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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein stereoskopisches optisches System
und ein Verfahren zur Herstellung eines stereoskopischen optischen
Systems.
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Ein
stereoskopisches optisches System weist üblicherweise ein erstes optisches
Teilsystem mit einer Mehrzahl von optischen Elementen zur Bereitstellung
eines linken/ersten Strahlengangs und ein zweites optisches Teilsystem
mit einer Mehrzahl von optischen Elementen zur Bereitstellung eines rechten/zweiten
Strahlengangs auf.
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Kennzeichnend
für stereoskopische
optische Systeme ist, daß die
von den beiden Strahlengängen geführten Strahlenbündel miteinander
in einem Fokussierpunkt außerhalb
des stereoskopischen optischen Systems einen Stereowinkel α einschließen.
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Da
die beiden Strahlengänge üblicherweise dem
linken bzw. rechten Auge eines Benutzers zugeordnet sind, werden
die beiden Strahlengänge
häufig auch
als linker bzw. rechter Strahlengang bezeichnet.
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Statt
dem Auge eines Benutzers können
die beiden Strahlengänge
beispielsweise auch einem ersten bzw. einem zweiten photosensitiven
ortsauflösenden
Halbleiterelement zugeführt
werden. Bei den ersten und zweiten Halbleiterelementen kann es sich beispielsweise
um einen ersten und zweiten CCD-Chip handeln. In diesem Fall werden
die beiden Strahlengänge
in der Regel als erster bzw. zweiter Strahlengang bezeichnet.
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Derartige
stereoskopische optische Systeme werden beispielsweise als Stereokamera
verwendet.
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Ein
Stereomikroskop, welches nach dem Greenough-System arbeitet, ist
aus der Figur der Offenlegungsschrift
DE-PS
2 021 864 bekannt. Dabei werden die beiden stereoskopischen
Abbildungsstrahlengänge
vollständig
getrennt geführt.
Weiter ist die Objektivlinse der beiden Abbildungsstrahlengänge jeweils
parallel zu einer Beobachtungsebene ausgerichtet.
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Die
Patentschrift
DE 21
59 093 C3 offenbart ein Stereomikroskop. Dabei sind gemäß der
1 und
3 sowie
der zugehörigen
Beschreibung Spalte 2, Zeilen 1–6
sowie Zeilen 24–39
dieses Dokuments zwei relativ zu einer Mittelebene des Stereomikroskops
nach außen
versetzte Objektive mit einer parallel zu einer Objektebene des
Stereomikroskops liegenden Hauptebene, sowie zwei gegenüber den Okularen
nach innen versetzte Bildfeldblenden vorgesehen. Die Objektive werden
durch zwei Objektivlinsen gebildet, die durch Entfernen eines peripheren Abschnittes
exzentrisch gemacht wurden und deren entfernte Abschnitte einander
an der Mittelebene zugekehrt sind.
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Aus
der Patentschrift
US 3,582,180 ist
eine Stereokopflupe bekannt. Dabei offenbart Anspruch 1 dieses Dokuments
eine Lateralverschiebung verschiedener optischer Komponenten als
Mittel zur Bildstabilisierung.
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Ein
Stereomikroskop, bei dem die beiden stereoskopischen Abbildungsstrahlengänge vollkommen
getrennt geführt
werden, ist aus dem Dokument
US
4,779,965 bekannt. In den Figuren und der Beschreibung
Spalte 2, Zeile 26 bis Spalte 4, Zeile 24 dieses Dokuments wird
offenbart, dass in den getrennten Abbildungsstrahlengängen asymmetrische Linsen
angeordnet sind, welche jeweils in Umfangsrichtung verdreht werden
können.
Dabei wird vorgeschlagen, die Verdrehung der beiden asymmetrischen
Linsen mechanisch über
Riemen zu koppeln.
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Ein
Stereomikroskop, bei welchem die Hauptoptik der beiden stereoskopischen
Abbildungsstrahlengänge
jeweils zwischen einer Objektebene und einem Prisma angeordnet ist,
ist aus den
2 und
3 des
Dokuments
DE 32 17
776 C2 bekannt. Dabei können
die beiden stereoskopischen Abbildungsstrahlengänge wahlweise eine gemeinsame
Hauptoptik oder getrennte Hauptoptiken verwenden.
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Die
Patentschrift
DE 101
34 896 A1 offenbart insbesondere in den
1 und
3 sowie der zugehörigen Beschreibung Absätze [0028]
bis [0041] ein stereoskopisches optisches System mit den Merkmalen des
Oberbegriffes des unabhängigen
Anspruches 1. Ein Strahlengang durch dieses vorbekannte stereoskopische
optische System ist in
9 dargestellt.
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Das
stereoskopische optische System 91 nach dem Stand der Technik
weist zwei Okularsysteme 92 und ein gemeinsames Objektivsystem 93 auf. In 9 sind
Zentralstrahlen von in Strahlengängen 94L und 94R geführten Teilstrahlenbündeln dargestellt.
Die von den Strahlengängen 94L und 94R geführten Zentralstrahlen
werden durch das Objektivsystem 93 derart abgebildet, daß sie sich
an einem zu betrachtenden Objekt 95 treffen und dabei miteinander
einen Stereowinkel a einschließen.
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Das
optische System 91 ist für die Zentralstrahlen der Strahlengänge 94L und 94R bezüglich einer
gemeinsamen Mittelachse 96 des optischen Systems 91 symmetrisch
aufgebaut. Die vom Objekt 95 kommenden Zentralstrahlen
treten durch eine gemeinsame optische Haupteintrittslinse 97 in
das Objektivsystem 93 des stereoskopischen optischen Systems 91 ein.
Das Objektivsystem 93 ist somit für die beiden Zentralstrahlen
der beiden Strahlengänge 94L und 94R gemeinsam
vorgesehen.
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Dabei
werde die beiden Zentralstrahlen in dem gemeinsamen Objektivsystem 93 so
geführt, daß sie sich
nicht überlappen,
sondern das gemeinsame Objektivsystem 93, in unterschiedlichen
Bereichen der verwendeten optischen Linsen 97 durchdringen.
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Nach
ihrem Austritt aus dem gemeinsamen Objektivsystem 93 treten
die Zentralstrahlen jeweils in ein Okularsystem 92 ein,
wobei jedem der beiden Strahlengänge 94L und 94R und
damit jedem Zentralstrahl ein eigenes Okularsystem 92 zugeordnet ist.
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Durch Änderung
von Linsenabständen
e und f bzw. d in dem stereoskopischen optischen System 91 ist
die Bereitstellung einer variablen Vergrößerung (Zoomfunktion) des betrachteten
Objekts 95 beziehungsweise eine Änderung des Arbeitsabstandes (Fokussierung)
zur Anpassung an ein betrachtetes Objekt 95 möglich. Dabei
stellt die Verwendung des gemeinsamen Objektivsystems 93 für die beiden Zentralstrahlen
der beiden Strahlengänge 94L und 94R sicher,
daß die
beiden Zentralstrahlen auch nach einer Abstandsänderung (Fokussierung) durch
Anpassung des Abstandes d sich in der Objektebene treffen und dabei
immer einen Stereowinkel α einschließen. Dies
wird durch geeignete Wahl der optischen Oberflächen der optischen Linsen des
gemeinsamen Objektivsystems 93 erreicht.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen stereoskopischen System ist es nachteilig,
daß das
gemeinsame Objektivsystem ein sehr großes Gewicht aufweist. Der Grund
ist, daß die
beiden Zentralstrahlen in dem gemeinsamen Objektivsystem so geführt werden
müssen,
daß sie
die optischen Linsen des gemeinsamen Objektivsystems zumindest teilweise
in unterschiedlichen Bereichen durchdringen. Weiter müssen die
optischen Linsen des Objektivsystems eine gewisse Verlagerung, Vergrößerung und/oder Verkleinerung
des Durchdringungsbereiches der beiden Zentralstrahlen erlauben.
In der Folge müssen die
gemeinsam für
die beiden Zentralstrahlen verwendeten optischen Linsen des gemeinsamen
Objektivsystems sehr groß ausgebildet
sein.
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Bei
Verwendung eines derartigen stereoskopischen Systems beispielsweise
als Kopflupe hat das große
Gewicht des Objektivsystems eine erhebliche Beeinträchtigung
der Bewegungsfreiheit des Benutzers zur Folge. Außerdem führt das
hohe Gewicht oft zu einer vorzeitigen Ermüdung des Benutzers und einer
Verkrampfung der Nackenmuskulatur.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein stereoskopisches
optisches System zur Verfügung
zu stellen, welches ein Objektivsystem mit niedrigem Gewicht aufweist
und auf einfache und kostengünstige
Weise mit ausreichender Genauigkeit hergestellt werden kann.
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Weiter
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu
stellen, welches eine Herstellung eines stereoskopischen optischen
Systems, das ein Objektivsystem mit einem niedrigen Gewicht aufweist,
mit einfachen Mitteln auf kostengünstige Weise und mit der erforderlichen
Genauigkeit ermöglicht.
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Die
vorstehende Aufgabe wird in einem stereoskopischen optischen System
mit den Merkmalen des Oberbegriffes des unabhängigen Anspruchs 1 durch die
Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs gelöst. Weiter
wird die vorstehende Aufgabe durch ein Verfahren mit der Kombination
der Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen finden sich in den jeweiligen Unteransprüchen.
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Die
vorstehende Aufgabe wird durch ein stereoskopisches optisches System
zur Darstellung eines stereoskopischen Abbildes eines Objekts über einen
linken Strahlengang und einen rechten Strahlengang gelöst.
