３は、第１のアフォーカルな界面ＡＦ１と物体平面１との間に配置され、光学有効面４ａ、４ｂ、４ｃ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ及び６ｃを有する光学レンズ４、５及び６を含む。第１の実施の形態において、第３の組Ｇ３の合計焦点距離は、３２２．５ｍｍである。
【００５９】
上記に定義される組Ｇ１、Ｇ２及びＧ３を用いることにより、それぞれの組のレンズの光学有効面の屈折力に対する好ましい比を特定することが可能である。この点において、光学有効面は、結像光路２ａ及び２ｂによって横切られ、曲率半径が最大で１０4ｍｍ、好ましくは、最大で５×１０3ｍｍ、さらに好ましくは、最大で１０3ｍｍであるレンズの表面であると定義される。光学面（optical surface）が異なる組に属する場合、１つのレンズは、２つの異なる組に同時に属し得ることは明らかである。
【００６０】
先行技術のトータル倍率に相当するトータル倍率を得るために、本発明の根底をなす課題によって望まれる本発明の顕微鏡システムのコンパクトな構造を実現するためには、第１の組Ｇ１の光学レンズ７、８及び１１の光学有効面７ａ、７ｂ、７ｃ、８ａ、８ｂ、１１ａ及び１１ｂの合計焦点距離（すなわち、焦点距離の和）の、第２の組Ｇ２の光学レンズ１３及び１４の光学有効面１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ及び１４ｃの合計焦点距離に対する比が、少なくとも１．１、好ましくは、少なくとも１．２、さらに好ましくは、少なくとも１．４であれば、特に有利であることが分かった。図１Ａに示される第１の実施の形態において、この比は、１．４０である。この比は、反転したシステムのアフォーカル拡大係数（afocal magnification factor）として示されてもよい。図示される反転したシステムは、第１の光学界面ＡＦ１と第２の光学界面ＡＦ２の間に光学有効素子を含み、瞳の像反転及び像置換をもたらし、中間像Ｐを含むという特性を有する。このアフォーカル拡大係数は、顕微鏡システムの所要トータル倍率に大きく寄与する。
【００６１】
本発明の根底をなす上記課題によって望まれる、顕微鏡システムのためのコンパクトな構造に対する重要な要件は、物体平面１に配置可能な物体の中間像Ｐへの結像を縮小すること、及び、物体平面１における第１の立体視角α１よりも中間像Ｐにおける第２の立体視角α２を大きくすることである。
【００６２】
第１の組Ｇ１の光学レンズ７、８及び１１の光学有効面７ａ、７ｂ、７ｃ、８ａ、８ｂ、１１ａ及び１１ｂの合計焦点距離の、第３の組Ｇ３の光学レンズ４、５及び６の光学有効面４ａ、４ｂ、４ｃ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ及び６ｃの合計焦点距離に対する比が、０．２〜０．６、好ましくは、０．３〜０．５、さらに好ましくは、０．４であれば、特に適していることが分かった。図１Ａに示される第１の実施の形態において、この比は、０．３６である。この比は、物体平面１に配置可能な物体の中間像Ｐへの再生縮尺（reproduction scale）と呼ぶこともできる。
【００６３】
第２の組Ｇ２の光学レンズ１３及び１４の光学有効面１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ及び１４ｃの合計焦点距離の、第３の組Ｇ３の光学レンズ４、５及び６の光学有効面４ａ、４ｂ、４ｃ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ及び６ｃの合計焦点距離に対する比が、０．１〜０．６、好ましくは、０．２〜０．５、より好ましくは、０．３であれば、さらなる利点を達成することができる。図１Ａに示される第１の実施の形態において、この比は、０．２５５である。この比は、光学レンズ４、５及び６による物体平面１の無限遠ＶＬＯ＝２５０ｍｍ／（レンズ４、５、６の焦点距離）へのルーペ倍率、並びに、光学レンズ１３及び１４による中間像Ｐの無限遠ＶＬＯ＝２５０ｍｍ／（レンズ１３、１４の焦点距離）へのルーペ倍率で構成される。
【００６４】
