(57)【要約】  立体視光学系（１）であって、立体視光学系（１）の左側結像光路（１４Ｌ）を形成するための複数の光学素子（４Ｌ〜１２Ｌ）を有する第１の光学サブシステム（２Ｌ）と、立体視光学系（１）の右側結像光路（１４Ｒ）を形成するための複数の光学素子（４Ｒ〜１２Ｒ）を有する第２の光学サブシステム（２Ｌ）とを含む立体視光学系（１）が開示される。第１の光学サブシステム（２Ｌ）は、左側結像光路（１４Ｌ）の範囲に第１の回転対称な数学的領域（３１）の部分領域である第１の光学面（１５Ｌ）を有する少なくとも１つの第１の光学レンズ（４Ｌ）を含む。第１の数学的領域（３１）は、第１の対称軸（１６Ｌ）に対して第１の最大半径（Ｒ１）を有する。第２の光学サブシステム（２Ｒ）は、右側結像光路（１４Ｒ）の範囲に第２の回転対称な数学的平面領域（３１）の部分領域である第２の光学面（１５Ｒ）を有する少なくとも１つの第２の光学レンズ（４Ｒ）を含む。この第２の数学的領域（３１）は、第２の対称軸（１６Ｒ）に対して第２の最大半径（Ｒ２）を有する。ここで、第１の光学レンズ（４Ｌ）は、第１の軸外しレンズ（４Ｌ）であり、その第１の光学面（１５Ｌ）の第１の領域中心（１７Ｌ）は、第１の数学的領域（３１）の第１の最大半径（Ｒ１）の０．２倍よりも大きい距離（ＡＬ）を、第１の数学的領域（３１）の第１の対称軸（１６Ｌ）から有する。また、第２の光学レンズ（４Ｒ）は、第２の軸外しレンズ（４Ｒ）であり、その第２の光学面（１５Ｒ）の第２の領域中心（１７Ｒ）は、第２の数学的領域（３１）の第２の最大半径（Ｒ２）の０．２倍よりも大きい距離（ＡＲ）を、第２の数学的領域（３１）の第２の対称軸（１６Ｒ）から有する。さらに、偏向素子を用いることによって数回折り曲げられる立体視光学系が開示される。また、上記立体視光学系が一体化された頭部装着型ルーペ及び手術用顕微鏡が開示される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体視光学系（１）であって、
前記立体視光学系（１）の左側結像光路（１４Ｌ）を形成するための複数の光学素子（３Ｌ、４Ｌ、５Ｌ、６Ｌ、７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ、１０Ｌ、１１Ｌ、１２Ｌ）を有する第１の光学サブシステム（２Ｌ）であって、前記第１の光学サブシステム（２Ｌ）が、前記左側結像光路（１４Ｌ）の範囲に第１の回転対称な数学的領域（３１）の部分領域である第１の光学面（１５Ｌ）を有する少なくとも１つの第１の光学レンズ（４Ｌ）を含み、前記第１の数学的領域（３１）が、第１の対称軸（１６Ｌ）に対して第１の最大半径（Ｒ１）を有する第１の光学サブシステム（２Ｌ）と、
前記立体視光学系（１）の右側結像光路（１４Ｒ）を形成するための複数の光学素子（３Ｒ、４Ｒ、５Ｒ、６Ｒ、７Ｒ、８Ｒ、９Ｒ、１０Ｒ、１１Ｒ、１２Ｒ）を有する第２の光学サブシステム（２Ｌ）であって、前記第２の光学サブシステム（２Ｒ）が、前記右側結像光路（１４Ｒ）の範囲に第２の回転対称な数学的領域（３１）の部分領域である第２の光学面（１５Ｒ）を持つ少なくとも１つの第２の光学レンズ（４Ｒ）を有し、前記第２の数学的領域（３１）が、第２の対称軸（１６Ｒ）に対して第２の最大半径（Ｒ２）を有する第２の光学サブシステム（２Ｌ）とを含み、
前記第１の光学レンズ（４Ｌ）は、第１の軸外しレンズ（４Ｌ）であり、その前記第１の光学面（１５Ｌ）の第１の領域中心（１７Ｌ）は、前記第１の数学的領域（３１）の前記第１の最大半径（Ｒ１）の０．２倍よりも大きい距離（ＡＬ）を、前記第１の数学的領域（３１）の前記第１の対称軸（１６Ｌ）から有し、
前記第２の光学レンズ（４Ｒ）は、第２の軸外しレンズ（４Ｒ）であり、その前記第２の光学面（１５Ｒ）の第２の領域中心（１７Ｒ）は、前記第２の数学的領域（３１）の前記第２の最大半径（Ｒ２）の０．２倍よりも大きい距離（ＡＲ）を、前記第２の数学的領域（３１）の前記第２の対称軸（１６Ｒ）から有することを特徴とする立体視光学系（１）。
【請求項２】
前記第１の軸外しレンズ（４Ｌ）の前記第１の光学面（１５Ｌ）の前記第１の領域中心（１７Ｌ）は、前記第２の軸外しレンズ（４Ｒ）の前記第２の光学面（１５Ｒ）の前記第２の領域中心（１７Ｒ）が前記第２の対称軸（１６Ｒ）から離間しているのと同じ分だけ、前記第１の対称軸（１６Ｌ）から離間している、請求項１に記載の立体視光学系（１）。
【請求項３】
前記第１の軸外しレンズ（４Ｌ）の前記第１の光学面（１５Ｌ）、及び、前記第２の軸外しレンズ（４Ｒ）の前記第２の光学面（１５Ｒ）は、実質的に同一である、請求項１又は２に記載の立体視光学系（１）。
【請求項４】
前記第１の光学サブシステム（２Ｌ）の第３の光学レンズ（５Ｌ）が、前記左側結像光路（１４Ｌ）の範囲に第３の回転対称な数学的領域の部分領域である第３の光学面（１８Ｌ）を有し、前記第３の数学的領域は、第３の対称軸（１９Ｌ）に対して第３の最大半径（Ｒ３）を有し、前記第２の光学サブシステム（２Ｒ）の第４の光学レンズ（５Ｒ）が、前記右側結像光路（１４Ｒ）の範囲に第４の回転対称な数学的領域の部分領域である第４の光学面（１８Ｒ）を有し、前記第４の数学的領域は、第４の対称軸（１９Ｒ）に対して第４の最大半径（Ｒ４）を有し、
前記第３の光学レンズ（５Ｌ）は、第３の軸外しレンズ（５Ｌ）であり、その前記第３の光学面（１８Ｌ）の第３の領域中心（２０Ｌ）は、前記第３の数学的領域の前記第３の最大半径（Ｒ３）の０．２倍よりも大きい距離（ＡＬ’）を、前記第３の数学的領域の前記第３の対称軸（１９Ｌ）から有し、前記第４の光学レンズ（５Ｒ）は、第４の軸外しレンズ（５Ｒ）であり、その前記第４の光学面（１８Ｒ）の第４の領域中心（２０Ｒ）は、前記第４の数学的領域の前記第４の最大半径（Ｒ４）の０．２倍よりも大きい距離（ＡＲ’）を、前記第４の数学的領域の前記第４の対称軸（１９Ｒ）から有し、
前記第１の軸外しレンズ（４Ｌ）及び前記第３の軸外しレンズ（５Ｌ）は、前記左側結像光路（１４Ｌ）に沿って互いに第１の距離（Ｄ１）だけ離間し、前記第２の軸外しレンズ（４Ｒ）及び前記第４の軸外しレンズ（５Ｒ）は、前記右側結像光路（１４Ｒ）に沿って互いに第２の距離（Ｄ２）だけ離間している、請求項１〜３のいずれかに記載の立体視光学系（１）。
【請求項５】
前記第１の軸外しレンズ（４Ｌ）と前記第３の軸外しレンズ（５Ｌ）との間の前記第１の距離（Ｄ１）を前記左側結像光路（１４Ｌ）に沿って変更し、及び／又は、前記第２の軸外しレンズ（４Ｒ）と前記第４の軸外しレンズ（５Ｒ）との間の前記第２の距離（Ｄ２）を前記右側結像光路（１４Ｒ）に沿って変更するための少なくとも１つのアクチュエータ（２１Ｌ、２１Ｒ）をさらに含む、請求項４に記載の立体視光学系（１）。
【請求項６】
前記それぞれの軸外しレンズ（４Ｌ、４Ｒ、５Ｌ、５Ｒ）の前記光学面の前記領域中心（１７Ｌ、１７Ｒ、２０Ｌ、２０Ｒ）は、前記対応する最大半径（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）の少なくとも３０％、好ましくは、少なくとも４０％、さらに好ましくは、少なくとも５０％だけ、前記対応する対称軸（１６Ｌ、１６Ｒ、１９Ｌ、１９Ｒ）から離間している、請求項１〜５のいずれかに記載の立体視光学系（１）。
【請求項７】
前記第１及び第２の軸外しレンズ（４Ｒ、４Ｌ）、及び／又は、前記第３及び第４の軸外しレンズ（５Ｌ、５Ｒ）は、それぞれ、１つの共通の対称平面（２２）に関して対称に対として配置されている、請求項１〜６のいずれかに記載の立体視光学系（１）。
【請求項８】
前記第１の光学サブシステム（２Ｌ）は、前記左側結像光路（１４Ｌ）に沿って前記立体視光学系（１）の物体平面（２３）と前記第１の軸外しレンズ（４Ｌ）との間に配置された、前記左側結像光路（１４Ｌ）を折り曲げるための第１のミラー面を持つ少なくとも１つの第１の偏向素子（３Ｌ）を有し、
前記第２の光学サブシステム（２Ｒ）は、前記右側結像光路（１４Ｒ）に沿って前記立体視光学系（１）の物体平面（２３）と前記第２の軸外しレンズ（４Ｒ）との間に配置された、前記右側結像光路（１４Ｒ）を折り曲げるための第２のミラー面を持つ少なくとも１つの第２の偏向素子（３Ｒ）を有する、請求項１〜７のいずれかに記載の立体視光学系（１）。
【請求項９】
前記第１の光学サブシステム（２Ｌ）は、少なくとも１つの第１の偏向装置（６Ｌ）と、第３のミラー面を有する少なくとも１つの第３の偏向素子（１０Ｌ）とをさらに含み、前記第２の光学サブシステム（２Ｒ）は、少なくとも１つの第２の偏向装置（６Ｒ）と、第４のミラー面を有する少なくとも１つの第４の偏向素子（１０Ｒ）とをさらに含み、
前記第１の偏向装置（６Ｌ）は、前記左側結像光路（１４Ｌ）内の前記第１の偏向素子（３Ｌ）と前記第３の偏向素子（１０Ｌ）との間に配置され、前記第２の偏向装置（６Ｒ）は、前記右側結像光路（１４Ｒ）内の前記第２の偏向素子（３Ｒ）と前記第４の偏向素子（１０Ｒ）との間に配置され、
前記第１の軸外しレンズ（４Ｌ）は、前記第１の偏向素子（３Ｌ）と前記第１の偏向装置（６Ｌ）との間に配置され、前記第２の軸外しレンズ（４Ｒ）は、前記第２の偏向素子（３Ｒ）と前記第２の偏向装置（６Ｒ）との間に配置されている、請求項８に記載の立体視光学系（１）。
【請求項１０】
前記第１の光学サブシステム（２Ｌ）は、第１のズーム系（２４Ｌ）であって、前記左側結像光路（１４Ｌ）内の前記第３の偏向素子（１０Ｌ）と前記第１の偏向装置（６Ｌ）との間に配置され、前記左側結像光路（１４Ｌ）の結像倍率を可変とするように互いに対して変位可能な第１の光学ズーム素子（７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ）を備えた第１のズーム系（２４Ｌ）を含み、
前記第２の光学サブシステム（２Ｒ）は、第２のズーム系（２４Ｒ）であって、前記右側結像光路（１４Ｒ）内の前記第４の偏向素子（１０Ｒ）と前記第２の偏向装置（６Ｒ）との間に配置され、前記右側結像光路（１４Ｒ）の結像倍率を可変とするように互いに対して変位可能な第２の光学ズーム素子（７Ｒ、８Ｒ、９Ｒ）を備えた第２のズーム系（２４Ｒ）を含む、請求項９に記載の立体視光学系（１）。
【請求項１１】
前記第１のズーム系（２４Ｌ）の前記第１の光学ズーム素子（７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ）は、前記第１の軸外しレンズ（４Ｌ）の前記第１の対称軸（１６Ｌ）に対して２０°の最大角度を有する１つの共通の光軸に沿って配置され、
前記第２のズーム系（２４Ｒ）の前記第２の光学ズーム素子（７Ｒ、８Ｒ、９Ｒ）は、前記第２の軸外しレンズ（４Ｒ）の前記第２の対称軸（１６Ｒ）に対して２０°の最大角度を有する１つの共通の光軸に沿って配置されている、請求項１０に記載の立体視光学系（１）。
【請求項１２】
前記第１のズーム系（２４Ｌ）の前記第１の光学ズーム素子（７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ）は、前記第１の軸外しレンズ（４Ｌ）の前記第１の対称軸（１６Ｌ）に対して平行ずれ（parallel offset）を有する１つの共通の光軸に沿って配置され、
前記第２のズーム系（２４Ｒ）の前記第２の光学ズーム素子（７Ｒ、８Ｒ、９Ｒ）は、前記第２の軸外しレンズ（４Ｒ）の前記第２の対称軸（１６Ｒ）に対して平行ずれを有する１つの共通の光軸に沿って配置されている、請求項１０又は１１に記載の立体視光学系（１）。
【請求項１３】
特に先行する請求項のいずれかに記載の立体視光学系（１；１’；１’’）であって、
前記立体視光学系（１；１’；１’’）の左側結像光路（１４Ｌ）を形成するための複数の光学素子（３Ｌ〜１２Ｌ；４０Ｌ、５Ｌ、４１Ｌ、４２Ｌ、７Ｌ〜１２Ｌ；４０Ｌ、５４Ｌ、４２Ｌ、７Ｌ〜１２Ｌ）を有する第１の光学サブシステム（２Ｌ）であって、前記左側結像光路（１４Ｌ）を折り曲げるための、少なくとも１つの偏向素子（３Ｌ、１０Ｌ；４０Ｌ、１０Ｌ）と、少なくとも１つの第１の偏向装置（６Ｌ；４１Ｌ、４２Ｌ；４５Ｌ、４２Ｌ）とを備えた第１の光学サブシステム（２Ｌ）と、
前記立体視光学系（１）の右側結像光路（１４Ｒ）を形成するための複数の光学素子（３Ｒ〜１２Ｒ；４０Ｒ、５Ｒ、４１Ｒ、４２Ｒ、７Ｒ〜１２Ｒ；４０Ｒ、５４Ｒ、４２Ｒ、７Ｒ〜１２Ｒ）を有する第２の光学サブシステム（２Ｒ）であって、前記右側結像光路（１４Ｒ）を折り曲げるための、少なくとも１つの偏向素子（３Ｒ、１０Ｒ；４０Ｒ、１０Ｒ）と、少なくとも１つの第２の偏向装置（６Ｒ；４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｒ、４２Ｒ）とを備えた記第２の光学サブシステム（２Ｒ）とを含み、
前記第１の光学サブシステム（２Ｌ）の前記光学素子（３Ｌ〜１２Ｌ；４０Ｌ、５Ｌ、４１Ｌ、４２Ｌ、７Ｌ〜１２Ｌ；４０Ｌ、５４Ｌ、４２Ｌ、７Ｌ〜１２Ｌ）及び前記第２の光学サブシステム（２Ｒ）の前記光学素子（３Ｒ〜１２Ｒ；４０Ｒ、５Ｒ、４１Ｒ、４２Ｒ、７Ｒ〜１２Ｒ；４０Ｒ、５４Ｒ、４２Ｒ、７Ｒ〜１２Ｒ）は、１つの共通の対称平面（２２）に関して実質的に対称に配置され、
前記少なくとも１つの偏向素子（３Ｌ、１０Ｌ；４０Ｌ、１０Ｌ）と前記第１の偏向装置（６Ｌ；４１Ｌ、４２Ｌ；４５Ｌ、４２Ｌ）との間の前記左側結像光路（１４Ｌ）の主ビーム、及び前記少なくとも１つの偏向素子（３Ｒ、１０Ｒ；４０Ｒ、１０Ｒ）と前記第２の偏向装置（６Ｒ；４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｒ、４２Ｒ）との間の前記右側結像光路（１４Ｒ）の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度（γ１、γ２、η１、η２）を前記共通の対称平面（２２）に対して有する平面内にそれぞれ配置され、
少なくとも１つの可変屈折力の光学装置（４Ｌ、５Ｌ、７Ｌ〜９Ｌ、４Ｒ、５Ｒ、７Ｒ〜９Ｒ）が、前記少なくとも１つの偏向素子（３Ｌ、１０Ｌ；４０Ｌ、１０Ｌ）と前記第１の偏向装置（６Ｌ；４１Ｌ、４２Ｌ；４５Ｌ、４２Ｌ）との間、及び／又は、前記少なくとも１つの偏向素子（３Ｒ、１０Ｒ；４０Ｒ、１０Ｒ）と前記第２の偏向装置（６Ｒ；４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｒ、４２Ｒ）との間に配置されていることを特徴とする立体視光学系（１；１’；１’’）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの偏向素子（３Ｌ、１０Ｌ；４０Ｌ、１０Ｌ）と前記第１の偏向装置（６Ｌ；４１Ｌ、４２Ｌ；４５Ｌ、４２Ｌ）との間の前記左側結像光路（１４Ｌ）の主ビーム、及び前記少なくとも１つの偏向素子（３Ｒ、１０Ｒ；４０Ｒ、１０Ｒ）と前記第２の偏向装置（６Ｒ；４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｒ、４２Ｒ）との間の前記右側結像光路（１４Ｒ）の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度（γ１、γ２、η１、η２）を前記共通の対称平面（２２）に対してそれぞれ有する、請求項１３に記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項１５】
前記第１の光学サブシステム（２Ｌ）は、少なくとも１つの第１及び第３の偏向素子（３Ｌ、１０Ｌ；４０Ｌ、１０Ｌ）を含み、前記第１の偏向装置（６Ｌ；４１Ｌ、４２Ｌ；４５Ｌ、４２Ｌ）は、前記左側結像光路（１４Ｌ）に沿って前記第１及び第３の偏向素子（３Ｌ、１０Ｌ；４０Ｌ、１０Ｌ）間に配置され、
前記第２の光学サブシステム（２Ｒ）は、少なくとも１つの第２及び第４の偏向素子（３Ｒ、１０Ｒ；４０Ｒ、１０Ｒ）を含み、前記第２の偏向装置（６Ｒ；４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｒ、４２Ｒ）は、前記右側結像光路（１４Ｒ）に沿って前記第２及び第４の偏向素子（３Ｒ、１０Ｒ；４０Ｒ、１０ＲＬ）間に配置され、
前記第１又は第３の偏向素子（３Ｌ、１０Ｌ；４０Ｌ、１０Ｌ）と前記第１の偏向装置（６Ｌ；４１Ｌ、４２Ｌ；４５Ｌ、４２Ｌ）との間の前記左側結像光路（１４Ｌ）の主ビーム、及び前記第２又は第４の偏向素子（３Ｒ、１０Ｒ；４０Ｒ、１０Ｒ）と前記第２の偏向装置（６Ｒ；４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｒ、４２Ｒ）との間の前記右側結像光路（１４Ｒ）の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度（γ１、γ２、η１、η２）を前記共通の対称平面（２２）に対してそれぞれ有する平面内にそれぞれ配置されている、請求項１３又は１４に記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項１６】
