(57)【要約】  本発明は、立体視光学系（１）の左側ビーム経路（４Ｌ）を形成するための多数の光学素子（３１Ｌ、３２Ｌ、３３Ｌ、３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３７Ｌ、３８Ｌ、３９Ｌ）を有する第１光学サブシステム（２Ｌ）と、立体視光学系（１）の右側ビーム経路（４Ｒ）を形成するための多数の光学素子（３１Ｒ、３２Ｒ、３３Ｒ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ、３７Ｒ、３８Ｒ、３９Ｒ）を有する第２光学サブシステム（２Ｒ）とを含む立体視光学系（１）に関する。第１光学サブシステム（２Ｌ）の少なくとも１つの第１光学部分素子（３８Ｌ）は第１光学面（Ｏ１）を有し、前記第２光学サブシステム（２Ｒ）の少なくとも１つの第２光学部分素子（３８Ｒ）は第２光学面（Ｏ２）を有する。本発明によれば、前記第１及び第２光学面（Ｏ１、Ｏ２）は、立体視光学系（１）の共通の主軸（７）対して回転対称である１つの共通の数学的な面の部分面である。さらに、本発明は、そのような立体視光学系の製造方法に関する。【選択図】  図１Ａ
2008545171.tif 000002
【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）の左側ビーム経路（４Ｌ）を形成するための複数の光学素子（３１Ｌ、３２Ｌ、３３Ｌ、３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３７Ｌ、３８Ｌ、３９Ｌ）を有する第１光学サブシステム（２Ｌ）と、
前記立体視光学系（１）の右側ビーム経路（４Ｒ）を形成するための複数の光学素子（３１Ｒ、３２Ｒ、３３Ｒ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ、３７Ｒ、３８Ｒ、３９Ｒ）を有する第２光学サブシステム（２Ｒ）とを含み、
前記第１光学サブシステム（２Ｌ）の少なくとも１つの第１光学部分素子（３８Ｌ）は第１光学面（Ｏ１）を有し、前記第２光学サブシステム（２Ｒ）の少なくとも１つの第２光学部分素子（３８Ｒ）は第２光学面（Ｏ２）を有し、
前記第１光学面（Ｏ１）及び前記第２光学面（Ｏ２）は、前記立体視光学系（１）の共通の主軸（７）対して回転対称である共通の数学的な面の部分面であることを特徴とする立体視光学系（１）。
【請求項２】
前記第１光学サブシステム（２Ｌ）の第３光学部分素子（３９Ｌ）は第３光学面（Ｏ３）を有し、前記第２光学サブシステム（２Ｒ）の第４光学部分素子（３９Ｒ）は第４光学面（Ｏ４）を有し、
前記第３及び第４光学面（Ｏ３、Ｏ４）は、前記立体視光学系（１）の前記主軸（７）に対して回転対称である共通の数学的な面の部分面であり、
前記第１光学部分素子（３８Ｌ）及び前記第３光学部分素子（３９Ｌ）は、前記立体視光学系（１）の前記主軸（７）に沿って互いから距離（ｄ）を有する、請求項１に記載の立体視光学系（１）。
【請求項３】
前記第１光学部分素子（３８Ｌ）の前記第３光学部分素子（３８Ｒ）からの前記距離（ｄ）を前記立体視光学系（１）の前記主軸（７）に沿って変化させるアクチュエータ（１１）をさらに含む、請求項２に記載の立体視光学系（１）。
【請求項４】
前記第１光学部分素子（３８Ｌ）及び前記第３光学部分素子（３９Ｌ）は、前記立体視光学系（１）の共通のビーム経路（４Ｌ）に配置されている、請求項２又は３に記載の立体視光学系（１）。
【請求項５】
前記第１及び第２光学部分素子（３８Ｌ、３８Ｒ）、並びに好ましくは前記第３及び第４光学部分素子（３９Ｌ、３９Ｒ）も光学レンズである、請求項１から４のいずれかに記載の立体視光学系（１）。
【請求項６】
左側ビーム経路（４Ｌ）及び右側ビーム経路（４Ｒ）を介して物体（６）の立体画像を表示するための立体視光学系（１”）であって、
前記立体視光学系（１）は、
前記左側ビーム経路（４Ｌ）及び前記右側ビーム経路（４Ｒ）が共通して通る主要光学部品（１０）であって、光学主軸（７）を有する第１光学素子（３８）を有する主要光学部品（１０）と、
前記左側ビーム経路（４Ｌ）のみが通る複数の光学素子（３１Ｌ、３２Ｌ、３３Ｌ、３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３７Ｌ）を有する左側光学サブシステム（２Ｌ'）と、
前記右側ビーム経路（４Ｒ）のみが通る複数の光学素子（３１Ｒ、３２Ｒ、３３Ｒ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ、３７Ｒ）を有する右側光学サブシステム（２Ｒ'）とを含み、
光学素子（３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ、３８、３９）、及びいくつかの光学素子（３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ）によって形成される光学群のうちの少なくとも１つの屈折力は、前記左側ビーム経路（４Ｌ）の結像ビーム束（４Ｌ'）の断面及び前記右側ビーム経路（４Ｒ）の結像ビーム束（４Ｒ'）の断面が前記屈折力の変化に応じて変化するように可変であり、
前記主要光学部品（１０）の前記第１光学素子（３８、３９）の光学面（Ｏ１'、Ｏ２'）の合計面積は、前記主要光学部品（１０）の前記第１光学素子（３８、３９）の前記光学面（Ｏ１'、Ｏ２'）における前記結像ビーム束の断面によって覆われた面積の最大値（４Ｌ'ｍａｘ、４Ｒ'ｍａｘ）の１．８倍よりも小さい値を有することを特徴とする立体視光学系（１”）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの光学素子は可変屈折力を有する光学素子であり、前記少なくとも１つの光学素子（３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ、３８、３９）の屈折力は、前記光学素子（３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ、３８、３９）を制御することによって可変である、請求項６に記載の立体視光学系（１”）。
【請求項８】
前記光学群は、前記主要光学部品（１０）の少なくとも１つの光学素子（３８、３９）及び前記左側及び右側光学サブシステム（２ＯＬ'、２ＯＲ'）の少なくとも１つの光学素子（３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ）から形成され、
前記主要光学部品（１０）の前記少なくとも１つの光学素子（３８、３９）のうちの少なくとも１つ及び前記左側及び右側光学サブシステム（２Ｌ'、２Ｒ'）の前記少なくとも１つの光学素子（３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ）のうちの少なくとも１つは、前記光学群の屈折力を変化させるために互いに対して変位が可能である、請求項６に記載の立体視光学系（１”）。
【請求項９】
前記主要光学部品（１０）の前記第１光学素子（３８、３９）の光学面（Ｏ１'、Ｏ２'）の合計面積は、前記主要光学部品（１０）の前記第１光学素子（３８、３９）の前記光学面（Ｏ１'、Ｏ２'）における前記結像ビーム束の断面によって覆われた面積の最大値（４Ｌ'ｍａｘ、４Ｒ'ｍａｘ）の１．５倍、好ましくは１．３倍、好ましくは１．２倍、特に好ましくは１．１倍よりも小さい値を有する、請求項６、７又は８のいずれかに記載の立体視光学系（１”）。
【請求項１０】
前記主要光学部品（１０）は、前記第１及び第２光学素子（３８、３９）が共通の光学主軸（７）を有するように配置された少なくとも１つの第２光学素子（３９）を有し、
前記第１光学素子（３８）及び前記第２光学素子（３９）は、前記共通の光学主軸（７）に沿って互いから距離（ｄ）を有する、請求項６から９のいずれかに記載の立体視光学系（１”）。
【請求項１１】
前記第１光学素子（３８）の前記第２光学素子（３９）からの前記相対的な距離（ｄ）を前記光学主軸（７）に沿って変化させるアクチュエータ（１１）をさらに含む、請求項１０に記載の立体視光学系（１”）。
【請求項１２】
前記第１及び第２光学素子（３８、３９）は光学レンズである、請求項６から１１のいずれかに記載の立体視光学系（１”）。
【請求項１３】
前記立体視光学系（１）は、ユーザの頭部に固定可能な、頭部搭載可能ルーペである、請求項１から１２のいずれかに記載の立体視光学系（１”）。
【請求項１４】
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から１２のいずれかに記載の立体視光学系（１”）。
【請求項１５】
立体視光学系を製造する方法であって、
軸（Ａ）に対して回転対称である少なくとも１つの光学面（Ｏ）を有する少なくとも１つの第１光学素子（１３）を製造する工程（Ｓ１）と、
前記第１光学素子（１３）を少なくとも１つの第１光学部分素子（３８Ｌ）及び少なくとも１つの第２光学部分素子（３８Ｒ）に、前記第１及び第２光学部分素子（３８Ｌ、３８Ｒ）が前記第１光学素子（１３）の前記少なくとも１つの光学面（Ｏ）の一部を有するように分割する工程（Ｓ３）と、
前記第１光学部分素子（３８Ｌ）の光学面（Ｏ１）及び前記第２光学部分素子（３８Ｒ）の光学面（Ｏ２）が共通の光軸（７）に対して回転対称に配置されるように、前記第１光学部分素子（３８Ｌ）及び前記第２光学部分素子（３８Ｒ）をフレーム系に取り付ける工程（Ｓ４）と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記第１光学部分素子（３８Ｌ）の前記光学面（Ｏ１）及び前記第２光学部分素子（３８Ｒ）の前記光学面（Ｏ２）の面積の合計は、前記分割工程前の前記第１光学素子（１３）の前記光学面（Ｏ）よりも小さい、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記フレーム系は、第１フレーム構成要素（Ｆ１）及び第２フレーム構成要素（Ｆ３）を有し、前記方法は、
前記分割工程の前に、前記第１光学素子（１３）を前記第１フレーム構成要素（Ｆ１）に固定する工程（Ｓ２）をさらに含み、
前記分割工程の後に前記第１光学部分素子（３８Ｌ）及び前記第２光学部分素子（３８Ｒ）を前記フレーム系に取り付ける工程（Ｓ４）は、前記第１及び第２光学部分素子（３８Ｌ、３８Ｒ）が前記第１フレーム構成要素（Ｆ１）に固定されたまま、前記第１フレーム構成要素（Ｆ１）を前記第２フレーム構成要素（Ｆ３、Ｆ３'、Ｆ３”）に取り付ける工程を含む、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記フレーム系は、第１フレーム構成要素（Ｆ１、Ｆ５）及び第２フレーム構成要素（Ｆ３、Ｆ３'、Ｆ３”）を有し、前記方法は、
前記分割工程の前に、前記第１光学素子（１３）を補助フレーム（Ｆ４）に固定する工程と、
前記分割工程の後に、前記第１光学部分素子及び前記第２光学部分素子（３８Ｌ、３８Ｒ）が前記補助フレーム（Ｆ４）に固定されたまま、前記第１光学部分素子（３８Ｌ）及び前記第２光学部分素子（３８Ｒ）を前記第１フレーム構成要素（Ｆ１、Ｆ５）に固定する工程と、
前記第１光学部分素子（３８Ｌ）及び前記第２光学部分素子（３８Ｒ）を前記第１フレーム構成要素（Ｆ１、Ｆ５）に固定する前記工程の後に、前記第１光学部分素子（３８Ｌ）及び前記第２光学部分素子（３８Ｒ）を前記補助フレーム（Ｆ４）から取り外す工程とをさらに含み、
前記分割工程の後に前記第１光学部分素子（３８Ｌ）及び前記第２光学部分素子（３８Ｒ）を前記フレーム系に取り付ける前記工程は、前記第１及び第２光学部分素子（３８Ｌ、３８Ｒ）が前記第１フレーム構成要素（Ｆ１、Ｆ５）に固定されたまま、前記第１フレーム構成要素（Ｆ１、Ｆ５）を前記第２フレーム構成要素（Ｆ３、Ｆ３'、Ｆ３”）に取り付ける工程を含む、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１光学素子（１３）を分割する前記工程は、複数対の光学部分素子（３８Ｌ、３８Ｒ、３８Ｌ'、３８Ｒ'）に分割する工程を含み、