第１の領域における第１のアフォーカルな界面ＡＦ１での結像光路２ａ及び２ｂの立体軸の光軸Ａからのそれぞれの距離Ｄａ、Ｄｂの、第２の領域における第２のアフォーカルな界面ＡＦ２での結像光路の立体軸の光軸Ａからのそれぞれの距離に対する比は、最大で１．１、好ましくは、最大で１．２、さらに好ましくは、１．４である。各領域における各アフォーカルな界面での各光学レンズによって規定される立体軸の光軸からの距離に関して、図２Ａ、図２Ｂが補足的に参照される。
【００６５】
上記に定義された比は、全て、物体平面１の中間像Ｐへの結像を縮小すること、及び、物体平面１における第１の立体視角α１よりも中間像Ｐにおける第２の立体視角α２を大きくすることのうちの少なくとも１つに寄与するのに適している。但し、物体平面１の中間像Ｐへの最大で０．９倍の縮小結像、及び、物体平面１における第１の立体視角α１よりも中間像Ｐにおける第２の立体視角α２を少なくとも１．１倍大きくすることのうちの少なくとも１つが達成される限り、上記比がすべて同時に満たされる必要はない。この点において、立体視角α１及びα２は、それぞれ、結像システム２６のステレオベース（stereoscopic basis）によって規定される。
【００６６】
結像システム２６の第２のサブシステムＴ２は、複数の光学レンズ１６’〜１９’及び１６’’〜１９’’をさらに含み、これらにおいて、結像光路２ａ及び２ｂは、第１のサブシステムＴ１とは異なり、別々に導かれる。これは、光学レンズ１６’〜１９’、１６’’〜１９’’及び１６’’’〜１９’’’が、それぞれ、１つの結像光路２ａ又は２ｂによって横切られることを意味する。
【００６７】
立体軸は、物体平面１に配置可能な物体の物点に対する２つの（立体視）結像光路２ａ及び２ｂのそれぞれの中心によって規定され、この物点は、顕微鏡システムによってもたらされる結像の中心に対応している。この物点の代わりに、顕微鏡システムによってもたらされる結像の中心に対応する物体平面１における点を直接用いることもできる。立体軸のこの定義は、図１Ａ及び図１Ｂを参照することにより、最もよく理解される。図１Ａにおいて、物体平面１の１つの点を結像するための２つの（立体視）結像光路２ａ及び２ｂのビーム束が示されており、この点は、顕微鏡システムによってもたらされる結像の中心に対応している。これら２つの結像光路２ａ及び２ｂのビーム束の中心放射線は、２つの立体軸を規定している。図１Ｂにおいて、１つの結像光路のみのビーム束２ａ、２ａ’、２ａ’’、２ａ’’’及び２ａ’’’’だけが示されている。この点において、顕微鏡システムによってもたらされる結像の中心に対応する物体平面の１つの点の結像のための結像光路の単一のビーム束が２ａとして図示され、結像光路全体を表している。このビーム束２ａの中心放射線は、立体軸を規定するために用いることができる。但し、図１Ｂにさらに示される、結像光路の境界ビーム２ａ’、２ａ’’、２ａ’’’及び２ａ’’’’の中心放射線は、立体軸を規定するために用いることができない。この点において、第２のサブシステムＴ２の光学レンズ１６’〜１９’及び１６’’〜１９’’も、それらにおいて導かれるビーム束により、第１のサブシステムＴ１の光学レンズ４、５、６、７、８、１１、１３及び１４における結像光路２ａ及び２ｂの進路、ひいては立体軸の進路を規定する。
【００６８】
第２のサブシステムＴ２の光学レンズ１６’〜１９’及び１６’’〜１９’’、並びに、第１のサブシステムＴ１の第２の組Ｇ２の第７及び第８の光学レンズ１３及び１４を介して、中間像Ｐが拡大結像される。物体平面１が中間像Ｐに縮小結像され、及び／又は、中間像Ｐにおける第２の立体視角α２が物体平面１における第１の立体視角α１よりも大きくされるため、第２のサブシステムＴ２における中間像Ｐのこの拡大結像は、小さな直径を有し、それぞれ導かれる結像光路２ａ及び２ｂに沿って互いから小さい相対的距離を有する光学レンズなどの光学素子によって実現することができる。従って、本発明に係る顕微鏡システムの結像システム２６は、特にコンパクトな構造を有する。
【００６９】
図３は、本発明に係る顕微鏡システムの第２のサブシステムＴ２の光学レンズ１６’〜１９’（同図の上部）と従来の顕微鏡システムの対応する光学レンズ（同図の下部）とのサイズの比較を例示している。
【００７０】
図１Ｂに示されるように、第２のサブシステムＴ２の各結像光路２ａ及び２ｂは、２つの光学レンズ２０’及び２１’、並びに、画像データを生成するためのデジタルカメラ（図２Ａ又は図２Ｂでは図示せず）用の１つのカメラアダプタ２２’をそれぞれさらに含み得る。あるいは、２つの別個のデジタルカメラもしくは１つのステレオカメラを両方の結像光路２ａ、２ｂに対して設けてもよい。
