DE19718102A1

DE19718102A1 - Stereomikroskop

Info

Publication number: DE19718102A1
Application number: DE19718102A
Authority: DE
Inventors: Toyoharu Hanzawa; Toyohiro Kondo
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1997-04-29
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2017-04-30
Also published as: DE19718102B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Stereomikroskop nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1.

Stereomikroskope, in denen ein Objektbild vergrößert wird, um stereoskope Information zu erlangen, werden verwendet, wenn kleine Teile zusammengesetzt oder verschiedene chirurgische Operationen durchgeführt werden. Zum Erleichtern schwieriger Arbeiten sind Stereomikroskope erwünscht, in denen das Bild durch eine Vielzahl von Personen gleichzei tig und von beliebigen Richtungen aus beobachtet werden kann. Um diese Anforderung zu erfüllen, gibt es Stereomikroskope, bei denen die Licht strahlen, die Bilderformen, die durch individuelle Augen beobachtet werden, durch ein einziges variables Vergrößerungssystem geführt werden. Hierbei sind Aperturblenden für beide optische Wege, die hinter dem variablen Vergrößerungssystem vorgesehen sind, um die optische Achse des variablen Vergrößerungssystems drehbar, um hierdurch die Beobachtungs richtung entsprechend zu variieren.

Ein derartiges optisches System besitzt jedoch insofern Probleme, als dann, wenn sich die Vergrößerung des optischen Systems ändert, die stereoskope Empfindlichkeit ebenfalls verändert wird. Eine Technik zum Lösen dieses Problems ist beispielsweise in der JP-OS Hei 4-76514 beschrieben. Hierbei wird ein optisches Teil zum Kompensieren der stereoskopen Empfindlichkeit entsprechend der Betätigung der Ver größerungsänderung bewegt, um hierdurch die stereoskopische Empfindlich keit zu erhalten. Jedoch ist ein Mechanismus, der die Vergrößerungsände rung mit der stereoskopischen Empfindlichkeit koppelt, schwierig zu kon struieren und herzustellen. Weiterhin besteht ein zusätzliches Problem darin, daß ein Mechanismus zum Einstellen der stereoskopischen Empfind lichkeit voluminös und schwierig zu verkleinern ist, wobei zudem der Abstand zwischen einem Betrachter und dem Objekt vergrößert wird, wo durch die Arbeit des Betrachters erschwert wird.

Allgemein wird ein Mikroskop für chirurgische Operationen dazu verwendet, den betroffenen Teil eines relativ engen Bereichs zu beobach ten, und erfordert insbesondere, daß ein tiefer Abschnitt des betroffe nen Teils und eine Höhlung, die in einer unebenen Fläche des Objektes ausgebildet ist, günstig beobachtet werden kann. Zu diesem Zweck ist ein optisches Beleuchtungssystem erforderlich, mit dem der tiefe Teil des betroffenen Abschnitts und die Höhlung vorteilhaft beleuchtet werden können, ohne daß ein Schatten auf dem betroffenen Teil erzeugt wird, und bei dem die Position des beleuchtenden Lichtes nicht von der eines Ob jektpunktes verschoben ist. Um diese beiden Erfordernisse zu erfüllen, ist es lediglich notwendig, einen Winkel zwischen der optischen Achse der Beobachtung mit derjenigen zur Beleuchtung in dem Mikroskop zu mini mieren. Mikroskope, die zu diesem Zweck ausgerüstet sind, sind in den JP-OS Sho 63-97913 und Hei 8-5923 beschrieben.

Die Verwendung derartiger Mikroskope erlaubt es, den betroffe nen Teil günstig bis zu einem gewissen Ausmaß zu beobachten, um jedoch den betroffenen Teil günstiger zu beobachten, ist es wünschenswert, daß bei den Mikroskopen die optischen Achsen der Beobachtung und Beleuchtung auf der Objektaberfläche zusammenfallen. Mikroskope für chirurgische Operationen, die dementsprechend konstruiert sind, sind in den JP-OS Hei 7-148179 und Hei 7-155336 beschrieben.

Nun treten manchmal Fälle auf, bei denen eine Beobachtung nicht bezüglich eines betroffenen Abschnitts vorzunehmen ist, sondern bezüglich einer Vielzahl von betroffenen Abschnitten. Dann wird es not wendig, daß ein Benutzer die Position des Beobachtungslichtes und die Vergrößerung für die Beobachtung eines Beobachtungssystems in dem Mi kroskop entsprechend den zu beobachtenden betroffenen Abschnitten ein stellt. Hierzu erfordert ein optisches Beleuchtungssystem Einstellungen der Position des Beleuchtungslichtes und eines Beleuchtungsbereichs. Zusätzlich muß, damit eine effiziente Beobachtung durchgeführt werden kann, ein derartiges Mikroskop für chirurgische Operationen in bezug auf das optische Beabachtungssystem eingestellt werden, das dem optischen Beleuchtungssystem folgt.

Bei einer hohen Vergrößerung wird ein minutiöse Beobachtung gemacht, und daher ist eine helle Beleuchtung erforderlich, jedoch ein enger Beleuchtungsbereich ausreichend. Bei einer niedrigen Vergrößerung wird andererseits ein relativ breiter Bereich beobachtet, und es ist daher ein breiter Beleuchtungsbereich erforderlich, jedoch erfordert das Beleuchtungslicht weniger spezifische Beleuchtungsstärke oder Illuminanz als im Falle hoher Vergrößerung.

Beispielsweise wird in dem Stereomikroskop gemäß JP-OS Hei 8-5923 die Position eines Beleuchtungslichtstrahls durch Mittel zum Verschieben der Position des Beleuchtungslichtes entsprechend einer Änderung in der Position des Objektpunktes, bewirkt durch eine Vor-Nach- Zurück-Bewegung einer beweglichen Linse in dem Beobachtungssystem ver schoben. Diese Anordnung erleichtert das Verschieben der Positionen der Beobachtung und des Beleuchtungslichtes, ermöglicht es jedoch nicht, Änderungen der Vergrößerung für die Beobachtung und den Beleuchtungs bereich zu berücksichtigen.

In dem aus JP-OS Sho 63-97913 bekannten Mikroskop für chirur gische Operationen wird dagegen eine Objektivlinse verwendet, die dem Beobachtungs- und dem Beleuchtungssystem gemeinsam ist, so daß dann, wenn die Objektivlinse replaziert ist, die Positionen von Beobachtung und Beleuchtungslicht verschoben werden können, jedoch kann der Beleuch tungsbereich nicht geändert werden.

In dem aus JP-OS Hei 7-155336 bekannten Mikroskop für chirur gische Operationen wird ein optisches Teil in dem optischen Beleuch tungssystem in Zuordnung zu dem Verschieben der Position des Brennpunk tes des optischen Beobachtungssystems, bewirkt durch die Änderung der Objektoberfläche (betroffener Abschnitt), bewegt, wodurch die geeig netste Beleuchtung für die Verschiebung der Objektfläche vorgesehen werden kann.

Jedoch wird bei diesem Mikroskop der Beleuchtungsbereich nur durch die Steuerung einer Blende entsprechend der Vergrößerungsänderung des optischen Beobachtungssystems eingestellt. Obwohl der Beleuchtungs bereich in seiner Größe in bezug auf die Vergrößerung für die Beobach tung am geeignetsten eingestellt werden kann, kann die Illuminanz nicht optimiert werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Illuminanz unab hängig von dem Beleuchtungsfelddurchmesser immer konstant und kann nicht geändert werden.

Daher eignet sich dieses Mikroskop dazu, eine sehr geeignete Illuminanz für eine Vergrößerung zur Beobachtung zu liefern, ermöglicht es jedoch nicht, die Illuminanz an verschiedene Vergrößerungen anzu passen.

In einem Mikroskop gemäß JP-OS Sho 53-17352 wird andererseits das Beleuchtungssystem zusätzlich zu dem Objektivsystem mit dem variab len Vergößerungssystem versehen und das variable Vergrößerungssystem des Objektivsystems entsprechend mit dem des Beleuchtungssystems betätigt, wodurch es ermöglicht wird, den Beleuchtungsbereich und die Illuminanz einzustellen.

