显微镜的制作方法
本申请要求保护于2017年10月20日提交的德国专利申请号102017124547.2的优先权，其中该申请的全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及一种带有具有主物镜的观察光路的显微镜，其中该显微镜尤其形成为手术显微镜。
背景技术：
越来越需要这种显微镜以及尤其这种手术显微镜，以用于在手术中进行各种诊断检查(例如成像方法或屈光测量)。然而例如在手术期间，为此所需的单独的设备会显著影响工作环境和工作流程。
技术实现要素：
基于这一点，因此本发明的目的是提供一种带有具有主物镜的观察光路的显微镜，该显微镜提供至少一种附加的测量功能并且同时形成为紧凑型的。
本发明在权利要求1中被限定。有利的改进方案在从属权利要求中给出。
根据本发明的显微镜可以包括：具有主物镜的观察光路、具有第一探测光路以及第一照明光路的波前测量装置、第一和第二光学器件组、安排在第一与第二光学器件组之间的第一分束器(下文也称为波前分束器)、以及具有第二照明光路的照明装置。第一探测光路可以包含主物镜、第一光学器件组、作为反射元件的第一分束器、以及第二光学器件组，其中主物镜与第一和第二光学器件组共同构成第一探测光路的无焦成像光学系统。第一照明光路可以包含第一分束器、第一光学器件组、以及主物镜。尤其，第一照明光路可以不包含第二光学器件组，从而使得波前测量装置的照明射线可以经由第一分束器指向第一光学器件组。因此用于波前测量的照明射线不穿过第二光学器件组，从而以有利的方式要穿过的光学边界面较少，在这些光学边界面处可能出现可能对波前测量产生不利影响的反射。因此波前测量装置的第一照明射线可以通过第一光学器件组和主物镜指向要使用显微镜检查的样品。
此外，第二照明光路可以包含作为透射元件的第一分束器、第一光学器件组、以及主物镜。
由于主物镜以及第一分束器是第一探测光路以及第一和第二照明光路的组成部分，因此对于第一探测光路和两条照明光路而言可以部分地使用同一光学元件，这实现了紧凑型的结构。
此外在第一探测光路中将第一分束器用作反射元件，与替代地可能的透射用途相比，这实现了更好的光学成像特性，因为在探测光路中在第一分束器的区域中恰好没有平行的射线走向。然而这对于第一分束器的反射用途而言不成问题。如果在第一探测光路中将第一分束器用作透射元件，则通过第一分束器的通道可能引起不期望的像差(abbildungsfehler)，这些像差难以校正或只能以高的光学耗费进行校正。
第一探测光路的无焦成像光学系统可以形成为开普勒望远镜，其中主物镜和第一光学器件组形成开普勒望远镜的物镜，而第二光学器件组形成开普勒望远镜的目镜。此外，开普勒望远镜的物镜和目镜可以形成为其焦点重合。
照明装置的射线(例如来自可见光谱)可以经由第一与第二光学器件组之间的第一分束器耦入，使得射线经由第一光学器件组和主物镜(并且不经过第二光学器件组)指向待检查的样品。照明装置可以尤其形成为同轴的照明装置。
尤其，第一与第二光学器件组之间的同一第一分束器可以被用于将波前测量装置的照明射线和照明装置的照明射线转向第一光学器件组，使得这些射线可以经过第一光学器件组和主物镜指向待检查的样品或待检查的物体。因此，第一光学器件组和主物镜用作共用的第一子光学系统。
可以提供第二分束器(下文也称为照明分束器或其他分束器)，该第二分束器使照明装置的照明射线与波前测量装置的照明射线重叠并将其转向第一分束器。优选地，在第二分束器的前方针对波前测量装置的照明射线提供第二子光学系统并且针对照明装置的照明射线提供第三子光学系统，以便能够提供所期望的照明特性，这些照明特性对于波前测量装置的照明射线和照明装置的照明射线而言是不同的。
因此如果来自可视光谱范围(400-700nm)的射线向均匀且经过色校的光场中成像，那么对于照明装置的照明射线而言是有利的。这可以通过光源向无穷远处的消色差-消球差成像来实现。接下来是光场光圈到物体平面的消色差成像(经过色校的光场边缘)。
