[0001] Die Erfindung betrifft ein Stereo-Mikroskopiesystem und insbesondere ein Stereo-Mikroskopiesystem mit einer Optik, welche die Beobachtung eines Objekts gleichzeitig für mehrere Benutzer erlaubt.
[0002] Aus DE 1 217 099 ist ein Stereo-Mikroskopiesystem bekannt, welches zwei Beobachtern gleichzeitig die Beobachtung eines zu untersuchenden Objekts ermöglicht. Das Stereo-Mikroskopiesystem umfasst ein gemeinsames Objektiv zur Überführung eines von einer Objektebene des Objektivs ausgehenden objektseitigen Objektstrahlenbündels in ein bildseitiges Bildstrahlenbündel. In dem Bildstrahlenbündel ist ein Strahlteiler angeordnet, welcher das bildseitige Bildstrahlenbündel in wenigstens zwei Benutzer-Bildstrahlenbündel aufteilt. In einem jeden der beiden Benutzer-Bildstrahlenbündel ist jeweils ein Paar von Zoomsystemen angeordnet, um zwei Okularen ein Bild des Objekts mit änderbarer Vergrösserung zuzuführen.
[0003] Das bekannte Stereo-Mikroskopiesystem weist eine in der Praxis gelegentlich als zu gross empfundene Baulänge auf, da ein Beobachter beim Einblick in die Okulare des Stereo-Mikroskopiesystems mit nur im Wesentlichen ganz ausgestreckten Armen Verrichtungen an dem Objekt vornehmen kann.
[0004] Aus DE 19 728 035 A1 ist ferner ein Stereo-Mikroskopiesystem bekannt, welches eine Beleuchtungseinrichtung aufweist, um das zu beobachtende Objekt zu beleuchten. Es sind zwei Beleuchtungslichtstrahlen vorgesehen, welche, bezogen auf eine optische Achse des Objektivs, schräg auf das Objekt zu verlaufen, weshalb bei strukturierten Objekten, insbesondere Objekten mit tiefen Gräben oder Ausnehmungen, durch die Beleuchtungslichtstrahlen Schatten geworfen werden, in deren Bereich das Objekt durch das Objektiv vergleichsweise schlecht wahrnehmbar ist.
[0005] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Stereo-Mikroskopiesystem bereitzustellen, welches eine Beobachtung des Objekts durch wenigstens zwei Beobachter erlaubt und dabei eine vergleichsweise geringe Baulänge aufweist.
[0006] Gemäss einem ersten Aspekt schlägt die Erfindung ein Stereo-Mikroskopiesystem zur Darstellung eines stereoskopischen Abbilds eines Objekts zur Betrachtung durch wenigstens zwei Benutzer bereit, welches ein Objektiv zur Überführung eines von einer Objektebene des Objektivs ausgehenden objektseitigen Objektstrahlenbündels in ein bildseitiges Bildstrahlenbündel umfasst. In dem bildseitigen Bildstrahlenbündel ist eine Strahlteileranordnung vorgesehen, um das Bildstrahlenbündel in wenigstens zwei Benutzer-Bildstrahlenbündel aufzuteilen, und zwar derart, dass eine Strahlachse eines ersten der wenigstens zwei Benutzer-Bildstrahlenbündel die Strahlteileranordnung in eine Richtung verlässt, welche schräg zu einer optischen Achse des Objektivs verläuft.
[0007] In dem ersten Benutzer-Bildstrahlenbündel ist ein erstes Paar von Zoomsystemen angeordnet, um eine Vergrösserung des Abbilds des Objekts ändern zu können. Die beiden Zoomsysteme des Paars weisen hierzu wenigstens zwei in eine Verschieberichtung verlagerbare Linsenbaugruppen auf.
[0008] Die Erfindung zeichnet sich hierbei dadurch aus, dass die Verschieberichtung wenigstens einer der beiden Linsenbaugruppen der Zoomsysteme sich quer zu der Strahlachse des die Strahlteileranordnung schräg verlassenden ersten Benutzer-Bildstrahlenbündels erstreckt.
[0009] Aufgrund der notwendigen Möglichkeit, die wenigstens eine Linsenbaugruppe des Zoomsystems in Längsrichtung einer optischen Achse des Zoomsystems zu verschieben, weist das Zoomsystem zwingend eine Baulänge auf, welche kaum weiter verringerbar ist. Indem nun die Verschieberichtung der wenigstens einen Linsenbaugruppe quer zu der Strahlachse des die Strahlteileranordnung schräg verlassenden Benutzer-Bildstrahlenbündels sich erstreckt, ist es möglich, einen Strahlengang der Optik durch das Zoomsystem derart zu falten, dass eine Gesamtlänge bzw. Baulänge der Optik durch das Vorhandensein des Zoomsystems nicht wesentlich erhöht ist.
[0010] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen einer Strahlrichtung des bildseitigen Strahlenbündels und einer Strahlrichtung des ersten Benutzer-Bildstrahlenbündels ein spitzer Winkel eingeschlossen. Dies heisst, eine Ablenkung des bildseitigen Bildstrahlenbündels, wie er von dem Objektiv ausgeht, durch die Strahlteileranordnung hin zu dem ersten Benutzer-Bildstrahlenbündel beträgt weniger als 90[deg.]. Bevorzugterweise liegt dieser spitze Winkel in einem Bereich zwischen 30[deg.] und 60[deg.].
[0011] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist ferner eine Strahlachse eines zweiten Benutzer-Bildstrahlenbündels, welches die Strahlteileranordnung verlässt, ebenfalls schräg zu der optischen Achse des Objektivs angeordnet und schliesst mit dieser vorzugsweise ebenfalls einen spitzen Winkel ein.
[0012] Gemäss einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind Komponenten der Strahlteileranordnung derart um die optische Achse des Objektivs verdrehbar, dass auch die die Strahlteileranordnung verlassenden Benutzer-Bildstrahlenbündel um die optische Achse entweder gemeinsam oder unabhängig voneinander verlagerbar sind.
[0013] Vorzugsweise umfasst auch ein Strahlengang zwischen der Strahlteileranordnung und den Okularen für den zweiten Benutzer ein Paar von Zoomsystemen, deren Verschieberichtung für optische Komponenten derselben sich ebenfalls quer zu der Strahlrichtung des die Strahlteileranordnung schräg verlassenden Benutzer-Bildstrahlenbündels erstreckt.
[0014] Hierbei umfassen die beiden Zoomsysteme jeweils eine optische Komponente, welche von der Strahlachse des jeweiligen Benutzer-Bildstrahlenbündels am weitesten entfernt ist.
[0015] Vorzugsweise ist diese am weitesten von der Strahlachse entfernte optische Komponente des einen Zoomsystems auf der von dem Objekt abgewandten Seite des diesem Zoomsystem zugeordneten Benutzer-Bildstrahlenbündels angeordnet, und die am weitesten von der Strahlachse entfernte optische Komponente des anderen Zoomsystems ist auf der dem Objekt zugewandten Seite des diesem zugeordneten Benutzer-Bildstrahlenbündels angeordnet.
[0016] Vorzugsweise tritt das eine Zoomsystem verlaufende Benutzer-Bildstrahlenbündel in eine im Wesentlichen gleiche Richtung aus dem Zoomsystem aus, wie es in dieses eintritt.
[0017] Gemäss einer Ausführungsform sind Strahlengänge in einem Paar von Zoomsystemen, obwohl diese aus der Richtung des die Strahlteileranordnung schräg verlassenden Benutzer-Bildstrahlenbündels herausgefaltet sind, gleichwohl derart ausgebildet und orientiert, dass einander entsprechende verlagerbare Linsenbaugruppen des Paars Zoomsysteme einen gemeinsamen Antrieb zur Verlagerung derselben aufweisen.