In dem optischen Beleuchtungssystem, das in einem derartigen konventionellen, in Fig. 2 dargestellten, Mikroskop vorgesehen ist, umfaßt ein optisches Beleuchtungssystem 10 einschließlich einer Licht quelle 11, einen optischen Kondensor 12, eine Blende 13, eine Zoom linseneinheit 14 und eine Öffnung 15, die so angeordnet ist, daß die Positionen der Lichtquelle 11 und der Öffnung 15 zueinander konjugiert und die Positionen der Blende 13 und der Objektoberfläche 16 zueinander konjugiert sind. Bilder, die nahe der Öffnung 15 liegen und durch die Symbole , und bezeichnet sind (die tatsächlich innerhalb der Öffnung 15 gebildet sind), stellen Größen von Bildern der Licht quelle 11 dar, die in der Öffnung 15 entsprechend der ansteigenden Ver größerung der Zoomlinseneinheit 14 gebildet sind. Die durch die Sym bole ∼ auf der Objektoberfläche 16 bezeichneten Beleuchtungs bereiche zeigen den Fall, in dem die Bilder ∼ , die in der Öffnung 15 gebildet sind, auf die Objektfläche 16 projiziert sind. Die Größenbeziehung zwischen dem Bild, das in der Öffnung 15 gebildet ist, und dem Beleuchtungsbereich, der auf der Objektfläche 16 überdeckt wird, ist derart, daß beispielsweise dann, wenn das Bild , das in der Öffnung 15 gebildet wird, durch die Zoomlinseneinheit 14 auf das Bild vergrößert wird, der Beleuchtungsbereich auf der Objektfläche 16 zum Beleuchtungsbereich verkleinert wird. Wenn das Minimal bild in der Öffnung 15 gebildet wird, ist der Beleuchtungsbereich maximal (Beleuchtungsbereich ), während dann, wenn das maximale Bild gebildet wird, der Beleuchtungsbereich minimal ist (Beleuch tungsbereich ).

Da die Lichtmenge, die von dem optischen Beleuchtungssystem 10 auf die Objektoberfläche 16 gelangt, konstant ist, wird die Illuminanz mit der Abnahme des Beleuchtungsbereichs auf der Objektoberfläche 16 größer und größer.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Größe des Beleuch tungsbereichs (Beleuchtungsfelddurchmesser) und der Illuminanz bei dem Beleuchtungssystem 10 von Fig. 2. Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, daß dann, wenn der Beleuchtungsbereich maximalen Durchmesser aufweist (Beleuchtungsbereich , die Illuminanz am niedrigsten ist (das der niedrigen Vergrößerung des optischen Beabachtungssystems entspricht), während dann, wenn der Beleuchtungsbereich mittlere Größe aufweist (Beleuchtungsbereich ), die Illuminanz moderat wird (das entspricht der mittleren Vergrößerung des optischen Beobachtungssystems). Weiter ist ersichtlich, daß dann, wenn der Beleuchtungsbereich minimalen Durch messer aufweist (Beleuchtungsbereich ), die Illuminanz am höchsten wird, jedoch die Helligkeit des Randes des Beleuchtungsbereichs in diesem Falle verglichen mit derjenigen um das Zentrum herabgesetzt ist. Aus diesem Grunde ist das maximale Bild in seiner Größe größer als die Öffnung 15, wodurch ein Teil des Lichtes nicht durch die Öffnung 15 gelangt. Weiterhin gibt es einen zusätzlichen Grund dafür, daß dann, wenn eine Änderung in der Vergrößerung des optischen Beleuchtungssystems 10 nur durch die Zoomlinseneinheit 14 durchgeführt wird, es zwingend ist, daß bei Erhöhung der Vergrößerung ein Herabsetzen der optischen Leistung erfolgt.

Um solche Fehler zu korrigieren, ist es notwendig, die Größe der Öffnung 15 oder die Anzahl der Linsen in dem optischen Beleuchtungs system 10 zu vergrößern. Als Konsequenz hiervon wird der Mikroskopkörper vergrößert und die Anordnung des optischen Beleuchtungssystems 10 kom pliziert. Dies bewirkt eine beträchtliche Steigerung der Herstellungs kosten und hat keinen praktischen Zweck.

Das aus JP-OS Hei 7-148179 und Hei 7-155336 bekannte Mikroskop für chirurgische Operationen verwendet einen Halbspiegel, um die Koin zidenz zwischen der optischen Achse für Beleuchtung und Beobachtung auf der Objektfläche zu bewirken. Dieser Halbspiegel wird mit einer plan parallelen Platte gebildet und somit existiert das Problem, daß die Verwendung eines solchen Spiegels das optische System dafür verantwort lich macht, Nebenlicht zu erzeugen. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird Licht von der Objektfläche gewöhnlich durch eine erste Fläche 20a eines Spiegels 20 reflektiert und in ein optisches Beobachtungssystem 21 ein geführt, um ein Beobachtungsbild zu liefern. Jedoch wird ein Teil des Lichtes von der Objektfläche nicht durch die erste Fläche 20a reflek tiert, sondern tritt durch diese hindurch. Dieses hindurchgetretene Licht wird an einer zweiten Fläche 20b reflektiert und tritt in das optische Beobachtungssystem 21 als Nebenlicht ein. Auf diese Weise wird bewirkt, daß das Beobachtungsbild verdoppelt wird.

JP-OS Sho 56-120509 beschreibt ein Teil, das in der Lage ist, Nebenlicht zu beseitigen, und nahe einem Strahlteiler angeordnet ist. Jedoch ermöglicht es die Anordnung eines derartigen Teils, das Licht, das von diesem Teil reflektiert wird, in das optische Beobachtungssystem einzutreten. Dies begründete die Furcht, das Licht, das auf den Halter des optischen Beobachtungssystems fällt, zu Nebenlicht wird, das in das optische Beobachtungssystem eintritt. Auf diese Weise kann somit die Erzeugung von Nebenlicht nicht vollständig unterdrückt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stereomikroskop nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem die stereoskopische Empfindlichkeit durch die Vergrößerungsänderung nicht merklich geändert wird und die optische Anordnung einfach und bequem ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Damit bei einem Stereomikroskop für chirurgische Operationen das Beleuchtungslicht in der Lage ist, sich an eine Verschiebung der Position der Objektaberfläche anzupassen, wobei der Beleuchtungsbereich und die Illuminanz in bezug zur Vergrößerung für die Beobachtung gesetzt sind und ein Strahlteiler vorgesehen ist, Lm die optischen Achsen zur Beobachtung und Beleuchtung auf der Objektfläche zusammenfallen zu las sen, um gute Beobachtungen frei von Nebenlicht und Lichtreflexionen zu ermöglichen, ist das chirurgische Mikroskop mit einem optischen Beob achtungssystem versehen, in dem ein besonderes Linsensystem bewegt wird, um eine Verschiebung der Position des Brennpunktes auf der Seite der Objektfläche und eine Änderung in der Vergrößerung zur Beobachtung zu ermöglichen. Außerdem hat das Mikroskop ein optisches Beleuchtungssystem zum Aufbringen von Beleuchtungslicht auf die Objektfläche, ohne durch das optische Beobachtungssystem zu verlaufen, wobei das optische Be leuchtungssystem mit Linsensystemen versehen ist, die in der Lage sind, sich in Abhängigkeit von der Verschiebung der Position des Brennpunktes und der Änderung der Vergrößerung zur Beobachtung in dem optischen Beobachtungssystem zu bewegen.

Das Mikroskop hat insbesondere ein optisches Beobachtungs system und ein optisches Beleuchtungssystem zum Beleuchten der Objekt fläche, ohne daß das Beleuchtungslicht durch das optische Beabachtungs system läuft, so daß die optischen Achsen von Beobachtung und Beleuch tung durch einen Strahlteiler kombiniert und auf die Objektfläche ge führt werden, wobei der Strahlteiler in Keilform gestaltet ist.

Auch kann eine Lichtabsorptionsplatte mit gekrümmter Ober fläche nahe zum Strahlteiler in einer Position angeordnet werden, wo Licht von dem Beleuchtungssystem ankommt, das durch den Strahlteiler reflektiert wird.