对于例如可以在近红外范围(770-870nm)中的波前测量装置的照明射线，在显微镜的焦平面中应存在平面波。在探测侧，该波前应以衍射受限的方式成像并被探测。
在根据本发明的显微镜中，第一照明光路可以包含作为透射元件的第一分束器。此外，第二分束器可以安排在第一探测光路之外。尤其，第二分束器是第一和第二照明光路的组成部分。优选地，第二分束器在第一照明光路中为反射元件，而在第二照明光路中为透射元件。
尤其，第二分束器可以为二向色分束器。因此，照明装置的照明射线可以在可见波长范围内并且因此优选处在400-700nm的范围内。波前测量的照明射线可以例如在近红外范围内(例如770至870nm)或在较长波长的红外范围内。
根据本发明的显微镜可以包括具有第二探测光路的oct装置以及第三光学器件组，其中第二探测光路包含第一至第三光学器件组，该光学器件组构成第二探测光路的无焦成像光学系统。
第二分束器可以安排在第二探测光路之外。
第二探测光路的无焦成像光学系统可以形成为开普勒望远镜，其中第一和第二光学器件组共同构成物镜，而第三光学器件组构成目镜。因此，物镜和目镜可以被设计成其焦点重合。
也可以说，两条探测光路的两个开普勒望远镜嵌套到彼此之中。
此外，两条探测光路的两个无焦成像光学系统形成为使得第二探测光路的中间图像平面位于第二与第三光学器件组之间。
在第二与第三光学器件组之间可以安排第三分束器(下文也称为探测分束器)，该第三分束器将第一与第二探测光路分开。第三分束器可以形成为使得存在永久分离，从而始终可以将两条探测光路用于测量。这可以例如通过二向色分束器或形成为部分透明的镜子的分束器来实现。此外还可能的是，使第三分束器形成为反射第一探测光路的光并且透射第二探测光路的光。为此，第三分束器可形成为镜子，该镜子在第二光路的光的范围中具有孔或者形成为透明的。如果第二光路的中间图像平面位于第二与第三光学器件组之间，那么可以尤其好地实现这一点。当然，第三分束器也可以几乎逆向地构成。在这种情况下，仅反射第二探测光路的光并且透射第一探测光路的光。为此，分束器形成为小镜子，该小镜子仅反射第二光路的光。如果第二探测光路的中间图像平面位于第二与第三光学器件组之间，则可以特别有利地实现这一点。
此外，第三分束器可以形成为临时分束器，其可以切换到两种状态，其中在这两种状态的第一状态中光在第一探测光路中被传导，而在这两种状态的第二状态中光在第二探测光路中被传导。这可以例如通过具有电致变色层的镜子来实现，该镜子可以被切换为反射和透射状态。此外可以提供这样的镜子，即其在这两种状态之一中被定位在位于第二与第三光学器件组之间的光路中，而在第二状态中被定位在位于第二与第三光学器件组之间的光路之外。因此，提供一种可运动或可移动的镜子。该运动可以为平移运动和/或枢转运动(或旋转运动)。
此外，第一与第二光学器件组之间可以安排有用于第一探测光路的孔径光圈。
第一子光学系统(主物镜和第一光学器件组)可能对照明装置的照明射线进行施加像差，但这些像差可以借助第三子光学系统来校正，使得满足对照明装置的要求。
于是，第二光学器件组被设计成用于补偿波前测量的第一子光学系统的像差。事实证明，即使在波前测量时有很高的要求也能够实现足够好的校正。
第一探测光路可以偏心地延伸穿过主物镜(并且在适当时偏心地穿过第一和第二光学器件组)。因此，用于照明装置的照明反射光圈可以被定位在照明装置中的最佳位置上。
在第一探测光路偏心的情况下有利的是，在第一与第二光学器件组之间安排孔径光圈作为波前的评估光瞳的边界。此外，在第一分束器后方的探测方向上看，可以安排有用于波前测量轴长和oct测量轴长的长通滤波器，以便抑制干涉光。
尤其，照明装置可以以与ep1918756b1的照明装置120相同的方式来形成。在此尤其参考图1至图5以及相关说明。
尤其，该显微镜可以形成为具有两条观察光路(例如，视觉上的观察光路)的立体显微镜。此外该显微镜可以在观察光路中(或在每条观察光路中)具有目镜。此外，该显微镜可以形成为手术显微镜。优选作为用于眼科手术的手术显微镜。
在根据本发明的显微镜中，第一和第二探测光路可以偏心地延伸穿过主物镜(并且在适当时穿过第一、第二和/或第三子光学系统)。因此例如用于同轴照明的照明反射光圈可以被定位在最佳位置上。