前記取付工程は、光学部分素子（３８Ｌ、３８Ｒ、３８Ｌ'、３８Ｒ'）の各対をそれぞれ別個のフレーム系に取り付けて、複数の立体視光学系を製造する工程を含む、請求項１５から１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のフレーム系の前記各フレーム系は、第１フレーム構成要素（Ｆ１、Ｆ１'）を有し、前記方法は、
前記分割工程の前に、前記複数のフレーム系の各フレーム系の前記第１フレーム構成要素（Ｆ１、Ｆ１'）を前記第１光学素子（１３）に固定する工程と、
前記第１フレーム構成要素（Ｆ１、Ｆ１'）のそれぞれに前記光学部分素子（３８Ｌ、３８Ｒ、３８Ｌ'、３８Ｒ'）の対がそれぞれ固定されたまま、前記複数のフレーム系の前記第１フレーム構成要素（Ｆ１、Ｆ１'）を互いに分離する工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を有する第２光学素子を製造する工程と、
前記第２光学素子を少なくとも１つの第３光学部分素子（３９Ｌ）及び少なくとも１つの第４光学部分素子（３９Ｒ）に、前記第３及び第４光学部分素子（３９Ｌ、３９Ｒ）が前記第２光学素子の前記少なくとも１つの光学面の一部を有するように分割する工程と、
前記第３光学部分素子（３９Ｌ）の光学面（Ｏ３）及び前記第４光学部分素子（３９Ｒ）の光学面（Ｏ４）が前記共通の光軸（７）に対して回転対称に配置されるように、前記第３光学部分素子（３９Ｌ）及び前記第４光学部分素子（３９Ｒ）を前記フレーム系に取り付ける工程とをさらに含む、請求項１５から２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記第１光学部分素子（３８Ｌ）及び前記第３光学部分素子（３９Ｌ）は、前記共通の光軸（７）に沿って互いから距離（ｄ）だけ離れている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記フレーム系は、前記第１光学部分素子（３８Ｌ）の前記第３光学部分素子（３９Ｌ）からの前記距離（ｄ）を前記共通の光軸（７）に沿って変化させるアクチュエータ（１１）を含む、請求項２１又は２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１光学部分素子（３８Ｌ）及び前記第３光学部分素子（３９Ｌ）は、前記立体視光学系（１）の共通のビーム経路（４Ｌ）に沿って配置されている、請求項２１から２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
立体視光学系（１）を製造する方法であって、
軸（Ａ）に対して回転対称である少なくとも１つの光学面（Ｏ）を有する第１光学素子（１３）を製造する工程（Ｓ１１）と、
軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を有する第２光学素子を製造する工程（Ｓ１２）と、
２つの直線状の切り込みを入れることにより、前記第１光学素子（１３）を第１中心部分素子（３８）及び２つの周辺部分素子（３８'、３８”）に分割する工程（Ｓ１３）と、
２つの直線状の切り込みを入れることにより、前記第２光学素子を第２中心部分素子（３９）及び２つの周辺部分素子に分割する工程（Ｓ１４）と、
前記第１中心部分素子（３８）の光学面（Ｏ１'）及び前記第２中心部分素子（３９）の光学面（Ｏ２'）が共通の光軸（７）に対してそれぞれ回転対称に配置されるように、前記第１中心部分素子（３８）及び前記第２中心部分素子（３９）をフレーム系に取り付ける工程（Ｓ１５）と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記第１中心部分素子（３８）及び前記第２中心部分素子（３９）は、前記共通の光軸（７）に沿って互いから距離（ｄ）だけ離れている、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記フレーム系は、前記第１中心部分素子（３８）の前記第２中心部分素子（３９）からの前記距離を前記共通の光軸（７）に沿って変化させるアクチュエータ（１１）を含む、請求項２５又は２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１及び第２光学素子（１３）のうちの少なくとも１つはレンズである、請求項１５から２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記立体視光学系（１）は、ユーザの頭部に固定可能な、頭部搭載可能ルーペである、請求項１５から２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
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１５から２８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体視光学系及び立体視光学系の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体視光学系は、典型的には、左側／第１ビーム経路を形成するための複数の光学素子を有する第１光学サブシステム及び右側／第２ビーム経路を形成するための複数の光学素子を有する第２光学サブシステムを有する。
【０００３】
一般に、立体視光学系では、上記２つのビーム経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において立体視角αを形成して互いに交差する。
【０００４】
２つのビーム経路は、典型的には、ユーザの左右の目にそれぞれ対応付けられているため、２つのビーム経路は、しばしば、左側及び右側ビーム経路とも呼ばれる。
【０００５】
ユーザの目の代わりに、２つのビーム経路を、例えば、第１又は第２の感光性の空間解像半導体素子に付与することもできる。第１及び第２半導体素子は、例えば、第１及び第２ＣＣＤチップであってもよい。この場合、通常、２つのビーム経路は、それぞれ第１及び第２ビーム経路と呼ばれる。このような立体視光学系は、例えば、ステレオカメラとして用いられる。
【０００６】
図９に、独国特許出願第１０１３４８９６号から公知である立体視光学系のビーム経路を示す。
【０００７】
同先行技術による立体視光学系９１は、２つの接眼系９２及び共通の対物系９３を有する。図９においては、ビーム経路９４Ｌ及び９４Ｒに導かれる部分ビーム束の中心ビームが示されている。ビーム経路９４Ｌ及び９４Ｒによって導かれる中心ビームは、観察対象の物体９５においてそれらは１つになり、かつ、立体視角αを形成して互いに交差するように、対物系９３によって結像される
ビーム経路９４Ｌ及び９４Ｒの中心ビームに関し、光学系９１は、光学系９１の共通の中心軸９６に対して対称に構成されている。物体９５から発せられた中心ビームは、共通の主要光学入射レンズ９７を介して立体視光学系９１の対物系９３に入射する。このように、２つのビーム経路９４Ｌ及び９４Ｒの２つの中心ビームに共通の対物系９３が形成される。
【０００８】
ここで、２つの中心ビームは、それらが重なり合わないけれども、使用される光学レンズ９７の異なる領域において共通の対物系９３を通るように、共通の対物系９３に導かれる。
【０００９】
共通の対物系９３を出た後、各中心ビームは接眼系９２に入射し、個々の接眼系９２は、２つのビーム経路９４Ｌ及び９４Ｒのうちのそれぞれ、従って、中心ビームのそれぞれと対応付けられる。
【００１０】
立体視光学系９１においてレンズ距離ｅ、ｆ及びｄをそれぞれ変化させることにより、観察された物体９５に対する可変の倍率（ズーム機能）を実現し、観察された物体９５に対する調節を行なうためのそれぞれの作動距離の変更（焦点合わせ）を行うことが可能である。ここで、２つのビーム経路９４Ｌ及び９４Ｒの２つの中心ビームに対して共通の対物系９３を利用することにより、距離ｄを適合させることによって距離の変更（焦点合わせ）を行った後であっても、２つの中心ビームが物体平面内で１つになること、及び、これによってそれらが立体視角αを形成して常に交差することが保証される。これは、共通の対物系９３の光学レンズの光学面を適切に選択することによって実現される。
【００１１】
引用によってその全てが援用される独国特許出願第１０１３４８９６号の内容は、本願の開示の一部をなしている。
【００１２】
上記立体視系の欠点は、共通の対物系が非常に重いことである。その理由は、２つの中心ビームを、それらが共通の対物系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通るように共通の対物系に導かなければならないからである。さらに、対物系の光学レンズは、２つの中心ビームの通過領域の一定の変位、拡大及び／又は縮小を可能にすることが要求される。結果として、２つの中心ビームによって共用される共通の対物系の光学レンズを、非常に大きい寸法に設計しなければならない。
【００１３】
このような立体視系を、例えば、頭部搭載可能ルーペとして使用する際、対物系の重量が大きいことにより、ユーザの可動性が大きく損なわれる。その上、重量が大きいことにより、しばしば、ユーザの早期疲労及び首の筋肉の痙攣が起きる。
【００１４】
特許文献ＤＥ２１５９０９３から、左側及び右側結像ビーム経路が完全に別々に導かれる立体顕微鏡が公知である。ここで、２つの結像ビーム経路のそれぞれにおいて、周縁部を除去することによって偏心させた対物レンズが用いられている。さらに、各レンズの除去された部分の面積は、対応するレンズの残りの面積よりもかなり小さい。２つの対物レンズは、立体顕微鏡の対物系内に物体に向かって配置され、除去された部分は互いに対向している。
【００１５】
ＤＥ２１５９０９３から既知である構成において、まず、２つの偏心レンズを製造するためには、これらに対応して２つのより大きいレンズを設けなければならないことは不利である。これら２つのより大きいレンズは、グリーノー式のように、精度良く製造されなければならない。結果として、上記公知の系は、製造コストが高い。さらに、上記公知の立体顕微鏡では、２つの偏心した対物レンズを互いに十分な精度で配置することは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
一実施の形態によれば、本発明は、十分な精度で、簡単かつ経済的に製造することができる軽量な対物系を有する立体視光学系を提供することを目的とする。
【００１７】
さらなる実施の形態によれば、本発明は、要求される精度で、簡単な手段を用いて経済的に製造することができる軽量な対物系を有する立体視光学系の製造を可能にする方法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】
【００１８】
別の２つの実施の形態によれば、前述の目的は、独立請求項１又は６のいずれかの特徴を有する立体視光学系によって達成される。さらに、別の２つの実施の形態によれば、前述の目的は、独立請求項１５及び２５のいずれかの特徴の組み合わせを含む方法によって達成される。これらのそれぞれの従属請求項においては、有利な実施の形態が示されている。
【００１９】
一実施の形態によれば、立体視光学系は、立体視光学系の左側ビーム経路を形成するための複数の光学素子を有する第１光学サブシステムと、立体視光学系の右側ビーム経路を形成するための複数の光学素子を有する第２光学サブシステムとを含む。ここで、第１光学サブシステムの少なくとも１つの第１光学部分素子は第１光学面を有し、第２光学サブシステムの少なくとも１つの第２光学部分素子は第２光学面を有する。さらに、第１及び第２光学面は、立体視光学系の共通の主軸に対して回転対称である共通の数学的な面（mathematical surface）の部分面である。
【００２０】
２つの光学部分素子の２つの光学面は、立体視光学系の共通の主軸に対して回転対称である数学的な面の部分面であるため、２つの光学部分素子は、左側及び右側ビーム経路に共通する、立体視光学系の１つの光学素子として機能する。しかし、本実施の形態においては、左側及び右側ビーム経路に対して共通の光学素子を用いることは必要とされていない。このことにより、配置の自由度が増すと共に、例えば、２つのビーム経路を構造上分離することが可能になる。しかし、２つのビーム経路を構造上分離するためには、２つのビーム経路は、光学部分素子の領域内で重なり合わないことが必要とされる。