Eine glatte transparente Platte kann parallel zum Boden des Mikroskopkörpers zwischen dem Strahlteiler und der Objektfläche ange ordnet werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm bezüglich der Beziehung zwischen dem Beleuchtungsbereich (Beleuchtungsfelddurchmesser) und der Illuminanz in einem konventionellen Mikroskop für chirurgische Operationen,

Fig. 2 ist eine konzeptionelle Ansicht zur Erläuterung des Prinzips des optischen Beleuchtungssystems in einem konventionellen Mikroskop,

Fig. 3 ist ein Diagramm bezüglich der Beziehung zwischen dem Beleuchtungsbereich (Beleuchtungsfelddurchmesser) und der Illuminanz, die mit einem Beleuchtungssystem gemäß Fig. 2 erreicht wird,

Fig. 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Funktion eines Halbspiegels, um die optischen Achsen der Beobachtung und Beleuchtung auf der Objektfläche in dem konventionellen Mikroskop zusammenfallen zu lassen,

Fig. 5 zeigt eine fundamentale Anordnung eines optischen Beobachtungssystems eines Stereomikroskops gemäß der Erfindung,

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer spezifischen Anordnung, umfassend eine Objektivlinse und ein veränderliches Vergröße rungssystem zum Reduzieren der Gesamtlänge des optischen Systems von Fig. 5,

Fig. 7 zeigt ein Beispiel des optischen Systems eines Stereo mikroskops für mehrere Beobachter,

Fig. 8(a), (b) und (c) sind Schnittansichten von Anordnungen, bei denen die Vergrößerung des optischen Systems gemäß einer ersten Ausführungsform des Stereomikroskops geändert wird,

Fig. 9(a), (b) und (c) sind Diagramme, die die sphärische Aberration bei der ersten Ausführungsform darstellen,

Fig. 10(a), (b) und (c) sind Diagramme, die den Astigmatismus bei der ersten Ausführungsform darstellen,

Fig. 11(a), (b) und (c) sind Diagramme, die die Verzerrungs eigenschaften bei der ersten Ausführungsform darstellen,

Fig. 12(a), (b) und (c) sind Querschnitte, die eine Anordnung zeigen, bei der die Vergrößerung des optischen Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform geändert wird,

Fig. 13(a), (b) und (c) sind Diagramme, die die sphärische Aberration bei der zweiten Ausführungsform darstellen,

Fig. 14(a), (b) und (c) sind Diagramme, die den Astigmatismus bei der zweiten Ausführungsform darstellen,

Fig. 15(a), (b) und (c) sind Diagramme, die die Verzerrung bei der zweiten Ausführungsform darstellen,

Fig. 16(a) bis 16(i) sind Schnittdarstellungen, die Anord nungen zeigen, bei denen die Vergrößerung des optischen Systems gemäß einer dritten Ausführungsform geändert wird,

Fig. 17(a) bis 17(i) sind Diagramme, die die sphärische Aber ration bei der dritten Ausführungsform darstellen,

Fig. 18(a) bis 18(i) sind Diagramme, die den Astigmatismus bei der dritten Ausführungsform darstellen,

Fig. 19(a) bis 19(i) sind Diagramme, die die Verzerrungseigen schaften bei der dritten Ausführungsform darstellen,

Fig. 20(a) bis 20(i) sind Schnittdarstellungen, die Anord nungen zeigen, bei denen die Vergrößerung des optischen Systems gemäß einer vierten Ausführungsform geändert wird,

Fig. 21 ist eine schematische Seitenansicht, die eine optische Anordnung des Mikroskops für chirurgische Operationen zeigt,

Fig. 22 ist eine konzeptionelle Ansicht zur Erläuterung der Anordnung des optischen Beleuchtungssystems des Mikroskops für chirur gische Operationen.

Fig. 23 ist ein Diagramm bezüglich der Beziehung zwischen dem Beleuchtungsbereich (Beleuchtungsfelddurchmesser) und der Illuminanz in dem optischen Beleuchtungssystem von Fig. 22,

Fig. 24 ist eine Schnittansicht bezüglich einer Anordnung, entwickelt längs der optischen Achse, eines optischen Beleuchtungs systems gemäß einer fünften Ausführungsform,

Fig. 25(a) und (b) sind Ansichten, die Anordnungen zeigen, gemäß denen Beleuchtungslicht durch das optische Beleuchtungssystem von Fig. 24 auf eine Objektfläche geführt wird,

Fig. 26 ist eine Schnittansicht einer Anordnung, entwickelt längs der optischen Achse, eines optischen Beleuchtungssystems entspre chend einer Modifikation der fünften Ausführungsform,

Fig. 27(a) und (b) sind Ansichten, die Anordnungen zeigen, bei denen Beleuchtungslicht durch das optische Beleuchtungssystem von Fig. 26 auf eine Objektfläche geführt wird,

Fig. 28 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Funktion eines Strahlteilers,

Fig. 29 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Funktion einer Lichtabsorptionsplatte,

Fig. 30(a), (b) und (c) sind Ansichten zum speziellen Erläu tern von Auftreffwinkeln auf die Lichtabsorptionsplatte,

Fig. 31 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Funktion einer transparenten Platte.

Stereoskopische Empfindlichkeit im Stereomikroskop hängt ab von einem Winkel, der durch rechts- und linksseitige optische Achsen mit der Objektfläche, bestimmt durch die Positionen links- und rechtsseiti ger Eintrittspupillen, gebildet wird (nachstehend als interner Winkel bezeichnet). Der interne Winkel kann ausgedrückt werden als der Winkel definiert durch Linien, die sich von den Mittelpunkten der Eintrittspu pillen zum Mittelpunkt des Objektes erstrecken. Wenn die Eintrittspupil len zirkular sind, kann der interne Winkel durch einen Winkel repräsen tiert werden, der einen Abstand zwischen ihren Mittelpunkten überspannt. Wenn die Pupillen überdeckt werden, ist der Schnittpunkt eines Segmentes zwischen den Eintrittspupillen mit der Pupille der Mittelpunkt der Pu pille. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Richtung, in der die optischen Achsen in einer Ebene senkrecht zu den optischen Achsen ver bunden sind, als seitliche Richtung bezeichnet, während eine Richtung senkrecht zur seitlichen Richtung als vertikale Richtung bezeichnet wird. Wenn die Eintrittspupillen von außen her in seitlicher Richtung überdeckt werden, wird die stereoskope Empfindlichkeit verringert, wo hingegen dann, wenn sie von der Innenseite her überdeckt werden, die stereoskope Empfindlichkeit vergrößert wird. Wenn ein den Lichtdurchgang versperrender Bereich bei einem Zwischenpunkt als Zentrum zwischen den optischen Achsen vergrößert wird und die Pupillen von außen überdeckt werden, wird ein Anstieg an stereoskopischer Empfindlichkeit unter drückt, wohingegen dann, wenn der den Lichtdurchgang versperrende Be reich vermindert wird und die Pupillen von innen her überdeckt werden, eine Reduktion der stereoskopen Empfindlichkeit unterdrückt wird.

Gemäß Fig. 1 sind eine Objektivlinse 31, eine Lichtblende 32, ein variables Vergrößerungssystem 33 mit wenigstens einem Bildpunkt I innerhalb hiervon und koaxial zur Objektivlinse 31, links- und rechts seitige Aperturblenden 34L und 34R zur Beobachtung, die austrittsseitig zu dem Vergrößerungssystem 33 angeordnet sind, links- und rechtsseitige optische Abbildungssysteme 35L und 35R koaxial zu den Aperturblenden 34L und 34R zum Bilden der Bilder und Einstellen ihrer Orientierungen der art, daß eine stereoskopische Betrachtung mit den Augen durchführbar ist, und links- und rechtsseitige Okulare 36L und 36R zum Vergrößern der durch die Abbildungssysteme 35L und 35R gebildeten Bilder vorgesehen. Die Aperturblenden 34L und 34R können innerhalb der Abbildungssysteme 35L bzw. 35R angeordnet oder durch die Fassungen von Linsen, die die Ab bildungssysteme 34L und 34R bilden, ersetzt sein. Um auch der Änderung der stereoskopischen Empfindlichkeit durch die Augen vorzubeugen, umfaßt jedes optische Abbildungssystem eine Reflexionseinrichtung, die ein Prisma oder einen Spiegel umfaßt, der in jeden Lichtstrahl einsetzbar ist.