[0018] Gemäss einer weiteren Ausführungsform sind sämtliche verlagerbaren Linsenbaugruppen des Zoomsystems koaxial verlagerbar, und versetzt neben einer Verlagerungsachse der verlagerbaren Linsenbaugruppen ist eine halbdurchlässige, spiegelnde optische Fläche in dem durch das Zoomsystem gefalteten Strahlengang angeordnet, um in diesem ein weiteres Strahlenbündel einzukoppeln oder/und ein Strahlenbündel auszukoppeln. Eine Auskopplung kann beispielsweise hin zu einer Kamera erfolgen, und eine Einkopplung kann beispielsweise von einer Anzeige für Daten oder einzublendende Bilder her erfolgen.
[0019] Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Paare von Zoomsystemen um die Strahlachse ihres jeweiligen die Strahlteileranordnung schräg verlassenden Benutzer-Bildstrahlenbündels verdrehbar, so dass ein Benutzer einen weiteren Freiheitsgrad für mögliche Kopfstellungen hat, mit denen er Einblick in die Okulare des Stereo-Mikroskopiesystems nehmen kann. Insbesondere kann damit ein Benutzer seine beiden Okulare auch bei einer gegenüber der vertikalen gekippten Orientierung der optischen Achse des Objektivs horizontal ausrichten.
[0020] Gemäss einer Ausführungsform wird ein Stereo-Mikroskopiesystem vorgeschlagen, welches ein Objektiv zur Überführung eines von einer Objektebene des Objektivs ausgehenden objektseitigen Objektstrahlenbündels in ein bildseitiges Bildstrahlenbündel und ein Beleuchtungssystem zum Beleuchten des Objekts mit wenigstens einem Beleuchtungslichtstrahl umfasst. Das Beleuchtungssystem umfasst wenigstens eine optische Komponente zum Formen oder/und Richten des Beleuchtungslichtstrahls hin zu dem Objekt derart, dass eine Richtung des Beleuchtungslichtstrahls einstellbar ist, und das Beleuchtungssystem umfasst weiter eine in einem Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahls vor dem Objekt letzte optische Komponente des Beleuchtungssystems.
Hierbei können die optische Komponente zum Formen oder/und Richten des Beleuchtungslichtstrahls und die im Strahlengang letzte Komponente als eine gemeinsame Komponente realisiert sein. Die im Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahls letzte optische Komponente des Beleuchtungssystems kann oberhalb oder unterhalb des Objektivs angeordnet sein. Die im Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahls letzte Komponente ist ferner mit einem Abstand von einer optischen Achse des Objektivs angeordnet.
[0021] Hierbei zeichnet sich das Stereo-Mikroskopiesystem aus durch ein mit dem Objektiv gekoppeltes Abstandsmesssystem, welches einen Abstand zwischen dem Objektiv und dem untersuchten Objekt misst, wobei ein Ort des Objekts, an dem die Abstandsmessung vorgenommen wird, mit Abstand von der optischen Achse des Objektivs angeordnet ist.
[0022] Ferner ist ein Steuersystem vorgesehen, welches in Abhängigkeit von dem gemessenen Abstand zwischen dem Objektiv und dem Objekt die Richtung des Beleuchtungslichtstrahls ändert.
[0023] Diese Ausgestaltung des Beleuchtungssystems ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Objekt mit einer tiefen, engen Ausnehmung untersucht wird.
[0024] Herkömmlicherweise sind nämlich die Beleuchtungslichtstrahlen eines Stereo-Mikroskopiesystems auf die Objektebene des Objektivs gerichtet, und zwar derart, dass ein durch die Beleuchtungslichtstrahlen ausgeleuchtetes Feld bezüglich der optischen Achse des Objektivs zentriert ist. Bei der Beobachtung einer engen tiefen Ausnehmung des Objekts fällt die Objektebene beispielsweise mit einem Boden der Ausnehmung zusammen. Wären bei einem solchen Objekt die Beleuchtungslichtstrahlen zentral auf die Objektebene gerichtet, würde eine die Ausnehmung umgebende Oberfläche des Objekts eventuell einen Eintritt der Beleuchtungslichtstrahlen in die Ausnehmung verhindern, so dass der Boden derselben nicht ausreichend beleuchtet wäre und die Beobachtungsbedingungen erschwert wären.
[0025] Indem der Abstandssensor nun den Abstand zwischen Objektiv und Objekt an einem Ort misst, der mit einem vorbestimmten Abstand von der optischen Achse des Objektivs angeordnet ist, wird durch das Abstandsmesssystem somit der Abstand zwischen dem Objektiv und der die Ausnehmung umgebenden Oberfläche des Objektivs gemessen. Dann werden die Beleuchtungslichtstrahlen auf die Ebene der Oberfläche des Objekts gerichtet, und zwar zentriert bezüglich der optischen Achse, so dass der obere Eintrittsquerschnitt der Ausnehmung beleuchtet wird und eine vergleichsweise grosse Lichtmenge in die Ausnehmung eintritt. Somit ist auch der tatsächlich beobachtete Boden der Ausnehmung gut beleuchtet.
[0026] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist das Steuersystem ferner dazu ausgebildet, einen Durchmesser eines Strahlquerschnitts des Beleuchtungslichtstrahls in Abhängigkeit von dem Abstandssignal einzustellen. Damit ist es möglich, bei einem hin zu dem Objekt divergent auseinanderlaufenden (oder konvergent zusammenlaufenden) Beleuchtungslichtstrahl auch bei Änderungen des Abstands des Objektivs zum Objekt einen im Wesentlichen unveränderten Bereich auf der Oberfläche des Objekts und damit den Öffnungsquerschnitt der Ausnehmung mit hoher Intensität zu beleuchten.
[0027] Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist ein Stereo-Mikroskopiesystem bereitgestellt, welches ein Objektiv, ein Stereo-Strahlführungssystem und ein Beleuchtungssystem aufweist.
[0028] Das Objektiv führt ein objektseitiges in ein bildseitiges Strahlenbündel über, und das Stereo-Strahlführungssystem greift aus dem bildseitigen Strahlenbündel einen linken Beobachtungsstrahl und einen rechten Beobachtungsstrahl durch eine linke bzw. rechte Optik heraus, um den linken und den rechten Beobachtungsstrahl schliesslich einem linken bzw. rechten Okular des Mikroskopiesystems zuzuführen.
Eine Anordnung von Querschnitten des linken und des rechten Beobachtungsstrahls in dem Bildstrahlenbündel ist hierbei änderbar, beispielsweise durch Verdrehen der Okulare bzw. der linken und rechten Optik gemeinsam in Umfangsrichtung um die optische Achse des Objektivs oder beispielsweise durch eine Änderung einer Vergrösserung der linken und rechten Optik, beispielsweise durch ein darin enthaltenes Zoomsystem, was ebenfalls zu einer Änderung der Grösse des Querschnitts des linken und rechten Beobachtungsstrahls in dem bildseitigen Strahlenbündel führt.
[0029] Das Beleuchtungssystem weist wiederum eine in einem Strahlengang des Beleuchtungssystems letzte optische Komponente zum Formen oder/und Richten des Beleuchtungsstrahls hin zu dem Objekt auf. Diese im Strahlengang letzte Komponente ist in ein bezüglich der optischen Achse des Objektivs quer orientierten Ebene verlagerbar. Hierdurch ist es insbesondere möglich, eine Richtung des Beleuchtungslichtstrahls bezüglich der optischen Achse des Objektivs einzustellen und insbesondere im Hinblick auf eine gute Ausleuchtung von engen und tiefen Ausnehmungen diesen Winkel zu reduzieren, und zwar indem die in dem Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahls letzte optische Komponente nahe an die optische Achse des Objektivs hin verlagert wird.