【００２１】
さらに、立体視光学系の左側及び右側ビーム経路の第１及び第２光学部分素子の第１及び第２光学面を上述のように選択することにより、２つの光学部分素子を、分割前に共通の数学的な面を規定する単一の光学素子から分離することによって形成することが可能となる。従って、共通の数学的な面を規定する光学面を有する１つの回転対称な光学素子を精度良く製造しさえすればよい。次いで、２つの光学部分素子は、例えば、鋸引き又は切削によってこのような光学素子から形成してもよい。これによって、２つの光学部分素子の２つの光学面が同一の精度を有することが保証される。結果として、上記立体視光学系の対物系を、特に簡単に、従って、経済的に製造することができる。
【００２２】
さらに、一実施の形態によれば、２つの光学部分素子の第１及び第２光学面は、合計において、共通の数学的な面よりも小さい表面を有する。左側及び右側ビーム経路に対して１つの共通の光学素子を用いる場合に比べて第１及び第２光学部分素子の材料が削減されているため、これにより、立体視光学系の構成の縮小化及び立体視光学系の軽量化がもたらされる。
【００２３】
一実施の形態によれば、第１光学サブシステムの第３光学部分素子は第３光学面を有し、第２光学サブシステムの第４光学部分素子は第４光学面を有する。ここで、第３及び第４光学面は、立体視光学系の主軸に対して回転対称である１つの共通の数学的な面の部分面である。さらに、第１光学部分素子及び第３光学部分素子は、立体視光学系の主軸に沿って互いにある一定の距離だけ離れている。
【００２４】
この場合、一実施の形態によれば、立体視光学系が、第１光学部分素子と第３光学部分素子との間の距離を立体視光学系の主軸に沿って変化させるアクチュエータをさらに含むことが有利であり得る。
【００２５】
既に述べたように、第１及び第２光学部分素子の第１及び第２光学面、並びに、第３及び第４光学部分素子の第３及び第４光学面は、立体視光学系の共通の主軸に対して回転対称である１つの共通の数学的な面の対をなす部分面である。従って、第１光学部分素子の第３光学部分素子からの距離を立体視光学系の主軸に沿って変化させることは、第２光学部分素子の第４光学部分素子からの距離を立体視光学系の主軸に沿って変化させることも自動的に伴う。
【００２６】
一実施の形態によれば、立体視光学系の第１光学部分素子及び第３光学部分素子は、立体視光学系の共通のビーム経路に配置されている。
【００２７】
このような構成により、左側及び右側ビーム経路に対して共通の光学素子を利用することなく、観察対象の物体に対する調節を行なうための作動距離の変更（焦点合わせ）を行なうことが可能となる。作動距離の変更は、第１及び第２光学部分素子の第３及び第４光学部分素子からの距離を立体視光学系の主軸に沿って変化させることによって行なわれる。第１及び第２光学部分素子並びに、第３及び第４光学部分素子に対して共通の数学的な面を適切に選択することで、前述の構成により、作動距離の変更後、従って、光学部分素子間の距離の変更後であっても、左側及び右側ビーム経路の中心ビームが立体視光学系の物体平面において立体視角αを形成して常に自動的に交差することが保証される。
【００２８】
最も単純な場合において、第１及び第２光学部分素子、並びに、該当する場合には、第３及び第４光学部分素子もそれぞれ光学レンズである。あるいは、第１及び第２及び／又は第３及び第４光学部分素子は、例えば、光学ミラーであってもよい。
【００２９】
さらなる実施の形態によれば、左側ビーム経路及び右側ビーム経路を介して物体の立体画像を表示するための立体視光学系が提供される。
【００３０】
ここで、このさらなる実施の形態による立体視光学系は、左側ビーム経路及び右側ビーム経路が共通して通る主要光学部品であって、光学主軸を有する（少なくとも）１つの第１光学素子を有する主要光学部品と、左側ビーム経路のみが通る複数の光学素子を有する左側光学サブシステムと、右側ビーム経路のみが通る複数の光学素子を有する右側光学サブシステムとを含む。ここで、少なくとも１つの光学素子の屈折力及び／又は複数の光学素子によって形成される光学群の屈折力は、左側ビーム経路の結像ビーム束の断面及び右側ビーム経路の結像ビーム束の断面が上記屈折力の変化に応じて変化するように可変である。
【００３１】
ここで、さらに、主要光学部品の第１光学素子の光学面の合計面積は、主要光学部品の第１光学素子の光学面における結像ビーム束の断面によって覆われた面積の最大値の１．８倍よりも小さい値を有する。
【００３２】
結果として、前述の立体視光学系によれば、主要光学部品の少なくとも１つの第１光学素子が、当該第１光学素子の光学面における結像ビーム束の最大断面に適合させた構造形状（structural shape）を有することが保証される。それによって、最小の構造形状を有する、従って、最小の重量をも有する第１光学素子を提供することが可能である。
【００３３】
同時に、前述の立体視光学系により、第１光学素子の光学面の合計面積が、結像ビーム束のかなりの部分を収容し、かつ、第１光学素子を取り付けるのに十分であることが保証される。
【００３４】
一実施の形態によれば、上記少なくとも１つの光学素子は可変屈折力を有する光学素子であり、上記少なくとも１つの光学素子の屈折力は、光学素子を制御することによって可変である。
【００３５】
可変の、従って、調節可能かつ変更可能な屈折力を有するレンズは、先行技術、例えば、米国特許第４,７９５,２４８号又は米国特許第５,８１５,２３３号から公知である。調節可能な屈折力を有するこのようなレンズは、電極構造によって制御可能な液晶層を含み、液晶層によって規定される光路長を、当該層を通るビームに対して所望の値に調節する。これは、場所に応じて、すなわち、レンズ断面に渡って行なわれ、それにより自在なレンズ効果が達成される。
【００３６】
あるいは、このような可変屈折力を有する光学素子は、例えば、流体レンズであってもよい。典型的に、流体レンズは、２つの窓（入射窓及び出射窓）を有するハウジングを含み、これらの窓の間には、好ましくは本質的に混合が不可能な、屈折力の異なる２つの液体が封入されている。ハウジングにより、液体レンズの光軸に対して対称な円錐壁が２つの液体に対して形成される。円錐壁には、２つの液体間の境界層が接触し、接触角を形成している。一方の液体は導電性を有し、他方の液体は本質的に非導電性を有する。２つの液体間の境界層が上記壁との間に有する角度は、電圧を印加することによって変化させることができる。２つの液体の屈折力が異なっているため、光軸に沿ってレンズを通る光ビームに対する上記レンズのレンズ効果は、変更が可能である。
【００３７】
液体レンズは、例えば、フランス、リヨン、６９００７のバリオプティック社から購入することができる。
【００３８】
境界層の形状をその屈折力を変更することによって変化させることを利用したさらなる液体レンズが、引用により本願に開示の全体が援用される米国特許第６，３６９，９５４号、カナダ特許第２，３６８，５５３号及び米国特許第４,７８３,１５５号から公知である。
【００３９】
一実施の形態によれば、光学群は、主要光学部品の少なくとも１つの光学素子及び左側及び右側光学サブシステムの少なくとも１つの光学素子から形成され、主要光学部品の上記少なくとも１つの光学素子及び／又は左側及び右側光学サブシステムの上記少なくとも１つの光学素子は、上記光学群の屈折力を変化させるために互いに対して変位が可能である。
【００４０】
このような変位可能性は、通常、ズーム機能及び／又は焦点合わせ機能を実現するために付与される。ここで、ズーム機能及び／又は焦点合わせ機能は、必要に応じて、主要光学部品及び／又は左側及び右側光学サブシステムによって実現されてもよい。主要な系と左側又は右側光学サブシステムとの組み合わせによって実現することも可能である。
【００４１】
一実施の形態によれば、主要光学部品の第１光学素子の光学面の合計面積は、主要光学部品の第１光学素子の光学面における結像ビーム束の断面によって覆われた面積の最大値の１．５倍、好ましくは１．３倍よりも小さい値を有する。一実施の形態によれば、主要光学部品の第１光学素子の光学面の合計面積は、主要光学部品の第１光学素子の光学面における結像ビーム束の断面によって覆われた面積の最大値の１．２倍、特に、１．１倍よりも小さい値を有する。
【００４２】
一実施の形態によれば、主要光学部品は、第１及び第２光学素子が１つの共通の光学主軸を有するように配置された少なくとも１つの第２光学素子を有する。ここで、第１光学素子及び第２光学素子は、共通の光学主軸に沿って互いからある一定の距離だけ離れている。
【００４３】
立体視光学系を観察対象の物体に対して調節するための作動距離の変更（焦点合わせ）を可能にするために、一実施の形態によれば、立体視光学系は、第１光学素子の第２光学素子からの相対的な距離を上記光学主軸に沿って変化させるアクチュエータをさらに含んでいてもよい。これによって、第１及び第２光学素子の光学面が適切に選択されれば、上記の構成により、作動距離を変更した後、従って、第１光学素子の第２光学素子からの相対的な距離を変更した後でも、左側及び右側ビーム経路が立体視光学系の物体平面において立体視角αを形成して常に自動的に交差することが保証される。
【００４４】
一実施の形態によれば、第１及び第２光学素子のそれぞれは、光学レンズである。あるいは、第１及び／又は第２光学素子は、例えば、光学ミラーであってもよい。
【００４５】
一実施の形態によれば、立体視光学系は、ユーザの頭部に固定可能な、頭部搭載可能ルーペである。なぜならば、この場合、前述の構成に関連する重量の削減が特に有益であるからである。
【００４６】
別の実施の形態によれば、立体視光学系は、例えば、立体顕微鏡、特に、手術用顕微鏡であってもよい。
【００４７】
一実施の形態によれば、立体視光学系を製造する方法は、以下の工程を含む：軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を有する少なくとも１つの第１光学素子を製造する工程と、第１光学素子を少なくとも１つの第１光学部分素子及び少なくとも１つの第２光学部分素子に、第１及び第２光学部分素子が第１光学素子の上記少なくとも１つの光学面の一部を有するように分割する工程と、第１光学部分素子の光学面及び第２光学部分素子の光学面が共通の光軸に対して回転対称に配置されるように、第１光学部分素子及び第２光学部分素子をフレーム系に取り付ける工程。
【００４８】
単一の第１光学素子からの分離によって第１及び第２光学部分素子を製造する上記方法により、両方の光学部分素子の両方の光学面が、第１光学素子の光学面と同じ精度及び特性を有することが保証される。従って、第１光学素子の光学面（軸に対して回転対称である光学面）を所望の精度で製造しさえすればよい。
【００４９】
これによって、第１及び第２光学部分素子のフレーム系における前述の配置により、第１及び第２光学部分素子の光学面が、共通の光軸に対して、１つの共通の光学素子の光学面として機能することが保証される。
【００５０】
結果として、前述の方法により、立体視光学系を、要求される精度で、より簡単かつ費用効率が高い方法で製造することが可能となる。
【００５１】
一実施の形態によれば、第１光学部分素子の光学面及び第２光学部分素子の光学面の面積の合計は、分割工程前の第１光学素子の光学面よりも小さい。
【００５２】
これにより、立体視光学系の構造形状（construction form）が縮小化され、立体視光学系が軽量化される。さらに、該当する場合には、複数対の第１及び第２光学部分素子を第１光学素子から形成することができる。
【００５３】
一実施の形態によれば、フレーム系は、第１フレーム構成要素及び第２フレーム構成要素を有し、上記方法は、分割工程の前に、第１光学素子を第１フレーム構成要素に固定する工程をさらに含む。一実施の形態によれば、分割工程の後に第１光学部分素子及び第２光学部分素子をフレーム系に取り付ける工程は、第１及び第２光学部分素子が第１フレーム構成要素に固定されたまま、第１フレーム構成要素を第２フレーム構成要素に取り付ける工程を含む。