Wenn das optische System des Mikroskops, wie oben aufgeführt, konstruiert wird, steigt die stereoskopische Empfindlichkeit propor tional zur Vergrößerung des variablen Vergrößerungssystems 33. Die Bil der der Aperturblenden 34L und 34R des Vergrößerungssystems 33 werden, wo die stereoskope Empfindlichkeit am größten wird, auf der Objekt seite des Vergrößerungssystems 33 gebildet, und die Lichtblende 32 ist koaxial zu dem Vergrößerungssystem 33 in der Nähe der Bilder angeordnet. Die Blende 32, die zum Einstellen der stereoskopen Empfindlichkeit vor gesehen ist, entspricht einer Blende 32a von Fig. 6, die den Rand der Eintrittspupille in der Position abdeckt, in der das Vergrößerungssystem 33 seine maximale Vergrößerung besitzt, oder einer Blende 32b, die das Innere der Eintrittspupille in der Position abdeckt, in der das Ver größerungssystem 33 seine minimale Vergrößerung besitzt. Nachdem die Blende 32a beginnt, die Eintrittspupille abzudecken, wird der Anstieg an stereoskopischer Empfindlichkeit unterdrückt, während dann, wenn die Blende 32b beginnt, die Eintrittspupille abzudecken, die Reduktion der stereoskopischen Empfindlichkeit unterdrückt wird. Insbesondere wenn wenigstens 30% des Bereichs der Eintrittspupille abgedeckt ist, wird ein beträchtlicher Effekt bewirkt. Wenn das Vergrößerungssystem 33 eine Brennweiteneinstellfunktion aufweist, braucht die Objektivlinse 31 nicht verwendet zu werden, während dann die Blende 32 lediglich vor dem Ver größerungssystem 33 anzuordnen ist. Eine Objektivlinse, die in der Lage ist, einen Arbeitsabstand (WD) zu ändern, kann als variables Vergröße rungssystem betrachtet werden.

Das in Fig. 5 dargestellte optische System besitzt eine große Gesamtlänge, weshalb gemäß Fig. 6 vier oder mehr reflektierende Flächen verwendet werden, um den Abstand zwischen der Objektfläche und den Augen des Beobachters zu verringern, um so ein leichteres Arbeiten mit dem Mikroskop zu ermöglichen. Ferner ist es üblich, Reflexionsflächen für fotografische und Videosysteme, Autofokusdetektionssysteme und einen Wegteiler für eine Vielzahl von Beobachtern vorzusehen. In diesem Falle ist es wünschenswert, daß ein afokaler Lichtstrahl in einem optischen Strahlteilersystem verwendet wird. Auf diese Weise wird das variable Vergrößerungssystem in ein variables Vergrößerungssystem 31a und opti sche Bildübertragungssysteme 33b und ein System umfassend die Objektiv linse 31, das optische variable Vergrößerungssystem 33a, die Bildüber tragungssysteme 33b und die optischen Abbildungssysteme 35L und 35R sind so ausgelegt, daß sie ein afokales System bilden.

Das Abbildungssystem besitzt ein Teilerprisma 47 auf der Bild seite des variablen Vergrößerungssystems 33a, um den Beobachtungsbereich des Abbildungsbereichs zu vergleichmäßigen. Da eine Verschiebung zwi schen den Pupillenpositionen für eine Vielzahl von Beobachtern vorzugs weise auf einem Minimum zu halten ist, ist es wünschenswert, daß der optische Weg zwischen dem Bildübertragungssystem 33b und den Abbildungs systemen 35L und 35R aufgespalten wird. Wenn ein aktives Autofokussieren mit der Strahlung von Infrarotlicht durchgeführt wird, ist es wünschens wert, daß Infrarotlicht, das in der Wellenlänge von sichtbarem Licht abweicht und die Brennweite einer Linse ändert, nicht durch ein Linsen system verläuft. Dann ist es wünschenswert, daß das optische System vor der Objektivlinse 31 oder zwischen der Objektivlinse 31 und dem Ver größerungssystem 33a aufgespalten wird. Wenn der optische Weg zwischen der Objektivlinse 31 und dem Vergrößerungssystem 33a aufgespalten wird, ist es wünschenswert, ein Lichtaufspaltelement 46 zum übertragen von sichtbarem Licht und Reflektieren von Infrarotlicht vorzusehen, da es schwierig ist, ein Aufteilelement mit Eigenschaften herzustellen, die zum Durchlassen von Infrarotlicht und zum Reflektieren von sichtbarem Licht geeignet sind.

Weiterhin ist die Anordnung derart ausgebildet, daß eine Vielzahl von Personen, die Beobachtungsrichtungen beliebig bei gleicher stereoskopischer Empfindlichkeit ändern und daher komplizierte Arbeit in komfortablen Positionen verrichten können. Fig. 7 zeigt ein Ausführungs beispiel eines Stereomikroskaps, bei dem eine Vielzahl von Personen Beobachtungen durchführen können. Hierbei ist ein Prismensystem derart konstruiert, daß ein Hauptbeobachter auf der Durchlaßseite eines Tei lerprismas 37 angeordnet ist, während sich ein untergeordneter Beobach ter auf der Reflexionsseite hiervon befindet. Das optische System für den Hauptbeobachter umfaßt ein Prisma 38, Aperturblenden 39L und 39R sowie ein Abbildungssystem 40L und 40R. Um die Stellung des Hauptbeob achters komfortabel zu gestalten, können die Abbildungssysteme 40L und 40R um eine Achse gedreht werden, die den Zwischenpunkt beider optischer Achsen beeinhaltet. In diesem Fall ist ein Drehwinkel von etwa 60° aus reichend, da der Hauptbeobachter den Mikroskopkörper betätigt.

Andererseits umfaßt das optische System für den untergeordne ten Beobachter die Reflexionsseite des Aufteilungsprismas 37, Prismen 40 und 41, Drehprismen 42, Aperturblenden 43L und 43R sowie Abbildungssy steme 44L und 44R, während Okulare nicht dargestellt sind. Das gesamte optische System vom Aufteilungsprisma 37 zum untergeordneten Beobachter kann um die Achse des optischen Systems für den Hauptbeobachter, die durch das Prisma 37 verläuft, gedreht werden. In diesem Fall ist die Ausführung derart, daß dann, wenn das optische System für den Hauptbeob achter gedreht wird, das optische System für den untergeordneten Beob achter nicht bewegt wird. Weiterhin ist die Anordnung so getroffen, daß das gesamte optische System nachfolgend den Prismen 41 gedreht werden kann, wobei die optische Achse auf der Austrittsseite des Prismas 41 die Drehachse bildet. Zusätzlich kann ein optisches System nachfolgend zu den Aperturblenden 43L und 43R mit der optischen Achse auf der Aus trittsseite der Prismen 42 als Rotationsachse gedreht werden. Das opti sche System für den untergeordneten Beobachter kann in bezug auf Dreh achsen gedreht werden, der Unterbeobachter ist nicht gezwungen, eine für ihn unbequeme Position einzunehmen, selbst wenn der Hauptbeobachter den Mikroskopkörper in irgendeiner Richtung neigt.

Wo es einer Vielzahl von Beobachtern ermöglicht wird, Beobach tungen zu machen, können nicht sämtliche optischen Weglängen von dem variablen Vergrößerungssystem zu den Aperturblenden identisch gehalten werden. Wenn die Pupillenposition verschoben wird, erscheint diese Ver schiebung als eine Differenz in der Helligkeit in seitlicher Richtung der Bildfläche. Außer wenn das Bild durch die Blende zur Einstellung der stereoskopen Empfindlichkeit abgedeckt wird, kann es verwendet werden. Um jedoch die Ermüdung der Beobachter zu verringern, und eine gute stereoskopische Empfindlichkeit sicherzustellen, ist es notwendig, daß das Verhältnis zwischen dem dunkelsten Teil und dem hellsten Teil in seitlicher Richtung des Bildes innerhalb von 1 : 3 liegt. Daher werden die Aperturblenden für die Beobachter so angeordnet, daß die Differenz der Helligkeit der Bildoberfläche, abgedeckt durch die Blende zur Ein stellung der stereoskopischen Empfindlichkeit, innerhalb 1/3 liegt.

Es ist wünschenswert, daß der Hauptbetrachter und die unter geordneten Betrachter die Beobachtungsbereiche entsprechend ihrer Rollen während der Betrachtung des gleichen Objektes ändern. Dies wird erreicht durch Einsetzen eines Linsensystems zur Änderung der Vergrößerung in dem Abbildungssystem, um die Vergrößerung auszuschalten. Da das optische System für den Hauptbeobachter in Positionen der Aperturblenden von demjenigen des untergeordneten Beobachters verschieden ist, wird ein afokaler Lichtstrahl erforderlich, um ein Abbildungssystem zu verwenden, das beiden gemeinsam ist, um die Position des Beobachtungsbildes kon stant zu halten. Dies wird durch eine Anordnung derart erreicht, daß afokale variable Vergrößerungslinsen 45L und 45R vor dem Abbildungssy stem angeordnet werden. Dies macht es möglich, die Vergrößerung mit konstanter Brennpunktposition unabhängig von der Anwesenheit der afoka len variablen Vergrößerungslinsen zu ändern. Da viele Prismen in dem optischen System des Mikroskops verwendet werden, wird das Bild wegen ihrer Herstellungsfehler dezentriert, jedoch kann diese Exzentrizität durch Bewegen eines Teils der afokalen variablen Vergrößerungslinsen 45L und 45R in einer Richtung senkrecht zu den optischen Achsen korrigiert werden.