[0030] Bei einer Verlagerung zu nahe hin zu der optischen Achse des Objektivs jedoch führt diese im Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahls letzte optische Komponente zu einer Abschattung bzw. Vignettierung der Beobachtungslichtstrahlen, was zu einer Störung des von dem Benutzer wahrgenommenen Abbilds des Objekts führt.
[0031] Entsprechend weist das Stereo-Mikroskopiesystem ein Steuersystem zum Ändern eines Ortes der verlagerbaren optischen Komponente in der quer zur optischen Achse orientierten Ebene auf, und zwar in Abhängigkeit von einer Einstellung der Anordnung des linken und des rechten Beobachtungsstrahls bezüglich des Bildstrahlenbündels, wobei die Verlagerung derart vorgenommen wird, dass die verlagerbare optische Komponente den linken bzw. rechten Beobachtungsstrahl im Wesentlichen nicht abschattet.
[0032] Hierdurch ist ein im Wesentlichen automatisch arbeitendes Stereo-Mikroskopiesystem geschaffen, welches dem Benutzer die Freiheit lässt, eine Vergrösserung des Systems bzw. seiner Umfangsposition um die optische Achse frei zu verlagern, und welches gleichwohl einen Winkel des Beleuchtungslichtstrahls zur optischen Achse so klein wie möglich halten kann, um eine Beeinträchtigung der Beobachtung zu vermeiden.
[0033] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die verlagerbare optische Komponente des Beleuchtungssystems bezüglich der optischen Achse radial verlagerbar, wobei es weiter bevorzugt ist, dass die verlagerbare optische Komponente in ihrer radial innersten Stellung bezüglich der optischen Achse einen Abstand von dieser aufweist, welcher kleiner als 2 cm und vorzugsweise kleiner als 1 cm ist.
[0034] Hierbei ist es weiter bevorzugt, dass die verlagerbare optische Komponente bezüglich des Objektivs so weit nach radial innen verlagerbar ist, dass sie von der optischen Achse durchsetzt ist.
[0035] Ferner ist die verlagerbare optische Komponente in eine Stellung derart verlagerbar, dass, gesehen in Projektion auf die Objektebene, ein Rand des Objektivs mit der verlagerbaren optischen Komponente überlappt.
[0036] Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist eine Umfangsposition der linken und der rechten Vergrösserungsoptik um die optische Achse des Objektivs änderbar, und die verlagerbare optische Komponente ist wenigstens in Umfangsrichtung um die optische Achse verlagerbar.
[0037] Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Beleuchtungslichtstrahlen bereitgestellt, in deren Strahlengängen jeweils eine letzte optische Komponente angeordnet ist. Die somit mehreren letzten optischen Komponenten sind jeweils in der Ebene des Objektivs verlagerbar, um einerseits möglichst nahe an die optische Achse heranzukommen und andererseits eine Abschattung bzw. Vignettierung der auch für mehrere Benutzer durch das Mikroskopiesystem geführten linken Beobachtungsstrahlen und rechten Beobachtungsstrahlen zu vermeiden.
[0038] Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist ein Stereo-Mikroskopiesystem bereitgestellt, welches ein Objektiv und ein Beleuchtungssystem zum Beleuchten des Objekts mit wenigstens einem Beleuchtungslichtstrahl aufweist. Auch dieser Beleuchtungslichtstrahl weist eine in seinem Strahlengang letzte optische Komponente zum Formen oder/und Richten des Beleuchtungslichtstrahls hin zu dem Objektiv auf. Diese letzte optische Komponente ist innerhalb des von dem Objekt ausgehenden und in das Objektiv eintretenden objektseitigen Strahlenbündels angeordnet, wobei ein Träger für diese letzte optische Komponente im Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahls durch eine Linse des Objektivs oder durch einen hiervon separaten Träger aus einem durchsichtigen Material gebildet ist.
[0039] Die in dem Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahls letzte optische Komponente ist vorzugsweise ein Spiegel oder ein Prisma oder dergleichen.
[0040] Es ist somit möglich, dass der Beleuchtungslichtstrahl unter einem besonders kleinen Winkel zur optischen Achse hin zu der Objektebene verläuft und gegebenenfalls auch entlang der optischen Achse hin zu der Objektebene verläuft, wobei die hierzu notwendige letzte optische Komponente im Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahls derart in dem objektseitigen Strahlenbündel getragen ist, dass eine Beeinträchtigung des beobachteten Bildes durch Abschattung und Vignettierung im Wesentlichen nicht auftritt. Der hierzu notwendige Träger ist nämlich selbst durchsichtig.
[0041] Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist ein Stereo-Mikroskopiesystem bereitgestellt, welches ein Objektiv und ein Beleuchtungssystem aufweist, welches zwei verschiedene Arten von Beleuchtungslichtstrahlen hin zu der Objektebene richtet. Eine erste Art von Beleuchtungslichtstrahl verläuft unter einem vergleichsweise grossen Winkel zur optischen Achse des Objektivs auf die Objektebene zu und dient vorzugsweise dazu, die Objektebene grossflächig mit hoher Bestrahlungsleistung/hohem Lichtfluss auszuleuchten.
Eine zweite Art von Beleuchtungslichtstrahl läuft unter einem vergleichsweise kleinen Winkel zur optischen Achse auf die Objektebene zu und dient vorzugsweise dazu, enge tiefe Ausnehmungen mit hoher Beleuchtungsstärke/Leuchtdichte auszuleuchten, so dass die zweite Art von Beleuchtungslichtstrahl lediglich ein vergleichsweise kleines Feld in der Objektebene auszuleuchten hat und sich die für die zweite Art von Beleuchtungsstrahl benötigte Beleuchtungsstärke in Grenzen hält.
[0042] Das Beleuchtungssystem umfasst ferner eine Lichtquelle, welche mit Abstand von dem Objektiv angeordnet ist, und wenigstens ein Lichtleitfaserbündel, um von der Lichtquelle emittiertes Licht in eine Nähe des Objektivs zu einem Abstrahlort zu transportieren, wobei für den Beleuchtungslichtstrahl der ersten Art ein Abstrahlort für das aus dem Lichtleitfaserbündel austretende Licht vorgesehen ist, der von einem Abstrahlort für das aus dem Lichtleitfaserbündel austretende Licht, welches die zweite Art von Beleuchtungslichtstrahl bildet, verschieden ist.
[0043] Hierbei zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass zum Transport des Lichts für den Beleuchtungslichtstrahl erster Art Lichtleitfasern vergleichsweise hoher numerischer Apertur eingesetzt werden und für den Transport von Licht für den Beleuchtungslichtstrahl der zweiten Art Lichtleitfasern niedriger numerischer Apertur vorgesehen sind.
[0044] Die numerische Apertur der Lichtleitfasern hoher numerischer Apertur sind abgestimmt auf eine Optik des Beleuchtungssystems derart, dass diese Lichtleitfasern auch das Licht mit einer ausreichenden numerischen Apertur hin zu dem Abstrahlort transportieren, so dass der Beleuchtungslichtstrahl erster Art mit einer ausreichenden Divergenz zur Ausleuchtung des gesamten Objektfelds des Mikroskopiesystems transportiert werden kann. Für die Bereitstellung des Beleuchtungslichtstrahls der zweiten Art ist eine solch hohe Divergenz des Beleuchtungslichtstrahls nicht vorgesehen, so dass die entsprechende Optik des Beleuchtungssystems auch Beleuchtungslicht, welches zu dem Abstrahlort für den Beleuchtungslichtstrahl zweiter Art mit Fasern hoher numerischer Apertur transportiert werden würde, nicht verarbeitet werden kann.