【００７１】
特に図示されない別の実施の形態によれば、ユーザーによる目視での直接観測のために、光学レンズ２０’及び２１’、並びに、カメラアダプタ２２’の代わりに、接眼光学系を有する鏡筒を第２のサブシステムＴ２の各結像光路２ａ及び２ｂに対して設けてもよい。
【００７２】
本発明のさらなる局面において、図１Ａ及び図１Ｂに示される第１の実施の形態によれば、顕微鏡システムの結像システム２６までの物体平面１の距離を変更し、これによって、作動距離及び物体平面１に配置可能な物体の結像倍率を変更するために、第１のレンズ４は、第２の光学レンズ５に対して光軸Ａに沿って、従って、導かれる結像光路２ａ及び２ｂに沿って変位が可能であり、第３の光学レンズ６は、第４の光学レンズ７に対して光軸Ａに沿って、従って、導かれる結像光路２ａ及び２ｂに沿って変位が可能である。同時に、第１の光学サブシステムのこれらの光学レンズ４、５、６及び７のシステムデータを適切に選択することにより、光学レンズ４、５、６及び７を変位させた後であっても、結像光路２ａ及び２ｂがゼロとは異なる立体視角α１で物体平面において交差することが自動的に保証される。
【００７３】
また、各結像光路２ａ及び２ｂにおいて第２のサブシステムＴ２によってもたらされるそれぞれの結像倍率を変更するために、結像光路２ａ及び２ｂのそれぞれにおいて１つの共通の光軸に沿って配置された第２のサブシステムＴ２の４つの光学レンズ１６’〜１９’及び１６’’〜１９’’間の３つの距離は、上記光軸に沿って、従って、導かれる共通の各結像光路２ａ及び２ｂに沿っても互いに対して変位が可能である。
【００７４】
変位可能な光学レンズの代わりに、液体レンズといった、可変屈折力を有する光学素子を代替例として用いてもよい。
【００７５】
従って、本発明に係る顕微鏡システムは、図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、直列に配置された２つのズームシステムを含み、１つのズームシステムは第１のサブシステムＴ１の光学レンズによって形成され、もう１つのズームシステムは第２のサブシステムＴ２の光学レンズによって形成され、これらの効果は相補的である。
【００７６】
図１Ａに示される立体顕微鏡の光学システムデータは、以下の通りである。
【００７７】
【表１Ａ】
2009512887.tif 000003
【００７８】
【表１Ｂ】
2009512887.tif 000004
【００７９】
図１Ａ及び図１Ｂにおいて、光学レンズ４、５及び６は、望遠バリオスコープ（tele-varioscope）を形成している。しかし、逆焦点バリオスコープを代わりに用いてもよい。図４において、対応する構造が概略的に示されている。
【００８０】
第１の好ましい実施の形態における顕微鏡システムは、中央領域において第１の偏向素子の第１のミラー面３を横切る副光路２４をさらに形成する。この中央領域は、好ましくは、結像光路２ａ及び２ｂの放射線の断面間に位置する。これは、例えば、第１のサブシステムＴ１の光学レンズが第１のミラー面の範囲において瞳の結像をもたらす場合に保証される。この目的で、第１のミラー面３は、図１Ｂに示される切抜き穴２５を有する。切抜き穴を設ける代わりに、第１のミラー面３は、少なくとも一部の領域において、結像光路２ａ及び２ｂの放射線に対する透明度よりも高い透明度を副光路４２の放射線に対して有していてもよい。あるいは、副光路２４を別の方法で結合してもよい。従って、図１Ａに示される顕微鏡システムは、物体平面１に配置可能な物体に対して０度照射を実現する。
【００８１】
図１Ａにおいて、副光路２４は、照射システムの照明光学系３０によって形成され、照射システムは、放射線源２３をさらに含む。この照射システムは、結像システム２６の一部ではない。
【００８２】
あるいは、さらに、もしくは、照明光学系３０及び放射線源２３を含む照射システムの代わりに、副光路２４を形成する赤外線結像光学系及び赤外線カメラを有する赤外線結像システム（同図には図示せず）を設けてもよい。さらに、もしくは、この照射システムにの代わりに、副光路２４を形成する放射線誘導システム（これも同図には図示せず）を有するレーザ（同図には図示せず）を設けてもよい。このようなレーザにより、例えば、癌治療のための治療上の使用が可能となる。