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Dabei
umfaßt
das stereoskopische optische System eine von dem linken Strahlengang
und dem rechten Strahlengang gemeinsam durchsetzte Hauptoptik mit
(wenigstens) einem ersten optischen Element, welches eine optische
Hauptachse aufweist, ein lediglich von dem linken Strahlengang durchsetztes
linkes optisches Teilsystem mit einer Mehrzahl von optischen Elementen
und ein lediglich von dem rechten Strahlengang durchsetztes rechtes optisches
Teilsystem mit einer Mehrzahl von optischen Elementen. Dabei ist
die Brechkraft wenigstens eines optischen Elements und/oder die
Brechkraft einer von mehreren optischen Elementen gebildeten optischen
Gruppe veränderbar,
so daß sich Querschnitte
des Abbildungsstrahlenbündels
des linken Strahlenganges und des Abbildungsstrahlenbündels des
rechten Strahlenganges in Abhängigkeit
von der Veränderung
der Brechkraft ändern.
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Weiter
weist dabei eine Gesamtfläche
einer optischen Oberfläche
des ersten optischen Elements der Hauptoptik einen Wert auf, welcher
kleiner als das 1,8-fache des Maximalwerts der von den Querschnitten
der Abbildungsstrahlenbündel
auf der optischen Oberfläche
des ersten optischen Elements der Hauptoptik eingenommenen Fläche ist.
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Folglich
ist bei dem erfindungsgemäßen stereoskopischen
optischen System sichergestellt, daß das wenigstens eine erste
optische Element der Hauptoptik eine hinsichtlich der maximalen
Querschnitte der Abbildungsstrahlenbündel auf der optischen Oberfläche des
jeweiligen ersten optischen Elements angepasste Bauform aufweist.
Hierdurch ist die Bereitstellung eines ersten optischen Elements
mit minimaler Bauform und damit auch minimalem Gewicht möglich.
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Gleichzeitig
ist bei dem erfindungsgemäßen stereoskopischen
optischen System sichergestellt, daß die Gesamtfläche der
optischen Oberfläche
des ersten optischen Elements ausreichend ist, wesentliche Teile
der Abbildungsstrahlenbündel
aufzunehmen und eine Fassung des ersten optischen Elements zu erlauben.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist das wenigstens eine optische Element ein optisches Element variabler
Brechkraft und ist die Brechkraft des wenigstens einen optischen
Elements durch Ansteuern des optischen Elements veränderbar.
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Linsen
mit variabler und damit einstellbarer und änderbarer Brechkraft sind aus
dem Stand der Technik, beispielsweise aus
US 4,795,248 oder
US 5, 815, 233 , per se bekannt. Solche
Linsen mit einstellbarer Brechkraft umfassen eine Flüssigkristallschicht,
welche über
eine Elektrodenstruktur ansteuerbar ist, um eine durch die Flüssigkristallschicht
bereitgestellte optische Weglänge
für einen
die Schicht durchsetzenden Strahl ortsabhängig, das heißt über den
Querschnitt der Linse, auf gewünschte
Werte einzustellen, wodurch eine flexible Linsenwirkung erreichbar
ist.
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Alternativ
kann es sich bei einem derartigen optischen Element variabler Brechkraft
beispielsweise auch um eine Flüssigkeitslinse
handeln. Eine Flüssigkeitslinse
umfaßt
typischerweise ein Gehäuse mit
zwei Eintritts- bzw. Austrittsfenstern, zwischen welchen zwei vorzugsweise
nicht wesentlich miteinander mischbare Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Brechungsindex
eingeschlossen sind. Das Gehäuse stellt
für die
beiden Flüssigkeiten
eine bezüglich einer optischen
Achse der Flüssigkeitslinse
symmetrische konische Wand bereit, an der eine Grenzfläche zwischen
den beiden Flüssigkeiten
unter einem Kontaktwinkel anliegt. Eine Flüssigkeit ist elektrisch leitend, während die
andere Flüssigkeit
elektrisch im wesentlichen nichtleitend ist. Durch Anlegen einer
Spannung kann der Winkel, den die Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten
mit der Wand einschließt, geändert werden.
Aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes der beiden Flüssigkeiten
ist damit eine Linsenwirkung der Linse für einen diese entlang der optischen
Achse durchsetzenden Lichtstrahl änderbar.
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Eine
Flüssigkeitslinse
kann beispielsweise von der Firma Varioptic, 69007 Lyon, Frankreich,
bezogen werden.
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Weitere
Flüssigkeitslinsen,
welche zur Änderung
ihrer Brechkraft eine Änderung
einer Form einer Grenzfläche
ausnutzen, sind aus
US
6,369,954 B1 ,
CA 2,368,553 und
US 4,783,155 bekannt, deren
Offenbarung in die vorliegende Anmeldung durch Inbezugnahme vollumfänglich aufgenommen
wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird die optische Gruppe durch wenigstens ein optisches Element
der Hauptoptik und wenigstens ein optisches Element des linken und
des rechten optischen Teilsystems gebildet und sind das wenigstens
eine optische Element der Hauptoptik und/oder das wenigstens eine
optische Element des linken und des rechten optischen Teilsystems
zur Änderung
der Brechkraft der Gruppe relativ zueinander verlagerbar.
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Eine
derartige Verlagerbarkeit wird üblicherweise
zur Realisierung einer Zoomfunktion und/oder einer Fokussierfunktion
bereitgestellt. Dabei kann die Zoomfunktion und/oder die Fokussierfunktion
wahlweise durch die Hauptoptik und/oder das linke bzw. rechte optische
Teilsystem realisiert sein. Auch eine kombinierte Realisierung durch
das Hauptsystem und das linke bzw. rechte optische Teilsystem ist möglich.
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Gemäß einer
Ausführungsform
weist die Gesamtfläche
der optischen Oberfläche
des ersten optischen Elements der Hauptoptik einen Wert auf, welcher
kleiner als das 1,5-fache,
vorzugsweise kleiner als das 1,3-fache, bevorzugt kleiner als das
1,2-fache und besonders bevorzugt kleiner als das 1,1-fache des
Maximalwerts der von den Querschnitten der Abbildungsstrahlenbündel auf
der optischen Oberfläche des
ersten optischen Elements der Hauptoptik eingenommenen Fläche ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
weist die Hauptoptik wenigstens ein zweites optisches Element auf,
welches so angeordnet ist, daß das
erste und zweite optische Element eine gemeinsame optische Hauptachse
aufweisen. Dabei sind das erste optische Element und das zweite
optische Element voneinander entlang der gemeinsamen optischen Hauptachse
um einen Abstand beabstandet.
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Um
eine Änderung
eines Arbeitsabstandes (Fokussierung) zur Anpassung des stereoskopischen
optischen Systems an ein betrachtetes Objekt zu ermöglichen,
kann es vorteilhaft sein, wenn das stereoskopische optische System
weiter einen Aktuator umfaßt,
um den relativen Abstand des ersten optischen Elements von dem zweiten
optischen Element entlang der optischen Hauptachse zu ändern. Dabei
stellt der erfindungsgemäße Aufbau
bei geeigneter Wahl von optischen Oberflächen des ersten und zweiten
optischen Elements sicher, daß der
linke und rechte Strahlengang in einer Objektebene des stereoskopischen
optischen Systems auch nach der Änderung
des Arbeitsabstandes und damit nach einer Änderung des relativen Abstandes
des ersten optischen Elements von dem zweiten optischen Element
automatisch immer einen Stereowinkel α einschließen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist das erste und zweite optische Element jeweils eine optische Linse.
Alternativ kann es sich bei dem ersten und/oder zweiten optischen
Element jedoch beispielsweise um einen optischen Spiegel handeln.
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Das
stereoskopische optische System ist gemäß einer Ausführungsform
eine an einem Kopf eines Benutzers befestigbare Kopflupe, da hier
die mit dem erfindungsgemäßen Aufbau
verbundene Gewichtsersparnis besonders nutzbringend ist.
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Alternativ
kann das stereoskopische optische System beispielsweise ein Stereomikroskop, insbesondere
ein Operationsmikroskop, sein.
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Die
vorstehende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung
eines stereoskopischen optischen Systems gelöst, welches umfaßt: Herstellen
eines ersten optischen Elements, welches wenigstens eine zu einer
Achse rotationssymmetrische optische Oberfläche aufweist. Herstellen eines zweiten
optischen Elements, welches wenigstens eine zu einer Achse rotationssymmetrische
optische Oberfläche
aufweist. Trennen des ersten optischen Elements in ein erstes zentrales
optisches Teilelement und zwei äußere optische
Teilelemente durch zwei geradlinige Schnitte. Trennen des zweiten
optischen Elements in ein zweites zentrales optisches Teilelement
und zwei äußere optische
Teilelemente durch zwei geradlinige Schnitte. Und Montieren des ersten
zentralen optischen Teilelements und des zweiten zentralen optischen
Teilelements an einem Fassungssystem derart, daß eine optische Oberfläche des
ersten zentralen optischen Teilelements und eine optische Oberfläche des
zweiten zentralen optischen Teilelements jeweils rotationssymmetrisch
zu einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet ist.
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Durch
das Trennen des ersten und zweiten optischen Elements in ein erstes
bzw. zweites zentrales optisches Teilelement und jeweils zwei äußere optische
Teilelemente, wobei lediglich das erste und zweite zentrale optische
Teilelement in einem Fassungssystem des stereoskopischen optischen
Systems montiert werden, wird auf besonders einfache Weise eine
Reduzierung des Gewichts des stereoskopischen optischen Systems
bewirkt.
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In
diesem Fall kann es vorteilhaft sein, wenn das erste zentrale optische
Teilelement und das zweite zentrale optische Teilelement mit Abstand
voneinander entlang der gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfaßt
das Fassungssystem einen Aktuator, um den Abstand des ersten zentralen
optischen Teilelements von dem zweiten zentralen optischen Teilelement
entlang der gemeinsamen optischen Achse zu ändern.
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Damit
ermöglicht
das erfindungsgemäße Verfahren
die Herstellung eines stereoskopischen optischen Systems, das eine Änderung
des Arbeitsabstandes (Fokussierung) zur Anpassung an ein betrachtetes
Objekt ermöglicht.
