EP1971891A2 - Stereoscopic optical system - Google Patents

Stereoscopic optical system

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Publication number
EP1971891A2
EP1971891A2 EP07702733A EP07702733A EP1971891A2 EP 1971891 A2 EP1971891 A2 EP 1971891A2 EP 07702733 A EP07702733 A EP 07702733A EP 07702733 A EP07702733 A EP 07702733A EP 1971891 A2 EP1971891 A2 EP 1971891A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical
axis
beam path
imaging beam
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP07702733A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Obrebski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Meditec AG
Original Assignee
Carl Zeiss Surgical GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Surgical GmbH filed Critical Carl Zeiss Surgical GmbH
Priority to EP10014151.4A priority Critical patent/EP2302437B1/en
Publication of EP1971891A2 publication Critical patent/EP1971891A2/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00Eyepieces; Magnifying glasses
    • G02B25/002Magnifying glasses
    • G02B25/004Magnifying glasses having binocular arrangement
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0804Catadioptric systems using two curved mirrors
    • G02B17/0816Catadioptric systems using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements
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    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/20Surgical microscopes characterised by non-optical aspects
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    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B2027/0178Eyeglass type

Definitions

  • the present invention relates to a stereoscopic optical system.
  • a stereoscopic optical system usually has at least one first optical subsystem with a plurality of optical elements for providing a first beam path and a second optical subsystem with a plurality of optical elements for providing a second beam path.
  • first and the second beam path are guided separately from at least the first and second optical subsystems.
  • the two beam paths are usually assigned to the left or right eye of a user, the two first and second beam paths are often also referred to as left or right beam path.
  • the two beam paths can also be supplied, for example, to a first or a second photosensitive spatially resolving semiconductor element.
  • the first and second semiconductor elements may be, for example, CCD chips.
  • Such stereoscopic optical systems are 'used in particular as a stereo camera or digital surgical microscope.
  • Characteristic of such stereoscopic optical systems is that the guided by the two beam paths bundle with each other in a focus outside the stereoscopic optical system include a stereo angle ⁇ .
  • the stereoscopic optical system must allow the bundles of rays guided by the two beam paths to intersect even after a change in a working distance, including a new angle other than zero, at a new focusing point.
  • Such an optical system is known as the Greenough system and shown schematically in FIG.
  • the Greenough system shown has a first optical subsystem bi with a plurality of optical elements 62, 63, 64 for providing a first beam path 6OL and a second optical subsystem 65 with a plurality of optical elements 66, 67, 68 for providing a second beam path 6OR.
  • the first and second optical paths 6OL, 6OR are guided separately from the first and second optical subsystems 61, 65.
  • the two optical subsystems 61, 65 and thus also the two beam paths 6OL, 6OR are inclined relative to each other by an adjustable angle ⁇ .
  • first and second beams in an object plane 69 intersect at an adjustable stereo angle ⁇ from the two beam paths 6OL, 6OR.
  • a problem with the Greenough system shown in FIG. 6 is that the angle ⁇ enclosed by the two beam paths 6OL, 6OR must be adapted manually or mechanically after a change in a working distance. Such a change of the working distance and thus a displacement of the object plane 69 'or 69 "is shown by dashed lines in Figure 6. It must be understood that the relative inclination of the optical subsystems 61, 65 are adjusted so that the beam paths 6OL, 6OR of the subsystems 61 , 65 guided beams at a new stereo angle in the new object plane 69 ', 69' 'intersect.
  • German Patent Application DE 101 34 896 A1 discloses a stereoscopic optical system in which the beam bundles guided separately from beam paths of a first and second optical subsystem are jointly guided in a beam path of a third optical subsystem.
  • a beam path through this prior art optical system is shown in FIG.
  • the stereoscopic optical system 71 has two first and second optical subsystems (eyepiece systems) 72 L, 72 R, in whose respective beam paths first and second partial beams 7OL, 7OR are guided separately. Further, the stereoscopic optical system has a third one optical subsystem (objective system) 73, in the beam path of which are guided by the first and second optical subsystems 72L, 72R yeLrennt partial beam bundles 7OL, 7OR together. The partial beams 7OL, 7OR guided separately from the first and second optical subsystems 72L, 72R are imaged by the third optical subsystem 73 in such a way that they meet in an object plane 74 and enclose a stereo angle ⁇ with each other.
  • the optical system 71 is constructed symmetrically for the partial beams 70L and 70R with respect to a common axis of symmetry 75 of the optical system 71.
  • the partial beam bundles 7OL, 7OR coming from the object plane 74 enter the third optical subsystem 73 of the stereoscopic optical system 71 through a common main optical entrance lens 76.
  • the two partial beam bundles 70L, 7OR in the third optical subsystem 73 are jointly guided so that they at least do not completely overlap, but penetrate the third optical subsystem 73 in different regions of the optical lenses 76, 77 used.
  • the partial beams 7OL, 7OR are folded and each enters one of the first or second optical subsystems 72L, 72R, each of the two sub-beams 70L, 7OR preferably having its own optical path or second optical subsystem 72L, 72R.
  • a variable magnification (zoom function) of a viewed object arranged in the object plane 74 or a change in the working distance a (focusing) is required for adaptation a viewed in the object plane 74 viewed object possible.
  • the common use of the third optical subsystem 73 for the two sub-beams 7OL and 7OR, by adjusting the distance d, ensures that the main beams of the sub-beams 7OL, 7OR remain Stand change (focus) always meet in the object plane 74 and thereby einuhiieisen a non-zero stereo angle ⁇ .
  • the skilled person achieves this by suitable choice of the optical surfaces of the optical lenses 76, 77 of the third optical subsystem 73.
  • German patent application DE 101 34 896 A1 to which reference is made in its entirety, is intended to form part of the disclosure of the present patent application.
  • the common third optical subsystem has a very large weight.
  • the two sub-beams in the third optical subsystem must be guided so that they at least partially penetrate the optical lenses of the third optical subsystem in different areas.
  • the optical lenses of the third optical subsystem must permit a certain displacement, enlargement and / or reduction of a respective penetration region of the two partial beam bundles.
  • the optical lenses of the third optical subsystem used in common for the two partial beams must be made very large compared with optical lenses of the first and second optical subsystems.
  • the arrangement of the optical lenses of the third optical subsystem along the common axis of symmetry of the optical system leads to a large overall length of the third optical subsystem.
  • a stereoscopic optical system comprises a first optical subsystem having a plurality of optical elements for providing a left-side imaging beam path of the stereoscopic optical system and a second optical subsystem having a plurality of optical elements for providing a right-side optical path of the stereoscopic optical system
  • the first optical subsystem has at least one first optical lens with a first optical surface which is a partial surface of a first rotationally symmetrical mathematical surface in the region of the left-hand imaging beam path.
  • the first mathematical surface has a first maximum radius relative to a first axis of symmetry.
  • the second optical subsystem also has at least one second optical lens with a second optical surface, which in the region of the right imaging beam path is a partial surface of a second rotationally symmetrical mathematical surface.
  • the second mathematical surface has a second maximum radius relative to a second axis of symmetry.
  • the first optical lens is a first off-axis lens whose first centroid of its first surface from the first axis of symmetry of the first mathematical surface has a distance greater than 0.2 times the first maximum radius of the first mathematical surface.
  • the second optical lens is also a second off-axis lens whose second centroid of its second surface from the second axis of symmetry of the second mathematical surface has a distance greater than 0.2 times the second maximum radius of the second mathematical surface , Alternatively, the distance is greater than 0.1% and in particular greater than 1% and more particularly greater than 5% of the radius of the smallest of the curvature circles defined by the optically effective surface crevices of the respective orthogonal lens.
  • the "region of the imaging beam path" is understood to be the region of a respective optical surface which is completely or partially penetrated by a respective imaging beam bundle, which imaging beam is guided by the left or right imaging beam path.
  • a maximum radius of the respective rotationally symmetric mathematical surface is, according to one embodiment, determined by the maximum extent of that lens surface which also defines the mathematical surface.
  • the rotationally symmetric mathematical surface defined by the lens surface is continuous. According to a further embodiment, the rotationally symmetric mathematical surface is continuous convex or concave and thus has a curvature with a constant sign.
  • centroid is known to the person skilled in the art. For example, reference is made to the definition on pages 57-59 of the "Taschenbuch der Physik” by Horst Kuchling, 16th edition, für: frabuchverlag, 1996.
  • off-axis lenses in the first and second optical subsystems allows, with a suitable choice of the optical surfaces of the off-axis lenses to ensure that guided by the two imaging beam paths of the two subsystems imaging beam even after a change in a working distance and / or Intersecting image magnification including a non-zero stereo angle ⁇ at a focusing point.
  • the off-axis lenses have a comparatively low weight, since they only have to guide an imaging beam path and thus, compared to lenses which have several adjacent lenses. Simultaneously guide imaging beam paths at the same time, have a small diameter.
  • the separate provision of such off-axis lenses in the two optical subsystems allows at least in sections (sections) a completely separate guidance of the two left and right imaging beam paths. This allows optimum folding of the imaging beam paths provided by the two optical subsystems, so that the smallest possible overall length of the stereoscopic optical system can be achieved. Furthermore, separate guidance of the imaging beam paths prevents mutual interference of the imaging beam bundles guided by the imaging beam paths, for example due to reflections.
  • the first and second optical lenses of the first and second subsystems are off-axis lenses and each have at least two optically effective surfaces which are separated from one another Traverse imaging beam path in succession.
  • the off-axis lenses may also be formed as cemented components.
  • the off-axis lenses according to this embodiment can be described by connecting the centroids of at least two optically active surfaces of each off-axis lens and connecting straight lines of the centers of curvature (centers of the curvature circles defined by the surfaces) of the at least two optically effective surfaces of a respective off-axis lens are not co-axial, but spaced from each other and / or angled to each other.
  • the distance is more than 0.2 times a maximum radius of an optically effective area of the off-axis lens measured between the centroid and an outer edge of the respective optically effective area.
  • the connecting straight line of the centers of curvature does not penetrate the optically active surfaces of the respective off-axis lens at all.
  • the connecting line passes through the centers of curvature of the at least two optically effective surfaces, the optically active surfaces of the respective off-axis lens at a distance from the centroid L of at least one optically active surface.
  • the distance is more than 0.2 times the maximum radius of the optically effective surfaces of the respective off-axis lens and / or more than 0.1% and in particular more than 1% and more particularly more than 5%. the radius of the smallest of the curvature circles defined by the optically effective surfaces of the off-axis lens.
  • the first centroid of the first surface of the first off-axis lens is equidistant from the first axis of symmetry, as the second centroid of the second surface of the second off-axis lens is from the second axis of symmetry.
  • This embodiment of the off-axis lenses allows in a particularly simple manner an automatic adaptation of the stereo angle ⁇ , which is enclosed by the imaging beam bundles (in a focusing point) guided in the two imaging beam paths of the two subsystems.
  • first surface of the first off-axis lens and the second surface of the second off-axis lens may be substantially identical. Essentially identical here means that at least 90%, preferably at least 98% and particularly preferably 100%, of the first and second surfaces of the first and second off-axis lenses coincide, only optically relevant deviations being considered.
  • This at least largely identical structure of the off-axis lenses also facilitates the dimensioning of the remaining optical elements of the stereoscopic optical system. As a result, the manufacturing cost of the system can be kept low. Furthermore, the off-axis lenses can be obtained, for example, simply by sawing out of a large lens.
  • a third optical lens of the first optical subsystem has a third optical surface which, in the region of the left imaging beam path, is a subarea of a third rotationally symmetrical mathematical surface, which third mathematical surface has a third maximum radius relative to a third axis of symmetry.
  • a fourth optical lens of the second optical subsystem has a fourth optical surface, which in the region of the right imaging beam path is a partial surface of a fourth rotationally symmetrical mathematical surface, which fourth mathematical surface has a fourth maximum radius relative to a fourth symmetry axis.
  • the third optical lens is a third off-axis lens whose third centroid of its third surface from the third axis of symmetry of the third mathematical surface has a distance which is greater than a 0.2 times the third maximum radius of the third mathematical surface.
  • the fourth optical lens is a fourth off-axis lens whose fourth centroid of its fourth surface from the fourth axis of symmetry of the fourth mathematical surface has a distance greater than 0.2 times the fourth maximum radius of the fourth mathematical surface.
  • the first off-axis lens and the third off-axis lens are spaced from each other along the left imaging beam path by a first distance
  • the second off-axis lens and the fourth off-axis lens are spaced from each other along the right imaging beam path by a second distance.
  • the first and second distances may be either the same or different.
  • the third and fourth optical lenses are each an off-axis lens.
  • the stereoscopic optical system may then further comprise at least one actuator for moving the first ADstand between the first off-axis lens and the third off-axis lens along the left imaging beam path and / or the second distance between the second off-axis lens.
  • axis lens and the fourth off-axis lens along the right imaging beam path may then further comprise at least one actuator for moving the first ADstand between the first off-axis lens and the third off-axis lens along the left imaging beam path and / or the second distance between the second off-axis lens.
  • Such a construction makes it possible to change the working distance (focusing) for adaptation to a viewed object while at the same time automatically adapting a stereo angle, without having to use common optical elements for the left and right beam paths.
  • the change in the working distance is effected by a change in the first or second distance of the first and second off-axis lens relative to the third and fourth off-axis lens.
  • the structure according to the invention with a suitable choice of the optical surfaces of the off-axis lenses, ensures that image bundles guided by the two imaging beam paths of the two subsystems automatically intersect at a focusing point, even after a change in a working distance, including a stereo angle ⁇ different from zero ,
  • the area centroid of the surface of the respective off-axis lens is spaced from the respective axis of symmetry by at least 30% and preferably by at least 40% and more preferably by at least 50% of the respective maximum radius.
  • At least two off-axis lenses can be provided by sawing out of a common large lens.
  • first and second off-axis lens and / or the third and fourth off-axis lens can be arranged in pairs symmetrically with respect to a common plane of symmetry.
  • Such a symmetrical structure facilitates the design and manufacture of the stereoscopic optical system.
  • the first optical subsystem can have at least one first deflection element with a first mirror surface, which is arranged for folding the left imaging beam path along the left imaging beam path between an object plane of the system and the first off-axis lens.
  • the second optical subsystem may have at least one second deflection element with a second mirror surface which is arranged between an object plane of the system and the second off-axis lens for folding the right imaging beam path along the right imaging beam path.
  • the stereoscopic optical system Due to the folding, the stereoscopic optical system has a compact overall length compared to the prior art.
  • the first and second off-axis lenses themselves are each part of the respective folded imaging beam paths.
  • the first optical subsystem further comprises at least one first deflection device and a third deflection element with a third mirror surface and the second optical subsystem further comprises at least one second deflection device and a fourth deflection element having a fourth mirror surface.
  • the first deflection device is arranged in the left imaging beam path between the first deflection element and the third deflection element, and the second deflection device is arranged in the right imaging beam path between the second deflection element and the fourth deflection element.
  • the first off-axis lens is arranged between the first deflecting element and the first deflecting device, and the second off-axis lens is arranged between the second deflecting element and the second deflecting device.
  • the imaging beam paths can also be folded several times, whereby the compactness of the system is increased.
  • the first optical subsystem can have a first zoom system which is located in the left imaging beam path between the third deflecting element and the first deflecting device is arranged and displaceable relative to each other first optical zoom auflcir.Gnte aufweiac to cause a variable Ab Struktursvergr ⁇ ß réelle the left imaging beam path.
  • the second optical subsystem has a second zoom system which is arranged in the right-hand imaging beam path between the fourth deflection element and the second deflection device and has second optical zoom elements displaceable relative to one another in order to effect a variable imaging magnification of the right-hand imaging beam path.
  • the first optical zoom elements of the first zoom system can be arranged along a common optical axis, which forms an angle of at most 20 ° with the first axis of symmetry of the first off-axis lens.
  • the second optical zoom elements of the second zoom system can also be arranged along a common optical axis which encloses an angle of at most 20 ° with the second axis of symmetry of the second off-axis lens.
  • the overall length of the stereoscopic optical system is kept small.
  • a focus of the system shifts due to a shift of the zoom elements in such an arrangement only slightly.
  • first optical zoom elements of the first zoom system can be arranged along a common optical axis, which is offset parallel to the first axis of symmetry of the first off-axis lens.
  • second optical zoom elements of the second zoom system can also be arranged along a common optical axis, which is offset parallel to the second axis of symmetry of the second off-axis lens.
  • a stereoscopic optical system which additionally or alternatively comprises a first optical subsystem with a plurality of optical elements for providing a left imaging beam path of the stereoscopic optical system, the first optical subsystem for folding the left imaging beam path at least one Has deflecting element and a first deflection.
  • the optical system has a second optical subsystem with a plurality of optical elements for providing a right imaging beam path of the stereoscopic optical system, wherein the second optical subsystem for folding the right imaging beam path has at least one deflection element and a second deflection device.
  • the optical elements of the first optical subsystem and the optical elements of the second optical subsystem are arranged substantially symmetrically with respect to a common plane of symmetry.
  • a main beam of the left imaging beam path between the at least one deflecting element and the first deflecting device and a main beam of the right imaging beam path between the at least one deflecting element and the second deflecting device respectively in planes, each with the common plane of symmetry a smallest angle of between 45 ° and 135 °, and preferably between 75 ° and 105 °, and more preferably 90 °.
  • at least one optical arrangement of variable refractive power is arranged between the at least one deflecting element of the left-hand imaging beam path and the first deflecting device and / or between the at least one deflecting element of the right-hand imaging beam path and the second deflecting device.
  • variable power optical assembly may be composed of one or more optical elements.
  • the aforesaid angular range ensures that the principal rays of the imaging beams guided in the respective imaging beam paths are substantially perpendicularly folded and after folding in directions substantially transverse to a viewing direction of the stereoscopic optical system and thus generally transverse to a forehead of a user.
  • the optical arrangement of variable refractive power is a displaceable optical lens, then the arrangement of at least one displaceable lens in such a folded left and right imaging beam path ensures that a center of gravity of the system automatically results in a simultaneous opposite displacement of both lenses of both imaging beam paths remains unchanged or changes only slightly. As a result, the system is particularly well suited for use in head loops.
  • a main beam of the left imaging beam path between the at least one deflecting element and the first deflecting device and a main beam of the right imaging beam path between the at least one deflecting element and the second deflecting device with the common plane of symmetry each includes a minimum angle of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 °, and more preferably 90 °.
  • the specified angular range ensures that the principal rays of the imaging beams guided in the respective imaging beam paths, following substantially orthogonal folding, are in substantially opposite directions transverse to an observation direction of the imaging beam stereoscopic optical system and thus usually run transversely to a user's forehead.
  • the "smallest angle" can lie in any plane in which the respective main beam lies.
  • the first optical subsystem has at least a first and a third deflection element. Furthermore, the first deflecting device is arranged along the left-hand imaging beam path between the two first and third deflecting elements.
  • the second optical subsystem has at least a second and a fourth deflecting element, and the second deflecting device is arranged along the right-hand imaging beam path between the two second and fourth deflecting elements.
  • principal rays of the left imaging beam path between the first and third deflecting element and the first deflecting device and respective main rays of the right imaging beam path between the second and fourth deflecting element and the second deflecting device respectively in planes each with the common plane of symmetry a smallest angle of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 ° and more preferably 90 °.
  • main rays of the left imaging beam path between the first and third deflection element and the first deflection device and respective main rays of the right imaging beam path between the second and fourth deflection element and the second deflection device with the common plane of symmetry each close a minimum angle of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 ° and more preferably 90 °.
  • This repeated folding of the imaging beam paths leads at the specified angular ranges to the fact that main beams guided in the left and right imaging beam paths in areas of the respective left and right imaging beam paths are substantially counterparallel (ie substantially parallel). IeI and in opposite directions). This increases the compactness of the system.
  • the at least one optical arrangement of variable refractive power can each be a displaceable optical lens of a first or second zoom system, which is arranged in each case in the left or right imaging beam path between the at least one deflecting element and the first or second deflecting device.
  • the first and second zoom systems each have optical zoom elements which can be displaced relative to one another in order to bring about a variable imaging magnification of the left or right imaging beam path.
  • the lenses of zoom systems frequently have to be displaced, with the respective lenses of the left and right imaging beam paths generally being displaced simultaneously and by the same distance. Therefore, it is particularly advantageous if a center of gravity of the optical system remains substantially unchanged during a displacement of these lenses.
  • the first optical zoom elements of the first zoom system in the left imaging beam path along a common optical axis may be arranged, which lies in a plane which with the common axis of symmetry or symmetry plane a minimum angle of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 ° and more preferably 90 °.
  • the second optical zoom elements of the second zoom system can be arranged in the right-hand imaging beam path along a common optical axis lying in a plane having a minimum angle of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° with the common axis of symmetry or symmetry plane and 105 ° and more preferably 90 °.
  • the common optical axes of the first and second zoom optical elements of the first and second zoom systems respectively, subtend only a minimum angle of between 45 ° and 135 °, and preferably between 75 ° and 105 °, directly with the common axis of symmetry or plane of symmetry more preferably 90 °.
  • the indicated angular range ensures that the optical axes of the zoom systems are substantially perpendicular to the common axis of symmetry or plane of symmetry and in substantially opposite directions.
  • the first optical zoom elements of the first zoom system are arranged between the third deflection element and the first deflection device along a common optical axis, which is offset parallel to a main beam guided in the left imaging beam path between the first deflection element and the first deflection device. Furthermore, the second optical zoom elements of the second zoom system are arranged between the fourth deflecting element and the second deflecting device along a common optical axis which is offset parallel to a main beam guided in the right-hand imaging beam path between the second deflecting element and the second deflecting device.
  • This parallel arrangement favors a high degree of compactness of the system.
  • the at least one optical arrangement of variable refractive power provided between the at least one deflecting element of the left imaging beam path and the first deflecting device and / or between the at least one deflecting element of the right imaging beam path and the second deflecting device can each be a displaceable optical lens.
  • the displaceable optical lens is displaceable in each case for setting a working distance of the stereoscopic optical system relative to a further optical element of the left or right imaging beam path.
  • the at least one opti-array of variable refractive power can also each be a liquid crystal lens or a liquid lens whose respective refractive power can be adjusted by (preferably electric) driving.
  • the optical surfaces of the at least one displaceable optical lens or liquid crystal / liquid lens and the associated optical element for example an optical lens or an optical freeform mirror (eg a mirror with non-toric and non-sparing (and thus atorischer) mirror surface and rotationally symmetric effect)
  • the optical lens automatically ensure that intersect the left and right imaging beam paths even after a shift, including a stereo angle in the object plane.
  • first and second deflection devices can each be designed to effect a folding of the left or right imaging beam path by between 155 ° and 205 ° and preferably between 170 ° and 190 ° and particularly preferably 180 °.
  • first and second and / or the third and fourth deflection elements can each be designed to effect a folding of the left or right imaging beam path by between 65 ° and 115 ° and preferably between 80 ° and 100 ° and particularly preferably 90 °.
  • an area of the left and right imaging beam paths is U-shaped in each case.
  • the first and second deflection devices can each have, for example, two optical mirror surfaces, which in each case enclose an angle between 85 ° and 95 ° and preferably 90 °.
  • first and second deflection devices can be arranged symmetrically with respect to a common plane of symmetry.
  • an angle between the first mirror surface of the first deflecting element and the second mirror surface of the second deflecting element may be between 50 ° and 130 ° and in particular between 80 ° and 100 ° and preferably 90 °.
  • first and second mirror surfaces of the first and second deflecting elements can be arranged symmetrically with respect to a common symmetry plane.
  • the stereoscopic optical system can further comprise an irradiation system with a radiation source for emitting radiation and with irradiation optics for providing an irradiation beam path for the radiation emitted by the radiation source.
  • the first and second mirror surfaces of the first and second deflecting elements can then have a higher transparency at least in regions for radiation guided by the irradiation beam path than for radiation guided in the left or right imaging beam path and / or larger by a distance Be zero spaced.
  • the irradiation beam path provided by the irradiation optics then passes through the increased transparency of the first and second mirror surfaces and / or through the distance between the two first and second mirror surfaces.
  • a zero-degree irradiation (for example a zero-degree illumination) can thus be realized. Even a zero-degree infrared irradiation, for example, for fluorescence application or a zero-degree laser irradiation for therapeutic purposes is so easily possible.
  • At least one deflecting element and / or at least one deflecting device of the first and second optical subsystems each have a curved mirror surface having a radius of curvature smaller than ten meters and preferably less than one meter.
  • the curved mirror surface may also have at least two different ICrminmierenradieri, wherein the at least two radii of curvature are less than ten meters and preferably less than one meter.
  • a difference between the at least two different (and preferably mutually orthogonal) radii of curvature is at least 5% and preferably at least 10% and particularly preferably at least 20% of the larger radius of curvature of the two radii of curvature.
  • the mirror surfaces with the radii of curvature described above are preferably neither toric nor spherical and preferably have a focal length different from zero. It is characteristic that the correspondingly curved mirror surfaces have a rotationally symmetrical effect with regard to the imaging beam path folded through them.
  • the curved mirror surfaces of the at least one deflecting element and / or the at least one deflecting device of the first and second optical sub-system are formed and arranged such that a connecting straight line between a centroid of the curved mirror surface of the first subsystem and a centroid of the curved mirror surface of the second subsystem, as well as a connecting line between a minimum center of curvature (center of the curvilinear surface defined by the curved mirror surface of the curved mirror surface smallest curvature circle) of the curved mirror surface of the first subsystem and a minimum center of curvature of the curved mirror surface of the second subsystem, are not co-axial.
  • the connecting straight lines of the centroids and minimum centers of curvature of the mirror surfaces can be parallel offset, angled or skewed relative to each other.
  • the connecting straight lines of the centroids and minimum centers of curvature of the mirror surfaces are spaced apart from one of the curved mirror surfaces by more than 0.1% and in particular more than 1% and more particularly more than 5% of a minimum radius of curvature at the centroid.
  • the curved mirror surfaces are each chosen so that a parallax freedom of a guided in the respective imaging beam path and reflected by the respective mirror surface imaging beam within a workspace of the system always remains.
  • the use of curved mirrors instead of off-axis lenses and adjacent optical deflection elements or adjacent mirror surfaces of deflection devices leads to a significant weight saving of the stereoscopic optical system. This is particularly advantageous when using the stereoscopic optical system as a head-loupe.
  • two curved mirrors spaced apart along a common beam path, as well as the above-described adjacent off-axis lenses, can be displaced relative to one another by means of an actuator in order to change the focal length of the optical arrangement thus formed.
  • the first optical subsystem further comprises a first eyepiece system and the second optical subsystem further comprises a second eyepiece system, wherein a main beam of the guided in the first eyepiece left imaging beam path and a main beam of the guided in the second eyepiece right imaging beam path in essentially parallel to each other.
  • essentially parallel means that two planes (or direct extensions of the two beam paths) respectively spanned by one of the two main beams and a shortest connecting straight line between the two main beams, which are perpendicular to both main beams, are at an angle smaller than 20 °, preferably smaller than 10 °, more preferably smaller than 5 °.
  • this arrangement results in that the main rays of the in the.
  • Both radiating systems are also essentially parallel to the common symmetry plane of the optical system.
  • main beams of the left and right imaging beam path can lie substantially in a common plane.
  • the stereoscopic optical system may further include a mounting system configured to be attached to a user's head.
  • the stereoscopic optical system according to the invention is particularly well suited as a head-mounted magnifier.
  • the stereoscopic optical system may also be, for example, a stereomicroscope, in particular a surgical microscope.
  • Figure 1 is a schematic representation of a beam path through a stereoscopic optical system according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a view of a head magnifier into which the stereoscopic optical system from FIG. 1, FIG. 4 or FIG. 5 is integrated;
  • Figure 3A is a schematic plan view of two off-axis lenses prior to installation in the stereoscopic optical system of Figure 1, Figure 4 or Figure 5;
  • FIG. 3B shows a schematic plan view of two alternative off-axis lenses before installation in the stereoscopic optical system from FIG. 1, FIG. 4 or FIG. 5;
  • Figure 3C is a schematic view illustrating essential characteristics of off-axis lenses
  • FIG. 4 is a schematic representation of a beam path through a stereoscopic optical system according to a first alternative embodiment of the present invention
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a beam path through a stereoscopic optical system according to a second alternative embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a schematic representation of a beam path through a known from the prior art Greenough system.
  • Figure 7 shows a schematic representation of a beam path through another stereoscopic system according to the prior art.
  • FIG. 1 schematically shows a beam path through a stereoscopic optical system according to a first embodiment.
  • the stereoscopic optical system 1 is symmetrically constructed of a left (first) optical subsystem 2L and a right (second) optical subsystem 2R for left (first) and right (second) imaging optical paths 14L and 14R with respect to a common plane of symmetry 22 of the optical system 1.
  • the left and right optical subsystems 2L, 2R each have a plurality of optical elements 3L, 3R, 4L, 4R, 5L, 5R, 6L, 6R, 7L, 7R, 8L, 8R, 9L , 9R, 10L, 1OR, HL, HR, 12L, 12R on . It should be emphasized that small deviations from the symmetry, for example, for diopter adjustment are allowed. However, these deviations are no more than half the diameter of a largest optical element used.
  • the left and right imaging beam paths 14L, 14R are represented by the respective main beams of the imaging beams passing through them.
  • a main beam of the beam is the largest intensity of a respective beam.
  • Left and right eye 13L and 13R of a user respectively face a left and right exit eyepieces of the system 1, respectively.
  • the left and right exit eyepieces are each formed by two optical lenses HL, 12L and HR, 12R, respectively, paired a (not shown) version worn.
  • no absolute parallelism is required.
  • a camera adapter may also be provided in each case with a position-resolving digital sensor.
  • the left and right imaging beam paths 14L and 14R are multiply folded by mirror surfaces of first, second, third and fourth optical mirrors 3L, 3R, 10L, 1OR and mirror surfaces of first and second prisms 6L, 6R.
  • the second prism 6R is arranged between the second and the fourth optical mirrors 3R, 1OR and effects a folding of the right-hand imaging beam path 14R through 180 ° by two successive convolutions by 90 °.
  • the folding by the first and second prisms 6L, 6R may also be different from 180 ° and in particular between 135 ° and 225 ° and preferably between 170 ° and 190 °.
  • a main beam of the left imaging optical path 14L between the first and third optical mirrors 3L, 10L and the first prism 6L and a main ray of the right imaging optical path 14R respectively between the second and fourth optical mirrors 3R, 1OR and the second prism respectively 6R with the common plane of symmetry 22 each have a smallest angle ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 1, ⁇ 2 of 90 ° in each case.
  • the first and second mirrors 3L, 3R respectively cause a convolution of the left and right imaging beam paths 14L, 14R by substantially 90 °.
  • a folding around "essentially 90 °" is to be understood as a folding around between 65 ° and 115 ° and in particular a folding around between 80 ° and 100 °.
  • the present invention is not limited to an angle ⁇ l, ⁇ 2, ⁇ l, ⁇ 2 of 90 °. Rather, the angle may for example be between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 °. Furthermore, it is not absolutely necessary for the abovementioned angles to be the very smallest angles between the respective main beams and the plane of symmetry 22. Rather, it may be sufficient if the principal rays each lie in planes which, with the common plane of symmetry 22, each have a smallest angle ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 1, ⁇ 2 of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 ° and particularly preferably 90 ° ° include.
  • the left and right imaging beam paths 14L and 14R are imaged by first, second, third and fourth optical lenses 4T., 4R # 5L, 5R to intersect in an object plane 23 while enclosing a non-zero stereo angle ⁇ .
  • the stereoscopic optical system 1 thus images on each eye 13L, 13R of a user an image of an object (not shown) arranged in the object plane 23, the viewing angles of the two images differing by the stereo angle ⁇ .
  • the size of the stereo angle ⁇ depends on a respective working distance of the object plane from the stereoscopic optical system 1.
  • the stereo angle ⁇ is preferably between 1 ° and 18 ° and more preferably between 6 ° and 8 °.
  • the two imaging beam paths 14L, 14R are each folded through the mirror surface of the first and second optical mirrors 3L and 3R of the left and right optical subsystems 2L and 2R by 90 ° in opposite directions.
  • the respective mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R also form an angle ⁇ of 90 ° with each other.
  • the mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R are arranged symmetrically relative to the common plane of symmetry 22.
  • the angle ß is not limited to 90 °. Rather, the respective mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R may enclose an arbitrary angle ⁇ with each other. Since a significant folding of the two imaging beam paths 14L, 14R is required for a compact optical system 1, however, the angle ⁇ is preferably between 50 ° and 130 °. Further, the present invention is not limited to the use of first to fourth optical mirrors 3L, 3R, 10L, 1OR. Rather, a different number of mirrors may be provided.
  • the imaging beam paths 14L, 14R thus guided pass through first and third or second and fourth optical lenses 4L, 5L and 4R, 5R, respectively.
  • the first optical lens 4L and the third optical lens 5L are spaced from each other along the left imaging beam path 14L by a first distance D1
  • the second optical lens 4R and the fourth optical lens 5R are spaced from each other along the right imaging beam path 14R by a second distance D2
  • the first optical mirror 3L is thus disposed between the first optical lens 4L and the object plane 22
  • the second optical mirror 3R is thus disposed between the second optical lens 4R and the object plane 22.
  • the first optical lens 4L is a first off-axis lens 4L.
  • an off-axis lens is understood as a special variant of an optical lens.
  • the off-axis lens at least in the region of an imaging beam guided by the respective imaging beam path, has an optical surface which is a partial surface of a rotationally symmetric mathematical surface, which mathematical surface has a maximum radius relative to a symmetry axis of the mathematical surface , The maximum radius is determined by the maximum extent of that optical surface which also defines the mathematical area. It is characteristic of an off-axis lens that a respective area centroid of the optical surface of the lens from the axis of symmetry of the associated mathematical surface has a distance which is greater than a 0.2 times the maximum radius of the mathematical surface.
  • This distance may be arbitrarily greater and, for example, more than a 0.3-fold or more than a 0.4-fold or in particular more than 0.5 times the maximum radius of the mathematical surface.
  • the axis of symmetry of the mathematical surface may be inside or outside the optical surface of the off-axis lens.
  • a first optical surface 15L of the lens 4L is a partial surface of a first rotationally symmetric mathematical surface 31.
  • a first centroid 17L of this first optical surface 15L of the lens 4L has from a first axis of symmetry 16L of the mathematical surface 31 a distance AL that is greater than a 0.2 times a first maximum radius Rl of the mathematical surface 31.
  • the distance AL is 0.5 times the first maximum radius Rl.
  • the second, third and fourth optical lenses 4R, 5L and 5R are also off-axis lenses and have at least in the region of an imaging beam guided by the respective imaging beam path in each case a second or third or fourth optical surface 15R or 18L or 18R which is in each case a partial surface of a second or third or fourth rotationally symmetrical mathematical surface, which mathematical surface relates in each case to a second or third or third or fourth symmetry axis 16R or 19L or 19R of the mathematical surface fourth maximum radius R2 or R3 or R4.
  • the second, third and fourth optical lenses 4R, 5L and 5R are each a second, third and fourth off-axis lens 4R, 5L and 5R.
  • the respective second, third and fourth centroids 17R and 2OL and 20R of the respective second and third and fourth optical surfaces 15R, 18L and 18R, respectively, of the second and third and fourth off-axis lenses 4R or 5L or 5R of the respective second or third or fourth symmetry axis 16R or 19L or 19R of the respective mathematical surface each have a distance AR or AL 1 or AR 1 which is greater than a 0, 2 times the respective second or third and fourth maximum radius R2 and R3 or R4 of the respective mathematical surface.