不言而喻，以上提到的这些特征以及仍将在以下说明的特征不仅能够在给出的组合中使用，而且还能够在其他组合中或者单独使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
下面参考附图借助于实施例进一步解释本发明，附图同样公开了对本发明必要的特征。这些实施例仅用于说明，而不应解释为限制性的。例如，对具有多个元件或部件的实施例的说明不应被解释为：需要实现所有这些元件或部件。而是其他实施例也可以包括替代的元件和部件、较少的元件或部件、或附加的元件或部件。除非另有说明，否则各种实施例的元件或部件可以彼此组合。针对其中一个实施例所描述的修改和变化也可以适用于其他实施例。为了避免重复，不同附图中的相同或彼此对应的元件用相同的附图标记来表示且不再反复解释。附图中：
图1示出根据本发明的显微镜1的实施例的示意图；
图2示出来自图1的显微镜的俯视图；
图3示出根据图2的俯视图，其中在场中间(未扫描)绘制了oct光束；
图4示出根据图2的俯视图，其中绘制了波前测量装置的探测光路；
图5示出根据图3的示图，其中绘制了处于其第二位置的第三分束器22；
图6示出第二光学器件组14、第三分束器22和夏克-哈特曼传感器23的示意图，以用于解释这些元件的空间接近度，以及
图7示出来自图6的组件的替代解决方案。
具体实施方式
在图1中，示意性地示出了根据本发明的显微镜1的两条光学观察光路2、3，该显微镜在此形成为立体手术显微镜1。这些光路从待观察物体4延伸穿过主物镜5、再穿过第一分束器6(下文也称为主分束器6)、变焦光学器件71、72和目镜镜筒光学器件81、82(下文也称为目镜81、82)，从而使得观察者可以用其眼睛ra、la以放大的方式看到待观察物体。
此外，显微镜1包括oct装置10(oct＝optische
除主物镜5和第一分束器6之外，oct装置10还包括第一光学器件组13、第二分束器20、偏转镜33、第二光学器件组14、第三光学器件组15、扫描单元16、准直器光学器件17、光导体18和oct模块19。
波前测量装置11包括：主物镜5、第一分束器6、第一光学器件组13、第二分束器20(下文也称为波前分束器20)、孔径光圈21、第二光学器件组14、第三分束器22(下文也称为探测分束器22)、以及用于探测的波前传感器23(例如夏克-哈特曼相机23)。波前测量装置11还包括：照明激光器24(该照明激光器发射波长为785nm的激光束)、第四光学器件组25、第四分束器26(下文也称为照明分束器26)、第二分束器20、第一光学器件组13、第一分束器6、以及用于照明的主物镜5。
照明装置12包括：光源27(该光源发射在400至700nm范围内的照明射线)、第五光学器件组28、第四分束器26、第二分束器20、第一光学器件组13、第一分束器6、以及主物镜5。
正如下文还将详细描述的，借助第一至第三光学器件组13-15形成用于oct装置10的探测光路的开普勒望远镜，并借助主物镜5以及第一和第二光学器件组13、14形成用于波前测量装置11的探测光路的开普勒望远镜，由此这两个开普勒望远镜嵌套到彼此之中。因此实现高度集成和空间优化的结构。
在图3中绘制了用于光束的oct装置10的孔径光路，该光束聚焦在待观察物体4的点p(图1)上(点p是主物镜5的光轴与待观察物体4所在的焦平面的交点)。正如从所绘制的光路中可看出的，第一和第二光学器件组13、14构成开普勒望远镜的物镜，并且第三光学器件组15构成开普勒望远镜的目镜。也可以说，第一至第三光学器件组13至15构成用于oct装置10的无焦成像光学系统。
在运行中，oct模块19生成所需的相干照明射线，其被引导穿过光导体18并借助于准直器光学器件17瞄准。扫描单元16在x和y方向上执行必要的偏转。由第一至第三光学器件组13至15构成的开普勒望远镜执行光束的无焦成像，该光束经过第一分束器6偏转并借助主物镜5聚焦。