Dieses gewissermassen überflüssige Licht würde dann in dieser Optik Streustrahlung erzeugen. Somit bietet der Einsatz von Lichtleitfasern niedriger numerischer Apertur zur Zuführung des Lichts für den Beleuchtungslichtstrahl der zweiten Art eine wirksame Möglichkeit, dieses "überschüssige" Licht aus dem Strahlengang des Beleuchtungssystems zu entfernen.
[0045] Gemäss einer Ausführungsform sind die Fasern hoher numerischer Apertur und die Fasern niedriger numerischer Apertur in einem Bereich nahe der Lichtquelle zu einem gemeinsamen Faserbündel zusammengefasst, so dass ein Eintrittsquerschnitt für beide Arten von Lichtleitfasern ein gemeinsamer Querschnitt ist, welcher von der Lichtquelle einfach auszuleuchten ist. Dabei sind die Fasern mit niedriger numerischer Apertur bevorzugt im Zentrum des Faserbündels angeordnet, so dass sie von der Lichtquelle so beleuchtet werden, dass sie einen Abstrahlbereich mit möglichst hoher Beleuchtungsstärke erfassen.
[0046] Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
<tb>Fig. 1<sep>eine schematische Darstellung eines Strahlengangs durch ein Stereo-Mikroskopiesystem für zwei Beobachter mit quer orientierten Zoomsystemen,
<tb>Fig. 2<sep>eine weitere schematische Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Strahlengangs,
<tb>Fig. 3<sep>eine perspektivische Detailansicht eines Strahlengangs durch das Zoomsystem des Mikroskopiesystems der Fig. 1,
<tb>Fig. 4<sep>eine schematische Teilansicht eines Stereo-Mikroskopiesystems mit einem in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen Objektiv und Objekt änderbaren Beleuchtungsstrahlengang,
<tb>Fig. 5<sep>eine Seitenansicht eines Stereo-Mikroskopiesystems, wobei eine optische Komponente eines Beleuchtungssystems verlagerbar ist,
<tb>Fig. 6<sep>eine schematische Teilansicht in Draufsicht auf eine Ebene des Objektivs des in Fig. 5gezeigten Stereo-Mikroskopiesystems,
<tb>Fig. 7<sep>eine schematische Teilansicht eines Stereo-Mikroskopiesystems in Draufsicht auf eine Ebene des Objektivs, wobei eine optische Komponente eines Beleuchtungssystems verlagerbar ist,
<tb>Fig. 8<sep>eine Teilansicht eines Stereo-Mikroskopiesystems mit einem Beleuchtungssystem mit einer optischen Komponente, welche unterhalb eines Objektivs angeordnet ist,
<tb>Fig. 9<sep>eine Variante des in Fig. 8gezeigten Stereo-Mikroskopiesystems,
<tb>Fig. 10<sep>eine Teilansicht eines Stereo-Mikroskopiesystems mit einem Beleuchtungssystem, welches Lichtleitfasern mit unterschiedlicher numerischer Apertur einsetzt, und
<tb>Fig. 11<sep>eine schematische Ansicht des Lichtleitfaserbündels und der Lichtquelle des Beleuchtungssystems von Fig. 10.
[0047] In den Fig. 1 bis 3 sind Strahlengänge eines Stereo-Mikroskopiesystems 1 für zwei Beobachter schematisch dargestellt. Das Stereo-Mikroskopiesystem 1 umfasst ein Objektiv 3 mit einem Gehäuse 5, in welchem mehrere Objektivlinsen 7 aufgenommen sind. Die Objektivlinsen 7 empfangen ein von einer Objektebene 9 des Objektivs 3 ausgehendes objektseitiges Strahlenbündel 11 und führen dieses in ein bildseitiges Strahlenbündel 13 über. Das aus dem Objektiv 3 austretende bildseitige Strahlenbündel 13 tritt in eine Strahlteileranordnung 15 ein. Die Strahlteileranordnung umfasst eine untere Baugruppe 17, in welche das bildseitige Strahlenbündel 13 nach seinem Austritt aus dem Objektiv 3 zunächst eintritt. Die untere Baugruppe 17 umfasst ein Gehäuse 19, welches relativ zu dem Gehäuse 5 des Objektivs 3 um eine optische Achse 21 des Objektivs verdrehbar ist.
In dem Gehäuse 19 der unteren Baugruppe 17 ist ein Bauernfeind-Prisma 23 mit einer dem Objektiv 3 zugewandten Eintrittsfläche 25, welche orthogonal zur optischen Achse 21 ausgerichtet ist. Das Bauernfeind-Prisma 23 weist eine schräg zur optischen Achse orientierte halbdurchlässige Prismenfläche 27 auf, welche das bildseitige Strahlenbündel aufteilt, und zwar in ein von der halbdurchlässigen Fläche 27 reflektiertes erstes Benutzer-Bildstrahlenbündel 29 und ein die halbdurchlässige Spiegelfläche durchsetzendes zweites Benutzer-Bildstrahlenbündel 31.
[0048] Das von der Spiegelfläche 27 reflektierte erste Benutzer-Bildstrahlenbündel 29 wird weiter von der Eintrittsfläche 25 des Bauernfeind-Prismas 23 total reflektiert, auf welche das erste Benutzer-Bildstrahlenbündel schräg auftritt. Daraufhin tritt das erste Benutzer-Bildstrahlenbündel aus dem Bauernfeind-Prisma 23 über eine Austrittsfläche 33 desselben aus. Hierbei tritt das erste Benutzer-Bildstrahlenbündel 29 aus dem Bauernfeind-Prisma 23 in eine Richtung 35 aus, welche unter etwa 45[deg.] zur optischen Achse orientiert ist.
[0049] Nach seinem Austritt aus der Strahlteileranordnung 15 tritt das erste Benutzer-Bildstrahlenbündel 29 in ein erstes Paar von Zoomsystemen 37 ein, welches eine Hauptachse 39 aufweist, die unter einem Winkel [alpha] von 90[deg.] zur Richtung 35 orientiert ist, wobei in Fig. 2aus Platzgründen für den Winkel [alpha] hilfsweise der gleich grosse Scheitelwinkel eingezeichnet ist. Nach dem Durchlaufen der Zoomsysteme 37 werden die Benutzer-Bildstrahlenbündel wieder derart umgelenkt, dass sie wieder in Richtung 35 verlaufen und in eine Tubusanordnung 41 eintreten, welche die Bildstrahlenbündel schliesslich Okularen 43 zuführen, in welche ein erster Benutzer mit seinen Augen 45 Einblick nimmt.
[0050] Die Anordnung aus den Zoomsystemen 37 und den Tuben 41 ist um die Achse 34 verdrehbar. Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei Drehstellungen dieser Anordnung vor und nach einer Drehung um 90[deg.].
[0051] In Fig. 2 sind Komponenten dieser Anordnung, welche zu einem Strahlengang gehören, in die der Benutzer mit seinem linken Auge 45lEinblick nimmt, mit dem Index l versehen und die entsprechenden Komponenten des anderen Strahlengangs, in die der Benutzer mit seinem Auge 45r Einblick nimmt, mit dem Index r versehen.
[0052] Die Tuben 41 umfassen mehrere Gruppen von reflektierenden Flächen 47, welche die Strahlengänge mehrfach umlenken, um die üblichen Verschwenkbarkeiten eines Tubus, unter anderem zur Anpassung an einen Augenabstand des Benutzers, zu erlauben. Auch sind zwischen jeweils zwei Paaren von Umlenkern 47 eines jeden Tubus 41 zusätzliche Schwenkmöglichkeiten um jeweils eine Achse 48 gegeben (Fig. 2).
