JP5087730B2 - 立体顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、改良された顕微鏡に関する。さらに、本発明は、立体顕微鏡の物体平面に配置可能な物体を結像するための立体顕微鏡に関し、この立体顕微鏡は、少なくとも一対の結像ビーム経路を形成する。上記立体顕微鏡は、いくつかの光学素子を有する結像システムを含み、上記いくつかの光学素子は、複数のレンズと、上記少なくとも一対の結像ビーム経路を偏向させるためのミラー面を有する少なくとも１つの偏向素子とを含む。

このような顕微鏡、特に立体顕微鏡は、例えば、医療用途において外科用顕微鏡として用いられる。図８Ａにおいて、独国特許出願公開第１９７１８１０２号（特許文献１）から公知であるもののような立体顕微鏡の基本構造が概略的に示されている。

図８Ａによれば、物体平面４１に配置可能な物体を結像するための立体顕微鏡は、対物レンズ４４と、開口４５と、反転システム５１を有する可変拡大システムとを含む。さらに、反転システム５１を有する可変拡大システムの出射側には、左側及び右側光学結像システムが設けられている。対物レンズ４４、及び反転システム５１を有する可変拡大システムにおいて、一対の結像ビーム経路４２ａ及び４２ｂが共通に導かれる。光学ビーム経路４２ａ及び４２ｂは、それぞれ、左側及び右側結像システムのレンズ５６及び５７、並びに、５６’及び５７’によって別々に導かれる。立体感を得るために、結像ビーム経路は、物体平面４１において立体視角αを有し、この角度は、通常、４度〜８度である。

開口４５は、立体顕微鏡の感度を変更するために使用される。この目的で、結像ビーム経路４２ａ及び４２ｂの入射瞳の瞳面４Ａは、開口４５の付近、従って、対物レンズ４４と反転システム５１を有する可変拡大システムとの間に配置される必要がある。

ここで、瞳面は、結像ビーム経路４２ａ及び４２ｂにおいて導かれるビーム束の中心あるいは主ビームが互いに交差する湾曲平面（curved plane）又は平坦平面（flat plane）であると考えられ、中心あるいは主ビームは、物体平面４１の異なる物点から射出される。

図８Ａに示される立体顕微鏡の結像システムは、反転システム５１を有する可変拡大システム内で中間像４Ｐの結像をさらにもたらす。結像システムによって導かれるビーム束の直径は、中間像において最小であるので、反転システム５１を有する可変拡大システムにビーム束を通過させることが容易となる。

ここで、中間像は、物体平面４１に光学的に共役な平面であると考えられる。

図８Ｂにおいて、図８Ａから公知の主要構造を有する独国特許出願公開第１９７１８１０２号による先行技術から公知である立体顕微鏡の選択された素子の斜視図が概略的に示されている。

図８Ｂから明らかなように、先行技術から公知の立体顕微鏡は、それぞれ少なくとも１つのミラー面を含む、上記対の結像ビーム経路によって形成された結像ビーム経路４２を折り曲げるための複数の偏向素子４３、４６、４７、４９、５１、５２、５３及び５４を含む。この折り曲げは、立体顕微鏡の構造の全長をより小さくするためである。この折り曲げにより、物体平面４１に隣接する対物レンズ４４の前に配置された偏向ミラー４３を介して、照射システム（図示せず）の照射ビーム経路を、結像ビーム経路４２内に統合することがさらに可能となる。従って、物体平面４１に配置可能な物体の０度照射が可能となる。これを達成するため、ミラー４３は、半透明の面を有する。さらに、上記の折り曲げにより、瞳の交換及び像の反転が生じ、従って、立体顕微鏡のレンズ４４、５０、５５及び拡大システム４８によって生じた瞳の交換及び像の反転が補正される。
独国特許出願公開第１９７１８１０２号

上述の先行技術における立体顕微鏡の構造は、以下の欠点を有する。

半透明のミラー４３の使用による０度照射システムの統合により、照射ビーム経路及び結像ビーム経路の両方において大幅な損失が生じる。なぜなら、半透明のミラーは、結像ビームを完全には偏向させず、また、照射ビーム経路において導かれる照射ビームを完全には通過させないからである。従って、照射システムによって射出されるビームの強度を増加させる必要があり、このことは、外科手術の分野において熱の問題をもたらし、ひいては患者へのストレスを増加させ得る。

さらに、半透明のミラーの使用による０度照射の統合により、照射ビームが半透明のミラーを通過する際の、結像ビーム経路によって導かれる結像ビームにおいて認識され得る反射の発生は、大きな労力なしには回避することができない。なぜなら、先行技術から公知である立体顕微鏡のシステムにおいては、結像ビーム経路と照射ビーム経路とは、必然的に重なり合うからである。

先行技術から公知である構造のさらなる欠点は、構造が、結像ビーム経路を折り曲げるための８つの偏向素子を使用しており、従って、体積の大きい構造を有することである。体積の大きいこの構造は、接眼レンズを備える１つ又は２つの回動自在な鏡筒光学系を有する立体顕微鏡をユーザが必要としているという事実に起因しており、一対の結像ビーム経路が、接眼レンズを備える各鏡筒光学系に導かれる。なぜなら、上記対の光学ビーム経路は、それぞれの鏡筒が回動した後であっても、それぞれの偏向素子によって完全に折り曲げられる必要があるからである。

物体の検査用の１つの顕微鏡・内視鏡検査システムが独国特許出願公開第１０２００４０５９１４３号から公知であり、その内容は、参照により本明細書に完全に援用される。この公知のシステムは、内視鏡ビーム経路及び立体顕微鏡ビーム経路を有する主光学系を備えた内視鏡光学系を含む。主光学系の第１及び第２の光学素子は、立体顕微鏡ビーム経路の物体平面に隣接して配置され、立体顕微鏡ビーム経路の左側及び右側ビーム経路によってそれぞれ横切られる。左側及び右側ビーム経路の中心ビームの中心ビーム経路軸は、それぞれ、物体平面と第１及び第２の光学素子のそれぞれとの間の１つの共通の平面に実質的に配置され、上記共通平面への射影において見た場合、内視鏡光学系の全ての光学素子は、これら２つの中心ビーム軸間に少なくとも部分的に配置される。しかし、上記公知のシステムの取り付けは、大変煩雑である。

上記の先行技術より、本発明は、先行技術と比較して改良された構造を有する立体顕微鏡を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態は、物体平面に配置可能な観察されるべき物体に対する位置に関して、少なくとも１人の観察者に自由度をもたらす立体顕微鏡を提供する。

さらに、本発明の実施の形態は、立体顕微鏡の結像ビーム経路に対して、５度未満、好ましくは、３度未満、さらに好ましくは、実質的に０度に等しい角度を有する副ビーム経路を含む立体顕微鏡を提供し、副ビーム経路において導かれる副ビームによる、結像ビーム経路において導かれる結像ビームの劣化が、効率よく防止される。

さらなる実施の形態は、特にコンパクトな構造を有する立体顕微鏡を提供する。

さらなる実施の形態は、内視鏡と組み合わせて用いられるのによく適した、改良された顕微鏡を提供する。

本発明の一実施の形態によれば、当該立体顕微鏡の物体平面に配置可能な物体を結像するための立体顕微鏡が開示され、前記立体顕微鏡は、少なくとも一対の結像ビーム経路を形成する。前記立体顕微鏡は、（少なくとも）１つのミラー面を有する少なくとも１つの偏向素子と、いくつかの光学素子を有する結像システムとを含み、前記いくつかの光学素子は、複数のレンズを含む。ここで、前記いくつかの光学素子は、前記結像ビーム経路の瞳面が前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面と交差するか、あるいは前記ミラー面からある距離をあけて配置されるように構成されている。ここで、前記距離は、前記複数のレンズのうちの前記結像ビーム経路に沿って前記結像面に最も近接して配置されたレンズの直径の１．５倍未満、好ましくは、１．０倍未満、さらに好ましくは、０．５倍未満である。

要約すると、結像ビーム経路は、瞳面（瞳の結像が生じる平面）が立体顕微鏡の少なくとも１つの偏向素子のミラー面の付近に配置されるように導かれる。物体平面において結像ビーム経路が対として立体視角を有しているため、結像ビーム経路は、ミラー面の付近において重なり合わない。結像ビーム経路をこのように明確に分離することにより、結像ビーム経路（０度構成）間において、結像ビーム経路において導かれるビームの劣化を実質的にもたらさない副ビーム経路を形成することが可能となる。

ここで、「瞳面」という用語は、各結像ビーム経路における瞳の結像によって規定される平面を指す。本明細書において、「瞳面」との関連における「平面」という用語は、数学的な平面に限定されず、通常は湾曲した表面を指す。一実施の形態によれば、瞳面は、立体顕微鏡の対物レンズの入射瞳が配置される平面である。

さらに、一実施の形態によれば、各結像ビーム経路の瞳面とミラー面との間の距離は、各結像ビーム経路のビーム経路に平行な各結像ビーム経路のビーム断面部によって最も大きく覆われた面から測定される。さらなる実施の形態によれば、上記距離は、ミラー面においてビーム断面部によって最も大きく覆われ、かつ、結像ビーム経路の中心ビームと平行な面の領域の中心から測定される。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、立体顕微鏡のいくつかの光学素子は、結像ビーム経路の瞳の結像によって規定される面が、少なくとも１つの偏向素子のミラー面と交差するか、又はこのミラー面から一定の距離をあけて配置されるように構成されている。ここで、上記距離は、上記複数のレンズのうちのミラー面上で各結像ビーム経路の断面部によって最も大きく覆われた面の領域の中心から結像ビーム経路に沿ってミラー面に最も近接して配置されたレンズの直径の１．５倍未満、好ましくは、１．０倍未満、さらに好ましくは、０．５倍未満である。さらに、本実施の形態によれば、偏向素子のミラー面は、結像ビーム経路の瞳の像に隣接して配置されている。

偏向素子のミラー面の付近に結像ビーム経路の瞳の像を配置するための立体顕微鏡の光学素子の構成は、例えば、光学システムを計算するためのコードＶといった商用のコンピュータプログラムを用いることにより実現することができる。同様のプログラムにより、結像ビーム経路の瞳の像の位置の入力、及び使用される光学素子のここで必要な光学パラメータの出力が可能となる。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、偏向素子のミラー面と立体顕微鏡の物体平面との間には、光学有効素子が存在しない。従って、前記偏向素子の前記ミラー面と前記立体顕微鏡の前記物体平面との間の前記結像ビーム経路には、光学有効素子が存在しない。ここで、光学有効素子は、これらの付加又は取り外しにより、１％を超える、さらに好ましくは、２％を超える、さらに好ましくは、５％を超える立体顕微鏡の作動距離の変更が生じる素子であると考えられる。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記結像システムの前記いくつかの光学素子は、前記少なくとも１つの偏向素子をさらに含み、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面は、前記少なくとも一対の結像ビーム経路を偏向させることが可能である。