Die Änderung
des Arbeitsabstandes erfolgt durch eine Veränderung des relativen Abstandes
des ersten und zweiten zentralen optischen Teilelements voneinander
entlang der gemeinsamen optischen Achse. Dabei stellt der durch
das erfindungsgemäße Verfahren
erzielte Aufbau bei geeigneter Wahl der jeweiligen optischen Oberflächen des
ersten und zweiten optischen Elements und damit des ersten und zweiten
zentralen optischen Teilelements sicher, daß die optischen Teilelemente
durchlaufende Zentralstrahlen eines linken und rechten Strahlenganges
des stereoskopischen optischen Systems sich auch nach der Änderung
des Arbeitsabstandes und damit nach einer Änderung des vorstehenden relativen
Abstandes zwischen dem ersten und dem zweiten zentralen optischen
Teilelement automatisch immer (d.h. innerhalb eines Verwendungsbereiches
des stereoskopischen optischen Systems) unter Einschluss eines Stereowinkels α in einer
Objektebene des stereoskopischen optischen Systems schneiden.
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Im
einfachsten Fall kann das erste und/oder zweite optische Element
eine optische Linse sein. Alternativ kann es sich bei dem ersten
und/oder zweiten optischen Element beispielsweise jedoch auch um
einen optischen Spiegel handeln.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist das stereoskopische optische System eine an einem Kopf eines
Benutzers befestigbare Kopflupe.
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Alternativ
kann es vorteilhaft sein, wenn das stereoskopische optische System
ein Stereomikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, ist.
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Weiter
offenbart dieses Dokument ein stereoskopisches optisches System,
welches ein erstes optisches Teilsystem mit einer Mehrzahl von optischen
Elementen zur Bereitstellung eines linken Strahlengangs des stereoskopischen
optischen Systems und ein zweites optisches Teilsystem mit einer Mehrzahl
von optischen Elementen zur Bereitstellung eines rechten Strahlengangs
des stereoskopischen optischen Systems umfaßt. Dabei weist wenigstens
ein erstes optisches Teilelement des ersten optischen Teilsystems
eine erste optische Oberfläche auf
und wenigstens ein zweites optisches Teilelement des zweiten optischen
Teilsystems eine zweite optische Oberfläche auf. Dabei sind die erste
und die zweite optische Oberfläche
Teilflächen
einer gemeinsamen mathematischen Fläche, welche rotationssymmetrisch
zu einer gemeinsamen Hauptachse des stereoskopischen optischen Systems
ist.
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Da
die beiden optischen Oberflächen
der beiden optischen Teilelemente Teilflächen einer zu einer gemeinsamen
Hauptachse des stereoskopischen optischen Systems rotationssymmetrischen mathematischen
Fläche
sind, wirken die beiden optischen Teilelemente wie ein für den linken
und rechten Strahlengang gemeinsames optisches Element des stereoskopischen
optischen Systems. Gleichwohl ist es bei dieser Lösung nicht
erforderlich, für
den linken und rechten Strahlengang gemeinsame optische Elemente
zu verwenden. Dies erhöht
die Flexibilität
der Anordnung und ermöglicht
beispielsweise eine bauliche Trennung der beiden Strahlengänge. Hierbei
ist jedoch erforderlich, daß sich
die beiden Strahlengänge
im Bereich der optischen Teilelemente nicht überlappen.
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Die
vorstehend beschriebene Wahl der ersten bzw. zweiten optischen Oberflächen des
ersten bzw. zweiten optischen Teilelements des linken bzw. rechten
Strahlengangs des stereoskopischen optischen Systems ermöglicht es
zudem, die beiden optischen Teilelemente durch Abtrennen aus einem
einzigen optischen Element, welches vor dem Abtrennen die gemeinsame
mathematische Fläche
festlegt, zu bilden. Es ist somit lediglich erforderlich, ein rotationssymmetrisches
optisches Element mit einer die gemeinsame mathematische Fläche festlegenden optischen
Oberfläche
mit hoher Genauigkeit herzustellen. Anschließend können die beiden optischen Teilelemente
beispielsweise durch Absägen
oder Abschneiden von einem derartigen optischen Element gebildet
werden. Dadurch ist sichergestellt, daß die beiden optischen Oberflächen der
beiden optischen Teilelemente die selbe Genauigkeit aufweisen. Folglich
läßt sich
das Objektivsystem des vorstehenden stereoskopischen Systems auf
besonders einfache und damit kostengünstige Weise herstellen.
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Weiter
kann die erste und zweite optische Oberfläche der beiden optischen Teilelemente
in der Summe bevorzugt eine Fläche
aufweisen, die kleiner als die gemeinsame mathematische Fläche ist.
Dies hat aufgrund der Materialeinsparung des ersten und zweiten
optischen Teilelements gegenüber
der Verwendung eines gemeinsamen optischen Elements für den linken
und den rechten Strahlengang eine Verkleinerung der Bauform des
stereoskopischen optischen Systems und eine Verringerung des Gewichtes
des stereoskopischen optischen Systems zur Folge.
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Gemäß einer
Variante weist ein drittes optisches Teilelement des ersten optischen
Teilsystems eine dritte optische Oberfläche und ein viertes optisches
Teilelement des zweiten optischen Teilsystems eine vierte optische
Oberfläche
auf. Dabei sind die dritte und die vierte optische Oberfläche Teilflächen einer
gemeinsamen mathematischen Fläche,
welche rotationssymmetrisch zu der Hauptachse des stereoskopischen
optischen Systems ist. Weiter sind das erste optische Teilelement
und das dritte optische Teilelement voneinander entlang der Hauptachse des
stereoskopischen optischen Systems um einen Abstand beabstandet.
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In
diesem Fall kann es vorteilhaft sein, wenn das stereoskopische optische
System weiter einen Aktuator umfaßt, um den Abstand des ersten
optischen Teilelements von dem dritten optischen Teilelement entlang
der Hauptachse des stereoskopischen optischen Systems zu ändern.
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Wie
bereits ausgeführt
sind die erste und zweite optische Oberfläche des ersten und zweiten optischen
Teilelements und die dritte und vierte optische Oberfläche des
dritten und vierten optischen Teilelements jeweils paarweise Teilflächen einer
gemeinsamen, zur gemeinsamen Hauptachse des stereoskopischen optischen
Systems rotationssymmetrischen mathematischen Fläche. Daher hat eine Veränderung
des Abstandes des ersten optischen Teilelements von dem dritten
optischen Teilelement entlang der Hauptachse des stereoskopischen
optischen Systems automatisch auch eine Veränderung des Abstandes des zweiten
optischen Teil – elements von
dem vierten optischen Teilelement entlang der Hauptachse des stereoskopischen
optischen Systems zur Folge.
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Gemäß einer
Variante sind das erste optische Teilelement und das dritte optische
Teilelement des stereoskopischen optischen Systems in einem gemeinsamen
Strahlengang des stereoskopischen optischen Systems angeordnet.
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Ein
derartiger Aufbau ermöglicht
eine Änderung
des Arbeitsabstandes (Fokussierung) zur Anpassung an ein betrachtetes
Objekt, ohne daß für den linken
und rechten Strahlengang gemeinsame optische Elemente verwendet
werden müssen.
Die Änderung
des Arbeitsabstandes erfolgt durch eine Veränderung des Abstandes des ersten
und zweiten optischen Teilelements von dem dritten und vierten optischen
Teilelement entlang der Hauptachse des stereoskopischen optischen
Systems. Dabei stellt der vorstehende Aufbau bei geeigneter Wahl
der für das
erste und zweite optische Teilelement bzw. für das dritte und vierte, optische
Teilelement jeweils gemeinsamen mathematischen Fläche sicher,
daß Zentralstrahlen
des linken und rechten Strahlengangs in einer Objektebene des stereoskopischen
optischen Systems auch nach der Änderung des
Arbeitsabstandes und damit nach einer Änderung des vorstehenden Abstandes
automatisch immer einen Stereowinkel α einschließen.
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Im
einfachsten Fall sind das erste und zweite optische Teilelement
sowie bevorzugt auch das dritte und vierte optische Teilelement
jeweils eine optische Linse. Alternativ kann es sich bei dem ersten
und zweiten und/oder dritten und vierten optischen Teilelement jedoch
beispielsweise auch um einen optischen Spiegel handeln.
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Weiter
ist ein Verfahren zur Herstellung eines stereoskopischen optischen
System offenbart, wobei das Verfahren umfaßt: Herstellen wenigstens eines ersten
optischen Elements, welches wenigstens eine zu einer Achse rotationssymmetrische
optische Oberfläche
aufweist. Trennen des ersten optischen Elements in wenigstens ein
erstes optisches Teilelement und ein zweites optisches Teilelement
derart, daß das
erste und das zweite optische Teilelement Teile der wenigstens einen
optischen Oberfläche
des ersten optischen Elements aufweisen. Und Montieren des ersten
optischen Teilelements und des zweiten optischen Teilelements an
einem Fassungssystem derart, daß die
optische Oberfläche
des ersten optischen Teilelements und die optische Oberfläche des
zweiten optischen Teilelements rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen
optischen Achse angeordnet sind.
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Die
vorstehend beschriebene Herstellung der ersten und zweiten optischen
Teilelemente durch Abtrennen von einem einzigen ersten optischen
Element stellt sicher, daß die
beiden optischen Oberflächen
der beiden optischen Teilelemente die selbe Genauigkeit und Eigenschaft
wie die optische Oberfläche
des ersten optischen Elements aufweisen. Es ist somit lediglich
erforderlich, die zu einer Achse rotationssymmetrische optische
Oberfläche
des ersten optischen Elements mit der gewünschten Genauigkeit herzustellen.