【００８３】
さらに、幾何学的又は物理的なビーム分割によって結像光路２ａ及び２ｂを分割するビームスプリッタ（これも同図には図示せず）を設けてもよい。このビームスプリッタが、第１のサブシステムＴ１と第２のサブシステムＴ２との間、従って、第２のアフォーカルな界面Ａ２の領域に配置される場合、回動自在であり、かつ、個々に大きく変更可能な倍率を有する同時観察用鏡筒を形成することができる。回動自在な同時観察用鏡筒は、顕微鏡システムのユーザーの人間工学的要件に最適である。
【００８４】
上述の第１の好ましい実施の形態において、第１、第２、第３及び第４の偏向素子は、それぞれ光学ミラーである。あるいは、一例として、上記偏向素子は、それぞれが少なくとも１つのミラー面を有するプリズムであってもよい。さらに、第１、第２、第３及び第４の偏向素子は、必要に応じて、結像光路２ａ及び２ｂの偏向のための個別のミラー面を形成してもよい。
【００８５】
あるいは、結像光路２ａ及び２ｂの偏向を完全に又は部分的に抑制することも可能である。結像光路を、例えば、１回、２回又は３回だけ偏向させてもよい。
【００８６】
しかし、結果として、顕微鏡システムの構造が非常に拡大され得る。使用する代替例にかかわらず、本発明に係る顕微鏡システムは、同様に折り曲げられる先行技術の顕微鏡システムよりもコンパクトな構造をなおも有する。その理由は、本発明に係る顕微鏡システムの第２のサブシステムＴ２が、従来の顕微鏡システムの対応する第２のサブシステムよりもコンパクトでありながら、顕微鏡システムの同じトータル倍率を実現するからである。さらなる代替例として、結像光路２ａ及び２ｂを４回よりも多く偏向させることも可能である。
【００８７】
結像システム２６が特に小さい全高及び特に小さい構造体積を有するため、第１の好ましい実施の形態における顕微鏡システムは、外科用顕微鏡としての使用に特に適している。
【００８８】
図１Ｂは、（図１Ａにおいてのように１つの平面において広げた状態の装置とは異なる）第１の好ましい実施の形態における顕微鏡システムの結像システム２６の基本素子の実際の空間的構成を示す斜視図を概略的に示している。分かりやすくするため、１つの結像光路２ａのみが図１Ｂに示されており、照射システムも示されていない。
【００８９】
光学レンズを変位させることによって、結像倍率及び作動距離のうちの少なくとも１つを調節することが可能な上述の顕微鏡システムの欠点は、ユーザーが非常に有利であると考える作動距離の変更には、通常、焦点距離とそれぞれの作動距離との間の不一致が伴うという点である。例えば、望遠バリオスコープシステムにおける焦点距離は、作動距離よりも著しく大きい一方、逆焦点バリオスコープシステムにおいては、焦点距離は、作動距離よりも著しく短い。
【００９０】
この問題を解決するために、図５及び図６に示される、三叉の（trifurcated）バリオスコープシステムが提案されている。この三叉のバリオスコープシステムは、それぞれ直列に配置された３つの光学部品５１、５２、５３及び６１、６２、６３を有し、これらは、上記少なくとも１つの結像光路によって順次横切られる。
【００９１】
図５及び図６において、第１の光学部品５１、６１は、それぞれ、１つの光学レンズによって形成されている。また、第２の光学部品５１、６２は、それぞれ、互いに対して固定された２つの光学レンズによって形成されている。
【００９２】
図５において、互いに一定距離だけ離間した２つの光学レンズも第３の光学部品５３を形成している一方、図６においては、第３の光学部品６３は、たった１つの光学レンズによって形成されている。
【００９３】
３つの光学部品５１、５２、５３間のそれぞれの空気距離ｄ１及びｄ２、並びに、３つの光学部品６１、６２、６３間のそれぞれの空気距離ｄ１及びｄ２を同時に適切に変更することにより、焦点距離が固定された主対物レンズの特性を有するバリオスコープシステムが実現され、作動距離を変更した後であっても、焦点距離を物体平面１からの作動距離ＡＡに調節されることが保証される。
【００９４】
図５に示される逆焦点バリオスコープシステムのシステムデータは、以下の通りである。
【００９５】
【表２】
2009512887.tif 000005