探测光路在相反方向上以同样的方式穿过。然后所探测的射线经过光导体18被引导至oct模块19，在该模块中以已知的方式和方法进行探测。
图4中示意性地示出了波前测量装置11的探测光路。在此，主物镜5和第一光学器件组13构成开普勒望远镜的物镜，而第二光学器件组14构成开普勒望远镜的目镜。因此，在此同样存在无焦成像光学系统，其由主物镜5以及第一和第二光学器件组13和14构成。由此可以为具有平面波的待测物体4照明，该波在波前传感器23上成像为平面波。
通过两个嵌套到彼此之中的开普勒望远镜的所述光学结构，物体4的oct光路的中间图像zb(图3)在第二与第三光学器件组14、15之间成形。该中间图像zb也与光导体18的入口共轭。也可以说，存在光导体18的实际的中间图像zb，其与物体4共轭。中间图像zb沿着oct装置10的开普勒望远镜的光轴更靠近第三分束器22(与距第二光学器件组14的距离相比)。该中间图像在此位于第三分束器22与第二光学器件组14之间。
有利的是，中间图像zb靠近第三分束器22或直接位于在第三分束器22的位置上，因为由此通过波前测量装置11的孔径光圈21能够将oct装置10的扫描单元16的扫描区域的不利切割最小化。
中间图像zb的直径可以例如在8至20nm的范围内。
第一至第四分束器6、20、22和26可以各自形成为二向色分束器，但它们具有不同的二向色特性。
为了可以用来自可见波范围(该可见波范围下文也称为vis范围且优选具有400至700nm的波长)的光实现足够亮的照明，在第四和第二分束器26和20处vis范围的透射尽可能高(优选100％)。第一分束器6所具有的vis范围的反射率为5％至30％，而对应地透射为95％至70％。由此还确保了足够多的照明光落在物体4上，并可以经过两条观察光路2、3进行好的光学探测。
为了获得用于波前测量的足够的照明，第四分束器26具有照明激光器24的射线的波长λwfs的尽可能高的反射。λwfs可以例如为785nm。第二分束器20具有针对波长为λwfs的射线的在1％到10％范围内的透射，以及在99％到90％范围内的反射率。第一分束器6具有优选为100％的针对λwfs的反射率。因此，尽管仅提供照明激光器24的约1％至10％的射线用于波前测量的照明，但这是足够的。重要的是第二二向色分束器20对波长λwfs的高反射，以便尽可能少地从本来就弱的返回信号中丢失。由于照明激光器24具有足够的功率，因此可以选择该路径。
如果将显微镜1例如用于眼睛的治疗或手术，则波前测量装置11的光学系统可以被设计成用于尽可能小的透射波动，因为必须针对每个单独的显微镜1来设定发射的激光射线的强度，使得其不超过待治疗眼睛上的最大允许值。相对波动越小，照明激光器24的功率需要具有的动态性越小或需要越少地调节照明激光器24。这例如意味着，第二分束器20对于波长λwfs的95±0.5％的反射优于99±0.5％，因为在第一种情况下透射(t＝1-r)的相对波动为10％(5％±0.5％)，而在第二种情况下为50％(1％±0.5％)。
由于反射/透射的矩形光谱曲线在二向色分束器的情况下只能以很高的耗费来实现，因此在此针对第二分束器20可以以这种方式和方法对此加以利用，其方式为使得将λwfs选择成使得其处于反射的光谱上升的边缘中或边缘上，其中随着λoct(＝oct射线的波长)的增加达到其最大值并且λoct在此例如为1050nm。因此可以将层生产中的耗费最小化，并且第二分束器20的反射在λoct的波长处最大，而在λwfs处则较小，因此允许耦入。
第三分束器22必须分开波前测量和oct测量的光路。因此，第三分束器22对于波长λoct具有非常高的透射，以及对于波长λwfs尽可能高的反射。
最后，第一分束器6具有对于波长λoct的高反射(优选100％)，以便在oct测量时引起尽可能少的损耗。
正如例如尤其从在图2中的图示可以看出的，波前测量装置11的照明激光器24的射线经由第二分束器20耦入波前测量装置11的开普勒望远镜的光路中，从而使得照明激光器24的射线仅仅经过第一光学器件组13和主物镜5，而不经过第二光学器件组14。