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Die
vorstehende Anordnung des ersten und zweiten optischen Teilelements
an dem Fassungssystem stellt dabei sicher, daß die optischen Oberflächen des
ersten und zweiten optischen Teilelements wie die optische Oberfläche eines
bezüglich
der gemeinsamen optischen Achse gemeinsamen optischen Elements wirken.
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In
der Folge ermöglicht
das vorstehende Verfahren eine Herstellung des stereoskopischen
optischen Systems mit einfachen Mitteln, auf kostengünstige Weise
und mit der erforderlichen Genauigkeit.
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Gemäß einer
Variante ist eine Summe der Flächen
der optischen Oberfläche
des ersten optischen Teilelements und der optischen Oberfläche des
zweiten optischen Teilelements kleiner als die optische Oberfläche des
ersten optischen Elements vor dem Trennen.
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Dies
hat eine Verkleinerung der Bauform des stereoskopischen optischen
Systems und eine Verringerung des Gewichtes des stereoskopischen
optischen Systems zur Folge. Weiter können so aus dem ersten optischen
Element gegebenenfalls mehrere Paare von ersten und zweiten optischen
Teilelementen gebildet werden.
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Gemäß einer
Variante weist das Fassungssystem eine erste Fassungskomponente
und eine zweite Fassungskomponente auf und umfaßt das Verfahren ferner ein
Befestigen des ersten optischen Elements an der ersten Fassungskomponente
vor dem Trennen. Dann umfaßt
das Montieren des ersten optischen Teilelements und des zweiten
optischen Teilelements an dem Fassungssystem nach dem Trennen bevorzugt
ein Anbringen der ersten Fassungskomponente an der zweiten Fassungskomponente,
wobei das erste und das zweite optische Teilelement an der ersten
Fassungskomponente befestigt bleiben.
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Da
das erste und das zweite optische Teilelement auch nach dem Trennen
des ersten optischen Elements an der ersten Fassungskomponente befestigt
bleiben, ist bei geeigneter Wahl der wenigstens einen Trennlinie
sichergestellt, daß die
optische Oberfläche
des ersten optischen Teilelements und die optische Oberfläche des
zweiten optischen Teilelements nach dem Trennen automatisch rotationssymmetrisch
zu einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind. Die Montage
der ersten Fassungskomponente über
die zweite Fassungskomponente in dem stereoskopischen optischen
System vereinfacht das Montieren des ersten optischen Teilelements
und des zweiten optischen Teilelements an dem Fassungssystem erheblich.
Gleichzeitig wird hierdurch die Genauigkeit der relativen Anordnung des
ersten und zweiten optischen Teilelements zueinander auf besonders
einfache Weise erhöht.
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Gemäß einer
abgewandelten Variante weist das Fassungssystem ebenfalls eine erste
Fassungskomponente und eine zweite Fassungskomponente auf. Dabei
umfaßt
das Verfahren vor dem Trennen ein Befestigen des ersten optischen
Elements an einer Hilfsfassung. Weiter umfaßt das Verfahren nach dem Trennen
ein Befestigen des ersten optischen Teilelements und des zweiten
optischen Teilelements an der ersten Fassungskomponente, wobei das
erste optische Teilelement und das zweite optische Teilelement an
der Hilfsfassung befestigt bleiben. Nach dem Befestigen des ersten
optischen Teilelements und des zweiten optischen Teilelements an
der ersten Fassungskomponente erfolgt ein Lösen des ersten optischen Teilelements
und des zweiten optischen Teilelements von der Hilfsfassung. Der
Schritt des Montierens des ersten optischen Teilelements und des zweiten
optischen Teilelements an dem Fassungssystem nach dem Trennen umfaßt ein Anbringen
der ersten Fassungskomponente an der zweiten Fassungskomponente,
wobei das erste und das zweite optische Teilelement an der ersten
Fassungskomponente befestigt bleiben.
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Die
Verwendung einer Hilfsfassung, an der das erste optische Element
vor dem Zertrennen befestigt wird, stellt sicher, daß die relative
Position und Lage der durch das Trennen gebildeten optischen Teilelemente
zueinander auch nach dem Trennen beibehalten wird. Gleichzeitig
kann die Hilfsfassung so gewählt
werden, daß ein
Zerteilen des ersten optischen Elements in eine Mehrzahl von Paaren
von optischen Teilelementen beispielsweise durch eine Säge leicht
möglich
ist. Da die optischen Teilelemente erst nach dem Befestigen an der
ersten Fassungskomponente von der Hilfsfassung gelöst werden,
ist zudem sichergestellt, daß die
relative Position und Lage der optischen Teilelemente zueinander
auch nach dem Umsetzen beibehalten wird. Die Montage der ersten
Fassungskomponente über
die zweite Fassungskomponente in dem stereoskopischen optischen
System vereinfacht zudem das Montieren des ersten optischen Teilelements
und des zweiten optischen Teilelements an dem Fassungssystem unter Sicherstellung
einer hohen Genauigkeit erheblich.
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Da
die erste Fassungskomponente aufgrund der Verwendung einer Hilfsfassung
nicht das ganze erste optische Element fassen und auch kein Zertrennen
des ersten optischen Elements ermöglichen muß, kann die erste Fassungskomponente
weiter eine besonders kompakte Bauform aufweisen.
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Um
eine Mehrzahl von stereoskopischen optischen Systemen herzustellen
kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Trennen des ersten
optischen Elements ein Trennen in eine Mehrzahl von Paaren optischer
Teilelemente umfaßt
und das Montieren ein Montieren eines jeden Paars optischer Teilelemente
an jeweils einem separaten Fassungssystem umfaßt.
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Somit
können
aus einem einzigen ersten optischen Element eine Vielzahl von Paaren
optischer Teilelemente für
eine Vielzahl von stereoskopischen optischen Systemen gebildet werden.
Hierdurch können
die Herstellungskosten für
die stereoskopischen optischen Systeme erheblich reduziert werden.
-
In
diesem Fall kann es vorteilhaft sein, wenn ein jedes der Mehrzahl
von Fassungssystemen eine erste Fassungskomponente aufweist. Weiter
umfaßt das
Verfahren bevorzugt ferner ein Befestigen der ersten Fassungskomponente
eines jeden der Mehrzahl von Fassungssystemen an dem ersten optischen
Element vor dem Trennen. Das Verfahren umfaßt dann anschließend ein
Separieren der ersten Fassungskomponenten der Mehrzahl von Fassungssystemen
voneinander, wobei an einer jeden der ersten Fassungskomponenten
jeweils ein Paar der optischen Teilelemente befestigt bleibt.
-
Da
an einer jeden der ersten Fassungskomponenten nach dem Trennen jeweils
ein Paar der optischen Teilelemente befestigt bleibt, ist bei geeigneter
Wahl der Trennlinien mit hoher Genauigkeit sichergestellt, daß die optischen
Oberflächen
der Paare der optischen Teilelemente nach dem Trennen automatisch
rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet
sind.
-
Gemäß einer
Variante umfaßt
das Verfahren ferner ein Herstellen eines zweiten optischen Elements,
welches wenigstens eine zu einer Achse rotationssymmetrische optische
Oberfläche
aufweist. Weiter umfaßt
das Verfahren ein Trennen des zweiten optischen Elements in wenigstens
ein drittes optisches Teilelement und ein viertes optisches Teilelement
derart, daß das
dritte und das vierte optische Teilelement Teile der wenigstens
einen optischen Oberfläche
des zweiten optischen Elements aufweisen. Zudem umfaßt das Verfahren
ein Montieren des dritten optischen Teilelements und des vierten
optischen Teilelements an dem Fassungssystem derart, daß die optische
Oberfläche
des dritten optischen Teilelements und die optische Oberfläche des
vierten optischen Teilelements rotationssymmetrisch zu der gemeinsamen
optischen Achse angeordnet sind.
-
Dabei
kann es vorteilhaft sein, wenn das erste optische Teilelement und
das dritte optische Teilelement mit Abstand voneinander entlang
der gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind.
-
Gemäß einer
Variante umfaßt
das Fassungssystem dann einen Aktuator, um den Abstand des ersten
optischen Teilelements von dem dritten optischen Teilelement entlang
der gemeinsamen optischen Achse zu ändern.
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In
der bevorzugten Variante ist es weiter vorteilhaft, wenn das erste
optische Teilelement und das dritte optische Teilelement in einem
gemeinsamen Strahlengang des stereoskopischen optischen Systems
angeordnet sind.
-
Damit
ermöglicht
das vorstehende Verfahren die Herstellung eines stereoskopischen
optischen Systems, das eine Änderung
des Arbeitsabstandes (Fokussierung) zur Anpassung an ein betrachtetes Objekt
ermöglicht.
Die Änderung
des Arbeitsabstandes erfolgt durch eine Veränderung des Abstandes des ersten
und zweiten optischen Teilelements von dem dritten und vierten optischen
Teilelement entlang der gemeinsamen optischen Achse. Dabei stellt der
durch das vorstehende Verfahren erzielte Aufbau bei geeigneter Wahl
der jeweiligen optischen Oberflächen
des ersten und zweiten optischen Elements sicher, daß von den
die optischen Elemente durchlaufenden Zentralstrahlen in einer Objektebene
des stereoskopischen optischen Systems auch nach der Änderung
des Arbeitsabstandes und damit nach einer Änderung des Abstandes des ersten
und zweiten optischen Teilelements von dem dritten und vierten optischen
Teilelement automatisch immer ein Stereowinkel α eingeschlossen wird.