従って、本実施の形態によれば、物体側の結像ビーム経路の瞳面の結像は、結像ビーム経路を偏向させるミラー面の付近において行なわれる。結像ビーム経路が物体平面において対として立体視角を有するので、ミラー面と交わる結像ビーム経路は、ミラー面の付近において重なり合わない。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記結像ビーム経路のビーム束は、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面上において互いにある距離を有するビーム断面部をそれぞれ規定している。断面部間のこの距離により、例えば、副ビーム経路（例えば、照射システム、治療システムあるいは内視鏡）の０度構成を実現することが可能となる。しかし、本発明は、副ビーム経路のこのような０度構成に限定されるものではない。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記立体顕微鏡は、前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部間の領域において前記偏向素子を横切る少なくとも１つの副ビーム経路を形成する。

ビーム断面部間の上記距離により、結像ビーム経路と少なくとも１つの副ビーム経路とは、上記ミラー面において重なり合わない。従って、副ビーム経路において導かれるビームが、例えば、ミラー面の反射の結果、結像ビーム経路によって結像されないことが保証される。さらに、副ビーム経路を２つの結像ビーム経路間において上記距離に配置することにより、副ビーム経路を、例えば、光学平面に配置可能な物体の０度照射のために特に容易にかつ正確に形成することが可能となる。あるいは、この副ビーム経路は、例えば、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）の関連において、任意の診断あるいは治療用途に用いることができる。ここで、ビーム断面部の分離は、結像ビーム経路の瞳によって規定される瞳面をミラー面の付近に配置することによって達成されることが強調される。なぜなら、そうしなければ、結像ビーム経路のビーム束は拡散し、ミラー面上のビーム断面部と重なり合うからである。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記立体顕微鏡は、前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部間の領域において前記少なくとも１つの偏向素子を横切る少なくとも１つのパイプを含む。従って、ビーム断面部間の領域のパイプは、例えば、診断装置や操作器（manipulator）など通すために用いることができる。これは、特に、脳外科手術において有利であり得る。

さらなる一実施の形態によれば、前記副ビーム経路は、前記パイプにおいて導かれる。従って、パイプは、例えば、内視鏡システムの一部であってもよい。

前記少なくとも１つの偏向素子が、前記少なくとも１つの副ビーム経路によって横切られる切欠部を前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部間の領域において含んでいれば、さらに有利であり得る。ここで、少なくとも１つ偏向素子は、例えば、切欠部によって横切られる２つの別個のミラー面又は１つのミラー面を含んでいてもよい。

少なくとも１つの偏向素子に切欠部を設けることは可能である。なぜなら、ミラー面の付近に瞳面が配置されているため、結像ビーム経路によって導かれるビーム束のビーム断面部間に配置された、結像ビーム経路を偏向させるために必要ではない領域を特定することができるからである。

あるいは、前記結像ビーム経路が、第１の波長範囲のビームを結像するように構成され、前記少なくとも１つの偏向素子が、前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部間の領域において、前記ビーム断面部の領域における前記第１の波長範囲のビームに対する前記少なくとも１つの偏向素子の反射率よりも小さい反射率を前記第１の波長範囲のビームに対して有していれば、有利であり得る。

従って、少なくとも１つの副ビーム経路が横切るために、少なくとも１つの偏向素子のミラー面は、結像ビーム経路の断面部間の領域において、完全な、又は少なくとも部分的な透明性を有していてもよい。透明性が結像ビーム経路の断面部間の領域に限定されているため、ビーム断面部の領域において、結像ビーム経路の可能な限り最良の反射ひいては偏向が生じる。従って、少なくとも１つの偏向素子の局所的な透明性は、少なくとも１つの偏向素子のミラー面によって偏向される結像ビーム経路において導かれるビームの強度に悪影響を与えることはない。

別の一実施の形態によれば、前記結像ビーム経路は、第１の波長範囲のビームを結像するように構成され、前記少なくとも１つの副ビーム経路は、前記第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲のビームを結像するように構成され得る。ここで、前記少なくとも１つの偏向素子が、前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部の領域において、前記第２の波長範囲のビームに対する反射率よりも高い反射率を前記第１の波長範囲のビームに対して有していれば、有利であり得る。

従って、少なくとも１つの偏向素子は、結像ビーム経路及び少なくとも１つの副ビーム経路を導くための二色性の面（dichroitic surface）を有していてもよい。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記立体顕微鏡は、少なくとも１つの副ビーム経路をさらに形成し、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面は、前記少なくとも１つの副ビーム経路を偏向させるように構成されている。

従って、このさらなる例示的な実施の形態において、結像ビーム経路の物体側における瞳面の結像は、第１の実施の形態のように結像ビーム経路を偏向させるのではなく、副ビーム経路を偏向させるミラー面の付近において生じる。このさらなる実施の形態においては、結像ビーム経路と少なくとも１つの副ビーム経路とはミラー面上で重なり合わないため、第１の実施の形態に関して記載された利点が参照される。

ここで、前記結像ビーム経路のビーム束は、前記瞳面において互いにある距離を有するビーム断面部をそれぞれ規定し得る。少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面は、前記結像ビーム経路によって導かれるビームが前記ミラー面によって偏向されることなく、前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部間の領域に配置され得る。

ここで、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面の前記結像ビーム経路に沿った射影の直径が、前記ビーム断面部の前記距離よりも小さいか、又はこれに等しければ、有利であり得る。

結像ビーム経路によって導かれるビームの劣化を防止するためには、前記瞳面における前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部に、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面が存在していなければ、有利であり得る。

別の一実施の形態によれば、前記結像ビーム経路は、第１の波長範囲のビームのために構成され、前記（少なくとも１つの）副ビーム経路は、前記第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲のビームを結像するように構成されている。さらに、前記結像ビーム経路のビーム束は、前記瞳面において互いにある距離を有するビーム断面部をそれぞれ規定している。その場合、前記少なくとも１つの偏向素子は、前記結像ビーム経路の少なくとも前記ビーム断面部の外側の領域において、前記第１の波長範囲のビームに対する反射率よりも大きい反射率を前記第２の波長範囲のビームに対して有する。

従って、偏向素子は、副ビーム経路によって導かれるビームのみを選択的に偏向させ、同時に、好ましくは、結像ビーム経路によって導かれるビームを直線的に透過させるように構成された二色性のミラー面であってもよい。

前記立体顕微鏡が、光学平面を照射するための照射システムをさらに含み、前記照射システムが、ビーム源と前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成する照射光学系とを含む場合、一般に有利であり得る。

従って、結像ビーム経路において導かれる結像ビームを劣化させることなく、物体平面に配置可能な物体を照射するための０度照射を、副ビーム経路によって容易にかつ確実に形成することができる。

前記立体顕微鏡が、前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成する赤外線結像光学系を有する赤外線結像システムをさらに又は代わりに含んでいれば、さらに有利であり得る。

従って、副ビーム経路により、光学平面に配置可能な物体の赤外線観察システムを用いた０度観察がさらに可能となる。赤外線観察システムでは、赤外線観察システムのビーム経路が横切る光学レンズの数ができる限り少ないことが非常に重要である。なぜなら、そうでなければ、横切られる光学レンズの温度が赤外線観察システムによって受光されるビームに影響を及ぼすからである。

前記立体顕微鏡が、前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成するビーム誘導システムを有するレーザをさらに又は代わりに含んでいれば、さらに有利であり得る。

このようなレーザは、例えば、治療目的で癌治療において使用することができる。

一実施の形態によれば、前記結像システムは、第１のサブシステムを含み、前記第１のサブシステムの光学素子は、前記少なくとも一対のビーム経路の両方の結像ビーム経路によって共通に横切られる複数のレンズを含む。

従って、本発明によって提案される立体顕微鏡により、立体顕微鏡の一般的な主要構造を維持することができる。

この場合、前記結像ビーム経路に沿って前記少なくとも１つのミラー面に最も近接して配置された前記レンズが、前記第１のサブシステムのレンズであれば、有利であり得る。

最も近接して配置されるレンズの光学システムデータを適切に選択することにより、立体顕微鏡の作動距離を変更した場合であっても、少なくとも一対の結像ビーム経路が物体平面おいて有する立体視角を自動的に適合させることが可能となる。ここで、勿論、立体視角は一定である必要はない。作動距離の変更後であっても、結像ビーム経路が物体平面においてゼロとは異なる角度で交差すればよい。

前記第１のサブシステムの前記複数のレンズが、１つの共通の光軸に沿って配置され、前記第１のサブシステムの少なくとも２つのレンズが、前記光軸に沿って互いに対して変位可能であれば、さらに有利であり得る。

この場合、前記第１のサブシステムの前記少なくとも２つのレンズは、前記光学平面の前記立体顕微鏡からの距離及び／又はもたらされる結像の倍率を変更するために、前記光軸に沿って互いに対して変位可能であり得る。

その場合、当業者に公知の光学レンズのシステムデータを選択することにより、立体顕微鏡からの物体平面の距離、ひいては作動距離及び／又は結像倍率の変更後であっても、少なくとも一対の結像ビーム経路が物体平面において自動的に立体視角を有することが保証される。

さらに、前記第１のサブシステムの前記光学素子は、前記立体顕微鏡の前記物体平面が、前記第１のサブシステムの一対のレンズ間に配置される中間像に結像されるように構成され得る。

第１のサブシステムの領域に中間像を形成することにより、コンパクトな構造が得られ、また、像の欠陥の補正が容易となる。

さらなる一実施の形態によれば、前記結像システムは、第２のサブシステムを含んでもよく、前記第２のサブシステムの光学素子は、前記少なくとも一対の結像ビーム経路のうちの１つの結像ビーム経路によってのみそれぞれ横切られる複数のレンズを含み得る。

この場合、前記立体顕微鏡が、前記少なくとも一対の結像ビーム経路の第１の対の結像ビーム経路によって横切られ、かつ、上記少なくとも一対の結像ビーム経路の第２の対の結像ビーム経路を反射する少なくとも１つの部分的に透明なミラー面を有するビームスプリッタ装置をさらに含んでいれば、有利であり得る。

従って、物理的なビームスプリッタを用いることにより、第２のサブシステムにおいて互いに独立して拡大可能な別個の二対の結像ビーム経路を形成することが可能となる。これは、例えば、物体平面に配置可能な物体が２人の観察者によって同時に観察される場合、又は、１人の観察者による観察と共に、カメラを用いた何らかの形式の記録が必要とされる場合にも有用である。

これにより、独立した対の結像ビーム経路は、物体平面に配置可能な被観察物体に対するこれらの構成に対して自由度を実現することを可能にする。

前記第２のサブシステムの少なくとも２つのレンズが、結像倍率を変更するために、前記光軸に沿って互いに対して変位可能であれば、さらに有利であり得る。

前記第２のサブシステムは、接眼レンズを有する少なくとも１つの鏡筒光学系をさらに含み得る。

従って、立体顕微鏡によって得られる物体平面に配置可能な物体の像をユーザが直接観察することが可能である。あるいは、もしくはさらに、第２のサブシステムは、少なくとも一対のカメラを含んでいてもよい。

これにより、例えば、立体顕微鏡によって形成される物体平面に配置可能な観察物体の像を立体視的に記録することが可能となる。

さらなる一実施の形態によれば、前記立体顕微鏡は、前記結像システムによって導かれる、前記像側の前記ビーム束の一対の部分ビーム束を選択するためのセレクタ装置をさらに含んでいてもよく、前記セレクタ装置は、前記２つの部分ビーム束のうちの少なくとも一方のビーム断面を前記像側の前記ビーム束のビーム断面に対して変位させることが可能である。