【００５４】
第１及び第２光学部分素子は第１フレーム構成要素に固定されたままであるため、第１光学素子を分割する工程の後であっても、少なくとも１つの分割線を適切に選択することによって、分割工程後に、第１光学部分素子の光学面及び第２光学部分素子の光学面が共通の光軸に対して回転対称となるように自動的に配置されることが保証される。立体視光学系において第１フレーム構成要素を第２フレーム構成要素上に組み立てる工程により、第１光学部分素子及び第２光学部分素子をフレーム系に取り付ける工程がかなり簡略化される。同時に、第１及び第２光学部分素子の互いに対する相対的な配置の精度が、特に簡単な方法で向上される。
【００５５】
変形された実施の形態によれば、フレーム系は、第１フレーム構成要素及び第２フレーム構成要素も有する。ここで、上記方法は、分割工程の前に、第１光学素子を補助フレームに固定する工程を含む。さらに、上記方法は、分割工程の後に、第１光学部分素子及び第２光学部分素子が補助フレームに固定されたまま、第１光学部分素子及び第２光学部分素子を第１フレーム構成要素に固定する工程を含む。第１光学部分素子及び第２光学部分素子を第１フレーム構成要素に固定する工程の後に、第１光学部分素子及び第２光学部分素子を補助フレームから取り外す工程が行なわれる。分割工程の後に第１光学部分素子及び第２光学部分素子をフレーム系に取り付ける工程は、第１及び第２光学部分素子が第１フレーム構成要素に固定されたまま、第１フレーム構成要素を第２フレーム構成要素に取り付ける工程を含む。
【００５６】
第１光学素子が固定された補助フレームを分割工程の前に用いることにより、分割工程によって形成される光学部分素子の互いに対する相対的な位置及び向きも分割工程後に維持されることが保証される。同時に、補助フレームは、第１光学素子を、例えば、鋸を用いて複数の対の光学部分素子に分断することが容易にできるように選択してもよい。光学部分素子は、第１フレーム構成要素への固定工程の後になってからしか補助フレームから取り外されないため、光学部分素子の互いに対する相対的な位置及び向きも移動工程後に維持されることも保証される。さらに、立体視光学系において第１フレーム構成要素を第２フレーム構成要素の上部に組み立てることにより、第１光学部分素子及び第２光学部分素子をフレーム系に取り付ける工程が大幅に簡略化されると共に、高い精度が保証される。
【００５７】
第１フレーム構成要素は、第１光学素子全体を支持する必要はなく、第１光学素子の分割を可能にする必要もないため、補助フレームを用いることにより、第１フレーム構成要素もまた、特にコンパクトな構造形状を有し得る。
【００５８】
一実施の形態によれば、複数の立体視光学系を製造するために、第１光学素子を分割する工程は、複数対の光学部分素子に分割する工程を含み、取付工程は、光学部分素子の各対をそれぞれ別個のフレーム系に取り付けることが考えられる。
【００５９】
従って、単一の第１光学素子から、複数の立体視光学系に対する複数対の光学部分素子を形成することができる。それによって、立体視光学系の製造コストを大幅に削減することができる。
【００６０】
この場合、一実施の形態によれば、複数のフレーム系のそれぞれは、第１フレーム構成要素を含むことが考えられる。さらに、一実施の形態によれば、上記方法は、分割工程の前に、複数のフレーム系のそれぞれの第１フレーム構成要素を第１光学素子に固定する工程を含む。上記方法は、次いで、第１フレーム構成要素のそれぞれに光学部分素子のそれぞれの対が固定されたまま、複数のフレーム系の第１フレーム構成要素を互いに分離する工程を含む。
【００６１】
分割工程後、光学部分素子の各対は第１フレーム構成要素のそれぞれに固定されたままであるため、分割線を適切に選択することにより、光学部分素子対の光学面が、分割工程後に、共通の光軸に対して回転対称となるように自動的に配置されることが高い精度で保証される。
【００６２】
一実施の形態によれば、上記方法は、軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を有する第２光学素子を製造する工程をさらに含む。さらに、上記方法は、第２光学素子を少なくとも１つの第３光学部分素子及び少なくとも１つの第４光学部分素子に、第３及び第４光学部分素子が第２光学素子の少なくとも１つの光学面の一部を有するように分割する工程を含む。さらに、上記方法は、第３光学部分素子の光学面及び第４光学部分素子の光学面が共通の光軸に対して回転対称に配置されるように、第３光学部分素子及び第４光学部分素子をフレーム系に取り付ける工程を含む。
【００６３】
一実施の形態によれば、第１光学部分素子及び第３光学部分素子は、共通の光軸に沿って互いから距離（ｄ）だけ離れて配置されてもよい。
【００６４】
一実施の形態によれば、フレーム系は、第１光学部分素子の第３光学部分素子からの距離を共通の光軸に沿って変化させるアクチュエータを含む。
【００６５】
別の実施の形態において、第１光学部分素子及び第３光学部分素子は、立体視光学系の共通のビーム経路に配置されている。
【００６６】
従って、前述の方法により、観察対象の物体に対する調節を行なうための作動距離の変更（焦点合わせ）を可能にする立体視光学系を製造することができる。作動距離の変更は、第１及び第２光学部分素子の第３及び第４光学部分素子からの距離を共通の光軸に沿って変化させることによって行なわれる。第１及び第２光学素子のそれぞれの光学面が適切に選択されれば、前述の方法によって実現される構成により、作動距離の変更後、従って、第１及び第２光学部分素子の第３及び第４光学部分素子からの距離の変更後であっても、光学素子を通る中心ビームが立体視光学系の物体平面において立体視角αを形成して常に自動的に交差することが保証される。
【００６７】
さらなる実施の形態によれば、立体視光学系を製造する方法は、以下の工程を含む：軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を有する第１光学素子を製造する工程と、軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を有する第２光学素子を製造する工程と、２つの直線状の切り込みを入れることにより、第１光学素子を第１中心光学部分素子及び２つの周辺光学部分素子に分割する工程と、２つの直線状の切り込みを入れることにより、第２光学素子を第２中心光学部分素子及び２つの周辺光学部分素子に分割する工程と、第１中心光学部分素子の光学面及び第２中心光学部分素子の光学面が１つの共通の光軸に対してそれぞれ回転対称に配置されるように、第１中心光学部分素子及び第２中心光学部分素子をフレーム系に取り付ける工程。
【００６８】
第１及び第２光学素子を、それぞれ、第１及び第２中心光学部分素子並びに２つの周辺光学部分素子に分割し、第１及び第２中心光学部分素子のみが立体視光学系のフレーム系に取り付けられることにより、立体視光学系の軽量化が特に簡単に実現される。
【００６９】
一実施の形態によれば、第１中心光学部分素子及び第２中心光学部分素子は、共通の光軸に沿って互いからある一定の距離だけ離れるように配置されることが考えられる。
【００７０】
一実施の形態によれば、フレーム系は、第１中心光学部分素子の第２中心光学部分素子からの距離を共通の光軸に沿って変化させるアクチュエータを含む。
【００７１】
従って、前述の方法により、観測対象の物体に対する調節を行なうための作動距離の変更（焦点合わせ）を可能にする立体視光学系を製造することができる。作動距離の変更は、第１及び第２中心光学部分素子の互いからの相対的な距離を共通の光軸に沿って変化させることによって行なわれる。それによって、第１及び第２光学素子の各光学面、従って、第１及び第２中心光学部分素子の各光学面が適切に選択されれば、前述の方法によって実現される構成により、作動距離の変更後、従って、第１及び第２中心光学部分素子間の上記相対的な距離の変更後であっても、立体視光学系の左側ビーム経路及び右側ビーム経路の光学部分素子を通る中心ビームが常に（すなわち、立体視系が応用される範囲内において）立体視光学系の物体平面において立体視角αで自動的に交差することが保証される。
【００７２】
一実施の形態によれば、第１及び／又は第２光学素子は光学レンズであってもよい。しかし、別の実施の形態によれば、第１及び／又は第２光学素子は例えば光学ミラーであってもよい。
【００７３】
一実施の形態によれば、立体視光学系は、ユーザの頭部に固定可能な、頭部搭載可能ルーペである。
【００７４】
別の実施の形態によれば、立体視光学系は、立体顕微鏡、特に、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】
【００７５】
以下に、本発明の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１Ａは、頭部搭載可能ルーペを例として用いて、本発明の第１の実施の形態における立体視系を通るビーム経路を模式的に示した図、
図１Ｂは、手術用顕微鏡を例として用いて、本発明の第２の実施の形態における立体視系を通るビーム経路を模式的に示した図、
図２Ａは、図１Ａに示す頭部搭載可能ルーペの光学部品及び通過ビーム束を模式的に示した空間図、
図２Ｂは、本発明の別の実施の形態における立体視光学系のサブシステムの光学部品及び通過ビーム束を模式的に示した空間図、
図２Ｃは、図１Ｂに示す手術用顕微鏡の光学部品及び通過ビーム束を模式的に示した空間図、
図３Ａは、第１（又は第２）光学素子を模式的に示した正面図、
図３Ｂは、図３Ａの第１（又は第２）光学素子を模式的に示した側面図、
図３Ｃは、上記別の実施の形態における光学素子を模式的に示した正面図、
図３Ｄは、上記第２の実施の形態における第１（又は第２）光学素子を模式的に示した正面図、
図３Ｅ及び図３Ｆは、別の実施の形態における第１（又は第２）光学素子をそれぞれ模式的に示した正面図、
図４Ａは、２つのフレーム系の２つの第１フレーム構成要素に固定された第１（又は第２）光学素子を模式的に示した正面図、
図４Ｂは、模式的に示した図４Ａの背面図、
図４Ｃは、模式的に示した図４Ａの側面図、
図５は、図４Ａにおいて用いられる第１フレーム構成要素を模式的に示した正面図、
図６は、補助フレームに固定された第１（又は第２）光学素子を模式的に示した正面図、
図７は、図６に示す補助フレームに連結して用いられる第１フレーム構成要素を模式的に示した正面図、
図８Ａは、第１の実施の形態における立体視光学系の製造方法のフローチャート、
図８Ｂは、別の実施の形態における立体視光学系の製造方法のフローチャートである。
【００７６】
図１Ａにおいて、本発明の第１の実施の形態における立体視光学系を通るビーム経路が、頭部搭載可能ルーペ１を一例として用いて、模式的に示されている。
【００７７】
頭部搭載可能ルーペ１の光学系は、左側（第１）及び右側（第２）ビーム経路４Ｌ及び４Ｒに共通の当該光学系の中心軸７に対して対称となるように、左側（第１）光学サブシステム２Ｌ及び右側（第２）光学サブシステム２Ｒによって構成されている。図１Ａにおいて、これらを通るビーム束の中心ビームは、それぞれ、左側及び右側ビーム経路４Ｌ及び４Ｒを表している。
【００７８】
頭部搭載可能ルーペ１は、観察者の左右の目５Ｌ及び５Ｒが、それぞれ、頭部搭載可能ルーペ１の左側及び右側出射接眼レンズ３１Ｌ、３１Ｒを覗き込むように、ヘッドバンドを用いて観察者の頭部に固定可能である。図１Ａは、出射接眼レンズ３１Ｌ、３１Ｒを通して観察者の目５Ｌ、５Ｒに供給される、左側及び右側ビーム経路４Ｌ及び４Ｒを通る部分ビーム束の左側及び右側中心ビームを示す。中心ビームは、頭部搭載可能ルーペ１のミラー３２Ｌ、３３Ｌ、３７Ｌ、又は３２Ｒ、３３Ｒ、３７Ｒによって繰り返し折り曲げられ、観察対象の物体６において１つになり、かつ、それによって互いに立体視角αを形成して交差するように、対物系１０によって結像される。
【００７９】