[0053] Fig. 3 zeigt eine perspektivische Detailansicht eines der beiden Zoomsysteme 37r, 37l. Das aus dem Bauerfeind-Prisma 23 austretende Benutzer-Bildstrahlenbündel 29 wird zunächst durch ein Umlenkprisma 51 in Richtung der Achse 39 umgelenkt und durchläuft dann vier linke Baugruppen 52, 53, 54, 55 des Zoomsystems 37. Von diesen vier Linsenbaugruppen 52, 53, 54, 55 sind die beiden Linsenbaugruppen 53 und 54 entlang der Achse 39 durch einen Antrieb 57 verlagerbar, welcher selbst und dessen Kopplung an die Linsenbaugruppen 53 und 54 in Fig. 3 lediglich stark schematisiert dargestellt ist.
[0054] Die Achsen 39l und 39r des linken bzw. rechten Zoomsystems 37l, 37r sind mit Abstand voneinander angeordnet, und für beide Zoomsysteme 37l, 37r ist ein gemeinsamer Antrieb 57 vorgesehen, um die entlang der Achse 39l bzw. 39rverlagerbaren optischen Baugruppen 53l, 53r, 54l, 54r gemeinsam zu verlagern.
[0055] Nach Durchlaufen der Baugruppen 53, 54, 55 des Zoomsystems 37 wird das Benutzer-Bildstrahlenbündel 29 durch zwei 90[deg.]-Umlenkprismen 61, 62 um insgesamt 180[deg.] umgelenkt, so dass es wieder parallel zur Achse 39 auf die Achse 35 zu verläuft. In einem Strahlengang des Benutzer-Bildstrahlenbündels 29 nach Durchlaufen der Umlenkprismen 61, 62 ist ein Strahlteilerwürfel 63 angeordnet, welcher dazu eingesetzt werden kann, aus dem Benutzer-Bildstrahlenbündel 29l sowohl ein Teilstrahlenbündel auszukoppeln, um dieses beispielsweise einer in Fig.
3 nicht dargestellten Kamera zuzuführen, als auch dem Benutzer-Bildstrahlenbündel 29 ein Teilstrahlenbündel zu überlagern, welches beispielsweise von einem Anzeigemodul, wie etwa einer LCD-Anzeige, ausgeht, um für den Benutzer in das Bild des Objekts ein weiteres Bild einzukoppeln, um Daten oder andere Darstellungen oder dergleichen darzustellen. Nach Durchlaufen des Strahlteilerwürfels durchläuft das Benutzer-Bildstrahlenbündel 20 eine Tubusoptik aus einer Tubuslinse 64l und einer Negativlinse 65l. Die Tubuslinse 64list hierbei zwischen dem Strahlteilerwürfel 63lund einem ersten Umlenkprisma 471 des Tubus angeordnet, und die Negativlinse 65 ist zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umlenkprismen 47l der Tubusoptik angeordnet.
[0056] Das die halbdurchlässige Spiegelfläche 27 des Bauernfeind-Prismas 23 durchsetzende Benutzer-Bildstrahlenbündel 31 tritt in einen auf die halbdurchlässige Spiegelfläche 27 aufgeklebten Prismenkeil 71 ein, welcher den gleichen Brechungsindex aufweist, wie das Bauerfeind-Prisma 25, so dass das Benutzer-Bildstrahlenbündel 31 den Keil 71 geradlinig durchsetzt und aus diesem über eine Austrittsfläche 73 austritt.
[0057] Daraufhin tritt das Benutzer-Bildstrahlenbündel 31 in die obere Baugruppe 37, 41 der Strahlteileranordnung 15 ein, und zwar in ein Bauernfeind-Prisma 75, welches in einem Gehäuse 77 aufgenommen ist, welches um die optische Achse 21 relativ zu dem Gehäuse 19 der unteren Baugruppe 17 verdrehbar ist. Das Benutzer-Bildstrahlenbündel 31 wird von einer schräg zur optischen Achse 21 orientierten Prismenfläche 79 totalreflektiert und daraufhin an der Eintrittsfläche 80 des Bauernfeind-Prismas 75 totalreflektiert, woraufhin es über eine Austrittsfläche 81 aus diesem austritt. Daraufhin tritt das Benutzer-Bildstrahlenbündel 31 in ein weiteres Paar Zoomsysteme 37 ein, welche einen im Wesentlichen gleichen Aufbau aufweisen wie das Paar Zoomsysteme, welches vorangehend im Zusammenhang mit dem Benutzer-Bildstrahlenbündel 29 bereits beschrieben wurde.
Nach Durchlaufen des Paars Zoomsysteme 37 wird das Benutzer-Bildstrahlenbündel 31 über den Tubus 47 Augen 45 des zweiten Benutzers zugeführt.
[0058] Die beiden Zoomsysteme 37 für die Strahlenbündel 29 bzw. 31 unterscheiden sich dahingehend, dass die Zoomsysteme bezüglich der optischen Achse 21 verschieden orientiert sind, und das Zoomsystem 37 für das Benutzer-Teilstrahlenbündel 29 nach unten "hängt" und das Zoomsystem 37 für das Benutzer-Teilstrahlenbündel 31 nach oben "steht". Insbesondere sind die Umlenkprismen 61, 62 als am Weitesten von der Achse 34 beabstandete Komponenten der Zoomsysteme für das Bildstrahlenbündel 29 unterhalb der Strahlteileranordnung 15 angeordnet und für das Zoomsystem 37 für das Bildstrahlenbündel 31 oberhalb der Strahlteileranordnung 15.
Hierdurch ist es möglich, die obere Baugruppe 37, 41 mit dem Bauernfeind-Prisma 75 um die optische Achse 21 herum sehr weit zu verdrehen, ohne dass ein Ineinandergreifen der beiden Zoomsystempaare 37, 37 eine frühzeitige Blockierung der Verdrehung bewirkt.
[0059] Fig. 4 ist eine weitere schematische Teilansicht des in den Fig. 1 bis 3dargestellten Stereo-Mikroskopiesystems 1.
[0060] Fig. 4 zeigt Details eines Beleuchtungssystems 101 des Stereo-Mikroskopiesystems 1, wobei Details des Beleuchtungssystems in den Fig. 1 bis 3der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. In einer in Fig. 4dargestellten Situation wird ein Boden 105 einer Ausnehmung 107 in einem Objekt 103 beobachtet. Damit fällt der Boden 105 der Ausnehmung 107 mit der Objektebene 9 des Objektivs 7 zusammen. Die Ausnehmung 107 kann beispielsweise ein in einer Schädeldecke 109 eines Patienten eingebrachter Kanal sein. Ein Abstand zwischen dem Objektiv 7 und dem Boden 105 der Ausnehmung 107 wird als Arbeitsabstand A bezeichnet. Die Beleuchtungseinrichtung 101 stellt zwei Beleuchtungslichtstrahlen 110 bereit, welche jeweils einen zentralen Hauptstrahl 111 aufweisen, welcher die optische Achse 21 des Objektivs 7 in einer Ebene der Schädeldecke 109 schneidet.
[0061] Eine Ausdehnung der beiden Beleuchtungslichtstrahlen 110 in der Ebene der Schädeldecke 109 ist so gross gewählt, dass die Strahlen die Öffnung der Ausnehmung 107 in der Ebene der Schädeldecke 109 vollständig ausleuchten.
[0062] Die Beleuchtungslichtstrahlen 110 werden jeweils erzeugt durch eine Lichtquelle 113 mit einem Reflektor 115 und eine Kollimationsoptik 117, deren Komponenten relativ zueinander mittels eines Antriebs 124 verlagerbar sind, um eine Divergenz des Beleuchtungslichtstrahls 110 einzustellen, um eine Grösse des beleuchteten Feldes zu variieren. Nach Durchlaufen der Kollimationsoptik 117 treffen die Lichtstrahlen 110 auf einen Spiegel 119, welcher neben dem Objektiv angeordnet ist und die Strahlen hin zu dem Objekt 103 umlenkt. Ein Neigungswinkel des Spiegels 119 ist über einen Antrieb 121 einstellbar, so dass der Ort entlang der optischen Achse 21 des Objektivs 7 einstellbar ist, an dem der Zentralstrahl 111 des jeweiligen Beleuchtungsstrahls 110 die Ebene der Schädeldecke 109 schneidet.