従って、結像ビーム束の規定は、結像システムにおいて導かれるビーム経路における部分ビーム束を規定するセレクタ装置においてのみ行なわれ、部分ビーム束のビーム断面は、像側のビーム束全体のビーム断面に対して変位される。

セレクタ装置を結像システムに対応して適合させる場合、セレクタ装置によってもたらされる変位により、時間的に連続した２つの部分ビーム束は、物体平面において立体視角を有する。従って、セレクタ装置によって互いに対して変位された部分ビーム束の互いに時間的に連続して得られた像は、全体として完全な立体視情報を含む。これにより、２つのカメラあるいは１つの立体カメラではなく単一のカメラが用いられる場合であっても、立体顕微鏡によって得られた物体平面に配置可能な物体の像を立体視的に記録することが可能となる。１つのみのデジタルカメラを用いて、デジタル立体顕微鏡を実現することも可能である。

この場合、前記セレクタ装置が、前記少なくとも１つの偏向素子の前記少なくとも１つのミラー面に隣接して配置され、前記セレクタ装置が、前記像側の前記ビーム束のビーム断面に配置された、前記第１の部分ビーム束又は前記第２の部分ビーム束を選択的に透過させる少なくとも１つの切替可能な開口を含んでいれば、有利であり得る。

結像ビーム経路のビーム断面部を少なくとも１つの偏向素子のミラー面の付近において容易に特定することができるため、ミラー面の付近に瞳面を配置することにより、セレクタ装置を大きな労力を伴わずに統合することが可能である。

あるいは、前記セレクタ装置は、前記少なくとも１つの切替素子に統合され（integrated）得る。この場合、前記少なくとも１つの切替素子の前記ミラー面は切替可能である。

従って、結像ビーム経路の瞳面を、セレクタ装置を考慮することなく、少なくとも１つの偏向素子のミラー面に配置することができる。

ここで、前記切替可能なミラー面は、ビームを反射する状態からこれらのビームが反射されない状態へ切替可能な、別々に切り替えが可能な複数のミラー素子を含んでいてもよい。

このように、セレクタ装置を、特に容易に実現することが可能である。

本発明のさらなる実施の形態によれば、上記の目的は、当該立体顕微鏡の光学平面に配置可能な物体を結像するための立体顕微鏡によって解決される。その場合、前記立体顕微鏡は、少なくとも一対の結像ビーム経路を形成し、かつ、いくつかの光学素子を有する結像システムを含み、前記いくつかの光学素子は、複数のレンズと、前記少なくとも一対の結像ビーム経路を偏向させるための複数の偏向素子とを含み、前記偏向素子は、少なくとも１つのミラー面をそれぞれ含む。また、前記少なくとも一対の結像ビーム経路は、第１のミラー面、第２のミラー面、第３のミラー面及び第４のミラー面によって順次反射される。前記第１のミラー面及び前記第４のミラー面は、互いに対して７０度〜１１０度、好ましくは、９０度の角度を有する。また、前記第２のミラー面及び前記第３のミラー面は、互いに対して７０度〜１１０度、好ましくは、９０度の角度を有する。さらに、前記複数のレンズは、前記立体顕微鏡の前記物体平面が、前記第１のミラー面と前記第４のミラー面との間において前記結像システムのビーム経路に配置される中間像に結像されるように構成されている。

ここで、各ミラー面間の角度は、各ミラー面によって規定される２つの平面のうちの１つずつにそれぞれ直交する２つの直線が交差する最小角度であると考えられる。１つの例示的な実施の形態によれば、偏向素子は、厳密に１つのミラー面をそれぞれ含む。さらなる例示的な一実施の形態によれば、少なくとも１つの偏向素子が、厳密に２つのミラー面を含む。さらなる例示的な一実施の形態によれば、偏向素子は、２つよりも多いミラー面を含まない。さらなる例示的な一実施の形態によれば、複数のレンズは、中間像が、各対の結像ビーム経路の両方の結像ビーム経路に共通となるように構成されている。

第１のミラー面と第４のミラー面との間に２つの結像ビーム経路の中間像を配置するための立体顕微鏡の結像システムの複数のレンズの構成は、例えば、光学システムを計算するためのコードＶといった従来のコンピュータプログラムを用いることにより実現することができる。このようなプログラムにより、結像ビーム経路の中間像の位置の入力、及び使用される光学レンズのこれを達成するのに必要な光学パラメータの出力が可能となる。

全体としてポロプリズムシステムII型（a Porro prism system of the second kind）として光学上機能するミラー面の上記構成により、立体顕微鏡は、特にコンパクトで簡単な構造を有する。偏向により、瞳の交換及び像の反転が生じ、従って、立体顕微鏡の複数のレンズによって生じる瞳の交換及び像の反転が補正される。

一実施の形態によれば、前記第１のミラー面及び前記第２のミラー面は、互いに対して４０度〜８０度、好ましくは、６０度の角度を有する。

一実施の形態によれば、前記第２のミラー面と前記第３のミラー面との間の前記ビーム経路には、レンズが存在しない。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記中間像は、前記第３のミラー面と前記第４のミラー面との間の前記ビーム経路に配置されている。

従って、立体顕微鏡の中間像は、結像ビーム経路に沿って順に配置された４つのミラー面によって形成されるポロプリズムシステムII型内に配置される。

さらに、前記結像システムの複数のレンズが、前記第１のミラー面と前記中間像との間に配置されてもよく、この複数のレンズは、前記少なくとも一対の結像ビーム経路の両方の結像ビーム経路によって共通に横切られ得る。

この場合、前記複数のレンズが、１つの共通の光軸に沿って配置され、少なくとも２つのレンズが、この共通の光軸に沿って互いに対して変位可能であれば、有利であり得る。

従って、レンズのシステムデータを適切に選択することにより、少なくとも２つのレンズを光軸に沿って相対的に変位させた後であっても、少なくとも一対の結像ビーム経路が光学平面において自動的に立体視角を有することが保証される。

さらに、前記少なくとも２つのレンズは、前記立体顕微鏡の前記物体平面からの距離及び／又は結像倍率を変更するために、前記光軸に沿って互いに対して変位可能であり得る。

一実施の形態によれば、前記第１のミラー面、前記第２のミラー面、前記第３のミラー面及び前記第４のミラー面は、これらが前記少なくとも一対の結像ビーム経路に対してポロプリズムシステムII型を形成するように配置されている。

本発明のさらなる一実施の形態によれば、当該顕微鏡の物体平面に配置可能な物体を結像するための顕微鏡が提案され、前記顕微鏡は、少なくとも１つの、好ましくは、厳密に１つの結像ビーム経路を形成する。前記顕微鏡は、ミラー面を有する少なくとも１つの偏向素子と、いくつかの光学素子を有する結像システムとを含み、前記いくつかの光学素子は、複数のレンズを含み、前記いくつかの光学素子は、前記少なくとも１つの結像ビーム経路の瞳によって規定された平面が、前記ミラー面に隣接して配置され、かつ、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面と交差するか、もしくは前記ミラー面から距離をあけて配置されるように構成されている。ここで、前記距離は、前記複数のレンズのうちの前記少なくとも１つの結像ビーム経路に沿って前記ミラー面に隣接して配置されたレンズの直径の１．５倍未満、好ましくは、１．０倍未満、さらに好ましくは、０．５倍未満である。さらに、本件出願において、「隣接する」という用語は、各距離が、複数のレンズのうちの少なくとも１つの結像ビーム経路に沿ってミラー面に隣接して配置されたレンズの直径の１．５倍未満、好ましくは、１．０倍未満、さらに好ましくは、０．５倍未満であると解釈される。別の一実施の形態によれば、「隣接する」は、距離が、１０ｃｍ以下、好ましくは、５ｃｍ以下、好ましくは、２ｃｍ以下、さらに好ましくは、１ｃｍ以下、さら好ましくは、０．５ｃｍ以下であることを意味する。

ここで、本実施の形態における距離は、上述と同様にして測定される。結像システムのレンズの付近に瞳の像を配置することにより、照射システム又は内視鏡や外科用器具といった医療器具などのさらなる装置を備えた顕微鏡との可能な組み合わせに関して自由度がもたらされる。

１つの例示的な実施の形態によれば、前記偏向素子の前記ミラー面と前記顕微鏡の前記物体平面との間の前記少なくとも１つの結像ビーム経路には、光学有効素子が存在しない。光学有効素子の上記の定義を参照されたい。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記結像システムの前記いくつかの光学素子は、前記少なくとも１つの偏向素子をさらに含み、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面は、前記少なくとも１つの結像ビーム経路を折り曲げるように構成されている。従って、ミラー面は、結像システムの一部である。

その場合、前記顕微鏡が、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面に隣接して配置されているか、又は、前記ミラー面上における前記少なくとも１つの結像ビーム経路の最大ビーム断面部の外側の領域において該ミラー面を横切る副ビーム経路を形成すれば、有利であり得る。この構成により、結像ビーム経路において導かれるビームが、副ビーム経路において導かれるビームによっては劣化しないことが保証される。一実施の形態によれば、ミラー面と副ビーム経路との間の距離は、ミラー面の外端と副ビーム経路とを結ぶ最短の距離である。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記顕微鏡は、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面に隣接して配置されているか、又は、前記最大ビーム断面部の外側の領域において該ミラー面を横切る、少なくとも１つのパイプをさらに含む。この構成により、結像ビーム経路において導かれるビームがパイプによって劣化しないことが保証される。このパイプは、例えば、外科用器具を導くために使用することができる。

１つの例示的な実施の形態によれば、前記副ビーム経路は、前記パイプにおいて導かれ得る。従って、このパイプは、例えば、内視鏡の一部であり得る。

別の例示的な一実施の形態によれば、前記顕微鏡は、少なくとも１つの副ビーム経路をさらに形成し、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面は、前記少なくとも１つの副ビーム経路を折り曲げるように構成されている。従って、本実施の形態によれば、ミラー面は、結像システムの一部ではないが、副ビーム経路を導く。

この場合、前記少なくとも１つの結像ビーム経路のビーム束が、前記瞳によって規定される前記平面においてビーム断面部を規定し、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面が、前記少なくとも１つの結像ビーム経路のこのビーム断面部に隣接して配置され、前記ビーム断面部には、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面が存在しなければ、有利であり得る。これにより、ミラー面、従って、副ビーム経路を、少なくとも１つの結像ビーム経路に可能な限り近接して配置することが可能となり、結像ビーム経路において導かれるビームのミラー面による劣化が、顕微鏡の各作動距離及び各ズーム比に対して、常に、確実に防止される。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記顕微鏡は、前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成する、前記光学平面を照射するためのビーム源と結像光学系とを有する照射システム、及び／又は、赤外線結像光学系を有する赤外線観察システム、及び／又は、ビーム誘導システムを有するレーザをさらに含む。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記顕微鏡は、前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成する結像光学系を有する観察システムをさらに含む。