従って、頭部搭載可能ルーペ１は、観察者のそれぞれの目５Ｌ、５Ｒに、両方の像の観察角が立体視角αだけ異なる物体６の像をマッピングし、それによって、観察された物体６の立体空間像が観察者に向かって浮かび上がる。立体視角αの大きさは、頭部搭載可能ルーペ１の対物系１０からの観察された物体６の各作動距離ａに依存する。一実施の形態によれば、立体視角αは、２°〜１０°である。さらなる実施の形態によれば、立体視角αは、４°〜６°である。
【００８０】
物体６から入射した２つのビーム経路４Ｌ、４Ｒの中心ビームは、頭部搭載可能ルーペ１の対物系１０に入射し、対物系１０は、二対の光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ及び３９Ｌ、３９Ｒによって形成されている。
【００８１】
ここで、第１光学部分レンズ３８Ｌは第１光学面Ｏ１を有し、第２光学部分レンズ３８Ｒは第２光学面Ｏ２を有し、第３光学部分レンズ３９Ｌは第３光学面Ｏ３を有し、第４光学部分レンズ３９Ｒは第４光学面Ｏ４を有する。ここで、第１及び第２光学面Ｏ１及びＯ２、並びに、第３及び第４光学面Ｏ３及びＯ４は、それぞれ、頭部搭載可能ルーペ１の共通の主軸７に対して回転対称である１つの共通の数学的な面の対をなす部分面である。結果として、これらの対の光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ及び３９Ｌ、３９Ｒは、それぞれ、左側及び右側ビーム経路４Ｌ及び４Ｒの左側及び右側中心ビームに共通の光学レンズとして機能する。
【００８２】
一実施の形態によれば、上記共通の数学的な面は連続している。さらなる実施の形態によれば、共通の数学的な面は、連続した凹面又は凸面であり、従って、定符号の曲率を示す。さらなる実施の形態によれば、共通の数学的な面は球面である。
【００８３】
図１Ａから明らかなように、二対の光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ及び３９Ｌ、３９Ｒの第１及び第２光学面Ｏ１、Ｏ２並びに第３及び第４光学面Ｏ３、Ｏ４は、二対の光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ及び３９Ｌ、３９Ｒがそれぞれ１つの共通の光学レンズによって形成される場合に生じる面積Ｏよりも、それぞれ、合計において小さい面積である。従って、前述の構成により、レンズ材料の削減、ひいては頭部搭載可能ルーペ１の軽量化が達成される。
【００８４】
第１及び第３光学部分レンズ３８Ｌ、３９Ｌ並びに第２及び第４光学部分レンズ３８Ｒ、３９Ｒは、それぞれ、頭部搭載可能ルーペ１の中心軸７に沿って、距離ｄだけ互いから離されている。ここで、第１及び第３光学部分素子３８Ｌ、３９Ｌ並びに第２及び第４光学部分素子３８Ｒ、３９Ｒは、それぞれ、頭部搭載可能ルーペ１の１つの共通のビーム経路４Ｌ及び４Ｒに配置されている。
【００８５】
図２Ａ及び図２Ｂに示すモータ（アクチュエータ）１１により、この距離ｄは、頭部搭載可能ルーペ１の制御装置１２に従って調節することができる。
【００８６】
焦点合わせは、頭部搭載可能ルーペ１を観察された物体６のそれぞれの作動距離ａに対して調節するモータ１１によって距離ｄを中心軸に沿って変化させることにより行われる。これによって、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ並びに第３及び第４光学部分レンズ３９Ｌ、３９Ｒにそれぞれ共通の数学的な面を適切に選択することにより、前述の構成によって、作動距離ａの変更後、従って、距離ｄの変更後であっても、左側及び右側ビーム経路の中心ビームが頭部搭載可能ルーペ１の物体平面６において立体視角αを形成して常に自動的に交差することが保証される。
【００８７】
さらに、頭部搭載可能ルーペ１においてレンズ距離ｅ及びｆを変化させることにより、観察された物体６に対する調節可能な倍率（ズーム機能）が可能である。
【００８８】
本実施の形態の図１Ａからよく分かるように、左側及び右側中心ビーム４Ｌ、４Ｒは、別個の左側光学素子３１Ｌ、３２Ｌ、３３Ｌ、３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３７Ｌ、３８Ｌ、３９Ｌ及び右側光学素子３１Ｒ、３２Ｒ、３３Ｒ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ、３７Ｒ、３８Ｒ、３９Ｒからそれぞれ排他的に導かれる。あるいは、光学レンズ３８Ｌ、３８Ｒ、３９Ｌ、３９Ｒによって形成される対物系１０の領域において、左側及び右側中心ビーム４Ｌ、４Ｒに共通の少なくとも１つの光学素子（図示せず）をさらに設けることもできる。
【００８９】
対物系１０を通過した後、中心ビーム４Ｌ及び４Ｒは、それぞれ、接眼系８に入射し、個々の接眼系８は、２つの中心ビーム４Ｌ、４Ｒのそれぞれに別々に対応付けられる。ここで、対物系１０は、物体６から入射するビーム束を無限遠にマッピングする。
【００９０】
頭部搭載可能ルーペ１の構成を説明するために、図２Ａは、観察者３の左目５Ｌから入射する部分ビーム束４Ｌ'の空間図を示し、部分ビーム束４Ｌ'の中心ビームは、図１Ａに示されている。
【００９１】
ここで、図２Ａは、光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ及び３９Ｌ、３９Ｒがそれぞれ固定された２つの第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ２をさらに示している。光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ及び３９Ｌ、３９Ｒをそれぞれ保持する２つの第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ２は、上記頭部搭載可能ルーペ１のフレーム系の第２フレーム構成要素Ｆ３、Ｆ３'、Ｆ３”によって保持されている。
【００９２】
ここで、図２Ａにおいて、第２フレーム構成要素Ｆ３は、頭部搭載可能ルーペ１の中心軸７に沿って、制御装置１２によって制御されるモータ１１により変位させることが可能である。ここで、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒを保持する第１フレーム構成要素Ｆ１と第３及び第４光学部分レンズ３９Ｌ、３９Ｒを保持する第１フレーム構成要素Ｆ２との間の距離ｄは、調節可能である。結果として、第３及び第４光学部分レンズ３９Ｌ、３９Ｒを保持する第１フレーム構成要素Ｆ２と物体平面との間の作動距離ａ（図１参照）も変更が可能となり、この物体平面において、物体６の結像は、目５Ｌ、５Ｒに鋭く集束するように行われる。ここに示した説明のための実施の形態において、距離ｄは、１８.０ｍｍ〜０.５ｍｍの範囲で変更が可能であり、２５０ｍｍ〜５００ｍｍの範囲で作動距離ａの変更が行われる。
【００９３】
さらに、図２Ａにおいて、第１フレーム構成要素Ｆ１は、第２フレーム構成要素Ｆ３'、Ｆ３”によって保持されている。第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒを保持する第１フレーム構成要素Ｆ１は、頭部搭載可能ルーペ１の中心軸７に直交する２つの方向ｘ、ｙに、制御装置１２によって制御される第２フレーム構成要素Ｆ３'、Ｆ３”によって変位が可能である。第１フレーム構成要素Ｆ１のこの横方向の変位は、頭部搭載可能ルーペ１の振動又はぐらつきを自動的に取り消す働きをする。このため、制御装置１２は、頭部搭載可能ルーペ１の振動及び位置の変更にそれぞれ用いられるセンサ（図示せず）に接続されている。
【００９４】
上記のように頭部搭載可能ルーペ１を一例として本発明を説明したが、本発明の立体視光学系は、例えば、立体顕微鏡、特に、手術用顕微鏡であってもよい。さらに、図１Ａ及び図２Ａに示す光学素子の数及び光学部分レンズの数は様々であり得ることが理解される。さらに、本発明の立体視系の光学素子及び光学部分レンズは、屈折力等の異なる２つ又はそれ以上の光学部分レンズから構成された複合素子であってもよい。さらに、立体視光学系の光学素子の１つ又はいくつかは、可変屈折力レンズ（例えば、流体レンズ又は流体結晶レンズ（ＬＣ−レンズ））であってもよい。光学レンズを用いる代わりに、光学素子又は光学部分レンズとして、それぞれ光学ミラーを用いることもできる。
【００９５】
以下、本発明における上記頭部搭載可能ルーペ１の製造方法の実施の形態を、図１Ａ、図２Ａ、図３Ａ、図３Ｂ、図４〜図７及び図８Ａを参照しながらさらに説明する。この方法は、例えば、頭部搭載可能ルーペではないが立体顕微鏡である立体視光学系の製造にも適していることが理解される。
【００９６】
本発明の方法によれば、第１工程Ｓ１において、軸Ａに対して回転対称である少なくとも１つの光学面Ｏを有する少なくとも１つの第１光学素子１３が製造される。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１光学素子１３は、例えば、複合素子として形成されたで光学レンズあってもよい。あるいは、例えば、光学ミラーであってもよい。
【００９７】
次に続く工程Ｓ２において、第１光学素子１３の第１フレーム構成要素Ｆ１への固定が行われる。適当な第１フレーム構成要素Ｆ１を図５に示す。
【００９８】
本実施の形態において、光学素子１３は、工程Ｓ２において、互いに対して９０°回転させた２つのフレーム構成要素Ｆ１及びＦ１'に同時に固定される。これを、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに示す。ここで、図４Ａは、２つのフレーム系の２つの第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ１'に固定された第１光学素子１３の正面図を模式的に示している。図４Ｂは、図４Ａの背面図を模式的に示し、図４Ｃは、図４Ａの側面図を模式的に示している。
【００９９】
次いで、第１光学素子１３を少なくとも１つの第１光学部分レンズ３８Ｌ及び少なくとも１つの第２光学部分レンズ３８Ｒに分割する工程Ｓ３が行われる。この分割工程は、例えば、鋸引き又は切削によって行うことができる。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃの第１フレーム構成要素Ｆ１及びＦ１'の数に応じて、二対の第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ及び３８Ｌ'、３８Ｒ'に分割する工程が示されている。しかし、あるいは、一対のみの、又はより多数の対の光学部分レンズに分割することも可能である。ここで、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃにおける第１光学素子１３の斜線を施した部分は、上記分割の後に廃棄されることになる光学部分レンズを示している。
【０１００】
上記分割は、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ及び３８Ｌ'、３８Ｒ'の上記の対が、それぞれ、上記分割後の第１光学素子１３の少なくとも１つの光学面Ｏの部分を有するように行われる。結果として、光学面Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３及びＯ４の合計面積は、上記分割前の第１光学素子１３の光学面Ｏよりも小さいかあるいはこれに等しくなる。
【０１０１】
図３Ｆに示す別の実施の形態によれば、第１光学素子１３を二対の第１及び第２光学サブシステム３８Ｌ、３８Ｒ及び３８Ｌ'、３８Ｒ'に分割する工程は、第１光学素子１３のわずかな材料のみが廃棄されるように行われる。廃棄される材料は、図３Ｆにおいて斜線で示されている。ここで、図３Ｆにおいて、結像ビーム束の各断面の最大値が点線でさらに示されており、この結像ビーム束は、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ及び３８Ｌ'、３８Ｒ'の上記対を通る。
【０１０２】