因此，波前激光器24的光仅穿过少数透镜，由此穿过更少的光学边界面，在这些光学边界面上可能出现对波前激光器的光的不期望的反射，这些反射然后可能以不期望的方式入射到夏克-哈特曼相机23上。
如已经描述的，第三分束器22不仅可以形成为二向色分束器。例如也可能的是：第三分束器22形成为部分透明的镜子，并且因此将用于波前测量的部分探测射线反射到夏克-哈特曼相机23，并将用于oct测量的部分测量射线透射到第三光学器件组15。
此外，第三分束器22可以形成为这样的镜子，即该镜子反射全部入射到其上的射线。第三分束器22在oct光路所延伸的区域中具有孔，用于透射oct照明射线和oct测量射线。由于中间图像zb靠近或直接在第三分束器22处，因此该孔可以相对较小。该孔可以形成为机械孔，或者例如形成为oct射线可穿过的透明区域。
在目前为止所描述的实施方式中，第三分束器22被设计成可以同时进行波前测量和oct测量。然而，如果这并非期望的并且仅仅使得可以在时间上依次进行波前测量和oct测量，则第三分束器22可以形成为可切换的偏转元件。可切换的偏转元件可以从第一状态切换到第二状态，在第一状态中入射到偏转元件上的全部光被偏转到夏克-哈特曼相机23，在第二状态中光未被偏转而是可以无阻碍地传导到第三光学器件组15。
为此，第三分束器22可以具有例如电致变色层或电致变色层系统，该系统通过施加电压切换至激活状态，在该激活状态中该系统为高度反射的，并且可以对应地切换到非激活状态(当例如没有施加电压时)，在该非激活状态中该系统为高度透射的。
替代性地，第三分束器22可以形成为这样的镜子，即该镜子可以从其在图3中所示的位置(＝第一状态)移动至图5中所示的位置(＝第二状态)。图5所示的位置位于oct装置10和波前测量装置11的光路之外，从而可以进行oct测量。在图3所示的状态中，整个射线被偏转到夏克-哈特曼相机23，从而可以执行波前测量。
在根据图2至图6的示意图中，第一至第三光学器件组13至15各自被绘制成透镜。当然，光学器件组13至15中的每一个可以包含多个透镜或其他成像元件。
如已经展示的，中间图像zb靠近第三分束器22或在第三分束器的位置处。这可能导致第三分束器22中的部件偏差或例如第三分束器22的脏污对oct测量产生不利影响。
此外，可能出现如下困难：第二光学器件组14的最后一个部件相对于夏克-哈特曼传感器23仅具有相对较小的距离(光学路径长度)，从而使得夏克-哈特曼传感器23与第三光学器件组15之间的空间可以最小。这一点示意性地在图6中针对区域30示出。
为了增加机械距离，第三分束器22可以形成为偏转棱镜31，如在图7中示意性地示出的。偏转面32可以提供第三分束器22的光学特性。
现在由于从第二光学器件组14到夏克-哈特曼传感器23的一部分路径因偏转棱镜31而不再在空气中穿过、而是在光学密度较大的介质中穿过，因此存在所期望的较大的机械距离。
偏转棱镜31可以形成为使得偏转面32进行分束，以便同时进行oct测量和波前测量。替代性地，偏转棱镜31可以具有纯反射偏转面32。在这种情况下，偏转棱镜31定位在图7中所示的位置，以便进行波前测量。如果不是进行波前测量而是进行oct测量，则偏转棱镜31被移出光路(采用与图5中的第三分束器22相同的方式)。
第三分束器22或偏转棱镜31可以通过线性运动和/或枢转运动(或旋转运动)实现从图3、图6或图7中所示的位置移动到图5中所示的位置。优选提供针对图3、图6或图7中所示的位置的机械止挡件，从而第三分束器22或偏转棱镜31(或者第三分束器22或偏转棱镜31的边框、支架等)仅须与止挡件相接触，以便根据图3、图6或图7实现位置准确且准确重复的定位。
在目前为止所述的实施方式中，第三分束器22总是实现反射，以探测用于波前测量的射线。oct测量在透射中进行。当然，这反过来也可以实现，使得第三分束器22处的反射涉及oct测量的探测光路并且透射涉及波前测量。例如也可以对照明激光器24和光源27的照明射线进行反射与透射之间的这种变换。
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