前記複数のレンズが、１つの共通の光軸に沿って配置され、少なくとも２つのレンズが、前記光軸に沿って互いに対して変位可能であれば、有利であり得る。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記顕微鏡は、前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成する、前記ビーム源及び照射光学系、及び／又は、前記赤外線結像光学系を有する前記赤外線観察システム、及び／又は、前記ビーム誘導システムを有する前記レーザ、及び／又は、前記結像光学系に対して少なくとも３つの自由度を有する特殊なロボット式取付台をさらに含む。これにより、副ビーム経路を、立体顕微鏡及び顕微鏡からそれぞれ独立して、光学平面に配置可能な物体に対して容易にかつ正確に配向させることが可能となる。

さらなる例示的な一実施の形態によれば、顕微鏡又は立体顕微鏡の自由な配向構成（flexible orientation arrangement）を実現するために、前記顕微鏡は、少なくとも３つの自由度を有する特殊なロボット式取付台を含む。

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。図面において、類似のあるいは同様の要素は、可能な限り、類似のあるいは同様の参照符号を用いて参照する。図中、
図１Ａは、本発明の第１の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示し、
図１Ｂは、第１の実施の形態における立体顕微鏡の選択された素子の上面図を概略的に示し、
図１Ｃは、第１の実施の形態における立体顕微鏡の選択された素子の側面図を概略的に示し、
図１Ｄは、第１の実施の形態における立体顕微鏡の選択された素子の斜視図を概略的に示し、
図２Ａは、第１の動作状態における第１の実施の形態における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示し、
図２−Ａは、上記立体顕微鏡の選択された素子の構成を通過する、図２Ａに対応するビーム経路を概略的に示し、
図２Ｂは、第２の動作状態における第１の実施の形態における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示し、
図２−Ｂは、上記立体顕微鏡の選択された素子の構成を通過する、図２Ｂに対応するビーム経路を概略的に示し、
図３は、本発明の第２の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示し、
図４Ａは、本発明の第３の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示し、
図４Ｂは、第１の動作状態における第３の実施の形態における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示し、
図４Ｃは、第２の動作状態における第３の実施の形態における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示し、
図５は、本発明の第４の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示し、
図６Ａは、本発明の第５の実施の形態における立体顕微鏡の選択された素子の斜視図を概略的に示し、
図６Ｂは、第５の実施の形態における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示し、
図６Ｃは、第５の実施の形態の変形例における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示し、
図６Ｄは、本発明の第５の実施の形態のさらなる変形例における顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示し、
図７は、本発明の第６の実施の形態における結像ビーム経路を１つのみ有する顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示している。

以下に、本発明の第１の実施の形態を、図１Ａ、図２Ａ、図２−Ａ、図２Ｂ及び図２−Ｂを参照しながら説明する。

図１Ａは、本発明の第１の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示している。図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄは、本実施の形態における立体顕微鏡の選択された素子の異なる図を概略的に示している。

第１の実施の形態における立体顕微鏡は、二対の結像ビーム経路２ａ、２ｂ及び２ｃ、２ｄを形成する光学結像システム２６を含む。結像ビーム経路２ａ及び２ｂ、並びに、結像ビーム経路２ｃ及び２ｄは、物体平面１において、それぞれ対をなして交差し、ゼロとは異なる立体視角αを対として有する。第１の対の結像ビーム経路２ａ、２ｂが物体平面１において有する立体視角は、第２の対の結像ビーム経路２ｃ、２ｄが物体平面１において有する立体視角とは異なり得る。しかし、結像ビーム経路２ａ、２ｂ及び２ｃ、２ｄが物体平面１において有する立体視角は、等しくてもよい。図１Ａにおいて、立体視角α＝４度である。図面を分かりやすくするため、結像ビーム経路２ｃ及び２ｄは、完全には示されていない。

結像システム２６は、それぞれが複数の光学素子を含む、第１の光学サブシステムＴ１及び第２の光学サブシステムＴ２によって形成されている。

第１のサブシステムＴ１は、第１の光学ミラー面３を有する第１の光学偏向素子と、第１、第２、第３、第４及び第５の光学レンズ４、５、６、７及び８と、第２の光学ミラー面９を有する第２の光学偏向素子と、第３の光学ミラー面１０を有する第３の光学偏向素子と、第６の光学レンズ１１と、第４の光学ミラー面１２を有する第４の光学偏向素子と、第７及び第８の光学レンズ１３及び１４と、ビームスプリッタ装置１５のプリズム１５’、１５’’の一部とを含む。ここで、第１のサブシステムＴ１のレンズ４、５、６、７、８、１１、１３及び１４は、４つの結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄによって共通に横切られる。

結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄは、第１のミラー面３、第２のミラー面９、第３のミラー面１０及び第４のミラー面１２によって順次反射され、従って、折り曲げられる。図１Ｄにおいて特によく分かるように、第１のミラー面３及び第４のミラー面１２は、互いに対して９０度の角度を有する。第２のミラー面９及び第３のミラー面１０も、互いに対して９０度の角度を有する。

しかし、本発明は、９０度の角度に限定されるものではない。実際、第１のミラー面３及び第４のミラー面１２、並びに、第２のミラー面９及び第３のミラー面１０は、好ましくは、７０度〜１１０度の角度を対として有し得る。

さらに、第１のミラー面３及び第２のミラー面９は、互いに対して６０度の角度を有する。

しかし、本発明は、６０度の角度に限定されるものでない。実際、第１のミラー面３及び第２のミラー面９は、互いに対して４０度〜８０度の角度を有し得る。

第１のミラー面３及び第４のミラー面１２、及び／又は、第２のミラー面９及び第３のミラー面１０が互いに対して９０度とは異なる角度を有する場合、及び／又は、第１のミラー面３及び第２のミラー面９が互いに対して６０度とは異なる角度を有する場合、さらなる像の回転が生じる可能性がある。このような像の回転は、例えば、必要に応じて、これに対応して調整されたミラー又はプリズム（特に図示せず）を用いて、それぞれ、デジタル式に及び／又は光学的に分析を行なうことにより、補正することができる。第１、第２、第３及び第４のミラー面３、９、１０、１２を、それぞれ、上記補正に直接用いてもよい。

ここで、それぞれのミラー面３、９、１０、１２がこれらの間に対として有する角度は、２つのそれぞれのミラー面によって規定される２つの平面のうちの１つずつにそれぞれ直交する２つの直線が交差する最小の角度であると考えられる。

この構成により、第１〜第４の偏向素子の第１〜第４のミラー面３、９、１０及び１２は、光学上、ポロシステムII型として動作する。これは、第１〜第４のミラー面３、９、１０及び１２が、像の反転及び瞳の交換をもたらすことを意味する。第１、第２、第３、第４及び第５のレンズ４、５、６、７及び８は、第１のミラー面３を有する第１の偏向素子と第２のミラー面９を有する第２の偏向素子との間に配置されている。第６のレンズ１１は、第３のミラー面１０を有する第３の偏向素子と第４のミラー面１２を有する第４の偏向素子との間に配置され、第７及び第８のレンズ１３及び１４は、第４のミラー面１２を有する第４の偏向素子とビームスプリッタ装置１５との間に配置されている。

従って、第２のミラー面９を有する第２の偏向素子と第３のミラー面１０を有する第３の偏向素子との間のビーム経路には、光学レンズが存在しない。

そして、第１、第２、第３及び第４のミラー面３、９、１０及び１２を有する第１、第２、第３及び第４の偏向素子、並びに、第１〜第８のレンズ４〜８、１１、１３及び１４は、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの瞳面２７ａ、２７ｂが、第１の偏向素子の第１のミラー面３の直近に配置されるように構成されている。従って、瞳面２７ａ及び２７ｂは、第１のミラー面３を有する第１の偏向素子の付近において第１のレンズ４と物体平面１との間に配置されている。また、第１の偏向素子のミラー面３と立体顕微鏡の物体平面１との間には、光学素子は設けられていない。

但し、図において特に示されていない別の実施の形態によれば、第１の偏向素子のミラー面３と物体平面１との間に、カバーガラス、フィルタなどといった光学非有効素子を配置することが可能である。ここで、「光学非有効」とは、偏向素子のミラー面と立体顕微鏡の物体平面との間に配置される素子を付加又は取り外すことによって生じる立体顕微鏡の作動距離の変化が、５％未満、好ましくは、２％未満、さらに好ましくは、１％未満、さらに好ましくは、０．５％未満であることを意味する。

図１Ａの拡大部に示されるように、本実施の形態において、第１のサブシステムＴ１のレンズ４、５、６、７、８、１１、１３及び１４は、瞳面２７ａ及び２７ｂが、第１の偏向素子の上記少なくとも１つの第１のミラー面３と交差するように構成されている。

ここで、瞳面２７ａ及び２７ｂは、結像システム２６の結像ビーム経路２ａ及び２ｂによって導かれるビーム束の中心あるいは主ビームが互いに交差する湾曲平面又は平坦平面（光学面）であると考えられ、中心あるいは主ビームは、物体平面１の異なる物点によって出射される。

瞳面２７ａ及び２７ｂのこの構成により、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄのビーム束は、互いから少なくとも一定の距離だけ対として離間し、従って、少なくとも対として重なり合わないビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄを第１の偏向素子の第１のミラー面３上でそれぞれ規定する。これを、第１及び第２の動作状態における第１の偏向素子の第１のミラー面３の上面図を概略的に示す図２Ａ及び図２Ｂにおいて示す。ここで、図２−Ａ及び図２−Ｂは、異なる倍率に関するビーム経路を有する第１及び第２の動作状態を概略的に示している。

しかし、本発明によれば、ビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄが、ビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄが常に存在しない第１の領域を第１のミラー面３上で規定するためには、瞳面２７ａ及び２７ｂが第１のミラー面３と交差することは必ずしも必要ではない。結像ビーム経路２ａ及び２ｂの瞳面２７ａ及び２７ｂが、上記少なくとも１つのミラー面３から距離Ｓ、Ｓ’をあけて配置されていれば十分であり、距離Ｓ、Ｓ’は、結像ビーム経路２ａ、２ｂ ２ｃ及び２ｄに沿って第１のミラー面３に最も近接して配置されたそれぞれのレンズの直径Ｄの、１．５倍未満、好ましくは、１．０倍未満、さらに好ましくは、０．５倍未満である。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄにおいて、これは第１のレンズ４である。距離Ｓ、Ｓ’は、ビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄによって最も大きく覆われた第１のミラー面３の表面からビーム経路に平行に測定される。瞳面の変位は、第２のミラー面９を有する第２の偏向素子に向かって、また、物体平面１に向かっても生じ得る。これを、図１Ａの拡大図Ｖにおいて矢印Ｓ、Ｓ’で示す。

さらに、第１〜第４のミラー面３、９、１０及び１２を有する第１〜第４の偏向素子、並びに、第１〜第８のレンズ４〜８、１１、１３及び１４は、立体顕微鏡の物体平面１が第１のサブシステムＴ１内で中間像Ｐに結像されるように構成されている。図１Ａ及び図１Ｂに示される第１の実施の形態において、中間像Ｐは、第３の偏向素子の第３のミラー面１０と第４の偏向素子の第４のミラー面１２との間の結像システム２６のビーム経路に配置されている。より詳細には、本実施の形態において、中間像Ｐは、第６のレンズ１１と第４の偏向素子の第４のミラー面１２との間に配置されている。このように、中間像Ｐは、第１のサブシステムＴ１の第６のレンズ１１と第７のレンズ１３との間に配置されている。従って、第１、第２、第３、第４、第５及び第６のレンズ４〜８及び１１は、第１の偏向素子の第１のミラー面３と中間像Ｐとの間に配置されている。