上記分割の後、２つの第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ１'は互いに取り外され、第１フレーム構成要素Ｆ１及びＦ１'のそれぞれには、一対の光学部分レンズ３８Ｌ及び３８Ｒ、又は３８Ｌ'及び３８Ｒ'が固定されたままとなる。上記対の光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ及び３８Ｌ'、３８Ｒ'がそれぞれ固定された２つの第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ１'は、その後、本発明における頭部搭載可能ルーペ１の製造にそれぞれ用いることができる。これは、各頭部搭載可能ルーペ１の各フレーム系の各第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ１'を組み立てることによって行われる。
【０１０３】
次いで、工程Ｓ４において、第１フレーム構成要素Ｆ１は、本発明の頭部搭載可能ルーペ１のフレーム系の第２フレーム構成要素Ｆ３、Ｆ３'、Ｆ３”にそれぞれ取り付けられ、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒは、第１フレーム構成要素Ｆ１に固定されたままとなる。結果として、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒは、第１光学部分レンズ３８Ｌの光学面Ｏ１及び第２光学部分レンズ３８Ｒの光学面Ｏ２が共通の光軸７に対して回転対称となるように、フレーム系に自動的に取り付けられる。
【０１０４】
第１光学素子１３から多数の対の第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ、３８Ｌ'、３８Ｒ'を形成することができるように第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ１'を適合させることは困難であるため、上記実施の形態の変形例においては、分割工程に補助フレームＦ４を用いることも可能である。
【０１０５】
この変形された実施の形態によれば、第１光学素子１３は、分割工程前に、１つ又はいくつかの第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ１'に対して固定されるのではなく、補助フレームＦ４に対して固定される。これを図６に示す。
【０１０６】
この変形された実施の形態によれば、分割工程後かつ第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒをフレーム系に取り付ける工程Ｓ４の前に、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒを第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ５に固定する工程が行われる。本実施の形態においては、第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ５は第１光学素子１３の固定及び分割を可能にする必要はないので、第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ５は、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒの上記対に完全に適合させることができる。これを、第１フレーム構成要素Ｆ５を例として用いて図７に示す。最も極端な例では、第１フレーム構成要素は、第１及び第２部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒを連結する棒（特に図示せず）で単純に形成し、それによって、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒの位置及び向きを互いに対して規定してもよい。
【０１０７】
第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒの上記対の相対的な位置及び向きが移動によって損なわれないことを確実にするために、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒを第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ１'に固定する工程中、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒは、補助フレームＦ４に固定されたままであるのが好ましい。次いで、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒを補助フレームＦ４から取り外せばよい。
【０１０８】
上記実施の形態によれば、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒをフレーム系に取り付ける工程は、第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ５を、フレーム系の第２フレーム構成要素Ｆ３、Ｆ３'、Ｆ３”にそれぞれ取り付けることによって本実施の形態においても行われ、第１及び第２光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒは、第１フレーム構成要素Ｆ１、Ｆ５にそれぞれ固定されたままである。
【０１０９】
図１Ａに示す頭部搭載可能ルーペ１を製造するためには、上記方法が、軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を有する第２光学素子を製造する工程をさらに含むのが通常有利である。この第２光学素子は、軸に対して回転対称である光学面の選択においてのみ第１光学素子１３と異なっているため、図面においては特に示されていない。
【０１１０】
さらに、上記方法は、第３及び第４光学部分レンズ３９Ｌ、３９Ｒが第２光学素子の少なくとも１つの光学面の部分を有するように、第２光学素子を少なくとも１つの第３光学部分レンズ３９Ｌ及び１つの第４光学部分レンズ３９Ｒに分割する工程をさらに含むのが好ましい。次いで、第３光学部分レンズ３９Ｌ及び第４光学部分レンズ３９Ｒは、第３光学部分レンズ３９Ｌの光学面Ｏ３及び第４光学部分レンズ３９Ｒの光学面Ｏ４が頭部搭載可能ルーペ１の共通の光軸７に対して回転対称に配置されるように、フレーム系に取り付けられる。ここで、第１光学部分レンズ３８Ｌ及び第３光学部分レンズ３９Ｌは、図１Ａに示すように、共通の光軸７に沿って距離ｄだけ互いに離れて頭部搭載可能ルーペ１の共通の中心ビーム４Ｌ内に配置されるのが好ましい。
【０１１１】
結果として、上記本発明の方法により、本発明の頭部搭載可能ルーペ１を、簡単にかつコスト効率の高い方法を用いて要求された精度で製造することが可能となる。さらに、上記方法により、頭部搭載可能ルーペ１の対物系１０の構造形状の縮小化、ひいては立体視光学系の軽量化が可能となる。
【０１１２】
その結果、（第１及び第２光学素子１３の各光学面Ｏ、従って、光学部分レンズ３８Ｌ、３８Ｒ、３９Ｌ、３９Ｒの光学面Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４の選択が適切になされれば）本発明の方法によって実現される構成により、作動距離の変更後、従って、第１及び第３光学部分レンズ３８Ｌ、３９Ｌ間の距離ｄ並びに第２及び第４光学部分レンズ３８Ｒ、３９Ｒ間の距離ｄの変更後であっても、２つのビーム経路４Ｌ、４Ｒの中心ビームが頭部搭載可能ルーペ１の物体平面６において立体視角αを形成して常に自動的に交差することが確実となる。
【０１１３】
以下、別の頭部搭載可能ルーペ１'を製造するための本発明の方法の別の実施の形態を図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図８Ｂを参照しながら説明する。頭部搭載可能ルーペ１'は、対物系１０の光学素子の設計以外は、図１Ａに示す構成を有する。従って、以下において、同一の素子の説明は行わない。
【０１１４】
本実施の形態によれば、頭部搭載可能ルーペ１'を製造するための方法は、以下の工程を含む。
【０１１５】
まず、工程Ｓ１１において、軸Ａに対して回転対称である少なくとも１つの光学面Ｏを有する第１光学素子１３が製造される。
【０１１６】
一実施の形態によれば、第１光学素子１３の回転対称な光学面Ｏは、連続しており、かつ、球形を有する。
【０１１７】
次いで、あるいは同時に、工程Ｓ１２において、軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を同様に有する第２光学素子が製造される。
【０１１８】
一実施の形態によれば、第２光学素子の回転対称な光学面もまた連続しており、かつ、球形を有する。ここで、第１及び第２光学素子の回転対称な光学面は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１１９】
ここで説明する実施の形態において、第１及び第２光学素子１３は、光学レンズである。あるいは、これらは、例えば、光学ミラーであってもよい。図３Ａ及び図３Ｂに、対応する第１及び第２光学素子１３を示す。
【０１２０】
以下の工程Ｓ１３において、第１光学素子１３は、２つの直線状の切り込みを入れることにより、第１中心光学部分レンズ３８及び２つの周辺光学部分レンズ３８'、３８”に分割される。次いで、又はそれと同時に、第２光学素子を、２つの直線状の切り込みをいれることによって第２中心光学部分レンズ３９及び２つの周辺光学部分レンズに分割する工程Ｓ１４が行なわれる。これを図３Ｃに模式的に示す。ここで、斜線を施した部分は、周辺光学部分レンズ３８'、３８”を示す。
【０１２１】
分割工程の後、第１中心光学部分レンズ３８及び第２中心光学部分レンズ３９は、第１中心光学部分レンズ３８の光学面Ｏ１'及び第２中心光学部分レンズ３９の光学面Ｏ２'が頭部搭載可能ルーペ１'の共通の光軸７に対してそれぞれ回転対称に配置されるように、工程Ｓ１５においてフレーム系に取り付けられる。この組み立ては、第１及び第２中心光学部分レンズ３８及び３９がそれぞれ固定された一対の第１フレーム構成要素Ｆ１'及びＦ２'をそれぞれ用いて行なわれる。ここで、第１中心光学部分レンズ３８及び第２中心光学部分レンズ３９は、共通の光軸７に沿って距離ｄだけ互いから離れているのが好ましい。それによって、第１フレーム構成要素Ｆ１'、Ｆ２'により、モータ１１を用いて距離ｄを共通の光軸に沿って変化させることが可能である。
【０１２２】
図２Ｂに示す実施の形態において、周辺光学部分レンズ３８'及び３８”は廃棄される。しかし、中心光学部分レンズ３８、３９を廃棄して、第１周辺光学部分レンズの光学面及び第２周辺部分レンズの光学面が立体視光学系の１つの共通の光軸に対して回転対称にそれぞれ配置されるように、周辺光学部分レンズ３８'、３８”を頭部搭載可能ルーペに取り付けることも可能である。
【０１２３】
図３Ｅに示す別の実施の形態によれば、第１光学素子１３の特に大きい部分が第１中心光学部分レンズ３８として用いられている。結果として、廃棄しなければならない材料（周辺光学部分レンズ３８'、３８”）は少量である。本実施の形態において、第１光学素子１３の利用の拡大は、結像ビーム束の各断面の最大値４Ｌ'ｍａｘ、４Ｒ'ｍａｘが第１中心光学部分レンズ３８の光学面において部分的に重なり合うように促進される。図３Ｅにおいて、断面のこれらの最大値は点線で示されている。
【０１２４】
図２Ｂにおいては、頭部搭載可能ルーペ１'の左側光学サブシステムのみが完全に示されている。しかし、当業者には、左側及び右側中心ビーム４Ｌ及び４Ｒに対して用いられる立体視光学系は、光学系の共通の中心軸７に対して対称となるように左側及び右側（図２Ｂにおいては、完全には図示せず）光学サブシステム２Ｌ、２Ｒから通常構成されることが公知である（図９参照）。
【０１２５】