Die Ansteuerung der Antriebe 121 erfolgt über eine Steuerung 123 in Abhängigkeit von einem gemessenen Abstand B zwischen dem Objektiv 7 und der Schädeldecke 109. Zur Messung des Abstands B ist ein Messsystem 124 vorgesehen, welches einen fokussierten Lichtstrahl 127 hin zu dem Objekt 103 aussendet und ein Bild eines von dem Lichtstrahl 127 auf dem Objekt erzeugten Lichtflecks 129 analysiert. Aus der Grösse des entstehenden Lichtflecks 129 kann die Steuerung 123 einen Wert des Abstands B ermitteln. In Abhängigkeit von dem Abstand B stellt dann die Steuerung 123 einen Winkel des Umlenkspiegels 119 zum von der Kollimationsanordnung 117 her auftreffenden Beleuchtungslichtstrahl 110 derart ein, dass der Zentralstrahl 111 des Beleuchtungslichtstrahls 110 die optische Achse 21 in einem Abstand B von dem Objektiv 7, also in der Ebene der Schädeldecke 109, schneidet.
Damit ist der Eingangsquerschnitt der Öffnung 107 optimal mit Beleuchtungslicht ausgeleuchtet, so dass auch genügend Beleuchtungslicht auf den Boden 105 der Ausnehmung 107 trifft, unter anderem aufgrund von Oberflächenreflexion an einer Innenwand der Ausnehmung 107. Hierzu ist es wesentlich, dass der fokussierte Messlichtstrahl 127 den Fleck 129 mit einem Abstand C von der optischen Achse 21 erzeugt, so dass die Messung des Abstands B an der Schädeldecke vorgenommen wird und nicht etwa an dem Boden 105 der Ausnehmung 107, welche in dem Arbeitsabstand A des Objektivs von diesem angeordnet ist.
[0063] Ein Durchmesser D der in die Schädeldecke 109 einzubringenden Öffnung kann beispielsweise vor dem operativen Eingriff in die Steuerung 123 eingegeben werden. Die Steuerung 123 stellt dann über die Antriebe 124 die Divergenz der Lichtstrahlen 110 derart ein, dass die Öffnung mit dem Durchmesser D in der Ebene der Schädeldecke 109 vollständig ausgeleuchtet ist. Die Einstellung erfolgt ebenfalls in Abhängigkeit von dem gemessenen Abstand D zwischen Objektiv und Schädeldecke 109, so dass auch bei Änderungen des Arbeitsabstands A die vollständige Ausleuchtung der Öffnung in der Ebene der Schädeldecke 109 beibehalten bleibt.
[0064] Nachfolgend werden Varianten der anhand der Fig. 1 bis 4erläuterten Ausführungsform dargestellt. Hierbei sind Komponenten, die hinsichtlich ihres Aufbaus oder ihrer Funktion Komponenten der Fig. 1bis 4entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern, zur Unterscheidung jedoch mit einem zusätzlichen Buchstaben versehen. Hierbei wird auf die gesamte vorangehende Beschreibung Bezug genommen.
[0065] Fig. 5 ist eine teilweise schematische Seitenansicht eines Stereo-Mikroskopiesystems 1a, wobei lediglich für die Erläuterung der Ausführungsform wesentliche Komponenten dargestellt sind.
[0066] Das Stereo-Mikroskopiesystem 1a umfasst ein Objektiv 3a mit einer der Objektebene des Objektivs 3a zugewandten vorderen Linsenbaugruppe 7a und einer optischen Achse 21a. Das Objektiv 3a führt ein von dem Objekt ausgehendes objektseitiges Strahlenbündel 11a in ein bildseitiges Strahlenbündel 13a über. In dem bildseitigen Strahlenbündel 13a ist ein paarweise ausgebildetes Zoomsystem 37a angeordnet, von dem lediglich eine dem Objektiv 3a am nächsten angeordneter Zoomlinse 53a dargestellt ist.
[0067] Ein jedes der beiden Zoomsysteme 37a greift aus dem bildseitigen Strahlenbündel 13a ein Teilstrahlenbündel 29a heraus, welches dem Okular des Mikroskopiesystems zugeführt wird. In Fig. 5 ist das Teilstrahlenbündel 29a für eine mittlere durch das Zoomsystem 37a einstellbare Vergrösserung in durchgezogener Linie dargestellt. Bei Änderungen der durch das Zoomsystem 37a eingestellten Vergrösserung ändern sich auch Verläufe der Teilstrahlenbündel 29a, wie dies in Fig. 5für ein Teilstrahlenbündel 29a in gestrichelten Linien dargestellt ist, welches sich bei einer grösseren Vergrösserung als der mittleren Vergrösserung ergibt, und wie dies in Fig. 5 mit einem Teilstrahlenbündel 29a dargestellt ist, welches sich bei einer kleineren Vergrösserung als der mittleren Vergrösserung ergibt.
Verlängerungen der Teilstrahlenbündel 29a, 29a und 29a in einen Bereich zwischen dem Objektiv 3a und der Objektebene sind in Fig. 5mit 30a, 30a und 30a bezeichnet.
[0068] Ein Beleuchtungssystem 101a umfasst eine Strahlungsquelle 113a, einen Reflektor 115a, ein Kollimationslinsensystem 117a und einen Umlenkspiegel 119a, welcher zwischen dem Objektiv 3a und der Objektebene knapp unterhalb der Frontlinse 7a des Objektivs an einem Gestänge 131 aufgehängt ist. Der Umlenkspiegel 119 lenkt den von dem Kollimationslinsensystem 117a erzeugten Beleuchtungslichtstrahl zu der Objektebene hin um.
[0069] Das Beleuchtungssystem umfasst ferner einen Antrieb 133 zur Verlagerung des Gestänges in einer Radialrichtung bezüglich der optischen Achse 21a, so dass auch der von dem Gestänge 131 getragene Umlenkspiegel 119a in verschiedenen Radialpositionen bezüglich der optischen Achse 21a unterhalb der Frontlinse 7a des Objektivs 3a anordenbar ist. Die Ansteuerung des Antriebs 133 erfolgt durch eine Steuerung 135, welcher ein Wert M einer eingestellten Vergrösserung des Zoomsystems 37a zugeführt wird. In Abhängigkeit von der eingestellten Vergrösserung wird der Antrieb 133 derart angesteuert, dass der Umlenkspiegel 119a so weit wie möglich nahe der optischen Achse 21a angeordnet ist, ohne hierbei zu einer Abschattung der bildseitigen Teilstrahlenbündel 29a, welche den Okularen des Stereo-Mikroskopiesystems 1 zugeführt werden, zu führen.
[0070] Fig. 6 zeigt die Anordnung der Teil Strahlenbündel 29a und des Umlenkspiegels 19a in einer in Fig. 5dargestellten Ebene VI-VI. In Fig. 6ist in durchgezogenen Linien das bildseitige Strahlenbündel 11a dargestellt sowie die Strahlenbündel 30a, welche Verlängerungen der von den Zoomsystemen 37a herausgegriffenen Strahlenbündel 29a bei mittlerer Vergrösserung des Zoomsystems 37a hin zu dem Objekt sind. In durchgezogenen Linien ist dann in Fig. 6auch weiter der Umlenkspiegel 19a in seiner Position möglichst dicht an der optischen Achse 21a dargestellt, ohne hierbei jedoch die Querschnitte der Strahlenbündel 30a zu berühren. In gestrichelten Linien sind ferner die Strahlenbündel 30a dargestellt, welche sich bei einer ersten, beispielsweise kleineren, Vergrösserung der Zoomsysteme 37a ergeben.