ここで、中間像Ｐは、物体平面に共役な平面であると考えられ、この平面は湾曲していてもよく、この平面においては、物体平面１における１つの共通の点によって異なる角度で出射される、ビーム経路の部分ビームが交差する。

第１の実施の形態において、中間像Ｐは、明らかに第６のレンズ１１と第４のミラー面１２との間に配置されているが、一般に、中間像Ｐは、第１の偏向素子の第１のミラー面３と第４の偏向素子の第４のミラー面１２との間の結像システム２６のビーム経路に配置され得る。

図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄから明らかなように、両方の対の結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄによって共通に横切られる、第１のサブシステムＴ１のレンズ４〜８は、１つの共通の光軸に沿って配置されている。立体顕微鏡からの物体平面１の距離、ひいては、作動距離及び物体平面１に配置可能な物体の結像倍率を変更するために、第１のレンズ４は第２のレンズ５に対して、第３のレンズ６は第４のレンズ７に対して、光軸に沿って変位可能である。同時に、これらの光学レンズ４、５、６及び７のシステムデータを適切に選択することにより、結像ビーム経路２ａ及び２ｂ、並びに、２ｃ及び２ｄは、レンズの変位後であっても、物体平面において立体視角を対として有することが保証される。

結像システム２６の第２のサブシステムＴ２は、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄが別々に導かれる複数の光学素子１６’〜２２’、１６’’〜２２’’、１６’’’〜２２’’’及び１６’’’’〜２２’’’’をさらに含み、この点は、第１のサブシステムＴ１とは異なる。これは、光学レンズ１６’〜２１’、１６’’〜２１’’、１６’’’〜２１’’’及び１６’’’’〜２２’’’’が、１つの結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ又は２ｄによってそれぞれ横切られることを意味する。

第２のサブシステムＴ２の別々に導かれる各結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄは、カメラ用のカメラアダプタ２２’、２２’’、２２’’’及び２２’’’’を含む。図１Ａにおいては、カメラ３３’及び３３’’’’のみが明示されている。別個のカメラ３１’’’及び３１’’’’の代わりに、立体カメラを使用してもよい。また、カメラアダプタ２２’、２２’’、２２’’’及び２２’’’’の代わりに、又はさらに、目視による直接観察用の接眼レンズを有する１つの（明示されない）鏡筒光学系を、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄのうちの１つの、複数の、又は全ての結像ビーム経路の端部にそれぞれ設けてもよい。また、各結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄにおいて第２のサブシステムＴ２によってもたらされる結像倍率を変更するために、各結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄにおいて１つの共通の光軸に沿って配置された４つのレンズ１６’〜１９’、１６’’〜１９’’、１６’’’〜１９’’’及び１６’’’’〜１９’’’’の間の３つの距離は、互いに対して変位可能である。

第１のサブシステムＴ１が物体平面１に配置可能な物体の中間像Ｐへの結像をもたらし、第２のサブシステムＴ２は、中間像Ｐを可変倍率で結像する。

結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄを対として分離するために、第１の実施の形態においては、第１の対の結像ビーム経路２ａ及び２ｂによって横切られ、かつ、第２の対の結像ビーム経路２ｃ及び２ｄが反射される部分的に透明なミラー面を有する物理的なビームスプリッタ１５が設けられている。

さらに、第１の実施の形態における立体顕微鏡は、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄのビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄ間の領域において第１の偏向素子の第１のミラー面を横切る副ビーム経路２４を形成している。このことは、図２Ａ及び図２Ｂから特に明らかである。ここで、第１の偏向素子、ひいては第１のミラー面３も、副ビーム経路２４によって横切られる切欠部２５をビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄ間の領域において有する。

あるいは、第１の偏向素子の第１のミラー面３は、例えば、ビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄ間の領域において、完全に、もしくは、少なくとも部分的に透明であってもよい。これは、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ、及び２ｄによって導かれる第１の波長範囲のビームに対する第１のミラー面のビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄ間の領域における反射率が、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ、及び２ｄにおいて導かれる第１の波長範囲のビームに対する第１のミラー面３のビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄの領域における反射率よりも小さいことを意味する。

副ビーム経路２４が、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄによって導かれる、第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲のビームを結像するように構成されている場合、第１の偏向素子の第１のミラー面３は、例えば、副ビーム経路２４によって横切られるように二色性を有していてもよい。これは、少なくともある領域においては、第１のミラー面３が、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄによって導かれる第１の波長範囲のビームに対して、副ビーム経路２４によって導かれる第２の波長範囲のビームに対する反射率よりも高い反射率を有することを意味する。

図１Ａにおいて、副ビーム経路は、照射システムの照射光学系３０によって形成され、照射システムは、ビーム源２３をさらに含む。従って、図１Ａに示される立体顕微鏡は、物体平面１に配置可能な物体に対して０度照射を有する。この照射システムは、結像システム２６あるいは第１のサブシステムＴ１の一部ではない。

あるいは、照射光学系３０及びビーム源２３を含む照射システムに加えて、又はその代わりに、副ビーム経路２４を形成する赤外線結像光学系を有する赤外線観察システムを設けてもよい。これにより、物体平面１に配置可能な物体に対する０度の赤外線観察が実現される。従って、立体顕微鏡の結像システムの光学素子の温度に起因する、赤外線観察システムによって受光される赤外線ビームの劣化が低く維持される。

また、照射光学系３０及びビーム源２３を含む照射システムに加えて、又はその代わりに、副ビーム経路２４を形成するビーム誘導システムを有するレーザを設けてもよい。このようなレーザにより、例えば、癌治療用の処置が可能となる。

上述の第１の実施の形態において、第１、第２、第３及び第４の偏向素子は、それぞれ光学ミラーである。あるいは、上記偏向素子は、少なくとも１つのミラー面を有するプリズムであってもよい。さらに、必要に応じて、第１、第２、第３及び第４の偏向素子は、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄを偏向させるための複数のミラー面を有してもよい。また、二対よりも少ないか、あるいは多い結像ビーム経路を設けてもよい。

図面を分かりやすくするために、第２のサブシステムＴ２の１つの結像ビーム経路２ａのみを図１Ｂ〜図１Ｄにおいて示す。また、照射システムの図示は省略する。上述の第１の実施の形態における立体顕微鏡の基本素子の実際の空間的構成を明確にするため、また、図１Ａにおける１つの平面において展開された状態の構成との対比において、図１Ｄは、立体顕微鏡の斜視図を概略的に示している。

図２Ａ及び図２Ｂにおいて、第１の偏向素子の第１のミラー面３の概略的な上面図が示されている。立体顕微鏡の異なる動作状態、従って、異なる結像倍率に対して第１のミラー面３上で規定された、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄによって導かれるビーム束のビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄも図示されている。

図２Ａ及び図２−Ａから明らかなように、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄによって導かれるビーム束が小さなズーム比で発散する結果、口径食が、特に小さなズーム比に対して生じる。しかし、本発明によって提案される、瞳面２７ａ、２７ｂの位置により、ビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄ間において観察者が自由な姿勢を取ることを可能にするためにビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄを回転させても、ビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄが存在しない領域が第１のミラー面３上で常に維持されることが保証される。自由に維持されるこの領域において、副ビーム経路２４によって横切られる切欠部２５は、図２Ａ及び図２Ｂに配置されている。

従って、光学素子１６’〜２２’、１６’’〜２２’’、１６’’’〜３１’’’及び１６’’’’〜３１’’’’、並びに、必要であれば第２のサブシステムＴ２のさらなる光学素子（図示せず）を対として回転させることにより、立体顕微鏡に対して観察者が自由な姿勢を取ることが可能となる。

要約すると、図１Ａ〜図１Ｄ及び図２Ａ〜図２−Ｂに示される第１の実施の形態は、バウエルンファイントプリズムを用いる物理的なビーム分割によって統合され得る、２人の観察者のためのデジタル外科用顕微鏡の基本構造について説明及び記載している。観察は、デジタル式にも、目視によってでも行なうことができる。

図３は、本発明の第２の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示している。

図３に示される第２の実施の形態は、特に、物理的なビームスプリッタ装置１５が設けられていないという点で、図１Ａに示される第１の実施の形態と異なる。２人の立体視観察者は、幾何学的なビーム分割によって第１のサブシステムＴ１^*に含まれる。図３においては、１つの立体視結像ビーム経路のみが図示されている。また、第１のサブシステムＴ１^*の光学レンズ、特に、第５、第７及び第８のレンズ８^*、１３^*及び１４^*のシステムデータは、第１の実施の形態と若干異なっている。図３に示される立体顕微鏡の光学システムデータは、以下の通りである。

要約すると、図３に示される第２の実施の形態は、基本的な部分において第１の実施の形態に対応しているが、プリズムを有する物理的なビームスプリッタ装置は、偏向ミラーあるいは自由な経経路を有する幾何学的なビームスプリッタ装置にそれぞれ置き換えられている。図３に示される実施の形態は、第２のサブシステムＴ２の光学素子１６’〜１９’、１６’’〜１９’’、また、必要に応じて、さらなる光学素子を回転させることにより、立体顕微鏡に対して観察者が自由な姿勢を取ることを可能にする。

図４Ａに示される、本発明の第３の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成は、結像ビーム経路２ａ及び２ｂが全ての光学レンズを共通に横切るという点で、図３に示される第２の実施の形態と異なる。

従って、図４Ａに示される結像システム２６^**は、２つの異なるサブシステムに分離されていない。さらに、結像システム２６^**の光学レンズ１６〜１９は、第２の実施の形態のレンズ１６’’〜１９’’の光学システムデータとは異なる光学システムデータを有する。

物体平面１に配置可能な物体（図示せず）を結像システム２６^*によって観察するために、デジタルカメラ３１^*が設けられている。さらに、セレクタ装置が、第１のミラー面３に隣接して配置されている。

セレクタ装置及びデジタルカメラ３１^*は、図４Ａに図示されないコントローラに電気的に接続されている。セレクタ装置は、結像システム２６^**によって導かれるビーム束の部分ビーム束２ａ^*又は２ｂ^*を選択するために用いられる。これらの部分ビーム束２ａ^*及び２ｂ^*は、物体平面において互いに対して立体視角αを有しており、従って、上述の結像ビーム経路２ａ及び２ｂに基本的に対応している。

ここで、セレクタ装置は、結像システム２６^**によって導かれるビーム束全体のビーム断面に対して、２つの部分ビーム束２ａ^*及び２ｂ^*のうちの少なくとも一方のビーム断面を変位させるように構成されている。これは、第１のミラー面３に隣接して配置されたセレクタ装置が、部分ビーム束２ａ^*及び２ｂ^*によって第１のミラー面３上で規定されたビーム断面部２８ａ又は２８ｂのうちの一方を選択的に選択することを意味する。