第１及び第２光学素子１３を、それぞれ、第１及び第２中心光学部分レンズ３８、３９並びに一対の周辺光学部分レンズ３８'、３８”に分割し、第１及び第２中心光学部分レンズ３８、３９のみを頭部搭載可能ルーペ１'のフレーム系に取り付けることにより、特に簡単な方法で、頭部搭載可能ルーペ１'の軽量化を実現することができる。さらに、上記方法により、頭部搭載可能ルーペの構造形状の縮小化を実現することが可能となる。
【０１２６】
同時に、（第１及び第２光学素子１３の各光学面Ｏ１'、Ｏ２'、従って、第１及び第２中心光学部分レンズ３８、３９の適切な選択がなされれば）本発明の方法によって実現される構成により、第１及び第２中心光学部分レンズ３８、３９間の相対的な距離の変更後であっても、左側及び右側ビーム経路４Ｌ、４Ｒの中心ビームが頭部搭載可能ルーペ１の物体平面６において立体視角αを形成して常に自動的に（すなわち、頭部搭載可能ルーペの調節範囲の全体にわたって）交差することが可能となる。
【０１２７】
この別の実施の形態が頭部搭載可能ルーペに限定されないことも明らかである。むしろ、上記立体視光学系は、例えば、立体顕微鏡であってもよい。
【０１２８】
以下、本発明の第２の実施の形態における立体視系の構成を、手術用顕微鏡１”を例として用い、図１Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｄを参照しながら説明する。手術用顕微鏡１”は、対物系１０の光学素子の設計以外は、図１Ａに示す頭部搭載可能ルーペ１の構成に対応する構成を有する。従って、以下において、同一の素子については説明しない。
【０１２９】
図１Ｂ及び図２Ｃに示すように、手術用顕微鏡１”は、左側ビーム経路４Ｌ及び右側ビーム経路４Ｒを介して物体６の立体画像を表示する機能を果たす。図１Ｂにおいて、左側及び右側ビーム経路４Ｌ及び４Ｒは、これらを通る中心ビームによってそれぞれ表されている。図２Ｃにおいて、左側ビーム経路４Ｌは、これを通る結像ビーム束４Ｌ'によって表されている。
【０１３０】
ここに示す手術用顕微鏡１”は、第１光学レンズ３８及び第２光学レンズ３９を有する主要光学部品１０を含む。主要光学部品１０には、左側ビーム経路４Ｌ及び右側ビーム経路４Ｒが共通に通る。ここで、第１及び第２光学レンズ３８、３９は、それらが共通の光学主軸７を有し、かつ、共通の光学主軸７に沿って互いから距離ｄだけ離れるように配置されている。
【０１３１】
主要光学部品１０は、前述の実施の形態の対物レンズに相当する。
【０１３２】
さらに、手術用顕微鏡１”は、左側ビーム経路４Ｌのみが通る複数の光学素子３１Ｌ、３２Ｌ、３３Ｌ、３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３７Ｌを有する左側光学サブシステム２Ｌ'及び右側ビーム経路４Ｒのみが通る複数の光学素子３１Ｒ、３２Ｒ、３３Ｒ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ、３７Ｒを有する右側光学サブシステム２Ｒ'を有する。
【０１３３】
光学素子３１Ｌ、３２Ｌ、３３Ｌ、３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３７Ｌ、３１Ｒ、３２Ｒ、３３Ｒ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ、３７Ｒ並びに第１及び第２光学レンズ３８、３９は、例えば、単レンズ、又は屈折力等の異なる２つの光学部分レンズから構成された複合素子であってもよい。さらに、立体視光学系の光学素子のうちの１つ又はいくつかが可変屈折力レンズ（例えば、流体レンズ又は流体結晶レンズ（ＬＣ−レンズ））であってもよい。可変屈折力レンズは、通常、他のレンズに対してこれらのレンズの屈折力を変化させるために移動されることはないが、これらに応じて制御される。光学レンズを用いる代わりに、光学ミラーを用いることも可能である。尚、図１Ｂ及び図２Ｃに示す光学素子及び第１及び第２光学レンズの数は、様々であってよい。
【０１３４】
距離ｄ、ｅ及びｆによって図１Ｂに示されるように、主要光学部品１０の少なくとも１つの光学レンズ３８、３９並びに左側及び右側光学サブシステム２Ｌ'、２Ｒ'の少なくとも１つの光学素子３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒは、互いに対して変位が可能である。ここで、主要光学部品１０の少なくとも１つの光学レンズ３８、３９並びに左側及び右側光学サブシステム２Ｌ'、２Ｒ'の少なくとも１つの光学素子３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒによって形成される光学群の屈折力は、左側ビーム経路４Ｌの結像ビーム束４Ｌ'及び右側ビーム経路４Ｒの結像ビーム束４Ｒ'の断面が、当該群の屈折力の変化に応じて、従って、変位に応じて変化するように可変である。図示した実施の形態において、距離ｅ及びｆを変化させることにより、観察された物体６に対する調節可能な倍率（ズーム機能）が可能となり、距離ｄを変化させることにより、観察された物体６の各作動距離ａに対して手術用顕微鏡１”を調節すること、従って、焦点合わせを行なうことが可能である。第１光学レンズ３８の第２光学レンズ３９からの相対的な距離ｄを光学主軸７に沿って変化させるために、本実施の形態においては、モータ１１の形式のアクチュエータが設けられている。
【０１３５】
主要光学部品１０の少なくとも１つの光学素子３８、３９並びに上記左側及び右側光学サブシステム２Ｌ'、２Ｒ'の少なくとも１つの光学素子３４Ｌ、３５Ｌ、３６Ｌ、３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒを相対的に変位させる代わりに、少なくとも１つの可変屈折力光学素子を用いて、結果として形成される群の屈折力を変化させることも可能である。
【０１３６】
少なくとも１つの可変屈折力光学素子は、例えば、液晶レンズ又は流体レンズであってもよく、例えば、図１Ｂにおいて、光学素子３５Ｌ又は３５Ｒの代わりとして用いてもよい。
【０１３７】
この可変屈折力光学素子の屈折力は、左側ビーム経路４Ｌの結像ビーム束４Ｌ'及び右側ビーム経路４Ｒの結像ビーム束４Ｒ'の断面が屈折力の変化に応じて、従って、制御に応じて変化するように光学素子を制御することによって変化が可能である。
【０１３８】
図１Ｂ、図２Ｃ及び図３Ｄに示すように、主要光学部品１０の第１及び第２光学レンズ３８、３９の外形は、第１及び第２光学レンズ３８、３９の光学面Ｏ１'、Ｏ２'の各合計面積が、主要光学部品１０の第１及び第２光学レンズ３８、３９のそれぞれの光学面Ｏ１'、Ｏ２'における結像ビーム束のそれぞれの断面によって覆われた面積の最大値４Ｌ'ｍａｘ、４Ｒ'ｍａｘの１．８倍よりも小さい値を有するように選択される。
【０１３９】
これは図３Ｄにおいて明らかにされている。図３Ｄは、第１及び第２光学レンズ３８、３９を製造するのに適した光学レンズ１３の正面図を模式的に示している。図３Ｂは、光学レンズ１３の側面図を示している。
【０１４０】
図３Ｄに示すように、第１及び第２光学レンズ３８、３９は、それぞれ、光学レンズ１３から分離することによって形成されるのが好ましい。これは、例えば、鋸引き又は切削によって行なってもよい。あるいは、光学レンズ１３の材料に研磨（例えば、研削、平削り、ミリング）を行なうことによって第１及び第２光学レンズ３８、３９を形成することも可能である。斜線を施した部分は、光学レンズ１３の破棄されることになる部分レンズ３８'、３８”（又は領域）を示している。さらに、図３Ｄにおいて、主要光学部品１０の第１光学レンズ３８の光学面Ｏ１'における、結像ビーム束４Ｌ'、４Ｒ'の各断面によって覆われた面積の最大値４Ｌ'ｍａｘ、４Ｒ'ｍａｘ及び最小値４Ｌ'ｍｉｎ、４Ｒ'ｍｉｎは、それぞれ、点線及び破線で示されている。結像ビーム束の各断面によって覆われた面積の最大値４Ｌ'ｍａｘ、４Ｒ'ｍａｘは、本実施の形態における距離ｄ、ｅ及びｆ並びに各光学面Ｏ１'、Ｏ２'の配置によって決まり、例えば、実験又は計算によって求められる。
【０１４１】
一実施の形態によれば、作動距離及び／又は結像倍率の変化に伴う主要光学部品１０の各レンズの光学面における結像ビーム束４Ｌ'、４Ｒ'の起り得る変位は、結像ビーム束の各断面によって覆われた面積の最大値４Ｌ'ｍａｘ、４Ｒ'ｍａｘを求める際にも考慮される。
【０１４２】
図３Ｄの第１光学レンズ３８の設計形状が、結像ビーム束の各断面によって覆われた面積の最大値４Ｌ'ｍａｘ、４Ｒ'ｍａｘに適合されていることは明らかである。図３Ｄに示す実施の形態において、結像ビーム束４Ｌ'、４Ｒ'を導く第１光学レンズ３８の２つの領域の間に、棒Ｓが設けられている。棒Ｓにより、結像ビーム束４Ｌ'、４Ｒ'を導く２つの領域の相対的な位置及び向きが規定される。さらに、棒Ｓは、必要に応じて、第１光学レンズ３８の取り付けに用いてもよい。
【０１４３】
主要光学部品１０の第１及び第２光学レンズ３８、３９のそれぞれの光学面Ｏ１'、Ｏ２'の合計面積は、第１及び第２光学レンズ３８、３９のそれぞれの光学面Ｏ１'、Ｏ２'における結像ビーム束の断面によって覆われた面積の最大値４Ｌ'ｍａｘ、４Ｒ'ｍａｘの１．５倍、好ましくは１．３倍、好ましくは１．２倍、特に好ましくは１．１倍よりも小さい値を有するのが好ましい。それによって、第１及び第２光学レンズ３８、３９を、結像ビーム束に対して、最小のサイズ及び最小の重量とすることができる。
【０１４４】
例えば、光学レンズの代わりに、光学ミラーで第１及び／又は第２光学レンズ３８及び／又は３９を形成することもできる。さらに、頭部搭載可能ルーペ等として、手術用顕微鏡の代わりに、上記立体視構成を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１Ａ】頭部搭載可能ルーペを例として用いて、本発明の第１の実施の形態における立体視系を通るビーム経路を模式的に示した図
【図１Ｂ】手術用顕微鏡を例として用いて、本発明の第２の実施の形態における立体視系を通るビーム経路を模式的に示した図
【図２Ａ】図１Ａに示す頭部搭載可能ルーペの光学部品及び通過ビーム束を模式的に示した空間図
【図２Ｂ】本発明の別の実施の形態における立体視光学系のサブシステムの光学部品及び通過ビーム束を模式的に示した空間図
【図２Ｃ】図１Ｂに示す手術用顕微鏡の光学部品及び通過ビーム束を模式的に示した空間図
【図３Ａ】第１（又は第２）光学素子を模式的に示した正面図
【図３Ｂ】図３Ａの第１（又は第２）光学素子を模式的に示した側面図
【図３Ｃ】上記別の実施の形態における光学素子を模式的に示した正面図
【図３Ｄ】上記第２の実施の形態における第１（又は第２）光学素子を模式的に示した正面図
【図３Ｅ】別の実施の形態における第１（又は第２）光学素子を模式的に示した正面図
【図３Ｆ】別の実施の形態における第１（又は第２）光学素子を模式的に示した正面図
【図４Ａ】２つのフレーム系の２つの第１フレーム構成要素に固定された第１（又は第２）光学素子を模式的に示した正面図
【図４Ｂ】模式的に示した図４Ａの背面図
【図４Ｃ】模式的に示した図４Ａの側面図
【図５】図４Ａにおいて用いられる第１フレーム構成要素を模式的に示した正面図
【図６】補助フレームに固定された第１（又は第２）光学素子を模式的に示した正面図
【図７】図６に示す補助フレームに連結して用いられる第１フレーム構成要素を模式的に示した正面図
【図８Ａ】第１の実施の形態における立体視光学系の製造方法のフローチャート
【図８Ｂ】別の実施の形態における立体視光学系の製造方法のフローチャート
【図９】従来技術における立体視系を通るビーム経路を模式的に示した図
【図１Ａ】
2008545171.tif 000003
【図１Ｂ】
2008545171.tif 000004
【図２Ａ】
2008545171.tif 000005
【図２Ｂ】
2008545171.tif 000006
【図２Ｃ】
2008545171.tif 000007
【図３Ａ】
2008545171.tif 000008
【図３Ｂ】
2008545171.tif 000009
【図３Ｃ】
2008545171.tif 000010
【図３Ｄ】
2008545171.tif 000011