  • the distance AR is 0.5 times the second maximum radius R2 and amounts to the distances AL 1 and AR 1 are each 0.4 times the third and fourth maximum radius R3 and R4, respectively.
  • the respective distance AR or AL 1 or AR 1 between the respective second or third or fourth area centroid 17R or 2OL or 2OR and the respective second or third or fourth symmetry axis 16R or 19L or 19R can each be different.
  • the first centroid 17L of the first surface 15L of the first off-axis lens 4L is equidistantly spaced from the first axis of symmetry 16L as the second centroid 17R of the second surface 15R of the second off-axis lens 4R is from the second axis of symmetry 16R
  • the third area centroid 2OL of the third surface 18L of the third off-axis lens 5L is equidistantly spaced from the third axis of symmetry 19L, as is the fourth centroid 2OR of the fourth surface 18R of the fourth off-axis lens 5R from the fourth axis of symmetry 19R.
  • the invention is not limited thereto.
  • the distance can be much smaller.
  • a spacing of at least 50% has the advantage that at least two off-axis lenses can be produced by sawing out of a large common lens.
  • FIG. 3C The relationship described above between the off-axis lens and the rotationally symmetric mathematical surface described by the off-axis lens is illustrated in FIG. 3C using the example of the third off-axis lens 5L. This is shown in FIG. 3C in the left half of the picture, the third off-axis lens 5L alone and in the right half of the picture the third off-axis lens 5L together with the first rotationally symmetrical mathematical area 3IL defined by the latter. In this case, a plan view is shown in FIG. 3C at the top and a sectional view of the lens or side view of the surface is shown below in each case.
  • the third optically effective surface 18L of the third off-axis lens 5L defines a (in the figure dotted) rotationally symmetric see third mathematical surface 31L.
  • the third optical surface 18L is diagonally hatched, and in Fig. 3C below, it is shown by the upper edge of the sectional view of the lens 5L.
  • the third optical surface 18L of the third off-axis lens 5L is a partial surface of the third mathematical surface 3IL.
  • the third optical surface 18L of the third off-axis lens 5L has a centroid 2OL. The calculation of the center of gravity of a surface is known to the person skilled in the art.
  • the third mathematical area 3IL defined by the third optical surface 18L has a maximum radius R3 related to its symmetry axis 19L, which is determined by the maximum extent of the third optical surface 18L defining the mathematical area 3IL.
  • a feature of off-axis lenses is that the centroid 2OL of the (third) optical surface 18L is spaced from the axis of symmetry 19L of the mathematical surface 31L defined by the lens.
  • off-axis lenses may also be defined differently than above.
  • the off-axis lenses 4L, 4R, 5L and 5R each have at least two optically active surfaces, which are successively penetrated by an imaging beam path 14L, 14R. Due to their curvature, these optical surfaces each define a center of a circle of curvature (center of curvature).
  • connecting straight lines of the centroids and connecting straight lines of the centers of curvature of this optically effective upper surfaces of a respective off-axis lens unlike ordinary lenses not co-axial, but offset parallel, angled or skewed.
  • the distance is more than one 0.2 times a maximum radius of an optically effective area of the off-axis lens 5L measured between the centroid 2OL and an outer edge of the optically effective areas 18L and 18L 1.
  • the present invention is not limited thereto - According to one embodiment, more than 0.1% and in particular more than 1% and more particularly more than 5% of the radius of the least amount of curvature determined by the optically active surfaces 18L, 18L 1 of the off-axis lens 5L curvature circles.
  • the first surface 15L of the first off-axis lens 4L and the second surface 15R of the second off-axis lens 4R are identical.
  • the third surface 18L of the third off-axis lens 5L and the fourth surface 18R of the fourth off-axis lens 5R are identical.
  • this complete agreement is not mandatory. Rather, it may be sufficient if at least 80%, preferably at least 90% and particularly preferably at least 98%, of the respective surfaces of the respective off-axis lenses are in agreement, with only optically relevant deviations being considered. According to one embodiment, only pairwise matching of at least one surface of different off-axis lenses is required.
  • the first and second off-axis lenses 4L and 4R and the third and fourth off-axis lenses 5L and 5R are arranged symmetrically in pairs relative to the common plane of symmetry 22.
  • FIG. 3A shows a schematic plan view of the first and second off-axis lenses 4L, 4R prior to installation in the stereoscopic optical system 1.
  • the first and second off-axis lenses 4L, 4R are formed by sawing out of a common rotationally symmetrical optical lens 30 indicated in a dashed line. Consequently, the first and second optical surfaces 15L, 15R of the first and second off-axis lenses 4L, 4R are each partial surfaces of a rotationally symmetric (mathematical) surface 31 of the common lens 30, which with respect to their symmetry axis 16L, 16R has a maximum radius Rl, R2 having.
  • the first and second symmetry axes 16L, 16R of the common optical lens 30 and the first and second maximum radii Rl, R2 of the common optical lens 30 are identical with respect to the first and second off-axis lenses 4L, 4R.
  • the first area centroid 17L of the first surface 15L of the first off-axis lens 4L and the second centroid 17R of the second surface 15R of the second off-axis lens 4R are spaced from the common axis of symmetry 16L, 16R of the common optical lens 30, respectively AL, AR, which is 0.5 times the common maximum radius of the common optical lens 30 Rl, R2.
  • the two first and second off-axis lenses 4L, 4R shown in FIG. 3A are formed by circular sawing out of the common rotationally symmetric optical lens 30, the present invention is not limited thereto.
  • the two off-axis lenses may have a circumferential line of any shape.
  • the two off-axis lenses can also have different circumferential lines.
  • the two off-axis lenses can be formed by straight sawing from a common rotationally symmetrical optical lens 30 ', as shown schematically in Figure 3B.
  • Figure 3B correspond to the elements Rl ', R2', AL 1, AR 1, 4L 1, 4R ', 15L 1, 15R 1, 16L 1, 16R 1, 17L', 17L 1, 30 'and 31' to the respective above-
  • the elements R1, R2, AL, AR, 4L, 4R, 15L, 15R, 16L, 16R, 17L, 17L, 30 and 31 from FIG. 3A are only partially modified, so that their own description is omitted.
  • the first distance D1 between the first off-axis lens 4L and the third off-axis lens 5L may be changed along the left imaging beam 14L by means of a first motor 2IL.
  • the second distance D2 between the second off-axis lens 4R and the fourth off-axis lens 5R may be changed along the right imaging beam 14R.
  • the first and third or second and fourth off-axis lenses 4L, 4R, 5L, 5R arranged in series along the imaging beam path 14L or 14R form an optical arrangement of variable refractive power in pairs.
  • variable power optical device thus formed is respectively disposed between the first optical mirror 3L and the first prism 6L and the second optical mirror 3R and the second prism 6R.
  • the first and second motors 2IL and 2IR are each stepper motors. Instead of separate stepper motors, for example, a common motor or one or two manual drives can be used.
  • the structure according to the invention with a suitable choice of the first and third or second and fourth off-axis lenses 4L, 5L and 4R, 5R respectively used first and third or second and fourth optical surfaces 15L, 18L 15R, 18R ensure that main beams of the left and right imaging beam paths 14L, 14R in the object plane 23 are always automatically different from zero even after the change of the working distance and thus after changing the distances D1 and D2 within a working range of the system 1 Stereo angle ⁇ is included.
  • the separately guided left and right imaging ray paths 14L and 14R respectively enter the first and second prisms (deflectors) 6L and 6R, which each have two mirror surfaces.
  • the first and third off-axis lenses 4L, 5L are disposed between the first mirror 3L and the first prism 6L.
  • the second and fourth off-axis lenses 4R, 5R are disposed between the second mirror 3R and the second prism 6R.
  • the two prisms 6L and 6R, which form the deflection devices, can optionally also be replaced by mirror pairs.
  • the first zooming system 24L has three relatively displaceable optical lenses (first optical zooming elements) 7L, 8L, 9L for causing a variable imaging magnification of the left imaging beam path 14L to form a variable optical power array.
  • the second zooming system 24R has three relatively displaceable optical lenses (second optical zooming elements) 7R, 8R, 9R for causing a variable magnification of the right imaging beam path 14R to form a variable power optical device.
  • first prism 6L and the third optical mirror 10L, as well as the second prism 6R and the fourth optical mirror 1OR at least one optical device of variable power is disposed respectively.
  • the optical lenses 7L, 8L, 9L of the first zoom system 24L are arranged along a common optical axis parallel to the first axis of symmetry 16L of the first off-axis lens 4L and aligned with the common plane of symmetry / symmetry 22 of the stereoscopic optical system System 1 includes a minimum angle of 90 °.
  • the optical lenses 7R, 8R, 9R of the second zoom system 24R are arranged along a common optical axis parallel to the second axis of symmetry 16R of the second off-axis lens 4R, and those with the common plane of symmetry / symmetry 22 of the stereoscopic optical system 1 includes a minimum angle of 90 °.
  • the respective optical axes of the optical lenses 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R are offset in parallel to a main beam respectively guided between the first optical mirror 3L and the first prism 6L and the second optical mirror 3R and the second prism 6R, respectively ,
  • the present invention is not limited to such an arrangement of the optical lenses 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R of the first and second zoom systems 24L, 24R.
  • the respective optical axes of the optical lenses 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R of the first and second zoom systems 24L, 24R may be combined with the First and second symmetry axis 16L and 16R of the first and second off-axis lens 4L and 4R, respectively, also include an angle.
  • the included angle is in each case preferably a maximum of 20 °.
  • the smallest angle included by the respective optical axis of the optical lenses 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R and the common plane of symmetry 22 of the stereoscopic optical system 1 is also not limited to 90 °. Rather, this smallest angle may for example be between 45 ° and 135 ° and in particular between 75 ° and 105 °. In this case, this smallest angle can be arranged in any plane around the respective optical axis.
  • the displacement preferably takes place so that the distances EL and ER as well as the distances FL and FR are always the same.
  • the described arrangement of the optical lenses 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R of the first and second zoom systems 24L, 24R causes a center of gravity of the stereoscopic optical system 1 to shift simultaneously with lenses of the first and second zoom systems 24L, 24R does not or only slightly changes.
  • the change in refractive power of the respective first and second zoom systems 24L, 24R does not become relative displacement of the optical lenses 7L, 8L, 9L of the first zoom system 24L and the optical lenses 7R, 8R, 9R of the second zoom system 24R, respectively.
  • at least one of the optical lenses 7L, 8L, 9L of the first zoom system 24L and the optical lenses 7R, 8R, 9R of the second zoom system 24R is a variable power optical lens, the power being controlled by driving the respective optical lens is changeable.
  • a change in the refractive power of the optical arrangement for adjusting the working distance respectively formed by the lenses 4L and 5L or 4R and 5R is additionally or alternatively not effected by relative displacement of one of the optical lenses 4L, 5L, 4R, 5R.
  • at least one of the optical lenses 4L, 5L, 4R, 5R is an optical lens of variable refractive power, or an optical lens of variable refractive power is respectively arranged between the pairs of the off-axis lenses, the refractive power passing through Driving the respective optical lens is changeable.
  • adjustable refractive lenses comprise a liquid crystal layer which is controllable via an electrode structure in order to set an optical path length provided by the liquid crystal layer to a desired value for a beam passing through the layer in a location-dependent manner, that is to say different across the cross section of the lens flexible lens action is achievable.
  • Such lenses are referred to as liquid crystal lenses or LCD lenses.
  • such an optical lens of variable refractive power may, for example, also be a liquid lens.
  • a liquid lens typically includes a Housing with two inlet and outlet windows, between which two preferably not substantially immiscible liquids are included with different refractive index.
  • the housing provides for the two liquids a symmetrical with respect to an optical axis of the liquid lens conical wall at which abuts an interface between the two liquids at a contact angle.
  • One liquid is electrically conductive, while the other liquid is electrically non-conductive.
  • a lens effect of the lens can thus be changed for a beam passing through it along the optical axis.
  • a liquid lens may be obtained, for example, from Varioptic, 69007 Lyon, France.
  • Other liquid lenses which utilize a change in shape of an interface to change their refractive power are known from US 6,369,954 B1, CA 2,368,553 and US 4,783,155, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
  • the separately guided left and right imaging optical paths 14L, 14R are passed through the mirror surface of the third optical mirror (third deflecting element) 10L disposed in the left optical subsystem 2L or through the mirror surface of the right optical subsystem 2R arranged fourth optical mirror (fourth deflecting element) 1OR folded.
  • the first zoom system 24L of the first optical subsystem 2L is thus disposed between the third optical mirror 10L and the first prism 6L, and the first primer 6L is disposed between the first optical mirror 3L and the third optical mirror 10L.
  • the second zoom system 24R of the second optical subsystem 2R is disposed between the fourth optical mirror 1OR and the second prism 6R, and the second prism 6R is disposed between the second optical mirror 3R and the fourth mirror 1OR.
  • the stereoscopic optical system 1 shown in FIG. 1 further comprises, according to the first embodiment, a radiation system formed by a radiation source 25 and an irradiation optical system 26.
  • the radiation source 25 serves to emit radiation.
  • the radiation emitted by the radiation source 25 may be, for example, light emitted for illumination purposes, laser radiation emitted for therapy purposes and / or infrared radiation emitted for diagnostic purposes.
  • an observation system in particular an infrared observation system, may also be provided.
  • the first and second mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R of the first and second optical subsystems 2L, 2R are spaced from each other by a distance A greater than zero, and that of the irradiation optical system 26 provided irradiation beam path 27 passed through the distance A therethrough. In this way, zero-degree irradiation / observation of an object arranged in the object plane 22 is readily possible.
  • the first and second mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R can each have at least a portion of a higher transparency for the part Irradiation beam path 27 guided radiation than for in the left and right imaging beam 14L, 14R guided imaging beam.
  • the mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R can be partially transparent or semi-transparent or have a dichroic property.
  • the irradiation optical path 27 provided by the irradiation optical system 26 is guided through the region of increased transparency or dichroic property of the first and second mirror surfaces.
  • FIG. 1 the embodiment shown in FIG.
  • main beams of the left and right imaging beam bundles respectively guided by the left and right imaging beam paths 14L, 14R lie substantially in a common plane. This means that the main rays with a common plane enclose an angle of less than 30 ° and in particular less than 20 ° and in particular less than 10 ° and preferably 0 °.
  • the above-described first embodiment is only an example. In particular, it is possible to deviate from the number of optical elements shown in FIG. Further, one or more of the optical lenses used may be cemented members (as shown). In addition, instead of optical mirrors, any other optical deflection elements such as prisms can be used.
  • FIGS. 4 and 5 beam paths through a stereoscopic optical system according to two alternative embodiments are shown in a schematic representation.
  • the stereoscopic optical system 1 ' differs from the stereoscopic optical system 1 according to the first embodiment described above particularly in that the first and second off-axis lenses 4L, 4R and the off-axis -axis lenses 4L, 4R of adjacent first and second optical mirrors 3L and 3R are respectively replaced in pairs in the left and right imaging beam paths 14L and 14R by first and second curved optical mirrors 4OL, 4OR.
  • a largest radius of curvature mlL, mlR of the curved mirror surfaces 44L, 44R of the first and second curved optical mirrors 4OL, 4OR (each symbolized by arrows in FIG.
  • the curved mirror surfaces 44L, 44R each have two different radii of curvature mlL, m2L and mlR, m2R, respectively, with a difference between the different, preferably mutually orthogonal, radii of curvature mlL and m2L or mlR and m2R respectively 22% of the larger radius of curvature mlR or mlL of the two curvature radii mlL, m2L and mlR, m2R of a respective curved mirror surfaces 44L, 44R is.
  • the present invention is not limited to that the curved mirror surfaces 44L, 44R have exactly two different radii of curvature mlL, m2L and mlR, m2R, respectively. Rather, the curved mirror surfaces 44L, 44R may alternatively each have more than two different curvature radii. Also, the radii of curvature of one curved mirror surface (here 44L, for example) may differ in number and / or radius from the radii of curvature of the other curved mirror surface (here 44R, for example). Further, a difference between the different radii of curvature of a respective curved mirror surface is not limited to the above example.
  • substantially orthogonal means that the two different radii of curvature at an angle of between 65 ° and 115 ° and preferably from between 80 ° and 100 ° and most preferably 90 ° cut.
  • the mirror surfaces 44L, 44R having such radii of curvature mlL, m2L and mlR, m2R are neither toroidal nor spherical and have a non-zero focal length.
  • Characteristic of the mirror surfaces 44L, 44R of the first and second curved optical mirrors 40L, 4OR is that the curved mirror surfaces 44L, 44R each have a rotationally symmetric effect with respect to the imaging beam path 14L, 14R folded through each of them.
  • the curvature of the mirror surfaces 44L, 44R is in each case selected such that a parallax freedom of an imaging beam bundle guided in the respective left and right imaging beam paths 14L and 14R and reflected by the respective first and second curved mirror surfaces 44L, 44R always remains within a working range of the system 1 ' persists.
  • the first curved mirror surface 44L and the second curved mirror surface 44R are identical and arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry 22 of the stereoscopic optical system I 1 .
  • the first and second curved mirror surfaces 44L, 44R are spaced from each other by a distance A 1 and inclined relative to each other by an angle ß 1 .
  • the distance A 1 through the irradiation beam path 27 is guided for the radiation emitted by the radiation source 25.
  • Both the distance A 1 and the angle ⁇ 1 can be both constant and variable.
  • the first and second curved mirror surfaces 44L, 44R are further arranged such that a connecting line (not shown) between a centroid (not shown) of the first curved mirror surface 44L and a centroid (not shown) of the second curved mirror surface 44R , and a connecting line (not shown) between a minimum center of curvature (not shown) (center of the curved mirror) (not shown).
  • area at the centroid of the curved mirror surface) of the first curved mirror surface 44L and a minimum center of curvature (not shown) of the second curved mirror surface 44R are not coaxial, but more than 0.1% of a minimum radius of curvature at the centroid of the curved mirror surfaces 44L , 44R are spaced apart.
  • the present invention is not limited to such arrangement and formation of the first and second mirror surfaces 44L, 44R.
  • the connecting line of the centroids and the connecting straight of the minimum centers of curvature of the mirror surfaces can be parallel offset, angled or skewed to each other and / or more than 1% and in particular more than 5% of a minimum radius of curvature of the curved mirror surfaces at the respective centroid be spaced.
  • the first curved mirror 4OL is spaced from the third off-axis lens 5L by a first distance D1 '. Accordingly, the second curved mirror 4OR is spaced from the fourth off-axis lens 5R by a second distance D2 '.
  • the first motor 2IL By means of the first motor 2IL, the first curved mirror 4OL and the third off-axis lens 5L can be displaced relative to each other to change the first distance Dl '.
  • the second motor 2IR the second curved mirror 4OR and the fourth off-axis lens 5R can be displaced relative to each other to change the second distance D2 ⁇ .
  • a mechanical or electrical coupling of the first and second distances Dl 'and D2' be advantageous or alternatively, a common motor can be used (not shown). Instead of a motor, a manual drive can also be used in all embodiments. As in the first embodiment described above, a change in the distances Dl 1 and D2 'makes it possible to adapt to a respective working distance of the stereoscopic optical system 1' from the object plane 23 and thus focusing.
  • the structure according to the invention with a suitable choice of the optical surfaces 44L, 18L and 44R respectively used for the first curved mirror 4OL and the third off-axis lens 5L or for the second curved mirror 4OR and the fourth off-axis lens 5R, 18R sure that principal rays always automatically cut the left and right imaging beam path 14L, 14R also after the change of the working distance and therefore after a change of the distances Dl 1 and D2 '(within a working range of the system 1 ⁇ ) in the object plane 23, while a non-zero include different stereo angles ⁇ . Due to the folding of the left and right imaging beam path 14L, 14R, a center of gravity of the stereoscopic optical system 1 'of the distances Dl and D2 with a change 1' not displaced or only slightly.
  • the first and second prisms 6L, 6R are respectively replaced by a pair of optical plane mirrors 41L and 42L, 41R and 42R, each supported by a common socket 43L and 43R, respectively, at a constant angle ⁇ l or ⁇ 2 of 90 °.
  • this angle ⁇ 1, ⁇ 2 is not limited to exactly 90 °. Rather, the angle ⁇ 1, ⁇ 2 may alternatively be an arbitrary angle, in particular between 85 ° and 95 °.
  • first and second curved mirrors 40L, 4OR in place of the first and second off-axis lenses 4L, 4R and in place of the adjacent optical deflectors 3L, 3R results in a significant weight saving of the stereoscopic optical system 1 '. This is particularly advantageous when using the stereoscopic optical system I 1 as a head-mounted magnifier.
  • the stereoscopic optical system I 11 according to the second alternative embodiment shown in FIG. 5 differs from the stereoscopic optical system 1 'according to the above-described first alternative embodiment in particular in that the third and fourth off-axis Lens 5L, 5R and the off-axis lenses 5L, 5R respectively adjacent optical plane mirror 41L, 41R in the left and right imaging beam path 14L and 14R are each pairwise replaced by third and fourth curved optical mirror 45L, 45R.
  • the third and fourth curved mirrors 45L 1 45R each have third and fourth curved optical mirror surfaces 46L, 46R each selected to provide parallax freedom of one in each of the left and right imaging beam paths 14L and 14R and the third and fourth fourth curved mirror surface 46L, 46R of reflected imaging beam within a working range of the system 1 "is always maintained.
  • the third and fourth curved mirror surfaces 46L, 46R of the third and fourth curved optical mirrors 45L, 45R each have a rotationally symmetric effect with respect to the imaging beam path 14L, 14R folded therethrough.
  • the third curved mirror surface 46L and the fourth curved mirror surface 46R are identical and symmetrically arranged with respect to the symmetry plane 22 of the stereoscopic optical system 1 "The third curved mirror 45L and the plane mirror 42L and the fourth curved mirror 45R and the plane mirror 42R are respectively supported in pairs via a common socket 43L, 43R.
  • the arrangement of the third and fourth curved mirror surfaces 46L and 46R relative to each other with respect to the line of straight line center of gravity and the line of minimum curvature center of the mirror surfaces 46L and 46R corresponds to the above-described arrangement of the first and second curved mirror surfaces 44L, 44R relative to each other.
  • the first curved mirror 4OL is spaced from the third curved mirror 45L by a variable first distance Dl ".
  • the second curved mirror 4OR is spaced from the fourth curved mirror 45R by a variable second distance D2".
  • the fourth curved mirror 45R and the plane mirror 42R can be driven by a second motor 2IR 1 relative to the second curved mirror 4OR to change the second distance D2 ".
  • a magnification change of the left and right imaging beam paths 14L, 14R may occur which can be corrected by the first and second zoom systems 24L, 24R.
  • a mechanical or electrical coupling of the first and second distances Dl 'and D2 ⁇ be advantageous or a common drive can be used (not shown).
  • a change in the distances Dl "and D2" allows the stereoscopic optical system 1 "to be adapted to a respective working distance from the object plane 23 and hence to focus 4OL and the third curved mirror 45L and optical surfaces 44L, 46L and 44R, 46R respectively used for the second curved mirror 4OR and the fourth curved mirror 45R ensure that main beams of the left and right imaging beam paths 14L, 14R are also changed after the change of the Working distance and thus after a change in the distances Dl 'and D2' automatically include in the object plane 23 a non-zero stereo angle ⁇ .
  • third and fourth curved mirrors 45L, 45R instead of the third and fourth off-axis lenses 5L, 5R and adjacent planar mirrors 4IL, 4IR leads to a further weight saving of the stereoscopic optical system 1 "over the first alternative embodiment when using the stereoscopic optical system 1 "as a head-loupe advantage.
  • the above-described stereoscopic optical system 1, I 1 , 1 can be integrated into a housing 28 which can be fastened to a user's head by means of a belt such that left and right eyes 13 L and 13R of the observer in each case the left and right exit eyepiece of the stereoscopic optical system 1, I 1 , 1 "looks.
  • the stereoscopic optical system 1, 1 ', 1 may be part of a head magnifier, with the above-described case of the left and right imaging beam paths 14L and 14R resulting in the optical elements of the stereoscopic optical system 1 being predominantly transverse to the head
  • a weight of the optical elements acts only on the user's head with a short lever arm Relocation of the optical elements is not or only slightly so premature fatigue of the user and a cramping of the neck muscles can be avoided.
  • the stereoscopic optical system 1, 1 ', 1 "described above can also be integrated into a surgical microscope and in particular a digital surgical microscope.

Abstract

The invention relates to a stereoscopic optical system (1) which comprises a first optical subsystem (2L) with a plurality of optical elements (4L-12L) for providing a left-hand imaging beam path (14L) of the stereoscopic optical system (1) and a second optical subsystem (2R) with a plurality of optical elements (4R-12R) for providing a right-hand imaging beam path (14R) of the stereoscopic optical system (1). The first optical subsystem (2L) has a least one first optical lens (4L) with a first optical surface (15L) which constitutes a partial surface of a first rotationally symmetric mathematical surface (31) in the area of the left-hand imaging beam path (14L). Said first mathematical surface (31) has a first maximum radius (R1) in relation to a first axis of symmetry (16L). The second optical subsystem (2R) has a least one second optical lens (4R) with a second optical surface (15R) which constitutes a partial surface of a second rotationally symmetric mathematical surface (31) in the area of the right-hand imaging beam path (14R). Said second mathematical surface (31) has a second maximum radius (R2) in relation to a second axis of symmetry (16R). The first optical lens (4L) is a first off-axis lens (4L) whose first center of gravity (17L) of its first surface (15L) has a distance (AL) from the first axis of symmetry (16L) of the first mathematical surface (31), which is greater than 0.2 times the first maximum radius (R1) of the first mathematical surface (31). The second optical lens (4R) is a second off-axis lens (4R) whose second center of gravity (17R) of its second surface (15R) has a distance (AR) from the second axis of symmetry (16R) of the second mathematical surface (31), which is greater than 0.2 times the second maximum radius (R2) of the second mathematical surface (31). The invention also relates to a stereoscopic optical system which is multiply folded by means of deflection elements. The invention finally relates to a headset magnifier and to a surgical microscope into which the stereoscopic optical system is integrated.

Description

Stereoskopisches optisches System Stereoscopic optical system
Die vorliegende Erfindung betrifft ein stereoskopisches optisches System.The present invention relates to a stereoscopic optical system.
Ein stereoskopisches optisches System weist üblicherweise wenigstens ein erstes optisches Teilsystem mit einer Mehrzahl von optischen Elementen zur Bereitstellung eines ersten Strahlengangs und ein zweites optisches Teilsystem mit einer Mehrzahl von optischen Elementen zur Bereitstellung eines zweiten Strahlengangs auf . Somit werden der erste und der zweite Strahlengang von wenigstens den ersten und zweiten optischen Teilsystemen ge- trennt geführt.A stereoscopic optical system usually has at least one first optical subsystem with a plurality of optical elements for providing a first beam path and a second optical subsystem with a plurality of optical elements for providing a second beam path. Thus, the first and the second beam path are guided separately from at least the first and second optical subsystems.
Da die beiden Strahlengänge üblicherweise dem linken bzw. rechten Auge eines Benutzers zugeordnet sind, werden die beiden ersten und zweiten Strahlengänge häufig auch als linker bzw. rechter Strahlengang bezeichnet. Statt dem Auge eines Benutzers können die beiden Strahlengänge jedoch beispielsweise auch einem ersten bzw. einem zweiten photosensitiven ortsauflösenden Halbleiterelement zugeführt werden. Bei den ersten und zweiten Halbleiterelementen kann es sich beispielsweise um CCD-Chips han- dein. Derartige stereoskopische optische Systeme werden ' insbesondere als Stereokamera oder digitales Operationsmikroskop verwendet .Since the two beam paths are usually assigned to the left or right eye of a user, the two first and second beam paths are often also referred to as left or right beam path. However, instead of the eye of a user, the two beam paths can also be supplied, for example, to a first or a second photosensitive spatially resolving semiconductor element. The first and second semiconductor elements may be, for example, CCD chips. Such stereoscopic optical systems are 'used in particular as a stereo camera or digital surgical microscope.
Kennzeichnend für derartige 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. Dabei muss es das stereoskopische optische System ermöglichen, daß sich die von den beiden Strahlengängen geführten Strahlen- bündel auch nach einer Änderung eines Arbeitsabstands unter Einschluß eines neuen, von Null verschiedenen Winkels in einem neuen Fokussierpunkt schneiden.Characteristic of such stereoscopic optical systems is that the guided by the two beam paths bundle with each other in a focus outside the stereoscopic optical system include a stereo angle α. The stereoscopic optical system must allow the bundles of rays guided by the two beam paths to intersect even after a change in a working distance, including a new angle other than zero, at a new focusing point.
Ein derartiges optisches System ist als Greenough-System bekannt und schematisch in Figur 6 gezeigt. Das gezeigte Greenough-System weist ein erstes optisches Teilsystem bi mit einer Mehrzahl von optischen Elementen 62, 63, 64 zur Bereitstellung eines ersten Strahlengangs 6OL und ein zwei- tes optisches Teilsystem 65 mit einer Mehrzahl von optischen Elementen 66, 67, 68 zur Bereitstellung eines zweiten Strahlengangs 6OR auf. Somit werden der erste und der zweite Strahlengang 6OL, 6OR von den ersten und zweiten optischen Teilsystemen 61, 65 getrennt geführt. Die beiden optischen Teilsysteme 61, 65 und damit auch die beiden Strahlengänge 6OL, 6OR sind relativ zueinander um einen einstellbaren Winkel α geneigt . In der Folge schneiden sich auch von den beiden Strahlengängen 6OL, 6OR jeweils geführte erste und zweite Strahlenbündel in einer Objekt- ebene 69 unter einem einstellbaren Stereowinkel α.Such an optical system is known as the Greenough system and shown schematically in FIG. The Greenough system shown has a first optical subsystem bi with a plurality of optical elements 62, 63, 64 for providing a first beam path 6OL and a second optical subsystem 65 with a plurality of optical elements 66, 67, 68 for providing a second beam path 6OR. Thus, the first and second optical paths 6OL, 6OR are guided separately from the first and second optical subsystems 61, 65. The two optical subsystems 61, 65 and thus also the two beam paths 6OL, 6OR are inclined relative to each other by an adjustable angle α. As a result, also guided first and second beams in an object plane 69 intersect at an adjustable stereo angle α from the two beam paths 6OL, 6OR.
Problematisch bei dem in Figur 6 gezeigten Greenough-System ist, daß der von den beiden Strahlengängen 6OL, 6OR eingeschlossene Winkel α nach einer Änderung eines Arbeitsabstands manuell oder mechanisch angepaßt werden muß. Eine derartige Änderung des Arbeitsabstandes und damit eine Verlagerung der Objektebene 69' bzw. 69" ist in Figur 6 gestrichelt dargestellt. Ersichtlich muß die relative Neigung der optischen Teilsysteme 61, 65 angepasst werden, damit sich die von den Strahlengängen 6OL, 6OR der Teilsysteme 61, 65 geführten Strahlenbündel unter einem neuen Stereowinkel in der neuen Objektebene 69', 69' ' schneiden.A problem with the Greenough system shown in FIG. 6 is that the angle α enclosed by the two beam paths 6OL, 6OR must be adapted manually or mechanically after a change in a working distance. Such a change of the working distance and thus a displacement of the object plane 69 'or 69 "is shown by dashed lines in Figure 6. It must be understood that the relative inclination of the optical subsystems 61, 65 are adjusted so that the beam paths 6OL, 6OR of the subsystems 61 , 65 guided beams at a new stereo angle in the new object plane 69 ', 69' 'intersect.
Zur Lösung dieses Problems ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 101 34 896 Al ein stereoskopisches optisches System bekannt, in dem die von Strahlengängen eines ersten und zweiten optischen Teilsystems getrennt geführten Strahlenbündel in einem Strahlengang eines dritten optischen Teilsystems gemeinsam geführt werden. Ein Strahlengang durch dieses vorbekannte optische System ist in Figur 7 dargestellt.To solve this problem, German Patent Application DE 101 34 896 A1 discloses a stereoscopic optical system in which the beam bundles guided separately from beam paths of a first and second optical subsystem are jointly guided in a beam path of a third optical subsystem. A beam path through this prior art optical system is shown in FIG.
Das stereoskopische optische System 71 nach dem Stand der Technik weist zwei erste und zweite optische Teilsysteme (Okular- systeme) 72L, 72R auf, in deren jeweiligen Strahlengängen erste und zweite TeilStrahlenbündel 7OL, 7OR getrennt geführt werden. Weiter weist das stereoskopische optische System ein drittes optisches Teilsystem (Objektivsystem) 73 auf, in dessen Strahlengang die von den ersten und zweiten optischen Teilsystemen 72L, 72R yeLrennt geführten TeilStrahlenbündel 7OL, 7OR gemeinsam geführt werden. Die von den ersten und zweiten optischen Teilsystemen 72L, 72R getrennt geführten Teilstrahlenbündel 7OL, 7OR werden durch das dritte optische Teilsystem 73 derart abgebildet, daß sie sich in einer Objektebene 74 treffen und dabei miteinander einen Stereowinkel α einschließen.The stereoscopic optical system 71 according to the prior art has two first and second optical subsystems (eyepiece systems) 72 L, 72 R, in whose respective beam paths first and second partial beams 7OL, 7OR are guided separately. Further, the stereoscopic optical system has a third one optical subsystem (objective system) 73, in the beam path of which are guided by the first and second optical subsystems 72L, 72R yeLrennt partial beam bundles 7OL, 7OR together. The partial beams 7OL, 7OR guided separately from the first and second optical subsystems 72L, 72R are imaged by the third optical subsystem 73 in such a way that they meet in an object plane 74 and enclose a stereo angle α with each other.
Das optische System 71 ist für die Teilstrahlenbündel 70L und 70R bezüglich einer gemeinsamen Symmetrieachse 75 des optischen Systems 71 symmetrisch aufgebaut. Die von der Objektebene 74 kommenden TeilStrahlenbündel 7OL, 7OR treten durch eine gemeinsame optische Haupteintrittslinse 76 in das dritte optische Teilsystem 73 des stereoskopischen optischen Systems 71 ein.The optical system 71 is constructed symmetrically for the partial beams 70L and 70R with respect to a common axis of symmetry 75 of the optical system 71. The partial beam bundles 7OL, 7OR coming from the object plane 74 enter the third optical subsystem 73 of the stereoscopic optical system 71 through a common main optical entrance lens 76.
Dabei werden die beiden TeilStrahlenbündel 70L, 7OR in dem dritten optischen Teilsystem 73 gemeinsam so geführt, daß sie sich zumindest nicht vollständig überlappen, sondern das dritte optische Teilsystem 73 in unterschiedlichen Bereichen der verwendeten optischen Linsen 76, 77 durchdringen.In this case, the two partial beam bundles 70L, 7OR in the third optical subsystem 73 are jointly guided so that they at least do not completely overlap, but penetrate the third optical subsystem 73 in different regions of the optical lenses 76, 77 used.
Nach ihrem Austreten aus dem dritten optischen Teilsystem 73 werden die TeilStrahlenbündel 7OL, 7OR gefaltet und treten je- weils in eines von dem ersten oder zweiten optischen Teilsystem 72L, 72R ein, wobei jedem der beiden TeilStrahlenbündel 70L, 7OR vorzugsweise ein eigener Strahlengang eines eigenen ersten oder zweiten optischen Teilsystems 72L, 72R zugeordnet ist.After they have emerged from the third optical subsystem 73, the partial beams 7OL, 7OR are folded and each enters one of the first or second optical subsystems 72L, 72R, each of the two sub-beams 70L, 7OR preferably having its own optical path or second optical subsystem 72L, 72R.