【００９６】
図５に示される逆焦点バリオスコープシステムの光学部品５１、５２及び５３間の適切な距離ｄ１及びｄ２は、下記の表に示されている。
【００９７】
【表３】
2009512887.tif 000006
【００９８】
図６に示される望遠バリオスコープシステムのシステムデータは、以下の通りである。
【００９９】
【表４】
2009512887.tif 000007
【０１００】
物体平面１からの指定された作動距離ＡＡに対する光学部品６１、６２及び６３間の距離ｄ１及びｄ２は、以下の通りである。
【０１０１】
【表５】
2009512887.tif 000008
【０１０２】
要約すると、図５及び図６を参照しながら説明した上記解決策は、作動距離を変更するために３つの光学部品５１、５２及び５３間の２つの空気距離ｄ１及びｄ２、並びに、３つの光学部品６１、６２及び６３間の２つの空気距離ｄ１及びｄ２がそれぞれ変更されるという点において従来のバリオスコープシステムと異なり、従来のバリオスコープにおいては、作動距離を変更するために１つの空気距離のみを変更する必要がある。一定の焦点距離を有する上述のバリオスコープシステムは、既知の望遠原理又は逆焦点原理にしたがって動作する従来のバリオスコープシステムほどコンパクトな構造を有していない。しかし、この欠点は、顕微鏡システム自体の折り曲げ構造によって大部分が補償され、一定の焦点距離を有するバリオスコープシステムにより、補償を上回る利点が達成される。また、これらにより、従来のバリオスコープシステムで存在する作動距離と焦点距離との間の不一致を克服するための要件に対して、これまで知られていなかった解決策が提供される。
【０１０３】
従って、図５及び図６に示される一定の焦点距離を有するバリオスコープシステムは、本発明の第１の好ましい実施の形態における上述の顕微鏡システムに特に適している。
【０１０４】
以下に、本発明に係る第２の実施の形態を図７を参照しながら説明する。図７において、顕微鏡システムの結像システム２６’の光学素子の構成を通過する光路が、１つの平面において広げられた状態で概略的に示されている。第２の実施の形態における顕微鏡システムの構造は、上記に詳述した第１の実施の形態における顕微鏡システムの構造に基本的な部分において対応している。従って、以下においては、第１及び第２の実施の形態間の差異のみが詳細に説明される。
【０１０５】
第２の実施の形態における顕微鏡システムは、物体平面１に配置可能な物体（図示せず）を結像するための結像システム２６’も含む。この点において、結像システム２６’は、二対の結像光路２ａ、２ｂ及び２ｃ、２ｄを形成している。結像システム２６’は（上述の第１の実施の形態においてと同様に）、結像光路２ａ〜２ｄが共通に導かれる多数の光学レンズ４〜８及び１１を有する第１のサブシステムＴ１’と、結像光路２ａ〜２ｄが別々に導かれる多数の光学レンズ１６’〜２１’、２２’、１６’’〜２１’’、２２’’、１６’’’〜２１’’’、２２’’’及び１６’’’’〜２１’’’’、２２’’’’を有する第２のサブシステムＴ２’とで構成される。本実施の形態においては、第１及び第２のサブシステムＴ１’及びＴ２’のレンズも、作動距離を調節し、結像倍率を変更するために、互いに対して変位可能である。これらの素子についてのさらなる説明は省略する。
【０１０６】
図７に示される第２の実施の形態においては、結像光路２ａ〜２ｄを偏向させるための偏向素子は設けられていないということが極めて重要である。結像光路２ｃ及び２ｄのみが、回動自在なビームスプリッタ１５において折り曲げられて結像光路２ａ及び２ｂから分離され、結像光路が人間工学的に適合される。
【０１０７】
図７は、結像光路２ａ及び２ｂによって導かれる放射線を用いることにより画像データを生成する２つのデジタルカメラ’３１及び３１’’をさらに示している。また、結像光路２ｃ及び２ｄによって導かれる放射線を観察者が目視にて直接観測するために、２つの接眼光学系３２’’’及び３２’’’’が設けられている。
【０１０８】
第２の実施の形態においては、結像光路２ａ〜２ｄによって導かれる放射線の断面間において結像光路２ａ〜２ｄの瞳面に配置された照射ミラーによって０度照射の結合（integration）が実現される。
【０１０９】