前記第１又は第３の偏向素子（３Ｌ、１０Ｌ；４０Ｌ、１０Ｌ）と前記第１の偏向装置（６Ｌ；４１Ｌ、４２Ｌ；４５Ｌ、４２Ｌ）との間の前記左側結像光路（１４Ｌ）の主ビーム、及び前記第２又は第４の偏向素子（３Ｒ、１０Ｒ；４０Ｒ、１０Ｒ）と前記第２の偏向装置（６Ｒ；４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｒ、４２Ｒ）との間の前記右側結像光路（１４Ｒ）の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度（γ１、γ２、η１、η２）を前記共通の対称平面（２２）に対してそれぞれ有する、請求項１５に記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの可変屈折力の光学装置（４Ｌ、５Ｌ、７Ｌ〜９Ｌ、４Ｒ、５Ｒ、７Ｒ〜９Ｒ）は、それぞれ、前記左側又は右側結像光路（１４Ｌ、１４Ｒ）内の前記少なくとも１つの偏向素子（１０Ｌ、１０Ｒ）と前記第１又は第２の偏向装置（６Ｌ、６Ｒ；４１Ｌ、４２Ｌ、４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｌ、４２Ｌ、４５Ｒ、４２Ｌ）との間に配置され、前記左側又は右側結像光路（１４Ｌ、１４Ｒ）の結像倍率を可変とするように互いに交換可能な（replaceable）光学ズーム素子（７Ｌ〜９Ｌ、７Ｒ〜９Ｒ）をそれぞれ含む第１又は第２のズーム系（２４Ｌ、２４Ｒ）の変位可能な光学レンズ（７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ、７Ｒ、８Ｒ、９Ｒ）である、請求項１３〜１６のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項１８】
前記左側結像光路（１４Ｌ）内の前記第１のズーム系（２４Ｌ）の前記第１の光学ズーム素子（７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ）は、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度（γ１）を前記共通の対称平面（２２）に対して有する平面に配置された１つの共通の光軸に沿って配置され、
前記右側結像光路（１４Ｒ）内の前記第２のズーム系（２４Ｒ）の前記第２の光学ズーム素子（７Ｒ、８Ｒ、９Ｒ）は、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度（γ２）を前記共通の対称平面（２２）に対して有する平面内に配置された１つの共通の光軸に沿って配置されている、請求項１７に記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項１９】
前記左側結像光路（１４Ｌ）内の前記第１のズーム系（２４Ｌ）の前記第１の光学ズーム素子（７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ）は、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度（γ１）を前記共通の対称平面（２２）に対して有する１つの共通の光軸に沿って配置され、
前記右側結像光路（１４Ｒ）内の前記第２のズーム系（２４Ｒ）の前記第２の光学ズーム素子（７Ｒ、８Ｒ、９Ｒ）は、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度（γ２）を前記共通の対称平面（２２）に対して有する１つの共通の光軸に沿って配置されている、請求項１８に記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項２０】
前記第１のズーム系（２４Ｌ）の前記第１の光学ズーム素子（７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ）は、前記左側結像光路（１４Ｌ）内の前記第１の偏向素子（３Ｌ；４０Ｌ）と前記第１の偏向装置（６Ｌ；４１Ｌ、４２Ｌ；４５Ｌ、４２Ｌ）との間で導かれる主ビームに対して平行ずれを有する１つの共通の光軸に沿って前記第３の偏向素子（１０Ｌ）と前記第１の偏向装置（６Ｌ；４１Ｌ、４２Ｌ；４５Ｌ、４２Ｌ）との間に配置され、
前記第４の偏向素子（１０Ｒ）と前記第２の偏向装置（６Ｒ；４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｒ、４２Ｒ）との間の前記第２のズーム系（２４Ｒ）の前記第２の光学ズーム素子（７Ｒ、８Ｒ、９Ｒ）は、前記右側結像光路（１４Ｒ）内の前記第２の偏向素子（３Ｒ；４０Ｒ）と前記第２の偏向装置（６Ｒ；４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｒ、４２Ｒ）との間で導かれる主ビームに対して平行ずれを有する１つの共通の光軸に沿って配置されている、請求項１７〜１９のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの可変屈折力の光学装置（４Ｌ、５Ｌ、４Ｒ、５Ｒ；５Ｌ、５Ｒ）は、それぞれ、前記立体視光学系（１；１’）の作動距離を調整するためのさらなる光学素子（５Ｌ、４Ｌ、５Ｒ、４Ｒ；４０Ｌ、４０Ｒ）に対して変位可能である変位可能光学レンズ（４Ｌ、５Ｌ、４Ｒ、５Ｒ；５Ｌ、５Ｒ）である、請求項１３〜２０のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’）。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの可変屈折力の光学装置は、それぞれ、駆動によって屈折力が調整可能な液晶レンズ及び／又は液体レンズである、請求項１３〜２１のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’）。
【請求項２３】
前記第１及び第２の偏向装置（６Ｌ、６Ｒ；４１Ｌ、４２Ｌ、４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｌ、４２Ｌ、４５Ｒ、４２Ｒ）は、前記左側又は右側結像光路（１４Ｌ、１４Ｒ）を、１３５°〜２２５°、好ましくは、１７０°〜１９０°、さらに好ましくは、１８０°だけ折り曲げるようにそれぞれ構成され、
前記第１及び第２の偏向素子、及び／又は、前記第３及び第４の偏向素子（３Ｌ、１０Ｌ、３Ｒ、１０Ｒ；４０Ｌ、１０Ｌ、４０Ｒ、１０Ｒ）は、前記左側又は右側結像光路（１４Ｌ、１４Ｒ）を、６５°〜１１５°、好ましくは、８０°〜１００°、さらに好ましくは、９０°だけ折り曲げるようにそれぞれ構成されている、請求項９〜２２のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項２４】
前記第１及び第２の偏向装置（６Ｌ、６Ｒ；４２Ｌ、４５Ｌ、４２Ｒ、４５Ｒ）は、８５°〜９５°、好ましくは、９０°の角度（δ１、δ２）を互いに対してそれぞれ有する２つの光学ミラー面をそれぞれ含む、請求項２３に記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項２５】
前記第１及び第２の偏向装置（６Ｌ、６Ｒ；４１Ｌ、４２Ｌ、４１Ｒ、４２Ｒ；４５Ｌ、４２Ｌ、４５Ｒ、４２Ｒ）は、１つの共通の対称平面（２２）に関して対称に配置されている、請求項９〜２４のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項２６】
前記第１の偏向素子（３Ｌ；４０Ｌ）の前記第１のミラー面と前記第２の偏向素子（３Ｒ；４０Ｒ）の前記第２のミラー面との間の角度（β）は、５０°〜１３０°、好ましくは、８０°〜１００°、好ましくは、９０°である、請求項８〜２５のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項２７】
前記第１及び第２の偏向素子（３Ｌ、３Ｒ；４０Ｌ、４０Ｒ）の前記第１及び第２のミラー面は、１つの共通の対称平面（２２）に関して対称に配置されている、請求項８〜２６のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項２８】
前記立体視光学系（１；１’；１’’）は、放射線を射出するための照射線源（２５）と、前記照射線源（２５）によって射出される放射線用の照射光路（２７）を形成するための照射光学系（２６）とを有する照射システムを含む、請求項８〜２７のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項２９】
前記第１及び第２の偏向素子（３Ｌ、３Ｒ；４０Ｌ、４０Ｒ）の前記第１及び第２のミラー面は、前記左側又は右側結像光路（１４Ｌ、１４Ｒ）内で導かれる放射線に対してよりも、前記照射光路（２７）によって導かれる放射線に対して、より高い透明度を少なくとも一部の領域においてそれぞれ有し、及び／又は、ゼロよりも大きい距離（Ａ）だけ互いに離間し、
前記照射光学系（２６）によって形成される前記照射光路（２７）は、前記第１及び第２のミラー面の前記より高い透明度によって、及び／又は、前記第１及び第２の２つのミラー面間の前記距離（Ａ）を介して導かれる、請求項２８に記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項３０】
前記第１及び第２の光学サブシステム（２Ｌ、２Ｒ）の少なくとも１つの偏向素子（３Ｌ、３Ｒ、１０Ｌ、１０Ｒ；４０Ｌ、４０Ｒ、１０Ｌ、１０Ｒ）及び／又は少なくとも１つの偏向装置（６Ｌ、６Ｒ；４１Ｌ、４１Ｒ、４２Ｌ、４２Ｒ；４５Ｌ、４５Ｒ、４２Ｌ、４２Ｒ）は、１０メートル未満、好ましくは、１メートル未満の曲率半径（ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌ、ｍ１Ｒ、ｍ２Ｒ）を有する少なくとも１つの曲面ミラー面（４４Ｌ、４４Ｒ、４６Ｌ、４６Ｒ）をそれぞれ含み、前記曲面ミラー面（４４Ｌ、４４Ｒ、４６Ｌ、４６Ｒ）は、当該曲面ミラー面がそれぞれ折り曲げる前記結像光路（１４ｌ、１４Ｒ）に対して回転対称な作用を及ぼす、請求項８〜２９のいずれかに記載の立体視光学系（１’；１’’）。
【請求項３１】
前記第１及び第２の光学サブシステム（２Ｌ、２Ｒ）の少なくとも１つの偏向素子（３Ｌ、３Ｒ、１０Ｌ、１０Ｒ；４０Ｌ、４０Ｒ、１０Ｌ、１０Ｒ）及び／又は少なくとも１つの偏向装置（６Ｌ、６Ｒ；４１Ｌ、４１Ｒ、４２Ｌ、４２Ｒ；４５Ｌ、４５Ｒ、４２Ｌ、４２Ｒ）は、少なくとも２つの異なる曲率半径（ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌ、ｍ１Ｒ、ｍ２Ｒ）を有する１つの曲面ミラー面（４４Ｌ、４４Ｒ、４６Ｌ、４６Ｒ）をそれぞれ含み、前記少なくとも２つの曲率半径（ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌ、ｍ１Ｒ、ｍ２Ｒ）は、１０メートル未満、好ましくは、１メートル未満であり、前記少なくとも２つの異なる曲率半径（ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌ、ｍ１Ｒ、ｍ２Ｒ）間の差は、前記２つの曲率半径（ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌ、ｍ１Ｒ、ｍ２Ｒ）のうちの大きい方の曲率半径（ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌ、ｍ１Ｒ、ｍ２Ｒ）の少なくとも５％、好ましくは、少なくとも１０％、さらに好ましくは、少なくとも２０％であり、前記曲面ミラー面（４４Ｌ、４４Ｒ、４６Ｌ、４６Ｒ）は、当該曲面ミラー面がそれぞれ折り曲げる前記結像光路（１４Ｌ、１４Ｒ）に対して回転対称な作用を及ぼす、請求項８〜３０のいずれかに記載の立体視光学系（１’；１’’）。
【請求項３２】
前記第１の光学サブシステム（２Ｌ）は、第１の接眼系（１１Ｌ、１２Ｌ）をさらに含み、前記第２の光学サブシステム（２Ｒ）は、第２の接眼系（１１Ｒ、１２Ｒ）をさらに含み、
前記第１の接眼系（１１Ｌ、１２Ｌ）内で導かれる前記左側結像光路（１４Ｌ）の主ビーム、及び前記第２の接眼系（１１Ｒ、１２Ｒ）内で導かれる前記右側結像光路（１４Ｒ）の主ビームが、互いに実質的に平行に向いている、請求項１〜３１のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項３３】
前記左側及び右側結像光路（１４Ｌ、１４Ｒ）の主ビームが、１つの共通の平面内に実質的に配置される、請求項１〜３２のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項３４】
前記立体視光学系（１）は、ユーザの頭部に固定されるように構成された取付部（２９）を含む、請求項１〜３３のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【請求項３５】
前記立体視光学系（１）は、立体顕微鏡、特に、手術用顕微鏡である、請求項１〜３３のいずれかに記載の立体視光学系（１、１’；１’’）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体視光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体視光学系は、通常、少なくとも、第１の光路を形成するための複数の光学素子を有する第１の光学サブシステムと、第２の光路を形成するための複数の光学素子を有する第２の光学サブシステムとを含む。従って、第１及び第２の光路は、第１及び第２の光学サブシステム内で別々に導かれる。
【０００３】
上記２つの光路は、通常、ユーザの左右の目にそれぞれ割り当てられるため、第１及び第２の２つの光路は、しばしば、左側及び右側光路としてそれぞれ示される。但し、ユーザの目の代わりに、２つの光路を、例えば、第１又は第２の感光性空間分解能型半導体に導くことも可能である。第１及び第２の半導体は、例えば、ＣＣＤチップであり得る。このような立体視光学系は、特に、ステレオカメラ又はデジタル外科用顕微鏡として用いられる。
【０００４】
このような立体視光学系では、２つの光路によって導かれるビーム束は、立体視光学系の外側の集束点（focus point）において立体視角αで交差するのが一般的である。この点に関し、立体視光学系は、２つの光路によって導かれるビーム束が、作動距離の変更後であっても、ゼロとは異なる新たな角度で新たな集束点において交差することを可能にする。
【０００５】
このような光学系は、グリーノーシステムとして公知であり、図６に概略的に示される。
【０００６】
図示されるグリーノーシステムは、第１の光路６０Ｌを形成するための複数の光学素子６２、６３、６４を有する第１の光学サブシステム６１と、第２の光路６０Ｒを形成するための複数の光学素子６６、６７、６８を有する第２の光学サブシステム６５とを含む。従って、第１及び第２の光路６０Ｌ及び６０Ｒは、第１及び第２の光学サブシステム６１、６５によって別々に導かれる。２つの光学サブシステム６１、６５、ひいては２つの光路６０Ｌ及び６０Ｒもまた、調整可能な第２の光角で互いに対して傾斜している。その結果、２つの光路６０Ｌ及び６０Ｒによって導かれる第１及び第２のビーム束は、物体平面６９において調整可能な立体視角αをなして交差する。
【０００７】
図６に示すグリーノーシステムには、作動距離の変更後に、２つの光路６０Ｌ及び６０Ｒが有する角度αを手動であるいは機械的に調整する必要があるという問題がある。このような作動距離の変更、従って、物体平面６９’、６９’’の変位が、図６に破線で示されている。光学サブシステム６１、６５の光路６０Ｌ、６０Ｒによって導かれるビーム束が新たな物体平面６９’、６９’’において新たな立体視角で交差するように、光学サブシステム６１、６５の相対的な傾斜を調整する必要があることが分かる。
【０００８】
上記の問題を解決するために、第１及び第２の光学サブシステム内で別々に導かれるビーム束が第３の光学サブシステムの光路内で共通に導かれる立体視光学系が独国特許出願公開第１０１３４８９６号（特許文献１）から公知である。この公知の光学系を通過する光路を図７に示す。
【０００９】
従来技術における立体視光学系７１は、第１及び第２の２つの光学サブシステム（接眼システム）７２Ｌ、７２Ｒを含み、第１及び第２の部分ビーム束７０Ｌ、７０Ｒのそれぞれの光路は、別々に導かれる。さらに、立体視光学系は、第３の光学サブシステム（対物システム）７３を含み、その光路において、第１及び第２の光学サブシステム７２Ｌ、７２Ｒ内で別々に導かれる部分ビーム束７２Ｌ及び７２Ｒは、共通に導かれる。第１及び第２の光学サブシステム７２Ｌ、７２Ｒによって別々に導かれる部分ビーム束７２Ｌ、７２Ｒは、物体平面７４において立体視角αで互いに交差するように、第３の光学サブシステム７３によって結像される。