Durch Änderung von Linsenabständen e und f bzw. d zwischen optischen Linsen 76 bis 80 des stereoskopischen optischen Systems 71 ist eine variable Vergrößerung (Zoomfunktion) eines in der Objektebene 74 angeordneten betrachteten Objekts beziehungsweise eine Änderung des Arbeitsabstandes a (Fokussierung) zur Anpas- sung an ein in der Objektebene 74 angeordnetes betrachtetes Objekt möglich. Dabei stellt die gemeinsame Verwendung des dritten optischen Teilsystems 73 für die beiden TeilStrahlenbündel 7OL und 7OR durch Anpassung des Abstandes d sicher, daß sich Haupt- strahlen der TeilStrahlenbündel 7OL, 7OR auch nach einer Ab- standsänderung (Fokussierung) immer in der Objektebene 74 treffen und dabei einen von Null verschiedenen Stereowinkel α einsuhiieisen. υies erreicht der Fachmann durch geeignete Wahl der optischen Oberflächen der optischen Linsen 76, 77 des dritten optischen Teilsystems 73.By changing lens distances e and f or d between optical lenses 76 to 80 of the stereoscopic optical system 71, a variable magnification (zoom function) of a viewed object arranged in the object plane 74 or a change in the working distance a (focusing) is required for adaptation a viewed in the object plane 74 viewed object possible. In this case, the common use of the third optical subsystem 73 for the two sub-beams 7OL and 7OR, by adjusting the distance d, ensures that the main beams of the sub-beams 7OL, 7OR remain Stand change (focus) always meet in the object plane 74 and thereby einuhiieisen a non-zero stereo angle α. The skilled person achieves this by suitable choice of the optical surfaces of the optical lenses 76, 77 of the third optical subsystem 73.
Der Inhalt der deutschen Patentanmeldung DE 101 34 896 Al, auf den vollumfänglich Bezug genommen wird, soll Teil der Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung sein.The content of German patent application DE 101 34 896 A1, to which reference is made in its entirety, is intended to form part of the disclosure of the present patent application.
Bei dem vorstehend beschriebenen stereoskopischen System ist es nachteilig, daß das gemeinsame dritte optische Teilsystem ein sehr großes Gewicht aufweist. Der Grund ist, daß die beiden TeilStrahlenbündel in dem dritten optischen Teilsystem so ge- führt werden müssen, daß sie die optischen Linsen des dritten optischen Teilsystems zumindest teilweise in unterschiedlichen Bereichen durchdringen. Weiter müssen die optischen Linsen des dritten optischen Teilsystems eine gewisse Verlagerung, Vergrößerung und/oder Verkleinerung eines jeweiligen Durch- dringungsbereiches der beiden TeilStrahlenbündel erlauben. In der Folge müssen die gemeinsam für die beiden Teilstrahlenbündel verwendeten optischen Linsen des dritten optischen Teilsystems verglichen mit optischen Linsen der ersten und zweiten optischen Teilsysteme sehr groß ausgebildet sein.In the stereoscopic system described above, it is disadvantageous that the common third optical subsystem has a very large weight. The reason is that the two sub-beams in the third optical subsystem must be guided so that they at least partially penetrate the optical lenses of the third optical subsystem in different areas. Furthermore, the optical lenses of the third optical subsystem must permit a certain displacement, enlargement and / or reduction of a respective penetration region of the two partial beam bundles. As a result, the optical lenses of the third optical subsystem used in common for the two partial beams must be made very large compared with optical lenses of the first and second optical subsystems.
Weiter führt die Anordnung der optischen Linsen des dritten optischen Teilsystems entlang der gemeinsamen Symmetrieachse des optischen Systems zu einer großen Baulänge des dritten optischen Teilsystems.Furthermore, the arrangement of the optical lenses of the third optical subsystem along the common axis of symmetry of the optical system leads to a large overall length of the third optical subsystem.
Bei Verwendung eines derartigen stereoskopischen Systems als Kopflupe hat das große Gewicht und die große Baulänge des dritten optischen Teilsystems eine erhebliche Beeinträchtigung der Bewegungsfreiheit eines Benutzers zur Folge. Bei einer Ände- rung von Linsenabstände verlagert sich zudem ein Schwerpunkt des optischen Systems und damit ein am Kopf des Benutzers angreifender Hebelarm. Außerdem führt das hohe Gewicht zusammen mit der großen Baulänge oft zu einer vorzeitigen Ermüdung des Benutzers und einer Verkrampfung der Nackenmuskulatur. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein steieoökopisches optisches System zur Verfügung zu stellen, welches ein niedriges Gewicht und eine große Kompaktheit auf- weist und gleichzeitig automatisch sicherstellen kann, daß in einem Fokussierpunkt innerhalb eines Arbeitsbereichs des Systems immer ein Stereowinkel eingeschlossen wird. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kopflupe mit einem verbesserten Tragekomfort zur Verfügung zu stellen.When using such a stereoscopic system as a Kopflupe the great weight and the great length of the third optical subsystem has a significant impairment of the freedom of movement of a user result. In the event of a change in lens distances, a center of gravity of the optical system and thus a lever arm acting on the user's head also shift. In addition, the high weight along with the great length often leads to premature fatigue of the user and a cramping of the neck muscles. It is therefore an object of the present invention to provide a stereoscopic optical system which has low weight and great compactness and at the same time can automatically ensure that a stereo angle is always included in a focusing point within a working range of the system. It is another object of the present invention to provide a head magnifier with improved comfort.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein stereoskopisches optisches System ein erstes optisches Teilsystem mit einer Mehrzahl von optischen Elementen zur Bereitstellung eines linken Abbildungs- strahlengangs des stereoskopischen optischen Systems und ein zweites optisches Teilsystem mit einer Mehrzahl von optischen Elementen zur Bereitstellung eines rechten Abbildungsstrahlengangs des stereoskopischen optischen Systems auf. Dabei weist das erste optische Teilsystem wenigstens eine erste optische Linse mit einer ersten optischen Oberfläche auf, die im Bereich des linken Abbildungsstrahlengangs eine Teilfläche einer ersten rotationssymmetrischen mathematischen Fläche ist. Die erste mathematische Fläche weist bezogen auf eine erste Symmetrieachse einen ersten maximalen Radius auf. Auch das zweite optische Teilsystem weist wenigstens eine zweite optische Linse mit einer zweiten optischen Oberfläche auf, die im Bereich des rechten Abbildungsstrahlengangs eine Teilfläche einer zweiten rotationssymmetrischen mathematischen Fläche ist. Die zweite mathematische Fläche weist bezogen auf eine zweite Symmetrieachse einen zweiten maximalen Radius auf. Die erste optische Linse ist eine erste off-axis Linse, deren erster Flächenschwerpunkt ihrer ersten Oberfläche von der ersten Symmetrieachse der ersten mathematischen Fläche einen Abstand aufweist, der größer als ein 0,2-faches des ersten maximalen Radius der ersten mathematischen Fläche ist. Weiter ist auch die zweite optische Linse eine zweite off-axis Linse, deren zweiter Flächenschwerpunkt ihrer zweiten Oberfläche von der zweiten Symmetrieachse der zweiten mathematischen Fläche einen Abstand aufweist, der größer als ein 0,2-faches des zweiten maximalen Radius der zweiten mathematischen Fläche ist. Alternativ ist der Abstand größer als 0,1% und insbesondere größer als 1% und weiter insbesondere größer als 5% des Radius des Kleinsten der durch die optisch wirksamen Oberflüchen der jeweiligen ort-axis Linse festgelegten Krümmungs- kreise. Dabei wird unter dem "Bereich des Abbildungsstrahlen- ganges" der Bereich einer jeweiligen optischen Oberfläche verstanden, der von einem jeweiligen Abbildungsstrahlenbündel ganz oder teilweise durchdrungen wird, welches Abbildungsstrahlenbündel von dem linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengang geführt wird.According to an embodiment, a stereoscopic optical system comprises a first optical subsystem having a plurality of optical elements for providing a left-side imaging beam path of the stereoscopic optical system and a second optical subsystem having a plurality of optical elements for providing a right-side optical path of the stereoscopic optical system , In this case, the first optical subsystem has at least one first optical lens with a first optical surface which is a partial surface of a first rotationally symmetrical mathematical surface in the region of the left-hand imaging beam path. The first mathematical surface has a first maximum radius relative to a first axis of symmetry. The second optical subsystem also has at least one second optical lens with a second optical surface, which in the region of the right imaging beam path is a partial surface of a second rotationally symmetrical mathematical surface. The second mathematical surface has a second maximum radius relative to a second axis of symmetry. The first optical lens is a first off-axis lens whose first centroid of its first surface from the first axis of symmetry of the first mathematical surface has a distance greater than 0.2 times the first maximum radius of the first mathematical surface. Further, the second optical lens is also a second off-axis lens whose second centroid of its second surface from the second axis of symmetry of the second mathematical surface has a distance greater than 0.2 times the second maximum radius of the second mathematical surface , Alternatively, the distance is greater than 0.1% and in particular greater than 1% and more particularly greater than 5% of the radius of the smallest of the curvature circles defined by the optically effective surface crevices of the respective orthogonal lens. In this case, the "region of the imaging beam path" is understood to be the region of a respective optical surface which is completely or partially penetrated by a respective imaging beam bundle, which imaging beam is guided by the left or right imaging beam path.
Ein maximaler Radius der jeweiligen rotationssymmetrischen mathematischen Fläche ist gemäß einer Ausführungsform durch die maximale Erstreckung derjenigen Linsenoberfläche bestimmt, die auch die mathematische Fläche festlegt.A maximum radius of the respective rotationally symmetric mathematical surface is, according to one embodiment, determined by the maximum extent of that lens surface which also defines the mathematical surface.
Gemäß einer Ausführungsform ist die durch die Linsenoberfläche festgelegte rotationssymmetrische mathematische Fläche stetig. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die rotationssymmetrische mathematische Fläche durchgehend konvex oder konkav und weist somit eine Krümmung mit gleichbleibendem Vorzeichen auf .According to one embodiment, the rotationally symmetric mathematical surface defined by the lens surface is continuous. According to a further embodiment, the rotationally symmetric mathematical surface is continuous convex or concave and thus has a curvature with a constant sign.
Die Berechnung des Flächenschwerpunktes ist dem Fachmann bekannt. Beispielhaft wird auf die Definition auf Seiten 57-59 des "Taschenbuch der Physik" von Horst Kuchling, 16. Auflage, Leipzig: Fachbuchverlag, 1996 verwiesen.The calculation of the centroid is known to the person skilled in the art. For example, reference is made to the definition on pages 57-59 of the "Taschenbuch der Physik" by Horst Kuchling, 16th edition, Leipzig: Fachbuchverlag, 1996.
Das Vorsehen von off-axis Linsen in den ersten und zweiten optischen Teilsystemen erlaubt es bei geeigneter Wahl der optischen Oberflächen der off-axis Linsen sicherzustellen, daß sich von den beiden Abbildungsstrahlengängen der beiden Teilsysteme geführte Abbildungsstrahlenbündel auch nach einer Änderung eines Arbeitsabstands und/oder einer Abbildungsvergrößerung unter Einschluß eines von Null verschiedenen Stereowinkels α in einem Fokussierpunkt schneiden.The provision of off-axis lenses in the first and second optical subsystems allows, with a suitable choice of the optical surfaces of the off-axis lenses to ensure that guided by the two imaging beam paths of the two subsystems imaging beam even after a change in a working distance and / or Intersecting image magnification including a non-zero stereo angle α at a focusing point.
Weiter weisen die off-axis Linsen ein vergleichsweise niedriges Gewicht auf, da sie lediglich einen Abbildungsstrahlengang führen müssen und damit verglichen mit Linsen, die mehrere benach- barte AbbildungsStrahlengänge gleichzeitig führen, einen kleinen Durchmesser aufweisen.Furthermore, the off-axis lenses have a comparatively low weight, since they only have to guide an imaging beam path and thus, compared to lenses which have several adjacent lenses. Simultaneously guide imaging beam paths at the same time, have a small diameter.
Weiter erlaubt das separate Vorsehen von derartigen off-axis Linsen in den beiden optischen Teilsystemen zumindest in Bereichen (abschnittsweise) eine vollständig getrennte Führung der beiden linken und rechten Abbildungsstrahlengänge. Dies erlaubt eine optimale Faltung der von den beiden optischen Teilsystemen bereitgestellten Abbildungsstrahlengänge, so daß eine möglichst kleine Baulänge des stereoskopischen optischen System erzielt werden kann. Weiter verhindert eine getrennte Führung der Abbildungsstrahlengänge wechselseitige Störeinflüsse der von den Abbildungsstrahlengängen geführten AbbildungsStrahlenbündel beispielsweise aufgrund von Reflexionen.Furthermore, the separate provision of such off-axis lenses in the two optical subsystems allows at least in sections (sections) a completely separate guidance of the two left and right imaging beam paths. This allows optimum folding of the imaging beam paths provided by the two optical subsystems, so that the smallest possible overall length of the stereoscopic optical system can be achieved. Furthermore, separate guidance of the imaging beam paths prevents mutual interference of the imaging beam bundles guided by the imaging beam paths, for example due to reflections.
Gemäß einer Ausführungsform, die mit der vorstehenden Ausführungsform kombiniert oder zu der vorstehenden Ausführungsform alternativ sein kann, sind die erste und zweite optische Linse des ersten bzw. zweiten Teilsystems jeweils off-axis Linsen und weisen jeweils wenigstens zwei optisch wirksame Flächen auf, die von einem Abbildungsstrahlengang nacheinander durchlaufen werden. Dabei können die off-axis Linsen auch als Kittglieder ausgebildet sein. Dann können die off-axis Linsen gemäß dieser Ausführungsform dadurch beschrieben sein, dass Verbindungsgera- den der Flächenschwerpunkte von wenigstens zwei optisch wirksamen Flächen einer jeweiligen off-axis Linse und Verbindungs- geraden der Krümmungsmittelpunkte (Mittelpunkte der durch die Oberflächen festgelegten Krümmungskreise) der wenigstens zwei optisch wirksamen Flächen einer jeweiligen off-axis Linse nicht co-axial, sondern voneinander beabstandet und/oder zueinander gewinkelt sind. Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Abstand mehr als ein 0,2-faches eines maximalen Radius einer optisch wirksamen Fläche der off-axis Linse gemessen zwischen dem Flächenschwerpunkt und einem äußeren Rand der jeweiligen optisch wirksamen Fläche. Gemäß einer weiteren Ausführungsform durchsetzt die Verbindungsgerade der Krümmungsmittelpunkte die optisch wirksamen Flächen der jeweiligen off-axis Linse überhaupt nicht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform durchsetzt die Verbindungsgerade der Krümmungsmittelpunkte der wenigstens zwei optisch wirksamen Flächen die optisch wirksamen Flächen der jeweiligen off-axis Linse in einem Abstand von dem Flächenschwer- punkL von wenigstens einer optisch wirksamen Fläche. Dabei beträgt der Abstand gemäß einer Ausführungsform mehr als ein 0,2- faches des maximalen Radius der optisch wirksamen Oberflächen der jeweiligen off-axis Linse und/oder mehr als 0,1% und insbesondere mehr als 1% und weiter insbesondere mehr als 5% des Radius des Kleinsten der durch die optisch wirksamen Oberflächen der off-axis Linse festgelegten Krümmungskreise.According to an embodiment, which may be combined with the above embodiment or may be alternative to the above embodiment, the first and second optical lenses of the first and second subsystems, respectively, are off-axis lenses and each have at least two optically effective surfaces which are separated from one another Traverse imaging beam path in succession. In this case, the off-axis lenses may also be formed as cemented components. Then, the off-axis lenses according to this embodiment can be described by connecting the centroids of at least two optically active surfaces of each off-axis lens and connecting straight lines of the centers of curvature (centers of the curvature circles defined by the surfaces) of the at least two optically effective surfaces of a respective off-axis lens are not co-axial, but spaced from each other and / or angled to each other. According to one embodiment, the distance is more than 0.2 times a maximum radius of an optically effective area of the off-axis lens measured between the centroid and an outer edge of the respective optically effective area. According to a further embodiment, the connecting straight line of the centers of curvature does not penetrate the optically active surfaces of the respective off-axis lens at all. According to a further embodiment, the connecting line passes through the centers of curvature of the at least two optically effective surfaces, the optically active surfaces of the respective off-axis lens at a distance from the centroid L of at least one optically active surface. In this case, according to one embodiment, the distance is more than 0.2 times the maximum radius of the optically effective surfaces of the respective off-axis lens and / or more than 0.1% and in particular more than 1% and more particularly more than 5%. the radius of the smallest of the curvature circles defined by the optically effective surfaces of the off-axis lens.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Flächenschwerpunkt der ersten Oberfläche der ersten off-axis Linse von der ersten Symmetrieachse gleichweit beabstandet, wie der zweite Flächenschwerpunkt der zweiten Oberfläche der zweiten off-axis Linse von der zweiten Symmetrieachse.In one embodiment, the first centroid of the first surface of the first off-axis lens is equidistant from the first axis of symmetry, as the second centroid of the second surface of the second off-axis lens is from the second axis of symmetry.
Diese Ausgestaltung der off-axis Linsen erlaubt auf besonders einfache Weise eine automatische Anpassung des Stereowinkels α, der von den in den beiden Abbildungsstrahlengängen der beiden Teilsysteme geführten Abbildungsstrahlenbündeln (in einem Fokus- sierpunkt) eingeschlossenen wird.This embodiment of the off-axis lenses allows in a particularly simple manner an automatic adaptation of the stereo angle α, which is enclosed by the imaging beam bundles (in a focusing point) guided in the two imaging beam paths of the two subsystems.
Weiter kann die erste Oberfläche der ersten off-axis Linse und die zweite Oberfläche der zweiten off-axis Linse im wesentlichen identisch sein. Dabei bedeutet im wesentlichen identisch, dass hinsichtlich wenigstens 90%, vorzugsweise wenigstens 98% und besonders bevorzugt 100% der ersten und zweiten Oberflächen der ersten und zweiten off-axis Linsen Übereinstimmung besteht, wobei nur optisch relevante Abweichungen betrachtet werden.Further, the first surface of the first off-axis lens and the second surface of the second off-axis lens may be substantially identical. Essentially identical here means that at least 90%, preferably at least 98% and particularly preferably 100%, of the first and second surfaces of the first and second off-axis lenses coincide, only optically relevant deviations being considered.
Dieser zumindest weitgehend identische Aufbau der off-axis Linsen erleichtert auch die Dimensionierung der übrigen optischen Elemente des stereoskopischen optischen Systems. Hierdurch können die Herstellungskosten des Systems gering gehalten werden. Weiter können die off-axis Linsen so beispielsweise einfach durch Aussägen aus einer großen Linse gewonnen werden.This at least largely identical structure of the off-axis lenses also facilitates the dimensioning of the remaining optical elements of the stereoscopic optical system. As a result, the manufacturing cost of the system can be kept low. Furthermore, the off-axis lenses can be obtained, for example, simply by sawing out of a large lens.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine dritte optische Linse des ersten optischen Teilsystems eine dritte optische Oberfläche auf, die im Bereich des linken Abbildungsstrahlengangs eine Teilfläche einer dritten rotationssyπunetrischen mathematischen Fläche ist, welche dritte mathematische Fläche bezogen auf eine dritte Symmetrieachse einen dritten maximalen Radius aufweist. Weiter weist eine vierte optische Linse des zweiten optischen Teilsystems eine vierte optische Oberfläche auf, die im Bereich des rechten Abbildungsstrahlengangs eine Teilfläche einer vierten rotationssymmetrischen mathematischen Fläche ist, welche vierte mathematische Fläche bezogen auf eine vierte Symmetrie- achse einen vierten maximalen Radius aufweist. Dabei ist die dritte optische Linse eine dritte off-axis Linse, deren dritter Flächenschwerpunkt ihrer dritten Oberfläche von der dritten Symmetrieachse der dritten mathematischen Fläche einen Abstand aufweist, der größer als ein 0,2-faches des dritten maximalen Radius der dritten mathematischen Fläche ist. Die vierte optische Linse ist eine vierte off-axis Linse, deren vierter Flächenschwerpunkt ihrer vierten Oberfläche von der vierten Symmetrieachse der vierten mathematischen Fläche einen Abstand aufweist, der größer als ein 0,2-faches des vierten maximalen Radius der vierten mathematischen Fläche ist. Weiter sind die erste off-axis Linse und die dritte off-axis Linse voneinander entlang des linken Abbildungsstrahlengangs um einen ersten Abstand sowie die zweite off-axis Linse und die vierte off-axis Linse voneinander entlang des rechten AbbildungsStrahlengangs um einen zweiten Abstand beabstandet . Dabei können der erste und der zweite Abstand wahlweise gleich oder voneinander verschieden sein.According to one embodiment, a third optical lens of the first optical subsystem has a third optical surface which, in the region of the left imaging beam path, is a subarea of a third rotationally symmetrical mathematical surface, which third mathematical surface has a third maximum radius relative to a third axis of symmetry. Furthermore, a fourth optical lens of the second optical subsystem has a fourth optical surface, which in the region of the right imaging beam path is a partial surface of a fourth rotationally symmetrical mathematical surface, which fourth mathematical surface has a fourth maximum radius relative to a fourth symmetry axis. Here, the third optical lens is a third off-axis lens whose third centroid of its third surface from the third axis of symmetry of the third mathematical surface has a distance which is greater than a 0.2 times the third maximum radius of the third mathematical surface. The fourth optical lens is a fourth off-axis lens whose fourth centroid of its fourth surface from the fourth axis of symmetry of the fourth mathematical surface has a distance greater than 0.2 times the fourth maximum radius of the fourth mathematical surface. Further, the first off-axis lens and the third off-axis lens are spaced from each other along the left imaging beam path by a first distance, and the second off-axis lens and the fourth off-axis lens are spaced from each other along the right imaging beam path by a second distance. In this case, the first and second distances may be either the same or different.
Gemäß einer Ausführungsform, die mit der vorstehenden Ausfüh- rungsform kombiniert oder zu der vorstehenden Ausführungsform alternativ sein kann, sind auch die dritte und vierte optische Linse jeweils eine off-axis Linse. Auf die vorstehende alternative Beschreibung der off-axis Linsen anhand der Verbindungsgeraden der Flächenschwerpunkte von wenigstens zwei optisch wirksamen Flächen einer jeweiligen off-axis Linse und der Verbindungsgeraden der Krümmungsmittelpunkte der wenigstens zwei optisch wirksamen Flächen einer jeweiligen off-axis Linse wird Bezug genommen. Gemäß einer Ausführungsform kann das stereoskopische optische System dann weiter wenigstens einen Aktuator umfassen, um den ersten ADstand zwischen der ersten off-axis Linse und der dritten off-axis Linse entlang des linken Abbildungsstrahlen- gangs und / oder den zweiten Abstand zwischen der zweiten off- axis Linse und der vierten off-axis Linse entlang des rechten Abbildungsstrahlengangs zu ändern.According to an embodiment that may be combined with the above embodiment or alternatively to the above embodiment, the third and fourth optical lenses are each an off-axis lens. Reference is made to the above alternative description of the off-axis lenses on the basis of the straight line connecting lines of at least two optically active surfaces of a respective off-axis lens and the connecting straight lines of the centers of curvature of the at least two optically active surfaces of a respective off-axis lens. According to one embodiment, the stereoscopic optical system may then further comprise at least one actuator for moving the first ADstand between the first off-axis lens and the third off-axis lens along the left imaging beam path and / or the second distance between the second off-axis lens. axis lens and the fourth off-axis lens along the right imaging beam path.
Ein derartiger Aufbau ermöglicht eine Änderung des Arbeits- abstandes (Fokussierung) zur Anpassung an ein betrachtetes Objekt bei gleichzeitiger automatischer Anpassung eines Stereowinkels, ohne daß für den linken und rechten Strahlengang gemeinsame optische Elemente verwendet werden müssen. Die Änderung des Arbeitsabstandes erfolgt durch eine Veränderung des ersten bzw. zweiten Abstandes der ersten bzw. zweiten off-axis Linse relativ zu der dritten bzw. vierten off-axis Linse. Dabei stellt der erfindungsgemäße Aufbau bei geeigneter Wahl der optischen Oberflächen der off-axis Linsen sicher, daß sich von den beiden Abbildungsstrahlengängen der beiden Teilsysteme geführte Abbil- dungsstrahlenbündel auch nach einer Änderung eines Arbeitsabstands automatisch unter Einschluss eines von Null verschiedenen Stereowinkels α in einem Fokussierpunkt schneiden.Such a construction makes it possible to change the working distance (focusing) for adaptation to a viewed object while at the same time automatically adapting a stereo angle, without having to use common optical elements for the left and right beam paths. The change in the working distance is effected by a change in the first or second distance of the first and second off-axis lens relative to the third and fourth off-axis lens. In this case, the structure according to the invention, with a suitable choice of the optical surfaces of the off-axis lenses, ensures that image bundles guided by the two imaging beam paths of the two subsystems automatically intersect at a focusing point, even after a change in a working distance, including a stereo angle α different from zero ,
Gemäß einer Ausführungsform ist der Flächenschwerpunkt der Ober- fläche der jeweiligen off-axis Linse von der jeweiligen Symmetrieachse um wenigstens 30% und bevorzugt um wenigstens 40% und besonders bevorzugt um wenigstens 50% des jeweiligen maximalen Radius beabstandet.According to one embodiment, the area centroid of the surface of the respective off-axis lens is spaced from the respective axis of symmetry by at least 30% and preferably by at least 40% and more preferably by at least 50% of the respective maximum radius.
Bei einer Beabstandung um wenigstens 50% können wenigstens zwei off-axis Linsen durch Aussägen aus einer gemeinsamen großen Linse bereitgestellt werden.With a spacing of at least 50%, at least two off-axis lenses can be provided by sawing out of a common large lens.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können jeweils die erste und zweite off-axis Linse und/oder die dritte und vierte off- axis Linse bezogen auf eine gemeinsame Symmetrieebene paarweise symmetrisch angeordnet sein. Ein derartiger symmetrischer Aufbau erleichtert die Konstruktion und Herstellung des stereoskopischen optischen Systems.According to a further embodiment, in each case the first and second off-axis lens and / or the third and fourth off-axis lens can be arranged in pairs symmetrically with respect to a common plane of symmetry. Such a symmetrical structure facilitates the design and manufacture of the stereoscopic optical system.
Weiter kann das erste optische Teilsystem wenigstens ein erstes Umlenkelement mit einer ersten Spiegelfläche aufweisen, das zur Faltung des linken AbbildungsStrahlengangs entlang des linken Abbildungsstrahlengangs zwischen einer Objektebene des Systems und der ersten off-axis Linse angeordnet ist. Entsprechend kann das zweite optische Teilsystem wenigstens ein zweites Umlenk- element mit einer zweiten Spiegelfläche aufweisen, das zur Faltung des rechten AbbildungsStrahlengangs entlang des rechten Abbildungsstrahlengangs zwischen einer Objektebene des Systems und der zweiten off-axis Linse angeordnet ist.Furthermore, the first optical subsystem can have at least one first deflection element with a first mirror surface, which is arranged for folding the left imaging beam path along the left imaging beam path between an object plane of the system and the first off-axis lens. Correspondingly, the second optical subsystem may have at least one second deflection element with a second mirror surface which is arranged between an object plane of the system and the second off-axis lens for folding the right imaging beam path along the right imaging beam path.
Aufgrund der Faltung weist das stereoskopische optische System eine im Vergleich zum Stand der Technik kompakte Baulänge auf. Dabei sind die erste und zweite off-axis Linse selber jeweils Teil der jeweiligen gefalteten Abbildungsstrahlengänge.Due to the folding, the stereoscopic optical system has a compact overall length compared to the prior art. The first and second off-axis lenses themselves are each part of the respective folded imaging beam paths.
Gemäß einer Ausführungsform weist das erste optische Teilsystem weiter wenigstens eine erste Umlenkeinrichtung sowie ein drittes Umlenkelement mit einer dritten Spiegelfläche auf und weist das zweite optische Teilsystem weiter wenigstens eine zweite Umlenkeinrichtung sowie ein viertes Umlenkelement mit einer vierten Spiegelfläche auf. Dann ist die erste Umlenkeinrichtung im linken Abbildungsstrahlengang zwischen dem ersten Umlenkelement und dem dritten Umlenkelement angeordnet, und ist die zweite Umlenkeinrichtung im rechten Abbildungsstrahlengang zwischen dem zweiten Umlenkelement und dem vierten Umlenkelement angeordnet . Weiter ist die erste off-axis Linse zwischen dem ersten Umlenkelement und der ersten Umlenkeinrichtung angeordnet, und ist die zweite off-axis Linse zwischen dem zweiten Umlenkelement und der zweiten Umlenkeinrichtung angeordnet.According to one embodiment, the first optical subsystem further comprises at least one first deflection device and a third deflection element with a third mirror surface and the second optical subsystem further comprises at least one second deflection device and a fourth deflection element having a fourth mirror surface. Then the first deflection device is arranged in the left imaging beam path between the first deflection element and the third deflection element, and the second deflection device is arranged in the right imaging beam path between the second deflection element and the fourth deflection element. Furthermore, the first off-axis lens is arranged between the first deflecting element and the first deflecting device, and the second off-axis lens is arranged between the second deflecting element and the second deflecting device.
Somit können die Abbildungsstrahlengänge auch mehrfach gefaltet sein, wodurch die Kompaktheit des Systems erhöht wird.Thus, the imaging beam paths can also be folded several times, whereby the compactness of the system is increased.
Weiter kann das erste optische Teilsystem ein erstes Zoomsystem aufweisen, welches im linken Abbildungsstrahlengang zwischen dem dritten Umlenkelement und der ersten Umlenkeinrichtung angeordnet ist und relativ zueinander verlagerbare erste optische Zoom- Ξlcir.Gnte aufweiac, um eine variable Abbildungsvergrδßerung des linken Abbildungsstrahlengangs zu bewirken. Dabei weist das zweite optische Teilsystem ein zweites Zoomsystem auf, welches im rechten Abbildungsstrahlengang zwischen dem vierten Umlenkelement und der zweiten Umlenkeinrichtung angeordnet ist und relativ zueinander verlagerbare zweite optische Zoom-Elemente aufweist, um eine variable Abbildungsvergrößerung des rechten Abbildungsstrahlengangs zu bewirken.Furthermore, the first optical subsystem can have a first zoom system which is located in the left imaging beam path between the third deflecting element and the first deflecting device is arranged and displaceable relative to each other first optical zoom auflcir.Gnte aufweiac to cause a variable Abbildungsvergrδßerung the left imaging beam path. In this case, the second optical subsystem has a second zoom system which is arranged in the right-hand imaging beam path between the fourth deflection element and the second deflection device and has second optical zoom elements displaceable relative to one another in order to effect a variable imaging magnification of the right-hand imaging beam path.
Durch die Anordnung der Zoom-Elemente in den jeweiligen gefalteten Strahlengängen kann eine variable Abbildungsvergrößerung bei minimaler Baulänge des stereoskopischen optischen Systems reali- siert werden.By arranging the zoom elements in the respective folded beam paths, a variable image magnification can be realized with a minimum length of the stereoscopic optical system.
Gemäß einer Ausführungsform können die ersten optischen Zoom- Elemente des ersten Zoomsystems entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sein, die mit der ersten Symmetrieachse der ersten off-axis Linse einen Winkel von maximal 20° einschließt. Weiter können auch die zweiten optischen Zoom-Elemente des zweiten Zoomsystems entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sein, die mit der zweiten Symmetrieachse der zweiten off-axis Linse einen Winkel von maximal 20° einschließt.According to one embodiment, the first optical zoom elements of the first zoom system can be arranged along a common optical axis, which forms an angle of at most 20 ° with the first axis of symmetry of the first off-axis lens. Furthermore, the second optical zoom elements of the second zoom system can also be arranged along a common optical axis which encloses an angle of at most 20 ° with the second axis of symmetry of the second off-axis lens.
Aufgrund der damit bewirkten starken Faltung der Abbildungs- strahlengänge wird die Baulänge des stereoskopischen optischen Systems gering gehalten. Zudem verlagert sich ein Schwerpunkt des Systems in Folge einer Verlagerung der Zoom-Elemente bei einer derartigen Anordnung nur geringfügig.Due to the resulting strong convolution of the imaging beam paths, the overall length of the stereoscopic optical system is kept small. In addition, a focus of the system shifts due to a shift of the zoom elements in such an arrangement only slightly.
Weiter können die ersten optischen Zoom-Elemente des ersten Zoomsystems entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sein, die zu der ersten Symmetrieachse der ersten off-axis Linse parallel versetzt ist. Dann können auch die zweiten optischen Zoom-Elemente des zweiten Zoomsystems entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sein, die zu der zweiten Symmetrieachse der zweiten off-axis Linse parallel versetzt ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein stereoskopisches optisches System offenbart, welches zusätzlich oder alternativ ein erstes optisches Teilsystem mit einer Mehrzahl von optischen Elementen zur Bereitstellung eines linken Abbildungsstrahlen- gangs des stereoskopischen optischen Systems umfasst, wobei das erste optische Teilsystem zur Faltung des linken Abbildungsstrahlengangs wenigstens ein Umlenkelement sowie eine erste Umlenkeinrichtung aufweist. Weiter weist das optische System ein zweites optisches Teilsystem mit einer Mehrzahl von optischen Elementen zur Bereitstellung eines rechten Abbildungsstrahlengangs des stereoskopischen optischen Systems auf, wobei das zweite optische Teilsystem zur Faltung des rechten Abbildungsstrahlengangs wenigstens ein Umlenkelement sowie eine zweite Umlenkeinrichtung aufweist. Dabei sind die optischen Elemente des ersten optischen Teilsystems und die optischen Elemente des zweiten optischen Teilsystems bezüglich einer gemeinsamen Symmetrieebene im wesentlichen symmetrisch angeordnet. Zudem liegen ein Hauptstrahl des linken Abbildungsstrahlengangs zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement sowie der ersten Umlenkeinrich- tung und ein Hauptstrahl des rechten Abbildungsstrahlengangs zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement sowie der zweiten Umlenkeinrichtung jeweils in Ebenen, die mit der gemeinsamen Symmetrieebene jeweils einen kleinsten Winkel von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders be- vorzugt 90° einschließen. Weiter ist zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement des linken AbbildungsStrahlengangs und der ersten Umlenkeinrichtung und/oder zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement des rechten Abbildungsstrahlengangs und der zweiten Umlenkeinrichtung jeweils wenigstens eine optische An- Ordnung variabler Brechkraft angeordnet .Furthermore, the first optical zoom elements of the first zoom system can be arranged along a common optical axis, which is offset parallel to the first axis of symmetry of the first off-axis lens. Then, the second optical zoom elements of the second zoom system can also be arranged along a common optical axis, which is offset parallel to the second axis of symmetry of the second off-axis lens. According to a further embodiment, a stereoscopic optical system is disclosed which additionally or alternatively comprises a first optical subsystem with a plurality of optical elements for providing a left imaging beam path of the stereoscopic optical system, the first optical subsystem for folding the left imaging beam path at least one Has deflecting element and a first deflection. Furthermore, the optical system has a second optical subsystem with a plurality of optical elements for providing a right imaging beam path of the stereoscopic optical system, wherein the second optical subsystem for folding the right imaging beam path has at least one deflection element and a second deflection device. In this case, the optical elements of the first optical subsystem and the optical elements of the second optical subsystem are arranged substantially symmetrically with respect to a common plane of symmetry. In addition, a main beam of the left imaging beam path between the at least one deflecting element and the first deflecting device and a main beam of the right imaging beam path between the at least one deflecting element and the second deflecting device respectively in planes, each with the common plane of symmetry a smallest angle of between 45 ° and 135 °, and preferably between 75 ° and 105 °, and more preferably 90 °. Furthermore, at least one optical arrangement of variable refractive power is arranged between the at least one deflecting element of the left-hand imaging beam path and the first deflecting device and / or between the at least one deflecting element of the right-hand imaging beam path and the second deflecting device.