図４Ｂ及び図４Ｃにおいて、切替可能な開口２９が、第１の偏向素子の第１のミラー面３に隣接して配置されている。切替可能な開口２９は、ビーム断面部２８ａ、従って、第１の部分ビーム束２ａ^*（図４Ｂ）、又は、ビーム断面部２８ｂ、従って、第２の部分ビーム束２ｂ^*（図４Ｃ）を選択的に透過させる。さらに、開口２９は、副ビーム経路２４によって導かれる副ビームが影響を受けることなく横切ること可能にするための孔３２を有する。図４Ｂ及び図４Ｃにおいて、開口２９の透明でない領域には、斜線が付されている。

第１の偏向素子の第１のミラー面３に隣接して開口２９を設ける代わりに、セレクタ装置を第１の偏向素子に統合してもよい。この場合、一実施の形態によれば、第１のミラー面３は、切替可能な領域を有する。従って、第１のミラー面３は、ビーム断面部２８ａ、従って、第１の部分ビーム束２ａ^*、又は、ビーム断面部２８ｂ、従って、第２の部分ビーム束２ｂ＊を選択的に反射する。これを達成するため、一実施の形態によれば、ミラー面３は、その切替可能な領域において、部分ビーム束２ａ^*及び２ｂ^*の結像ビームをそれぞれ反射する状態から、部分ビーム束２ａ^*及び２ｂ^*の結像ビームを反射しない状態へ個々に切り替えが可能な複数のミラー素子を有する。

ビーム断面がセレクタ装置によって予め定められた距離だけ互いに対して変位された部分ビーム束２ａ^*及び２ｂ^*の２つの写真をカメラ３１を用いて順次撮影することにより、立体視像全体を形成することが可能となる。立体視像全体を自由に回転させることは、セレクタ装置をそれに応じて制御することによって達成することができる。このことは、独国特許出願公開第１０３００９２５号に詳細に記載されており、その内容は、参照よって本明細書に完全に援用される。

要約すると、図４Ａ〜図４Ｃに示される第３の実施の形態は、像の立体視的な生成、及び、立体視瞳、ひいては立体視ビーム経路の電子制御のために大型光学系を用いる像の純粋なデジタル生成について説明及び記載している。

第１〜第３の実施の形態及び対応する図面に記載される、４つの偏向素子による少なくとも一対の結像ビーム経路の偏向は、第１の偏向素子のミラー面の付近に瞳の結像の位置を生じさせるための前提条件でないことは、当業者に明らかである。従って、４つよりも多いかあるいは少ない偏向素子による偏向は、立体顕微鏡の構造の長さを縮小するための選択肢として可能である。４つよりも多いかあるいは少ない偏向素子を用いた偏向に起因する結像の左右反転及び／又は回転は、光学的及び／又はデジタル式に適切に選択的に補正することができる。

図５は、本発明の第１の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示している。

図５に示される第４の実施の形態は、特に、ミラー面３’を有する１つの偏向素子のみが設けられている点で、図１〜図４に示される第１〜第３の実施の形態と異なる。代わりに、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄを偏向させるために、このミラー面３’は、副ビーム経路２４を偏向させるように適合されている。従って、偏向素子は、その光学素子が結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄを共通に導く第１の光学サブシステムＴ１’の一部ではない。

本実施の形態によれば、第１の光学サブシステムＴ１’において導かれる結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄは、折り曲げられるのではなく、まっすぐに延びている。このように結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄが折り曲げられないことにより、立体顕微鏡の構造の長さが著しく大きくなる。この理由で、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの光学素子が存在しない領域は、図５において完全には図示されていない。

立体顕微鏡の構造の長さを小さくするために、本実施の形態において、１つ又はそれ以上の偏向素子によって第１の光学サブシステムにおける結像ビーム経路を偏向させることが選択肢として可能である。ここで、例として、結像ビーム経路を４回反射すること（先行する実施の形態においてのように）も可能である。但し、本発明は、もちろん、このような４回の偏向に限定されない。これに対し、結像ビーム経路を、全く偏向させなくてもよいし、あるいは、対応する数の偏向素子によって４回よりも多い回数、又は小さい回数偏向させてもよい。

結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄを折り曲げるための偏向素子が省略されていること以外は、第４の実施の形態における立体顕微鏡の結像システムの光学素子は、第１の実施の形態の光学素子に対応している。従って、これらの光学素子の詳細な説明は省略する。図５において、参照符号ＡＦは、レンズ６とレンズ７との間のアフォーカルな界面をさらに示している。

第４の実施の形態における図５の拡大部Ｖ’に示されるように、第１のサブシステムＴ１’のレンズ４、５、６、７、８、１１、１３及び１４は、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの瞳面２７ａ及び２７ｂが、偏向素子のミラー面３’の付近に配置されるように構成されている。ここで、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄのビーム束は、瞳面２７ａ、２７ｂにおいて互いに距離Ｘだけ離間した断面領域Ｑａ、Ｑｂをそれぞれ規定している。偏向素子のミラー面３’は、ビーム断面部Ｑａ、Ｑｂ間の領域に配置されている。さらに、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄに沿ったミラー面３’の射影の直径は、距離Ｘの２／３となり、従って、距離Ｘよりも小さい。その結果、ビーム断面部Ｑａ、Ｑｂには、ミラー面３’が存在しない。あるいは、ミラー面３’の射影の直径をビーム断面部Ｑａ、ＱＢの距離Ｘと等しく構成してもよいことは明らかである。

ミラー面３’の直径を第１〜第３の実施の形態よりも小さくすることにより、図５に示される実施の形態においては、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄの瞳面２７ａ、２７ｂは、第１のミラー面３’と交わらず、物体平面１の方向において距離Ｓ^*’だけミラー面３’から離間する。

第１の実施の形態においては、ミラー面３’はビーム断面部Ｑａ及びＱｂによって覆われないため、距離Ｓ^*’及びＳ^*は、それぞれ、副ビーム経路２４の光軸に垂直な光軸に沿って測定される。偏向素子のミラー面３’からの瞳面の距離を副ビーム経路２４の光軸に対して測定することにより、同じく副ビーム経路２４を有する上述の第１、第２及び第３の実施の形態における距離Ｓ’及びＳをそれぞれ求めるための十分な精度も実現される。

この距離Ｓ^*、Ｓ^*’は、物体平面１の方向（この距離は、図５においてＳ^*’として示される）及び第１の光学サブシステムＴ１’に向かう方向（この距離は、Ｓ^*として図５の点線で示される）にも生じ得る。図５において、距離Ｓ^*’は、レンズ４の直径の約４分の１となる。一般に、距離Ｓ^*、Ｓ^*’は、第１の光学サブシステムＴ１’のレンズの結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄに沿ってミラー面３’に最も近接して配置されたレンズ（この場合、レンズ４）の直径Ｄの１．５倍未満、好ましくは、１．０倍未満、さらに好ましくは、０．５倍未満であり得る。

図５に示される実施の形態において、立体顕微鏡に対して観察者が自由な姿勢を取ることを可能にするために、光学素子１６’〜２２’と１６’’〜２２’’、１６’’’〜３１’’’と１６’’’’〜３１’’’’を対として回転させてもよい。

従来のミラー面３’を有する偏向素子の使用について上述したが、偏向素子は、あるいは、二色性の素子であるとも考えられ得る。これは、偏向素子が、単に、副ビーム経路において導かれるある一定の波長範囲のビームのみを反射し、結像ビーム経路において導かれる別の波長範囲のビームに対しては透明であることを意味する。従って、偏向素子は、結像ビーム経路によっても横切られるが、結像ビーム経路を偏向させないような大きさに形成されてもよい。これにより偏向素子の構成が容易となる。なぜなら、偏向素子用の保持器（図示せず）を結像ビーム経路の外部に配置することができるからである。

本発明の第５の実施の形態を、図６Ａ〜図６Ｄを参照しながら説明する。

第５の実施の形態は、上述の第１の実施の形態に基づいている。第１の実施の形態の説明を参照されたい。以下においては、第５の実施の形態と第１の実施の形態との間の差異のみを説明する。

図６Ａの斜視図に示される第５の実施の形態は、特に、副ビーム経路２４が内視鏡のパイプ２４^*において導かれるという点で、第１の実施の形態と異なる。従って、本実施の形態においては、内視鏡のパイプ２４^*は、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄのビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄ間の領域において第１の光学偏向素子の第１の光学ミラー面３を横切る。図示される実施の形態において、パイプ２４^*には、照射ビーム経路及び観察ビーム経路の両方を導く内視鏡光学系が含まれている。あるいは、上記照射ビーム経路は、パイプ２４^*に加えて設けられ、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄのビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び２８ｄ間の領域において導かれるさらなる副ビーム経路（特に図示せず）に設けてもよい。

本発明が内視鏡に限定されるものではないことは明らかである。例えば、パイプ２４^*は、操作器、治療ビーム経路又は観察ビーム経路を導くために用いてもよい。上記各実施の形態において、このようなパイプにおいて副ビーム経路２４を導いてもよいことは明らかである。

さらに、図６Ａに示される第５の実施の形態は、立体顕微鏡の結像システム２６が筐体６５に収容されているという点で、上記の実施の形態と異なる。筐体６５は、立体顕微鏡の結像システム２６を自由に空間的に構成及び配向することを可能にする、電動駆動装置を有する取付台によって保持されている。これを達成するために、例えば、上記の特殊なロボット式取付台は、部屋の天井又は床に取り付けられる。本実施の形態において、取付台６２は、コントローラ６１によって制御され得る明示されないいくつかの駆動装置を有する。あるいは、取付台は、完全に手動で操作されてもよい。このような取付台が上述の各実施の形態の顕微鏡の結像システムに対して使用することができ、随意的なものに過ぎないことは明らかである。

図６Ａに示される実施の形態は、内視鏡のパイプ２４^*のための第２の取付台６３をさらに有する。第２の取付台６３も、コントローラ６１によって制御され得るモータを有する。従って、第２の取付台６３により、内視鏡のパイプ２４^*を立体顕微鏡の結像システム２６に対して変位させることが可能となる。この配向は、例えば、並進的に、又は回転的に行なうことができる。図示される実施の形態において、第２の取付台６３は、内視鏡のパイプ２４^*が結像システム２６の光軸に沿って実質的に導かれるように構成されている。従って、パイプ２４^*、ひいては内視鏡全体の導入及び取り外しが可能となる。さらに、図示される実施の形態において、第２の取付台は、立体顕微鏡の筐体６５、従って、第１の取付台６２にも機械的に連結されている。あるいは、第２の特殊なロボット式取付台６３は、部屋の天井又は床に直接取り付けられてもよく、従って、第１の取付台６２から独立していてもよい。第２の取付台が随意的なものに過ぎず、上述の各実施の形態においてパイプと組み合わせて使用され得ることは明らかである。第１の取付台及び第２の取付台は、それぞれ、両方のシステムの任意の空間的配向／構成に必要な全ての軸を形成する。

