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