In diesem Zusammenhang bedeutet "im wesentlichen symmetrisch", dass die prinzipielle Anordnung der optischen Elemente symmetrisch ist, Asymmetrien im Kleinen (beispielsweise zur Dioptrien- anpassung) jedoch zulässig sind. Insbesondere ist eine derartige Asymmetrie jedoch beispielsweise nicht größer als ein halber maximaler Durchmesser des größten verwendeten optischen Elements. Weiter wird unter einem Hauptstrahl der Strahl größter Intensität des von dem jeweiligen Abbildungsstrahlengang geführ- ten Abbildungsstrahlenbündels verstanden. Zudem kann sich die optische Anordnung variabler Brechkraft aus einem oder mehreren optischen Elementen zusammensetzen.In this context, "essentially symmetrical" means that the basic arrangement of the optical elements is symmetrical, but asymmetries on a small scale (for example, for diopter adjustment) are permissible. In particular, however, such an asymmetry is, for example, not greater than half the maximum diameter of the largest optical element used. Furthermore, the beam of greatest intensity of the beam guided by the respective imaging beam path is guided under a main beam. th imaging ray bundle understood. In addition, the variable power optical assembly may be composed of one or more optical elements.
Der vorstehend angegebene Winkelbereich stellt sicher, dass die Hauptstrahlen der in den jeweiligen Abbildungsstrahlengängen geführten AbbildungsStrahlenbündel im wesentlichen rechtwinklig gefaltet werden und nach der Faltung in Richtungen verlaufen, die im Wesentlichen quer zu einer Beobachtungsrichtung des stereoskopischen optischen Systems und damit in der Regel quer zu einer Stirn eines Benutzers ausgerichtet sind. Handelt es sich bei der optischen Anordnung variabler Brechkraft um eine verlagerbare optische Linse, so stellt die Anordnung von jeweils wenigstens einer verlagerbaren Linse in einem derart gefalteten linken und rechten Abbildungsstrahlengang sicher, dass ein Schwerpunkt des Systems bei einer gleichzeitigen entgegengesetzten Verlagerung beider Linsen beider Abbildungsstrahlengänge automatisch unverändert bleibt oder sich nur geringfügig ändert. Dies führt dazu, dass das System besonders gut für die Verwen- düng in Kopflupen geeignet ist. Der Grund ist, dass sich der am Kopf eines Benutzers durch das Tragen der Kopflupe angreifende Hebelarm auch bei einer Verlagerung der Linsen nicht oder nur wenig ändert. Bei Verwendung des optischen Systems in einem Operationsmikroskop hingegen wird beispielsweise die auf ein Stativ wirkende Kraft vergleichmäßigt .The aforesaid angular range ensures that the principal rays of the imaging beams guided in the respective imaging beam paths are substantially perpendicularly folded and after folding in directions substantially transverse to a viewing direction of the stereoscopic optical system and thus generally transverse to a forehead of a user. If the optical arrangement of variable refractive power is a displaceable optical lens, then the arrangement of at least one displaceable lens in such a folded left and right imaging beam path ensures that a center of gravity of the system automatically results in a simultaneous opposite displacement of both lenses of both imaging beam paths remains unchanged or changes only slightly. As a result, the system is particularly well suited for use in head loops. The reason is that the lever arm acting on the head of a user by wearing the head-loupe does not change, or only slightly, with a displacement of the lenses. By contrast, when using the optical system in a surgical microscope, the force acting on a tripod is made uniform.
Gemäß einer Ausführungsform schließt ein Hauptstrahl des linken Abbildungsstrahlengangs zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement sowie der ersten Umlenkeinrichtung und ein Hauptstrahl des rechten Abbildungsstrahlengangs zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement sowie der zweiten Umlenkeinrichtung mit der gemeinsamen Symmetrieebene jeweils einen kleinsten Winkel von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° ein. Dabei stellt der angegebene Winkel- bereich sicher, dass die Hauptstrahlen der in den jeweiligen Abbildungsstrahlengängen geführten Abbildungsstrahlenbündel nach im wesentlichen rechtwinkliger Faltung in im wesentlichen entgegengesetzte Richtungen quer zu einer Beobachtungsrichtung des stereoskopischen optischen Systems und damit in der Regel quer zu einer Stirn eines Benutzers verlaufen.According to one embodiment, a main beam of the left imaging beam path between the at least one deflecting element and the first deflecting device and a main beam of the right imaging beam path between the at least one deflecting element and the second deflecting device with the common plane of symmetry each includes a minimum angle of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 °, and more preferably 90 °. In this case, the specified angular range ensures that the principal rays of the imaging beams guided in the respective imaging beam paths, following substantially orthogonal folding, are in substantially opposite directions transverse to an observation direction of the imaging beam stereoscopic optical system and thus usually run transversely to a user's forehead.
In diesem Zusammenhang wird betont, dass der "kleinste Winkel" in einer beliebigen Ebene liegen kann, in welcher auch der jeweilige Hauptstrahl liegt.In this context, it is emphasized that the "smallest angle" can lie in any plane in which the respective main beam lies.
Gemäß einer Ausführungsform weist das erste optische Teilsystem wenigstens ein erstes und ein drittes Umlenkelement auf. Weiter ist die erste Umlenkeinrichtung entlang des linken Abbildungs- strahlengangs zwischen den beiden ersten und dritten Umlenkelementen angeordnet. Dabei weist das zweite optische Teilsystem wenigstens ein zweites und ein viertes Umlenkelement auf, und ist die zweite Umlenkeinrichtung entlang des rechten Abbildungs- Strahlengangs zwischen den beiden zweiten und vierten Umlenkelementen angeordnet. Zudem liegen jeweils Hauptstrahlen des linken Abbildungsstrahlengangs zwischen dem ersten bzw. dritten Umlenkelement und der ersten Umlenkeinrichtung sowie jeweils Hauptstrahlen des rechten Abbildungsstrahlengangs zwischen dem zweiten bzw. vierten Umlenkelement und der zweiten Umlenkeinrichtung jeweils in Ebenen, die mit der gemeinsamen Symmetrieebene jeweils einen kleinsten Winkel von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° einschließen .According to one embodiment, the first optical subsystem has at least a first and a third deflection element. Furthermore, the first deflecting device is arranged along the left-hand imaging beam path between the two first and third deflecting elements. In this case, the second optical subsystem has at least a second and a fourth deflecting element, and the second deflecting device is arranged along the right-hand imaging beam path between the two second and fourth deflecting elements. In addition, in each case principal rays of the left imaging beam path between the first and third deflecting element and the first deflecting device and respective main rays of the right imaging beam path between the second and fourth deflecting element and the second deflecting device respectively in planes, each with the common plane of symmetry a smallest angle of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 ° and more preferably 90 °.
Gemäß einer Ausführungsform schließen jeweils Hauptstrahlen des linken Abbildungsstrahlengangs zwischen dem ersten bzw. dritten Umlenkelement und der ersten Umlenkeinrichtung sowie jeweils Hauptstrahlen des rechten Abbildungsstrahlengangs zwischen dem zweiten bzw. vierten Umlenkelement und der zweiten Umlenkeinrichtung mit der gemeinsamen Symmetrieebene jeweils einen kleinsten Winkel von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° ein.According to one embodiment, in each case main rays of the left imaging beam path between the first and third deflection element and the first deflection device and respective main rays of the right imaging beam path between the second and fourth deflection element and the second deflection device with the common plane of symmetry each close a minimum angle of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 ° and more preferably 90 °.
Diese wiederholte Faltung der AbbildungsStrahlengänge führt bei den angegebenen Winkelbereichen dazu, dass in den linken und rechten Abbildungsstrahlengängen geführte Hauptstrahlen in Bereichen des jeweiligen linken und rechten Abbildungsstrahlengangs im wesentlichen gegenparallel (d.h. im wesentlichen paral- IeI und in entgegengesetzte Richtungen) verlaufen. Dies erhöht die Kompaktheit des Systems.This repeated folding of the imaging beam paths leads at the specified angular ranges to the fact that main beams guided in the left and right imaging beam paths in areas of the respective left and right imaging beam paths are substantially counterparallel (ie substantially parallel). IeI and in opposite directions). This increases the compactness of the system.
Weiter kann die wenigstens eine optische Anordnung variabler Brechkraft jeweils eine verlagerbare optische Linse eines ersten bzw. zweiten Zoomsystems sein, welches jeweils im linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengang zwischen dem wenigstens jeweils einen Umlenkelement und der ersten bzw. zweiten Umlenkeinrichtung angeordnet ist. Das erste bzw. zweite Zoomsystem weist da- bei jeweils relativ zueinander verlagerbare optische Zoom-Elemente auf, um eine variable Abbildungsvergrδßerung des linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengangs zu bewirken.Furthermore, the at least one optical arrangement of variable refractive power can each be a displaceable optical lens of a first or second zoom system, which is arranged in each case in the left or right imaging beam path between the at least one deflecting element and the first or second deflecting device. In this case, the first and second zoom systems each have optical zoom elements which can be displaced relative to one another in order to bring about a variable imaging magnification of the left or right imaging beam path.
Die Linsen von Zoomsystemen müssen in der Praxis häufig ver- lagert werden, wobei die jeweiligen Linsen des linken und rechten Abbildungsstrahlenganges in der Regel zeitgleich und um die gleiche Distanz verlagert werden. Daher ist es von besonderem Vorteil, wenn ein Schwerpunkt des optischen Systems bei einer Verlagerung dieser Linsen im wesentlichen unverändert bleibt.In practice, the lenses of zoom systems frequently have to be displaced, with the respective lenses of the left and right imaging beam paths generally being displaced simultaneously and by the same distance. Therefore, it is particularly advantageous if a center of gravity of the optical system remains substantially unchanged during a displacement of these lenses.
Dabei können die ersten optischen Zoom-Elemente des ersten Zoomsystems im linken Abbildungsstrahlengang entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sein, die in einer Ebene liegt, welche mit der gemeinsamen Symmetrieachse oder Symmetrieebene einen kleinsten Winkel von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° einschließt. Entsprechend können die zweiten optischen Zoom-Elemente des zweiten Zoomsystems im rechten Abbildungsstrahlengang entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sein, die in einer Ebene liegt, welche mit der gemeinsamen Symmetrieachse oder Symmetrieebene einen kleinsten Winkel von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° einschließt.In this case, the first optical zoom elements of the first zoom system in the left imaging beam path along a common optical axis may be arranged, which lies in a plane which with the common axis of symmetry or symmetry plane a minimum angle of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 ° and more preferably 90 °. Correspondingly, the second optical zoom elements of the second zoom system can be arranged in the right-hand imaging beam path along a common optical axis lying in a plane having a minimum angle of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° with the common axis of symmetry or symmetry plane and 105 ° and more preferably 90 °.
Aufgrund des angegebenen Winkelbereichs ist gewährleistet, dass ein Schwerpunkt des Systems sich auch bei einer Verlagerung von Linsen der Zoomsysteme nicht oder nur geringfügig verlagert . Gemäß einer Ausführungsform schließen die gemeinsamen optischen Achsen der ersten bzw. zweiten optischen Zoom-Elemente des ersten bzw. zweiLeu Zoomsystems jeweils direkt mit der gemeinsamen Symmetrieachse oder Symmetrieebene einen kleinsten Winkel von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° ein.Due to the specified angle range, it is ensured that a center of gravity of the system does not shift or only slightly displaces even when the lenses of the zoom systems are displaced. According to one embodiment, the common optical axes of the first and second zoom optical elements of the first and second zoom systems, respectively, subtend only a minimum angle of between 45 ° and 135 °, and preferably between 75 ° and 105 °, directly with the common axis of symmetry or plane of symmetry more preferably 90 °.
Der angegebene Winkelbereich stellt sicher, dass die optischen Achsen der Zoomsysteme im wesentlichen senkrecht zu der gemein- samen Symmetrieachse oder Symmetrieebene und in im wesentlichen entgegengesetzte Richtungen verlaufen.The indicated angular range ensures that the optical axes of the zoom systems are substantially perpendicular to the common axis of symmetry or plane of symmetry and in substantially opposite directions.
Gemäß einer Ausführungsform sind die ersten optischen Zoom-Elemente des ersten Zoomsystems zwischen dem dritten Umlenkelement und der ersten Umlenkeinrichtung entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet, die zu einem in dem linken Abbildungsstrahlengang zwischen dem ersten Umlenkelement und der ersten Umlenkeinrichtung geführten Hauptstrahl parallel versetzt ist. Weiter sind die zweiten optischen Zoom-Elemente des zweiten Zoomsystems zwischen dem vierten Umlenkelement und der zweiten Umlenkeinrichtung entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet, die zu einem in dem rechten Abbildungsstrahlengang zwischen dem zweiten Umlenkelement und der zweiten Umlenkeinrichtung geführten Hauptstrahl parallel versetzt ist.According to one embodiment, the first optical zoom elements of the first zoom system are arranged between the third deflection element and the first deflection device along a common optical axis, which is offset parallel to a main beam guided in the left imaging beam path between the first deflection element and the first deflection device. Furthermore, the second optical zoom elements of the second zoom system are arranged between the fourth deflecting element and the second deflecting device along a common optical axis which is offset parallel to a main beam guided in the right-hand imaging beam path between the second deflecting element and the second deflecting device.
Dies parallele Anordnung begünstigt eine hohe Kompaktheit des Systems .This parallel arrangement favors a high degree of compactness of the system.
Alternativ oder zusätzlich kann die zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement des linken Abbildungsstrahlengangs und der ersten Umlenkeinrichtung und/oder zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement des rechten Abbildungsstrahlengangs und der zweiten Umlenkeinrichtung jeweils vorgesehene wenigstens eine optische Anordnung variabler Brechkraft jeweils eine verlager- bare optische Linse sein. Die verlagerbare optische Linse ist jeweils zur Einstellung eines Arbeitsabstandes des stereoskopischen optischen Systems relativ zu einem weiteren optischen Element des linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengangs verlagerbar. Alternativ oder auch zusätzlich kann die wenigstens eine opti- Anordnung variabler Brechkraft auch jeweils eine Flüssigkristalllinse oder eine Flüssigkeitslinse sein, deren jeweilige Brechkraft durch (vorzugsweise elektrisches) Ansteuern einstellbar ist.As an alternative or in addition, the at least one optical arrangement of variable refractive power provided between the at least one deflecting element of the left imaging beam path and the first deflecting device and / or between the at least one deflecting element of the right imaging beam path and the second deflecting device can each be a displaceable optical lens. The displaceable optical lens is displaceable in each case for setting a working distance of the stereoscopic optical system relative to a further optical element of the left or right imaging beam path. Alternatively or additionally, the at least one opti-array of variable refractive power can also each be a liquid crystal lens or a liquid lens whose respective refractive power can be adjusted by (preferably electric) driving.
Dabei kann bei geeigneter Wahl der optischen Oberflächen der wenigstens einen verlagerbaren optischen Linse bzw. Flüssig- kristalllinse / Flüssigkeitslinse und des zugehörigen optischen Elements (beispielsweise eine optische Linse oder ein optischer Freiformspiegel (z. B. ein Spiegel mit nicht-torischer und nicht-sparischer (und somit atorischer) Spiegelfläche und rotationssymmetrischer Wirkung) ) , auf welches die Relativbewegung der optischen Linse bezogen ist, automatisch sichergestellt werden, dass sich die linken und rechten Abbildungsstrahlengänge auch nach einer Verlagerung unter Einschluss eines Stereowinkels in der Objektebene schneiden.In this case, with a suitable choice of the optical surfaces of the at least one displaceable optical lens or liquid crystal / liquid lens and the associated optical element (for example an optical lens or an optical freeform mirror (eg a mirror with non-toric and non-sparing (and thus atorischer) mirror surface and rotationally symmetric effect)), to which the relative movement of the optical lens is related, automatically ensure that intersect the left and right imaging beam paths even after a shift, including a stereo angle in the object plane.
Weiter können die ersten und zweiten Umlenkeinrichtungen jeweils ausgebildet sein, um eine Faltung des linken bzw. rechten AbbildungsStrahlengangs um zwischen 155° und 205° und bevorzugt zwischen 170° und 190° und besonders bevorzugt 180° zu bewirken. Zudem können die ersten und zweiten und/oder die dritten und vierten Umlenkelemente jeweils ausgebildet sein, um eine Faltung des linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengangs um zwischen 65° und 115° und bevorzugt zwischen 80° und 100° und besonders bevorzugt 90° zu bewirken.Furthermore, the first and second deflection devices can each be designed to effect a folding of the left or right imaging beam path by between 155 ° and 205 ° and preferably between 170 ° and 190 ° and particularly preferably 180 °. In addition, the first and second and / or the third and fourth deflection elements can each be designed to effect a folding of the left or right imaging beam path by between 65 ° and 115 ° and preferably between 80 ° and 100 ° and particularly preferably 90 °.
Dies führt dazu, dass ein Bereich des linken und des rechten Abbildungsstrahlenganges jeweils U-förmig verläuft.As a result, an area of the left and right imaging beam paths is U-shaped in each case.
Dabei können die ersten und zweiten Umlenkeinrichtungen beispielsweise jeweils zwei optische Spiegelflächen aufweisen, die miteinander jeweils einen Winkel zwischen 85° und 95° und bevorzugt 90° einschließen.In this case, the first and second deflection devices can each have, for example, two optical mirror surfaces, which in each case enclose an angle between 85 ° and 95 ° and preferably 90 °.
Weiter können die erste und zweite Umlenkeinrichtung bezogen auf eine gemeinsame Symmetrieebene symmetrisch angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Winkel zwischen der ersten Spiegelfläche des ersten Umlenkelements und der zweiten Spiegelfläche des zweiten Umlenkelements zwischen 50° und 130° und ins- besondere zwischen 80° und 100° und bevorzugt 90° betragen.Furthermore, the first and second deflection devices can be arranged symmetrically with respect to a common plane of symmetry. According to one embodiment, an angle between the first mirror surface of the first deflecting element and the second mirror surface of the second deflecting element may be between 50 ° and 130 ° and in particular between 80 ° and 100 ° and preferably 90 °.
Weiter können die ersten und zweiten Spiegelflächen des ersten und zweiten Umlenkelements bezogen auf eine gemeinsame Symmet- rieebene symmetrisch angeordnet sein.Furthermore, the first and second mirror surfaces of the first and second deflecting elements can be arranged symmetrically with respect to a common symmetry plane.
Das stereoskopische optische System kann weiter ein Bestrahlungssystem mit einer Strahlenquelle zum Emittieren von Strahlung und mit einer Bestrahlungs-Optik zum Bereitstellen eines Bestrahlungs-Strahlenganges für die von der Strahlenquelle emit- tierte Strahlung aufweisen.The stereoscopic optical system can further comprise an irradiation system with a radiation source for emitting radiation and with irradiation optics for providing an irradiation beam path for the radiation emitted by the radiation source.
Gemäß einer Ausführungsform können dann die ersten und zweiten Spiegelflächen des ersten und zweiten Umlenkelements jeweils zumindest bereichsweise für von dem Bestrahlungs-Strahlengang ge- führte Strahlung eine höhere Transparenz aufweisen als für im linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengang geführte Strahlung und/oder voneinander um einen Abstand größer Null beabstandet sein. Dann verläuft der von der Bestrahlungs-Optik bereitgestellte Bestrahlungs-Strahlengang durch die erhöhte Transparenz der ersten und zweiten Spiegelflächen hindurch und/oder durch den Abstand zwischen den beiden ersten und zweiten Spiegelflächen hindurch.According to one embodiment, the first and second mirror surfaces of the first and second deflecting elements can then have a higher transparency at least in regions for radiation guided by the irradiation beam path than for radiation guided in the left or right imaging beam path and / or larger by a distance Be zero spaced. The irradiation beam path provided by the irradiation optics then passes through the increased transparency of the first and second mirror surfaces and / or through the distance between the two first and second mirror surfaces.
In Verbindung mit einer Faltung der Abbildungsstrahlengänge kann so eine Null-Grad Bestrahlung (zum Beispiel eine Null-Grad Beleuchtung) realisiert werden. Auch eine Null-Grad Infrarotbestrahlung zum Beispiel für Fluoreszenzanwendung oder eine Null-Grad Laserbestrahlung zu Therapiezwecken ist so auf einfache Weise möglich.In conjunction with a convolution of the imaging beam paths, a zero-degree irradiation (for example a zero-degree illumination) can thus be realized. Even a zero-degree infrared irradiation, for example, for fluorescence application or a zero-degree laser irradiation for therapeutic purposes is so easily possible.
Gemäß einer Ausführungsform weist wenigstens ein Umlenkelement und/oder wenigstens eine Umlenkeinrichtung des ersten und zweiten optischen Teilsystems jeweils eine gekrümmte Spiegelfläche auf, die einen Krümmungsradius kleiner als zehn Meter und vorzugsweise kleiner als ein Meter aufweist. Dabei kann die gekrümmte Spiegelfläche auch wenigstens zwei unterschiedliche ICrüminungsradieri aufweisen, wobei die wenigstens zwei Krümmungsradien kleiner als zehn Meter und vorzugsweise kleiner als ein Meter sind. Dabei beträgt ein Unterschied zwischen den wenigstens zwei unterschiedlichen (und vorzugsweise zueinander orthogonalen) Krümmungsradien mindestens 5% und bevorzugt mindestens 10% und besonders bevorzugt mindestens 20% des größeren Krümmungsradius der beiden Krümmungsradien. Die Spiegelflächen mit den vorsehend beschriebenen Krümmungsradien sind bevorzugt weder torisch noch sphärisch und weisen vorzugsweise eine von Null verschiedene Brennweite auf. Kennzeichnend ist, dass die entsprechend gekrümmten Spiegelflächen hinsichtlich des durch sie jeweils gefalteten Abbildungsstrahlengangs eine rotationssymmet- rische Wirkung aufweisen.According to one embodiment, at least one deflecting element and / or at least one deflecting device of the first and second optical subsystems each have a curved mirror surface having a radius of curvature smaller than ten meters and preferably less than one meter. In this case, the curved mirror surface may also have at least two different ICrminmierenradieri, wherein the at least two radii of curvature are less than ten meters and preferably less than one meter. In this case, a difference between the at least two different (and preferably mutually orthogonal) radii of curvature is at least 5% and preferably at least 10% and particularly preferably at least 20% of the larger radius of curvature of the two radii of curvature. The mirror surfaces with the radii of curvature described above are preferably neither toric nor spherical and preferably have a focal length different from zero. It is characteristic that the correspondingly curved mirror surfaces have a rotationally symmetrical effect with regard to the imaging beam path folded through them.
Gemäß einer Ausführungsform sind die gekrümmten Spiegelflächen des wenigstens einen Umlenkelements und/oder der wenigstens einen Umlenkeinrichtung des ersten und zweiten optischen Teil- Systems so ausgebildet und angeordnet, dass eine Verbindungsgerade zwischen einem Flächenschwerpunkt der gekrümmten Spiegelfläche des ersten Teilsystems und einem Flächenschwerpunkt der gekrümmten Spiegelfläche des zweiten Teilsystems, sowie eine Verbindungsgerade zwischen einem minimalen Krümmungsmittelpunkt (Mittelpunkt des durch die gekrümmte Spiegelfläche am Flächenschwerpunkt der gekrümmten Spiegelfläche festgelegten kleinsten Krümmungskreises) der gekrümmten Spiegelfläche des ersten Teilsystems und einem minimalen Krümmungsmittelpunkt der gekrümmten Spiegelfläche des zweiten Teilsystems, nicht co-axial sind. Bei- spielsweise können die Verbindungsgeraden der Flächenschwerpunkte und minimalen Krümmungsmittelpunkte der Spiegelflächen parallel versetzt, gewinkelt oder windschief zueinander sein. Gemäß einer Ausführungsform sind die Verbindungsgeraden der Flächenschwerpunkte und minimalen Krümmungsmittelpunkte der Spiegelflächen um mehr als 0,1% und insbesondere um mehr als 1% und weiter insbesondere um mehr als 5% eines minimalen Krümmungsradius am Flächenschwerpunkt von einer der gekrümmten Spiegelflächen beabstandet. Somit ist es anstelle der vorstehend beschriebenen Verwendung von off-axis Linsen auch möglich, eine oder mehrere bzw. sogar all« off-axis LiriGcr. (und benachbarte optische Umlenkelemente bzw. benachbarte Spiegelflächen von Umlenkeinrichtungen) durch gekrümmte optische Spiegel mit einer gekrümmten Spiegelfläche zu ersetzen. Dabei sind die gekrümmten Spiegelflächen jeweils so gewählt, dass eine Parallaxenfreiheit eines in dem jeweiligen Abbildungsstrahlengang geführten und von der jeweiligen Spiegelfläche reflektierten Abbildungsstrahlenbündels innerhalb eines Arbeitsbereichs des Systems immer bestehen bleibt. Die Verwendung gekrümmter Spiegel anstelle von off-axis Linsen und benachbarten optischen Umlenkelementen bzw. benachbarten Spiegelflächen von Umlenkeinrichtungen führt zu einer deutlichen Gewichtseinsparung des stereoskopischen optischen Systems. Dies ist insbesondere bei Verwendung des stereoskopischen optischen Systems als Kopflupe von Vorteil. Dabei können zwei entlang eines gemeinsamen Strahlengangs mit Abstand benachbarte gekrümmte Spiegel ebenso wie die vorstehend beschriebenen benachbarten off-axis Linsen mittels eines Aktuators relativ zueinan- der verlagert werden, um die Brennweite der so gebildeten optischen Anordnung zu verändern.According to one embodiment, the curved mirror surfaces of the at least one deflecting element and / or the at least one deflecting device of the first and second optical sub-system are formed and arranged such that a connecting straight line between a centroid of the curved mirror surface of the first subsystem and a centroid of the curved mirror surface of the second subsystem, as well as a connecting line between a minimum center of curvature (center of the curvilinear surface defined by the curved mirror surface of the curved mirror surface smallest curvature circle) of the curved mirror surface of the first subsystem and a minimum center of curvature of the curved mirror surface of the second subsystem, are not co-axial. For example, the connecting straight lines of the centroids and minimum centers of curvature of the mirror surfaces can be parallel offset, angled or skewed relative to each other. According to an embodiment, the connecting straight lines of the centroids and minimum centers of curvature of the mirror surfaces are spaced apart from one of the curved mirror surfaces by more than 0.1% and in particular more than 1% and more particularly more than 5% of a minimum radius of curvature at the centroid. Thus, instead of the use of off-axis lenses described above, it is also possible to use one or more or even all off-axis LiriGcr. (and adjacent optical deflection elements or adjacent mirror surfaces of deflection devices) to be replaced by curved optical mirror with a curved mirror surface. In this case, the curved mirror surfaces are each chosen so that a parallax freedom of a guided in the respective imaging beam path and reflected by the respective mirror surface imaging beam within a workspace of the system always remains. The use of curved mirrors instead of off-axis lenses and adjacent optical deflection elements or adjacent mirror surfaces of deflection devices leads to a significant weight saving of the stereoscopic optical system. This is particularly advantageous when using the stereoscopic optical system as a head-loupe. In this case, two curved mirrors spaced apart along a common beam path, as well as the above-described adjacent off-axis lenses, can be displaced relative to one another by means of an actuator in order to change the focal length of the optical arrangement thus formed.
Gemäß einer Ausführungsform weist das erste optische Teilsystem weiter ein erstes Okularsystem und das zweite optische Teil- System weiter ein zweites Okularsystem auf, wobei ein Haupt- strahl des in dem ersten Okularsystem geführten linken Abbildungsstrahlengangs sowie ein Hauptstrahl des in dem zweiten Okularsystem geführten rechten Abbildungsstrahlengangs im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.According to one embodiment, the first optical subsystem further comprises a first eyepiece system and the second optical subsystem further comprises a second eyepiece system, wherein a main beam of the guided in the first eyepiece left imaging beam path and a main beam of the guided in the second eyepiece right imaging beam path in essentially parallel to each other.
Dabei bedeutet "im wesentlichen parallel" dass sich zwei jeweils von einem der beiden Hauptstrahlen und einer kürzesten Verbindungsgeraden zwischen den beiden Hauptstrahlen, welche auf beiden Hauptstrahlen senkrecht steht, aufgespannte Ebenen (oder direkt Verlängerungen der beiden Strahlengänge) unter einem Winkel kleiner 20°, vorzugsweise kleiner 10° besonders bevorzugt kleiner 5° schneiden. In Verbindung mit einem im wesentlichen symmetrischen Aufbau des optischen Systems führt diese Anordnung dazu, dass die Haupt- strahlen der in der. beiden Ckuiaj.Systemen gerührten Abbildungs- strahlengänge auch im wesentlichen parallel zur gemeinsamen Sym- metrieebene des optischen Systems verlaufen. Dabei können Hauptstrahlen des linken und rechten Abbildungsstrahlengangs im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen.In this case, "essentially parallel" means that two planes (or direct extensions of the two beam paths) respectively spanned by one of the two main beams and a shortest connecting straight line between the two main beams, which are perpendicular to both main beams, are at an angle smaller than 20 °, preferably smaller than 10 °, more preferably smaller than 5 °. In conjunction with a substantially symmetrical design of the optical system, this arrangement results in that the main rays of the in the. Both radiating systems are also essentially parallel to the common symmetry plane of the optical system. In this case, main beams of the left and right imaging beam path can lie substantially in a common plane.
Das stereoskopische optische System kann weiter ein Befesti- gungssystem aufweisen, welches konfiguriert ist, um an einem Kopf eines Benutzers befestigt zu werden.The stereoscopic optical system may further include a mounting system configured to be attached to a user's head.
Aufgrund des geringen Gewichts und des mit der kleinen Baulänge verbundenen geringen Hebelarms ist das erfindungsgemäße stereo- skopische optische System besonders gut als Kopflupe geeignet.Due to the low weight and the small lever arm associated with the small overall length, the stereoscopic optical system according to the invention is particularly well suited as a head-mounted magnifier.
Alternativ kann das stereoskopische optische System jedoch auch beispielsweise ein Stereomikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, sein.Alternatively, however, the stereoscopic optical system may also be, for example, a stereomicroscope, in particular a surgical microscope.
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 zeigtHereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same or similar elements are provided with the same or similar reference numerals. It shows
Figur 1 in schematischer Darstellung einen Strahlengang durch ein stereoskopisches optisches System gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;Figure 1 is a schematic representation of a beam path through a stereoscopic optical system according to a first embodiment of the present invention;
Figur 2 in schematischer Darstellung eine Ansicht einer Kopf- lupe, in die das stereoskopische optische System aus Figur 1, Figur 4 oder Figur 5 integriert ist;FIG. 2 is a schematic representation of a view of a head magnifier into which the stereoscopic optical system from FIG. 1, FIG. 4 or FIG. 5 is integrated;
Figur 3A eine schematische Aufsicht auf zwei off-axis Linsen vor dem Einbau in das stereoskopische optische System aus Figur 1 , Figur 4 oder Figur 5 ; Figur 3B eine, schematische Aufsicht auf zwei alternative off- axis Linsen vor dem Einbau in das stereoskopische υpLische System aus Figur 1, Figur 4 oder Figur 5;Figure 3A is a schematic plan view of two off-axis lenses prior to installation in the stereoscopic optical system of Figure 1, Figure 4 or Figure 5; FIG. 3B shows a schematic plan view of two alternative off-axis lenses before installation in the stereoscopic optical system from FIG. 1, FIG. 4 or FIG. 5;
Figur 3C eine schematische Ansicht, welche wesentliche Eigenschaften von off-axis Linsen verdeutlicht;Figure 3C is a schematic view illustrating essential characteristics of off-axis lenses;
Figur 4 in schematischer Darstellung einen Strahlengang durch ein stereoskopisches optisches System gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform der vorliegendenFIG. 4 is a schematic representation of a beam path through a stereoscopic optical system according to a first alternative embodiment of the present invention
Erfindung;Invention;
Figur 5 in schematischer Darstellung einen Strahlengang durch ein stereoskopisches optisches System gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform der vorliegendenFIG. 5 shows a schematic illustration of a beam path through a stereoscopic optical system according to a second alternative embodiment of the present invention
Erfindung;Invention;
Figur 6 in schematischer Darstellung einen Strahlengang durch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Greenough- System; undFigure 6 is a schematic representation of a beam path through a known from the prior art Greenough system; and
Figur 7 in schematischer Darstellung einen Strahlengang durch ein weiteres stereoskopisches System nach dem Stand der Technik.Figure 7 shows a schematic representation of a beam path through another stereoscopic system according to the prior art.
In Figur 1 ist schematisch ein Strahlengang durch ein stereoskopisches optisches System gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt .FIG. 1 schematically shows a beam path through a stereoscopic optical system according to a first embodiment.
Das stereoskopische optische System 1 ist für linke (erste) und rechte (zweite) AbbildungsStrahlengänge 14L und 14R bezüglich einer gemeinsamen Symmetrieebene 22 des optischen Systems 1 symmetrisch aus einem linken (ersten) optischen Teilsystem 2L und einem rechten (zweiten) optischen Teilsystem 2R aufgebaut. Zur Bereitstellung des linken und rechten Abbildungsstrahlengangs 14L, 14R weisen die linken und rechten optischen Teilsysteme 2L, 2R jeweils eine Mehrzahl optischer Elemente 3L, 3R, 4L, 4R, 5L, 5R, 6L, 6R, 7L, 7R, 8L, 8R, 9L, 9R, 10L, 1OR, HL, HR, 12L, 12R auf . Dabei ist zu betonen, dass kleine Abweichungen von der Symmetrie beispielsweise zur Dioptrienanpassung jedoch zulässig sind. Vüϊ-.uybweise betragen diese Abweichungen jedoch nicht mehr als ein halber Durchmesser eines größten verwendeten optischen Elements .The stereoscopic optical system 1 is symmetrically constructed of a left (first) optical subsystem 2L and a right (second) optical subsystem 2R for left (first) and right (second) imaging optical paths 14L and 14R with respect to a common plane of symmetry 22 of the optical system 1. To provide the left and right imaging beam paths 14L, 14R, the left and right optical subsystems 2L, 2R each have a plurality of optical elements 3L, 3R, 4L, 4R, 5L, 5R, 6L, 6R, 7L, 7R, 8L, 8R, 9L , 9R, 10L, 1OR, HL, HR, 12L, 12R on . It should be emphasized that small deviations from the symmetry, for example, for diopter adjustment are allowed. However, these deviations are no more than half the diameter of a largest optical element used.
In den Figuren 1 werden der linke und rechte Abbildungsstrahlengang 14L, 14R durch die jeweiligen Hauptstrahlen der sie durchlaufenden Abbildungsstrahlenbündel repräsentiert . Dabei ist ein Hauptstrahl der Strahl größter Intensität eines jeweiligen Strahlenbündels .In Figs. 1, the left and right imaging beam paths 14L, 14R are represented by the respective main beams of the imaging beams passing through them. In this case, a main beam of the beam is the largest intensity of a respective beam.