さらに、図６Ａに示される第５の実施の形態の結像ビーム経路２ａ〜２ｄは、コントローラ６１に接続されたカメラ（図示せず）用のカメラアダプタ３１’〜１３’’’’をそれぞれ含む。内視鏡のカメラ６４もコントローラに接続されている。本実施の形態においては、コントローラは、例えば、モニタやヘッドセット（頭部装着型表示装置）といった表示装置又はブームシステムを介してカメラによって撮像された像を出力するように構成されている。ここで、選択によっては、像の出力は、同時に又は交互に、すなわち、単眼式（monoscopic）又は双眼式（stereoscopic）に行なわれ得る。カメラ及びコントローラは、随意的なものに過ぎない。カメラの代わりに、例えば、接眼レンズを設けてもよい。

本実施の形態においては、内視鏡のパイプ２４^*の導入及び取り外しを制御するために、カメラによって生成される結像システム２６の画像がコントローラ６１によって用いられる。コントローラ６１は、上記画像を用いてパイプ２４^*の導入及び取り外しを自動的に行ない、従って、これに応じて第１及び／又は第２の取付台６２、６３を制御するように構成されていてもよい。

全体像を分かりやすくするため、図６Ａにおいては第２のサブシステムＴ２の１つの結像ビーム経路２ａのみが示されているが、第５の実施の形態における立体顕微鏡は、複数対の結像ビーム経路、又は単一の結像ビーム経路を含んでいてもよい。立体顕微鏡が１つのみ、又は一対のみの結像ビーム経路２ａ、２ｂを有する場合、ビームスプリッタ装置１５は省略してもよい。さらに、ミラー面の付近に開口を設けることにより、第３の実施の形態との組み合わせが可能となる。

図６Ｂは、第５の実施の形態における立体顕微鏡の第１の光学偏向素子の第１の光学ミラー面３の上面図を概略的に示している。図示されるように、内視鏡のパイプ２４＊を中心に導くことにより、パイプ２４^*を囲む上記対の結像ビーム経路を自由に配置することが可能となる。従って、パイプ２４^*を中心として結像ビーム経路を回転させることにより、立体顕微鏡に対してユーザが自由な姿勢を取ることが可能となる。

図６Ｃは、上記第５の実施の形態の変形例における立体顕微鏡の第１の偏向素子の第１の光学ミラー面３’’の上面図を概略的に示している。

第５の実施の形態の本変形例によれば、立体顕微鏡の結像システム２６は、一対のみの結像ビーム経路２ａ、２ｂを形成している。ビームスプリッタ装置１５は省略されている。さらに、本実施の形態においては、観察者は自由な姿勢を取ることができないようになっている。

従って、第１のミラー面３において１つもしくは多数のパイプあるいは多数の外科用器具及び／又は１つもしくは多数の副ビーム経路を構成するための著しく大きい切欠部２５’（クロスハッチング部分）を設けることが可能となる。

図６Ｄは、本発明の第５の実施の形態のさらなる変形例における第１の偏向素子の第１の光学ミラー面３’’’の上面図を概略的に示している。

このさらなる変形例によれば、立体顕微鏡の結像システム２６は、一対のみの結像ビーム経路２ａ、２ｂを形成しており、ユーザが自由な姿勢を取ることができないようになっている。さらに、上記少なくとも１つのパイプ２４^*及び／又は上記少なくとも１つの副ビーム経路２４は、結像ビーム経路２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのビーム断面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ間の領域ではなく、第１の光学ミラー面３’’’の付近に配置された領域２５^*（クロスハッチング部分）において第１の光学偏向素子の第１の光学ミラー面３’’’を横切る。このことは、立体顕微鏡の結像システム２６のビーム経路の口径食が、図６Ｂ及び図６Ｃと比較して低減されるという点で有利である。さらに、上記少なくとも１つのパイプ２４^*及び／又は少なくとも１つの副ビーム経路２４の構成が、特に自在となる。これは、上記少なくとも１つのパイプ２４^*及び／又は少なくとも１つの副ビーム経路２４が結像ビーム経路２ａ及び２ｂに対してより大きな角度を有することによるものである。

以下に、本発明の第６の実施の形態を、図７を参照しながら説明する。

第６の実施の形態は、上述の第３の実施の形態に基づいており、その全体が参照される。以下においては、第６の実施の形態が第３の実施の形態と異なる点のみについて説明する。

図７に示される第６の実施の形態は、特に、切替可能な開口が設けられていないという点で、第３の実施の形態と異なる。従って、入射ビームにおいて異なる結像ビーム経路が規定されず、その結果、単眼式の顕微鏡が形成されている。

第６の実施の形態において、第１の光学ミラー面３は、副ビーム経路２４が導かれる切欠部も有する。あるいは、上記切欠部を通じて１つよりも多い副ビーム経路、もしくは、又は、さらに、１つ又は多数のパイプを導いてもよい。結像システムの瞳の結像がミラー面３の付近において行なわれるので、この領域に切欠部、及び必要に応じてパイプを設けることにより、この構成によってもたらされるシャドーイングが像全体にわたって分散されることになる。

図７においては、デジタルカメラ３１^*が像の生成のために用いられているが、代わりに、ユーザによる直接観察用の接眼レンズを設けてもよいことは明らかである。

第６の実施の形態において、第１及び／又は第２の取付台を設けてもよく、また、ビーム経路を折り曲げなくてもよい。

上述の実施の形態は、勿論、例示的なものに過ぎない。従って、上述の実施の形態は、例えば、互いに任意に組み合わせてもよい。さらに、上記実施の形態は、変形が可能である。

要約すると、本発明の実施の形態は、特に簡単かつコンパクトな構造を有し、物体平面１に配置可能な被観察物体に対する位置に関して少なくとも１人の観察者に自由度をもたらす顕微鏡又は立体顕微鏡を提供する。

さらに、本発明により提案される顕微鏡又は立体顕微鏡は、立体顕微鏡の結像ビーム経路２ａと２ｂ、及び２ｃと２ｄのそれぞれの対に対して、５度未満、好ましくは、３度未満、さらに好ましくは、０度に等しい角度を有する副ビーム経路２４をそれぞれ形成する。また、結像ビームと副ビームとが光学素子において重なり合わないので、副ビーム経路２４によって導かれる副ビームによる結像ビーム経路２ａ、２ｂにおいて導かれる結像ビームの劣化が効率よく防止される。

このような顕微鏡又は立体顕微鏡は、それぞれ、外科用顕微鏡として用いられるのに特によく適している。

図１Ａは、本発明の第１の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示す。 図１Ｂは、第１の実施の形態における立体顕微鏡の選択された素子の上面図を概略的に示す。 図１Ｃは、第１の実施の形態における立体顕微鏡の選択された素子の側面図を概略的に示す。 図１Ｄは、第１の実施の形態における立体顕微鏡の選択された素子の斜視図を概略的に示す。 図２Ａは、第１の動作状態における第１の実施の形態における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示す。 図２Ａ’は、上記立体顕微鏡の選択された素子の構成を通過する、図２Ａに対応するビーム経路を概略的に示す。 図２Ｂは、第２の動作状態における第１の実施の形態における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示す。 図２Ｂ’は、上記立体顕微鏡の選択された素子の構成を通過する、図２Ｂに対応するビーム経路を概略的に示す。 図３は、本発明の第２の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示す。 図４Ａは、本発明の第３の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示す。 図４Ｂは、第１の動作状態における第３の実施の形態における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示す。 図４Ｃは、第２の動作状態における第３の実施の形態における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示す。 図５は、本発明の第４の実施の形態における立体顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示す。 図６Ａは、本発明の第５の実施の形態における立体顕微鏡の選択された素子の斜視図を概略的に示す。 図６Ｂは、第５の実施の形態における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示す。 図６Ｃは、第５の実施の形態の変形例における立体顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示す。 図６Ｄは、本発明の第５の実施の形態のさらなる変形例における顕微鏡の偏向素子のミラー面の上面図を概略的に示す。 図７は、本発明の第６の実施の形態における結像ビーム経路を１つのみ有する顕微鏡の１つの平面において展開された状態の選択された素子の構成を通過するビーム経路を概略的に示す。 図８Ａは、従来技術における立体顕微鏡の基本的な構造を概略的に示す。 図８Ｂは、従来技術の立体顕微鏡の選択された素子の斜視図を概略的に示す。

Claims (44)