Diese Strahlenbündel 30a sind im Vergleich zu den Strahlenbündeln 30a bei mittlerer Vergrösserung grösser. Entsprechend ist der Umlenkspiegel 19a weiter entfernt von der optischen Achse 21a angeordnet, wie dies in Fig. 6mit gestrichelten Linien als Spiegel 119a dargestellt ist, um diese Strahlenbündel 30a nicht abzuschatten.
[0071] In gestrichelten Linien sind in Fig. 6ebenfalls die Strahlenbündel 30a eingezeichnet, welche sich bei einer zweiten, beispielsweise grösseren, Vergrösserung der Zoomsysteme 37a ergeben. Die Strahlenbündel 30a sind in der Ebene VI-VI so klein, dass der Umlenkspiegel so weit nach radial innen bewegt werden kann, dass die optische Achse 21 diesen zentral schneidet, wie dies in Fig. 6 als Spiegel 119a in gestrichelten Linien dargestellt ist.
[0072] Mit dem Stereo-Mikroskopiesystem 1a ist es somit möglich, einen Beleuchtungslichtstrahl bereitzustellen, welcher unter einem möglichst kleinen Winkel auf die optische Achse zu verläuft und gegebenenfalls sogar entlang der optischen Achse 21a verläuft. Hiermit ist es möglich, auch tiefe Ausnehmungen, vergleiche Fig. 4, möglichst gut auszuleuchten und Abschattungen des Beleuchtungslichtstrahls in der Ausnehmung möglichst zu vermeiden.
[0073] Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, stellt die Steuerung 135 die Position des Umlenkspiegels 119a derart ein, dass der Umlenkspiegel 119 den jeweils eingestellten Teilstrahl 30a gerade nicht berührt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Steuerung die Position des Umlenkspiegels 119a derart einstellt, dass eine gewisse Abschattung des Strahls 30a eintritt, welche von dem Benutzer in Kauf genommen werden kann, um hierfür einen noch geringeren Winkel des Beleuchtungslichtstrahls zur optischen Achse 21a zu erhalten. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass ein Mass der Abschattung, welche vom Benutzer in Kauf genommen werden kann, über die Steuerung 135 einstellbar ist.
[0074] In den Fig. 5 und 6 ist der Betrieb des Beleuchtungssystems für den Fall dargestellt, dass lediglich ein Benutzer in das Stereo-Mikroskopiesystem Einblick nimmt, oder zwei Benutzer Einblick nehmen, diese allerdings ihre Tuben diametral gegenüberliegend angeordnet. Es werden dann lediglich zwei Teilstrahlenbündel aus dem bildseitigen Teilstrahlenbündel zur Beobachtung herausgegriffen, und der Umlenkspiegel des Beleuchtungssystems kann so nahe wie möglich zur optischen Achse hin verlagert werden, ohne zu Abschattungen oder lediglich zu in Kauf nehmbaren Abschattungen im beobachteten Bild zu führen.
[0075] In Fig. 7 ist eine Ausführungsform eines Stereo-Mikroskopiesystems 1b einer der Fig. 6 entsprechenden Darstellung gezeigt, wobei hier ein Umlenkspiegel 119b eines Beleuchtungssystems 101b ebenfalls so nahe wie möglich an einer optischen Achse 21b angeordnet wird, wobei allerdings eine Annäherung an die optische Achse 21b dadurch limitiert ist, dass zwei Benutzer Einblick in das Stereo-Mikroskopiesystem 1b nehmen, welche ihre Okulare und damit auch Zoomsysteme unter unterschiedlichen Umfangswinkeln um die optische Achse 21b des Objektivs angeordnet haben.
So sind in Fig. 7 in durchgezogenen Linien die für die Beobachtung relevanten Querschnitte der Teilstrahlenbündel 30b eines ersten Benutzers und die entsprechenden Teilstrahlenbündel 30b eines zweiten Benutzers eingezeichnet. Über einen von einer Steuerung 135b angesteuerten Antrieb 133b wird ein Gestänge 131b in Radialrichtung derart verlagert, dass der an dem Gestänge festgemachte Umlenkspiegel 119b wieder eines der beiden Teilstrahlenbündel 30b noch eines der beiden Teilstrahlenbündel 30b berührt, so dass keines der Teilstrahlenbündel 30b, 30b abgeschattet wird. Auch hier wiederum kann jedoch eine gewisse Abschattung der Teilstrahlenbündel 30b, 30b in Kauf genommen werden, um eine noch weitere Annäherung des Umlenkspiegels 119b an die optische Achse 21b zu ermöglichen.
[0076] Ein weiterer in Fig. 7nicht dargestellter und ebenfalls von der Steuerung 135b angesteuerter Antrieb ist vorgesehen, um die Baugruppe aus Antrieb 133b, Gestänge 131b und Umlenkspiegel 119b in Umfangsrichtung um die optische Achse zu verlagern. Dieser Antrieb wird von der Steuerung 135b dann getätigt, wenn einer der beiden Benutzer sein Okular in Umfangsrichtung um die optische Achse verlagert, und damit auch die Teilstrahlenbündel 30b bzw. 30b sich in Umfangsrichtung um die optische Achse 21b verlagern. Die Steuerung 135b ermittelt immer die Position in Umfangsrichtung für den Spiegel 119b, in welcher dieser so nahe wie möglich an die optische Achse 21b bewegt werden kann.
[0077] Hierbei ist es möglich, den Arbeitsmodus der Steuerung 135b dann zu ändern, wenn einer der beiden Benutzer 45, 45 die Stereo-Mikroskopieanordnung 1 verlässt bzw. in diese nicht mehr Einblick nehmen möchte. Dann sind die diesem Benutzer zugeordneten Teilstrahlenbündel 30b bzw. 30b für die Beobachtung nicht mehr relevant, und es ist eine Beschränkung für die Platzierung des Spiegels 119b aufgehoben, so dass die Steuerung 135 diesen in eine andere Umfangsposition bewegen kann, um ihn dort näher an die optische Achse 21b heranzubewegen.
[0078] In Fig. 8 ist eine schematische Teilansicht eines weiteren Stereo-Mikroskopiesystems 1c dargestellt, wobei hiervon lediglich eine Frontlinse 7c eines Objektivs 3c und ein Gehäuse 5c desselben dargestellt sind. Das Stereo-Mikroskopiesystem 1c umfasst ferner ein Beleuchtungssystem 101c mit einer in Fig. 8nicht dargestellten Strahlungsquelle und einer Kollimationslinsenanordnung 117c zur Erzeugung eines Beleuchtungslichtstrahls 110c. Der von der Kollimationslinse 117c ausgehende Beleuchtungslichtstrahl 110c ist auf eine Spiegelfläche 141 eines Keils 143 gerichtet, welcher zentral an der Frontlinse 7c des Objektivs 3c beispielsweise mittels eines Kitts oder dergleichen festgemacht ist.
Die Spiegelfläche 141 lenkt den auf diese gerichteten Beleuchtungslichtstrahl 110c derart um, dass er entlang der optischen Achse 21c des Objektivs 3c hin zu der Objektebene 109 des Objektivs 3c verläuft. Hierbei ist es möglich, den Umlenkspiegel 119c auf der optischen Achse 21c zu haltern, ohne hierfür einen separaten Träger vorsehen zu müssen, welcher zu einer weiteren Abschattung des Strahlengangs führen würde, wie dies für den Träger 131 in der in den Fig. 5und 6dargestellten Ausführungsform der Fall wäre.