-
Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche oder ähnliche
Elemente mit gleichen oder ähnlichen
Bezugszeichen versehen. Dabei zeigt
-
1A in
schematischer Darstellung einen Strahlengang durch ein stereoskopisches
System am Beispiel einer Kopflupe,
-
1B in
schematischer Darstellung einen Strahlengang durch ein erfindungsgemäßes stereoskopisches
System am Beispiel eines Operationsmikroskops gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
-
2A schematisch
eine räumliche
Darstellung von optischen Komponenten der in 1A gezeigten
Kopflupe, sowie ein hindurchlaufendes Strahlenbündel,
-
2B schematisch
eine räumliche
Darstellung von optischen Komponenten und ein hindurchlaufendes
Strahlenbündel
eines Teilsystems eines stereoskopischen optischen Systems gemäß einer alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
-
2C schematisch
eine räumliche
Darstellung von optischen Komponenten der in 1B gezeigten
Kopflupe, sowie ein hindurchlaufendes Strahlenbündel,
-
3A schematisch
eine Frontansicht eines ersten (bzw. zweiten) optischen Elements,
-
3B schematisch
eine Seitenansicht des ersten (bzw. zweiten) optischen Elements
aus 3A,
-
3C schematisch
eine Frontansicht eines optischen Elements gemäß der alternativen Ausführungsform,
-
3D schematisch
eine Frontansicht eines ersten (bzw. zweiten) optischen Elements
gemäß der zweiten
Ausführungsform,
-
4A schematisch
eine Frontansicht eines ersten (bzw. zweiten) optischen Elements,
das an zwei ersten Fassungskomponenten zweier Fassungssysteme befestigt
ist,
-
4B schematisch
eine Rückansicht
von 4A,
-
4C schematisch
eine Seitenansicht von 4A,
-
5 schematisch
eine Frontansicht einer ersten Fassungskomponente, welche in 4A Verwendung
findet,
-
6 schematisch
eine Frontansicht eines ersten (bzw. zweiten) optischen Elements,
das an einer Hilfsfassung befestigt ist,
-
7 schematisch
eine Frontansicht einer ersten Fassungskomponente, welche in Verbindung mit
der in 6 gezeigten Hilfsfassung Verwendung findet,
-
8A ein
Flußdiagram
eines Verfahrens zur Herstellung eines stereoskopischen Systems,
-
8B ein
Flußdiagram
einer alternativen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung eines stereoskopischen Systems, und
-
9 in
schematischer Darstellung einen Strahlengang durch ein stereoskopisches
System nach dem Stand der Technik.
-
In 1A ist
schematisch ein Strahlengang durch ein stereoskopisches optisches
System am Beispiel einer Kopflupe 1 dargestellt.
-
Das
optische System der Kopflupe 1 ist für linke (erste) und rechte
(zweite) Strahlengänge 4L und 4R bezüglich einer
gemeinsamen Mittelachse 7 des optischen Systems symmetrisch
aus einem linken (ersten) optischen Teilsystem 2L und einem rechten
(zweiten) optischen Teilsystem 2R aufgebaut. In 1A werden
der linke und rechte Strahlengang 4L und 4R durch
die jeweiligen Zentralstrahlen der sie durchlaufenden Strahlenbündel repräsentiert.
-
Die
Kopflupe 1 ist mittels Riemen am Kopf eines Betrachters
derart befestigbar, daß ein
linkes bzw. rechtes Auge 5L und 5R des Betrachters
in jeweils ein linkes bzw. rechtes Austrittsokular 31L, 31R der
Kopflupe 1 blickt. In 1A sind
linke und rechte Zentralstrahlen von den linken bzw. rechten Strahlengang 4L und 4R durchlaufenden
Teilstrahlenbündeln dargestellt,
welche den Augen 5L, 5R des Betrachters von den
Austrittsokularen 31L, 31R zugeführt werden.
Die Zentralstrahlen werden durch Spiegel 32L, 33L, 37L bzw. 32R, 33R, 37R der
Kopflupe 1 mehrfach gefaltet und durch das Objektivsystem 10 derart
abgebildet, daß sie
sich an einem zu betrachtenden Objekt 6 treffen und dabei
miteinander einen Stereowinkel α einschließen. Die
Kopflupe 1 bildet somit auf jedes Auge 5L, 5R des
Betrachters ein Bild des Objekts 6 ab, wobei sich die Betrachtungswinkel der
beiden Bilder um den Stereowinkel α unterscheiden, so daß beim Betrachter
ein stereoskopischer Raumeindruck für das betrachtete Objekt 6 entsteht. Die
Größe des Stereowinkels α hängt von
dem jeweiligen Arbeitsabstand α des
betrachteten Objekts 6 von dem Objektivsystem 10 der
Kopflupe 1 ab.
-
Vom
Objekt 6 kommend treten die Zentralstrahlen der beiden
Strahlengänge 4L, 4R durch
ein von zwei Paaren von optischen Teillinsen 38L, 38R und 39L, 39R gebildetes
Objektivsystem 10 der Kopflupe 1 ein.
-
Dabei
weist die erste optische Teillinse 38L eine erste optische
Oberfläche
O1, die zweite optische Teillinse 38R eine zweite optische
Oberfläche O2,
die dritte optische Teillinse 39L eine dritte optische
Oberfläche
O3 und die vierte optische Teillinse 39R eine vierte optische
Oberfläche
O4 auf. Hierbei sind sowohl die erste und zweite optische Oberfläche O1 und
O2 als auch die dritte und die vierte optische Oberfläche O3 und
O4 jeweils paarweise Teilflächen einer
gemeinsamen mathematischen Fläche,
welche rotationssymmetrisch zu der gemeinsamen Hauptachse 7 der
Kopflupe 1 ist. In der Folge wirken diese Paare von optischen
Teillinsen 38L, 38R und 39L, 39R jeweils
wie eine für
die linken und rechten Zentralstrahlen des linken und rechten Strahlenganges 4L und 4R gemeinsame
optische Linse.
-
Wie
aus 1A ersichtlich weisen die erste und zweite optische
Oberfläche
O1, O2 sowie die dritte und vierte optische Oberfläche O3,
O4 der beiden Paare von optischen Teillinsen 38L, 38R und 39L, 39R in
der Summe jeweils eine Fläche
auf, die kleiner als eine Fläche
O ist, die sich ergäbe,
wenn die beiden Paare von optischen Teillinsen 38L, 38R und 39L, 39R jeweils
durch eine gemeinsame optische Linse gebildet wären. Somit ergibt sich aufgrund des vorstehenden
Aufbaus eine Ersparnis an Linsenmaterial und damit eine Gewichtsersparnis
für die Kopflupe 1.
-
Die
erste und die dritte optische Teillinse 38L, 39L und
die zweite und vierte optische Teillinse 38R, 39L sind
jeweils voneinander entlang der Mittelachse 7 der Kopflupe 1 um
einen Abstand d beabstandet. Dabei sind das erste und das dritte
optische Teilelement 38L, 39L sowie das zweite
und das vierte optische Teilelement 38R, 39R in
jeweils einem gemeinsamen Strahlengang 4L bzw. 4R der
Kopflupe 1 angeordnet.
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Mittels
eines in den 2A und 2B dargestellten
Motors (Aktuator) 11 kann dieser Abstand d in Abhängigkeit
von einer Steuereinrichtung 12 der Kopflupe 1 eingestellt
werden.
-
Durch
Veränderung
des Abstandes d entlang der Mittelachse mittels des Motors 11 wird
eine Anpassung der Kopflupe 1 an den jeweiligen Arbeitsabstand
a des betrachteten Objekts 6 und damit eine Fokussierung
ermöglicht.
Dabei stellt der vorstehende Aufbau bei geeigneter Wahl der für die erste
und zweite optische Teillinse 38L, 38R bzw. für die dritte und
vierte optische Teillinse 39L, 39R jeweils gemeinsamen
mathematischen Fläche
sicher, daß von Zentralstrahlen
des linken und rechten Strahlenganges in der Objektebene 6 der
Kopflupe 1 auch nach der Änderung des Arbeitsabstandes α und damit nach
einer Änderung
des Abstandes d automatisch immer ein Stereowinkel α eingeschlossen
wird.
-
Durch Änderung
von Linsenabständen
e und f in der Kopflupe 1 ist weiter eine einstellbare
Vergrößerung (Zoomfunktion)
des betrachteten Objekts 6 möglich.
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Wie
aus 1A gut ersichtlich werden die linken und rechten
Zentralstrahlen 4L, 4R gemäß dieser Variante ausschließlich von
getrennten linken optischen Elementen 31L, 32L, 33L, 34L, 35L, 36L, 37L, 38L, 39L bzw.
rechten optischen Elementen 31R, 32R, 33R, 34R, 35R, 36R, 37R, 38R, 39R geführt. Alternativ
kann im Bereich eines von den optischen Linsen 38L, 38R, 39L, 39R gebildeten
Objektivsystems 10 jedoch zusätzlich auch wenigstens ein den
linken und rechten Zentralstrahlen 4L, 4R gemeinsames
optisches Element (nicht gezeigt) vorgesehen sein.
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Nach
ihrem Austritt aus dem Objektivsystem 10 treten die Zentralstrahlen 4L und 4R jeweils
in ein Okularsystem 8 ein, wobei jedem der beiden Zentralstrahlen 4L, 4R separat
ein eigenes Okularsystem 8 zugeordnet ist. Hierbei bildet
das Objektivsystem 10 die von dem Objekt 6 ausgehenden
Strahlenbündel nach
Unendlich ab.
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Zur
Verdeutlichung des Aufbaus der Kopflupe 1 zeigt die 2A in
räumlicher
Darstellung ein in das linke Auge 5L des Betrachters 3 eintretendes Teilstrahlenbündel 4L', dessen Zentralstrahl
in 1A dargestellt ist.
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Dabei
zeigt 2A zusätzlich zwei erste Fassungskomponenten
F1, F2, an denen die optischen Teillinsen 38L, 38R bzw. 39L, 39R befestigt sind.
Die beiden die optischen Teillinsen 38L, 38R bzw. 39L, 39R tragenden
ersten Fassungskomponenten F1, F2 werden von zweiten Fassungskomponenten
F3, F3', F3'' eines Fassungssystems der vorstehenden
Kopflupe 1 getragen.