第２の実施の形態における顕微鏡システムも、図５及び図６に示されるような一定の焦点距離を有するバリオスコープシステムと組み合わせることが可能である。
【０１１０】
要約すると、当該顕微鏡システムの物体平面に配置可能な物体を結像するための顕微鏡システムが提案され、この顕微鏡システムは、物体平面の中間像への結像を縮小すること、及び、物体平面における立体視角よりも中間像における立体視角を大きくすることのうちの少なくともいずれか１つが行なわれるので、所望のトータル倍率を得るための特にコンパクトな構造を有する。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１Ａ】本発明の第１の好ましい実施の形態における顕微鏡システムの結像システムの１つの平面において展開された状態の基本素子の構成を通過する光路を概略的に示す図
【図１Ｂ】図１Ａの結像システムの基本素子の空間的構成の斜視図を概略的に示す図
【図２Ａ】図１Ａに示される結像システムの光学レンズを通過する光路をより大きい尺度で概略的に示す図
【図２Ｂ】図２Ａの代わりに第１の実施の形態における結像システムにおいて使用され得る光学レンズを通過する光路を概略的に示す図
【図３】本発明に係る顕微鏡システムの光学レンズと従来の顕微鏡システムの対応する光学レンズとのサイズの比較例を示す図
【図４】図１Ａの顕微鏡システムにおいて代替例として使用され得る光学レンズの構成を示す図
【図５】図１Ａの顕微鏡システムにおいて代替例として使用され得る光学レンズのさらなる構成の異なる動作状態を示す図
【図６】図１Ａの顕微鏡システムにおいて代替例として使用され得る光学レンズのさらなる構成の異なる動作状態を示す図
【図７】本発明の第２の実施の形態における顕微鏡システムの結像システムの光路を概略的に示す図
【図８】従来技術における顕微鏡システムの一般的な構造を概略的に示す図
【図１Ａ】
2009512887.tif 000009
【図１Ｂ】
2009512887.tif 000010
【図２Ａ】
2009512887.tif 000011
【図２Ｂ】
2009512887.tif 000012
【図３】
2009512887.tif 000013
【図４】
2009512887.tif 000014
【図５】
2009512887.tif 000015
【図６】
2009512887.tif 000016
【図７】
2009512887.tif 000017
【図８】
2009512887.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月24日(2008.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡システムの物体平面に配置可能な物体を結像するための顕微鏡システムであって、
少なくとも１つの結像光路を形成するためのいくつかの光学素子を有する結像システムを備え、
前記いくつかの光学素子は、前記結像光路が順次通過し、前記物体平面を中間像に結像する複数の光学レンズを備えており、
前記光学レンズは、前記物体平面の像（representation）が、最大で０．９倍、好ましくは、最大で０．８倍、さらに好ましくは、最大で０．６倍、特に好ましくは、最大で０．５倍に縮小されて前記中間像に結像されるように構成されていることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記結像システムの前記いくつかの光学素子は、前記物体平面において第１の立体視角（stereoscopic angle）を有する少なくとも一対の結像光路を形成し、
前記結像光路は、前記中間像において第２の立体視角を有し、前記物体平面における前記第１の立体視角の、前記中間像における前記第２の立体視角に対する比は、０．９未満、好ましくは、０．８未満、特に好ましくは、０．６未満である、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
顕微鏡システムの物体平面に配置可能な物体を結像するための顕微鏡システムであって、
前記物体平面において第１の立体視角を有する少なくとも一対の結像光路を形成するためのいくつかの光学素子を有する結像システムを備え、
前記いくつかの光学素子は、前記少なくとも一対の結像光路が順次通過し、前記物体平面を中間像に結像する複数の光学レンズを備えており、