【００１０】
両方の部分ビーム束７０Ｌ、７０Ｒに関し、立体視光学系７１は、立体視光学系７１の共通の対称軸７５に対して対称に構成されている。物体平面７４から入射する部分ビーム束７０Ｌ、７０Ｒは、１つの共通の主要光学入射レンズ７６を通って立体視光学系７１の第３の光学サブシステム７３に入射する。
【００１１】
この点に関し、２つの部分ビーム束７０Ｌ、７０Ｒは、これらが完全には重なり合わずに、使用される光学レンズ７６、７７の異なる領域において第３の光学サブシステム７３を横断するように、第３の光学サブシステム７３内で共通に導かれる。
【００１２】
第３の光学サブシステム７３から出射した後、部分ビーム束７０Ｌ、７０Ｒは、折り曲げられて、それぞれ、第１又は第２の光学サブシステム７２Ｌ、７２Ｒのうちの１つに入射し、好ましくは、特定の第１又は第２の光学サブシステム７２Ｌ、７２Ｒの特定の光路は、２つの部分ビーム束７０Ｌ、７０Ｒのそれぞれに割り当てられる。
【００１３】
立体視光学系７１の光学レンズ７６〜８０のレンズ間距離「ｅ」、「ｆ」、及び「ｄ」を変更することにより、物体平面７４に配置される被結像物体の可変の倍率（magnification）（ズーム機能）及び物体平面７４に配置可能な被結像物体に適合させるための作動距離「ａ」の調整（焦点合わせ）が可能となる。この点に関し、距離「ｄ」を調整することによって第３の光学サブシステム７３を両方の部分ビーム束７０Ｌ、７０Ｒに共通に用いることにより、部分ビーム束７０Ｌ、７０Ｒの主ビームが、距離の変更（焦点合わせ）を行った後であっても、ゼロとは異なる立体視角(を有し、かつ、物体平面７４において常に交差することが保証される。当業者は、第３の光学サブシステム７３の光学レンズ７６、７７の光学面を適切に選択することによってこれを行なう。
【００１４】
引用によってその全てが援用される独国特許出願公開第１０１３４８９６号の内容は、本願の開示の一部をなしている。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０１３４８９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述の立体視光学系の１つの欠点は、共通の第３の光学サブシステムが重いことである。その理由は、２つの部分ビーム束が、第３の光学サブシステムの光学レンズを、少なくとも部分的に異なった領域において横断するように第３の光学サブシステム内で導かれなくてはならないからである。さらに、第３の光学サブシステムの光学レンズは、２つの部分ビーム束がレンズを横断するそれぞれの領域の一定の変位、拡大（magnification）及び／又は縮小を許容するものでなければならない。従って、２つの部分ビーム束によって共通に用いられる第３の光学サブシステムの光学レンズは、第１及び第２の光学サブシステムの光学レンズと比較して相対的に大きいものである必要がある。
【００１６】
さらに、第３の光学サブシステムの光学レンズを光学系の共通の対称軸に沿って配置することにより、第３の光学サブシステムの全長が大きくなる。
【００１７】
このような立体視光学系を頭部装着型ルーペとして使用する場合、第３の光学サブシステムの重量及び全長が大きいことにより、ユーザの移動の自由が著しく損なわれることになる。さらに、レンズ間距離の変更が生じた場合、光学系、ひいてはユーザの頭部に作用するレバーアームの重心が変位する。さらに、大きな重量は、大きな全長と相俟って、ユーザの早期疲労及びユーザの頸筋の痙攣をしばしば引き起こす。
【００１８】
従って、本発明は、軽量かつコンパクトな立体視光学系であって、同時に、ある一定の立体視角が集束点において当該系の動作範囲内に常に含まれることを自動的に保証する立体視光学系を提供することを目的とする。さらに、本発明は、装着快適性が向上した頭部装着型ルーペ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】
【００１９】
一実施の形態によれば、立体視光学系は、前記立体視光学系の左側結像光路を形成するための複数の光学素子を有する第１の光学サブシステムと、前記立体視光学系の右側結像光路を形成するための複数の光学素子を有する第２の光学サブシステムとを含む。ここで、前記第１の光学サブシステムは、前記左側結像光路の範囲に第１の回転対称な数学的領域の部分領域である第１の光学面を有する少なくとも１つの第１の光学レンズを含む。前記第１の数学的領域は、第１の対称軸に対して第１の最大半径を有する。前記第２の光学サブシステムもまた、前記右側結像光路の範囲に第２の回転対称な数学的領域の部分領域である第２の光学面を持つ少なくとも１つの第２の光学レンズを有する。前記第２の数学的領域は、第２の対称軸に対して第２の最大半径を有する。前記第１の光学レンズは、第１の軸外しレンズ（off-axis lens）であり、その前記第１の光学面の第１の領域中心は、前記第１の数学的領域の前記第１の最大半径の０．２倍よりも大きい距離を、前記第１の数学的領域の前記第１の対称軸から有する。さらに、前記第２の光学レンズは、第２の軸外しレンズであり、その前記第２の光学面の第２の領域中心は、前記第２の数学的領域の前記第２の最大半径の０．２倍よりも大きい距離を、前記第２の数学的領域の前記第２の対称軸から有する。あるいは、上記距離は、前記それぞれの軸外しレンズの光学的に有効な面によって規定される曲率円のうちの最も小さい曲率円の半径の０.５％よりも大きい、特に、１％よりも大きい、さらに特に、５％よりも大きい。この点に関し、「結像光路の範囲」とは、前記左側又は右側結像光路によって導かれるそれぞれの結像ビーム束が完全に又は部分的に横断するそれぞれの光学面の範囲であると考えられる。
【００２０】
一実施の形態によれば、それぞれの回転対称な数学的領域の最大半径は、数学的な面も規定するそれぞれのレンズ面の最大の延長線（the maximum extension）によって規定される。
【００２１】
一実施の形態によれば、前記レンズ面によって規定される回転対称な数学的領域は、一定（steady）である。さらなる一実施の形態によれば、前記回転対称な数学的領域は、連続的に凸状又は凹状であり、従って、代数符号が一定である曲率を有する。
【００２２】
領域中心の計算は、当業者に公知である。例えば、ホルスト・クーフリング（Ｈｏｒｓｔ  Ｋｕｃｈｌｉｎｇ）による書籍「物理学ハンドブック（Ｔａｓｃｈｅｎｂｕｃｈ  ｄｅｒ  Ｐｈｙｓｉｋ）」、第１６版、ライプチヒ：ファッハブーフフェルラーグ（Ｆａｃｈｂｕｃｈｖｅｒｌａｇ）社、１９９６年の５７〜５９頁における定義が参照される。
【００２３】
前記第１及び第２の光学サブシステムにおいて軸外しレンズを設けることにより、前記軸外しレンズの光学面を適切に選択すれば、前記作動距離及び／又は結像倍率の変更後であっても、２つの結像光路によって導かれる結像ビーム束がゼロとは異なる立体視角(で集束点において交差することが保証される。
【００２４】
さらに、前記軸外しレンズは、１つの結像光路を導くだけでよいので、重量が比較的小さく、従って、複数の隣接する結像光路を同時に導くレンズと比べて直径が小さい。
【００２５】
さらに、このような軸外しレンズを前記２つの光学サブシステムにおいて別々に設けることにより、前記左側及び右側の２つの結像光路を、少なくとも一部の領域（一部の区間）において、互いに完全に別々に導くことができる。これにより、前記２つの光学サブシステムによって形成される前記２つの結像光路を最適に折り曲げることが可能となり、その結果、前記立体視光学系の全長を特に小さくすることができる。さらに、前記結像光路を別々に導くことにより、前記結像光路によって導かれる結像ビーム束が反射等によって互いに摂動を起こすことを防ぐことができる。
【００２６】
先行する実施の形態と組み合わせられ得る、あるいは、先行する実施の形態の代わりとなり得る一実施の形態によれば、前記第１及び第２のサブシステムの前記第１及び第２の光学レンズは、それぞれ、軸外しレンズであり、１つの結像光路が連続して横断する少なくとも２つの光学有効面をそれぞれ有する。ここで、前記軸外しレンズは、複合レンズであり得る。この点に関し、本実施の形態における前記軸外しレンズは、それぞれの軸外しレンズの少なくとも２つの光学有効面の領域中心の接続直線及び前記それぞれの軸外しレンズの少なくとも２つの光学有効面の曲率中心（上記面によって規定される曲率円の中心）の接続直線が同軸状ではなく、互いに離間し、及び／又は、互いに対して傾斜していることによっても特徴付けられ得る。一実施の形態によれば、上記距離は、それぞれの光学有効面の領域中心と外側縁部との間で測定される軸外しレンズの光学有効面の最大半径の０．２倍よりも大きい。さらなる実施の形態によれば、前記曲率中心の接続直線は、それぞれの軸外しレンズの光学面を全く貫通しない。さらなる実施の形態によれば、前記少なくとも２つの光学有効面の曲率中心の接続直線は、光学有効面のうちの少なくとも１つの領域中心からある一定の距離をあけて、前記それぞれの軸外しレンズの光学有効面と交差する。この点に関し、一実施の形態によれば、この距離は、それぞれの軸外しレンズの光学有効面の最大半径の０．２倍よりも大きく、及び／又は、前記軸外しレンズの光学有効面によって規定される曲率円のうちの最小の曲率円の半径の０．１％よりも大きく、特に、１％よりも大きく、さらに特に、５％よりも大きい。
【００２７】
一実施の形態によれば、前記第１の軸外しレンズの前記第１の光学面の前記第１の領域中心は、前記第２の軸外しレンズの前記第２の光学面の前記第２の領域中心が前記第２の対称軸から離間しているのと同じ分だけ、前記第１の対称軸から離間している。
【００２８】
軸外しレンズのこのような設計により、２つのサブシステムの２つの結像光路内で導かれる結像ビーム束が（集束点において）有する立体視角αの自動的な適合が特に容易に実現される。
【００２９】
さらに、前記第１の軸外しレンズの前記第１の光学面、及び、前記第２の軸外しレンズの前記第２の光学面は、実質的に同一であり得る。この点に関し、「実質的に同一」とは、前記第１及び第２の軸外しレンズの前記第１及び第２の光学面の、少なくとも９０％、特に、少なくとも９８％、さらに特に、１００％が同一であり、光学的に重要なずれのみが考慮されることを意味する。
【００３０】
軸外しレンズの上述の概ね同一の構造により、立体視光学系のさらなる光学素子の寸法決定が簡略化される。その結果、立体視光学系の製造コストを低く抑えることができる。さらに、これにより、例えば、軸外しレンズを、１つの大きいレンズから切断によって製造することができる。
【００３１】
一実施の形態によれば、前記第１の光学サブシステムの第３の光学レンズが、前記左側結像光路の範囲に第３の回転対称な数学的領域の部分領域である第３の光学面を有し、前記第３の数学的領域は、第３の対称軸に対して第３の最大半径を有する。さらに、前記第２の光学サブシステムの第４の光学レンズが、前記右側結像光路の範囲に第４の回転対称な数学的領域の部分領域である第４の光学面を有し、前記第４の数学的領域は、第４の対称軸に対して第４の最大半径を有する。ここで、前記第３の光学レンズは、第３の軸外しレンズであり、その前記第３の光学面の第３の領域中心は、前記第３の数学的領域の前記第３の最大半径の０．２倍よりも大きい距離を、前記第３の数学的領域の前記第３の対称軸から有する。前記第４の光学レンズは、第４の軸外しレンズであり、その前記第４の光学面の第４の領域中心は、前記第４の数学的領域の前記第４の最大半径の０．２倍よりも大きい距離を、前記第４の数学的領域の前記第４の対称軸から有する。さらに、前記第１の軸外しレンズ及び前記第３の軸外しレンズは、前記左側結像光路に沿って互いに第１の距離だけ離間し、前記第２の軸外しレンズ及び前記第４の軸外しレンズは、前記右側結像光路に沿って互いに第２の距離だけ離間している。この点に関し、前記第１及び第２の距離は、互いに等しくてもよく、あるいは、異なっていてもよい。
【００３２】
先行する実施の形態と組み合わせられ得る、あるいは、先行する実施の形態の代わりとなり得る一実施の形態によれば、前記第３及び第４の光学レンズもまた、それぞれ軸外しレンズである。それぞれの軸外しレンズの少なくとも２つの光学有効面の領域中心の接続直線及びそれぞれの軸外しレンズの前記少なくとも２つの光学有効面の曲率中心の接続直線を用いることによる軸外しレンズの上記別の説明が参照される。
【００３３】
一実施の形態によれば、前記立体視光学系は、前記第１の軸外しレンズと前記第３の軸外しレンズとの間の前記第１の距離を前記左側結像光路に沿って変更し、及び／又は、前記第２の軸外しレンズと前記第４の軸外しレンズとの間の前記第２の距離を前記右側結像光路に沿って変更するための少なくとも１つのアクチュエータをさらに含み得る。
【００３４】
このような構造により、左側及び右側光路に共通の光学素子を用いることなく、被観察物体に適合させるための作動距離の変更（焦点合わせ）を立体視角の自動適合と同時に行なうことが可能となる。作動距離の変更は、第１又は第２の軸外しレンズの第１又は第２の距離を、それぞれ、第３又は第４の軸外しレンズに対して変更することによって行なわれる。この点に関し、軸外しレンズの光学面を適切に選択すれば、本発明の構造により、２つのサブシステムの２つの結像光路によって導かれる結像ビーム束が、作動距離の変更後に、ゼロとは異なる立体視角αで集束点において自動的に交差することが保証される。
【００３５】
一実施の形態によれば、それぞれの軸外しレンズの前記光学面の前記領域中心は、それぞれの最大半径の少なくとも３０％、さらに、少なくとも４０％、さらに特に、少なくとも５０％だけ、前記それぞれの対称軸から離間している。
【００３６】
少なくとも５０％だけ離間している場合、１つの共通の大きいレンズから切断することにより、少なくとも２つの軸外しレンズを形成し得る。
【００３７】
さらなる一実施の形態によれば、前記第１及び第２の軸外しレンズ、及び／又は、前記第３及び第４の軸外しレンズは、それぞれ、１つの共通の対称平面に関して対称に配置され得る。
【００３８】
このような対称構造により、前記立体視光学系の組み立て及び製造が容易となる。
【００３９】
さらに、前記第１の光学サブシステムは、前記左側結像光路に沿って前記立体視光学系の物体平面と前記第１の軸外しレンズとの間に配置された、前記左側結像光路を折り曲げるための第１のミラー面を持つ少なくとも１つの第１の偏向素子を有し得る。これに対応して、前記第２の光学サブシステムは、前記右側結像光路に沿って前記立体視光学系の物体平面と前記第２の軸外しレンズとの間に配置された、前記右側結像光路を折り曲げるための第２のミラー面を持つ少なくとも１つの第２の偏向素子を有し得る。
【００４０】
上記の折り曲げにより、前記立体視光学系は、従来技術と比較して全長が小さくなる。この点に関し、前記第１及び第２の軸外しレンズは、それぞれ、折り曲げられた前記各結像光路の部分をなしている。
【００４１】
一実施の形態によれば、前記第１の光学サブシステムは、第１の偏向装置と、第３のミラー面を有する第３の偏向素子とをさらに含み、前記第２の光学サブシステムは、少なくとも１つの第２の偏向装置と、第４のミラー面を有する少なくとも１つの第４の偏向素子とをさらに含む。この場合、前記第１の偏向装置は、前記左側結像光路内の前記第１の偏向素子と前記第３の偏向素子との間に配置され、前記第２の偏向装置は、前記右側結像光路内の前記第２の偏向素子と前記第４の偏向素子との間に配置されている。さらに、前記第１の軸外しレンズは、前記第１の偏向素子と前記第１の偏向装置との間に配置され、前記第２の軸外しレンズは、前記第２の偏向素子と前記第２の偏向装置との間に配置されている。
【００４２】
従って、前記結像光路もまた複数回折り曲げることができ、これにより、上記立体視光学系がよりコンパクトになる。
【００４３】
さらに、前記第１の光学サブシステムは、第１のズーム系であって、前記左側結像光路内の前記第３の偏向素子と前記第１の偏向装置との間に配置され、前記左側結像光路の結像倍率を可変とするように互いに対して変位可能な第１の光学ズーム素子を備えた第１のズーム系を含み得る。前記第２の光学サブシステムは、第２のズーム系であって、前記右側結像光路内の前記第４の偏向素子と前記第２の偏向装置との間に配置され、前記右側結像光路の結像倍率を可変とするように互いに対して変位可能な第２の光学ズーム素子を備えた第２のズーム系を含む。
【００４４】
折り曲げられた前記各結像光路内に前記光学ズーム素子を配置することにより、前記立体視光学系の全長を最小限にしながら、可変結像倍率を実現することができる。
【００４５】
一実施の形態によれば、前記第１のズーム系の前記第１の光学ズーム素子は、前記第１の軸外しレンズの前記第１の対称軸に対して２０°の最大角度を有する１つの共通の光軸に沿って配置され得る。さらに、前記第２のズーム系の前記第２の光学ズーム素子も、前記第２の軸外しレンズの前記第２の対称軸に対して２０°の最大角度を有する１つの共通の光軸に沿って配置され得る。