Erste Ausführungsform

Fig. 8(a), (b) und (c) zeigen Anordnungen, bei denen die Ver größerung des optischen Systems dieser Ausführungsform auf 0,42×, 0,84× bzw. 1,68× geändert wird. Fig. 9(a), (b) und (c) zeigen die sphärische Aberration, wenn die Vergrößerung auf 0,42×, 0,84× bzw. 1,68× geändert wird. Fig. 10(a), (b) und (c) zeigen die Astigmatismuseigenschaften und Fig. 11(a), (b) und (c) die Verzerrungseigenschaften bei diesen Ver größerungen.

Im Folgenden sind die numerischen Daten des optischen Systems der ersten Ausführungsform wiedergegeben.

Objektfläche

In den obigen Daten erstreckt sich die Objektivlinse von r₁ bis r₂, das variable Vergrößerungssystem von r₉ bis r₁₉ und das Bild übertragungssystem von r₂₄ bis r₄₀. Tabelle 1 zeigt die Werte von D1-D3, die Abstände zwischen Linseneinheiten sind, die bewegt werden, wenn die Vergrößerung geändert wird.

Tabelle 1

A = 42, a = 10, 100 < L < 200, f = 168, D = 10,5, FN = 19.

Wenn der interne Winkel im Bereich von 1° bis 10° liegt, ist die stereoskopische Empfindlichkeit im allgemeinen gut. In Abwesenheit der Blende zum Einstellen der stereoskopischen Empfindlichkeit ist der interne Winkel 12° bei der höchsten Vergrößerung, und ein Mikroskop kann hergestellt werden, mit dem leicht zu beobachten ist.

Zweite Ausführungsform

Fig. 12(a), (b) und (c) zeigen Anordnungen, in denen die Ver größerung des optischen Systems dieser Ausführungsform auf 0,42×, 0,84× bzw. 1,68× geändert wird. Fig. 13(a), (b) und (c) zeigen die sphärische Aberration, wenn die Vergrößerung auf 0,42×, 0,84× bzw. 1,68× geändert wird. Fig. 14(a), (b) und (c) zeigen die Astigmatismuseigenschaften bei diesen Vergrößerungsänderungen, während Fig. 15(a), (b) und (c) die Verzerrungseigenschaften bei diesen Vergrößerungsänderungen zeigen.

Im Folgenden sind die numerischen Daten des optischen Systems der zweiten Ausführungsform wiedergegeben.

Objektoberfläche

In den obigen Daten reicht die Objektivlinse von r₁ bis r₂, das variable Vergrößerungssystem von r₁₁ bis r₂₁ und das Bildübertra gungssystem von r₂₆ bis r₄₀. Tabelle 2 zeigt die Werte von D1-D3, die die Abstände zwischen Linseneinheiten darstellen, die bewegt werden, wenn die Vergrößerung geändert wird.

Tabelle 2

A = 42, a = 10, 100 < L < 200, f = 168, D = 10,5, FN = 19.

In der zweiten Ausführungsform ist ein Abstand zwischen der Objektivlinse und dem variablen Vergrößerungssystem der ersten Ausfüh rungsform vorgesehen, so daß ein Lichtaufteilprisma hierzwischen ein gesetzt werden kann, und die Krümmung des Feldes wird korrigiert.

Dritte Ausführungsform

Fig. 16(a) bis 16(i) zeigen Anordnungen in dem optischen System dieser Ausführungsform bei einer Arbeitsdistanz (WD) von 200 und einer Vergrößerung von 0,45× (Fig. 16(a)), einer WD von 200 und einer Vergrößerung von 0,9× (Fig. 16(b)), einer WD von 200 und einer Vergröße rung von 1,8× (Fig. 16(c)), einer WD von 300 und einer Vergrößerung von 0,3× (Fig. 16(d)), einer WD von 300 und einer Vergrößerung von 0,6× (Fig. 16(e)), einer WD von 300 und einer Vergrößerung von 1,2× (Fig. 16(f)), einer WD von 400 und einer Vergrößerung von 0,23× (Fig. 16(g)), einer WD von 400 und einer Vergrößerung von 0,45× (Fig. 16(h)) und einer WD von 400 und einer Vergrößerung von 0,9× (Fig. 16(i)).

Fig. 17(a) bis 17(i) zeigen die sphärische Aberration bei einer WD von 200 und Vergrößerungen von 0,45×, 0,9× und 1,8× (Fig. 17(a) bis 17(c)), einer WD von 300 und Vergrößerungen von 0,3×, 0,6× und 1,2× (Fig. 17(d) bis 17(f)), und einer WD von 400 und Vergrößerungen von 0,23×, 0,45× und 0,9× (Fig. 17(g) bis 17(i)).

Fig. 18(a) bis 18(i) zeigen Astigmatismuseigenschaften bei einer WD von 200 und Vergrößerungen von 0,45×, 0,9× und 1,8× (Fig. 18(a) bis 18(c)), einer WD von 300 und Vergrößerungen von 0,3×, 0,6× und 1,2× (Fig. 18(d) bis 18(f)) und einer WD von 400 und Vergrößerungen von 0,23×, 0,45× und 0,9× (Fig. 18(g) bis 18(i)).

Fig. 19(a) bis 19(i) zeigen Verzerrungseigenschaften bei einer WD von 200 und Vergrößerungen von 0,45×, 0,9× und 1,8× (Fig. 19(a) bis 19(c)), einer WD von 300 und Vergrößerungen von 0,3×, 0,6× und 1,2× (Fig. 19(d) bis 19(f)) und einer WD von 400 und Vergrößerungen von 0,23×, 0,45× und 0,9× (Fig. 19(g) bis 19(i)).

Im Folgenden sind die numerischen Daten des optischen Systems der dritten Ausführungsform angegeben.

Objektfläche

In den obigen Daten reicht die Objektivlinse von r₁ bis r₈, das variable Vergrößerungssystem von r₁₆ bis r₂₆ und das Bildübertra gungssystem von r₃₁ bis r₄₅. Tabelle 3 zeigt die Werte von D1-D6, die Abstände zwischen Linseneinheiten sind, die bewegt werden, wenn die Vergrößerung geändert wird.

Tabelle 3

A = 42, a = 10, 100 < L < 200, f = 210, D = 10,5, FN = 22.

Auch das folgende Linsensystem wird als Abbildungslinsen ver wendet.

Bei der dritten Ausführungsform wird selbst dann, wenn WD von 200 auf 400 geändert wird, die stereoskope Empfindlichkeit günstig er halten und ein gutes Bild sichergestellt.

Die numerischen Daten bei Vergrößerungen von 1× und 1,5× des afokalen variablen Vergrößerungssystems 45L und 45R sind folgende:

Vierte Ausführungsform

Fig. 20(a) bis 20(i) zeigen Anordnungen im optischen System dieser Ausführungsform bei einer WD von 230 und einer Vergrößerung von 0,36× (Fig. 20(a)), einer WD von 230 und einer Vergrößerung von 0,71× (Fig. 20(b)), einer WD von 230 und einer Vergrößerung von 1,43× (Fig. 20(c)), einer WD von 300 und einer Vergrößerung von 0,3× (Fig. 20(d)), einer WD von 300 und einer Vergrößerung von 0,6× (Fig. 20(e)), einer WD von 300 und einer Vergrößerung von 1,19× (Fig. 20(f)), einer WD von 380 und einer Vergrößerung von 0,23× (Fig. 20(g)), einer WD von 380 und einer Vergrößerung von 0,47× (Fig. 20(h)) und einer WD von 380 und einer Vergrößerung von 0,94× (Fig. 20(i)).

Im Folgenden sind die numerischen Daten des optischen Systems der vierten Ausführungsform angegeben.