前記結像光路は、前記中間像において第２の立体視角を有し、
前記物体平面における前記第１の立体視角の、前記中間像における前記第２の立体視角に対する比は、０．９未満、好ましくは、０．８未満、特に好ましくは、０．６未満であることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項４】
前記光学レンズは、前記結像光路によって共通に横切られ、
前記結像光路は、前記光学レンズによって規定される前記結像光路の立体軸（stereoscopic axes）の光軸からの距離がそれぞれ最大である２つの領域間に前記中間像が配置されるように、前記光学レンズにおいて導かれる、請求項３に記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの結像光路は、前記少なくとも１つの結像光路において導かれるビーム束の直径が最大である２つの領域間に前記中間像が配置されるように、前記光学レンズにおいて導かれる、請求項３に記載の顕微鏡システム。
【請求項６】
前記光学レンズの第１の組の光学有効面が、前記中間像と、前記結像光路の立体軸の前記光軸からの距離及び前記少なくとも１つの結像光路において導かれるビーム束の直径のうちの少なくとも１つがそれぞれ最大である、前記２つの領域のうちの第１の領域との間に配置され、
前記第１の領域は、前記中間像と前記物体平面との間に配置され、
前記光学レンズの第２の組の光学有効面が、前記中間像と前記２つの領域のうちの第２の領域との間に配置され、
前記光学レンズの第３の組の有効光学面が、前記第１の領域と前記物体平面との間に配置されている、請求項４に記載の顕微鏡システム。
【請求項７】
前記第１の組の光学有効面の合計焦点距離の、前記第２の組の光学有効面の合計焦点距離に対する比は、少なくとも１．１、好ましくは、少なくとも１．２、さらに好ましくは、少なくとも１．４である、請求項６に記載の顕微鏡システム。
【請求項８】
前記第１の組の光学有効面の合計焦点距離の、前記第３の組の光学有効面の合計焦点距離に対する比は、０．２〜０．６、好ましくは、０．３〜０．５、さらに好ましくは、０．４である、請求項６に記載の顕微鏡システム。
【請求項９】
前記第２の組の光学有効面の合計焦点距離の、前記第３の組の光学有効面の合計焦点距離に対する比は、０．１〜０．６、好ましくは、０．２〜０．５、特に好ましくは、０．３である、請求項６に記載の顕微鏡システム。
【請求項１０】
前記第１の領域における前記結像光路の立体軸の前記光軸からのそれぞれの距離の、前記第２の領域における前記結像光路の立体軸の前記光軸からのそれぞれの距離に対する比は、最大で１．１、好ましくは、最大で１．２、特に好ましくは、最大で１．４である、請求項４に記載の顕微鏡システム。
【請求項１１】
前記光学レンズは、前記結像光路を、前記結像光路の立体軸の前記光軸からの距離及び前記少なくとも１つの結像光路において導かれるビーム束の直径のうちの少なくとも１つが最大である前記領域のうちの少なくとも１つにおいて、無限遠に集束させる、請求項４に記載の顕微鏡システム。
【請求項１２】
前記結像システムは、前記少なくとも１つの結像光路を偏向させるための第１、第２、第３及び第４のミラー面を備えており、
前記少なくとも１つの結像光路は、前記第１のミラー面、前記第２のミラー面、前記第３のミラー面及び前記第４のミラー面によって順次偏向される、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１３】
前記第１のミラー面及び前記第４のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有し、前記第２のミラー面及び前記第３のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有し、前記第３のミラー面及び前記第４のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有する、請求項１２に記載の顕微鏡システム。
【請求項１４】
前記結像システムは、前記物体平面において立体視角を有する少なくとも一対の結像光路を形成し、
前記結像システムは、前記少なくとも一対の結像光路の前記２つの結像光路によって共通に横切られる複数の光学レンズを備えた第１のサブシステムを有する、請求項１２に記載の顕微鏡システム。