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Dabei
ist in 2A die zweite Fassungskomponente
F3 mittels des Motors 11 in Abhängigkeit von der Steuereinrichtung 12 entlang
der Mittelachse 7 der Kopflupe 1 verschiebbar.
Hierdurch ist der Abstand d zwischen der die erste und zweite optische
Teillinse 38L, 38R tragenden ersten Fassungskomponente
F1 und der die dritte und vierte optische Teillinse 39L, 39R tragenden
ersten Fassungs komponente F2 einstellbar. Folglich ist ein Arbeitsabstand a
(siehe 1) zwischen der die dritte
und vierte optische Teillinse 39L, 39R tragenden
ersten Fassungskomponente F2 und einer Objektebene, in der die Abbildung
des Objekts 6 scharf fokussiert auf die Augen 5L, 5R erfolgt,
ebenfalls änderbar.
Bei der hier beschriebenen Ausführung
ist der Abstand d im Bereich zwischen 18,0 mm und 0,5 mm änderbar,
was zu einer Änderung
des Arbeitsabstands a im Bereich von 250 mm bis 500 mm führt.
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Weiter
ist in 2A die von den zweiten Fassungskomponenten
F3', F3'' getragene erste Fassungskomponente
F1, welche die erste und zweite optischen Teillinse 38L, 38R trägt, in Abhängigkeit von
der Steuereinrichtung 12 mittels der zweiten Fassungskomponenten
F3', F3'' in zwei Richtungen x, y, die senkrecht
zu der Mittelachse 7 der Kopflupe 1 stehen, verschiebbar.
Diese laterale Versetzung der ersten Fassungskomponente F1 dient
dazu, automatisch eine Vibration oder ein Wackeln der Kopflupe 1 auszugleichen.
Hierfür
ist die Steuereinrichtung 12 mit nicht gezeigten Aufnehmern
für Vibrationen
bzw. Lageänderungen
der Kopflupe 1 verbunden.
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Auch
wenn die vorliegende Variante vorstehend am Beispiel einer Kopflupe 1 beschrieben
wurde, kann das vorstehende stereoskopische optische System alternativ
beispielsweise auch ein Stereomikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, sein.
Weiter ist es selbstverständlich
möglich,
von der in den 1A und 2A gezeigten
Anzahl der optischen Elemente und Anzahl der optischen Teillinsen abzuweichen.
Weiter kann es sich bei den optischen Elementen bzw. optischen Teillinsen
des vorstehenden stereoskopischen Systems auch um aus zwei optischen
Teillinsen mit unterschiedlichem Brechungsindex aufgebaute Kittglieder
oder ähnliches handeln.
Weiter ist es möglich,
daß es
sich bei einem oder bei mehreren der optischen Elemente des stereoskopischen
optischen Systems um eine Linse variabler Brechkraft (z. B. eine
Flüssigkeitslinse
oder eine Flüssigkristalllinse
(LC-Linse)) handelt. Anstelle der Verwendung von optischen Linsen
ist auch die Verwendung von optischen Spiegeln als optische Elemente
bzw. optische Teillinsen möglich.
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Im
folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1A, 2A, 3A, 3B, 4 bis 7 und 8A eine
bevorzugte Ausführung
eines Verfahrens zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Kopflupe 1 beschrieben.
Selbstverständlich
eignet sich dieses Verfahren auch zur Herstellung eines stereoskopischen
optischen Systems, welches keine Kopflupe sondern beispielsweise
ein Stereomikroskop ist.
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Gemäß des Verfahrens
wird in einem ersten Schritt S1 wenigstens ein erstes optisches
Element 13 mit wenigstens einer zu einer Achse A rotationssymmetrischen
optischen Oberfläche
O hergestellt. Wie in den 3A und 3B gezeigt,
kann es sich bei dem ersten optischen Element 13 beispielsweise um
eine als Kittglied ausgebildete optische Linse handeln. Alternativ
kann es sich beispielsweise auch um einen optischen Spiegel handeln.
-
Im
folgenden Schritt S2 erfolgt ein Befestigen des ersten optischen
Elements 13 an einer ersten Fassungskomponente F1. Eine
geeignete erste Fassungskomponente F1 ist in 5 gezeigt.
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In
dieser bevorzugten Ausführung
wird das optische Element 13 im Schritt S2 gleichzeitig
an zwei um 90° gegeneinander
verdrehten ersten Fassungskomponenten F1 und F1' befestigt. Dies ist in den 4A, 4B und 4C gezeigt.
Dabei zeigt 4A schematisch eine Frontansicht
des ersten optischen Elements 13, das an zwei ersten Fassungskomponenten
F1, F1' zweier Fassungssysteme
befestigt ist. 4B zeigt schematisch eine Rückansicht
von 4A und 4C zeigt
schematisch eine Seitenansicht von 4A.
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Anschließend erfolgt
ein Trennen S3 des ersten optischen Elements 13 in wenigstens
eine erste optische Teillinse 38L und eine zweite optische Teillinse 38R.
Das Trennen kann beispielsweise durch Sägen oder Schneiden erfolgen.
In den 4A, 4B und 4C ist
entsprechend der Zahl der ersten Fassungskomponenten F1 und F1' ein Trennen in zwei
Paare von ersten und zweiten optischen Teillinsen 38L, 38R und 38L', 38R' dargestellt.
Alternativ ist jedoch auch ein Trennen in nur ein Paar oder eine
größere Anzahl
von Paaren von optischen Teillinsen möglich. Dabei kennzeichnen in
den 4A, 4B, 4C die
diagonal schraffierten Bereiche des ersten optischen Elements 13 optische Teillinsen,
die nach dem Trennen verworfen werden.
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Das
Trennen erfolgt derart, daß die
Paare von ersten und zweiten optischen Teillinsen 38L, 38R und 38L', 38R' nach dem Trennen
jeweils Teile der wenigstens einen optischen Oberfläche O des
ersten optischen Elements 13 aufweisen. Folglich ist eine Summe
der Flächen
der optischen Oberflächen
O1 und O2, und/oder O3 und O4 gleich der optischen Oberfläche O des
ersten optischen Elements 13 vor dem Trennen.
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Nach
dem Trennen werden die beiden ersten Fassungskomponenten F1, F1' voneinander separiert,
wobei an einer jeden der ersten Fassungskomponenten F1 bzw. F1' jeweils ein Paar
der optischen Teillinsen 38L, 38R bzw. 38L', 38R' befestigt bleibt. Die
beiden ersten Fassungskomponenten F1, F1' mit dem daran befestigten jeweiligen
Paar optischer Teillinsen 38L, 38R, 38L', 38R' können dann
jeweils zur Herstellung einer Kopflupe 1 verwendet werden. Dies
erfolgt durch Montage der jeweiligen ersten Fassungskomponente F1, F1' in dem jeweiligen
Fassungssystem der jeweiligen Kopflupe 1.
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Anschließend wird
die erste Fassungskomponente F1 in Schritt S4 an einer zweiten Fassungskomponente
F3 bzw. F3', F3'' eines Fassungssystems der Kopflupe 1 angebracht,
wobei die erste und die zweite optische Teillinse 38L, 38R an
der ersten Fassungskomponente F1 befestigt bleiben. In der Folge
werden die erste und die zweite optische Teillinse 38L, 38R automatisch
derart an dem Fassungssystem montiert, daß die optische Oberfläche O1 der
ersten optischen Teillinse 38L und die optische Oberfläche O2 der
zweiten optischen Teillinse 38R rotationssymmetrisch zu
einer gemeinsamen optischen Achse 7 angeordnet sind.
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Da
es schwierig ist, die ersten Fassungskomponenten F1, F1' so auszubilden,
daß aus
dem ersten optischen Element 13 eine große Anzahl
von Paaren von ersten und zweiten optischen Teillinsen 38L, 38R, 38L', 38R' gebildet werden
kann, ist in Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführung auch
die Verwendung einer Hilfsfassung F4 für den Trennvorgang möglich.
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Gemäß dieser
abgewandelten Variante erfolgt vor dem Trennen ein Befestigen des
ersten optischen Elements 13 nicht an einer oder an mehreren ersten
Fassungskomponenten F1, F1',
sondern an der Hilfsfassung F4. Dies ist in 6 gezeigt.
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Nach
dem Trennen und vor dem Montieren S4 der ersten und der zweiten
optischen Teillinse 38L, 38R an dem Fassungssystem
erfolgt gemäß dieser
abgewandelten Ausführung
ein Befestigen der ersten und der zweiten optischen Teillinse 38L, 38R an
der ersten Fassungskomponente F1, F5. Da die erste Fassungskomponente
F1, F5 in dieser Ausführung
keine Befestigung und kein Trennen des ersten optischen Elements 13 ermöglichen
muß, kann
die erste Fassungskomponente F1, F5 ganz auf das Paar von erster
und zweiter optischer Teillinse 38L, 38R abgestimmt
werden. Dies ist in 7 am Beispiel der ersten Fassungskomponente
F5 gezeigt. Im Extremfall kann die erste Fassungskomponente auch einfach
durch einen Steg (nicht extra gezeigt), der die erste und zweite
optische Teillinse 38L, 38R starr verbindet und
damit die Position und Lage der ersten und zweiten optischen Teillinse 38L, 38R relativ
zueinander festlegt, gebildet sein.
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Um
sicherzustellen, daß die
relative Position und Lage der Paare von ersten und zweiten optischen
Teillinsen 38L, 38R nicht durch das Umsetzen beeinträchtig wird,
bleiben die erste und die zweite optische Teillinse 38L, 38R während des
Befestigens der ersten und der zweiten optischen Teillinse 38L, 38R an
der ersten Fassungskomponente F1, F1' bevorzugt an der Hilfsfassung F4 befestigt.