【図３Ｅ】
2008545171.tif 000012
【図３Ｆ】
2008545171.tif 000013
【図４Ａ】
2008545171.tif 000014
【図４Ｂ】
2008545171.tif 000015
【図４Ｃ】
2008545171.tif 000016
【図５】
2008545171.tif 000017
【図６】
2008545171.tif 000018
【図７】
2008545171.tif 000019
【図８Ａ】
2008545171.tif 000020
【図８Ｂ】
2008545171.tif 000021
【図９】
2008545171.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月5日(2008.3.5)
【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ビーム経路を形成するための複数の光学素子を有する第１光学サブシステムと、
前記立体視光学系の右側ビーム経路を形成するための複数の光学素子を有する第２光学サブシステムとを含み、
前記第１光学サブシステムの少なくとも１つの第１光学部分素子は第１光学面を有し、前記第２光学サブシステムの少なくとも１つの第２光学部分素子は第２光学面を有し、
前記第１光学面及び前記第２光学面は、前記立体視光学系の共通の主軸対して回転対称である共通の数学的な面の部分面であることを特徴とする立体視光学系。
【請求項２】
前記第１光学サブシステムの第３光学部分素子は第３光学面を有し、前記第２光学サブシステムの第４光学部分素子は第４光学面を有し、
前記第３及び第４光学面は、前記立体視光学系の前記主軸に対して回転対称である１つの共通の数学的な面の部分面であり、
前記第１光学部分素子及び前記第３光学部分素子は、前記立体視光学系の前記主軸に沿って互いから距離を有する、請求項１に記載の立体視光学系。
【請求項３】
前記第１光学部分素子の前記第３光学部分素子からの前記距離を前記立体視光学系の前記主軸に沿って変化させるアクチュエータをさらに含む、請求項２に記載の立体視光学系。
【請求項４】
前記第１光学部分素子及び前記第３光学部分素子は、前記立体視光学系の共通のビーム経路に配置されている、請求項３に記載の立体視光学系。
【請求項５】
前記第１及び第２光学部分素子、並びに好ましくは前記第３及び第４光学部分素子も光学レンズである、請求項２に記載の立体視光学系。
【請求項６】
左側ビーム経路及び右側ビーム経路を介して物体の立体画像を表示するための立体視光学系であって、
前記立体視光学系は、
前記左側ビーム経路及び前記右側ビーム経路が共通して通る主要光学部品であって、光学主軸を有する第１光学素子を有する主要光学部品と、
前記左側ビーム経路のみが通る複数の光学素子を有する左側光学サブシステムと、
前記右側ビーム経路のみが通る複数の光学素子を有する右側光学サブシステムとを含み、
光学素子、及びいくつかの光学素子によって形成される光学群のうちの少なくとも１つの屈折力は、前記左側ビーム経路の結像ビーム束の断面及び前記右側ビーム経路の結像ビーム束の断面が前記屈折力の変化に応じて変化するように可変であり、
前記主要光学部品の前記第１光学素子の光学面の合計面積は、前記主要光学部品の前記第１光学素子の前記光学面における前記結像ビーム束の断面によって覆われた面積の最大値の１．８倍よりも小さい値を有することを特徴とする立体視光学系。
【請求項７】
前記少なくとも１つの光学素子は可変屈折力を有する光学素子であり、前記少なくとも１つの光学素子の屈折力は、前記光学素子を制御することによって可変である、請求項６に記載の立体視光学系。
【請求項８】
前記光学群は、前記主要光学部品の少なくとも１つの光学素子及び前記左側及び右側光学サブシステムの少なくとも１つの光学素子から形成され、
前記主要光学部品の前記少なくとも１つの光学素子のうちの少なくとも１つ及び前記左側及び右側光学サブシステムの前記少なくとも１つの光学素子のうちの少なくとも１つは、前記光学群の屈折力を変化させるために互いに対して変位が可能である、請求項６に記載の立体視光学系。
【請求項９】
前記主要光学部品の前記第１光学素子の光学面の合計面積は、前記主要光学部品の前記第１光学素子の前記光学面における前記結像ビーム束の断面によって覆われた面積の最大値の１．５倍、好ましくは１．３倍、好ましくは１．２倍、特に好ましくは１．１倍よりも小さい値を有する、請求項６に記載の立体視光学系。
【請求項１０】
前記主要光学部品は、前記第１及び第２光学素子が１つの共通の光学主軸を有するように配置された少なくとも１つの第２光学素子を有し、
前記第１光学素子及び前記第２光学素子は、前記共通の光学主軸に沿って互いから距離を有する、請求項６に記載の立体視光学系。
【請求項１１】
前記第１光学素子の前記第２光学素子からの前記相対的な距離を前記光学主軸に沿って変化させるアクチュエータをさらに含む、請求項１０に記載の立体視光学系。
【請求項１２】
前記第１及び第２光学素子は光学レンズである、請求項１０に記載の立体視光学系。
【請求項１３】
前記立体視光学系は、ユーザの頭部に固定可能な、頭部搭載可能ルーペである、請求項１に記載の立体視光学系。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
立体視光学系を製造する方法であって、
軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を有する少なくとも１つの第１光学素子を製造する工程と、
前記第１光学素子を少なくとも１つの第１光学部分素子及び少なくとも１つの第２光学部分素子に、前記第１及び第２光学部分素子が前記第１光学素子の前記少なくとも１つの光学面の一部を有するように分割する工程と、
前記第１光学部分素子の光学面及び前記第２光学部分素子の光学面が共通の光軸に対して回転対称に配置されるように、前記第１光学部分素子及び前記第２光学部分素子をフレーム系に取り付ける工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記第１光学部分素子の前記光学面及び前記第２光学部分素子の前記光学面の面積の合計は、前記分割工程前の前記第１光学素子の前記光学面よりも小さい、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記フレーム系は、第１フレーム構成要素及び第２フレーム構成要素を有し、前記方法は、
前記分割工程の前に、前記第１光学素子を前記第１フレーム構成要素に固定する工程をさらに含み、
前記分割工程の後に前記第１光学部分素子及び前記第２光学部分素子を前記フレーム系に取り付ける工程は、前記第１及び第２光学部分素子が前記第１フレーム構成要素に固定されたまま、前記第１フレーム構成要素を前記第２フレーム構成要素に取り付ける工程を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記フレーム系は、第１フレーム構成要素及び第２フレーム構成要素を有し、前記方法は、
前記分割工程の前に、前記第１光学素子を補助フレームに固定する工程と、
前記分割工程の後に、前記第１光学部分素子及び前記第２光学部分素子が前記補助フレームに固定されたまま、前記第１光学部分素子及び前記第２光学部分素子を前記第１フレーム構成要素に固定する工程と、
前記第１光学部分素子及び前記第２光学部分素子を前記第１フレーム構成要素に固定する前記工程の後に、前記第１光学部分素子及び前記第２光学部分素子を前記補助フレームから取り外す工程とをさらに含み、
前記分割工程の後に前記第１光学部分素子及び前記第２光学部分素子を前記フレーム系に取り付ける前記工程は、前記第１及び第２光学部分素子が前記第１フレーム構成要素に固定されたまま、前記第１フレーム構成要素を前記第２フレーム構成要素に取り付ける工程を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１光学素子を分割する前記工程は、複数対の光学部分素子に分割する工程を含み、
前記取付工程は、光学部分素子の各対をそれぞれ別個のフレーム系に取り付けて、複数の立体視光学系を製造する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のフレーム系の前記各フレーム系は、第１フレーム構成要素を有し、前記方法は、
前記分割工程の前に、前記複数のフレーム系の各フレーム系の前記第１フレーム構成要素を前記第１光学素子に固定する工程と、
前記第１フレーム構成要素のそれぞれに前記光学部分素子の対がそれぞれ固定されたまま、前記複数のフレーム系の前記第１フレーム構成要素を互いに分離する工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を有する第２光学素子を製造する工程と、
前記第２光学素子を少なくとも１つの第３光学部分素子及び少なくとも１つの第４光学部分素子に、前記第３及び第４光学部分素子が前記第２光学素子の前記少なくとも１つの光学面の一部を有するように分割する工程と、
前記第３光学部分素子の光学面及び前記第４光学部分素子の光学面が前記共通の光軸に対して回転対称に配置されるように、前記第３光学部分素子及び前記第４光学部分素子を前記フレーム系に取り付ける工程とをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１光学部分素子及び前記第３光学部分素子は、前記共通の光軸に沿って互いから距離だけ離れている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記フレーム系は、前記第１光学部分素子の前記第３光学部分素子からの前記距離を前記共通の光軸に沿って変化させるアクチュエータを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１光学部分素子及び前記第３光学部分素子は、前記立体視光学系の共通のビーム経路に沿って配置されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
立体視光学系を製造する方法であって、
軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を有する第１光学素子を製造する工程と、
軸に対して回転対称である少なくとも１つの光学面を有する第２光学素子を製造する工程と、
２つの直線状の切り込みを入れることにより、前記第１光学素子を第１中心部分素子及び２つの周辺部分素子に分割する工程と、
２つの直線状の切り込みを入れることにより、前記第２光学素子を第２中心部分素子及び２つの周辺部分素子に分割する工程と、
前記第１中心部分素子の光学面及び前記第２中心部分素子の光学面が１つの共通の光軸に対してそれぞれ回転対称に配置されるように、前記第１中心部分素子及び前記第２中心部分素子をフレーム系に取り付ける工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記第１中心部分素子及び前記第２中心部分素子は、前記共通の光軸に沿って互いから距離だけ離れている、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記フレーム系は、前記第１中心部分素子の前記第２中心部分素子からの前記距離を前記共通の光軸に沿って変化させるアクチュエータを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１及び第２光学素子のうちの少なくとも１つはレンズである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記立体視光学系は、ユーザの頭部に固定可能な、頭部搭載可能ルーペである、請求項１５に記載の方法。
【請求項３０】
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１５に記載の方法。
【国際調査報告】
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