【請求項１５】
前記第２、第３及び第４のミラー面のうちの少なくとも１つは、前記第１のサブシステムの光学レンズ間に配置されている、請求項１４に記載の顕微鏡システム。
【請求項１６】
前記第１のサブシステムの少なくとも２つの光学レンズは、それらにおいて導かれる前記結像光路に沿って互いに対して変位可能である、請求項１５に記載の顕微鏡システム。
【請求項１７】
前記結像システムは、前記少なくとも一対の結像光路の１つの結像光路のみによってそれぞれ横切られる複数の光学レンズを備えた第２のサブシステムを有する、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項１８】
前記第２のサブシステムの少なくとも２つの光学レンズは、１つの共通の結像光路に沿って互いに対して変位可能である、請求項１７に記載の顕微鏡システム。
【請求項１９】
顕微鏡システムの物体平面に配置可能な物体を結像するための、特に、先行する請求項のいずれかに記載の顕微鏡システムであって、
前記物体平面において立体視角を有する少なくとも一対の結像光路を形成するための結像システムを含み、
前記結像システムは、前記少なくとも一対の結像光路の両方の結像光路によって共通に横切られる複数の光学レンズを備えた第１のサブシステムを有し、
前記結像システムは、前記少なくとも一対の結像光路のうちの１つの結像光路によってのみそれぞれ横切られる複数の光学レンズを備えた第２のサブシステムを有し、
前記第１のサブシステムの少なくとも２つの光学レンズ及び前記第２のサブシステムの少なくとも２つの光学レンズは、前記物体平面に配置可能な前記物体の結像倍率をそれぞれ変更するために、１つの共通の結像光路に沿って互いに対して変位可能であることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２０】
前記物体平面を照明するための照明光路を有する照明システムをさらに備えた、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項２１】
前記顕微鏡システムは、立体顕微鏡、好ましくは、外科用顕微鏡である、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項２２】
前記結像システムは、前記少なくとも１つの結像光路を偏向させるための第１、第２、第３及び第４のミラー面を備えており、
前記少なくとも１つの結像光路は、前記第１のミラー面、前記第２のミラー面、前記第３のミラー面及び前記第４のミラー面によって順次偏向される、請求項３に記載の顕微鏡システム。
【請求項２３】
前記第１のミラー面及び前記第４のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有し、前記第２のミラー面及び前記第３のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有し、前記第３のミラー面及び前記第４のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有する、請求項２２に記載の顕微鏡システム。
【請求項２４】
前記結像システムは、前記少なくとも１つの結像光路を偏向させるための第１、第２、第３及び第４のミラー面を備えており、
前記少なくとも１つの結像光路は、前記第１のミラー面、前記第２のミラー面、前記第３のミラー面及び前記第４のミラー面によって順次偏向される、請求項１９に記載の顕微鏡システム。
【請求項２５】
前記第１のミラー面及び前記第４のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有し、前記第２のミラー面及び前記第３のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有し、前記第３のミラー面及び前記第４のミラー面は、互いに対して８０度〜１００度、好ましくは、９０度の角度を有する、請求項２４に記載の顕微鏡システム。
【国際調査報告】
2009512887.tif 000019
2009512887.tif 000020
2009512887.tif 000021
2009512887.tif 000022