Erst anschließend
erfolgt ein Lösen
der ersten und der zweiten optischen Teillinse 38L, 38R von
der Hilfsfassung F4.
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Entsprechend
der vorstehend beschriebenen Ausführung erfolgt auch bei dieser
abgewandelten Ausführung
das Montieren der ersten und der zweiten optischen Teillinse 38L, 38R an
dem Fassungssystem durch Anbringen der ersten Fassungskomponente
F1 bzw. F5 an der zweiten Fassungskomponente F3 bzw. F3', F3'' des Fassungssystems, wobei die erste
und die zweite optische Teillinse 38L, 38R an
der ersten Fassungskomponente F1 bzw. F5 befestigt bleiben.
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Für die Herstellung
der in 1A gezeigten Kopflupe 1 ist
es allgemein vorteilhaft, wenn das Verfahren ferner ein Herstellen
eines zweiten optischen Elements, welches wenigstens eine zu einer
Achse rotationssymmetrische optische Oberfläche aufweist, umfaßt. Da sich
dieses zweite optische Element von dem ersten optischen Element 13 nur
durch die Wahl der zu der Achse rotationssymmetrischen optischen Oberfläche unterscheidet,
ist es in den Figuren nicht eigens dargestellt.
-
Weiter
umfaßt
das Verfahren vorzugsweise weiter ein Trennen des zweiten optischen
Elements in wenigstens eine dritte optische Teillinse 39L und eine
vierte optische Teillinse 39R derart, daß die dritte
und die vierte optische Teillinse 39L, 39R Teile
der wenigstens einen optischen Oberfläche des zweiten optischen Elements
aufweisen. Anschließend
werden die dritte optische Teillinse 39L und die vierte
optische Teillinse 39R so an dem Fassungssystem montiert,
daß die
optische Oberfläche
O3 der dritten optischen Teillinse 39L und die optische
Oberfläche O4
der vierten optischen Teillinse 39R rotationssymmetrisch
zu der gemeinsamen optischen Achse 7 der Kopflupe 1 angeordnet
sind. Dabei werden die erste optische Teillinse 38L und
die dritte optische Teillinse 39L wie in 1A gezeigt
bevorzugt in einem gemeinsamen Zentralstrahl 4L der Kopflupe 1 mit
Abstand d voneinander entlang der gemeinsamen optischen Achse 7 angeordnet.
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In
der Folge ermöglicht
das vorstehend beschriebene Verfahren eine Herstellung der Kopflupe 1 mit
einfachen Mitteln auf kostengünstige
Weise und mit der erforderlichen Genauigkeit. Weiter ermöglicht das
Verfahren eine Verkleinerung der Bauform des Objektivsystems 10 der
Kopflupe 1 und damit eine Verringerung des Gewichtes des
stereoskopischen optischen Systems.
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Gleichzeitig
stellt der durch das vorstehende Verfahren erzielte Aufbau bei geeigneter
Wahl der jeweiligen optischen Oberflächen O des ersten und zweiten
optischen Elements 13 und damit der optischen Oberflächen O1,
O2, O3, O4 der optischen Teillinsen 38L, 38R, 39L, 39R sicher,
daß in
einer Objektebene 6 der Kopflupe 1 auch nach einer Änderung
des Arbeitsabstandes und damit nach einer Änderung des Abstandes d zwischen
der ersten und dritten bzw. zweiten und vierten optischen Teillinse 38L, 39L bzw. 38R, 39R von
Zentralstrahlen der beiden Strahlengänge 4L, 4R automatisch
immer ein Stereowinkel α eingeschlossen
wird.
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Im
folgenden wird unter Bezugnahme auf die 2B, 3A, 3B, 3C und 8B eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung einer alternativen Kopflupe 1' beschrieben.
Bis auf die Ausgestaltung der optischen Elemente des Objektivsystems 10 weist
die Kopflupe 1' den
in 1A gezeigten Aufbau auf. Auf die Beschreibung
identischer Elemente wird daher im Folgenden weitgehend verzichtet.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
weist das Verfahren zur Herstellung der Kopflupe 1' die folgenden
Schritte auf:
Zunächst
(S11) wird en erstes optisches Element 13, welches wenigstens
eine zu einer Achse A rotationssymmetrische optische Oberfläche O aufweist,
hergestellt. Anschließend
oder gleichzeitig wird in Schritt S12 ein zweites optisches Element
hergestellt, welches auch wenigstens eine zu einer Achse rotationssymmetrische
optische Oberfläche
aufweist. In der hier beschriebenen Ausführungsform sind das erste und
das zweite optische Element 13 optische Linsen. Alternativ
kann es sich jedoch auch beispielsweise um optische Spiegel handeln.
Ein entsprechendes erstes bzw. zweites optisches Element 13 ist
in den 3A und 3B gezeigt.
-
Im
folgenden Schritt S13 erfolgt durch zwei geradlinige Schnitte ein
Trennen des ersten optischen Elements 13 in eine erste
zentrale optische Teillinse 38 und zwei äußere optische
Teillinsen 38', 38''. Anschließend oder gleichzeitig erfolgt
durch zwei geradlinige Schnitte ein Trennen (S14) des zweiten optischen
Elements in eine zweite zentrale optische Teillinse 39 und
zwei äußere optische
Teillinsen. Dies ist in 3C schematisch
dargestellt. Dabei kennzeichnen die diagonal schraffierten Bereiche die äußeren optischen
Teillinsen 38', 38''.
-
Nach
dem Trennen werden in Schritt S15 die erste zentrale optische Teillinse 38 und
die zweite zentrale optische Teillinse 39 derart an einem
Fassungssystem montiert, daß eine
optische Oberfläche O1' der ersten zentralen
optischen Teillinse 38 und eine optische Oberfläche O2' der zweiten zentralen optischen
Teillinse 39 jeweils rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen
optischen Achse 7 der Kopflupe 1' angeordnet sind. Die Montage erfolgt über ein Paar
von ersten Fassungskomponenten F1' bzw. F2', an denen die erste bzw. zweite zentrale
optische Teillinse 38 bzw. 39 befestigt sind.
Dabei sind die erste zentrale optische Teillinse 38 und
die zweite zentrale optische Teillinse 39 bevorzugt voneinander
um einen Abstand d entlang der gemeinsamen optischen Achse 7 beabstandet.
Die ersten Fassungskomponenten F1', F2' erlauben
dabei eine Veränderung
des Abstandes d entlang der gemeinsamen optischen Achse mittels
eines Motors 11.
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In
der in 2B gezeigten Ausführungsform werden
die äußeren optischen
Teillinsen 38', 38'' jeweils verworfen. Alternativ
ist es jedoch auch möglich,
die zentralen optischen Teillinsen 38, 39 zu verwerfen
und die äußeren optischen
Teillinsen 38', 38'' in der Kopflupe so zu montieren,
daß eine
optische Oberfläche
einer ersten äußeren optischen
Teillinse und eine optische Oberfläche einer zweiten äußeren optischen
Teillinse jeweils rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen optischen
Achse des stereoskopischen optischen Systems angeordnet ist.
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Ersichtlich
ist in 2B nur das linke optische Teilsystem
der Kopflupe 1' vollständig dargestellt.
Es ist dem Fachmann jedoch bekannt (siehe 9), daß ein stereoskopisches
optisches System für
linke und rechte Zentralstrahlen 4L und 4R bezüglich der
gemeinsamen Mittelachse 7 des optischen Systems symmetrisch
aus einem linken und einem in 2B nicht
vollständig
gezeigten rechten optischen Teilsystem 2L, 2R aufgebaut
ist.
-
Durch
das Trennen des ersten und zweiten optischen Elements 13 in
eine erste bzw. zweite zentrale optische Teillinse 38, 39 und
jeweils ein Paar äußere optische
Teillinsen 38', 38'', wobei lediglich die erste und
zweite zentrale optische Teillinse 38, 39 in dem
Fassungssystem der Kopflupe 1' montiert werden, wird auf besonders
einfache Weise eine Reduzierung des Gewichts der Kopflupe 1' bewirkt. Weiter ermöglicht das
Verfahren eine Verkleinerung der Bauform der Kopflupe.
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Gleichzeitig
stellt der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte Aufbau
bei geeigneter Wahl der jeweiligen optischen Oberflächen O1', O2' des ersten und zweiten
optischen Elements 13 und damit der ersten und zweiten
zentralen optischen Teillinse 38, 39 sicher, daß sich auch
nach einer Änderung
des relativen Abstandes zwischen den ersten und zweiten zentralen
optischen Teillinsen 38, 39 Zentralstrahlen des
linken und rechten Strahlenganges 4L, 4R automatisch
immer (d.h. über
den ganzen Stellbereich der Kopflupe) unter Einschluss eines Stereowinkels α in einer
Objektebene 6 der Kopflupe 1 schneiden.
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Es
ist offensichtlich, daß auch
diese Ausführungsform
nicht auf Kopflupen beschränkt
ist. Vielmehr kann es sich bei dem stereoskopischen optischen System
beispielsweise auch um ein Stereomikroskop handeln.
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Im
folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1B, 2C, 3A, 3B und 3D am Beispiel
eines Operationsmikroskops 1'' der Aufbau eines
stereoskopischen Systems gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bis auf die Ausgestaltung
der optischen Elemente des Objektivsystems 10 weist das
Operationsmikroskop 1'' einen Aufbau
auf, der dem Aufbau der in 1A gezeigten
Kopflupe 1 entspricht. Auf die Beschreibung identischer
Elemente wird daher im Folgenden weitgehend verzichtet.
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Wie
in den 1B und 2C gezeigt,
dient das Operationsmikroskop 1'' zur
Darstellung eines stereoskopischen Abbildes eines Objekts 6 über einen
linken Strahlengang 4L und einen rechten Strahlengang 4R.