Ein linkes bzw. rechtes Auge 13L und 13R eines Benutzers blickt in jeweils ein linkes bzw. rechtes Austrittsokular des Systems 1. Das linke bzw. rechte Austrittsokular wird jeweils von zwei optischen Linsen HL, 12L bzw. HR, 12R, gebildet, die paarweise von einer (nicht gezeigten) Fassung getragen werden. Dabei verlaufen ein Hauptstrahl des in dem linken Austrittsokular geführten linken Abbildungsstrahlengangs 14L sowie ein Hauptstrahl des in dem rechten Austrittsokular geführten rechten Abbildungsstrahlengangs 14R relativ zueinander (und damit jeweils auch relativ zur gemeinsamen Symmetrieebene 22) parallel und in eine gleiche Richtung. Es ist jedoch keine absolute Parallelität erforderlich. Vielmehr ist es ausreichend, wenn sich zwei jeweils von einem der beiden Hauptstrahlen und einer kürzesten Verbindungsgeraden zwischen den beiden Hauptstrahlen (welche Verbindungsgerade auf beiden Hauptstrahlen senkrecht steht) aufgespannte Ebenen (oder direkt Verlängerungen der beiden Hauptstrahlen) unter einem Winkel kleiner 20°, vorzugsweise kleiner 10° besonders bevorzugt kleiner 5° schneiden. Alternativ zu dem linken bzw. rechten Austrittsokular kann auch jeweils ein (nicht gezeigter) Kameraadapter mit einem ortsauflösenden Digitalsensor vorgesehen sein.Left and right eye 13L and 13R of a user respectively face a left and right exit eyepieces of the system 1, respectively. The left and right exit eyepieces are each formed by two optical lenses HL, 12L and HR, 12R, respectively, paired a (not shown) version worn. In this case, a main beam of the guided in the left exit eyepiece left imaging beam path 14L and a main beam of the guided in the right exit eyepiece right imaging beam 14R relative to each other (and thus also relative to the common plane of symmetry 22) parallel and in a same direction. However, no absolute parallelism is required. Rather, it is sufficient if two in each case by one of the two main rays and a shortest straight line between the two main beams (which connecting straight line perpendicular to both main rays) spanned planes (or direct extensions of the two main beams) at an angle less than 20 °, preferably smaller 10 °, more preferably less than 5 °. As an alternative to the left or right exit eyepiece, a camera adapter (not shown) may also be provided in each case with a position-resolving digital sensor.
Der linke und der rechte Abbildungsstrahlengang 14L und 14R werden durch Spiegelflächen von ersten, zweiten, dritten und vierten optischen Spiegeln 3L, 3R, 10L, 1OR und Spiegelflächen eines ersten und zweiten Prismas 6L, 6R mehrfach gefaltet. Dabei ist das erste Prisma 6L zwischen dem ersten und dem dritten optischen Spiegel 3L, 1OL angeordnet und bewirkt durch zwei aufeinanderfolgende Faltungen um 90° eine Faltung des linken Abbil- dungsst-rabiengangec 14L um 160= . Entsprechend ist das zweite Prisma 6R zwischen dem zweiten und dem vierten optischen Spiegel 3R, 1OR angeordnet und bewirkt durch zwei aufeinanderfolgende Faltungen um 90° eine Faltung des rechten Abbildungsstrahlenganges 14R um 180°.The left and right imaging beam paths 14L and 14R are multiply folded by mirror surfaces of first, second, third and fourth optical mirrors 3L, 3R, 10L, 1OR and mirror surfaces of first and second prisms 6L, 6R. In this case, the first prism 6L is between the first and the third optical mirror 3L, 1OL arranged and caused by two successive convolutions by 90 °, a convolution of the left Bildstungsst-rabiengangec 14L by 160 =. Correspondingly, the second prism 6R is arranged between the second and the fourth optical mirrors 3R, 1OR and effects a folding of the right-hand imaging beam path 14R through 180 ° by two successive convolutions by 90 °.
Die Faltung durch das erste und zweite Prisma 6L, 6R kann alter- nativ aber auch von 180° verschieden sein und insbesondere zwischen 135° und 225° und bevorzugt zwischen 170° und 190° betragen.Alternatively, the folding by the first and second prisms 6L, 6R may also be different from 180 ° and in particular between 135 ° and 225 ° and preferably between 170 ° and 190 °.
Weiter schließt jeweils ein Hauptstrahl des linken Abbildungs- Strahlengangs 14L zwischen dem ersten bzw. dritten optischen Spiegel 3L, 10L und dem ersten Prisma 6L sowie jeweils ein Hauptstrahl des rechten Abbildungsstrahlengangs 14R zwischen dem zweiten bzw. vierten optischen Spiegel 3R, 1OR und dem zweiten Prisma 6R mit der gemeinsamen Symmetrieebene 22 jeweils einen kleinsten Winkel γl, γ2, ηl, η2 von jeweils 90° ein. Entsprechend bewirken der erste und zweite Spiegel 3L, 3R jeweils eine Faltung des linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengangs 14L, 14R um im wesentlichen 90°. Dabei soll unter einer Faltung um "im wesentlichen 90°" eine Faltung um zwischen 65° und 115° und ins- besondere eine Faltung um zwischen 80° und 100° verstanden werden .Further, a main beam of the left imaging optical path 14L between the first and third optical mirrors 3L, 10L and the first prism 6L and a main ray of the right imaging optical path 14R respectively between the second and fourth optical mirrors 3R, 1OR and the second prism respectively 6R with the common plane of symmetry 22 each have a smallest angle γ1, γ2, η1, η2 of 90 ° in each case. Correspondingly, the first and second mirrors 3L, 3R respectively cause a convolution of the left and right imaging beam paths 14L, 14R by substantially 90 °. A folding around "essentially 90 °" is to be understood as a folding around between 65 ° and 115 ° and in particular a folding around between 80 ° and 100 °.
Es ist zu betonen, dass die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf einen Winkel γl, γ2, ηl, η2 von 90° beschränkt ist. Vielmehr kann der Winkel beispielsweise zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° betragen. Weiter ist es nicht zwingend erforderlich, dass die vorstehend genannten Winkel die allerkleinsten Winkel zwischen den jeweiligen Hauptstrahlen und der Symmetrieebene 22 sind. Vielmehr kann es ausreichend sein, wenn die Hauptstrahlen jeweils in Ebenen liegen, die mit der gemeinsamen Symmetrieebene 22 jeweils einen kleinsten Winkel γl, γ2 , ηl, η2 von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° einschließen. Weiter werden der linke und der rechte Abbildungsstrahlengang 14L und 14R durch erste, zweite, dritte und vierte optische Linsen 4T., 4R# 5L, 5R derart «abgebildet, daß sie sich in einer Objektebene 23 schneiden und dabei einen von Null verschiedenen Stereowinkel α einschließen. Das stereoskopische optische System 1 bildet somit auf jedes Auge 13L, 13R eines Benutzers ein Bild eines in der Objektebene 23 angeordneten (nicht gezeigten) Objekts ab, wobei sich die Betrachtungswinkel der beiden Bilder um den Stereowinkel α unterscheiden. In der Folge entsteht beim Betrachter ein stereoskopischer Raumeindruck für das betrachtete Objekt. Die Größe des Stereowinkels α hängt von einem jeweiligen Arbeitsabstand der Objektebene von dem stereoskopischen optischen System 1 ab. Der Stereowinkel α beträgt vorzugsweise zwischen 1° und 18° und besonders bevorzugt zwischen 6° und 8°.It should be emphasized, however, that the present invention is not limited to an angle γl, γ2, ηl, η2 of 90 °. Rather, the angle may for example be between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 °. Furthermore, it is not absolutely necessary for the abovementioned angles to be the very smallest angles between the respective main beams and the plane of symmetry 22. Rather, it may be sufficient if the principal rays each lie in planes which, with the common plane of symmetry 22, each have a smallest angle γ 1, γ 2, η 1, η 2 of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 ° and particularly preferably 90 ° ° include. Further, the left and right imaging beam paths 14L and 14R are imaged by first, second, third and fourth optical lenses 4T., 4R # 5L, 5R to intersect in an object plane 23 while enclosing a non-zero stereo angle α , The stereoscopic optical system 1 thus images on each eye 13L, 13R of a user an image of an object (not shown) arranged in the object plane 23, the viewing angles of the two images differing by the stereo angle α. As a result, the viewer creates a stereoscopic spatial impression of the object under consideration. The size of the stereo angle α depends on a respective working distance of the object plane from the stereoscopic optical system 1. The stereo angle α is preferably between 1 ° and 18 ° and more preferably between 6 ° and 8 °.
Von der Objektebene 23 kommend werden die beiden Abbildungs- strahlengänge 14L, 14R jeweils durch die Spiegelfläche des ersten und zweiten optischen Spiegels 3L bzw. 3R des linken bzw. rechten optischen Teilsystems 2L bzw. 2R um 90° in entgegen- gesetzte Richtungen gefaltet. In der gezeigten Ausführungsform schließen daher auch die jeweiligen Spiegelflächen des ersten und zweiten Spiegels 3L, 3R miteinander einen Winkel ß von 90° ein. Weiter sind die Spiegelflächen des ersten und zweiten Spiegels 3L, 3R bezogen auf die gemeinsame Symmetrieebene 22 symmet- risch angeordnet .Coming from the object plane 23, the two imaging beam paths 14L, 14R are each folded through the mirror surface of the first and second optical mirrors 3L and 3R of the left and right optical subsystems 2L and 2R by 90 ° in opposite directions. In the illustrated embodiment, therefore, the respective mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R also form an angle β of 90 ° with each other. Furthermore, the mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R are arranged symmetrically relative to the common plane of symmetry 22.
Dabei ist der Winkel ß nicht auf 90° beschränkt. Vielmehr können die jeweiligen Spiegelflächen des ersten und zweiten Spiegels 3L, 3R miteinander einen beliebigen Winkel ß einschließen. Da für ein kompaktes optisches System 1 eine deutliche Faltung der beiden Abbildungsstrahlengänge 14L, 14R erforderlich ist, beträgt der Winkel ß jedoch vorzugsweise zwischen 50° und 130°. Weiter ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung von ersten bis vierten optischen Spiegeln 3L, 3R, 10L, 1OR be- schränkt . Vielmehr kann auch eine andere Anzahl von Spiegeln vorgesehen sein.The angle ß is not limited to 90 °. Rather, the respective mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R may enclose an arbitrary angle β with each other. Since a significant folding of the two imaging beam paths 14L, 14R is required for a compact optical system 1, however, the angle β is preferably between 50 ° and 130 °. Further, the present invention is not limited to the use of first to fourth optical mirrors 3L, 3R, 10L, 1OR. Rather, a different number of mirrors may be provided.
Hieraus wird deutlich, daß die beiden AbbildungsStrahlengänge 14L, 14R in den linken und rechten optischen Teilsystemen 2L, 2R vollständig getrennt geführt werden. Dies schließt jedoch nicht aus, daß zwischen der Objektebene 23 und den ersten und zweiten cpticchon Spiegeln 3L, 3R zusätzlich ein (in Figur 1 nicht gezeigtes) optisches Element wie beispielsweise eine Linse, ein Filter oder eine Abdeckscheibe vorgesehen ist, in welchem die beiden Abbildungsstrahlengänge 14L, 14R gemeinsam geführt werden .From this it is clear that the two imaging beam paths 14L, 14R in the left and right optical subsystems 2L, 2R be kept completely separate. However, this does not exclude that between the object plane 23 and the first and second cpticchon mirrors 3L, 3R additionally an (not shown in Figure 1) optical element such as a lens, a filter or a cover is provided, in which the two imaging beam paths 14L, 14R are led together.
Anschließend durchlaufen die so geführten Abbildungsstrahlen- gänge 14L, 14R getrennt erste und dritte bzw. zweite und vierte optische Linsen 4L, 5L bzw. 4R, 5R. Dabei sind die erste optische Linse 4L und die dritte optische Linse 5L voneinander entlang des linken Abbildungsstrahlengangs 14L um einen ersten Abstand Dl sowie die zweite optische Linse 4R und die vierte opti- sehe Linse 5R voneinander entlang des rechten Abbildungsstrahlengangs 14R um einen zweiten Abstand D2 beabstandet . Der erste optische Spiegel 3L ist somit zwischen der ersten optischen Linse 4L und der Objektebene 22 angeordnet und der zweite optische Spiegel 3R ist somit zwischen der zweiten optischen Linse 4R und der Objektebene 22 angeordnet. Dabei ist die erste optische Linse 4L eine erste off-axis Linse 4L.Subsequently, the imaging beam paths 14L, 14R thus guided pass through first and third or second and fourth optical lenses 4L, 5L and 4R, 5R, respectively. The first optical lens 4L and the third optical lens 5L are spaced from each other along the left imaging beam path 14L by a first distance D1, and the second optical lens 4R and the fourth optical lens 5R are spaced from each other along the right imaging beam path 14R by a second distance D2 , The first optical mirror 3L is thus disposed between the first optical lens 4L and the object plane 22, and the second optical mirror 3R is thus disposed between the second optical lens 4R and the object plane 22. In this case, the first optical lens 4L is a first off-axis lens 4L.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter off-axis Linse eine besondere Variante einer optischen Linse verstanden. Gemäß einer ersten Definition weist die off-axis Linse wenigstens im Bereich eines von dem jeweiligen Abbildungsstrahlengang geführten Abbildungsstrahlenbündels eine optische Oberfläche auf, die eine Teilfläche einer rotationssymmetrischen mathematischen Fläche ist, welche mathematische Fläche bezogen auf eine Symmet- rieachse der mathematischen Fläche einen maximalen Radius aufweist. Der maximale Radius ist durch die maximale Erstreckung derjenigen optischen Oberfläche bestimmt, die auch die mathematische Fläche festlegt. Für eine off-axis Linse ist dabei kennzeichnend, daß ein jeweiliger Flächenschwerpunkt der optischen Oberfläche der Linse von der Symmetrieachse der zugehörigen mathematischen Fläche einen Abstand aufweist, der größer als ein 0,2-faches des maximalen Radius der mathematischen Fläche ist. Dieser Abstand kann beliebig größer sein und beispielsweise auch mehr als ein 0,3-faches oder mehr als ein 0,4-faches oder insbe- sondere mehr als ein 0,5-faches des maximalen Radius der mathematischen Fläche betragen. Weiter kann die Symmetrieachse der mathematischen Fläche innerhalb oder außerhalb der optischen Oberfläche der off-axis Linse liegen.For the purposes of the present invention, an off-axis lens is understood as a special variant of an optical lens. According to a first definition, the off-axis lens, at least in the region of an imaging beam guided by the respective imaging beam path, has an optical surface which is a partial surface of a rotationally symmetric mathematical surface, which mathematical surface has a maximum radius relative to a symmetry axis of the mathematical surface , The maximum radius is determined by the maximum extent of that optical surface which also defines the mathematical area. It is characteristic of an off-axis lens that a respective area centroid of the optical surface of the lens from the axis of symmetry of the associated mathematical surface has a distance which is greater than a 0.2 times the maximum radius of the mathematical surface. This distance may be arbitrarily greater and, for example, more than a 0.3-fold or more than a 0.4-fold or in particular more than 0.5 times the maximum radius of the mathematical surface. Furthermore, the axis of symmetry of the mathematical surface may be inside or outside the optical surface of the off-axis lens.
Übertragen auf die erste off-axis Linse 4L bedeutet dies, daß eine erste optische Oberfläche 15L der Linse 4L eine Teilfläche einer ersten rotationssymmetrischen mathematischen Fläche 31 ist. Ein erster Flächenschwerpunkt 17L dieser ersten optischen Oberfläche 15L der Linse 4L weist von einer ersten Symmetrieachse 16L der mathematischen Fläche 31 einen Abstand AL auf, der größer als ein 0,2-faches eines ersten maximalen Radius Rl der mathematischen Fläche 31 ist. In Figur 1 beträgt der Abstand AL ein 0,5-faches des ersten maximalen Radius Rl.Transferred to the first off-axis lens 4L, this means that a first optical surface 15L of the lens 4L is a partial surface of a first rotationally symmetric mathematical surface 31. A first centroid 17L of this first optical surface 15L of the lens 4L has from a first axis of symmetry 16L of the mathematical surface 31 a distance AL that is greater than a 0.2 times a first maximum radius Rl of the mathematical surface 31. In FIG. 1, the distance AL is 0.5 times the first maximum radius Rl.
Entsprechend sind auch die zweite, dritte und vierte optische Linse 4R, 5L und 5R off-axis Linsen und weisen wenigstens im Bereich eines von dem jeweiligen Abbildungsstrahlengang geführten Abbildungsstrahlenbündels jeweils eine zweite bzw. dritte bzw. vierte optische Oberfläche 15R bzw. 18L bzw. 18R auf, die jeweils eine Teilfläche einer zweiten bzw. dritten bzw. vierten rotationssymmetrischen mathematischen Fläche ist, welche mathematische Fläche bezogen auf eine zweite bzw. dritte bzw. vierte Symmetrieachse 16R bzw. 19L bzw. 19R der mathematischen Fläche jeweils einen zweiten bzw. dritten bzw. vierten maximalen Radius R2 bzw. R3 bzw. R4 aufweist. Dabei sind auch die zweite, dritte und vierte optische Linse 4R, 5L und 5R jeweils eine zweite, dritte und vierte off-axis Linse 4R, 5L und 5R. Folglich weist der jeweilige zweite bzw. dritte bzw. vierte Flächenschwerpunkt 17R bzw. 2OL bzw. 20R der jeweiligen zweiten bzw. dritten bzw. vierten optischen Oberfläche 15R bzw. 18L bzw. 18R der zweiten bzw. dritten bzw. vierten off-axis Linse 4R bzw. 5L bzw. 5R von der jeweiligen zweiten bzw. dritten bzw. vierten Symmetrieachse 16R bzw. 19L bzw. 19R der jeweiligen mathematischen Fläche je- weils einen Abstand AR bzw. AL1 bzw. AR1 auf, der größer als ein 0,2-faches des jeweiligen zweiten bzw. dritten bzw. vierten maximalen Radius R2 bzw. R3 bzw. R4 der jeweiligen mathematischen Fläche ist. In Figur 1 beträgt der Abstand AR ein 0,5- faches des zweiten maximalen Radius R2 und betragen die Abstände AL1 und AR1 jeweils ein 0,4-faches des dritten bzw. vierten maximalen Radius R3 bzw. R4.Correspondingly, the second, third and fourth optical lenses 4R, 5L and 5R are also off-axis lenses and have at least in the region of an imaging beam guided by the respective imaging beam path in each case a second or third or fourth optical surface 15R or 18L or 18R which is in each case a partial surface of a second or third or fourth rotationally symmetrical mathematical surface, which mathematical surface relates in each case to a second or third or third or fourth symmetry axis 16R or 19L or 19R of the mathematical surface fourth maximum radius R2 or R3 or R4. In this case, the second, third and fourth optical lenses 4R, 5L and 5R are each a second, third and fourth off-axis lens 4R, 5L and 5R. Thus, the respective second, third and fourth centroids 17R and 2OL and 20R of the respective second and third and fourth optical surfaces 15R, 18L and 18R, respectively, of the second and third and fourth off-axis lenses 4R or 5L or 5R of the respective second or third or fourth symmetry axis 16R or 19L or 19R of the respective mathematical surface each have a distance AR or AL 1 or AR 1 which is greater than a 0, 2 times the respective second or third and fourth maximum radius R2 and R3 or R4 of the respective mathematical surface. In FIG. 1, the distance AR is 0.5 times the second maximum radius R2 and amounts to the distances AL 1 and AR 1 are each 0.4 times the third and fourth maximum radius R3 and R4, respectively.
Der jeweilige Abstand AR bzw. AL1 bzw. AR1 zwischen dem jeweili- gen zweiten bzw. dritten bzw. vierten Flächenschwerpunkt 17R bzw. 2OL bzw. 2OR und der jeweiligen zweiten bzw. dritten bzw. vierten Symmetrieachse 16R bzw. 19L bzw. 19R kann jeweils verschieden sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Flächenschwerpunkt 17L der ersten Oberfläche 15L der ersten off- axis Linse 4L von der ersten Symmetrieachse 16L jedoch gleichweit beabstandet, wie der zweite Flächenschwerpunkt 17R der zweiten Oberfläche 15R der zweiten off-axis Linse 4R von der zweiten Symmetrieachse 16R. Entsprechend ist auch der dritte Flächenschwerpunkt 2OL der dritten Oberfläche 18L der dritte off-axis Linse 5L von der dritten Symmetrieachse 19L gleichweit beabstandet, wie der vierte Flächenschwerpunkt 2OR der vierten Oberfläche 18R der vierten off-axis Linse 5R von der vierten Symmetrieachse 19R.The respective distance AR or AL 1 or AR 1 between the respective second or third or fourth area centroid 17R or 2OL or 2OR and the respective second or third or fourth symmetry axis 16R or 19L or 19R can each be different. However, in the present embodiment, the first centroid 17L of the first surface 15L of the first off-axis lens 4L is equidistantly spaced from the first axis of symmetry 16L as the second centroid 17R of the second surface 15R of the second off-axis lens 4R is from the second axis of symmetry 16R , Similarly, the third area centroid 2OL of the third surface 18L of the third off-axis lens 5L is equidistantly spaced from the third axis of symmetry 19L, as is the fourth centroid 2OR of the fourth surface 18R of the fourth off-axis lens 5R from the fourth axis of symmetry 19R.
In der gezeigten Ausführungsform sind die jeweiligen ersten, zweiten, dritten und vierten Flächenschwerpunkte 17L, 17R, 2OL, 2OR der ersten, zweiten, dritten und vierten Oberflächen 15L, 15R, 18L, 18R der jeweiligen ersten, zweiten, dritten und vierten off-axis Linse 4L, 4R, 5L, 5R von der jeweiligen ersten, zweiten, dritten und vierten Symmetrieachse 16L, 16R, 19L, 19R der zugehörigen mathematischen Fläche um 50% bzw. 40% des jeweiligen ersten, zweiten, dritten und vierten maximalen Radius Rl, R2, R3, R4 der zugehörigen mathematischen Fläche beabstandet.In the illustrated embodiment, the respective first, second, third and fourth centroids 17L, 17R, 2OL, 2OR of the first, second, third and fourth surfaces 15L, 15R, 18L, 18R of the respective first, second, third and fourth off-axes Lens 4L, 4R, 5L, 5R of the respective first, second, third and fourth axes of symmetry 16L, 16R, 19L, 19R of the associated mathematical surface by 50% and 40% of the respective first, second, third and fourth maximum radius Rl, R2, R3, R4 of the associated mathematical surface spaced.
Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Der Abstand kann vielmehr auch kleiner sein. Eine Beabstandung von wenigstens 50% hat hingegen den Vorteil, daß wenigstens zwei off-axis Linsen durch Aussägen aus einer großen gemeinsamen Linse hergestellt werden können.However, the invention is not limited thereto. The distance can be much smaller. By contrast, a spacing of at least 50% has the advantage that at least two off-axis lenses can be produced by sawing out of a large common lens.
Der vorstehend beschriebene Zusammenhang zwischen der off-axis Linse und der durch die off-axis Linse beschriebenen rotationssymmetrischen mathematischen Fläche wird in Figur 3C am Beispiel der dritten off-axis Linse 5L verdeutlicht. Dabei zeigt Figur 3C in der linken Bildhälfte die dritte off-axis Linse 5L alleine und in der rechten Bildhälfte die dritte off-axis Linse 5L zusammen mit der durch diese festgelegten ersten rotationssymmet- rischen mathematischen Fläche 3IL. Dabei ist in Figur 3C oben jeweils eine Aufsicht und unten jeweils eine Schnittansicht der Linse bzw. Seitenansicht der Fläche gezeigt.The relationship described above between the off-axis lens and the rotationally symmetric mathematical surface described by the off-axis lens is illustrated in FIG. 3C using the example of the third off-axis lens 5L. This is shown in FIG. 3C in the left half of the picture, the third off-axis lens 5L alone and in the right half of the picture the third off-axis lens 5L together with the first rotationally symmetrical mathematical area 3IL defined by the latter. In this case, a plan view is shown in FIG. 3C at the top and a sectional view of the lens or side view of the surface is shown below in each case.
Die dritte optisch wirksame Oberfläche 18L der dritten off-axis Linse 5L legt eine (in der Figur gepunktete) rotationssymmetri- sehe dritte mathematische Fläche 31L fest. In Figur 3C oben ist die dritte optische Oberfläche 18L diagonal schraffiert, und in Figur 3C unten wird sie durch die obere Kante der Schnittansicht der Linse 5L gezeigt. Wie in der rechten Hälfte von Figur 3C gezeigt, ist die dritte optische Oberfläche 18L der dritten off- axis Linse 5L eine Teilfläche der dritten mathematischen Fläche 3IL. Weiter weist die dritte optische Oberfläche 18L der dritten off-axis Linse 5L einen Flächenschwerpunkt 2OL auf. Die Berechnung des Schwerpunktes einer Fläche ist dem Fachmann bekannt .The third optically effective surface 18L of the third off-axis lens 5L defines a (in the figure dotted) rotationally symmetric see third mathematical surface 31L. In Fig. 3C above, the third optical surface 18L is diagonally hatched, and in Fig. 3C below, it is shown by the upper edge of the sectional view of the lens 5L. As shown in the right half of Fig. 3C, the third optical surface 18L of the third off-axis lens 5L is a partial surface of the third mathematical surface 3IL. Furthermore, the third optical surface 18L of the third off-axis lens 5L has a centroid 2OL. The calculation of the center of gravity of a surface is known to the person skilled in the art.
Die durch die dritte optische Oberfläche 18L festgelegte dritte mathematische Fläche 3IL weist einen auf ihre Symmetrieachse 19L bezogenen maximalen Radius R3 auf, der durch die maximale Erstreckung der dritten optischen Oberfläche 18L bestimmt wird, welche die mathematische Fläche 3IL festlegt.The third mathematical area 3IL defined by the third optical surface 18L has a maximum radius R3 related to its symmetry axis 19L, which is determined by the maximum extent of the third optical surface 18L defining the mathematical area 3IL.
Ein Merkmal von off-axis Linsen ist, dass der Flächenschwerpunkt 2OL der (dritten) optischen Oberfläche 18L von der Symmetrieachse 19L der durch die Linse festgelegten mathematischen Fläche 31L beabstandet ist.A feature of off-axis lenses is that the centroid 2OL of the (third) optical surface 18L is spaced from the axis of symmetry 19L of the mathematical surface 31L defined by the lens.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform können off-axis Linsen auch anders als vorstehend definiert werden. So weisen die off- axis Linsen 4L, 4R, 5L und 5R jeweils mindestens zwei optisch wirksame Oberflächen auf, die von einem Abbildungsstrahlengang 14L, 14R nacheinander durchsetzt werden. Diese optischen Oberflächen legen aufgrund ihrer Krümmung jeweils einen Mittelpunkt eines Krümmungskreises (Krümmungsmittelpunkt) fest. Dabei sind Verbindungsgeraden der Flächenschwerpunkte und Verbindungsgeraden der Krümmungsmittelpunkte dieser optisch wirksamen Ober- flächen einer jeweiligen off-axis Linse anders als bei gewöhnlichen Linsen nicht co-axial, sondern parallel versetzt, gewinkelt oder windschief .According to an alternative embodiment, off-axis lenses may also be defined differently than above. Thus, the off-axis lenses 4L, 4R, 5L and 5R each have at least two optically active surfaces, which are successively penetrated by an imaging beam path 14L, 14R. Due to their curvature, these optical surfaces each define a center of a circle of curvature (center of curvature). In this case, connecting straight lines of the centroids and connecting straight lines of the centers of curvature of this optically effective upper surfaces of a respective off-axis lens unlike ordinary lenses not co-axial, but offset parallel, angled or skewed.
Dies wird in Figur 3C aufgrund des Abstandes AL1 zwischen der Verbindungsgeraden der (in Figur 3C zusammenfallenden) Flächenschwerpunkte 2OL und der (in Figur 3C mit der Symmetrieachse 19L der dritten mathematischen Fläche 3IL zusammenfallenden) Verbindungsgerade der Krümmungsmittelpunkte K, K1 der optisch wirk- samen Flächen 18L, 18L1 der dritten off-axis Linse 5L deutlich. Dabei bezeichnet K den Krümmungsmittelpunkt der Fläche 18L und K1 den Krümmungsmittelpunkt der Fläche 18L" . In Figur 3C unten ist die optisch wirksame Fläche 18L1 die gestrichelte mittlere Kante der Schnittansicht der Linse 5L. Gemäß einer Ausführungs- form beträgt der Abstand mehr als ein 0,2-faches eines maximalen Radius einer optisch wirksamen Fläche der off-axis Linse 5L, gemessen zwischen dem Flächenschwerpunkt 2OL und einem äußeren Rand der optisch wirksamen Flächen 18L und 18L1. Die vorliegende Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. So kann der Ab- stand gemäß einer Ausführungsform mehr als 0,1% und insbesondere mehr als 1% und weiter insbesondere mehr als 5% des Radius des Kleinsten der durch die optisch wirksamen Oberflächen 18L, 18L1 der off-axis Linse 5L festgelegten Krümmungskreise betragen.This is shown in FIG. 3C by virtue of the distance AL 1 between the connecting straight line of the center of gravity 2OL coinciding in FIG. 3C and the connecting straight line of the center of curvature K, K 1 of the optically active center line coinciding in FIG. 3C with the symmetry axis 19L of the third mathematical area 3IL. seed surfaces 18L, 18L 1 of the third off-axis lens 5L clearly. Here, K denotes the center of curvature of the surface 18L and K 1 the center of curvature of the surface 18L. "In Fig. 3C below, the optically effective surface 18L 1 is the dashed center edge of the sectional view of the lens 5 L. In one embodiment, the distance is more than one 0.2 times a maximum radius of an optically effective area of the off-axis lens 5L measured between the centroid 2OL and an outer edge of the optically effective areas 18L and 18L 1. However, the present invention is not limited thereto - According to one embodiment, more than 0.1% and in particular more than 1% and more particularly more than 5% of the radius of the least amount of curvature determined by the optically active surfaces 18L, 18L 1 of the off-axis lens 5L curvature circles.
In der gezeigten Ausführungsform sind die erste Oberfläche 15L der ersten off-axis Linse 4L und die zweite Oberfläche 15R der zweiten off-axis Linse 4R identisch. Ebenso sind die dritte Oberfläche 18L der dritten off-axis Linse 5L und die vierte Oberfläche 18R der vierten off-axis Linse 5R identisch. Diese völlige Übereinstimmung ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Vielmehr kann es ausreichend sein, wenn hinsichtlich wenigstens 80%, vorzugsweise wenigstens 90% und besonders bevorzugt wenigstens 98% der jeweiligen Oberflächen der jeweiligen off-axis Linsen Übereinstimmung besteht, wobei nur optisch relevante Ab- weichungen betrachtet werden. Gemäß einer Ausführungsform wird nur paarweise Übereinstimmung von jeweils wenigstens einer Oberfläche unterschiedlicher off-axis Linsen gefordert. Weiter sind die erste und zweite off-axis Linse 4L und 4R sowie die dritte und vierte off-axis Linse 5L und 5R bezogen auf die gemeinsame Symmetrieebene 22 jeweils paarweise symmetrisch angeordnet .In the illustrated embodiment, the first surface 15L of the first off-axis lens 4L and the second surface 15R of the second off-axis lens 4R are identical. Likewise, the third surface 18L of the third off-axis lens 5L and the fourth surface 18R of the fourth off-axis lens 5R are identical. However, this complete agreement is not mandatory. Rather, it may be sufficient if at least 80%, preferably at least 90% and particularly preferably at least 98%, of the respective surfaces of the respective off-axis lenses are in agreement, with only optically relevant deviations being considered. According to one embodiment, only pairwise matching of at least one surface of different off-axis lenses is required. Furthermore, the first and second off-axis lenses 4L and 4R and the third and fourth off-axis lenses 5L and 5R are arranged symmetrically in pairs relative to the common plane of symmetry 22.
In Figur 3A ist eine schematische Aufsicht auf die erste und zweite off-axis Linse 4L, 4R vor dem Einbau in das stereoskopische optische System 1 gezeigt.FIG. 3A shows a schematic plan view of the first and second off-axis lenses 4L, 4R prior to installation in the stereoscopic optical system 1.
Dabei sind die erste und zweite off-axis Linse 4L, 4R durch Aussägen aus einer in gestrichelter Linie angedeuteten gemeinsamen rotationssymmetrischen optischen Linse 30 gebildet. Folglich sind die erste und zweite optische Oberfläche 15L, 15R der ersten und zweiten off-axis Linse 4L, 4R jeweils Teilflächen einer rotationssymmetrischen (mathematischen) Oberfläche 31 der gemeinsamen Linse 30, welche bezogen auf ihre Symmetrieachse 16L, 16R einen maximalen Radius Rl, R2 aufweist. Somit sind in dieser besonderen Ausführungsform die erste und zweite Symmetrieachse 16L, 16R der gemeinsamen optischen Linse 30 sowie der erste und zweite maximale Radius Rl, R2 der gemeinsamen optischen Linse 30 hinsichtlich der ersten und zweiten off-axis Linse 4L, 4R identisch. Ersichtlich weisen der erste Flächenschwerpunkt 17L der ersten Oberfläche 15L der ersten off-axis Linse 4L und der zweite Flächenschwerpunkt 17R der zweiten Ober- fläche 15R der zweiten off-axis Linse 4R von der gemeinsamen Symmetrieachse 16L, 16R der gemeinsamen optischen Linse 30 jeweils einen Abstand AL, AR auf, der ein 0,5-faches des gemeinsamen maximalen Radius der gemeinsamen optischen Linse 30 Rl, R2 beträgt .In this case, the first and second off-axis lenses 4L, 4R are formed by sawing out of a common rotationally symmetrical optical lens 30 indicated in a dashed line. Consequently, the first and second optical surfaces 15L, 15R of the first and second off-axis lenses 4L, 4R are each partial surfaces of a rotationally symmetric (mathematical) surface 31 of the common lens 30, which with respect to their symmetry axis 16L, 16R has a maximum radius Rl, R2 having. Thus, in this particular embodiment, the first and second symmetry axes 16L, 16R of the common optical lens 30 and the first and second maximum radii Rl, R2 of the common optical lens 30 are identical with respect to the first and second off-axis lenses 4L, 4R. As can be seen, the first area centroid 17L of the first surface 15L of the first off-axis lens 4L and the second centroid 17R of the second surface 15R of the second off-axis lens 4R are spaced from the common axis of symmetry 16L, 16R of the common optical lens 30, respectively AL, AR, which is 0.5 times the common maximum radius of the common optical lens 30 Rl, R2.