【００４６】
このようにして前記結像光路が複数回折り曲げられるため、前記立体視光学系の全長が小さく抑えられる。さらに、このような構成において、上記立体視光学系の重心は、前記光学ズーム素子の変位によって若干量しか変位しない。
【００４７】
さらに、前記第１のズーム系の前記第１の光学ズーム素子は、前記第１の軸外しレンズの前記第１の対称軸に対して平行ずれを有する１つの共通の光軸に沿って配置され得る。この場合、前記第２のズーム系の前記第２の光学ズーム素子もまた、前記第２の軸外しレンズの前記第２の対称軸に対して平行ずれを有する１つの共通の光軸に沿って配置され得る。
【００４８】
さらなる一実施の形態によれば、立体視光学系が開示され、この立体視光学系は、前記立体視光学系の左側結像光路を形成するための複数の光学素子を有する第１の光学サブシステムであって、前記左側結像光路を折り曲げるための、少なくとも１つの偏向素子と、少なくとも１つの第１の偏向装置とを備えた第１の光学サブシステムをさらに又は代わりに含む。さらに、上記立体視光学系は、前記立体視光学系の右側結像光路を形成するための複数の光学素子を有する第２の光学サブシステムであって、前記右側結像光路を折り曲げるための、少なくとも１つの偏向素子と、少なくとも１つの第２の偏向装置とを備えた記第２の光学サブシステムとを含む。この点に関し、前記第１の光学サブシステムの前記光学素子及び前記第２の光学サブシステムの前記光学素子は、１つの共通の対称平面に関して実質的に対称に配置されている。さらに、前記少なくとも１つの偏向素子と前記第１の偏向装置との間の前記左側結像光路の主ビーム、及び前記少なくとも１つの偏向素子と前記第２の偏向装置との間の前記右側結像光路の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称平面に対して有する平面内にそれぞれ配置されている。さらに、少なくとも１つの可変屈折力の光学装置が、前記左側結像光路の前記少なくとも１つの偏向素子と前記第１の偏向装置との間、及び／又は、前記右側結像光路の前記少なくとも１つの偏向素子と前記第２の偏向装置との間に配置されている。
【００４９】
ここで、「実質的に対称」とは、前記光学素子の配置が原則として対称であることを意味するが、若干の非対称性（例えば、視度（diopter）調節のために）は許容される。例えば、このような非対称性は、特に、使用される最も大きい光学素子の最大直径の１／２以下である。さらに、主ビームは、それぞれの前記結像光路によって導かれる前記結像ビーム束のうちの最大強度を有するビームであると考えられる。さらに、可変屈折力の前記光学装置は、１つ又は複数の光学素子によって構成され得る。
【００５０】
上記に示した角度範囲により、それぞれの結像光路内で導かれる結像ビーム束の主ビームが、実質的に垂直に折り曲げられ、折り曲げられた後に、立体視光学系の観察方向を実質的に横切る方向に向き、そして、ユーザの額を法線方向に横切るような方向に向くことが保証される。可変屈折力の光学装置が変位可能な光学レンズである場合、このようにして折り曲げられる左側及び右側結像光路内に少なくとも１つの変位可能なレンズを配置することにより、両方の結像光路内で両方のレンズが同時に反対方向に変位された場合に、上記立体視光学系の重心が自動的に不変となるか、あるいは、ほんの僅かしか変化しないことが保証される。
【００５１】
これにより、上記立体視光学系は、頭部装着型ルーペとしての使用に特に適したものとなる。なぜなら、頭部装着型ルーペを装着した際にユーザの頭部に作用するレバーアームがレンズの変位によって全く変化しないか、あるいは、若干量しか変化しないからである。例えば、上記立体視光学系を手術用顕微鏡において用いる場合、スタンドに作用する力が等しく分散される。
【００５２】
一実施の形態によれば、前記少なくとも１つの偏向素子と前記第１の偏向装置との間の前記左側結像光路の主ビーム、及び前記少なくとも１つの偏向素子と前記第２の偏向装置との間の前記右側結像光路の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度（γ１、γ２、η１、η２）を前記共通の対称平面に対してそれぞれ有する。上記角度範囲により、それぞれの前記結像光路内で導かれる前記結像ビーム束の前記主ビームが、実質的に垂直に折り曲げられた後に、前記立体視光学系の観察方向を横切る実質的に反対方向に向き、そして、ユーザの額を法線方向に横切ることが保証される。
【００５３】
この点に関し、「最小角度」は、それぞれの前記主ビームが配置される任意の平面にあることが強調される。
【００５４】
一実施の形態によれば、前記第１の光学サブシステムは、第１及び第３の偏向素子を含む。さらに、前記第１の偏向装置は、前記左側結像光路に沿って前記第１及び第３の２つの偏向素子間に配置されている。前記第２の光学サブシステムは、少なくとも１つの第２及び第４の偏向素子を含み、前記第２の偏向装置は、前記右側結像光路に沿って前記第２及び第４の２つの偏向素子間に配置されている。さらに、前記第１又は第３の偏向素子と前記第１の偏向装置との間の前記左側結像光路の主ビーム、及び前記第２又は第４の偏向素子と前記第２の偏向装置との間の前記右側結像光路の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、最も好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称平面に対して有する平面内にそれぞれ配置されている。
【００５５】
一実施の形態によれば、前記第１又は第３の偏向素子と前記第１の偏向装置との間の前記左側結像光路の主ビーム、及び前記第２又は第４の偏向素子と前記第２の偏向装置との間の前記右側結像光路の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、特に好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称平面に対してそれぞれ有する。
【００５６】
上記角度範囲を用いて前記結像光路をこのように繰り返し折り曲げることにより、前記左側及び右側結像光路内で導かれる前記主ビームは、それぞれの前記左側及び右側結像光路内の区間において実質的に逆平行な方向（すなわち、実質的に平行であるが、互いに反対方向）に向く。これにより、上記立体視光学系がよりコンパクトになる。
【００５７】
さらに、前記少なくとも１つの可変屈折力の光学装置は、それぞれ、前記左側又は右側結像光路内の前記少なくとも１つの偏向素子と前記第１又は第２の偏向装置との間に配置された第１又は第２のズーム系の１つの変位可能な光学レンズであり得る。ここで、前記第１又は第２のズーム系は、前記左側又は右側結像光路の結像倍率を可変とするように互いに対して変位可能な光学ズーム素子を含む。
【００５８】
実際には、ズーム系の前記レンズは、前記左側及び右側結像光路の前記それぞれのレンズを同時に同じ距離だけ変位させて、複数回変位させる必要がある。従って、前記レンズを変位させた際に前記立体視光学系の重心が実質的に不変に保たれるならば、特に有利である。
【００５９】
前記左側結像光路内の前記第１のズーム系の前記第１の光学ズーム素子は、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、最も好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称軸あるいは対称平面に対して有する平面に配置された１つの共通の光軸に沿って配置され得る。これに対応して、前記右側結像光路内の前記第２のズーム系の前記第２の光学ズーム素子は、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、最も好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称軸あるいは対称平面に対して有する平面内に配置された１つの共通の光軸に沿って配置され得る。
【００６０】
上記角度範囲により、上記立体視光学系の重心が、前記ズーム系のレンズを変位させた場合であっても、全く変位しないか、あるいは若干量しか変位しないことが保証される。
【００６１】
一実施の形態によれば、前記第１及び第２のズーム系の前記第１及び第２の光学ズーム素子の前記共通の光軸は、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、特に好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称軸あるいは対称平面に対してそれぞれ直接有する。
【００６２】
上記角度範囲により、前記ズーム系の前記光軸が、前記共通の対称軸あるいは対称平面と実質的に直交し、かつ、実質的に反対方向に向くことが保証される。
【００６３】
一実施の形態によれば、前記第１のズーム系の前記第１の光学ズーム素子は、前記左側結像光路内の前記第１の偏向素子と前記第１の偏向装置との間で導かれる主ビームに対して平行ずれを有する１つの共通の光軸に沿って前記第３の偏向素子と前記第１の偏向装置との間に配置されている。さらに、前記第４の偏向素子と前記第２の偏向装置との間の前記第２のズーム系の前記第２の光学ズーム素子は、前記右側結像光路内の前記第２の偏向素子と前記第２の偏向装置との間で導かれる主ビームに対して平行ずれを有する１つの共通の光軸に沿って配置されている。
【００６４】
この平行構成は、上記立体視光学系のコンパクト性を高めるのに有利である。
【００６５】
あるいは、もしくはさらに、前記左側結像光路の前記少なくとも１つの偏向素子と前記第１の偏向装置との間、及び／又は、前記右側結像光路の少なくとも１つの偏向素子と前記第２の偏向装置との間にそれぞれ設けられた前記少なくとも１つの可変屈折力の光学装置は、変位可能な光学レンズであり得る。前記変位可能な光学レンズは、それぞれ、前記立体視光学系の作動距離を調整するための前記左側又は右側結像光路のさらなる光学素子に対して変位が可能である。
【００６６】
あるいは、もしくはさらに、前記少なくとも１つの可変屈折力の光学装置は、（好ましくは電気的な）制御によって屈折力が調整可能な液晶レンズ及び／又は液体レンズであってもよい。
【００６７】
ここで、前記少なくとも１つの変位可能な光学レンズ、液晶レンズ／液体レンズのそれぞれの前記光学面、及び前記光学レンズの相対的な移動に関連する対応付けられた光学素子（例えば、光学レンズ又は光学自由形状ミラー（非円環面状かつ非球面状（従って、アトーリック）であるが、回転対称な作用を及ぼすミラー面を有するミラー等））を適切に選択することにより、前記左側及び右側結像光路が、変位後であっても、前記物体平面においてある一定の立体視角で交差することが自動的に保証される。
【００６８】
さらに、前記第１及び第２の偏向装置は、前記左側又は右側結像光路を、１５５°〜２０５°、好ましくは、１７０°〜１９０°、特に好ましくは、１８０°だけ折り曲げるようにそれぞれ構成され得る。さらに、前記第１及び第２の偏向素子、及び／又は、前記第３及び第４の偏向素子は、前記左側又は右側結像光路を、６５°〜１０５°、好ましくは、８０°〜１００°、特に好ましくは、９０°だけ折り曲げるようにそれぞれ構成され得る。
【００６９】
これにより、左側及び右側結像光路のある区間が、それぞれＵ字状に延びることになる。
【００７０】
前記第１及び第２の偏向装置は、８５°〜９５°、好ましくは、９０°の角度を互いに対してそれぞれ有する２つの光学ミラー面をそれぞれ含み得る。
【００７１】
さらに、前記第１及び第２の偏向装置は、１つの共通の対称平面に関して対称に配置され得る。
【００７２】
一実施の形態によれば、前記第１の偏向素子の前記第１のミラー面と前記第２の偏向素子の前記第２のミラー面との間の角度は、５０°〜１３０°、好ましくは、８０°〜１００°、特に好ましくは、９０°である。
【００７３】
さらに、前記第１及び第２の偏向素子の前記第１及び第２のミラー面は、１つの共通の対称平面に関して対称に配置され得る。
【００７４】
前記立体視光学系は、放射線を射出するための照射線源と、前記照射線源によって射出される放射線用の照射光路を形成するための照射光学系とを有する照射システムをさらに含み得る。
【００７５】
一実施の形態によれば、この場合、前記第１及び第２の偏向素子の前記第１及び第２のミラー面は、前記左側又は右側結像光路によって導かれる放射線に対してよりも、前記照射光路によって導かれる放射線に対して、より高い透明度を少なくとも一部の領域においてそれぞれ有し得、及び／又は、ゼロよりも大きい距離だけ互いに離間し得る。ここで、前記照射光学系によって形成される前記照射光路は、前記第１及び第２のミラー面の前記より高い透明度によって、及び／又は、前記第１及び第２の２つのミラー面間の前記距離を介して導かれる。
【００７６】
ここで、前記結像光路の折り曲げと共にゼロ度照射（例えば、ゼロ度照明）が実現され得る。従って、例えば蛍光機器用のゼロ度赤外線照射や、治療用のゼロ度レーザ放射も容易に実現される。
【００７７】
一実施の形態によれば、前記第１及び第２の光学サブシステムの少なくとも１つの偏向素子及び／又は少なくとも１つの偏向装置は、１０メートル未満、好ましくは、１メートル未満の曲率半径を有する曲面ミラー面をそれぞれ含む。前記曲面ミラー面は、少なくとも２つの異なる曲率半径を有していてもよく、前記少なくとも２つの曲率半径は、１０メートル未満、好ましくは、１メートル未満である。互いに異なる（かつ、好ましくは、互いに垂直な）前記少なくとも２つの曲率半径間の差は、前記２つの曲率半径のうちの大きい方の曲率半径の少なくとも５％、好ましくは、少なくとも１０％、特に好ましくは、少なくとも２０％である。上記の曲率半径を有する前記ミラー面は、円環状でも球面状でもないことが好ましく、また、ゼロとは異なる屈折力を有することが好ましい。典型的には、これらの曲面ミラー面は、当該曲面ミラー面がそれぞれ折り曲げる前記結像光路に対して回転対称な作用を及ぼす。
【００７８】
一実施の形態によれば、前記少なくとも１つの偏向素子の前記曲面ミラー面及び／又は前記第１及び第２の光学サブシステムの少なくとも１つの偏向装置は、前記第１のサブシステムの前記曲面ミラー面の領域中心と前記第２のサブシステムの前記曲面ミラー面の領域中心との間の接続直線、及び前記第１のサブシステムの前記曲面ミラー面の最小極率中心（前記曲面ミラー面と前記領域中心とによって規定される最小曲率円の中心点）と前記第２のサブシステムの前記曲面ミラー面の最小曲率中心点との間の接続直線が同軸状にならないように構成及び配置されている。例えば、前記領域中心の前記接続直線及び前記ミラー面の最小曲率中心点の接続直線は、平行ずれを有し得るか、あるいは、互いに対して角をなしているか、あるいは、斜めになっていてもよい。一実施の形態によれば、前記領域中心の前記接続直線及び前記ミラー面の最小曲率中心点の接続直線は、前記曲面ミラー面のうちの一方の前記領域中心における最小曲率半径の０．１％よりも大きい、特に、１％よりも大きい、さらに特に、５％よりも大きい量だけ互いに離間している。
【００７９】
従って、上述の軸外しレンズを用いる代わりに、１つもしくはそれ以上、又は全ての軸外しレンズ（及び隣接する光学反射素子又は偏向装置の隣接するミラー面）を、曲面ミラー面を有する曲面光学ミラーに置き換えることも可能である。前記曲面ミラー面は、前記それぞれの結像光路内で導かれ、前記それぞれのミラー面によって反射される結像ビーム束の視差の欠落が上記立体視光学系の動作範囲内に常に維持されるように選択される。軸外しレンズ及び隣接する光学偏向素子又は偏向装置の隣接するミラー面の代わりに曲面ミラーをそれぞれ用いることにより、前記立体視光学系の重量が大幅に低減される。これは、前記立体視光学系を頭部装着型ルーペとして用いる場合に特に有利である。上述の隣接する軸外しレンズと同様に、１つの共通の光路に沿って互いにある一定の距離だけ離間した隣接する２つの曲面ミラーは、このようにして形成される光学装置の焦点距離を変更するために、アクチュエータを用いて互いに対して変位可能であり得る。
【００８０】
一実施の形態によれば、前記第１の光学サブシステムは、第１の接眼系をさらに含み、前記第２の光学サブシステムは、第２の接眼系をさらに含み、前記第１の接眼系内で導かれる前記左側結像光路の主ビーム、及び前記第２の接眼系内で導かれる前記右側結像光路の主ビームが、互いに実質的に平行に配置されている。
【００８１】
本明細書において、「実質的に平行」とは、前記２つの主ビームのうちの一方によってそれぞれ規定される２つの平面と、両方の主ビーム（あるいは前記２つの光路の直接の延長線）と直交する、前記２つの主ビーム間の最短接続直線とが、２０°未満、好ましくは、１０°未満、特に好ましくは、５°未満の角度で傾斜して交差することを意味する。