Objektfläche

In den obigen Daten reicht die Objektivlinse von r₁ bis r₁₁, das variable Vergrößerungssystem von r₁₈ bis r₃₂ und das Bildübertra gungssystem von r₃₈ bis r₅₀. Tabelle 4 zeigt die Werte von D1-D6, die Abstände zwischen Linseneinheiten sind, die bewegt werden, wenn die Vergrößerung geändert wird.

Tabelle 4

A = 42, a = 10, 100 < L < 200, D = 10,5, FN = 22.

Auch das folgende Linsensystem wird als Abbildungslinsen ver wendet.

Fünfte Ausführungsform

Bevor diese Ausführungsform beschrieben wird, wird das in Fig. 21 dargestellte Mikroskop für chirurgische Operationen beschrieben, das einen Mikroskopkörper 51, ein Linsenfassungssystem 52 und ein Okular system 53 umfaßt. Der Mikroskopkörper 51 ist mit einem optischen Beob achtungssystem 60 umfassend ein variables Vergrößerungssystem 54 zum Ändern der Vergrößerung zur Beobachtung des Objekts und einem optischen Objektivsystem 55 zum Verschieben der Position des Brennpunktes sowie mit einem optischen Beleuchtungssystem 56 versehen. In dem Mikroskop körper 51 ist in der Position, in der die optische Achse des Beobach tungssystems 60 diejenige des Beleuchtungssystems 56 kreuzt, ein Strahl teiler 57 angeordnet, um diese optischen Achsen auf der Objektoberfläche zusammenfallen zu lassen. Weiterhin ist eine Lichtabsorptionsplatte 58 zum Verhindern der Erzeugung von Nebenlicht und Reflexen nahe dem Strahlteiler 57 angeordnet. Eine transparente Platte 59 ist am Boden des Mikroskopkörpers 51 parallel hierzu angeordnet.

Entsprechend den Fig. 22 und 23 umfaßt das optische Beleuch tungssystem 56 eine Lichtquelle 61, eine Kondensoreinrichtung 62, eine veränderliche Blende 63, eine Zoomlinseneinheit 64, eine Fokussierlinse 65 und eine Öffnung 66, so daß Beleuchtungslicht vom Beleuchtungssystem 56 auf die zu untersuchende Objektoberfläche 67 fällt. Diese Anordnung ist derart ausgeführt, daß durch die optischen Komponenten die Position der Lichtquelle 61 mit derjenigen der Öffnung 66 konjugiert und die Position der variablen Blende 63 mit derjenigen der Objektaberfläche 67 konjugiert ist. Die Fokussierlinse 65 ist zum Zwecke der Bewegung längs der optischen Achse im Zusammenhang mit dem Objektivsystem 55 vorge sehen, das in dem Beobachtungssystem 60 angeordnet ist, um die Position des Brennpunktes zu bestimmen und die Position des Beleuchtungslichtes auf die Position des Brennpunktes einzustellen. Die variable Blende 63 und die Zoomlinseneinheit 64 werden auf einen Beleuchtungsbereich und seine Illuminanz eingestellt, die für die Vergrößerung zur Beobachtung (Beobachtungsbereich) des Beobachtungssystems 60 im Zusammenhang mit dem variablen Vergrößerungssystem 54, die den Beobachtungsbereich bestimmen, am besten geeignet ist.

In Fig. 22 repräsentieren Bilder, die nahe zur Öffnung 66 lie gen und durch Symbole , und bezeichnet sind (die tat sächlich innerhalb der Öffnung 66 gebildet werden) Größen von Bildern der Lichtquelle 61, die in der Öffnung 66 entsprechend ansteigender Ver größerung der Zoomlinseneinheit 64 gebildet werden. Die Beleuchtungsbe reiche, die durch die Symbole ∼ auf der Objektoberfläche 67 bezeichnet sind, zeigen den Fall, in dem die Bilder ∼ , die in der Öffnung 66 gebildet sind, auf die Objektoberfläche 67 projiziert sind. Auch in Fig. 23 entsprechen die Symbole ∼ den Beleuch tungsbereichen.

Wenn bei dem Mikroskop die Objektoberfläche 67 mit niedriger Vergrößerung betrachtet wird, wird die Vergrößerung für die Beobachtung des Beobachtungssystems 60 minimal eingestellt. Die Beobachtung bei niedriger Vergrößerung erfordert einen großen Beleuchtungsbereich. Daher wird in dem Beleuchtungssystem 56 die Vergrößerung der Zoomlinseneinheit 64 minimal eingestellt. In diesem Fall wird das minimale Bild 1 in der Öffnung 66 gebildet und der maximale Beleuchtungsbereich auf der Objektoberfläche 67 ausgeleuchtet. Bei diesem Mikroskop ist die Lichtmenge, die durch das Beleuchtungssystem 56 auf die Objektoberfläche 67 geworfen wird, konstant. Wenn der Beleuchtungsbereich sich mit der Vergrößerung ändert, die nur durch die Zoomlinseneinheit 64 bewirkt wird, vergrößert sich die Illuminanz, wie der Beleuchtungsbereich klein wird. Auf diese Weise wird die Illuminanz des beleuchteten Bereichs minimiert.

Wenn die Objektoberfläche 67 mit mittlerer Vergrößerung be trachtet wird, wird die Vergrößerung des Betrachtungssystems 60 auf einen Mittelwert eingestellt. Da der Beobachtungsbereich auf der Objekt aberfläche 67 in diesem Fall klein verglichen mit demjenigen bei niedri ger Vergrößerung ist, ist ein Beleuchtungsbereich mittlerer Größe aus reichend. Daher wird die Vergrößerung der Zoomlinseneinheit 64 vergrößert und das Bild der gleichen Größe wie der Durchmesser der Öffnung 66 gebildet, um hierdurch den Beleuchtungsbereich auf einen Mittelwert zu bringen. Die Illuminanz des Beleuchtungsbereichs ist größer als diejenige des Beleuchtungsbereichs .

Bei Betrachtung bei höchster Vergrößerung wird die Vergröße rung des Beobachtungssystems 60 auf ein Maximum eingestellt. Daher ist in diesem Fall der Beobachtungsbereich kleiner als im Falle mittlerer Vergrößerung und eine minutiöse Beobachtung wird bezüglich eines be trächtlich kleineren Teils verglichen mit dem Fall niedriger Vergröße rung vorgenommen, wobei ein kleinerer Beleuchtungsbereich zur Verbesse rung der Illuminanz notwendig wird. Wenn jedoch der Beleuchtungsbereich nur durch die Zoomlinseneinheit 64 reduziert wird, wie oben erwähnt, wird die Illuminanz verbessert, jedoch der umfängliche Rand des Beleuch tungsbereichs wird dunkler als die Mitte hiervon. Dies kann eine Beein trächtigung der Beobachtung bedeuten. Diesen Nachteil könnte man durch überdimensionieren des Mikroskopkörpers, Komplizieren des optischen Systems und damit einen Anstieg der Herstellungskosten bewirken.

Obwohl die Illuminanz des Beleuchtungsbereichs bei der Beob achtung mit hoher Vergrößerung nicht besonders verbessert wird, kann die minutiöse Beobachtung genügend mit einem gewissen Grad an Illuminanz durchgeführt werden, wobei die für die Beobachtung bei mittlerer Ver größerung notwendige Illuminanz zufriedenstellend ist.

Daher wird bei diesem Mikroskop die Vergrößerung der Zoom linseneinheit 64 des Beleuchtungssystems 56 wie in dem Fall der Beobach tung bei mittlerer Vergrößerung eingestellt, so daß das Bild die gleiche Größe wie der Durchmesser der Öffnung 66 aufweist, wozu die variable Blende 63 entsprechend geschlossen wird, um den minimalen Be leuchtungsbereich zu erhalten. Obwohl die verfügbare Illuminanz die gleiche wie im Fall des Beleuchtungsbereichs ist, kann hier durch Licht, das nicht durch die Öffnung 66 gelangt und Reflexe und Nebenlicht bewirkt, am Auftreten gehindert werden, wodurch eine Ver schlechterung des optischen Verhaltens vermieden werden kann. Folglich wird es möglich, daß der Randbereich des Beleuchtungsbereichs die gleiche Helligkeit wie der mittlere Bereich hiervon besitzt.