Auch wenn die beiden in Figur 3A gezeigten ersten und zweiten off-axis Linsen 4L, 4R durch kreisförmiges Aussägen aus der gemeinsamen rotationssymmetrischen optischen Linse 30 gebildet sind, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Alternativ können die beiden off-axis Linsen eine Umfangslinie beliebiger Form aufweisen. Insbesondere können die beiden off- axis Linsen auch unterschiedliche Umfangslinien aufweisen. Besonders einfach können die beiden off-axis Linsen durch geradliniges Aussägen aus einer gemeinsamen rotationssymmetrischen optischen Linse 30' gebildet werden, wie es in Figur 3B schematisch gezeigt ist. In Figur 3B entsprechen die Elemente Rl', R2 ' , AL1, AR1, 4L1, 4R', 15L1, 15R1, 16L1, 16R1, 17L', 17L1, 30' und 31' den jeweiligen vorstehend beschriebenen Elementen Rl, R2, AL, AR, 4L, 4R, 15L, 15R, 16L, 16R, 17L, 17L, 30 und 31 aus Figur 3A in lediglich zum Teil abgewandelter Form, so dass auf eine eigene Beschreibung verzichtet wird.Although the two first and second off-axis lenses 4L, 4R shown in FIG. 3A are formed by circular sawing out of the common rotationally symmetric optical lens 30, the present invention is not limited thereto. Alternatively, the two off-axis lenses may have a circumferential line of any shape. In particular, the two off-axis lenses can also have different circumferential lines. Particularly simple, the two off-axis lenses can be formed by straight sawing from a common rotationally symmetrical optical lens 30 ', as shown schematically in Figure 3B. In Figure 3B correspond to the elements Rl ', R2', AL 1, AR 1, 4L 1, 4R ', 15L 1, 15R 1, 16L 1, 16R 1, 17L', 17L 1, 30 'and 31' to the respective above- The elements R1, R2, AL, AR, 4L, 4R, 15L, 15R, 16L, 16R, 17L, 17L, 30 and 31 from FIG. 3A are only partially modified, so that their own description is omitted.
In der in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform kann der erste Abstand Dl zwischen der ersten off-axis Linse 4L und der dritten off-axis Linse 5L entlang des linken Abbildungsstrahlengangs 14L mittels eines ersten Motors 2IL verändert werden. Unter Verwendung eines zweiten Motors 2IR kann der zweite Abstand D2 zwischen der zweiten off-axis Linse 4R und der vierten off-axis Linse 5R entlang des rechten Abbildungsstrahlengangs 14R geändert werden. Dabei bilden die jeweils in Reihe entlag des Abbildungsstrahlenganges 14L bzw. 14R angeordnete erste und dritte bzw. zweite und vierte off-axis Linse 4L, 4R, 5L, 5R paarweise eine optische Anordnung variabler Brechkraft. Die so gebildete optische Anordnung variabler Brechkraft ist jeweils zwischen dem ersten optischen Spiegel 3L und dem ersten Prisma 6L sowie dem zweiten optischen Spiegel 3R und dem zweiten Prisma 6R angeordnet . Dabei handelt es sich bei den ersten und zweiten Motoren 2IL und 2IR jeweils um Schrittmotoren. Anstelle von separaten Schrittmotoren kann beispielsweise auch ein gemeinsamer Motor oder ein oder zwei manuelle Antriebe verwendet werden.In the first embodiment shown in FIG. 1, the first distance D1 between the first off-axis lens 4L and the third off-axis lens 5L may be changed along the left imaging beam 14L by means of a first motor 2IL. Using a second motor 2IR, the second distance D2 between the second off-axis lens 4R and the fourth off-axis lens 5R may be changed along the right imaging beam 14R. In each case, the first and third or second and fourth off-axis lenses 4L, 4R, 5L, 5R arranged in series along the imaging beam path 14L or 14R form an optical arrangement of variable refractive power in pairs. The variable power optical device thus formed is respectively disposed between the first optical mirror 3L and the first prism 6L and the second optical mirror 3R and the second prism 6R. The first and second motors 2IL and 2IR are each stepper motors. Instead of separate stepper motors, for example, a common motor or one or two manual drives can be used.
Bei dem in der Figur 1 gezeigten symmetrischen Aufbau des stereoskopischen optischen Systems 1 ist es vorteilhaft, wenn eine relative Verlagerung der ersten off-axis Linse 4L zu der dritten off-axis Linse 5L und eine relative Verlagerung der zweiten off-axis Linse 4R zu der vierten off-axis Linse 5R mechanisch oder elektrisch so gekoppelt sind, daß der erste Abstand Dl und der zweite Abstand D2 immer gleich groß sind. Dies kann bei der Verwendung von zwei Schrittmotoren beispielsweise durch eine gemeinsame Ansteuerung mittels einer in Figur 1 nicht gezeigten Steuereinrichtung erfolgen. Bei der Verwendung eines gemeinsamen Motors oder eines gemeinsamen manuellen Antriebs kann dies beispielsweise durch eine mechanische Kopplung erfolgen.In the symmetrical structure of the stereoscopic optical system 1 shown in FIG. 1, it is advantageous if a relative displacement of the first off-axis lens 4L to the third off-axis lens 5L and a relative displacement of the second off-axis lens 4R to the fourth off-axis lens 5R mechanically or electrically coupled so that the first distance Dl and the second distance D2 are always the same size. In the case of the use of two stepper motors, this can not be done, for example, by a common triggering by means of one in FIG shown control device. When using a common motor or a common manual drive, this can be done for example by a mechanical coupling.
Durch Veränderung der Abstände Dl und D2 wird eine Anpassung des stereoskopischen optischen Systems 1 an einen jeweiligen Arbeitsabstand der Objektebene 23 und damit eine Fokussierung ermöglicht. Dabei stellt der erfindungsgemäße Aufbau bei geeigne- ter Wahl der für die erste und dritte bzw. für die zweite und vierte off-axis Linse 4L, 5L bzw. 4R, 5R jeweils verwendeten ersten und dritten bzw. zweiten und vierten optischen Oberflächen 15L, 18L bzw. 15R, 18R sicher, daß von Hauptstrahlen des linken und rechten Abbildungsstrahlenganges 14L, 14R in der Objektebene 23 auch nach der Änderung des Arbeitsabstandes und damit nach einer Änderung der Abstände Dl und D2 innerhalb eines Arbeitsbereichs des Systems 1 automatisch immer ein von Null verschiedener Stereowinkel α eingeschlossen wird.By changing the distances Dl and D2 an adaptation of the stereoscopic optical system 1 to a respective working distance of the object plane 23 and thus a focus is made possible. In this case, the structure according to the invention, with a suitable choice of the first and third or second and fourth off-axis lenses 4L, 5L and 4R, 5R respectively used first and third or second and fourth optical surfaces 15L, 18L 15R, 18R ensure that main beams of the left and right imaging beam paths 14L, 14R in the object plane 23 are always automatically different from zero even after the change of the working distance and thus after changing the distances D1 and D2 within a working range of the system 1 Stereo angle α is included.
Nach dem Durchlaufen der ersten und dritten bzw. zweiten und vierten off-axis Linsen 4L, 5L bzw. 4R und 5R treten die getrennt geführten linken und rechten AbbildungsStrahlengänge 14L und 14R jeweils in die ersten und zweiten Prismen (Umlenkeinrichtungen) 6L und 6R ein, welche jeweils zwei Spiegelflächen aufweisen. Somit sind die erste und dritte off-axis Linse 4L, 5L zwischen dem ersten Spiegel 3L und dem ersten Prisma 6L angeordnet. Entsprechend sind die zweite und vierte off-axis Linse 4R, 5R zwischen dem zweiten Spiegel 3R und dem zweiten Prisma 6R angeordnet .After passing through the first and third, second and fourth off-axis lenses 4L, 5L and 4R and 5R, the separately guided left and right imaging ray paths 14L and 14R respectively enter the first and second prisms (deflectors) 6L and 6R, which each have two mirror surfaces. Thus, the first and third off-axis lenses 4L, 5L are disposed between the first mirror 3L and the first prism 6L. Accordingly, the second and fourth off-axis lenses 4R, 5R are disposed between the second mirror 3R and the second prism 6R.
Dabei können die beiden Prismen 6L und 6R, welche die Umlenkeinrichtungen bildenden, wahlweise auch durch Spiegelpaare ersetzt sein.The two prisms 6L and 6R, which form the deflection devices, can optionally also be replaced by mirror pairs.
Nach der Faltung durch das erste und zweite Prisma 6L, 6R treten die getrennt geführten linken und rechten Abbildungsstrahlengänge 14L, 14R in ein erstes bzw. zweites Zoomsystem 24L, 24R des linken bzw. rechte optischen Teilsystems 2L, 2R ein. Das erste Zoomsystem 24L weist drei relativ zueinander verlagerbare optische Linsen (erste optische Zoom-Elemente) 7L, 8L, 9L auf, um eine variable Abbildungsvergrößerung des linken Abbildungsstrahlengangs 14L zu bewirken und so eine optische Anord- nung variabler Brechkraft zu bilden. Entsprechend weist das zweite Zoomsystem 24R drei relativ zueinander verlagerbare optische Linsen (zweite optische Zoom-Elemente) 7R, 8R, 9R auf, um eine variable Abbildungsvergrößerung des rechten Abbildungsstrahlengangs 14R zu bewirken und so eine optische Anordnung variabler Brechkraft zu bilden. Somit ist zwischen dem ersten Prisma 6L und dem dritten optischen Spiegel 10L sowie dem zweiten Prisma 6R und dem vierten optischen Spiegel 1OR jeweils wenigstens eine optische Anordnung variabler Brechkraft angeordnet.After being folded by the first and second prisms 6L, 6R, the separately guided left and right imaging beam paths 14L, 14R enter first and second zoom systems 24L, 24R of the left and right optical subsystems 2L, 2R, respectively. The first zooming system 24L has three relatively displaceable optical lenses (first optical zooming elements) 7L, 8L, 9L for causing a variable imaging magnification of the left imaging beam path 14L to form a variable optical power array. Accordingly, the second zooming system 24R has three relatively displaceable optical lenses (second optical zooming elements) 7R, 8R, 9R for causing a variable magnification of the right imaging beam path 14R to form a variable power optical device. Thus, between the first prism 6L and the third optical mirror 10L, as well as the second prism 6R and the fourth optical mirror 1OR, at least one optical device of variable power is disposed respectively.
Dabei sind die optischen Linsen 7L, 8L, 9L des ersten Zoomsystems 24L entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet, die zu der ersten Symmetrieachse 16L der ersten off-axis Linse 4L parallel versetzt ist, und die mit der gemeinsamen Symmetrieebene / Symmetrieachse 22 des stereoskopischen optischen Systems 1 einen kleinsten Winkel von 90° einschließt. Entsprechend sind auch die optischen Linsen 7R, 8R, 9R des zweiten Zoomsystems 24R entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet, die zu der zweiten Symmetrieachse 16R der zweiten off- axis Linse 4R parallel versetzt ist, und die mit der gemeinsamen Symmetrieebene / Symmetrieachse 22 des stereoskopischen optischen Systems 1 einen kleinsten Winkel von 90° einschließt.In this case, the optical lenses 7L, 8L, 9L of the first zoom system 24L are arranged along a common optical axis parallel to the first axis of symmetry 16L of the first off-axis lens 4L and aligned with the common plane of symmetry / symmetry 22 of the stereoscopic optical system System 1 includes a minimum angle of 90 °. Similarly, the optical lenses 7R, 8R, 9R of the second zoom system 24R are arranged along a common optical axis parallel to the second axis of symmetry 16R of the second off-axis lens 4R, and those with the common plane of symmetry / symmetry 22 of the stereoscopic optical system 1 includes a minimum angle of 90 °.
Folglich sind die jeweiligen optischen Achse der optischen Linsen 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R zu einem zwischen dem ersten optischen Spiegel 3L und dem ersten Prisma 6L bzw. dem zweiten optischen Spiegel 3R und dem zweiten Prisma 6R jeweils geführten Hauptstrahl parallel versetzt.Consequently, the respective optical axes of the optical lenses 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R are offset in parallel to a main beam respectively guided between the first optical mirror 3L and the first prism 6L and the second optical mirror 3R and the second prism 6R, respectively ,
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Anordnung der optischen Linsen 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R des ersten und zweiten Zoomsystems 24L, 24R beschränkt. Vielmehr können die jeweiligen optischen Achsen der optischen Linsen 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R des ersten und zweiten Zoomsystems 24L, 24R mit der ersten bzw. zweiten Symmetrieachse 16L bzw. 16R der ersten bzw. zweiten off-axis Linse 4L bzw. 4R auch jeweils einen Winkel einschließen. Um eine ausreichende Faltung des Strahlenganges und damit eine kleine Bauform zu erzielen, beträgt der eingeschlos- sene Winkel jeweils vorzugsweise maximal 20°. Entsprechend ist der von der jeweiligen optischen Achse der optischen Linsen 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R und der gemeinsamen Symmetrieebene 22 des stereoskopischen optischen Systems 1 jeweils eingeschlossene kleinste Winkel auch nicht auf 90° beschränkt. Vielmehr kann dieser kleinste Winkel beispielsweise zwischen 45° und 135° und insbesondere zwischen 75° und 105° betragen. Dabei kann dieser kleinste Winkel in einer beliebigen Ebene um die jeweilige optische Achse herum angeordnet sein.However, the present invention is not limited to such an arrangement of the optical lenses 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R of the first and second zoom systems 24L, 24R. Rather, the respective optical axes of the optical lenses 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R of the first and second zoom systems 24L, 24R may be combined with the First and second symmetry axis 16L and 16R of the first and second off-axis lens 4L and 4R, respectively, also include an angle. In order to achieve a sufficient folding of the beam path and thus a small design, the included angle is in each case preferably a maximum of 20 °. Accordingly, the smallest angle included by the respective optical axis of the optical lenses 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R and the common plane of symmetry 22 of the stereoscopic optical system 1 is also not limited to 90 °. Rather, this smallest angle may for example be between 45 ° and 135 ° and in particular between 75 ° and 105 °. In this case, this smallest angle can be arranged in any plane around the respective optical axis.
Durch Änderung von Linsenabständen EL, ER und FL, FR zwischen den optischen Linsen 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R des ersten und zweiten Zoomsystems 24L, 24R ist eine Änderung der Brechkraft des jeweiligen ersten und zweiten Zoomsystems 24L, 24R und so eine einstellbare Vergrößerung (Zoomfunktion) der von den linken und rechten Abbildungsstrahlengängen 14L, 14R jeweils bewirkten Abbildung möglich.By changing lens pitches EL, ER, and FL, FR between the optical lenses 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R of the first and second zooming systems 24L, 24R, a change in refractive power of the respective first and second zooming systems 24L, 24R and so on an adjustable magnification (zoom function) of the image caused by the left and right imaging beam paths 14L, 14R respectively possible.
Dies erfolgt in der gezeigten Ausführungsform durch Verlagerung der optischen Linsen 7L, 8L, 9L des ersten Zoomsystems 24L bzw. der optischen Linsen 7R, 8R, 9R des zweiten Zoomsystems 24R relativ zueinander mittels wenigstens einer (nicht gezeigten) Stelleinrichtung. Dabei erfolgt die Verlagerung bei dem in Figur 1 gezeigten symmetrischen Aufbau des stereoskopischen optischen Systems 1 bevorzugt so, daß die Abstände EL und ER sowie die Ab- stände FL und FR immer gleich groß sind. Die beschriebene Anordnung der optischen Linsen 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R des ersten und zweiten Zoomsystems 24L, 24R führt dazu, dass sich ein Schwerpunkt des stereoskopischen optischen Systems 1 bei einer gleichzeitigen Verlagerung von Linsen des ersten und zweiten Zoom- Systems 24L, 24R nicht oder nur geringfügig ändert.This is done in the illustrated embodiment by displacing the optical lenses 7L, 8L, 9L of the first zoom system 24L and the optical lenses 7R, 8R, 9R of the second zoom system 24R relative to each other by means of at least one actuator (not shown). In the case of the symmetrical construction of the stereoscopic optical system 1 shown in FIG. 1, the displacement preferably takes place so that the distances EL and ER as well as the distances FL and FR are always the same. The described arrangement of the optical lenses 7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R of the first and second zoom systems 24L, 24R causes a center of gravity of the stereoscopic optical system 1 to shift simultaneously with lenses of the first and second zoom systems 24L, 24R does not or only slightly changes.
Gemäß einer (nicht eigens gezeigten) alternativen Ausführungsform wird die Änderung der Brechkraft des jeweiligen ersten und zweiten Zoomsystems 24L, 24R nicht durch relative Verlagerung der optischen Linsen 7L, 8L, 9L des ersten Zoomsystems 24L bzw. der optischen Linsen 7R, 8R, 9R des zweiten Zoomsystems 24R bewirkt . Vielmehr ist gemäß dieser alternativen Ausführungsform jeweils wenigstens eine der optischen Linsen 7L, 8L, 9L des ersten Zoomsystems 24L bzw. der optischen Linsen 7R, 8R, 9R des zweiten Zoomsystems 24R eine optische Linse variabler Brechkraft, wobei die Brechkraft durch Ansteuern der jeweiligen optischen Linse veränderbar ist.According to an alternative embodiment (not specifically shown), the change in refractive power of the respective first and second zoom systems 24L, 24R does not become relative displacement of the optical lenses 7L, 8L, 9L of the first zoom system 24L and the optical lenses 7R, 8R, 9R of the second zoom system 24R, respectively. Rather, according to this alternative embodiment, at least one of the optical lenses 7L, 8L, 9L of the first zoom system 24L and the optical lenses 7R, 8R, 9R of the second zoom system 24R is a variable power optical lens, the power being controlled by driving the respective optical lens is changeable.
Gemäß einer (nicht eigens gezeigten) weiteren alternativen Ausführungsform erfolgt eine Änderung der Brechkraft der durch die Linsen 4L und 5L bzw. 4R und 5R jeweils gebildeten optischen Anordnung zur Anpassung des Arbeitsabstandes zusätzlich oder alternativ nicht durch relative Verlagerung einer der optischen Linsen 4L, 5L, 4R, 5R. Vielmehr ist gemäß dieser weiteren alternativen Ausführungsform jeweils wenigstens eine der optischen Linsen 4L, 5L, 4R, 5R eine optische Linse variabler Brechkraft, oder ist zwischen den Paaren der off-axis Linsen jeweils eine optische Linse variabler Brechkraft angeordnet, wobei die Brech- kraft durch Ansteuern der jeweiligen optischen Linse veränderbar ist.According to a further alternative embodiment (not specifically shown), a change in the refractive power of the optical arrangement for adjusting the working distance respectively formed by the lenses 4L and 5L or 4R and 5R is additionally or alternatively not effected by relative displacement of one of the optical lenses 4L, 5L, 4R, 5R. Rather, according to this further alternative embodiment, in each case at least one of the optical lenses 4L, 5L, 4R, 5R is an optical lens of variable refractive power, or an optical lens of variable refractive power is respectively arranged between the pairs of the off-axis lenses, the refractive power passing through Driving the respective optical lens is changeable.
Optische 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, deren Offenbarung in die vorliegende Anmeldung durch Inbezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird, bekannt. Solche Linsen mit einstellbarer Brechkraft umfassen eine Flüssigkristallschicht, welche über eine Elektrodenstruktur ansteuerbar ist, um eine durch die Flüssigkristall- schicht bereitgestellte optische Weglänge für einen die Schicht durchsetzenden Strahl ortsabhängig, das heißt über den Querschnitt der Linse unterschiedlich, auf gewünschte Werte einzustellen, wodurch eine flexible Linsenwirkung erreichbar ist. Derartige Linsen werden als Flüssigkristalllinsen oder LCD- Linsen bezeichnet .Optical lenses with variable and thus adjustable and changeable refractive power are known from the prior art, for example from US 4,795,248 or US 5,815,233, the disclosure of which is fully incorporated by reference into the present application. Such adjustable refractive lenses comprise a liquid crystal layer which is controllable via an electrode structure in order to set an optical path length provided by the liquid crystal layer to a desired value for a beam passing through the layer in a location-dependent manner, that is to say different across the cross section of the lens flexible lens action is achievable. Such lenses are referred to as liquid crystal lenses or LCD lenses.
Alternativ kann es sich bei einer derartigen optischen Linse 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 Strahl änderbar. Eine Flüssigkeitslinse kann beispielsweise von der Firma Varioptic, 69007 Lyon, Frankreich, bezogen werden. Weitere Flüssigkeitslinsen, welche zur Änderung ihrer Brechkraft eine Änderung einer Form einer Grenzfläche ausnutzen, sind aus US 6,369,954 Bl, CA 2,368,553 und US 4,783,155 bekannt, deren Offenbarung in die vorliegende Anmeldung durch Inbezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird.Alternatively, such an optical lens of variable refractive power may, for example, also be a liquid lens. A liquid lens typically includes a Housing with two inlet and outlet windows, between which two preferably not substantially immiscible liquids are included with different refractive index. The housing provides for the two liquids a symmetrical with respect to an optical axis of the liquid lens conical wall at which abuts an interface between the two liquids at a contact angle. One liquid is electrically conductive, while the other liquid is electrically non-conductive. By applying a voltage, the angle enclosed by the interface between the two fluids and the wall can be changed. Due to the different refractive indices of the two liquids, a lens effect of the lens can thus be changed for a beam passing through it along the optical axis. A liquid lens may be obtained, for example, from Varioptic, 69007 Lyon, France. Other liquid lenses which utilize a change in shape of an interface to change their refractive power are known from US 6,369,954 B1, CA 2,368,553 and US 4,783,155, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
Nach dem Durchlaufen des ersten und zweiten Zoomsystems 24L, 24R werden die getrennt geführten linken und rechten Abbildungs- Strahlengänge 14L, 14R durch die Spiegelfläche des im linken optischen Teilsystem 2L angeordneten dritten optischen Spiegels (dritten Umlenkelements) 10L bzw. durch die Spiegelfläche des im rechten optischen Teilsystem 2R angeordneten vierten optischen Spiegels (vierten Umlenkelements) 1OR gefaltet.After passing through the first and second zoom systems 24L, 24R, the separately guided left and right imaging optical paths 14L, 14R are passed through the mirror surface of the third optical mirror (third deflecting element) 10L disposed in the left optical subsystem 2L or through the mirror surface of the right optical subsystem 2R arranged fourth optical mirror (fourth deflecting element) 1OR folded.
Das erste Zoomsystem 24L des ersten optischen Teilsystems 2L ist somit zwischen dem dritten optischen Spiegel 10L und dem ersten Prisma 6L angeordnet, und das erste Prima 6L ist zwischen dem ersten optischen Spiegel 3L und dem dritten optischen Spiegel 10L angeordnet. Entsprechend ist das zweite Zoomsystem 24R des zweiten optischen Teilsystems 2R zwischen dem vierten optischen Spiegel 1OR und dem zweiten Prisma 6R angeordnet, und das zweite Prima 6R ist zwischen dem zweiten optischen Spiegel 3R und dem vierten Spiegel 1OR angeordnet. Das in Figur 1 gezeigte stereoskopische optische System 1 weist gemäß der ersten Ausführungsform weiter ein durch eine Strahlenquelle 25 und eine Bestrahlungs-Optik 26 gebildetes Bestrah- lungssystem auf. Die Strahlenquelle 25 dient zum Emittieren von Strahlung. Die Bestrahlungs-Optik 26, welche in Figur 1 nur eine einzige Linse besitzt, stellt einen Bestrahlungs-Strahlengang 27 für die von der Strahlenquelle 25 emittierte Strahlung bereit. Bei der von der Strahlenquelle 25 emittierten Strahlung kann es sich beispielsweise um zu Beleuchtungszwecken emittiertes Licht, zu Therapiezwecken emittierte Laserstrahlung und/oder zu Diagnosezwecken emittierte Infrarotstrahlung handeln. Alternativ zum Bestrahlungssystem kann auch ein Beobachtungssystem, insbesondere ein Infrarot-Beobachtungssystem, vorgesehen sein.The first zoom system 24L of the first optical subsystem 2L is thus disposed between the third optical mirror 10L and the first prism 6L, and the first primer 6L is disposed between the first optical mirror 3L and the third optical mirror 10L. Accordingly, the second zoom system 24R of the second optical subsystem 2R is disposed between the fourth optical mirror 1OR and the second prism 6R, and the second prism 6R is disposed between the second optical mirror 3R and the fourth mirror 1OR. The stereoscopic optical system 1 shown in FIG. 1 further comprises, according to the first embodiment, a radiation system formed by a radiation source 25 and an irradiation optical system 26. The radiation source 25 serves to emit radiation. The irradiation optics 26, which has only a single lens in FIG. 1, provides an irradiation beam path 27 for the radiation emitted by the radiation source 25. The radiation emitted by the radiation source 25 may be, for example, light emitted for illumination purposes, laser radiation emitted for therapy purposes and / or infrared radiation emitted for diagnostic purposes. As an alternative to the irradiation system, an observation system, in particular an infrared observation system, may also be provided.
Wie aus Figur 1 gut ersichtlich, sind die ersten und zweiten Spiegelflächen der ersten und zweiten Spiegel 3L, 3R des ersten und zweiten optischen Teilsystems 2L, 2R voneinander um einen Abstand A größer Null beabstandet, und ist der von der Bestrah- lungs-Optik 26 bereitgestellte Bestrahlungs-Strahlengang 27 durch den Abstand A hindurch geführt . Auf diese Weise wird eine Null-Grad Bestrahlung/Beobachtung eines in der Objektebene 22 angeordneten Objektes ohne weiteres ermöglicht.As can readily be seen from FIG. 1, the first and second mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R of the first and second optical subsystems 2L, 2R are spaced from each other by a distance A greater than zero, and that of the irradiation optical system 26 provided irradiation beam path 27 passed through the distance A therethrough. In this way, zero-degree irradiation / observation of an object arranged in the object plane 22 is readily possible.
Alternativ zu dem in Figur 1 gezeigten Abstand A zwischen der ersten und der zweiten Spiegelfläche des ersten und des zweiten Spiegels 3L, 3R können die ersten und zweiten Spiegelflächen des ersten und zweiten Spiegels 3L, 3R jeweils zumindest bereichs- weise eine höhere Transparenz für von dem Bestrahlungs-Strahlen- gang 27 geführte Strahlung aufweisen, als für im linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengang 14L, 14R geführte Abbildungs- strahlenbündel . Somit können die Spiegelflächen der ersten und zweiten Spiegel 3L, 3R bereichsweise transparent oder semi- transparent sein oder eine dichroitische Eigenschaft aufweisen. In diesem Fall ist der von der Bestrahlungs-Optik 26 bereitgestellte Bestrahlungs-Strahlengang 27 durch den Bereich erhöhter Transparenz bzw. dichroitischer Eigenschaft der ersten und zweiten Spiegelflächen hindurch geführt. In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform liegen Hauptstrahlen der von dem linken und dem rechten Abbildungsstrahlengang 14L, 14R jeweils geführten linken und rechten Abbildungsstrahlen- bündel im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene. Dies bedeu- tet, dass die Hauptstrahlen mit einer gemeinsamen Ebene einen Winkel kleiner 30° und insbesondere kleiner 20° und insbesondere kleiner 10° und vorzugsweise 0° einschließen.As an alternative to the distance A between the first and the second mirror surface of the first and the second mirror 3L, 3R shown in FIG. 1, the first and second mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R can each have at least a portion of a higher transparency for the part Irradiation beam path 27 guided radiation than for in the left and right imaging beam 14L, 14R guided imaging beam. Thus, the mirror surfaces of the first and second mirrors 3L, 3R can be partially transparent or semi-transparent or have a dichroic property. In this case, the irradiation optical path 27 provided by the irradiation optical system 26 is guided through the region of increased transparency or dichroic property of the first and second mirror surfaces. In the embodiment shown in FIG. 1, main beams of the left and right imaging beam bundles respectively guided by the left and right imaging beam paths 14L, 14R lie substantially in a common plane. This means that the main rays with a common plane enclose an angle of less than 30 ° and in particular less than 20 ° and in particular less than 10 ° and preferably 0 °.
Es wird betont, daß die vorstehend beschriebene erste Ausfüh- rungsform nur beispielhaft ist. So kann insbesondere von der in Figur 1 gezeigten Anzahl der optischen Elemente abgewichen werden. Weiter können eine oder mehrere der verwendeten optischen Linsen (wie gezeigt) Kittglieder sein. Zudem können anstelle von optischen Spiegeln beliebige andere optische Umlenk- elemente wie beispielsweise Prismen verwendet werden.It is emphasized that the above-described first embodiment is only an example. In particular, it is possible to deviate from the number of optical elements shown in FIG. Further, one or more of the optical lenses used may be cemented members (as shown). In addition, instead of optical mirrors, any other optical deflection elements such as prisms can be used.
In den Figuren 4 und 5 sind in schematischer Darstellung jeweils Strahlengänge durch ein stereoskopisches optisches System gemäß zweier alternativer Ausführungsformen gezeigt.In FIGS. 4 and 5, beam paths through a stereoscopic optical system according to two alternative embodiments are shown in a schematic representation.
Da der Aufbau der Strahlengänge der beiden alternativen Ausführungsformen eine große Ähnlichkeit zu dem in Figur 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Strahlengang gemäß der ersten Ausführungsform aufweist, wird im Folgenden nur auf die Unter- schiede eingegangen. So sind in den Figuren 4 und 5 beispielsweise die Winkel ηl, η2 der besseren Übersichtlichkeit halber (anders als in Figur 1) nicht eigens gezeigt.Since the construction of the beam paths of the two alternative embodiments has a great similarity to the beam path shown in FIG. 1 and described above according to the first embodiment, only the differences will be discussed below. For example, in FIGS. 4 and 5, the angles η 1, η 2 are not specifically shown for the sake of better clarity (unlike in FIG. 1).
Das stereoskopische optische System 1 ' gemäß der in Figur 4 ge- zeigten ersten alternativen Ausführungsform unterscheidet sich von dem stereoskopischen optischen System 1 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform insbesondere dadurch, dass die erste und zweite off-axis Linse 4L, 4R und die den off-axis Linsen 4L, 4R jeweils benachbarten ersten und zweiten optischen Spiegel 3L und 3R jeweils paarweise in dem linken und rechten Abbildungsstrahlengang 14L und 14R durch erste und zweite gekrümmte optische Spiegel 4OL, 4OR ersetzt sind. Dabei beträgt ein (in Figur 4 jeweils durch Pfeile symbolisierter) größter Krümmungsradius mlL, mlR der gekrümmten Spiegelflächen 44L, 44R der ersten und zweiten gekrümmten optischen Spiegel 4OL, 4OR jeweils 80cm und ist somit kleiner als ein Meter. Die vorliegende Anmeldung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Vielmehr kann es für die Zwecke dieser Anmeldung ausreichend sein, wenn der jeweilige größte Krümmungsradius mlL, mlR der gekrümmten Spiegelflächen 44L, 44R kleiner als zehn Meter ist .The stereoscopic optical system 1 'according to the first alternative embodiment shown in FIG. 4 differs from the stereoscopic optical system 1 according to the first embodiment described above particularly in that the first and second off-axis lenses 4L, 4R and the off-axis -axis lenses 4L, 4R of adjacent first and second optical mirrors 3L and 3R are respectively replaced in pairs in the left and right imaging beam paths 14L and 14R by first and second curved optical mirrors 4OL, 4OR. In this case, a largest radius of curvature mlL, mlR of the curved mirror surfaces 44L, 44R of the first and second curved optical mirrors 4OL, 4OR (each symbolized by arrows in FIG. 4) is 80 cm in each case and is thus smaller than one meter. However, the present application is not limited thereto. Rather, for the purposes of this application, it may be sufficient for the respective largest radius of curvature mlL, mlR of the curved mirror surfaces 44L, 44R to be less than ten meters.
In der gezeigten Ausführungsform weisen die gekrümmten Spiegelflächen 44L, 44R jeweils zwei unterschiedliche Krümmungsradien mlL, m2L bzw. mlR, m2R auf, wobei ein Unterschied zwischen den unterschiedlichen, vorzugsweise zueinander orthogonalen Krüm- mungsradien mlL und m2L bzw. mlR und m2R jeweils 22% des größeren Krümmungsradius mlR bzw. mlL der jeweils zwei Krümmungsradien mlL, m2L bzw. mlR, m2R einer jeweiligen gekrümmten Spiegelflächen 44L, 44R beträgt.In the illustrated embodiment, the curved mirror surfaces 44L, 44R each have two different radii of curvature mlL, m2L and mlR, m2R, respectively, with a difference between the different, preferably mutually orthogonal, radii of curvature mlL and m2L or mlR and m2R respectively 22% of the larger radius of curvature mlR or mlL of the two curvature radii mlL, m2L and mlR, m2R of a respective curved mirror surfaces 44L, 44R is.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass die gekrümmten Spiegelflächen 44L, 44R jeweils genau zwei unterschiedliche Krümmungsradien mlL, m2L bzw. mlR, m2R aufweisen. Vielmehr können die gekrümmten Spiegelflächen 44L, 44R alternativ jeweils auch mehr als zwei unterschiedliche Krüm- mungsradien aufweisen. Auch können sich die Krümmungsradien der einen gekrümmten Spiegelfläche (hier z. B. 44L) in Anzahl und/oder Radius von den Krümmungsradien der anderen gekrümmten Spiegelfläche (hier z. B. 44R) unterscheiden. Weiter ist ein Unterschied zwischen den unterschiedlichen Krümmungsradien einer jeweiligen gekrümmten Spiegelfläche nicht auf das vorstehende Beispiel beschränkt . Allgemein ist es gemäß der vorliegenden Anmeldung ausreichend, wenn ein Unterschied zwischen wenigstens zwei unterschiedlichen, vorzugsweise zueinander im wesentlichen orthogonalen Krümmungsradien einer jeweiligen gekrümmten Spie- gelfläche mindestens 5% und bevorzugt mindestens 10% und besonders bevorzugt mindestens 20% des größeren Krümmungsradius der wenigstens zwei Krümmungsradien beträgt . In diesem Zusammenhang bedeutet "im wesentlichen orthogonal", dass sich die beiden unterschiedlichen Krümmungsradien unter einem Winkel von zwischen 65° und 115° und bevorzugt von zwischen 80° und 100° und besonders bevorzugt von 90° schneiden.However, the present invention is not limited to that the curved mirror surfaces 44L, 44R have exactly two different radii of curvature mlL, m2L and mlR, m2R, respectively. Rather, the curved mirror surfaces 44L, 44R may alternatively each have more than two different curvature radii. Also, the radii of curvature of one curved mirror surface (here 44L, for example) may differ in number and / or radius from the radii of curvature of the other curved mirror surface (here 44R, for example). Further, a difference between the different radii of curvature of a respective curved mirror surface is not limited to the above example. In general, according to the present application, it is sufficient if a difference between at least two different, preferably mutually substantially orthogonal radii of curvature of a respective curved mirror surface at least 5% and preferably at least 10% and more preferably at least 20% of the larger radius of curvature of the at least two radii of curvature is. In this context, "substantially orthogonal" means that the two different radii of curvature at an angle of between 65 ° and 115 ° and preferably from between 80 ° and 100 ° and most preferably 90 ° cut.