【００８２】
この構成を上記立体視光学系の実質的に対称な構造と組み合わせることにより、前記２つの接眼系内で導かれる前記結像光路の前記主ビームの方向は、前記立体視光学系の前記共通の対称平面に実質的に平行となる。ここで、前記左側及び右側結像光路の主ビームは、１つの共通の平面内に実質的に配置され得る。
【００８３】
前記立体視光学系は、ユーザの頭部に固定されるように構成された取付システムをさらに含み得る。
【００８４】
全長が小さくなることによって重量が小さくなりかつレバーアームが短くなるため、本発明に係る立体視光学系は、頭部装着型ルーペとしての使用に特に適している。
【００８５】
あるいは、前記立体視光学系は、立体顕微鏡、特に、例えば、手術用顕微鏡であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８６】
以下に、本発明の好適な実施の形態を添付の図面を参照しながら説明する。図中、同一又は類似の要素には、同一又は類似の参照符号を付す。ここで、
図１は、本発明の第１の実施の形態における立体視光学系を通過する光路の概略図であり、
図２は、図１、図４、又は図５の立体視光学系が一体化された頭部装着型ルーペを示す概略図であり、
図３Ａは、図１、図４、又は図５のいずれかの立体視光学系に取り付けられる前の２つの軸外しレンズの概略上面図であり、
図３Ｂは、図１、図４、又は図５のいずれかの立体視光学系に取り付けられる前の別の２つの軸外しレンズの概略上面図であり、
図３Ｃは、軸外しレンズの本質的な特徴を示す概略図であり、
図４は、本発明の第１の別の実施の形態における立体視光学系を通過する光路の概略図であり、
図５は、本発明の第２の別の実施の形態における立体視光学系を通過する光路の概略図であり、
図６は、従来技術から公知のグリーノーシステムを通過する光路の概略図であり、
図７は、従来技術におけるさらなる立体視光学系を通過する光路の概略図である。
【００８７】
図１は、第１の実施の形態における立体視光学系を通過する光路を概略的に示す。立体視光学系１は、左側（第１）の光学サブシステム２Ｌ及び右側（第２）の光学サブシステム２Ｒによって、左側（第１）及び右側（第２）結像光路１４Ｌ及び１４Ｒに対して、立体視光学系１の１つの共通の対称平面２２に関して対称に構成されている。左側及び右側の光学サブシステム２Ｌ及び２Ｒは、左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒを形成するための複数の光学素子３Ｌ、３Ｒ、４Ｌ、４Ｒ、５Ｌ、５Ｒ、６Ｌ、６Ｒ、７Ｌ、７Ｒ、８Ｌ、８Ｒ、９Ｌ、９Ｒ、１０Ｌ、１０Ｒ、１１Ｌ、１１Ｒ、１２Ｌ、１２Ｒをそれぞれ含む。ここで、対称性からの若干のずれは、例えば、視度調節のために許容されることが強調される。これらのずれは、使用される光学素子のうちの最も大きい光学素子の直径の１／２を超えないことが好ましい。
【００８８】
図１において、横断する結像ビーム束のそれぞれの主ビームは、左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒを表す。ここで、主ビームは、それぞれのビーム束のうちの強度が最も高いビームである。
【００８９】
ユーザの左目又は右目１３Ｌ、１３Ｒは、それぞれ、立体視光学系１の左側又は右側出射接眼レンズを覗き込んでいる。左側又は右側出射接眼レンズは、１つの取付台（図示せず）によって対として支持された２つの光学レンズ１１Ｌ、１２Ｒ及び１１Ｒ、１２Ｒによってそれぞれ構成されている。ここで、左側出射接眼レンズ内で導かれる左側結像光路１４Ｌの主ビーム及び右側出射接眼レンズ内で導かれる右側結像光路１４Ｒの主ビームは、平行であり、かつ、互いに対して（従って、共通の対称平面２２に対しても）同じ方向に向いている。但し、これらは完全に平行である必要はない。実際、２つの主ビームのうちの一方によってそれぞれ規定される２つの平面と、２つの主ビームあるいは２つの主ビームの直接の延長線間の最も短い接続直線（この接続直線は、両方の主ビームに対して垂直である）とが、２０°未満、特に、１０°未満、さらに特に、５°未満の角度で傾斜して交差すればよい。左側又は右側出射接眼レンズのいずれかの代わりに、空間分解能型デジタルセンサを有するカメラアダプタ（図示せず）を設けてもよい。
【００９０】
左側及び右側結像光路１４Ｌ及び１４Ｒは、第１、第２、第３及び第４の光学ミラー３Ｌ、３Ｒ、１０Ｌ、１０Ｒのミラー面、並びに第１及び第２のプリズム６Ｌ、６Ｒのミラー面によって複数回折り曲げられる。ここで、第１のプリズム６Ｌは、第１及び第３の光学ミラー３Ｌ、１０Ｌ間に配置され、左側結像光路１４Ｌを２回連続して９０°折り曲げることによって１８０°折り曲げる。これに対応して、第２のプリズム６Ｒは、第２及び第４の光学ミラー３Ｒ、１０Ｒ間に配置され、右側結像光路１４Ｒを２回連続して９０°折り曲げることによって１８０°折り曲げる。
【００９１】
あるいは、第１及び第２のプリズム６Ｌ、６Ｒによる折り曲げは、１８０°ではなく、１３５°〜２２５°、特に、１７０°〜１９０°であってもよい。
【００９２】
さらに、第１及び第３の光学ミラー３Ｌ、１０Ｌと第１のプリズム６Ｌとの間の左側結像光路１４Ｌの主ビーム、並びに第２及び第４の光学ミラー３Ｌ、１０Ｌと第２のプリズム６Ｌとの間の右側結像光路１４Ｒの主ビームは、共通の対称平面２２に対して９０°の最小角度γ１、γ２、η１、η２をそれぞれ有する。これに対応して、第１及び第２のミラー３Ｌ及び３Ｒは、左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒを実質的に９０°折り曲げる。ここで、「実質的に９０°」の折り曲げとは、６５°〜１１５°、特に、８０°〜１００°の範囲の折り曲げであると考えられる。
【００９３】
本発明は、９０°の角度γ１、γ２、η１、η２に限定されるものではないことが強調される。むしろ、上記角度は、４５°〜１３５°、特に、７５°〜１０５°であってもよい。むしろ、これらの角度は、主ビームと対称平面２２との間の最小角度である必要はない。より正確には、主ビームが、４５°〜１３５°、特に、７５°〜１０５°、さらに特に、９０°の最小角度γ１、γ２、η１、η２を共通の対称平面２２に対してそれぞれ有する平面内にそれぞれ配置されていればよい。
【００９４】
さらに、左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒは、第１、第２、第３及び第４の光学レンズ１４Ｌ、１４Ｒ、１５Ｌ、１５Ｒによって、ゼロとは異なる立体視角(をなして物体平面３３において互いに交差するように結像される。その結果、立体視光学系１は、物体平面２３に配置される物体（図示せず）の像をユーザのそれぞれの目１３Ｌ、１３Ｒに結像し、これら２つの像の視野角は、立体視角(の分だけ異なる。従って、被観察物体の立体視空間像が観察者に対してもたらされる。立体視角(の大きさは、立体視光学系１からの物体平面のそれぞれの作動距離に依存する。立体視角(は、好ましくは、１°〜１８°、さらに好ましくは、６°〜８°の範囲にある。
【００９５】
物体平面２３から入射した２つの結像光路１４Ｌ、１４Ｒは、左側及び右側の光学サブシステム２Ｌ、２Ｒの第１及び第２の光学ミラー３Ｌ及び３Ｒのミラー面によって反対方向に９０°折り曲げられる。その結果、上記実施の形態においては、第１及び第２のミラー３Ｌ、３Ｒのそれぞれのミラー面もまた、互いに対してほぼ９０°の角度βを有する。さらに、第１及び第２のミラー３Ｌ、３Ｒのミラー面は、共通の対称平面２２に関して対称に配置される。
【００９６】
ここで、角度βは、９０°に限定されない。むしろ、第１及び第２のミラー３Ｌ、３Ｒのそれぞれのミラー面は、互いに対して任意の角度βを有し得る。コンパクトな立体視光学系１を得るためには、２つの結像光路１４Ｌ、１４Ｒを大幅に折り曲げる必要があるため、角度βは、５０°〜１３０°の範囲にあることが好ましい。さらに、本発明は、第１〜第４の光学ミラー３Ｌ、３Ｒ、１０Ｌ、１０Ｒの使用に限定されない。実際、異なる数のミラーが設けられ得る。
【００９７】
ここで、左側及び右側の光学サブシステム２Ｌ、２Ｒにおける２つの結像光路１４Ｌ、１４Ｒは、完全に別々に導かれることが分かる。但し、これは、物体平面２３と第１及び第２の光学ミラー３Ｌ、３Ｒとの間に、２つの結像光路１４Ｌ、１４Ｒが共通して導かれるレンズ、フィルタ又はカバーガラスなどのさらなる光学素子（図１には図示せず）が設けられ得ることを除外するものではない。
【００９８】
その後、このように導かれた結像光路１４Ｌ、１４Ｒは、別々の第１及び第３の光学レンズ４Ｌ及び５Ｌと、第２及び第４の光学レンズ４Ｒ及び５Ｒとをそれぞれ横断する。ここで、第１の光学レンズ４Ｌ及び第３の光学レンズ５Ｌは、左側結像光路１４Ｌに沿って第１の距離Ｄ１だけ互いに離間し、第２の光学レンズ４Ｒ及び第４の光学レンズ５Ｒは、右側結像光路１４Ｒに沿って第２の距離Ｄ２だけ互いに離間している。従って、第１の光学ミラー３Ｌは、第１の光学レンズ４Ｌと物体平面２２との間に配置され、第２の光学ミラー３Ｒは、第２の光学レンズ４Ｒと物体平面２２との間に配置されている。ここで、第１の光学レンズは、第１の軸外しレンズ４Ｌである。
【００９９】
本発明との関連において、軸外しレンズは、特殊な光学レンズであると考えられる。第１の定義によれば、軸外しレンズは、少なくとも、それぞれの結像光路内で導かれる結像ビーム束の範囲において、回転対称な数学的領域の部分領域である光学面を有し、この数学的領域は、当該数学的領域の対称軸に対して最大半径を有する。この最大半径は、数学的領域も規定するそれぞれの光学面の最大の延長線によって規定される。ここで、軸外しレンズの１つの特徴は、レンズの光学面のそれぞれの領域中心が、対応する数学的領域の対称軸から、数学的領域の最大半径の０．２倍よりも大きい距離を有するということである。この距離は、任意のより大きい距離であってもよく、数学的領域の最大半径の、０．２倍よりも大きい、又は０．４倍よりも大きい、特に、０．５倍よりも大きいものであってもよい。さらに、数学的領域の対称軸は、軸外しレンズの光学面の内部に配置されていても、外部に配置されていてもよい。
【０１００】
第１の軸外しレンズ４Ｌに当てはめた場合、これは、レンズ４Ｌの第１の光学面１５Ｌが、第１の回転対称な数学的領域３１の部分領域であることを意味する。レンズ４Ｌのこの第１の光学面１５Ｌの第１の領域中心１７Ｌは、数学的領域３１の第１の対称軸１６Ｌから距離ＡＬを有し、この距離は、数学的領域３１の第１の最大半径Ｒ１の０．２倍よりも大きい。図１において、距離ＡＬは、第１の最大半径Ｒ１の０．５倍である。
【０１０１】
これに対応して、第２、第３、及び第４の光学レンズ４Ｒ、５Ｌ、及び５Ｒもまた軸外しレンズであり、少なくとも、それぞれの結像光路内で導かれる結像ビーム束の範囲において、それぞれ第２、第３及び第４の回転対称な数学的領域の部分領域である第２、第３及び第４の光学面１５Ｒ、１８Ｌ、１８Ｒをそれぞれ含み、これらの面は、数学的領域の第２、第３及び第４の対称軸１６Ｒ、１９Ｌ、１９Ｒに対して第２、第３及び第４の最大半径Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４をそれぞれ有する。ここで、第２、第３及び第４の光学レンズ４Ｒ、４Ｌ及び５Ｒもまた、第２、第３及び第４の軸外しレンズ４Ｒ、５Ｌ及び５Ｒをそれぞれ構成している。従って、第２、第３及び第４の軸外しレンズ４Ｒ、５Ｌ、５Ｒのそれぞれの第２、第３及び第４の光学面１４Ｒ、１５Ｌ、１８Ｒの第２、第３及び第４の領域中心１７Ｒ、２０Ｌ、２０Ｒは、それぞれの数学的領域の対応する第２、第３及び第４の対称軸１４Ｒ、１５Ｌ、１９Ｒから距離ＡＬ、ＡＬ’、ＡＲ’をそれぞれ有し、この距離は、対応する数学的領域の第２、第３、及び第４の最大半径Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の０．２倍よりも大きい。図１において、距離ＡＲは、第２の最大半径Ｒ２の０．５倍であり、距離ＡＬ’及びＡＲ’は、それぞれ、第３及び第４の最大半径Ｒ３、Ｒ４の０．４倍である。
【０１０２】
第２、第３及び第４の領域中心１７Ｒ、２０Ｌ、２０Ｒと、対応する第２、第３及び第４の対称軸１６Ｒ、１９Ｌ、１９Ｒとの間の距離ＡＲ、ＡＬ’、及びＡＲ’は、それぞれ異なり得る。但し、本実施の形態においては、第１の軸外しレンズ４Ｌの第１の光学面１５Ｌの第１の領域中心１７Ｌは、第２の軸外しレンズ４Ｒの第２の光学面１５Ｒの第２の領域中心１７Ｒが第２の対称軸１６Ｒから離間しているのと同じ分だけ、第１の対称軸１６Ｌから離間している。これに対応して、第３の軸外しレンズ５Ｌの第３の光学面１８Ｌの第３の領域中心２０Ｌもまた、第４の軸外しレンズ５Ｒの第４の光学面１８Ｒの第４の領域中心２０Ｒが第４の対称軸１９Ｒから離間しているのと同じ分だけ第３の対称軸１９Ｌから離間している。
【０１０３】
図示の実施の形態において、対応する第１、第２、第３及び第４の軸外しレンズ４Ｌ、４Ｒ、５Ｌ、５Ｒの第１、第２、第３及び第４の光学面１５Ｌ、１５Ｒ、１８Ｌ、１８Ｒの第１、第２、第３及び第４の領域中心１７Ｌ、１７Ｒ、２０Ｌ、２０Ｒは、それぞれ、対応する数学的領域のそれぞれの第１、第２、第３、及び第４の最大半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の、それぞれ５０％及び４０％だけ、対応する数学的領域の対応する第１、第２、第３及び第４の対称軸１６Ｌ、１６Ｒ、１９Ｌ、１９Ｒから離間している。
【０１０４】
但し、本発明は、これに限定されるものではない。実際、この距離は、より小さくてもよい。但し、少なくとも５０％離間させると、１つの大きい共通のレンズから切断によって少なくとも２つの軸外しレンズを製造することができるという点で有利である。
【０１０５】
図３Ｃに、第３の軸外しレンズ５Ｌを例に挙げて、軸外しレンズと軸外しレンズによって規定される回転対称な数学的領域との間の上述の相互関係を示す。図３Ｃは、図の左半分において、第３の軸外しレンズ５Ｌのみを示し、図の右半分において、第３の軸外しレンズ５Ｌを、第３の軸外しレンズによって規定される第１の回転対称な数学的領域３１Ｌと共に示す。図３Ｃの上部に上面図を示し、図３Ｃの下部に上記領域のレンズのそれぞれの側面の断面図を示す。
【０１０６】
第３の軸外しレンズ５Ｌの第３の光学有効面１８Ｌは、第３の回転対称な数学的領域３１Ｌ（図中、点線を付して示す）を規定する。図３Ｃにおいて、第３の光学面１８Ｌには斜線が施され、図３Ｃの下部において、この表面は、軸外しレンズ５Ｌの断面図の上部の輪郭線によって示されている。図３Ｃの右半分に示されるように、第３の軸外しレンズ５Ｌの第３の光学面１８Ｌは、第３の数学的領域３１Ｌの部分領域である。第３の軸外しレンズ５Ｌの第３の光学面１８Ｌもまた、領域中心２０Ｌを有する。面の重心の計算方法は、当業者に公知である。
【０１０７】
第３の光学面１８Ｌによって規定される第３の数学的領域３１Ｌは、その対称軸１９Ｌに対して最大半径Ｒ３を有し、この半径は、数学的領域３１Ｌを規定する第３の光学面１８Ｌの最大の延長線によって規定される。
【０１０８】
軸外しレンズの１つの特徴は、（第３の）光学面１８Ｌの領域中心２０Ｌが、当該レンズによって規定される数学的領域３１Ｌの対称軸１９Ｌから離間しているということである。
【０１０９】
別の実施の形態によれば、軸外しレンズは、上記とは異なるように規定されてもよい。すなわち、軸外しレンズ４Ｌ、４Ｒ、５Ｌ及び５Ｒは、結像光路１４Ｌ、１４Ｒが連続的に横断する少なくとも２つの光学有効面をそれぞれ含む。これらの光学面は、曲率円の中心点（曲率中心点）をそれぞれ規定する。ここで、通常のレンズとは異なり、領域中心の接続直線及びそれぞれの軸外しレンズのこれらの光学有効面の曲率中心点の接続直線は、同軸状ではなく、平行ずれを有するか、あるいは、角をなすもしくは斜めになっている。
【０１１０】
特に図３Ｃにおいて、このことは、領域中心２０Ｌ（図３Ｃにおいては一致）の接続直線と、第３の軸外しレンズ５Ｌの光学有効面１８Ｌ、１８Ｌ’の曲率中心点Ｋ、Ｋ’（図３Ｃにおいては第３の数学的領域３１Ｌの対称軸１９Ｌに一致）の接続直線との間の距離ＡＬ’から明らかである。ここで、Ｋは、光学面１８Ｌの曲率中心点を示し、Ｋ’は、光学面１８Ｌ’の曲率中心点を示す。図３Ｃの下部において、光学有効面１８Ｌ’は、第３の軸外しレンズ５Ｌの断面図の中間の点線で示す輪郭線である。一実施の形態によれば、この距離は、領域中心２０Ｌから光学有効面１９Ｌ及び１９Ｌ’の外縁部まで測定した場合、軸外しレンズ５Ｌの光学有効面の最大半径の０．２倍よりも大きい。但し、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、一実施の形態によれば、上記距離は、軸外しレンズ５Ｌの光学有効面１８Ｌ、１８Ｌ’によって規定される曲率円のうちの最小の曲率円の半径の０．１％、特に、１％、さらに特に、５％よりも大きくてもよい。