1. 立体顕微鏡の物体平面に配置可能な物体を結像するための立体顕微鏡であって、
   前記立体顕微鏡は、
   前記物体平面においてゼロとは異なる立体視角を対として有する少なくとも一対の結像ビーム経路を形成し、かつ、
   前記物体平面から射出された前記少なくとも一対の結像ビーム経路を偏向させるためのミラー面を有する少なくとも１つの偏向素子と、
   前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面によって偏向された前記少なくとも一対の結像ビーム経路が通過するいくつかの光学素子を有する結像システムとを含み、
   前記いくつかの光学素子は、複数のレンズを含むと共に、前記結像ビーム経路の瞳面が前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面と交差するか、あるいは前記ミラー面からある距離だけ離間するように構成され、前記距離は、前記複数のレンズの前記結像ビーム経路に沿って前記ミラー面に最も近接して配置されたレンズの直径の１．５倍未満であることを特徴とする立体顕微鏡。
2. 前記距離は、前記複数のレンズの前記結像ビーム経路に沿って前記ミラー面に最も近接して配置されたレンズの直径の１．０倍未満である、請求項１に記載の立体顕微鏡。
3. 前記距離は、前記複数のレンズの前記結像ビーム経路に沿って前記ミラー面に最も近接して配置されたレンズの直径の０．５倍未満である、請求項１に記載の立体顕微鏡。
4. 前記偏向素子の前記ミラー面と前記立体顕微鏡の前記物体平面との間の前記結像ビーム経路には、光学有効素子（optically effective element）が存在しない、請求項１に記載の立体顕微鏡。
5. 前記結像ビーム経路のビーム束は、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面上においてある距離だけ互いに離間したビーム断面部をそれぞれ規定している、請求項１に記載の立体顕微鏡。
6. 前記立体顕微鏡は、前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部間の領域において前記少なくとも１つの偏向素子を横切る少なくとも１つの副ビーム経路を形成する、請求項５に記載の立体顕微鏡。
7. 前記立体顕微鏡は、前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部間の領域において前記少なくとも１つの偏向素子を横切るパイプをさらに含み、前記副ビーム経路は、前記パイプにおいて導かれる、請求項６に記載の立体顕微鏡。
8. 前記少なくとも１つの偏向素子は、前記少なくとも１つの副ビーム経路によって横切られる切欠部を前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部間の領域において含む、請求項６に記載の立体顕微鏡。
9. 前記結像ビーム経路は、第１の波長範囲のビームを結像するように構成され、
   前記少なくとも１つの偏向素子は、前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部間の領域において、前記ビーム断面部の領域における前記第１の波長範囲のビームに対する前記少なくとも１つの偏向素子の反射率よりも小さい反射率を前記第１の波長範囲のビームに対して有する、請求項６に記載の立体顕微鏡。
10. 前記結像ビーム経路は、第１の波長範囲のビームを結像するように構成され、前記副ビーム経路は、前記第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲のビームを結像するように構成され、
    前記少なくとも１つの偏向素子は、前記結像ビーム経路の少なくとも前記ビーム断面部の領域において、前記第２の波長範囲のビームに対する反射率よりも高い反射率を前記第１の波長範囲のビームに対して有する、請求項６に記載の立体顕微鏡。
11. 立体顕微鏡の物体平面に配置可能な物体を結像するための立体顕微鏡であって、
    前記立体顕微鏡は、
    前記物体平面においてゼロとは異なる立体視角を対として有する少なくとも一対の結像ビーム経路を形成すると共に、少なくとも１つの副ビーム経路をさらに形成し、かつ、
    前記少なくとも１つの副ビーム経路を偏向させるように構成されたミラー面を有する少なくとも１つの偏向素子と、
    前記物体平面から射出された前記少なくとも一対の結像ビーム経路が通過するいくつかの光学素子を有する結像システムとを含み、
    前記いくつかの光学素子は、複数のレンズを含むと共に、前記結像ビーム経路の瞳面が前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面と交差するか、あるいは前記ミラー面からある距離だけ離間するように構成され、前記距離は、前記複数のレンズの前記結像ビーム経路に沿って前記ミラー面に最も近接して配置されたレンズの直径の１．５倍未満であり、
    前記偏向素子の前記ミラー面と前記立体顕微鏡の前記物体平面との間の前記結像ビーム経路には、光学有効素子が存在しないことを特徴とする立体顕微鏡。
12. 前記結像ビーム経路のビーム束は、前記瞳面において互いにある距離だけ離間したビーム断面部をそれぞれ規定し、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面は、前記結像ビーム経路の前記ビーム断面部間の領域に配置されている、請求項１１に記載の立体顕微鏡。
13. 前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面の前記結像ビーム経路に沿った射影の直径は、前記ビーム断面部の前記距離よりも小さいか、又はこれに等しい、請求項１２に記載の立体顕微鏡。
14. 前記ビーム断面部には、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面が存在しない、請求項１２に記載の立体顕微鏡。
15. 前記結像ビーム経路は、第１の波長範囲のビームを結像するように構成され、前記副ビーム経路は、前記第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲のビームを結像するように構成され、
    前記結像ビーム経路のビーム束は、前記瞳面において互いにある距離だけ離間したビーム断面部をそれぞれ規定し、
    前記少なくとも１つの偏向素子は、前記結像ビーム経路の少なくとも前記ビーム断面部の外側の領域において、前記第１の波長範囲のビームに対する反射率よりも高い反射率を前記第２の波長範囲のビームに対して有する、請求項１１に記載の立体顕微鏡。
16. 前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成する、物体平面を照射するためのビーム源と照射光学系とを有する照射システム、及び、赤外線結像光学系を有する赤外線観察システム、及び、結像光学系を有する観察システム、及び、ビーム誘導システムを有するレーザのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項６に記載の立体顕微鏡。
17. 前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成する、前記物体平面を照射するためのビーム源と照射光学系とを有する照射システム、赤外線結像光学系を有する赤外線観察システム、結像光学系を有する観察システム、及び、ビーム誘導システムを有するレーザのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１１に記載の立体顕微鏡。
18. 前記結像システムは、第１のサブシステムを含み、前記第１のサブシステムの光学素子は、前記少なくとも一対のビーム経路の両方の結像ビーム経路によって共通に横切られる複数のレンズを含み、前記結像ビーム経路に沿って前記ミラー面に最も近接して配置された前記レンズは、前記第１のサブシステムのレンズである、請求項１に記載の立体顕微鏡。
19. 前記第１のサブシステムの前記複数のレンズは、１つの共通の光軸に沿って配置され、前記第１のサブシステムの少なくとも２つのレンズは、前記物体平面の前記立体顕微鏡からの距離及び結像倍率のうちの少なくとも１つを変更するために、前記光軸に沿って互いに対して変位可能である、請求項１８に記載の立体顕微鏡。
20. 前記第１のサブシステムの前記光学素子は、前記立体顕微鏡の前記物体平面が、前記第１のサブシステムの一対のレンズ間に配置される中間像に結像されるように構成されている、請求項１８に記載の立体顕微鏡。
21. 前記結像システムは、第２のサブシステムを含み、前記第２のサブシステムの光学素子は、前記少なくとも一対の結像ビーム経路のうちの１つの結像ビーム経路によってのみそれぞれ横切られる複数のレンズを含む、請求項１８に記載の立体顕微鏡。
22. 前記少なくとも一対の結像ビーム経路のうちの第１の対の結像ビーム経路によって横切られ、かつ、前記少なくとも一対の結像ビーム経路のうちの第２の対の結像ビーム経路が反射される少なくとも１つの部分的に透明なミラー面を有するビームスプリッタ装置をさらに含む、請求項２１に記載の立体顕微鏡。
23. 前記第２のサブシステムの少なくとも２つのレンズは、結像倍率を変更するために、前記光軸に沿って互いに対して変位可能である、請求項２１に記載の立体顕微鏡。
24. 前記第２のサブシステムは、少なくとも一対の接眼レンズを含む、請求項２１に記載の立体顕微鏡。
25. 前記第２のサブシステムは、少なくとも一対のカメラを含む、請求項２１に記載の立体顕微鏡。
26. 前記結像システムによって導かれる、前記物体側の前記ビーム束のうちの一対の部分ビーム束を選択するためのセレクタ装置をさらに含み、
    前記セレクタ装置は、前記２つの部分ビーム束のうちの少なくとも一方のビーム断面を前記物体側の前記ビーム束のビーム断面に対して変位させるように構成されている、請求項１に記載の立体顕微鏡。
27. 前記セレクタ装置は、前記少なくとも１つのミラー面に隣接して配置され、前記物体側の前記ビーム束の前記ビーム断面に配置された、前記第１の部分ビーム束又は前記第２の部分ビーム束を選択的に透過させる切替可能な開口を含む、請求項２６に記載の立体顕微鏡。
28. 前記セレクタ装置は、前記少なくとも１つの偏向素子に一体化され、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面は切替可能である、請求項２６に記載の立体顕微鏡。
29. 前記切替可能なミラー面は、ビームを反射する状態から該ビームを反射しない状態に切替可能な、別々に切り替えが可能な複数のミラー素子を含む、請求項２８に記載の立体顕微鏡。
30. 顕微鏡の物体平面に配置可能な物体を結像するための顕微鏡であって、
    前記顕微鏡は、
    前記物体平面から射出された少なくとも１つの結像ビーム経路を形成し、かつ、
    前記物体平面から射出された前記少なくとも１つの結像ビーム経路を偏向させるためのミラー面を有する少なくとも１つの偏向素子と、
    前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面によって偏向された前記少なくとも１つの結像ビーム経路が通過するいくつかの光学素子を有する結像システムとを含み、
    前記いくつかの光学素子は、複数のレンズを含み、前記いくつかの光学素子は、前記少なくとも１つの結像ビーム経路の瞳によって規定された平面が、前記ミラー面に隣接して配置され、かつ、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面と交差するか、もしくは前記ミラー面から距離をあけて配置されるように構成され、前記距離は、前記複数のレンズのうちの前記少なくとも１つの結像ビーム経路に沿って前記ミラー面に最も近接して配置されたレンズの直径の１．５倍未満であることを特徴とする顕微鏡。
31. 前記距離は、前記複数のレンズのうちの前記少なくとも１つの結像ビーム経路に沿って前記ミラー面に最も近接して配置されたレンズの直径の１．０倍未満である、請求項３０に記載の顕微鏡。
32. 前記距離は、前記複数のレンズのうちの前記少なくとも１つの結像ビーム経路に沿って前記ミラー面に最も近接して配置されたレンズの直径の０．５倍未満である、請求項３０に記載の顕微鏡。
33. 前記偏向素子の前記ミラー面と前記顕微鏡の前記物体平面との間の前記少なくとも１つの結像ビーム経路には、光学有効素子が存在しない、請求項３０に記載の顕微鏡。
34. 前記顕微鏡は、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面に隣接して配置されているか、又は、前記少なくとも１つの結像ビーム経路の最大ビーム断面部の外側の領域において該ミラー面を横切る、少なくとも１つの副ビーム経路を形成する、請求項３０に記載の顕微鏡。
35. 前記顕微鏡は、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面に隣接して配置されているか、又は、前記少なくとも１つの結像ビーム経路の最大断面部の外側の領域において該ミラー面を横切る少なくとも１つのパイプを含む、請求項３０に記載の顕微鏡。
36. 副ビーム経路が、前記パイプにおいて導かれる、請求項３５に記載の顕微鏡。
37. 顕微鏡の物体平面に配置可能な物体を結像するための顕微鏡であって、
    前記顕微鏡は、
    前記物体平面から射出された少なくとも１つの結像ビーム経路を形成すると共に、少なくとも１つの副ビーム経路をさらに形成し、かつ、
    前記少なくとも１つの副ビーム経路を偏向させるように構成されたミラー面を有する少なくとも１つの偏向素子と、
    前記物体平面から射出された前記少なくとも１つの結像ビーム経路が通過するいくつかの光学素子を有する結像システムとを含み、
    前記いくつかの光学素子は、複数のレンズを含み、前記いくつかの光学素子は、前記少なくとも１つの結像ビーム経路の瞳によって規定された平面が、前記ミラー面に隣接して配置され、かつ、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面と交差するか、もしくは前記ミラー面から距離をあけて配置されるように構成され、前記距離は、前記複数のレンズのうちの前記少なくとも１つの結像ビーム経路に沿って前記ミラー面に最も近接して配置されたレンズの直径の１．５倍未満であることを特徴とする顕微鏡。
38. 前記少なくとも１つの結像ビーム経路のビーム束は、前記瞳によって規定された前記平面において断面部を規定し、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面は、前記少なくとも１つの結像ビーム経路のこのビーム断面部に隣接して配置され、前記ビーム断面部には、前記少なくとも１つの偏向素子の前記ミラー面が存在しない、請求項３７に記載の顕微鏡。
39. それぞれ、前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成する、前記物体平面を照射するためのビーム源と照射光学系とを有する照射システム、及び、赤外線結像光学系を有する赤外線観察システム、及び、ビーム誘導システムを有するレーザのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項３４に記載の顕微鏡。
40. 前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成する結像光学系を有する観察システムをさらに含む、請求項３４に記載の顕微鏡。
41. 前記複数のレンズは、１つの共通の光軸に沿って配置され、２つのレンズが、前記光軸に沿って互いに対して変位可能である、請求項３３に記載の顕微鏡。
42. 前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成する、前記ビーム源及び照射光学系、及び、前記赤外線結像光学系を有する前記赤外線観察システム、及び、前記ビーム誘導システムを有する前記レーザ、及び、前記結像光学系のうちの少なくとも１つに対して少なくとも３つの自由度を有する特殊なロボット式取付台をさらに含む、請求項１６に記載の立体顕微鏡。
43. 前記少なくとも１つの副ビーム経路を形成する、前記ビーム源及び照射光学系、及び、前記赤外線結像光学系を有する前記赤外線観察システム、及び、前記ビーム誘導システムを有する前記レーザ、及び、前記結像光学系のうちの少なくとも１つに対して少なくとも３つの自由度を有する特殊なロボット式取付台をさらに含む、請求項１７に記載の立体顕微鏡。
44. 少なくとも３つの自由度を有する特殊なロボット式取付台を含む、請求項１に記載の立体顕微鏡。

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