Fig. 24 zeigt die Anordnung des Beleuchtungssystems 56 gemäß der fünften Ausführungsform, konstruiert auf der Basis der vorstehend dargelegten Prinzipien. Das Beleuchtungssystem 56 umfaßt eine Lichtleit faser 71 zum übertragen von Licht von einer nicht dargestellten Licht quelle, ein Kondensorsystem 72, eine variable Blende 73, ein Prisma 74, ein infrarotlichtausfilterndes Filter 75, ein optisches Filter 76, eine Zoomlinseneinheit 77, eine Fokussierlinse 78, eine Wiedergabelinse 79 und ein Prisma (Öffnung) 80 zum Richten von Beleuchtungslicht auf die Objektoberfläche.

Die Zoomlinseneinheit 77, die zwei konvexe und eine konkave Linse umfaßt, die längs der optischen Achse bewegbar gestaltet ist. Die Fokussierlinse 78 ist aus einer konvexen Linse zusammengesetzt und kann wie in der Zoomlinseneinheit 70 längs der optischen Achse bewegt werden. Die variable Blende 73 und die Zoomlinseneinheit 77 sind dazu vorge sehen, den Beleuchtungsbereich und die Illuminanz einzustellen, die eine günstige Beleuchtung des Betrachtungsbereichs im Zusammenhang mit der Vergrößerungsänderung durch das variable Vergrößerungssystem 54 zum Ändern der Vergrößerung für die Betrachtung des Betrachtungssystems 60 erlaubt. Die Fokussierlinse 78 dient zum Liefern des am besten geeig neten Beleuchtungslichtes für die Objektaberfläche im Zusammenhang mit dem Objektivsystem 55 zur Einstellung der Position des Brennpunktes des Betrachtungssystems 60 zur Objektoberfläche. Diese Anordnung ist so getroffen, daß durch die optischen Komponenten die Position des Aus trittsendes der Lichtleitfaser 72 konjugiert zur Bildwiedergabeposition des Faserendes des Prismas 80 ist, während die Position der variablen Blende 73 konjugiert zu der (nicht dargestellten) Objektaberfläche ist.

Fig. 25(a) und (b) zeigen entsprechende Positionen der Zoom linseneinheit 77 bei Beobachtungen mit niedriger Vergrößerung und mit mittlerer und starker Vergrößerung, wobei das Beleuchtungslicht durch das Beleuchtungssystem 56 von Fig. 24 auf die Objektoberfläche geführt wird. Der keilförmige Strahlteiler 57 ist unterhalb des Beleuchtungs systems 56 angeordnet, so daß Beleuchtungslicht aus dem Beleuchtungs system 56 auf die Objektoberfläche (nicht dargestellt) fällt, während Betrachtungslicht von der Objektoberfläche in das Betrachtungssystem (nicht dargestellt) fällt. Die Anordnung des Strahlteilers 57 ermöglicht es, daß die optische Achse für die Beleuchtung mit der optischen Achse für die Betrachtung auf der Objektoberfläche zusammenfällt.

Die transparente Platte 59 ist parallel zum Boden des Mikros kopkörpers angeordnet und vorgesehen, um das Eindringen von Staub in den Mikroskopkörper zu verhindern. Zusätzlich ist in der Nähe des Strahl teilers 57 die Lichtabsorptionsplatte 58 angeordnet, die Nebenlicht, zu dem Licht von dem Beleuchtungssystem 56 wird, das durch den Strahlteiler 57 reflektiert wird, am Eindringen in das Beobachtungssystem gehindert wird.

Gemäß Fig. 26 umfaßt das Beleuchtungssystem 56 die Lichtleit faser 71 zum übertragen von Licht von einer nicht dargestellten Licht quelle, das Kondensarsystem 72, die veränderliche Blende 73, die Zoom linseneinheit 77, eine feststehende Linse 77′, die Fokussierlinse 78, die Wiedergabelinse 79 und das Prisma (Öffnung) 80 zum Richten von Beleuchtungslicht auf die Objektoberfläche.

Fig. 27(a) und (b) zeigen entsprechende Positionen der Zoom linseneinheit 77 bei Beobachtungen bei niedriger Vergrößerung und je weils mittlerer und starker Vergrößerung, wobei Beleuchtungslicht durch das Beleuchtungssystem 56 von Fig. 26 auf die Objektoberfläche geführt wird. Die Funktion dieses optischen Systems ist die gleiche wie in Fig. 25.

Im Folgenden sind die numerischen Daten der optischen Teile, die das Beleuchtungssystem 56 gemäß Fig. 24 und Fig. 25(a) und (b) bil den, und von Teilen, die in der Nähe hiervon angeordnet sind, angegeben.

In den obigen Daten stellen D1-D3 Linsenabstände dar, wenn die Vergrößerung durch die Zoomlinseneinheit 77 von Fig. 24 bzw. Fig. 25(a) und (b) geändert und die Fokussierlinse 78 entsprechend der Arbeits distanz (WD) bewegt wird, um die Beleuchtungsposition des Beleuchtungs systems 56 zu bestimmen. Tabelle 5 zeigt die Werte der Arbeitsdistanzen und Linsenabstände.

Tabelle 5

Im Folgenden sind die numerischen Daten von optischen Teilen, wie das Beleuchtungssystem 56 von Fig. 26 bzw. 27(a) und (b) und von Teilen, die benachbart hierzu angeordnet sind, angegeben.

Das Kondensorsystem 72 kann durch eine Linseneinheit gebildet werden, die folgende Daten besitzt.

In den obigen Daten repräsentieren D1-D4 Linsenabstände, wenn die Vergrößerung durch die Zoomlinseneinheit 77 von Fig. 26 bzw. Fig. 27(a) und (b) geändert und die Fokussierlinse 78 entsprechend der Ar beitsdistanz (WD) bewegt wird. Tabelle 6 zeigt die Werte der Arbeits distanzen und Linsenabstände.

Tabelle 6

Wie oben ausgeführt, ist der keilförmige Strahlteiler 57 unterhalb des Beleuchtungssystems 56 so angeordnet, daß seine Keilflä chen zur Objektoberfläche zusammen laufend gerichtet sind. Beleuchtungs licht von dem Beleuchtungssystem wird durch den Strahlteiler 57 über tragen und erreicht die Objektoberfläche, vgl. Fig. 28. Das Beleuch tungslicht wird durch die Objektaberfläche reflektiert und, nach weite rer Reflexion durch eine erste Fläche 57a des Strahlteilers 57 durch das Beobachtungssystem 60 geführt, um ein Beabachtungsbild zu bilden. Je doch tritt ein Teil des Lichtes durch die erste Oberfläche 57a. Solches Licht wird durch eine zweite Fläche 57b des Strahlteilers 57 reflektiert und tritt ebenfalls in das Beabachtungssystem 60 als Nebenlicht ein.

Der Strahlteiler 57 ist jedoch keilförmig und so angeordnet, daß das obere Ende, verjüngt durch beide Seiten, gegen die Objektober fläche (auf der Unterseite von Fig. 28) gerichtet ist. Daher kann Neben licht, wie aus Fig. 28 ersichtlich, in einem Winkel gegen den unteren Teil des Mikroskopkörpers gerichtet und daran gehindert werden, in das Beobachtungssystem 60 und den Beleuchtungsbereich der Objektoberfläche zu gelangen. Auch das von dem Beleuchtungssystem über den Strahlteiler 57 übertragene Licht fällt nicht senkrecht auf die Objektoberfläche, sondern etwa schräg in einem Ausmaß, daß Beobachtungen nicht behindert werden. Da der Strahlteiler 57 in Keilform ausgebildet ist, besteht nicht das Problem, daß Beleuchtungslicht, wenn es durch den Strahlteiler 57 übertragen wird, gebrochen wird und eine Verschiebung zwischen seiner optischen Achse und der optischen Achse für die durch den Strahlteiler 57 abgelenkten Beobachtung bewirkt wird. Die Konstruktion ist somit derart, daß das Prisma 80, das das Beleuchtungssystem 56 bildet, mit einer Brechkraft versehen ist und die optische Achse zur Beleuchtung mit der optischen Achse zur Beobachtung auf der Objektoberfläche zusammen fällt.

Zusätzlich wird die Form des Beleuchtungsbereichs des Beleuch tungslichts, das durch den keilförmigen Strahlteiler 57 übertragen wird, auf der Objektoberfläche nicht kreisförmig. Jedoch ist die Form des Beobachtungsbereichs kreisförmig und daher ist es wünschenswert, daß auch die Form des Beleuchtungsbereichs kreisförmig ist. Durch die Brech kraft des Prismas 80, das das Beleuchtungssystem 56 bildet, wird eine Korrektur durchgeführt, so daß die Form des Beleuchtungsbereichs kreis förmig wird, wenn das Beleuchtungslicht, das durch das Prisma 80 über tragen wird, die Objektaberfläche durch den Strahlteiler 57 erreicht. Daher kann der keilförmige Strahlteiler 57 ohne irgendwelche Probleme verwendet werden.