【０１１１】
図示の実施の形態において、第１の軸外しレンズ４Ｌの第１の光学面５Ｌ及び第２の軸外しレンズ４Ｒの第２の光学面１５Ｒは、同一である。同様に、第３の軸外しレンズ５Ｌの第３の光学面１８Ｌ及び第４の軸外しレンズ５Ｒの第４の光学面１８Ｒは、同一である。但し、このような完全な相関である必要はない。各軸外しレンズの各光学面の少なくとも８０％、特に、少なくとも９０％、さらに特に、少なくとも９８％が等しければよく、光学的に重要なずれのみが考慮されればよい。一実施の形態によれば、異なる軸外しレンズの少なくとも１つの光学面が対として干渉性を有していればよい。
【０１１２】
さらに、第１及び第２の軸外しレンズ４Ｌ及び４Ｒ、並びに第３及び第４の軸外しレンズ５Ｌ及び５Ｒは、共通の対称平面２２に関して対称に対として配置されている。
【０１１３】
図３Ａに、立体視光学系１に取り付けられる前の第１及び第２の軸外しレンズ４Ｌ及び４Ｒの概略上面図を示す。
【０１１４】
第１及び第２の軸外しレンズ４ｌ、４Ｒは、点線で示す１つの共通の回転対称な光学レンズ３０から切断によって形成される。従って、第１及び第２の軸外しレンズ４Ｌ、４Ｒの第１及び第２の光学面１５Ｌ、１５Ｒは、それぞれ、その対称軸１８Ｌ、１８Ｒに対して最大半径Ｒ１、Ｒ２を有する、共通の光学レンズ３０の１つの回転対称な（数学的）領域３１の部分領域である。このように、この特定の実施の形態において、共通の光学レンズ３０の第１及び第２の対称軸１６Ｌ、１６Ｒ並びに共通の光学レンズ３０の第１及び第２の最大半径Ｒ１、Ｒ２は、第１及び第２の軸外しレンズ４Ｌ、４Ｒに関して同一である。明らかに、第１の軸外しレンズ４Ｌの第１の光学面１５Ｌの第１の領域中心１７Ｌ及び第２の軸外しレンズ４Ｒの第２の光学面１５Ｒの第２の領域中心１７Ｒは、共通の光学レンズ３０の共通の最大半径Ｒ１、Ｒ２の０．５倍である距離ＡＬ、ＡＲを共通の光学レンズ３０の共通の対称軸１６Ｌ、１６Ｒからそれぞれ有する。
【０１１５】
図３Ａに示す第１及び第２の２つの軸外しレンズ４Ｌ及び４Ｒは、１つの共通の回転対称な光学レンズ３０から円形に切断されることによって形成されるが、本発明は、これに限定されるものではない。あるいは、２つの軸外しレンズは、任意の形状の外周線を有し得る。特に、２つの軸外しレンズは、異なる外周線を有していてもよい。
【０１１６】
２つの軸外しレンズは、図３Ｂに概略的に示すように、１つの共通の回転対称な光学レンズ３０’から直線的に切断することによって特に容易に製造することができる。図３Ｂにおいて、要素Ｒ１’、Ｒ２’、ＡＬ’、ＡＲ’、４Ｌ’、４Ｒ’、１５Ｌ’、１５Ｒ’、１６Ｌ’、１６Ｒ’、１７Ｌ’、１７Ｌ’、３０’及び３１’は、図３Ａに関して上記に説明した要素Ｒ１、Ｒ２、ＡＬ、ＡＲ、４Ｌ、４Ｒ、１５Ｌ、１５Ｒ、１６Ｌ、１６Ｒ、１７Ｌ、１７Ｌ、３０及び３１に一部が変更されてそれぞれ対応しているので、個々の説明は省略する。
【０１１７】
図１に示す第１の実施の形態において、左側結像光路１４Ｌに沿った第１の軸外しレンズ４Ｌと第３の軸外しレンズ５Ｌとの間の第１の距離Ｄ１は、第１のモータ２１Ｌを用いることによって変更することができる。第２のモータ２１Ｒを用いることによって、右側結像光路１４Ｒに沿った第２の軸外しレンズ４Ｒと第４の軸外しレンズ５Ｒとの間の第２の距離Ｄ２も変更することができる。ここで、結像光路１４Ｌ、１４Ｒに沿って互いに直列に配置された第１及び第３並びに第２及び第４の軸外しレンズ４Ｌ、４Ｒ及び５Ｌ、５Ｒは、第１の光学ミラー３Ｌと第１のプリズム６Ｌとの間、及び第２の光学ミラー３Ｒと第２のプリズム６Ｒとの間に配置された可変屈折力の光学装置を対として形成している。ここで、第１及び第２のモータ２１Ｌ及び２１Ｒは、ステッピング・モータである。別個のステッピング・モータの代わりに、例えば、１つの共通のモータ又は２つの手動駆動装置を用いてもよい。
【０１１８】
第３の軸外しレンズ５Ｌに対する第１の軸外しレンズ４Ｌの相対的な変位と、第４の軸外しレンズ５Ｒに対する第２の軸外しレンズ４Ｒの相対的な変位とを機械的にあるいは電気的に互いに結合して、第１の距離Ｄ１と第２の距離Ｄ２とが常に同じ大きさとなるようにすれば、図１に示す立体視光学系１の対称な構成にとって有利である。２つのステッピング・モータを用いることにより、これを、１つの共通の制御装置によって、例えば、制御器（図１には図示せず）を用いることによって実現することができる。１つの共通のモータ又は１つの共通の手動駆動装置を用いる場合、これは、例えば、機械的結合によって実現することができる。
【０１１９】
距離Ｄ１及びＤ２を変更することにより、物体平面２３のそれぞれの作動距離に立体視光学系１を適合させること、従って、焦点合わせを行なうことが可能となる。さらに、第１及び第３並びに第２及び第４の軸外しレンズ４Ｌ、５Ｌ、４Ｒ、５Ｒに用いる第１及び第３並びに第２及び第４の光学面１５Ｌ、１８Ｌ、１５Ｒ、１８Ｒを適切に選択すれば、本発明の構造により、左側及び右側結像光路の主ビームが、作動距離の変更後、ひいては距離Ｄ１及びＤ２の変更後であっても、物体平面２３においてゼロとは異なる立体視角(を立体視光学系１の動作範囲内に常に自動的に有することが保証される。
【０１２０】
第１及び第３並びに第２及び第４の軸外しレンズ４Ｌ、５Ｌ、４Ｒ、５Ｒを横断した後、別々に導かれる左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒは、それぞれが２つのミラー面を含む第１及び第２のプリズム（偏向装置）６Ｌ及び６Ｒにそれぞれ入射する。このように、第１及び第３の軸外しレンズ４Ｌ、５Ｌは、第１のミラー３Ｌと第１のプリズム６Ｌとの間に配置されている。これに対応して、第２及び第４の軸外しレンズ４Ｒ、５Ｒは、第２のミラー３Ｒと第２のプリズム６Ｒとの間に配置されている。
【０１２１】
ここで、偏向装置を形成する２つのプリズム６ｌ及び６Ｒは、ミラー対に機能的に置き換えてもよい。
【０１２２】
第１及び第２のプリズム６Ｌ、６Ｒによって折り曲げられた後、別々に導かれる左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒは、左側及び右側の光学サブシステム２Ｌ、２Ｒの第１及び第２のズーム系２４Ｌ、２４Ｒにそれぞれ入射する。
【０１２３】
第１のズーム系２４Ｌは、左側結像光路１４Ｌの結像倍率を可変とし、これにより、可変屈折力の光学装置を形成するために、互いに対して変位可能な３つの光学レンズ（第１の光学ズーム素子）７Ｌ、８Ｌ及び９Ｌを含む。これに対応して、第２のズーム系２４Ｒは、右側結像光路１４Ｒの結像倍率を可変とし、これにより、可変屈折力の光学装置を形成するために、互いに対して変位可能な３つの光学レンズ（第２の光学ズーム素子）７Ｒ、８Ｒ及び９Ｒを含む。従って、第１のプリズム６Ｌと第３の光学ミラー１０Ｌとの間及び第２のプリズム６Ｒと第４の光学ミラー１０Ｒとの間に、少なくとも１つの可変屈折力の光学装置が配置されている。
【０１２４】
ここで、第１のズーム系２４Ｌの光学レンズ７Ｌ、８Ｌ、９Ｌは、第１の軸外しレンズ４Ｌの第１の対称軸１６Ｌに対して平行ずれを有し、かつ、立体視光学系１の共通の対称平面／対称軸２２との間に９０°の最小角度を有する１つの共通の光軸に沿って配置されている。これに対応して、第２のズーム系２４Ｒの光学レンズ７Ｒ、８Ｒ、９Ｒは、第２の軸外しレンズ４Ｒの第２の対称軸１６Ｒに対して平行ずれを有し、かつ、立体視光学系１の共通の対称平面／対称軸２２との間に９０°の最小角度を有する１つの共通の光軸に沿って配置されている。
【０１２５】
従って、光学レンズ７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ、７Ｒ、８Ｒ、９Ｒのそれぞれの光軸は、第１の光学ミラー３Ｌと第１のプリズム６Ｌとの間及び第２の光学ミラー３Ｒと第２のプリズム６Ｒとの間でそれぞれ導かれる主ビームに対して平行ずれを有する。
【０１２６】
但し、本発明は、第１及び第２のズーム系２４Ｌ、２４Ｒの光学レンズ７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ、７Ｒ、８Ｒ、９Ｒのこのような構成に限定されるものではない。むしろ、第１及び第２のズーム系２４Ｌ、２４Ｒの光学レンズ７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ、７Ｒ、８Ｒ、９Ｒのそれぞれの光軸は、第１及び第２の軸外しレンズ４Ｌ、４Ｒの第１及び第２の対称軸１６Ｌ、１６Ｒに対してそれぞれ角度を有し得る。光路の十分な折り曲げ、従って、小さい構造形状を実現するために、形成される角度は、それぞれ、最大で２０°であり得る。これに対応して、光学レンズ７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ、７Ｒ、８Ｒ、９Ｒのそれぞれの光軸と、立体視光学系１の共通の対称平面２２との間に形成される最小角度は、９０°に限定されない。むしろ、この最小角度は、４５°〜１３５°、特に、７５°〜１０５°の範囲にあってもよい。ここで、この最小角度は、各光軸の周囲の任意の平面内に配され得る。
【０１２７】
第１及び第２のズーム系２４Ｌ、２４Ｒの光学レンズ７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ、７Ｒ、８Ｒ、９Ｒ間のレンズ間距離ＥＬ、ＥＲ及びＦＬ、ＦＬを変更することにより、第１及び第２のズーム系２４Ｌ及び２４Ｒの屈折力を調節し、これによって、左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒによる結像の倍率を可変とすること（ズーム機能）が可能となる。
【０１２８】
図示の実施の形態において、これは、制御機器（図示せず）を用いて第１のズーム系２４Ｌの光学レンズ７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ及び第２のズーム系２４Ｒの光学レンズ７Ｒ、８Ｒ、９Ｒをそれぞれ互いに対して変位させることによって実現される。ここで、図１に示す立体視光学系１の対称構造における変位は、距離ＡＬとＡＲ及び距離ＦｌとＦＲが、それぞれ常に等しくなるように行なわれることが好ましい。第１及び第２のズーム系２４Ｌ、２４Ｒの光学レンズ７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ、７Ｒ、８Ｒ、９Ｒの上記の構成により、２つのズーム系２４Ｌ、２４Ｒのレンズを同時に変位させても、立体視光学系１の重心は、維持されるか、あるいは少ししか変化しない
別の実施の形態（図示せず）によれば、２つのズーム系２４Ｌ、２４Ｒの屈折力の変更は、２つのズーム系の光学レンズ７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ、７Ｒ、８Ｒ、９Ｒを互いに対して変位させることによって行なわれるのではない。むしろ、この実施の形態においては、ズーム系２４Ｌ、２４Ｒの両方における光学レンズ７Ｌ、８Ｌ、９Ｌ、７Ｒ、８Ｒ、９Ｒのうちの少なくとも１つが可変屈折力の光学レンズであり、駆動によってそれぞれの光学レンズの屈折力を変更することができる。
【０１２９】
さらに、あるいはもしくは、さらなる別の実施の形態（同じく図示せず）によれば、光学レンズ４Ｌ、５Ｌ及び４Ｒ、５Ｒによって形成される作動距離を調節するための光学装置の屈折力の変更は、光学レンズ４Ｌ、５Ｌ、４Ｒ、５Ｒのうちの一方を相対的に変位させることによって行なわれるのではない。むしろ、この別の実施の形態においては、光学レンズ４Ｌ、５Ｌ、４Ｒ、５Ｒのうちの少なくとも一方が可変屈折力の光学レンズであるか、あるいは、１つのさらなる可変屈折力の光学レンズが軸外しレンズ対の間に配置され、それぞれの光学レンズを駆動することによって屈折力を変更することができる。
【０１３０】
可変の、従って、調整可能な屈折力を有する光学レンズが、従来技術、例えば、米国特許第４，７９５，２４８号又は米国特許第５，８１５，２３３号から公知であり、これらの両方の出願の開示の全体は、引用によって本明細書に援用される。可変屈折力を有するこのようなレンズは、液晶層を含み、液晶層は、当該層を横断するビームに対して形成する光路長をその位置に関して調整するために、電極の構造によって駆動され得る。従って、光路長は、レンズの断面全体にわたって所望の値に様々に調整することができ、自在なレンズ作用を実現することが可能となる。このようなレンズは、液晶レンズあるいはＬＣＤレンズと呼ばれる。
【０１３１】
あるいは、このような可変屈折力の光学レンズは、液体レンズであってもよい。典型的には、液体レンズは、屈折率が異なり、かつ、好ましくは、互いに混和しない２種類の液体が封入された２つの窓（入射窓及び出射窓）を有する筐体を含む。筐体は、液体レンズの光軸に関して対称な円錐壁を両液体に対して形成し、２種類の液体間の境界層がこの壁にある一定の接触角で接触している。一方の液体は導電性を有し、他方の液体は実質的に導電性を有しない。電圧を印加することにより、２種類の液体間の境界層と上記壁との間に形成される角度を変更することができる。２種類の液体の屈折率が異なっているため、光軸に沿ってレンズを横断するビームに対する当該レンズのレンズ作用は可変である。このような液体レンズは、例えば、バリオプティック（Ｖａｒｉｏｐｔｉｃ）社（フランス、リヨン、６９００７）から入手可能である。境界層の形状を変更することによってその屈折力を変更するさらなる液体レンズが、米国特許第６，３６９，９５４号、カナダ国特許第２，３６８，５５３号、及び米国特許第４，７８３，１５５号から公知であり、これらの引用文献の内容の全体は、引用により本明細書に援用される。
【０１３２】
第１及び第２のズーム系２４Ｌ、２５Ｒを通過した後、別々に導かれる左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒは、左側光学サブシステム２Ｌ内に配置された第３の光学ミラー（第３の偏向素子）１０Ｌのミラー面及び右側光学サブシステム２Ｒ内に配置された第４の光学ミラー（第４の偏向素子）１０Ｒのミラー面によって、それぞれ折り曲げられる。
【０１３３】
このように、第１の光学サブシステム２Ｌの第１のズーム系２４Ｌは、第３の光学ミラー１０Ｌと第１のプリズム６Ｌとの間に配置され、第１のプリズム６Ｌは、第１の光学ミラー３Ｌと第３の光学ミラー１０Ｌとの間に配置される。これに対応して、第２の光学サブシステム２Ｒの第２のズーム系２４Ｒは、第４の光学ミラー１０Ｒと第２のプリズム６Ｒとの間に配置され、第２のプリズム６Ｒは、第２の光学ミラー３Ｒと第４のミラー１０Ｒとの間に配置されている。
【０１３４】
図１に示す第１の実施の形態における立体視光学系１は、放射線源２５と照射光学系２６とにより構成される照射系をさらに含む。放射線源２５は、放射線を射出する働きをする。図１において単一のレンズのみによって構成される照射光学系２６は、放射線源２５によって射出される放射線のための照射光路２７を形成する。放射線源２５によって射出される放射線は、例えば、照明目的で射出される光、治療目的で射出されるレーザ放射線、及び／又は、診断目的で射出される赤外放射線であり得る。上記照射系の代わりに、観察系、特に、赤外線観察系を設けてもよい。
【０１３５】
図１から、第１及び第２の光学サブシステム２Ｌ、２Ｒの第１及び第２のミラー３Ｌ、３Ｒの第１及び第２のミラー面は、ゼロよりも大きい距離Ａだけ互いに離間しており、照射光学系２６によって形成される照射光路２７は、距離Ａを介して導かれることが分かる。このようにして、物体平面２２に配置される物体の０度照明／観察が問題なく可能となる。
【０１３６】
第１及び第２のミラー３Ｌ、３Ｒの第１及び第２のミラー面間の図１に示す距離Ａの代わりに、第１及び第２のミラー３Ｌ、３Ｒの第１及び第２のミラー面が、照射光路２７内で導かれる放射線に対して、左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒ内の結像ビーム束に対してよりも高い透明度を少なくとも一部の領域においてそれぞれ有していてもよい。従って、第１及び第２のミラー３Ｌ、３Ｒのミラー面は、一部の領域において透明もしくは半透明であり得るか、あるいは、二色性を有し得る。この場合、照射光学系２６によって形成される照射光路２７は、第１及び第２のミラー面の上記の高透明度領域又は二色性領域を通って導かれる。
【０１３７】
図１に示す実施の形態において、左側及び右側光路１４Ｌ、１４Ｒ内でそれぞれ導かれる左側及び右側結像ビーム束の主ビームは、実質的に同じ平面に配置される。つまり、上記主ビームは、３０°未満、特に、２０°未満、さらに特に、１０°未満、好ましくは、０°の角度を共通の平面に対して有する。
【０１３８】