In 1B werden der linke und rechte Strahlengang 4L und 4R jeweils
durch die sie durchlaufenden Zentralstrahlen symbolisiert. In 2C wird
der linke Strahlengang 4L durch das ihn durchlaufende Abbildungsstrahlenbündel 4L' symbolisiert.
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Das
hier gezeigte Operationsmikroskop 1'' besitzt
eine von dem linken Strahlengang 4L und dem rechten Strahlengang 4R gemeinsam
durchsetzte Hauptoptik 10 mit einer ersten optischen Linse 38 und
einer zweiten optischen Linse 39. Dabei sind die erste
und zweite optische Linse 38, 39 so angeordnet,
daß sie
eine gemeinsame optische Hauptachse 7 aufweisen und voneinander
entlang der gemeinsamen optischen Hauptachse 7 um einen
Abstand d beabstandet sind.
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Die
Hauptoptik 10 entspricht dem Objektiv der vorangegangenen
Ausführungsformen.
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Weiter
weist das Operationsmikroskop 1'' ein lediglich
von dem linken Strahlengang 4L durchsetztes linkes optisches
Teilsystem 2L' mit
einer Mehrzahl von optischen Elementen 31L, 32L, 33L, 34L, 35L, 36L, 37L und
ein lediglich von dem rechten Strahlengang 4R durchsetztes
rechtes optisches Teilsystem 2R' mit einer Mehrzahl von optischen
Elementen 31R, 32R, 33R, 34R, 35R, 36R, 37R auf.
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Bei
den optischen Elementen 31L, 32L, 33L, 34L, 35L, 36L, 37L, 31R, 32R, 33R, 34R, 35R, 36R, 37R und
den ersten und zweiten optischen Linsen 38, 39 kann
es sich beispielsweise um einfache Linsen oder aus zwei optischen
Teillinsen mit unterschiedlichem Brechungsindex aufgebaute Kittglieder oder ähnliches
handeln. Weiter ist es möglich,
daß es sich
bei einem oder bei mehreren der optischen Elemente des stereoskopischen
optischen Systems um eine Linse variabler Brechkraft (z. B. eine
Flüssigkeitslinse
oder eine Flüssigkristalllinse
(LC-Linse)) handelt. Linsen variabler Brechkraft werden zur Veränderung
ihrer Brechkraft in der Regel nicht relativ zu anderen Linsen bewegt,
sondern entsprechend angesteuert. Anstelle der Verwendung von optischen Linsen
ist auch die Verwendung von optischen Spiegeln möglich. Selbstverständlich kann
von der in den 1B und 2C gezeigten
Anzahl an optischen Elementen und ersten und zweiten optischen Linsen abgewichen
werden.
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Wie
in 1B durch die Abstände d, e und f angedeutet ist,
sind wenigstens eine optische Linse 38, 39 der
Hauptoptik 10 und ein optisches Element 34L, 35L, 36L, 34R, 35R, 36R des
linken und des rechten optischen Teilsystems 2L', 2R' relativ zueinander
verlagerbar. Hierdurch ist eine Brechkraft einer durch die wenigstens
eine optische Linse 38, 39 der Hauptoptik 10 und
das wenigstens eine optische Element 34L, 35L, 36L, 34R, 35R, 36R des
linken und des rechten optischen Teilsystems 2L', 2R' gebildeten
optischen Gruppe veränderbar,
so daß sich
Querschnitte eines Abbildungsstrahlenbündels 4L' des linken
Strahlenganges 4L und eines Abbildungsstrahlenbündels 4R' des rechten
Strahlenganges 4R in Abhängigkeit von der Veränderung
der Brechkraft der Gruppe und damit der Verlagerung ändern. In der gezeigten
Ausführungsform
ist durch Änderung
der Abstände
e und f eine einstellbare Vergrößerung (Zoomfunktion)
des betrachteten Objekts 6 und durch Änderung des Abstandes d eine
Anpassung des Operationsmikroskops 1'' an
den jeweiligen Arbeitsabstand a des betrachteten Objekts 6 und
damit eine Fokussierung möglich.
Um den relativen Abstand d der ersten optischen Linse 38 von
der zweiten optischen Linse 39 entlang der optischen Hauptachse 7 zu ändern, ist
in dieser Ausführungsform
ein Aktuator in Form eines Motors 11 vorgesehen.
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Alternativ
zu der vorstehend beschriebenen relativen Verlagerung von wenigstes
einem optischen Element 38, 39 der Hauptoptik 10 und/oder wenigstens
einem optischen Element 34L, 35L, 36L, 34R, 35R, 36R des
linken und des rechten optischen Teilsystems 2L', 2R' zur Veränderung
der Brechkraft der so gebildeten Gruppen ist auch die Verwendung wenigstens
eines optischen Elements variabler Brechkraft möglich.
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Bei
dem wenigstens einen optischen Element variabler Brechkraft kann
es sich beispielsweise um eine Flüssigkristallinse oder eine
Flüssigkeitslinse
handeln, die in 1B beispielsweise jeweils die
optischen Elemente 35L, 35R ersetzen kann.
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Eine
Brechkraft dieses optischen Elements variabler Brechkraft ist durch
Ansteuern des optischen Elements veränderbar, so daß sich auch
hier Querschnitte eines Abbildungsstrahlenbündels 4L' des linken
Strahlenganges 4L und eines Abbildungsstrahlenbündels 4R des
rechten Strahlenganges 4R in Abhängigkeit von der Veränderung
der Brechkraft und damit der Ansteuerung ändern.
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Wie
in den 1B, 2C und 3D gezeigt
ist, ist eine äußere Form
der ersten und zweiten optischen Linse 38, 39 der
Hauptoptik 10 so gewählt, daß eine jeweilige
Gesamtfläche
einer optischen Oberfläche
O1', O2' der ersten bzw.
zweiten optischen Linse 38, 39 einen Wert aufweist,
welcher kleiner als ein 1,8-faches eines Maximalwerts der von den
jeweiligen Querschnitten der Abbildungsstrahlenbündel 4L' max, 4R' max auf der jeweiligen optischen
Oberfläche
O1' O2' der ersten bzw.
zweiten optischen Linse 38, 39 der Hauptoptik 10 eingenommenen
Fläche
ist.
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Dies
ist in 3D verdeutlicht. 3D zeigt schematisch
eine Frontansicht einer optischen Linse 13, welche zur
Herstellung der ersten bzw. zweiten optischen Linse 38, 39 geeignet
ist. Die 3B zeigt eine Seitenansicht
der optischen Linse 13.
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Wie
in 3D gezeigt, werden die erste bzw. zweite optische
Linse 38, 39 bevorzugt durch Abtrennen von der
optischen Linse 13 gebildet. Dies kann beispielsweise durch
Sägen oder
Schneiden erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, die erste bzw. zweite
optische Linse 38, 39 durch Abtragen von Material
der optischen Linse 13 (z. B. durch Schleifen, Hobeln oder
Fräsen)
zu bilden. Der diagonal schraffierte Bereich zeigt Teillinsen 38', 38'' (bzw. Bereiche) der optischen
Linse 13, welche verworfen werden. Weiter sind in 3D mit
gepunkteten Linien Maximalwerte 4L' max, 4R' max und mit gestrichelten Linien
Minimalwerte 4L' min, 4R' min der von
den jeweiligen Querschnitten der Abbildungsstrahlenbündel 4L', 4R' auf der optischen
Oberfläche
O1' der ersten optischen
Linse 38 der Hauptoptik 10 eingenommenen Flächen gezeigt.
Der Maximalwert der von den jeweiligen Querschnitten der Abbildungsstrahlenbündel 4L' max, 4R' max eingenommenen
Fläche hängt in der
gezeigten Ausführungsform
von den Abständen
d, e und f und der Anordnung der jeweiligen optischen Oberfläche O1', O2' ab und kann beispielsweise
experimentell oder durch Berechnung ermittelt werden.
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Ersichtlich
ist die Formgebung der ersten optischen Linse 38 in 3D an
den Maximalwert der von den jeweiligen Querschnitten der Abbildungsstrahlenbündel 4L' max, 4R' max eingenommenen Fläche angepasst.
Zwischen den beiden die Abbildungsstrahlenbündel 4L', 4R' führenden Bereichen der ersten
optischen Linse 38 ist in der in 3D gezeigten
Ausführungsform
ein Steg S vorgesehen. Aufgrund des Steges S sind die beiden die
Abbildungsstrahlenbündel 4L', 4R' führenden
Bereiche hinsichtlich ihrer relativen Position und Lage festgelegt.
Weiter kann der Steg S wahlweise zur Fassung der ersten optischen
Linse 38 verwendet werden.
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Vorzugsweise
kann die Gesamtfläche
einer jeweiligen optischen Oberfläche O1', O2' der
ersten bzw. zweiten optischen Linse 38, 39 der
Hauptoptik 10 einen Wert aufweisen, welcher kleiner als
ein 1,5-faches, vorzugsweise kleiner als ein 1,3-faches, bevorzugt
kleiner als ein 1,2-faches
und besonders bevorzugt kleiner als ein 1,1-faches eines Maximalwerts
der von – den
Querschnitten der Abbildungsstrahlenbündel 4L' max, 4R' max auf der jeweiligen optischen
Oberfläche
O1', O2' der ersten bzw.
zweiten optischen Linse 38, 39 eingenommenen Fläche ist.
Hierdurch können
eine bezüglich
der Abbildungsstrahlenbündel
minimale Größe und ein
minimales Gewicht der ersten bzw. zweiten optischen Linse 38, 39 erzielt
werden.
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Anstelle
von optischen Linsen können
die erste und/oder zweite optische Linse 38 und/oder 39 beispielsweise
auch durch optische Spiegel gebildet sein. Weiter kann der vorstehend
beschriebene stereoskopische Aufbau anders als für ein Operationsmikroskop beispielsweise
für eine
Kopflupe oder ähnliches
verwendet werden.