Wie erwähnt, ist die Lichtabsorptionsplatte 58 nahe zu dem Strahlteiler 57 angeordnet. Die Lichtabsorptionsplatte 58 ist zum Absor bieren von reflektiertem Licht des Beleuchtungslichtes aus dem Beleuch tungssystem 56 vorgesehen, das nicht durch den Strahlteiler 57 übertra gen, sondern reflektiert wird, um Licht zu vermeiden, das als Nebenlicht in das Beobachtungssystem 60 gelangen kann. Die Lichtabsorptionsplatte 58 gemäß Fig. 29 ist geringfügig abwärtsgeneigt und nahe zum Strahlteiler 57 angeordnet. Sie hat die Funktion, daß das Licht von dem Beleuch tungssystem 56, das durch den Strahlteiler 57 reflektiert wird, absor biert oder reflektiert und in einem Winkel gegen den unteren Teil des Mikroskopkörpers gerichtet wird, so daß das Licht nicht das Beobach tungssystem 60 und die Objektoberfläche erreicht.

Gemäß Fig. 30(a) kann Licht 90a des Beleuchtungslichtes 90 vom Beleuchtungssystem erzeugt werden, das durch die zweite Oberfläche 57b des Strahlteilers 57 übertragen und, nachdem es durch die erste Ober fläche 57a reflektiert wurde, weiter durch die zweite Oberfläche 57b des Strahlteilers 57 austritt. Natürlich erreicht das Licht 90a die Licht absorptionsplatte 58. Wenn der Auftreffwinkel des Lichtes 90a auf die Lichtabsorptionsplatte 58 90° beträgt, wird Licht 90a′ aus dem Licht 90a durch Reflexion an der Lichtabsorptionsplatte 58 erzeugt und durch den Strahlteiler 57 übertragen und direkt auf das Beobachtungssystem gerich tet. Da die optischen Achsen der Beleuchtung und Beobachtung koaxial sind, verläuft das Licht 90a′ parallel zur optischen Achse der Beobach tung, um in das Beobachtungssystem einzutreten und dort schädliches Reflexlicht zu bilden. Um dies zu vermeiden, ist es notwendig, daß die Anordnung so getroffen wird, daß das Licht 90a′, das für das Reflexlicht verantwortlich ist, nicht parallel zur optischen Achse der Beobachtung verläuft.

Entsprechend Fig. 30(b) ist die Lichtabsorptionsplatte 58 so angeordnet, daß der Auftreffwinkel θ des Lichtes 90a auf die Lichtab sorptiansplatte 58 kleiner als 90° ist und daher der obige Fehler kor rigiert wird. Um vollständig zu vermeiden, daß Licht 90a′, das für Reflexlicht verantwortlich ist, in das Beabachtungssystem eintritt, ist es zweckmäßig, daß die Lichtabsorptionsplatte 58 so angeordnet wird, daß der Auftreffwinkel des Lichts 90a auf die Lichtabsorptionsplatte 58 68,5° beträgt, vgl. Fig. 30(c). Zur Anordnung der Lichtabsorptionsplatte 58 kann diese als eine glatte plane Platte konstruiert werden, jedoch ist eine gekrümmte Platte anstelle einer planen Platte bevorzugt, da die gekrümmte Platte fähig ist, einen Nebenlichtausschalteffekt zu verstär ken und die Kompaktheit des Mikroskopkörpers zu verbessern.

Da schließlich ein derartiges Mikroskop unter erschwerten sanitären Bedingungen bei einer Operation verwendet wird, ist es erfor derlich, daß das Mikroskop bei hoher Temperatur sterilisiert wird. Aus diesem Grunde wird die transparente Platte 59 mit hoher Temperaturwider standsfähigkeit parallel zum Boden des Mikroskopkörpers angeordnet, um diesen hermetisch abzudichten. Die Verwendung der transparenten Platte 59 verhindert das Eindringen von Staub und dergleichen in den Mikros kopkörper.

Das Beleuchtungslicht fällt wie erwähnt durch den Strahlteiler 57 etwas schräg auf die Objektoberfläche. Wenn die transparente Platte 59 parallel zum Boden des Mikroskopkörpers angeordnet ist, wie in Fig. 31 gezeigt, wird das Beleuchtungslicht etwas schräg auf die transparente Platte 59 fallen. Hierdurch erzeugt das Beleuchtungslicht an der trans parenten Platte 59 reflektiertes Licht, jedoch wird dieses Licht, wie in Fig. 31 gezeigt, weiterhin durch den Strahlteiler 57 reflektiert und in einem Winkel gegen den unteren Bereich des Mikroskopkörpers gerichtet. Auf diese Weise werden das Beobachtungssystem 60 und der Beleuchtungs bereich nicht durch reflektiertes Licht nachteilig beeinträchtigt.

In den vorstehenden Ausführungsformen stellen r₁, r₂ . . . Krüm mungsradien individueller Linsenflächen, d₁, d₂ . . . Dicken von indivi duellen Linsen oder Abstände hierzwischen, n₁, n₂ . . . Brechungsindizes individueller Linsen, ₁, ₂ . . . Abbe′sche Zahlen von individuellen Linsen dar, während A den Durchmesser der Blende zum Einstellen der stereoskopischen Empfindlichkeit, a den Durchmesser der Aperturblende, L den Abstand von einer Oberfläche, am nächsten zum Bild, des variablen Systems zum Mittelpunkt der Aperturblende (den Verschiebungsbetrag) und FN die Feldzahl darstellt.

Claims

1. Stereomikroskop mit einer Objektivlinse (31), einem varia blen Vergrößerungssystem (33), das wenigstens einen Bildpunkt (I) hierin aufweist und koaxial zur Objektivlinse (31) angeordnet ist, und einem Paar von Beobachtungssystemen mit zweiseitiger Symmetrie im Anschluß an das Vergrößerungssystem (33), die Aperturblenden (34L, 34R), Abbildungs linsen (35L, 35R) sowie Okularen (36L, 36R) umfassen, wobei durch das Paar von Aperturblenden (34L, 34R) bestimmte optische Achsen der Beob achtungssysteme durch Stellen verlaufen, die verschieden von der opti schen Achse des Vergrößerungssystems (33) verlaufen, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Lichtblende (32) zumindest bei höch ster eingestellter Vergrößerung die Außenseite und/oder zumindest bei niedrigster eingestellter Vergrößerung die Innenseite der Pupille eines Bildes in der Mitte des Feldes abdeckt, das durch das Paar von Apertur blenden (34L, 34R) auf der Objektseite des Bildpunktes (I) bestimmt wird.

2. Stereomikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergrößerung, bei der der Bereich der Pupille um wenigstens 30% reduziert ist, vorgesehen ist.

3. Stereomikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Einrichtung zum Aufspalten eines Lichtstrahls, der aus dem Vergrößerungssystem (33) austritt, für Beobachtungen durch meh rere Beobachter vorgesehen ist, wobei die Beobachtungsbilder für jeden Beobachter durch das Paar von Aperturblenden (34L, 34R) nicht überdeckt sind.

4. Stereomikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dunkelstem und hellstem Bereich in seitli cher Richtung jedes Beobachtungsbildes innerhalb von 1 : 3 liegt.

5. Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vier reflektierende Flächen vorgesehen sind, um eine optische Achse nahe zu einer optischen Achse bezüglich des Austritts aus dem Vergrößerungssystem (33) auftreffen zu lassen.

6. Stereomikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergrößerungssystem (33) afokal ist.

7. Stereomikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergrößerungssystem ein afokales variables Vergrößerungssystem und ein afokales System zum einmaligen Bilden eines Bildes umfaßt.

8. Stereomikroskop nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergrößerungssystem (33) ein Lichtaufspaltelement (46; 47) zum Aufspalten eines Lichtstrahls entsprechend verschiedenen Wellenlängenbe reichen in einem afokalen System aufweist.

9. Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß afokale variable Vergrößerungssysteme (45L, 45R) eintrittsseitig von den Abbildungslinsen (35L, 35R) angeordnet sind.