尚、上述の第１の実施の形態は一例に過ぎない。従って、図１に示す光学素子の数は、異なるものであってもよい。さらに、使用する光学レンズのうちの１つ又はそれ以上が、（図示されるような）複合レンズであってもよい。また、光学ミラーの代わりに、プリズムなどの他の任意の光学偏向素子を用いてもよい。
【０１３９】
図４及び図５に、２つの別の実施の形態における立体視光学系を通過する光路を概略的に示す。
【０１４０】
２つの別の実施の形態の光路の構造は、上記において説明し、図１に示す上述の第１の実施の形態の光路に非常に類似しているため、以下においてはその違いのみを説明する。例えば、より分かりやすくするために、図４及び図５において、角度η１及びη２は、（図１において以外は）明示しない。
【０１４１】
図４に示す第１の別の実施の形態における立体視光学系１’は、特に、第１及び第２の光学軸外しレンズ４Ｌ、４Ｒ並びに軸外しレンズ４Ｌ、４Ｒに隣接する第１及び第２の光学ミラー３Ｌ、３Ｒが、左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒにおいて第１及び第２の光学曲面ミラー１４Ｌ、１４Ｒにそれぞれ対として置き換えられているという点で、上述の第１の実施の形態における立体視光学系１と異なる。
【０１４２】
ここで、第１及び第２の光学曲面ミラー１４Ｌ、１４Ｒの曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒの最大曲率半径ｍ１Ｌ、ｍ１Ｒ（図４において矢印で示す）は、８０ｃｍであり、従って、１メートル未満である。但し、本発明は、この値に限定されるものではない。むしろ、本願の目的においては、曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒのそれぞれの最大曲率半径ｍ１Ｌ、ｍ１Ｒが１０メートル未満であればよい。
【０１４３】
図示の実施の形態において、曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒは、２つの異なる曲率半径ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌ、ｍ１Ｒ、ｍ２Ｒをそれぞれ含み、好ましくは互いに垂直である異なる曲率半径ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌとｍ１Ｒ、ｍ２Ｒとの差は、それぞれ、各曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒのそれぞれの２つの曲率半径ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌ及びｍ１Ｒ、ｍ２Ｒの最大曲率半径ｍ１Ｒ、ｍ１Ｌの２２％である。
【０１４４】
但し、本発明は、曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒが、ちょうど２つの異なる曲率半径ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌ及びｍ１Ｒ、ｍ２Ｒをそれぞれ有するという特徴に限定されるものではない。むしろ、曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒは、２つより多くの異なる曲率半径を有していてもよい。また、一方の曲面ミラー面（ここでは、すなわち４４Ｌ）の曲率半径が、数及び／又は半径において他方のミラー面（ここでは、すなわち４４Ｒ）の曲率半径と異なっていてもよい。また、各曲面ミラー面の異なる曲率半径間の差は、上述の例に限定されない。本願によれば、一般に、各曲面ミラー面の好ましくは実質的に互いに垂直な少なくとも２つの異なる曲率半径間の差は、当該少なくとも２つの曲率半径の最大曲率半径の少なくとも５％、さらには、少なくとも１０％、好ましくは、少なくとも２０％である。この点に関し、「実質的に垂直」とは、２つの異なる曲率半径が６５°〜１１５°、特に、８０°〜１００°、さらに特に、９０°の角度で互いに交差することを意味する。
【０１４５】
これらの曲率半径ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌ及びｍ１Ｒ、ｍ２Ｒを有するミラー面４４Ｌ、４４Ｒが、円環面状でも球面状でもなく、かつ、ゼロとは異なる屈折力を有することは明らかである。曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒがこれらがそれぞれ折り曲げる結像光路１４Ｌ、１４Ｒに対して回転対称な作用を及ぼすことは、第１及び第２の光学曲面ミラー４４Ｌ、４４Ｒのミラー面４４Ｌ、４４Ｒに典型的である。ここで、ミラー面４４Ｌ、４４Ｒの曲率は、左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒによってそれぞれ導かれ、第１及び第２の曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒによって反射される結像ビーム束の視差の欠落が、立体視光学系１’の動作範囲内に常に維持されるように選択される。
【０１４６】
図４に示す実施の形態において、第１の曲面ミラー面４４Ｌ及び第２の曲面ミラー面４４Ｒは同一であり、立体視光学系１’の対称平面２２に関して対称に配置されている。
【０１４７】
ここで、第１及び第２の曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒは、互いに距離Ａ’だけ離間し、かつ、互いに対して角度βで傾斜している。放射線源２５によって射出される放射線のための照射光路２７は、距離Ａ’を介して導かれる。この点に関し、距離Ａ’及び角度β’は、一定であっても、可変であってもよい。
【０１４８】
本実施の形態によれば、第１及び第２の曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒは、第１の曲面ミラー面４４Ｌの領域中心（図示せず）と第２の曲面ミラー面４４Ｒの領域中心（図示せず）との間の接続直線（図示せず）、及び第１の曲面ミラー４４Ｌの最小曲率中心点（曲面ミラー面の領域中心において曲面ミラー面によって規定される最小曲率円の中心点）（図示せず）と第２の曲面ミラー面４４Ｒの最小曲率中心点（図示せず）との間の接続直線（図示せず）が同軸状ではなく、曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒの領域中心における最小曲率半径の０．１％よりも大きい量だけ互いに離間するようにさらに配置されている。但し、本発明は、第１及び第２のミラー面４４Ｌ、４４Ｒのこのような配置及び設計に限定されるものではない。例えば、領域中心間の接続直線、及びミラー面の最小曲率中心点間の接続直線は、平行ずれを有し、互いに角をなすもしくは斜めになっており、及び／又は、それぞれの領域中心の曲面ミラー面における最小曲率半径の１％よりも大きい、特に、５％よりも大きい量だけ離間し得る。
【０１４９】
第１の曲面ミラー４０Ｌは、第３の軸外しレンズ５Ｌから第１の距離Ｄ１’だけ離間している。これに対応して、第２の曲面ミラー４０Ｒは、第４の軸外しレンズ５Ｒから第２の距離Ｄ２’だけ離間している。第１のモータ２１Ｌを用いることにより、第１の曲面ミラー４０Ｌと第３の軸外しレンズ５Ｌとを互いに対して変位させて、第１の距離Ｄ１’を変更することが可能である。これに対応して、第２のモータ２１Ｒを用いることにより、第２の曲面ミラー４０Ｒと第４の軸外しレンズ５Ｒとを互いに対して変位させて、第２の距離Ｄ２’を変更することが可能である。また、ここでは、第１及び第２の距離Ｄ１’及びＤ２’を機械的又は電気的に結合することが有利であり得る。あるいは、１つの共通のモータを用いてもよい（図示せず）。全ての実施の形態において、１つのモータの代わりに手動駆動装置を用いてもよい。上記の第１の実施の形態のように、距離Ｄ１’及びＤ２’を変更することにより、立体視光学系１’の物体平面２３からの各作動距離を調節し、従って、焦点合わせを行なうことが可能となる。ここで、第１の曲面ミラー４０Ｌ及び第３の軸外しレンズ５Ｌ、並びに第２の曲面ミラー４０Ｒ及び第４の軸外しレンズ５Ｒにそれぞれ用いる光学面４４Ｌ、１８Ｌと４４Ｒ、１８Ｒとを適切に選択すれば、本発明の構造により、左側及び右側結像光路４０Ｌ、４０Ｒの主ビームが、作動距離の変更後、従って、距離Ｄ１’及びＤ２’の変更後であっても、（立体視光学系１’の動作範囲内で）ゼロとは異なる立体視角(で物体平面２３において常に自動的に交差することが保証される。左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒが折り曲げられるため、距離Ｄ１’及びＤ２’が変更された際、立体視光学系１’の重心は全く変位しないか、あるいは、少ししか変化しない。
【０１５０】
さらに、第１の別の実施の形態において、第１及び第２のプリズム６Ｌ、６Ｒは、１つの共通の取付台４３Ｌ及び４３Ｒによってそれぞれ支持され、従って、９０°の一定角度δ１、δ２を有する一対の光学平面ミラー対４１Ｌ、４２Ｌ及び４１Ｒ、４２Ｒにそれぞれ置き換えられる。但し、この角度δ１、δ２は、ちょうど９０°に限定されるものではない。むしろ、角度δ１、δ２は、任意の、特に、８５°〜９５°の範囲の角度を有していてもよい。
【０１５１】
第１及び第２の軸外しレンズ４Ｌ、４Ｒ並びに隣接する光学偏向素子３Ｌ、３Ｒの代わりに第１及び第２の曲面ミラー４０Ｌ、４０Ｒを用いることにより、立体視光学系１’の重量が大幅に低減される。これは、立体視光学系１’が頭部装着型ルーペとして用いられる場合に特に有利である。
【０１５２】
以下に、第２の別の実施の形態における立体視光学系１’’を通過する光路について、図５を参照しながら説明する。ここでは、図４に示す第１の別の実施の形態に示す要素に対応する要素の説明は省略する。
【０１５３】
図５に示す第２の別の実施の形態における立体視光学系１’’は、特に、左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒにおいて第３及び第４の軸外しレンズ５Ｌ、５Ｒ並びに軸外しレンズ５Ｌ、５Ｒにそれぞれ隣接する光学平面ミラー４１Ｌ、４１Ｒが、第３及び第４の光学曲面ミラー４５Ｌ、４５Ｒにそれぞれ対として置き換えられているという点で、上述の第１の別の実施の形態における立体視光学系１’と異なる。第３及び第４の曲面ミラー４５Ｌ、４５Ｒは、左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒ内でそれぞれ導かれ、第３及び第４の曲面ミラー面４６Ｌ、４６Ｒによってそれぞれ反射される結像ビーム束における視差の欠落が立体視光学系１’’の動作範囲内に常に維持されるようにそれぞれ選択される第３及び第４の光学曲面ミラー面４６Ｌ、４６Ｒをそれぞれ含む。従って、第３及び第４の光学曲面ミラー４５Ｌ、４５Ｒの第３及び第４の曲面ミラー面４６Ｌ、４６Ｒもまた、折り曲げられる結像光路１４Ｌ、１４Ｒに対してそれぞれ回転対称な作用をそれぞれ有する。第３及び第４の曲面ミラー面４６Ｌ、４６Ｒの曲率半径（図５においては明示せず）の選択に関しては、図４に示す実施の形態における第１及び第２の曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒのそれぞれの曲率半径ｍ１Ｌ、ｍ２Ｌ及びｍ１Ｒ、ｍ２Ｒに関して述べた説明が参照される。
【０１５４】
図５に示す実施の形態において、第３の曲面ミラー面４６Ｌ及び第４の曲面ミラー面４６Ｒは同一であり、立体視光学系１’’の対称平面２２に関して対称に配置されている。第３の曲面ミラー４５Ｌ及び平面ミラー４２Ｌ、並びに第４の曲面ミラー４５Ｒ及び平面ミラー４２Ｒは、１つの共通の取付台４３Ｌ、４３Ｒによってそれぞれ対として支持されている。
【０１５５】
本実施の形態によれば、領域中心間の接続直線に関する第３及び第４の曲面ミラー面４６Ｌ、４６Ｒの互いに対する配置は、第１及び第２の曲面ミラー面４４Ｌ、４４Ｒの互いに対する上述の配置のミラー面４６Ｌ及び４６Ｒの最小曲率中心点間の接続直線に対応している。
【０１５６】
第１の曲面ミラー４０Ｌは、第３の曲面ミラー４５Ｌから第１の可変距離Ｄ１’’だけ離間している。これに対応して、第２の曲面ミラー４０Ｒは、第４の曲面ミラー４５Ｒから第２の可変距離Ｄ２’’だけ離間している。第１のモータ２１Ｌ’を用いることにより、第３の曲面ミラー４５Ｌ及び平面ミラー４２Ｌを第１の曲面ミラー４０Ｌに対して変位させて、第１の距離Ｄ１’’を変更することができる。これに対応して、第２のモータ２１Ｒ’を用いることにより、第４の曲面ミラー４５Ｒ及び平面ミラー４２Ｒを第２の曲面ミラー４０Ｒに対して変位させて、第２の距離Ｄ２’’を変更することができる。ここで、平面ミラー４２Ｌ及び４２Ｒの変位によって生じ得る左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒの倍率の変更は、第１及び第２のズーム系２４Ｌ、２４Ｒによって補正することができる。また、ここでは、第１及び第２の距離Ｄ１’及びＤ２’を機械的又は電気的に結合することが有利であり得る。あるいは、１つの共通の駆動装置を用いてもよい（図示せず）。上述の実施の形態と同様に、距離Ｄ１’’及びＤ２’’を変更することにより、立体視光学系１’’を物体平面２３からの各作動距離に適合させ、従って、焦点合わせを行なうことが可能となる。ここで、第１の曲面ミラー４０Ｌ及び第３の曲面ミラー４５Ｌ、並びに第２の曲面ミラー４０Ｒ及び第４の曲面ミラー４５Ｒにそれぞれ用いる光学面４４Ｌ、４６ＬＲ及び４４Ｒ、６４Ｒを適切に選択すれば、本発明の構造により、左側及び右側結像光路１４Ｌ、１４Ｒの主ビームが、作動距離の変更後、従って、距離Ｄ１’’及びＤ２’’の変更後であっても、ゼロとは異なる立体視角(で物体平面２３において自動的に交差することが保証される。
【０１５７】
第３及び第４の軸外しレンズ５Ｌ、５Ｒ並びに隣接する平面ミラー４１Ｌ、４１Ｒの代わりに第３及び第４の曲面ミラー４５Ｌ、４５Ｒを用いることにより、第１の別の実施の形態と比較して立体視光学系１’’の重量がさらに低減される。これは、立体視光学系１’’が頭部装着型ルーペとして用いられる場合に特に有利である。
【０１５８】
図２に示すように、立体視光学系１、１’、１’’を、観察者の左目及び右目１４Ｌ、１４Ｒが立体視光学系１、１’、１’’の左側及び右側出射接眼レンズを覗き込むように、ユーザの頭部にストラップによって取り付けることが可能な筐体２８に一体化してもよい。このように、立体視光学系１、１’、１’’は、頭部装着型ルーペの一部であってもよい。ここで、上述の左側及び右側結像光路１４Ｌ及び１４Ｒの折り曲げにより、立体視光学系１の光学素子は、大部分が、ユーザの頭部にわたって、従って、ユーザの額に広がる額平面に平行に配置される。これにより、光学素子の重量は、ユーザの頭部上の短いレバーアームに対してのみ作用することになる。さらに、レバーアームは、光学素子の変位によって全く変化しないか、あるいは、若干しか変化しない。従って、ユーザの早期疲労及び頸筋の痙攣を防止することができる。
【０１５９】
あるいは、上述の立体視光学系１、１’、１’’は、手術用顕微鏡、特に、デジタル式手術用顕微鏡に一体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態における立体視光学系を通過する光路の概略図
【図２】図１、図４、又は図５の立体視光学系が一体化された頭部装着型ルーペを示す概略図
【図３Ａ】図１、図４、又は図５のいずれかの立体視光学系に取り付けられる前の２つの軸外しレンズの概略上面図
【図３Ｂ】図１、図４、又は図５のいずれかの立体視光学系に取り付けられる前の別の２つの軸外しレンズの概略上面図
【図３Ｃ】軸外しレンズの本質的な特徴を示す概略図
【図４】本発明の第１の別の実施の形態における立体視光学系を通過する光路の概略図
【図５】本発明の第２の別の実施の形態における立体視光学系を通過する光路の概略図
【図６】従来技術から公知のグリーノーシステムを通過する光路の概略図
【図７】従来技術におけるさらなる立体視光学系を通過する光路の概略図
【図１】
2009523254.tif 000003
【図２】
2009523254.tif 000004
【図３Ａ】
2009523254.tif 000005
【図３Ｂ】
2009523254.tif 000006
【図３Ｃ】
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【図４】
2009523254.tif 000008
【図５】
2009523254.tif 000009
【図６】
2009523254.tif 000010
【図７】
2009523254.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月17日(2008.9.17)