Ersichtlich sind die Spiegelflächen 44L, 44R mit derartigen Krümmungsradien mlL, m2L bzw. mlR, m2R weder torisch noch sphärisch und weisen eine von Null verschiedene Brennweite auf. Kennzeichnend für die Spiegelflächen 44L, 44R der ersten und zweiten gekrümmten optischen Spiegel 40L, 4OR ist, dass die gekrümmten Spiegelflächen 44L, 44R hinsichtlich des durch sie je- weils gefalteten Abbildungsstrahlengangs 14L, 14R jeweils eine rotationssymmetrische Wirkung aufweisen. Dabei ist die Krümmung der Spiegelflächen 44L, 44R jeweils so gewählt, dass eine Parallaxenfreiheit eines in dem jeweiligen linken und rechten Abbildungsstrahlengang 14L und 14R geführten und von der jeweiligen ersten und zweiten gekrümmten Spiegelfläche 44L, 44R reflektierten AbbildungsStrahlenbündels innerhalb eines Arbeitsbereichs des Systems 1 ' immer bestehen bleibt .Obviously, the mirror surfaces 44L, 44R having such radii of curvature mlL, m2L and mlR, m2R are neither toroidal nor spherical and have a non-zero focal length. Characteristic of the mirror surfaces 44L, 44R of the first and second curved optical mirrors 40L, 4OR is that the curved mirror surfaces 44L, 44R each have a rotationally symmetric effect with respect to the imaging beam path 14L, 14R folded through each of them. In this case, the curvature of the mirror surfaces 44L, 44R is in each case selected such that a parallax freedom of an imaging beam bundle guided in the respective left and right imaging beam paths 14L and 14R and reflected by the respective first and second curved mirror surfaces 44L, 44R always remains within a working range of the system 1 ' persists.
In der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform sind die erste ge- krümmte Spiegelfläche 44L und die zweite gekrümmte Spiegelfläche 44R identisch und bezüglich der Symmetrieebene 22 des stereoskopischen optischen Systems I1 symmetrisch angeordnet.In the embodiment shown in FIG. 4, the first curved mirror surface 44L and the second curved mirror surface 44R are identical and arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry 22 of the stereoscopic optical system I 1 .
Dabei sind die ersten und zweiten gekrümmten Spiegelflächen 44L, 44R voneinander um einen Abstand A1 beabstandet und relativ zueinander um einen Winkel ß1 geneigt. Durch den Abstand A1 hindurch ist der Bestrahlungs-Strahlengang 27 für die von der Strahlenquelle 25 emittierte Strahlung geführt. Dabei können sowohl der Abstand A1 als auch der Winkel ß1 sowohl konstant als auch variabel sein.In this case, the first and second curved mirror surfaces 44L, 44R are spaced from each other by a distance A 1 and inclined relative to each other by an angle ß 1 . Through the distance A 1 through the irradiation beam path 27 is guided for the radiation emitted by the radiation source 25. Both the distance A 1 and the angle β 1 can be both constant and variable.
Gemäß dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten gekrümmten Spiegelflächen 44L, 44R weiter so angeordnet, dass eine (nicht gezeigte) Verbindungsgerade zwischen einem (nicht gezeig- ten) Flächenschwerpunkt der ersten gekrümmten Spiegelfläche 44L und einem (nicht gezeigten) Flächenschwerpunkt der zweiten gekrümmten Spiegelfläche 44R, und eine (nicht gezeigte) Verbindungsgerade zwischen einem (nicht gezeigten) minimalen Krümmungsmittelpunkt (Mittelpunkt des durch die gekrümmte Spiegel- fläche am Flächenschwerpunkt der gekrümmten Spiegelfläche festgelegten kleinsten Krümmungskreises) der ersten gekrümmten Spiegelfläche 44L und einem (nicht gezeigten) minimalen Krümmungsmittelpunkt der zweiten gekrümmten Spiegelfläche 44R nicht co- axial, sondern um mehr als 0,1% eines minimalen Krümmungsradius am Flächenschwerpunkt der gekrümmten Spiegelflächen 44L, 44R beabstandet sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Anordnung und Ausbildung der ersten und zweiten Spiegelfläche 44L, 44R beschränkt. Beispielsweise können die Verbindungsgerade der Flächenschwerpunkte und die Verbindungs- gerade der minimalen Krümmungsmittelpunkte der Spiegelflächen parallel versetzt, gewinkelt oder windschief zueinander sein und/oder um mehr als 1% und insbesondere um mehr als 5% eines minimalen Krümmungsradius der gekrümmten Spiegelflächen am je- weiligen Flächenschwerpunkt beabstandet sein.According to this embodiment, the first and second curved mirror surfaces 44L, 44R are further arranged such that a connecting line (not shown) between a centroid (not shown) of the first curved mirror surface 44L and a centroid (not shown) of the second curved mirror surface 44R , and a connecting line (not shown) between a minimum center of curvature (not shown) (center of the curved mirror) (not shown). area at the centroid of the curved mirror surface) of the first curved mirror surface 44L and a minimum center of curvature (not shown) of the second curved mirror surface 44R are not coaxial, but more than 0.1% of a minimum radius of curvature at the centroid of the curved mirror surfaces 44L , 44R are spaced apart. However, the present invention is not limited to such arrangement and formation of the first and second mirror surfaces 44L, 44R. For example, the connecting line of the centroids and the connecting straight of the minimum centers of curvature of the mirror surfaces can be parallel offset, angled or skewed to each other and / or more than 1% and in particular more than 5% of a minimum radius of curvature of the curved mirror surfaces at the respective centroid be spaced.
Der erste gekrümmte Spiegel 4OL ist von der dritten off-axis Linse 5L um einen ersten Abstand Dl ' beabstandet . Entsprechend ist der zweite gekrümmte Spiegel 4OR von der vierten off-axis Linse 5R um einen zweiten Abstand D2 ' beabstandet. Mittels des ersten Motors 2IL können der erste gekrümmte Spiegel 4OL und die dritte off-axis Linse 5L relativ zueinander verlagert werden, um den ersten Abstand Dl' zu ändern. Entsprechend können mittels des zweiten Motors 2IR der zweite gekrümmte Spiegel 4OR und die vierte off-axis Linse 5R relativ zueinander verlagert werden, um den zweiten Abstand D2 zu ändern. Auch hier kann eine mechanischen oder elektrische Kopplung der ersten und zweiten Abstände Dl ' und D2 ' vorteilhaft sein oder kann alternativ auch ein gemeinsamer Motor verwendet werden (nicht gezeigt) . Anstelle eines Motors kann in allen Ausführungsformen auch ein manueller Antrieb verwendet werden. Wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ermöglicht eine Veränderung der Abstände Dl1 und D2 ' eine Anpassung an einen jeweiligen Arbeitsabstand des stereoskopischen optischen Systems 1' von der Objektebene 23 und damit eine Fokussierung. Dabei stellt der erfindungsgemäße Aufbau bei geeigneter Wahl der für den ersten gekrümmten Spiegel 4OL und die dritte off-axis Linse 5L bzw. für den zweiten gekrümmten Spiegel 4OR und die vierte off-axis Linse 5R jeweils verwendeten optischen Oberflächen 44L, 18L bzw. 44R, 18R sicher, dass sich Hauptstrahlen des linken und rechten Abbildungsstrahlenganges 14L, 14R auch nach der Änderung des Arbeitsabstandes und damit nach einer Änderung der Abstände Dl1 und D2 ' (innerhalb eines Arbeitsbereichs des Systems 1 ) automatisch immer in der Objektebene 23 schneiden und dabei einen von Null verschiedenen Stereowinkel α einschließen. Aufgrund der Faltung des linken und rechten Abbildungsstrahlenganges 14L, 14R verlagert sich ein Schwerpunkt des stereoskopischen optischen Systems 1 ' bei einer Änderung der Abstände Dl1 und D2 ' nicht oder nur ge- ringfügig.The first curved mirror 4OL is spaced from the third off-axis lens 5L by a first distance D1 '. Accordingly, the second curved mirror 4OR is spaced from the fourth off-axis lens 5R by a second distance D2 '. By means of the first motor 2IL, the first curved mirror 4OL and the third off-axis lens 5L can be displaced relative to each other to change the first distance Dl '. Accordingly, by means of the second motor 2IR, the second curved mirror 4OR and the fourth off-axis lens 5R can be displaced relative to each other to change the second distance D2 . Again, a mechanical or electrical coupling of the first and second distances Dl 'and D2' be advantageous or alternatively, a common motor can be used (not shown). Instead of a motor, a manual drive can also be used in all embodiments. As in the first embodiment described above, a change in the distances Dl 1 and D2 'makes it possible to adapt to a respective working distance of the stereoscopic optical system 1' from the object plane 23 and thus focusing. In this case, the structure according to the invention, with a suitable choice of the optical surfaces 44L, 18L and 44R respectively used for the first curved mirror 4OL and the third off-axis lens 5L or for the second curved mirror 4OR and the fourth off-axis lens 5R, 18R sure that principal rays always automatically cut the left and right imaging beam path 14L, 14R also after the change of the working distance and therefore after a change of the distances Dl 1 and D2 '(within a working range of the system 1 ■) in the object plane 23, while a non-zero include different stereo angles α. Due to the folding of the left and right imaging beam path 14L, 14R, a center of gravity of the stereoscopic optical system 1 'of the distances Dl and D2 with a change 1' not displaced or only slightly.
Weiter sind in der ersten alternativen Ausführungsform die ersten und zweiten Prismen 6L, 6R jeweils durch ein Paar optischer Planspiegel 41L und 42L bzw. 41R und 42R ersetzt, die je- weils von einer gemeinsamen Fassung 43L bzw. 43R getragen werden und so einen konstanten Winkel δl bzw. δ2 von 90° einschließen. Dieser Winkel δl, δ2 ist jedoch nicht auf genau 90° beschränkt. Vielmehr kann der Winkel δl, δ2 alternativ ein beliebiger Winkel insbesondere zwischen 85° und 95° sein.Further, in the first alternative embodiment, the first and second prisms 6L, 6R are respectively replaced by a pair of optical plane mirrors 41L and 42L, 41R and 42R, each supported by a common socket 43L and 43R, respectively, at a constant angle δl or δ2 of 90 °. However, this angle δ1, δ2 is not limited to exactly 90 °. Rather, the angle δ1, δ2 may alternatively be an arbitrary angle, in particular between 85 ° and 95 °.
Die Verwendung erster und zweiter gekrümmter Spiegel 40L, 4OR anstelle der ersten und zweiten off-axis Linsen 4L, 4R und anstelle der benachbarten optischen Umlenkelemente 3L, 3R führt zu einer deutlichen Gewichtseinsparung des stereoskopischen opti- sehen Systems 1 ' . Dies ist insbesondere bei Verwendung des stereoskopischen optischen Systems I1 als Kopflupe von Vorteil.The use of first and second curved mirrors 40L, 4OR in place of the first and second off-axis lenses 4L, 4R and in place of the adjacent optical deflectors 3L, 3R results in a significant weight saving of the stereoscopic optical system 1 '. This is particularly advantageous when using the stereoscopic optical system I 1 as a head-mounted magnifier.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figur 5 ein Strahlengang durch ein stereoskopisches optisches System 1 ' ' gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform beschrieben. Dabei wird auf eine Beschreibung von Elementen verzichtet, die denen der in Figur 4 gezeigten ersten alternativen Ausführungsform entsprechen .In the following, a beam path through a stereoscopic optical system 1 "according to a second alternative embodiment will be described with reference to FIG. In this case, a description of elements corresponding to those of the first alternative embodiment shown in FIG. 4 is dispensed with.
Das stereoskopische optische System I1 1 gemäß der in Figur 5 gezeigten zweiten alternativen Ausführungsform unterscheidet sich von dem stereoskopischen optischen System 1 ' gemäß der vorstehend beschriebenen ersten alternativen Ausführungsform insbesondere dadurch, dass zusätzlich die dritte und vierte off-axis Linse 5L, 5R und die den off-axis Linsen 5L, 5R jeweils benachbarten optischen Planspiegel 41L, 41R in dem linken und rechten Abbildungsstrahlengang 14L und 14R jeweils paarweise durch dritte und vierte gekrümmte optische Spiegel 45L, 45R ersetzt sind. Die dritten und vierten gekrümmten Spiegel 45L1 45R weisen jeweils eine dritte und vierte gekrümmte optische Spiegelfläche 46L, 46R auf, welche jeweils so gewählt ist, dass eine Parallaxenfreiheit eines in dem jeweiligen linken und rechten Abbildungsstrahlengang 14L und 14R geführten und von der jeweiligen dritten und vierten gekrümmten Spiegelfläche 46L, 46R reflektierten Abbildungsstrahlenbündels innerhalb eines Arbeitsbereichs des Systems 1 ' ' immer bestehen bleibt . Somit weisen auch die dritten und vierten gekrümmten Spiegelflächen 46L, 46R der dritten und vierten gekrümmten optischen Spiegel 45L, 45R hinsichtlich des durch sie jeweils gefalteten Abbildungsstrahlengangs 14L, 14R jeweils eine rotationssymmetrische Wirkung auf. Hinsichtlich einer Auswahl von (in der Figur 5 nicht eigens dargestellten) Krümmungsradien für die dritte und vierte gekrümmte Spiegelfläche 46L, 46R wird auf die Ausführungen zu den Krümmungsradien mlL, m2L bzw. mlR, m2R der ersten und zweiten gekrümmten Spiegelflächen 44L, 44R in der Ausführungsform von Figur 4 verwiesen.The stereoscopic optical system I 11 according to the second alternative embodiment shown in FIG. 5 differs from the stereoscopic optical system 1 'according to the above-described first alternative embodiment in particular in that the third and fourth off-axis Lens 5L, 5R and the off-axis lenses 5L, 5R respectively adjacent optical plane mirror 41L, 41R in the left and right imaging beam path 14L and 14R are each pairwise replaced by third and fourth curved optical mirror 45L, 45R. The third and fourth curved mirrors 45L 1 45R each have third and fourth curved optical mirror surfaces 46L, 46R each selected to provide parallax freedom of one in each of the left and right imaging beam paths 14L and 14R and the third and fourth fourth curved mirror surface 46L, 46R of reflected imaging beam within a working range of the system 1 "is always maintained. Thus, also the third and fourth curved mirror surfaces 46L, 46R of the third and fourth curved optical mirrors 45L, 45R each have a rotationally symmetric effect with respect to the imaging beam path 14L, 14R folded therethrough. With regard to a selection of (not specifically shown in FIG. 5) radii of curvature for the third and fourth curved mirror surfaces 46L, 46R, reference is made to the discussion of the radii of curvature mlL, m2L, mlR, m2R of the first and second curved mirror surfaces 44L, 44R in FIG Embodiment of Figure 4 referenced.
In der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform sind die dritte ge- krümmte Spiegelfläche 46L und die vierte gekrümmte Spiegelfläche 46R identisch und bezüglich der Symmetrieebene 22 des stereoskopischen optischen Systems 1" symmetrisch angeordnet. Der dritte gekrümmte Spiegel 45L und der Planspiegel 42L sowie der vierte gekrümmte Spiegel 45R und der Planspiegel 42R werden jeweils paarweise über eine gemeinsame Fassung 43L, 43R getragen.In the embodiment shown in Fig. 5, the third curved mirror surface 46L and the fourth curved mirror surface 46R are identical and symmetrically arranged with respect to the symmetry plane 22 of the stereoscopic optical system 1 "The third curved mirror 45L and the plane mirror 42L and the fourth curved mirror 45R and the plane mirror 42R are respectively supported in pairs via a common socket 43L, 43R.
Gemäß dieser Ausführungsform entspricht die Anordnung der dritten und vierten gekrümmten Spiegelflächen 46L und 46R relativ zueinander bezüglich der Verbindungsgerade der Flächen- Schwerpunkte und der Verbindungsgerade der minimalen Krümmungs- mittelpunkte der Spiegelflächen 46L und 46R der vorstehend beschriebenen Anordnung der ersten und zweiten gekrümmten Spiegelfläche 44L, 44R relativ zueinander. Der erste gekrümmte Spiegel 4OL ist von dem dritten gekrümmten Spiegel 45L um einen variablen ersten Abstand Dl" beabstandet. Entsprechend ist der zweite gekrümmte Spiegel 4OR von dem vierten gekrümmten Spiegel 45R um einen variablen zweiten Ab- stand D2" beabstandet. Mittels eines ersten Motors 21L1 können der dritte gekrümmte Spiegel 45L und der Planspiegel 42L relativ zu dem ersten gekrümmten Spiegel 40L verlagert werden, um den ersten Abstand Dl" zu ändern. Entsprechend können der vierte gekrümmte Spiegel 45R und der Planspiegel 42R mittels eines zweiten Motors 2IR1 relativ zu dem zweiten gekrümmten Spiegel 4OR verlagert werden, um den zweiten Abstand D2 " zu ändern. Dabei kann in Folge der Verlagerung der Planspiegel 42L und 42R eine Vergrößerungsänderung des linken und rechten Abbildungs- strahlenganges 14L, 14R auftreten, welche durch das erste und zweite Zoomsystem 24L, 24R korrigiert werden kann. Auch hier kann eine mechanischen oder elektrische Kopplung der ersten und zweiten Abstände Dl ' und D2 vorteilhaft sein oder auch ein gemeinsamer Antrieb verwendet werden (nicht gezeigt) . Wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen ermöglicht eine Veränderung der Abstände Dl" und D2" eine Anpassung des stereoskopischen optischen Systems 1" an einen jeweiligen Arbeitsabstand von der Objektebene 23 und damit eine Fokussierung. Dabei stellt der erfindungsgemäße Aufbau bei geeigneter Wahl der für den ersten gekrümmten Spiegel 4OL und den dritten gekrümmten Spiegel 45L bzw. für den zweiten gekrümmten Spiegel 4OR und den vierten gekrümmten Spiegel 45R jeweils verwendeten optischen Oberflächen 44L, 46L bzw. 44R, 46R sicher, daß Hauptstrahlen des linken und rechten Abbildungsstrahlenganges 14L, 14R auch nach der Änderung des Arbeitsabstandes und damit nach einer Änderung der Abstände Dl ' und D2 ' automatisch in der Objektebene 23 einen von Null verschiedenen Stereowinkel α einschließen.According to this embodiment, the arrangement of the third and fourth curved mirror surfaces 46L and 46R relative to each other with respect to the line of straight line center of gravity and the line of minimum curvature center of the mirror surfaces 46L and 46R corresponds to the above-described arrangement of the first and second curved mirror surfaces 44L, 44R relative to each other. The first curved mirror 4OL is spaced from the third curved mirror 45L by a variable first distance Dl ". Accordingly, the second curved mirror 4OR is spaced from the fourth curved mirror 45R by a variable second distance D2". By means of a first motor 21L 1 , the third curved mirror 45L and the plane mirror 42L can be displaced relative to the first curved mirror 40L so as to change the first distance Dl. "Similarly, the fourth curved mirror 45R and the plane mirror 42R can be driven by a second motor 2IR 1 relative to the second curved mirror 4OR to change the second distance D2 ". As a result of the displacement of the plane mirrors 42L and 42R, a magnification change of the left and right imaging beam paths 14L, 14R may occur which can be corrected by the first and second zoom systems 24L, 24R. Again, a mechanical or electrical coupling of the first and second distances Dl 'and D2 ■ be advantageous or a common drive can be used (not shown). As with the previous embodiments, a change in the distances Dl "and D2" allows the stereoscopic optical system 1 "to be adapted to a respective working distance from the object plane 23 and hence to focus 4OL and the third curved mirror 45L and optical surfaces 44L, 46L and 44R, 46R respectively used for the second curved mirror 4OR and the fourth curved mirror 45R ensure that main beams of the left and right imaging beam paths 14L, 14R are also changed after the change of the Working distance and thus after a change in the distances Dl 'and D2' automatically include in the object plane 23 a non-zero stereo angle α.
Die Verwendung dritter und vierter gekrümmter Spiegel 45L, 45R anstelle der dritten und vierten off-axis Linsen 5L, 5R und be- nachbarten Planspiegel 4IL, 4IR führt gegenüber der ersten alternativen Ausführungsform zu einer weiteren Gewichtseinsparung des stereoskopischen optischen Systems 1". Dies ist insbesondere bei Verwendung des stereoskopischen optischen Systems 1" als Kopflupe von Vorteil. Wie in Figur 2 gezeigt, kann das vorstehend beschriebene stereoskopische optische System 1, I1, 1" in ein Gehäuse 28 integriert sein, welches mittels eines Riemens am Kopf eines Benutzers der- art befestigbar ist, daß ein linkes bzw. rechtes Auge 13L und 13R des Betrachters in jeweils das linke bzw. rechte Austritts- okular des stereoskopischen optischen Systems 1, I1, 1" blickt. Somit kann das stereoskopische optische System 1, 1', 1" Teil einer Kopflupe sein. Dabei hat die vorstehend beschriebene FaI- tung der linken und rechten Abbildungsstrahlengänge 14L und 14R zur Folge, daß die optischen Elemente des stereoskopischen optischen Systems 1 überwiegend quer zum Kopf des Benutzers und damit parallel zu einer durch eine Stirn des Benutzers aufgespannten Stirnebene angeordnet sind. Dies hat zur Folge, daß ein Ge- wicht der optischen Elemente nur mit einem kurzen Hebelarm auf den Kopf des Benutzers wirkt. Weiter verändert sich der Hebelarm auch bei einer Verlagerung der optischen Elemente nicht oder nur geringfügig. Eine vorzeitige Ermüdung des Benutzers und eine Verkrampfung der Nackenmuskulatur kann so vermieden werden.The use of third and fourth curved mirrors 45L, 45R instead of the third and fourth off-axis lenses 5L, 5R and adjacent planar mirrors 4IL, 4IR leads to a further weight saving of the stereoscopic optical system 1 "over the first alternative embodiment when using the stereoscopic optical system 1 "as a head-loupe advantage. As shown in FIG. 2, the above-described stereoscopic optical system 1, I 1 , 1 "can be integrated into a housing 28 which can be fastened to a user's head by means of a belt such that left and right eyes 13 L and 13R of the observer in each case the left and right exit eyepiece of the stereoscopic optical system 1, I 1 , 1 "looks. Thus, the stereoscopic optical system 1, 1 ', 1 "may be part of a head magnifier, with the above-described case of the left and right imaging beam paths 14L and 14R resulting in the optical elements of the stereoscopic optical system 1 being predominantly transverse to the head The result of this is that a weight of the optical elements acts only on the user's head with a short lever arm Relocation of the optical elements is not or only slightly so premature fatigue of the user and a cramping of the neck muscles can be avoided.
Alternativ kann das vorstehend beschriebene stereoskopische optische System 1, 1', 1" auch in ein Operationsmikroskop und insbesondere ein digitales Operationsmikroskop integriert sein. Alternatively, the stereoscopic optical system 1, 1 ', 1 "described above can also be integrated into a surgical microscope and in particular a digital surgical microscope.

Claims

Patentansprüche claims
1. Stereoskopisches optisches System (1), umfassend:A stereoscopic optical system (1) comprising:
ein erstes optisches Teilsystem (2L) mit einer Mehrzahl von optischen Elementen (3L, 4L, 5L, 6L, 7L, 8L, 9L, 10L, HL, 12L) zur Bereitstellung eines linken Abbildungsstrahlengangs (14L) des stereoskopischen optischen Systems (1) , wobei das erste optische Teilsystem (2L) wenigstens eine erste optische Linse (4L) mit einer ersten optischen Oberfläche (15L) aufweist, die im Bereich des linken Abbildungsstrahlengangs (14L) eine Teilfläche einer ersten rotationssymmetrischen mathematischen Fläche (31) ist, welche erste mathematische Fläche (31) bezogen auf eine erste Symmetrieachse (16L) einen ersten maximalen Radius (Rl) aufweist; unda first optical subsystem (2L) having a plurality of optical elements (3L, 4L, 5L, 6L, 7L, 8L, 9L, 10L, HL, 12L) for providing a left imaging beam path (14L) of the stereoscopic optical system (1); wherein the first optical subsystem (2L) comprises at least a first optical lens (4L) having a first optical surface (15L) which is a partial surface of a first rotationally symmetric mathematical surface (31) in the region of the left imaging beam path (14L) Surface (31) with respect to a first axis of symmetry (16L) has a first maximum radius (Rl); and
ein zweites optisches Teilsystem (2R) mit einer Mehrzahl von optischen Elementen (3R, 4R7 5R, 6R, 7R, 8R, 9R, 1OR, HR, 12R) zur Bereitstellung eines rechten Abbildungsstrahlengangs (14R) des stereoskopischen optischen Systems (1) , wobei das zweite optische Teilsystem (2R) wenigstens eine zweite optische Linse (4R) mit einer zweiten optischen Oberfläche (15R) aufweist, die im Bereich des rechten Ab- bildungsstrahlengangs (14R) eine Teilfläche einer zweiten rotationssymmetrischen mathematischen Fläche (31) ist, welche zweite mathematische Fläche (31) bezogen auf eine zweite Symmetrieachse (16R) einen zweiten maximalen Radius (R2) aufweist;a second optical subsystem (2R) having a plurality of optical elements (3R, 4R 7 5R, 6R, 7R, 8R, 9R, 1OR, HR, 12R) for providing a right imaging optical path (14R) of the stereoscopic optical system (1); wherein the second optical subsystem (2R) comprises at least one second optical lens (4R) having a second optical surface (15R) which is a partial surface of a second rotationally symmetric mathematical surface (31) in the region of the right imaging beam path (14R) second mathematical surface (31) with respect to a second axis of symmetry (16R) has a second maximum radius (R2);
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
die erste optische Linse (4L) eine erste off-axis Linse (4L) ist, deren erster Flächenschwerpunkt (17L) ihrer ersten Oberfläche (15L) von der ersten Symmetrieachse (16L) der ersten mathematischen Fläche (31) einen Abstand (AL) aufweist, der größer als ein 0,2-faches des ersten maximalen Radius (Rl) der ersten mathematischen Fläche (31) ist; und die zweite optische Linse (4R) eine zweite off-axis Linse (4R) ist, deren zweiter Flächenschwerpunkt (17R) ihrer zweiten Oberfläche (15R) von der zweiten Symmetrieachse (16R) der zweiten mathematischen Fläche (31) einen Abstand (AR) aufweist, der größer als ein 0,2-faches des zweiten maximalen Radius (R2) der zweiten mathematischen Fläche (31) ist.the first optical lens (4L) is a first off-axis lens (4L) whose first centroid (17L) of its first surface (15L) has a distance (AL) from the first axis of symmetry (16L) of the first mathematical surface (31) which is greater than 0.2 times the first maximum radius (Rl) of the first mathematical area (31); and the second optical lens (4R) is a second off-axis lens (4R) whose second centroid (17R) of its second surface (15R) has a distance (AR) from the second axis of symmetry (16R) of the second mathematical surface (31) which is greater than 0.2 times the second maximum radius (R2) of the second mathematical area (31).
2. Stereoskopisches optisches System (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Flächenschwerpunkt (17L) der ersten OberflächeThe stereoscopic optical system (1) according to claim 1, wherein the first centroid (17L) of the first surface
(15L) der ersten off-axis Linse (4L) von der ersten Symmetrieachse (16L) gleichweit beabstandet ist, wie der zweite Flächenschwerpunkt (17R) der zweiten Oberfläche (15R) der zweiten off-axis Linse (4R) von der zweiten Symmetrieachse (16R) .(15L) of the first off-axis lens (4L) is equidistantly spaced from the first symmetry axis (16L) as the second centroid (17R) of the second surface (15R) of the second off-axis lens (4R) from the second axis of symmetry (4R). 16R).
3. Stereoskopisches optisches System (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Oberfläche (15L) der ersten off-axis Linse (4L) und die zweite Oberfläche (15R) der zweiten off- axis Linse (4R) im wesentlichen identisch sind.The stereoscopic optical system (1) according to claim 1 or 2, wherein the first surface (15L) of the first off-axis lens (4L) and the second surface (15R) of the second off-axis lens (4R) are substantially identical ,
4. Stereoskopisches optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 3 ,4. Stereoscopic optical system (1) according to one of claims 1, 2 or 3,
wobei eine dritte optische Linse (5L) des ersten optischen Teilsystems (2L) eine dritte optische Oberfläche (18L) aufweist, die im Bereich des linken Abbildungsstrahlengangs (14L) eine Teilfläche einer dritten rotationssymmetrischen mathematischen Fläche ist, welche dritte mathematische Fläche bezogen auf eine dritte Symmetrieachse (19L) einen dritten maximalen Radius (R3) aufweist, und eine vierte optische Linse (5R) des zweiten optischen Teilsystems (2R) eine vierte optische Oberfläche (18R) aufweist, die im Bereich des rechten AbbildungsStrahlengangs (14R) eine Teil- fläche einer vierten rotationssymmetrischen mathematischen Fläche ist, welche vierte mathematische Fläche bezogen auf eine vierte Symmetrieachse (19R) einen vierten maximalen Radius (R4) aufweist; wobei die dritte optische Linse (5L) eine dritte off-axis Linse (5L) ist, deren dritter Flächenschwerpunkt (20L) ihrer dritten Oberfläche (18L) von der dritten Symmetrieachsewherein a third optical lens (5L) of the first optical subsystem (2L) has a third optical surface (18L) which in the region of the left imaging beam path (14L) is a subarea of a third rotationally symmetric mathematical surface which third mathematical surface is related to a third Symmetry axis (19L) has a third maximum radius (R3), and a fourth optical lens (5R) of the second optical subsystem (2R) has a fourth optical surface (18R) which is a partial area in the region of the right imaging beam path (14R) a fourth rotationally symmetric mathematical surface, which fourth mathematical surface has a fourth maximum radius (R4) with respect to a fourth axis of symmetry (19R); wherein the third optical lens (5L) is a third off-axis lens (5L) whose third centroid (20L) is of its third surface (18L) from the third axis of symmetry
(19L) der dritten mathematischen Fläche einen Abstand (AL1) aufweist, der größer als ein 0,2-faches -des dritten maximalen Radius (R3) der dritten mathematischen Fläche ist, und die vierte optische Linse (5R) eine vierte off-axis Linse(19L) of the third mathematical surface has a distance (AL 1 ) which is greater than a 0.2 times the third maximum radius (R3) of the third mathematical surface, and the fourth optical lens (5R) a fourth off-axis axis lens
(5R) ist, deren vierter Flächenschwerpunkt (20R) ihrer vierten Oberfläche (18R) von der vierten Symmetrieachse (19R) der vierten mathematischen Fläche einen Abstand (AR1) aufweist, der größer als ein 0,2-faches des vierten maximalen Radius (R4) der vierten mathematischen Fläche ist; und(5R) whose fourth area centroid (20R) of its fourth surface (18R) from the fourth axis of symmetry (19R) of the fourth mathematical area has a distance (AR 1 ) greater than 0.2 times the fourth maximum radius (20R). R4) of the fourth mathematical surface; and
wobei die erste off-axis Linse (4L) und die dritte off-axis Linse (5L) voneinander entlang des linken Abbildungsstrahlengangs (14L) um einen ersten Abstand (Dl) sowie die zweite off-axis Linse (4R) und die vierte off-axis Linse (5R) voneinander entlang des rechten Abbildungsstrahlengangs (14R) um einen zweiten Abstand (D2) beabstandet sind.wherein the first off-axis lens (4L) and the third off-axis lens (5L) are spaced from each other along the left imaging beam path (14L) by a first distance (D1) and the second off-axis lens (4R) and the fourth off-axis lens (4R). axis lens (5R) are spaced from each other along the right imaging beam path (14R) by a second distance (D2).
5. Stereoskopisches optisches System (1) nach Anspruch 4, weiter umfassend wenigstens einen Aktuator (2IL, 21R) , um den ersten Abstand (Dl) zwischen der ersten off-axis Linse (4L) und der dritten off-axis Linse (5L) entlang des linken Abbildungsstrahlengangs (14L) und/oder den zweiten Abstand (D2) zwischen der zweiten off-axis Linse (4R) und der vierten off-axis Linse (5R) entlang des rechten Abbildungsstrahlengangs (14R) zu ändern.A stereoscopic optical system (1) according to claim 4, further comprising at least one actuator (2IL, 21R) for detecting the first distance (D1) between the first off-axis lens (4L) and the third off-axis lens (5L). along the left imaging beam path (14L) and / or the second distance (D2) between the second off-axis lens (4R) and the fourth off-axis lens (5R) along the right imaging beam path (14R).
6. Stereoskopisches optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Flächenschwerpunkt (17L, 17R, 2OL, 20R) der Oberfläche der jeweiligen off-axis Linse (4L, 4R, 5L, 5R) von der jeweiligen Symmetrieachse (16L, 16R, 19L, 19R) um wenigstens 30% und bevorzugt um wenigstens 40% und besonders bevorzugt um wenigstens 50% des jeweiligen maximalen Radius (Rl, R2, R3 , R4) beabstandet ist. A stereoscopic optical system (1) according to any one of claims 1 to 5, wherein the centroid (17L, 17R, 2OL, 20R) of the surface of the respective off-axis lens (4L, 4R, 5L, 5R) from the respective axis of symmetry (17 16L, 16R, 19L, 19R) is spaced at least 30% and preferably at least 40%, and more preferably at least 50% of the respective maximum radius (Rl, R2, R3, R4).
7. Stereoskopisches optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jeweils die ersten und zweiten off- axis Linsen (4R, 4L) und/oder die dritten und vierten off- axis Linsen (5L, 5R) bezogen auf eine gemeinsame Symmetrie- ebene (22) paarweise symmetrisch angeordnet sind.7. Stereoscopic optical system (1) according to one of claims 1 to 6, wherein in each case the first and second off-axis lenses (4R, 4L) and / or the third and fourth off-axis lenses (5L, 5R) with respect to a common plane of symmetry (22) are arranged symmetrically in pairs.
8. Stereoskopisches optisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,8. Stereoscopic optical system (1) according to one of claims 1 to 7,
wobei das erste optische Teilsystem (2L) wenigstens ein erstes Umlenkelement (3L) mit einer ersten Spiegelfläche aufweist, das zur Faltung des linken AbbildungsStrahlengangs (14L) entlang des linken Abbildungsstrahlengangs (14L) zwischen einer Objektebene (23) des Systems (1) und der ersten off-axis Linse (4L) angeordnet ist; undwherein the first optical subsystem (2L) comprises at least a first deflecting element (3L) having a first mirror surface for convolving the left imaging beam path (14L) along the left imaging beam path (14L) between an object plane (23) of the system (1) and first off-axis lens (4L) is arranged; and
das zweite optische Teilsystem (2R) wenigstens ein zweites Umlenkelement (3R) mit einer zweiten Spiegelfläche aufweist, das zur Faltung des rechten AbbildungsStrahlengangs (14R) entlang des rechten Abbildungsstrahlengangs (14R) zwischen einer Objektebene (23) des Systems (1) und der zweiten off- axis Linse (4R) angeordnet ist.the second optical subsystem (2R) has at least one second deflection element (3R) with a second mirror surface which is capable of folding the right imaging beam path (14R) along the right imaging beam path (14R) between an object plane (23) of the system (1) and the second off-axis lens (4R) is arranged.
9. Stereoskopisches optisches System (1) nach Anspruch 8,9. Stereoscopic optical system (1) according to claim 8,
wobei das erste optische Teilsystem (2L) weiter wenigstens eine erste Umlenkeinrichtung (6L) sowie ein drittes Umlenkelement (10L) mit einer dritten Spiegelfläche aufweist, und das zweite optische Teilsystem (2R) weiter wenigstens eine zweite Umlenkeinrichtung (6R) sowie ein viertes Umlenkelement (10R) mit einer vierten Spiegelfläche aufweist;wherein the first optical subsystem (2L) further comprises at least one first deflection device (6L) and a third deflection element (10L) with a third mirror surface, and the second optical subsystem (2R) further comprises at least one second deflection device (6R) and a fourth deflection element (2R). 10R) having a fourth mirror surface;
wobei die erste Umlenkeinrichtung (6L) im linken Abbildungsstrahlengang (14L) zwischen dem ersten Umlenkelement (3L) und dem dritten Umlenkelement (10L) angeordnet ist, und die zweite Umlenkeinrichtung (6R) im rechten Abbildungsstrahlengang (14R) zwischen dem zweiten Umlenkelement (3R) und dem vierten Umlenkelement (10R) angeordnet ist; und wobei die erste off-axis Linse (4L) zwischen dem ersten Umlenkelement (3L) und der ersten Umlenkeinrichtung (6L) angeordnet ist, und die zweite off-axis Linse (4R) zwischen dem zweiten Umlenkelement (3R) und der zweiten Umlenkeinrichtung (6R) angeordnet ist.wherein the first deflecting device (6L) is arranged in the left-hand imaging beam path (14L) between the first deflecting element (3L) and the third deflecting element (10L), and the second deflecting device (6R) is arranged in the right-imaging optical path (14R) between the second deflecting element (3R) and the fourth deflecting element (10R); and wherein the first off-axis lens (4L) is arranged between the first deflecting element (3L) and the first deflecting device (6L), and the second off-axis lens (4R) is arranged between the second deflecting element (3R) and the second deflecting device (6R ) is arranged.