【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】
立体視光学系であって、
前記立体視光学系の左側結像光路を形成するための複数の光学素子を有する第１の光学サブシステムであって、前記第１の光学サブシステムが、前記左側結像光路の範囲に第１の回転対称な数学的領域の部分領域である第１の光学面を有する少なくとも１つの第１の光学レンズを含み、前記第１の数学的領域が、第１の対称軸に対して第１の最大半径を有する第１の光学サブシステムと、
前記立体視光学系の右側結像光路を形成するための複数の光学素子を有する第２の光学サブシステムであって、前記第２の光学サブシステムが、前記右側結像光路の範囲に第２の回転対称な数学的領域の部分領域である第２の光学面を持つ少なくとも１つの第２の光学レンズを有し、前記第２の数学的領域が、第２の対称軸に対して第２の最大半径を有する第２の光学サブシステムとを含み、
前記第１の光学レンズは、第１の軸外しレンズであり、その前記第１の光学面の第１の領域中心は、前記第１の数学的領域の前記第１の最大半径の０．２倍よりも大きい距離を、前記第１の数学的領域の前記第１の対称軸から有し、
前記第２の光学レンズは、第２の軸外しレンズであり、その前記第２の光学面の第２の領域中心は、前記第２の数学的領域の前記第２の最大半径の０．２倍よりも大きい距離を、前記第２の数学的領域の前記第２の対称軸から有することを特徴とする立体視光学系。
【請求項２】
前記第１の軸外しレンズの前記第１の光学面の前記第１の領域中心は、前記第２の軸外しレンズの前記第２の光学面の前記第２の領域中心が前記第２の対称軸から離間しているのと同じ分だけ、前記第１の対称軸から離間している、請求項１に記載の立体視光学系。
【請求項３】
前記第１の軸外しレンズの前記第１の光学面、及び、前記第２の軸外しレンズの前記第２の光学面は、実質的に同一である、請求項１に記載の立体視光学系。
【請求項４】
前記第１の光学サブシステムの第３の光学レンズが、前記左側結像光路の範囲に第３の回転対称な数学的領域の部分領域である第３の光学面を有し、前記第３の数学的領域は、第３の対称軸に対して第３の最大半径を有し、前記第２の光学サブシステムの第４の光学レンズが、前記右側結像光路の範囲に第４の回転対称な数学的領域の部分領域である第４の光学面を有し、前記第４の数学的領域は、第４の対称軸に対して第４の最大半径を有し、
前記第３の光学レンズは、第３の軸外しレンズであり、その前記第３の光学面の第３の領域中心は、前記第３の数学的領域の前記第３の最大半径の０．２倍よりも大きい距離を、前記第３の数学的領域の前記第３の対称軸から有し、前記第４の光学レンズは、第４の軸外しレンズであり、その前記第４の光学面の第４の領域中心は、前記第４の数学的領域の前記第４の最大半径の０．２倍よりも大きい距離を、前記第４の数学的領域の前記第４の対称軸から有し、
前記第１の軸外しレンズ及び前記第３の軸外しレンズは、前記左側結像光路に沿って互いに第１の距離だけ離間し、前記第２の軸外しレンズ及び前記第４の軸外しレンズは、前記右側結像光路に沿って互いに第２の距離だけ離間している、請求項１に記載の立体視光学系。
【請求項５】
前記第１の軸外しレンズと前記第３の軸外しレンズとの間の前記左側結像光路に沿った前記第１の距離、及び、前記第２の軸外しレンズと前記第４の軸外しレンズとの間の前記右側結像光路に沿った前記第２の距離の少なくとも１つを変更するための少なくとも１つのアクチュエータをさらに含む、請求項４に記載の立体視光学系。
【請求項６】
前記それぞれの軸外しレンズの前記光学面の前記領域中心は、前記対応する最大半径の少なくとも３０％、好ましくは、少なくとも４０％、さらに好ましくは、少なくとも５０％だけ、前記対応する対称軸から離間している、請求項１に記載の立体視光学系。
【請求項７】
前記第１及び第２の軸外しレンズ、及び、前記第３及び第４の軸外しレンズの少なくとも１つは、それぞれ、１つの共通の対称平面に関して対称に対として配置されている、請求項１に記載の立体視光学系。
【請求項８】
前記第１の光学サブシステムは、前記左側結像光路に沿って前記立体視光学系の物体平面と前記第１の軸外しレンズとの間に配置された、前記左側結像光路を折り曲げるための第１のミラー面を持つ少なくとも１つの第１の偏向素子を有し、
前記第２の光学サブシステムは、前記右側結像光路に沿って前記立体視光学系の物体平面と前記第２の軸外しレンズとの間に配置された、前記右側結像光路を折り曲げるための第２のミラー面を持つ少なくとも１つの第２の偏向素子を有する、請求項１に記載の立体視光学系。
【請求項９】
前記第１の光学サブシステムは、少なくとも１つの第１の偏向装置と、第３のミラー面を有する少なくとも１つの第３の偏向素子とをさらに含み、前記第２の光学サブシステムは、少なくとも１つの第２の偏向装置と、第４のミラー面を有する少なくとも１つの第４の偏向素子とをさらに含み、
前記第１の偏向装置は、前記左側結像光路内の前記第１の偏向素子と前記第３の偏向素子との間に配置され、前記第２の偏向装置は、前記右側結像光路内の前記第２の偏向素子と前記第４の偏向素子との間に配置され、
前記第１の軸外しレンズは、前記第１の偏向素子と前記第１の偏向装置との間に配置され、前記第２の軸外しレンズは、前記第２の偏向素子と前記第２の偏向装置との間に配置されている、請求項８に記載の立体視光学系。
【請求項１０】
前記第１の光学サブシステムは、第１のズーム系であって、前記左側結像光路内の前記第３の偏向素子と前記第１の偏向装置との間に配置され、前記左側結像光路の結像倍率を可変とするように互いに対して変位可能な第１の光学ズーム素子を備えた第１のズーム系を含み、
前記第２の光学サブシステムは、第２のズーム系であって、前記右側結像光路内の前記第４の偏向素子と前記第２の偏向装置との間に配置され、前記右側結像光路の結像倍率を可変とするように互いに対して変位可能な第２の光学ズーム素子を備えた第２のズーム系を含む、請求項９に記載の立体視光学系。
【請求項１１】
前記第１のズーム系の前記第１の光学ズーム素子は、前記第１の軸外しレンズの前記第１の対称軸に対して２０°の最大角度を有する１つの共通の光軸に沿って配置され、
前記第２のズーム系の前記第２の光学ズーム素子は、前記第２の軸外しレンズの前記第２の対称軸に対して２０°の最大角度を有する１つの共通の光軸に沿って配置されている、請求項１０に記載の立体視光学系。
【請求項１２】
前記第１のズーム系の前記第１の光学ズーム素子は、前記第１の軸外しレンズの前記第１の対称軸に対して平行ずれ（parallel offset）を有する１つの共通の光軸に沿って配置され、
前記第２のズーム系の前記第２の光学ズーム素子は、前記第２の軸外しレンズの前記第２の対称軸に対して平行ずれを有する１つの共通の光軸に沿って配置されている、請求項１０に記載の立体視光学系。
【請求項１３】
立体視光学系であって、
前記立体視光学系の左側結像光路を形成するための複数の光学素子を有する第１の光学サブシステムであって、前記左側結像光路を折り曲げるための、少なくとも１つの偏向素子と、少なくとも１つの第１の偏向装置とを備えた第１の光学サブシステムと、
前記立体視光学系の右側結像光路を形成するための複数の光学素子を有する第２の光学サブシステムであって、前記右側結像光路を折り曲げるための、少なくとも１つの偏向素子と、少なくとも１つの第２の偏向装置とを備えた記第２の光学サブシステムとを含み、
前記第１の光学サブシステムの前記光学素子及び前記第２の光学サブシステムの前記光学素子は、１つの共通の対称平面に関して実質的に対称に配置され、
前記少なくとも１つの偏向素子と前記第１の偏向装置との間の前記左側結像光路の主ビーム、及び前記少なくとも１つの偏向素子と前記第２の偏向装置との間の前記右側結像光路の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称平面に対して有する平面内にそれぞれ配置され、
少なくとも１つの可変屈折力の光学装置が、前記少なくとも１つの偏向素子と前記第１の偏向装置との間、及び／又は、前記少なくとも１つの偏向素子と前記第２の偏向装置との間に配置されていることを特徴とする立体視光学系。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの偏向素子と前記第１の偏向装置との間の前記左側結像光路の主ビーム、及び前記少なくとも１つの偏向素子と前記第２の偏向装置との間の前記右側結像光路の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称平面（２２）に対してそれぞれ有する、請求項１３に記載の立体視光学系。
【請求項１５】
前記第１の光学サブシステムは、少なくとも１つの第１及び第３の偏向素子を含み、前記第１の偏向装置は、前記左側結像光路に沿って前記第１及び第３の偏向素子間に配置され、
前記第２の光学サブシステムは、少なくとも１つの第２及び第４の偏向素子を含み、前記第２の偏向装置は、前記右側結像光路に沿って前記第２及び第４の偏向素子間に配置され、
前記第１又は第３の偏向素子と前記第１の偏向装置との間の前記左側結像光路の主ビーム、及び前記第２又は第４の偏向素子と前記第２の偏向装置との間の前記右側結像光路の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称平面に対してそれぞれ有する平面内にそれぞれ配置されている、請求項１３に記載の立体視光学系。
【請求項１６】
前記第１又は第３の偏向素子と前記第１の偏向装置との間の前記左側結像光路の主ビーム、及び前記第２又は第４の偏向素子と前記第２の偏向装置との間の前記右側結像光路の主ビームが、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称平面に対してそれぞれ有する、請求項１５に記載の立体視光学系。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの可変屈折力の光学装置は、それぞれ、前記左側又は右側結像光路内の前記少なくとも１つの偏向素子と前記第１又は第２の偏向装置との間に配置され、前記左側又は右側結像光路の結像倍率を可変とするように互いに交換可能な（replaceable）光学ズーム素子をそれぞれ含む第１又は第２のズーム系の変位可能な光学レンズである、請求項１３に記載の立体視光学系。
【請求項１８】
前記左側結像光路内の前記第１のズーム系の前記第１の光学ズーム素子は、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称平面に対して有する平面に配置された１つの共通の光軸に沿って配置され、
前記右側結像光路内の前記第２のズーム系の前記第２の光学ズーム素子は、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称平面に対して有する平面内に配置された１つの共通の光軸に沿って配置されている、請求項１７に記載の立体視光学系。
【請求項１９】
前記左側結像光路内の前記第１のズーム系の前記第１の光学ズーム素子は、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称平面に対して有する１つの共通の光軸に沿って配置され、
前記右側結像光路内の前記第２のズーム系の前記第２の光学ズーム素子は、４５°〜１３５°、好ましくは、７５°〜１０５°、さらに好ましくは、９０°の最小角度を前記共通の対称平面に対して有する１つの共通の光軸に沿って配置されている、請求項１８に記載の立体視光学系。
【請求項２０】
前記第１のズーム系の前記第１の光学ズーム素子は、前記左側結像光路内の前記第１の偏向素子と前記第１の偏向装置との間で導かれる主ビームに対して平行ずれを有する１つの共通の光軸に沿って前記第３の偏向素子と前記第１の偏向装置との間に配置され、
前記第４の偏向素子と前記第２の偏向装置との間の前記第２のズーム系の前記第２の光学ズーム素子は、前記右側結像光路内の前記第２の偏向素子と前記第２の偏向装置との間で導かれる主ビームに対して平行ずれを有する１つの共通の光軸に沿って配置されている、請求項１７に記載の立体視光学系。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの可変屈折力の光学装置は、それぞれ、前記立体視光学系の作動距離を調整するためのさらなる光学素子に対して変位可能である変位可能光学レンズである、請求項１３に記載の立体視光学系。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの可変屈折力の光学装置は、それぞれ、駆動によって屈折力が調整可能な液晶レンズ及び液体レンズの少なくとも１つである、請求項１３に記載の立体視光学系。
【請求項２３】
前記第１及び第２の偏向装置は、前記左側又は右側結像光路を、１３５°〜２２５°、好ましくは、１７０°〜１９０°、さらに好ましくは、１８０°だけ折り曲げるようにそれぞれ構成され、
前記第１及び第２の偏向素子、及び、前記第３及び第４の偏向素子の少なくとも１つは、前記左側又は右側結像光路を、６５°〜１１５°、好ましくは、８０°〜１００°、さらに好ましくは、９０°だけ折り曲げるようにそれぞれ構成されている、請求項１３に記載の立体視光学系。
【請求項２４】
前記第１及び第２の偏向装置は、８５°〜９５°、好ましくは、９０°の角度を互いに対してそれぞれ有する２つの光学ミラー面をそれぞれ含む、請求項２３に記載の立体視光学系。
【請求項２５】
前記第１及び第２の偏向装置は、１つの共通の対称平面に関して対称に配置されている、請求項１３に記載の立体視光学系。
【請求項２６】
前記第１の偏向素子の前記第１のミラー面と前記第２の偏向素子の前記第２のミラー面との間の角度は、５０°〜１３０°、好ましくは、８０°〜１００°、好ましくは、９０°である、請求項１３に記載の立体視光学系。
【請求項２７】
前記第１及び第２の偏向素子の前記第１及び第２のミラー面は、１つの共通の対称平面に関して対称に配置されている、請求項１３に記載の立体視光学系。
【請求項２８】
前記立体視光学系は、放射線を射出するための照射線源と、前記照射線源によって射出される放射線用の照射光路を形成するための照射光学系とを有する照射システムを含む、請求項１３に記載の立体視光学系。
【請求項２９】
前記第１及び第２の偏向素子の前記第１及び第２のミラー面の少なくとも１つは、前記左側又は右側結像光路内で導かれる放射線に対してよりも、前記照射光路によって導かれる放射線に対して、より高い透明度を少なくとも一部の領域においてそれぞれ有し、及び、前記第１及び第２のミラー面はゼロよりも大きい距離だけ互いに離間し、
前記照射光学系によって形成される前記照射光路は、前記第１及び第２のミラー面の前記より高い透明度、及び、前記第１及び第２の２つのミラー面間の前記距離のいずれか１つを介して導かれる、請求項２８に記載の立体視光学系。
【請求項３０】
前記第１及び第２の光学サブシステムの少なくとも１つの偏向素子及び少なくとも１つの偏向装置の少なくとも１つは、１０メートル未満、好ましくは、１メートル未満の曲率半径を有する少なくとも１つの曲面ミラー面をそれぞれ含み、前記曲面ミラー面は、当該曲面ミラー面がそれぞれ折り曲げる前記結像光路に対して回転対称な作用を及ぼす、請求項８に記載の立体視光学系。
【請求項３１】
前記第１及び第２の光学サブシステムの少なくとも１つの偏向素子及び少なくとも１つの偏向装置の少なくとも１つは、少なくとも２つの異なる曲率半径を有する１つの曲面ミラー面をそれぞれ含み、前記少なくとも２つの曲率半径は、１０メートル未満、好ましくは、１メートル未満であり、前記少なくとも２つの異なる曲率半径間の差は、前記２つの曲率半径のうちの大きい方の曲率半径の少なくとも５％、好ましくは、少なくとも１０％、さらに好ましくは、少なくとも２０％であり、前記曲面ミラー面は、当該曲面ミラー面がそれぞれ折り曲げる前記結像光路に対して回転対称な作用を及ぼす、請求項８に記載の立体視光学系。
【請求項３２】
前記第１の光学サブシステムは、第１の接眼系をさらに含み、前記第２の光学サブシステムは、第２の接眼系をさらに含み、
前記第１の接眼系内で導かれる前記左側結像光路の主ビーム、及び前記第２の接眼系内で導かれる前記右側結像光路の主ビームが、互いに実質的に平行に向いている、請求項１に記載の立体視光学系。
【請求項３３】
前記左側及び右側結像光路の主ビームが、１つの共通の平面内に実質的に配置される、請求項１に記載の立体視光学系。
【請求項３４】
前記立体視光学系は、ユーザの頭部に固定されるように構成された取付部を含む、請求項１に記載の立体視光学系。
【請求項３５】
前記立体視光学系は、立体顕微鏡、特に、手術用顕微鏡である、請求項１に記載の立体視光学系。
【国際調査報告】
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