10. Stereoskopisches optisches System (1) nach Anspruch 9,10. Stereoscopic optical system (1) according to claim 9,
wobei das erste optische Teilsystem (2L) ein erstes Zoom- System (24L) aufweist, welches im linken Abbildungsstrahlengang (14L) zwischen dem dritten Umlenkelement (10L) und der ersten Umlenkeinrichtung (6L) angeordnet ist, und relativ zueinander verlagerbare erste optische Zoom-Elemente (7L, 8L, 9L) aufweist, um eine variable Abbildungsvergrößerung des linken Abbildungsstrahlengangs (14L) zu bewirken; undwherein the first optical subsystem (2L) comprises a first zoom system (24L) which is arranged in the left imaging beam path (14L) between the third deflecting element (10L) and the first deflecting device (6L), and first optical zooming devices which are displaceable relative to one another. Having elements (7L, 8L, 9L) for causing a variable magnification of the left imaging beam path (14L); and
wobei das zweite optische Teilsystem (2R) ein zweites Zoomsystem (24R) aufweist, welches im rechten Abbildungsstrahlengang (14R) zwischen dem vierten Umlenkelement (10R) und der zweiten Umlenkeinrichtung (6R) angeordnet ist, und relativ zueinander verlagerbare zweite optische Zoom-Elemente (7R, 8R, 9R) aufweist, um eine variable Abbildungsvergrόße- rung des rechten Abbildungsstrahlengangs (14R) zu bewirken.wherein the second optical subsystem (2R) comprises a second zoom system (24R) arranged in the right imaging beam path (14R) between the fourth deflection element (10R) and the second deflection device (6R), and second optical zoom elements (IIR) displaceable relative to one another. 7R, 8R, 9R) to effect variable image magnification of the right imaging beam path (14R).
11. Stereoskopisches optisches System (1) nach Anspruch 10,11. Stereoscopic optical system (1) according to claim 10,
wobei die ersten optischen Zoom-Elemente (7L, 8L, 9L) des ersten Zoomsystems (24L) entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, die mit der ersten Symmetrieachse (16L) der ersten off-axis Linse (4L) einen Winkel von maximal 20° einschließt; undwherein the first optical zoom elements (7L, 8L, 9L) of the first zoom system (24L) are arranged along a common optical axis having an angle of at most 20 with the first symmetry axis (16L) of the first off-axis lens (4L) ° includes; and
wobei die zweiten optischen Zoom-Elemente (7R, 8R, 9R) des zweiten Zoomsystems (24R) entlang einer gemeinsamen opti- sehen Achse angeordnet sind, die mit der zweiten Symmetrieachse (16R) der zweiten off-axis Linse (4R) einen Winkel von maximal 20° einschließt. wherein the second optical zoom elements (7R, 8R, 9R) of the second zoom system (24R) are arranged along a common optical axis which forms an angle of .2R with the second symmetry axis (16R) of the second off-axis lens (4R) maximum 20 °.
12. Stereoskopisches optisches System (1) nach Anspruch 10 oder 11,12. Stereoscopic optical system (1) according to claim 10 or 11,
wobei die ersten optischen Zoom-Elemente (7L, 8L, 9L) des ersten Zoomsystems (24L) entlang einer gemeinsamen optischenwherein the first optical zoom elements (7L, 8L, 9L) of the first zoom system (24L) along a common optical
Achse angeordnet sind, die zu der ersten SymmetrieachseAxis are arranged, leading to the first axis of symmetry
(16L) der ersten off-axis Linse (4L) parallel versetzt ist; und(16L) of the first off-axis lens (4L) is offset in parallel; and
wobei die zweiten optischen Zoom-Elemente (7R, 8R, 9R) des zweiten Zoomsystems (24R) entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, die zu der zweiten Symmetrieachse (16R) der zweiten off-axis Linse (4R) parallel versetzt ist.wherein the second optical zoom elements (7R, 8R, 9R) of the second zoom system (24R) are arranged along a common optical axis parallel to the second symmetry axis (16R) of the second off-axis lens (4R).
13. Stereoskopisches optisches System (1; I1; 1"), insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend:13. Stereoscopic optical system (1, I 1 , 1 "), in particular according to one of the preceding claims, comprising:
ein erstes optisches Teilsystem (2L) mit einer Mehrzahl von optischen Elementen (3L-12L; 4OL, 5L, 41L, 42L, 7L-12L; 4OL, 45L, 42L, 7L- 12L) zur Bereitstellung eines linken Abbildungsstrahlengangs (14L) des stereoskopischen optischen Systems (1; I1; 1"), wobei das erste optische Teilsystem (2L) zur Faltung des linken Abbildungsstrahlengangs (14L) wenigstens ein Umlenkelement (3L, 10L; 4OL, 10L) sowie eine erste Umlenkeinrichtung (6L; 41L, 42L; 45L, 42L) aufweist; unda first optical subsystem (2L) having a plurality of optical elements (3L-12L; 4OL, 5L, 41L, 42L, 7L-12L; 4OL, 45L, 42L, 7L-12L) for providing a left imaging beam path (14L) of the stereoscopic one optical system (1; I 1 ; 1 "), wherein the first optical subsystem (2L) for folding the left imaging beam path (14L) comprises at least one deflection element (3L, 10L; 4OL, 10L) and a first deflection device (6L; 41L, 42L ; 45L, 42L); and
ein zweites optisches Teilsystem (2R) mit einer Mehrzahl von optischen Elementen (3R-12R; 40R, 5R, 41R, 42R, 7R-12R; 4OR, 45R, 42R, 7R-12R) zur Bereitstellung eines rechten Abbildungsstrahlengangs (14R) des stereoskopischen optischen Systems (1) , wobei das zweite optische Teilsystem (2R) zur Faltung des rechten Abbildungsstrahlengangs (14R) wenigstens ein Umlenkelement (3R, 1OR; 40R, 10R) sowie eine zweite Umlenkeinrichtung (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) aufweist;a second optical subsystem (2R) having a plurality of optical elements (3R-12R; 40R, 5R, 41R, 42R, 7R-12R; 4OR, 45R, 42R, 7R-12R) for providing a right imaging optical path (14R) of the stereoscopic one optical system (1), wherein the second optical subsystem (2R) for folding the right imaging beam path (14R) comprises at least one deflection element (3R, 1OR; 40R, 10R) and a second deflection device (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) ;
wobei die optischen Elemente (3L-12L; 4OL, 5L, 41L, 42L, 7L- 12L; 4OL, 45L, 42L, 7L-12L) des ersten optischen Teilsystems (2L) und die optischen Elemente (3R-12R; 4OR, 5R, 41R, 42R, 7R-12R; 4OR, 45R, 42R, 7R-12R) des zweiten optischen Teilsystems (2R) bezüglich einer gemeinsamen Symmetrieebene (22) im wesentlichen symmetrisch angeordnet sind;the optical elements (3L-12L; 4OL, 5L, 41L, 42L, 7L-12L, 4OL, 45L, 42L, 7L-12L) of the first optical subsystem (2L) and the optical elements (3R-12R; 4OR, 5R, 41R, 42R, 7R-12R; 4OR, 45R, 42R, 7R-12R) of the second optical subsystem (2R) substantially with respect to a common plane of symmetry (22) are arranged symmetrically;
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass ein Hauptstrahl des linken Abbildungsstrahlengangs (14L) zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement (3L, 10L; 4OL, 10L) sowie der ersten Umlenkeinrichtung (6L; 41L, 42L; 45L, 42L) und ein Hauptstrahl des rechten Abbildungsstrah- lengangs (14R) zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement (3R7 1OR; 4OR, 10R) sowie der zweiten Umlenkeinrichtung (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) jeweils in Ebenen liegen, die mit der gemeinsamen Symmetrieebene (22) jeweils einen kleinsten Winkel (γl, γ2, ηl, η2) von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° einschließen; unda main ray of the left imaging beam path (14L) is interposed between the at least one deflection element (3L, 10L; 4OL, 10L) and the first deflection device (6L; 41L, 42L; 45L, 42L) and a main beam of the right imaging radiation path (14R) the at least one deflecting element (3R 7 1OR; 4OR, 10R) and the second deflecting device (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) each lie in planes which each have a smallest angle (γ 1, γ 2, γ 2, 3) with the common plane of symmetry (22). ηl, η2) of between 45 ° and 135 °, and preferably between 75 ° and 105 °, and more preferably 90 °; and
dass zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement (3L, 10L; 40L, 10L) und der ersten Umlenkeinrichtung (6L; 41L, 42L; 45L, 42L) und/oder zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement (3R, 1OR; 4OR, 10R) und der zweiten Umlenkeinrichtung (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) jeweils wenigstens eine opti- sehe Anordnung variabler Brechkraft (4L, 5L, 7L-9L, 4R, 5R, 7R-9R) angeordnet ist.between the at least one deflecting element (3L, 10L, 40L, 10L) and the first deflecting device (6L; 41L, 42L; 45L, 42L) and / or between the at least one deflecting element (3R, 1OR; 4OR, 10R) and the second deflecting element In each case, at least one optical arrangement of variable refractive power (4L, 5L, 7L-9L, 4R, 5R, 7R-9R) is arranged.
14. Stereoskopisches optisches System (1, I1; 1") nach Anspruch 13, wobei ein Hauptstrahl des linken Abbildungsstrahlengangs (14L) zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement (3L, 10L; 4OL, 10L) sowie der ersten Umlenkeinrichtung (6L; 41L, 42L; 45L, 42L) und ein Hauptstrahl des rechten Abbildungsstrahlengangs (14R) zwischen dem wenigstens einen Umlenkelement (3R, 1OR; 40R, 10R) sowie der zweiten Umlenkeinrichtung (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) mit der gemeinsamen Symmetrieebene (22) jeweils einen kleinsten Winkel (γl, γ2, ηl, η2) von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° einschließen. 14. Stereoscopic optical system (1, I 1 , 1 '') according to claim 13, wherein a main beam of the left imaging beam path (14L) between the at least one deflecting element (3L, 10L, 4OL, 10L) and the first deflecting device (6L, 41L, 42L, 45L, 42L) and a main beam of the right imaging beam path (14R) between the at least one deflection element (3R, 1OR; 40R, 10R) and the second deflection device (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) having the common plane of symmetry (22 ) each include a smallest angle (γl, γ2, ηl, η2) of between 45 ° and 135 °, and preferably between 75 ° and 105 °, and more preferably 90 °.
15. Stereoskopisches optisches System (1, I1; 1") nach Anspruch 13 oder 14,15. Stereoscopic optical system (1, I 1 , 1 ") according to claim 13 or 14,
wobei das erste optische Teilsystem (2L) wenigstens ein erstes und ein drittes Umlenkelement (3L, 10L; 40L, 10L) aufweist, und die erste Umlenkeinrichtung (6L; 4IL, 42L;wherein the first optical subsystem (2L) comprises at least a first and a third deflecting element (3L, 10L; 40L, 10L), and the first deflecting device (6L; 4IL, 42L;
45L, 42L) entlang des linken Abbildungsstrahlengangs (14L) zwischen den beiden ersten und dritten Umlenkelementen (3L,45L, 42L) along the left imaging beam path (14L) between the two first and third deflection elements (3L,
10L; 4OL, 10L) angeordnet ist;10L; 4OL, 10L);
wobei das zweite optische Teilsystem (2R) wenigstens ein zweites und ein viertes Umlenkelement (3R, 1OR; 40R, 10R) aufweist, und die zweite Umlenkeinrichtung (6R; 4IR, 42R;wherein the second optical subsystem (2R) comprises at least a second and a fourth deflecting element (3R, 1OR; 40R, 10R), and the second deflecting device (6R; 4IR, 42R;
45R, 42R) entlang des rechten Abbildungsstrahlengangs (14R) zwischen den beiden zweiten und vierten Umlenkelementen (3R,45R, 42R) along the right imaging beam path (14R) between the two second and fourth deflection elements (3R,
1OR; 4OR, 10R) angeordnet ist; und1OR; 4OR, 10R); and
wobei jeweils Hauptstrahlen des linken Abbildungsstrahlen- gangs (14L) zwischen dem ersten bzw. dritten Umlenkelement (3L, 10L; 40L, 10L) und der ersten Umlenkeinrichtung (6L; 41L, 42L; 45L, 42L) sowie jeweils Hauptstrahlen des rechten AbbildungsStrahlengangs (14R) zwischen dem zweiten bzw. vierten Umlenkelement (3R, 1OR; 4OR, 10R) und der zweiten Umlenkeinrichtung (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) jeweils in Ebenen liegen, die mit der gemeinsamen Symmetrieebene (22) jeweils einen kleinsten Winkel (γl, γ2, ηl, η2) von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° einschließen.wherein respective main beams of the left-hand imaging beam path (14L) between the first and third deflecting elements (3L, 10L; 40L, 10L) and the first deflecting device (6L; 41L, 42L; 45L, 42L) and respective main beams of the right-hand imaging beam path (14R ) between the second and fourth deflecting elements (3R, 1OR; 4OR, 10R) and the second deflecting device (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) are each in planes which each have a smallest angle (25) with the common plane of symmetry (22). γl, γ2, ηl, η2) of between 45 ° and 135 °, and preferably between 75 ° and 105 °, and more preferably 90 °.
16. Stereoskopisches optisches System (1, 1'; 1") nach Anspruch 15, wobei jeweils Hauptstrahlen des linken Abbildungsstrahlengangs (14L) zwischen dem ersten bzw. dritten Umlenkelement (3L, 10L; 4OL, 10L) und der ersten Umlenkeinrichtung (6L; 41L, 42L; 45L, 42L) sowie jeweils Hauptstrahlen des rechten Abbildungsstrahlengangs (14R) zwischen dem zweiten bzw. vierten Umlenkelement (3R, 1OR; 4OR, 10R) und der zweiten Umlenkeinrichtung (6R; 4IR, 42R; 45R, 42R) mit der gemeinsamen Symmetrieebene (22) jeweils einen kleinsten Winkel (γl, γ2, ηl, η2) von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° einschließen.16. The stereoscopic optical system (1, 1 ', 1'') according to claim 15, wherein main beams of the left imaging beam path (14L) between the first and third deflecting element (3L, 10L, 4OL, 10L) and the first deflecting device (6L; 41L, 42L, 45L, 42L) and main beams of the right imaging beam path (14R) between the second and fourth deflectors (3R, 1OR, 4OR, 10R) and the second deflector (6R, 4IR, 42R, 45R, 42R), respectively common symmetry plane (22) in each case a smallest angle (γl, γ2, ηl, η2) of between 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 °, and more preferably 90 °.
17. Stereoskopisches optisches System (1, I1; 1") nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die wenigstens eine optische Anordnung variabler Brechkraft (4L, 5L, 7L-9L, 4R, 5R, 7R-9R) jeweils eine verlagerbare optische Linse (7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R) eines ersten bzw. zweiten Zoomsystems (24L, 24R) ist, welches jeweils im linken bzw. rechten Abbildungsstrah- lengang (14L, 14R) zwischen dem wenigstens jeweils einen Umlenkelement (10L, 10R) und der ersten bzw. zweiten Umlenkeinrichtung (6L, 6R; 41L, 42L, 41R, 42R; 45L, 42L, 45R, 42L) angeordnet ist, und jeweils relativ zueinander verlagerbare optische Zoom-Elemente (7L-9L, 7R-9R) aufweist, um eine variable Abbildungsvergrόßerung des linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengangs (14L, 14R) zu bewirken.The stereoscopic optical system (1, I 1 , 1 ") according to any one of claims 13 to 16, wherein the at least one variable power optical array (4L, 5L, 7L-9L, 4R, 5R, 7R-9R) each has a displaceable one optical lens (7L, 8L, 9L, 7R, 8R, 9R) of a first and a second zoom system (24L, 24R), respectively in the left and right imaging beam path (14L, 14R) between the at least one deflection element (14). 10L, 10R) and the first and second deflecting means (6L, 6R, 41L, 42L, 41R, 42R, 45L, 42L, 45R, 42L, respectively), and respectively displaceable optical zoom elements (7L-9L, 7R -9R) to cause variable imaging magnification of the left and right imaging beam paths (14L, 14R), respectively.
18. Stereoskopisches optisches System (1, 1'; 1") nach Anspruch 17,18. Stereoscopic optical system (1, 1 ', 1 ") according to claim 17,
wobei die ersten optischen Zoom-Elemente (7L, 8L, 9L) des ersten Zoomsystems (24L) im linken Abbildungsstrahlengang (14L) entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, die in einer Ebene liegt, welche mit der gemeinsamen Symmetrieebene (22) einen kleinsten Winkel (γl) von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° einschließt; undwherein the first zoom optical elements (7L, 8L, 9L) of the first zoom system (24L) are arranged in the left imaging beam path (14L) along a common optical axis lying in a plane having a minimum of the common plane of symmetry (22) Includes angles (γl) of between 45 ° and 135 °, and preferably between 75 ° and 105 ° and most preferably 90 °; and
wobei die zweiten optischen Zoom-Elemente (7R, 8R, 9R) des zweiten Zoomsystems (24R) im rechten Abbildungsstrahlengangwherein the second optical zoom elements (7R, 8R, 9R) of the second zoom system (24R) in the right imaging beam path
(14R) entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, die in einer Ebene liegt, welche mit der gemeinsamen(14R) are arranged along a common optical axis which lies in a plane which coincides with the common
Symmetrieebene (22) einen kleinsten Winkel (γ2) von zwischenSymmetry plane (22) a smallest angle (γ2) of between
45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und beson- ders bevorzugt 90° einschließt. 45 ° and 135 °, and preferably between 75 ° and 105 °, and more preferably 90 °.
19. Stereoskopisches optisches System (1, I1; 1") nach Anspruch 18,19. Stereoscopic optical system (1, I 1 , 1 ") according to claim 18,
wobei die ersten optischen Zoom-Elemente (7L, 8L, 9L) des ersten Zoomsystems (24L) im linken Abbildungsstrahlengang (14L) entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, die mit der gemeinsamen Symmetrieebene (22) einen kleinsten Winkel (γl) von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° ein- schließt; undwherein the first optical zoom elements (7L, 8L, 9L) of the first zoom system (24L) are arranged in the left imaging beam path (14L) along a common optical axis having a minimum angle (γl) of between the common symmetry plane (22) 45 ° and 135 °, and preferably between 75 ° and 105 °, and more preferably 90 °; and
wobei die zweiten optischen Zoom-Elemente (7R, 8R, 9R) des zweiten Zoomsystems (24R) im rechten Abbildungsstrahlengang (14R) entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, die mit der gemeinsamen Symmetrieebene (22) einen kleinsten Winkel (γ2) von zwischen 45° und 135° und bevorzugt zwischen 75° und 105° und besonders bevorzugt 90° einschließt.wherein the second optical zoom elements (7R, 8R, 9R) of the second zoom system (24R) are arranged in the right imaging beam path (14R) along a common optical axis having a minimum angle (γ2) of between the plane of view with the common plane of symmetry (22) 45 ° and 135 ° and preferably between 75 ° and 105 °, and more preferably 90 °.
20. Stereoskopisches optisches System (1, I1; 1") nach einem der Ansprüche 17 bis 19,20. Stereoscopic optical system (1, I 1 , 1 '') according to one of claims 17 to 19,
wobei die ersten optischen Zoom-Elemente (7L, 8L, 9L) des ersten Zoomsystems (24L) zwischen dem dritten Umlenkelement (10L) und der ersten ümlenkeinrichtung (6L; 41L, 42L; 45L, 42L) entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, die zu einem in dem linken Abbildungsstrahlengang (14L) zwischen dem ersten Umlenkelement (3L; 40L) und der ersten Umlenkeinrichtung (6L; 4IL, 42L; 45L, 42L) geführten Hauptstrahl parallel versetzt ist; undwherein the first optical zoom elements (7L, 8L, 9L) of the first zoom system (24L) are arranged between the third deflecting element (10L) and the first deflecting device (6L; 41L, 42L; 45L, 42L) along a common optical axis, which is offset parallel to a main beam guided in the left imaging beam path (14L) between the first deflection element (3L; 40L) and the first deflection device (6L; 4IL, 42L; 45L, 42L); and
wobei die zweiten optischen Zoom-Elemente (7R, 8R, 9R) des zweiten Zoomsystems (24R) zwischen dem vierten Umlenkelement (10R) und der zweiten Umlenkeinrichtung (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, die zu einem in dem rechten Abbildungsstrahlengang (14R) zwischen dem zweiten Umlenkelement (3R; 40R) und der zweiten Umlenkeinrichtung (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) geführten Hauptstrahl parallel versetzt ist. the second optical zoom elements (7R, 8R, 9R) of the second zoom system (24R) being arranged between the fourth deflecting element (10R) and the second deflecting device (6R; 41R, 42R; 45R, 42R) along a common optical axis, which is offset parallel to a main beam guided in the right imaging beam path (14R) between the second deflection element (3R; 40R) and the second deflection device (6R; 41R; 41R; 45R; 42R).
21. Stereoskopisches optisches System (1, I1) nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei die wenigstens eine optische Anordnung variabler Brechkraft (4L, 5L, 4R, 5R; 5L, 5R) je- weils eine zur Einstellung eines Arbeitsabstandes des stereoskopischen optischen Systems (1; 1') relativ zu einem weiteren optischen Element (5L, 4L, 5R, 4R; 4OL, 40R) verlagerbare optische Linse (4L, 5L, 4R, 5R; 5L, 5R) ist.21. Stereoscopic optical system (1, I 1 ) according to any one of claims 13 to 20, wherein the at least one variable-power optical arrangement (4L, 5L, 4R, 5R; 5L, 5R) each one for adjusting a working distance of the stereoscopic optical system (1; 1 ') relative to another optical element (5L, 4L, 5R, 4R; 4OL, 40R) is a displaceable optical lens (4L, 5L, 4R, 5R, 5L, 5R).
22. Stereoskopisches optisches System (1, I1) nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei die wenigstens eine optische Anordnung variabler Brechkraft jeweils eine Flüssigkristalllinse und/oder eine Flüssigkeitslinse ist, deren Brechkraft durch Ansteuern einstellbar ist.22. Stereoscopic optical system (1, I 1 ) according to any one of claims 13 to 21, wherein the at least one optical array of variable power is in each case a liquid crystal lens and / or a liquid lens whose refractive power is adjustable by driving.
23. Stereoskopisches optisches System (1, 1'; 1") nach einem der Ansprüche 9 bis 22,23. Stereoscopic optical system (1, 1 ', 1' ') according to one of claims 9 to 22,
wobei die ersten und zweiten Umlenkeinrichtungen (6L, 6R; 41L, 42L, 41R, 42R; 45L, 42L, 45R, 42R) jeweils ausgebildet sind, um eine Faltung des linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengangs (14L, 14R) um zwischen 135° und 225° und bevorzugt zwischen 170° und 190° und besonders bevorzugt 180° zu bewirken; undwherein the first and second deflection means (6L, 6R; 41L, 42L, 41R, 42R; 45L, 42L, 45R, 42R) are each adapted to fold the left and right imaging beam paths (14L, 14R) by between 135 ° and 225 ° and preferably between 170 ° and 190 ° and particularly preferably 180 ° to effect; and
die ersten und zweiten und/oder die dritten und vierten Umlenkelemente (3L, 10L, 3R, 1OR; 4OL, 10L, 40R, 10R) jeweils ausgebildet sind, um eine Faltung des linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengangs (14L, 14R) um zwischen 65° und 115° und bevorzugt zwischen 80° und 100° und besonders bevorzugt 90° zu bewirken.the first and second and / or the third and fourth deflection elements (3L, 10L, 3R, 1OR; 4OL, 10L, 40R, 10R) are each designed to fold the left and right imaging beam paths (14L, 14R) by between 65 ° and 115 ° and preferably between 80 ° and 100 ° and particularly preferably 90 °.
24. Stereoskopisches optisches System (1, I1; 1") nach Anspruch 23, wobei die ersten und zweiten Umlenkeinrichtungen (6L, 6R; 42L, 45L, 42R, 45R) jeweils zwei optische Spiegelflächen aufweisen, die miteinander jeweils einen Winkel (δl, δ2) zwischen 85° und 95° und bevorzugt 90° einschließen. 24. Stereoscopic optical system (1, I 1 , 1 '') according to claim 23, wherein the first and second deflection means (6L, 6R, 42L, 45L, 42R, 45R) each have two optical mirror surfaces, each with an angle (δl , δ2) between 85 ° and 95 ° and preferably 90 °.
25. Stereoskopisches optisches System (1, l1; 1") einem der Ansprüche 9 bis 24, wobei die erste und zweite Umlenkeinrichtung (6L, 6R; 4IL, 42L, 41R, 42R; 45L, 42L, 45R, 42R) bezogen auf eine gemeinsame Symmetrieebene (22) symmetrisch an- geordnet sind.A stereoscopic optical system (1, 1 , 1 ") according to any one of claims 9 to 24, wherein the first and second deflection means (6L, 6R; 4IL, 42L, 41R, 42R; 45L, 42L, 45R, 42R) are referred to a common plane of symmetry (22) are arranged symmetrically.
26. Stereoskopisches optisches System (1; I1; 1") nach Anspruch 8 bis 25, wobei ein Winkel (ß) zwischen der ersten Spiegelfläche des ersten Umlenkelements (3L; 40L) und der zweiten Spiegelfläche des zweiten Umlenkelements (3R; 40R) zwischen 50° und 130° und insbesondere zwischen 80° und 100° und bevorzugt 90° beträgt.26. Stereoscopic optical system (1; I 1 ; 1 '') according to claim 8 to 25, wherein an angle (β) between the first mirror surface of the first deflecting element (3L; 40L) and the second mirror surface of the second deflecting element (3R; 40R) between 50 ° and 130 ° and in particular between 80 ° and 100 ° and preferably 90 °.
27. Stereoskopisches optisches System (1; 1'; 1") nach einem der Ansprüche 8 bis 26, wobei die erste und zweite Spiegelfläche des ersten und zweiten Umlenkelements (3L, 3R; 4OL, 40R) bezogen auf eine gemeinsame Symmetrieebene (22) symmetrisch angeordnet sind.A stereoscopic optical system (1; 1 ', 1 ") according to any of claims 8 to 26, wherein the first and second mirror surfaces of the first and second deflecting elements (3L, 3R; 4OL, 40R) are related to a common plane of symmetry (22). are arranged symmetrically.
28. Stereoskopisches optisches System (1; I1; 1") nach einem der Ansprüche 8 bis 27, wobei das System (1; 1'; 1") ein Bestrahlungssystem mit einer Strahlenquelle (25) zum Emittieren von Strahlung und mit einer Bestrahlungs-Optik (26) zum Bereitstellen eines Bestrahlungs-Strahlenganges (27) für die von der Strahlenquelle (25) emittierte Strahlung aufweist.A stereoscopic optical system (1; I 1 ; 1 ") according to any one of claims 8 to 27, wherein the system (1; 1 ';1") comprises an irradiation system having a radiation source (25) for emitting radiation and irradiation Optical system (26) for providing an irradiation beam path (27) for the radiation emitted by the radiation source (25).
29. Stereoskopisches optisches System (1; I1; 1") nach Anspruch 28,29. Stereoscopic optical system (1, I 1 , 1 '') according to claim 28,
wobei die ersten und zweiten Spiegelflächen des ersten und zweiten Umlenkelements (3L, 3R; 4OL, 40R) jeweils zumindest bereichsweise für von dem Bestrahlungs-Strahlengang (27) geführte Strahlung eine höhere Transparenz aufweisen, als für im linken bzw. rechten Abbildungsstrahlengang (14L, 14R) ge- führte Strahlung und/oder voneinander um einen Abstand (A) großer Null beabstandet sind; undwherein the first and second mirror surfaces of the first and second deflecting elements (3L, 3R; 4OL, 40R) have a higher transparency at least in regions for radiation guided by the irradiation beam path (27) than in the left or right imaging beam path (14L, 14R) and / or spaced from each other by a distance (A) of large zero; and
wobei der von der Bestrahlungs-Optik (26) bereitgestellte Bestrahlungs-Strahlengang (27) durch die erhöhte Transparenz der ersten und zweiten Spiegelflächen hindurch und/oder durch den Abstand (A) zwischen den beiden ersten und zweiten Spiegelflächen hindurch verläuft.wherein the irradiation beam path (27) provided by the irradiation optics (26) is characterized by the increased transparency the first and second mirror surfaces and / or passes through the distance (A) between the two first and second mirror surfaces.
30. Stereoskopisches optisches System (I1; 1") nach einem der Ansprüche 8 bis 29, wobei wenigstens ein Umlenkelement (3L, 3R, 10L, 1OR; 4OL, 4OR, 10L, 10R) und/oder wenigstens eine Umlenkeinrichtung (6L, 6R; 41L, 41R, 42L, 42R; 45L, 45R, 42L, 42R) des ersten und zweiten optischen Teilsystems (2L, 2R) jeweils eine gekrümmte Spiegelfläche (44L, 44R, 46L, 46R) mit einem Krümmungsradius (mlL, m2L, mlR, m2R) kleiner als zehn Meter und vorzugsweise kleiner als ein Meter aufweist, und welche gekrümmte Spiegelfläche (44L, 44R, 46L, 46R) hinsichtlich des durch sie jeweils gefalteten Abbil- dungsstrahlengangs (14L, 14R) eine rotationssymmetrische Wirkung aufweist .30. Stereoscopic optical system (I 1 , 1 '') according to one of claims 8 to 29, wherein at least one deflecting element (3L, 3R, 10L, 1OR; 4OL, 4OR, 10L, 10R) and / or at least one deflecting device (6L, 6R, 41L, 41R, 42L, 42R, 45L, 45R, 42L, 42R) of the first and second optical subsystems (2L, 2R) each have a curved mirror surface (44L, 44R, 46L, 46R) with a radius of curvature (mlL, m2L, mlR, m2R) is less than ten meters and preferably less than one meter, and which curved mirror surface (44L, 44R, 46L, 46R) has a rotationally symmetric effect with respect to the imaging beam path (14L, 14R) folded therethrough.
31. Stereoskopisches optisches System (I1; 1") nach einem der Ansprüche 8 bis 30, wobei wenigstens ein Umlenkelement (3L, 3R, 10L, 1OR; 4OL, 4OR, 10L, 10R) und/oder wenigstens eine Umlenkeinrichtung (6L, 6R; 41L, 41R, 42L, 42R; 45L, 45R, 42L, 42R) des ersten und zweiten optischen Teilsystems (2L, 2R) jeweils eine gekrümmte Spiegelfläche (44L, 44R, 46L, 46R) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Krümmungsradien (mlL, m2L, mlR, m2R) aufweist, wobei die wenigstens zwei Krümmungsradien (mlL, m2L, mlR, m2R) kleiner als zehn Meter und vorzugsweise kleiner als ein Meter sind und ein Unterschied zwischen den wenigstens zwei unterschiedlichen Krümmungsradien (mlL, m2L, mlR, m2R) mindestens 5% und bevorzugt mindestens 10% und besonders bevorzugt mindestens 20% des größeren Krümmungsradius (mlL, mlR) der beiden Krümmungsradien (mlL, m2L, mlR, m2R) beträgt, und welche gekrümmte Spiegelfläche (44L, 44R, 46L, 46R) hinsichtlich des durch sie jeweils gefalteten Abbildungsstrahlengangs (14L, 14R) eine rotationssymmetrische Wirkung aufweist. 31. Stereoscopic optical system (I 1 , 1 '') according to one of claims 8 to 30, wherein at least one deflecting element (3L, 3R, 10L, 1OR; 4OL, 4OR, 10L, 10R) and / or at least one deflecting device (6L, 6R, 41L, 41R, 42L, 42R, 45L, 45R, 42L, 42R) of the first and second optical subsystems (2L, 2R) each have a curved mirror surface (44L, 44R, 46L, 46R) with at least two different radii of curvature (mlL, m2L, mlR, m2R), the at least two radii of curvature (mlL, m2L, mlR, m2R) being less than ten meters and preferably less than one meter and a difference between the at least two different radii of curvature (mlL, m2L, mlR, m2R ) is at least 5% and preferably at least 10% and more preferably at least 20% of the greater radius of curvature (mlL, mlR) of the two radii of curvature (mlL, m2L, mlR, m2R), and which curved mirror surface (44L, 44R, 46L, 46R) with regard to the imaging beam path folded through it ( 14L, 14R) has a rotationally symmetric effect.
32. Stereoskopisches optisches System (1, 1'; 1") nach einem der Ansprüche 1 bis 31,32. Stereoscopic optical system (1, 1 ', 1' ') according to one of claims 1 to 31,
wobei das erste optische Teilsystem (2L) weiter ein erstes Okularsystem (HL, 12L) und das zweite optische Teilsystem (2R) weiter ein zweites Okularsystem (HR, 12R) aufweist; undwherein the first optical subsystem (2L) further comprises a first eyepiece system (HL, 12L) and the second optical subsystem (2R) further comprises a second eyepiece system (HR, 12R); and
wobei ein Hauptstrahl des in dem ersten Okularsystem (HL, 12L) geführten linken Abbildungsstrahlengangs (14L) sowie ein Hauptstrahl des in dem zweiten Okularsystem (HR, 12R) geführten rechten Abbildungsstrahlengangs (14R) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.wherein a main beam of the left imaging beam path (14L) guided in the first eyepiece system (HL, 12L) and a main beam of the right imaging beam path (14R) guided in the second eyepiece system (HR, 12R) are substantially parallel to each other.
33. Stereoskopisches optisches System (1; l ' ; 1") nach einem der Ansprüche 1 bis 32, wobei Hauptstrahlen der linken und rechten Abbildungsstrahlengänge (14L, 14R) im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen.A stereoscopic optical system (1; 1 ', 1 ") according to any one of claims 1 to 32, wherein principal rays of the left and right imaging beam paths (14L, 14R) are substantially in a common plane.
34. Stereoskopisches optisches System (1; I1; 1") nach einem der Ansprüche 1 bis 33, wobei das System (1) ein Befestigungssystem (29) aufweist, welches konfiguriert ist, um an einem Kopf eines Benutzers befestigt zu werden.The stereoscopic optical system (1; I 1 ; 1 ") of any one of claims 1 to 33, wherein the system (1) comprises a mounting system (29) configured to be attached to a user's head.
35. Stereoskopisches optisches System (1; 1'; 1") nach einem der Ansprüche 1 bis 33, wobei das System (1) ein Stereomikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, ist. 35. Stereoscopic optical system (1, 1 ', 1' ') according to one of claims 1 to 33, wherein the system (1) is a stereomicroscope, in particular a surgical microscope.
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