[0079] Die Kollimationslinse 117c formt den Beleuchtungslichtstrahl 110c derart, dass er als konvergenter Strahl auf den Umlenkspiegel 119c zu verläuft und nahe der Spiegelfläche 19c einen Fokus aufweist. Somit ist es möglich, den Umlenkspiegel 119c besonders klein auszugestalten, so dass dieser die Beobachtung des Objekts in Folge von Abschattung möglichst nicht stört. In den in Fig. 6dargestellten Beobachtungssituationen, in welchen sich die für die Beobachtung relevanten Strahlenbündel 30a und 30a ergeben, würde der Umlenkspiegel 19c die Beobachtung darin nicht stören, da die Beobachtungsstrahlengänge nicht nahe an die optische Achse 21c herantreten.
[0080] Mit dem auf der optischen Achse 21c angeordneten Umlenkspiegel 119c ist es wiederum möglich, enge Kanäle besonders gut zur Beleuchtung auszuleuchten.
[0081] Fig. 9 zeigt eine Variante des in Fig. 7gezeigten Beleuchtungssystems. Das in Fig. 9 gezeigte Beleuchtungssystem 101d unterscheidet sich von dem Beleuchtungssystem der Fig. 7 im Wesentlichen dadurch, dass ein Umlenkspiegel 119d an einem Keil 143d nicht von einer Frontlinse 7d des Objektivs 3d selbst getragen wird, sondern von einer Trägerplatte 151, welche als Planparallelplatte aus Glas ausgebildet ist und vor dem Objektiv 3d anbringbar ist. Hierzu ist die Trägerplatte 151d in einer Halterung 153 gefasst, welche einen Fortsatz eines Gehäuses 5d des Objektivs 3d bildet und sich über die Trägerplatte 151d hinaus hin zu der Objektebene erstreckt. Hierdurch wird ein gewisser Schutz erreicht, um ein versehentliches Berühren des Keils 143d und der Trägerplatte 151d zu vermeiden.
In dem sich über die Trägerplatte 151d hinauserstreckenden Teil des Gehäuses 153 ist eine Ausnehmung 155 vorgesehen, welche ein Eintreten des von einer Kollimationslinse 117d ausgehenden Beleuchtungslichtstrahls 110d hin zu dem Umlenkspiegel 119d ermöglicht.
[0082] Wiederum ist es mit dem auf der optischen Achse 21d angeordneten Umlenkspiegel 119d möglich, enge und tiefe Kanäle in einem Objekt gut auszuleuchten, wobei die transparente Trägerplatte 151 die Beobachtung kaum stört. Sollte dies jedoch dennoch einmal der Fall sein, so ist es möglich, die Trägerplatte 151 und den Umlenkspiegel 119d aus dem Strahlengang des Stereo-Mikroskopiesystems zu entfernen, indem die Fassung 153 über ein Scharnier 157, welches die Fassung 153 an dem Gehäuse 5d anlenkt, abgeklappt wird.
[0083] In den Ausführungsformen der Fig. 8und 9ist der Beleuchtungslichtstrahl 110 auf die Spiegelfläche 119 fokussiert. Allerdings muss dies nicht so sein, es kann ein Fokus auch im Strahlengang vor oder hinter der Spiegelfläche gebildet sein, oder es kann der Beleuchtungslichtstrahl auch divergent und gar kein Fokus gebildet sein.
[0084] Neben der Ausführung des Umlenkspiegels an einem Keil ist es auch möglich, eine spiegelnde Fläche in der Glasplatte 151 vorzusehen, oder zwei schräg angeschnittene Glasplatten zusammenzufügen, wobei von einer Glasplatte die schräg angeschnittene Stirnfläche in einem zentralen Bereich verspiegelt ist. Der Beleuchtungslichtstrahl 110 wird dann in einer Aussenumfangsfläche der Glasplatte eingekoppelt und auf die integrierte Spiegelfläche gerichtet.
[0085] In den Ausführungsformen der Fig. 5bis 9ist der Umlenkspiegel für den Beleuchtungslichtstrahl jeweils unterhalb der Frontlinse des Objektivs angeordnet. Es ist jedoch gleichwohl möglich, den Umlenkspiegel oberhalb der Frontlinse des Objektivs anzuordnen und den Beleuchtungslichtstrahl durch diese Frontlinse hindurch hin zu der Objektebene zu richten.
[0086] In den Ausführungsformen der Fig. 5bis 7ist lediglich ein Umlenkspiegel zum Richten eines einzigen Beleuchtungslichtstrahls hin zu der Objektebene dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, hier mehrere Umlenkspiegel in Umfangsrichtung um die optische Achse des Objektivs verteilt vorzusehen und diese in Radial- oder/und Umfangsrichtung zu verlagern.
[0087] Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Abstand B des Objektivs zu dem Objekt an einem Punkt (129) gemessen, welcher mit Abstand C von der optischen Achse angeordnet ist. Es ist jedoch ebenfalls möglich, den Abstand B auf andere Weise zu ermitteln, beispielsweise über ein Navigationssystem, mit welchem eine Planung des operativen Eingriffs vorgenommen wird. Ein solches Navigationssystem umfasst meist die Auswertung von tomografischen Bildern des Patienten, welche beispielsweise aus Röntgenaufnahmen oder mittels NMR gewonnen werden können. Bei einem durch ein Navigationssystem gestützten operativen Eingriff sind damit Körperdaten als Koordinatensätze der Steuerung 123 zugänglich, so dass die Ebene der Schädeldecke in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4nicht durch eine separate Messung ermittelt werden muss.
Das Abstandsmesssystem umfasst dann eben auch das den operativen Eingriff unterstützende Navigationssystem.
[0088] In den Fig. 10 und 11 ist eine weitere Ausführungsform eines Stereo-Mikroskopiesystems 1e, von dessen Optik lediglich eine Frontobjektivlinse 7e dargestellt ist, und ein Beleuchtungssystem 101e umfasst. Das Beleuchtungssystem 101e richtet einen auf einer optischen Achse 21e verlaufenden oder unter einem kleinen Winkel zu dieser verlaufenden Beleuchtungslichtstrahl 110e1 hin zu einer Objektebene 9e des Objektivs 3e, um eine enge Ausnehmung 107e in einem Objekt 103e auszuleuchten. Der Beleuchtungslichtstrahl 110e1 leuchtet nur einen zentralen Teil der beobachtbaren Objektebene 9e aus und weist entsprechend eine lediglich kleine Divergenz mit einem halben Öffnungswinkel [beta]1auf.
[0089] Die Beleuchtungseinrichtung 101e richtet einen zweiten Beleuchtungslichtstrahl 110e2 hin zu der Objektebene 9e, um darauf das gesamte beobachtbare Feld auszuleuchten.
[0090] Entsprechend weist der Beleuchtungslichtstrahl 110e2eine grössere Divergenz mit einem halben Öffnungswinkel [beta]2auf.
[0091] Die beiden Beleuchtungslichtstrahlen 110e1 und 110e2werden jeweils von einer Kollimationslinsenbaugruppe 110e1 bzw. 110e2 hin zu Umlenkspiegeln 119e1 und 119e2 gerichtet, welche die Strahlen 110e1 und 110e2 hin zu der Objektebene 9e umlenken.
[0092] Neben den in Fig. 10gezeigten Beleuchtungslichtstrahlen 110e1 und 110e2wird noch ein weiterer Beleuchtungslichtstrahl 110e3, welcher in Fig. 10der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, hin zu dem Objekt gerichtet. Der dritte in Fig. 10 nicht dargestellte Beleuchtungslichtstrahl weist ebenfalls eine hohe Divergenz mit halbem Öffnungswinkel [beta]2 auf und wird von einem neben dem Beobachtungsstrahlengang des Objektivs 3e angeordneten Spiegel zu diesem hin umgelenkt.
[0093] Das Licht für die drei Beobachtungslichtstrahlen wird in einer Lichtquelle, beispielsweise eine Halogenlampe 113e mit Reflektor 115e, erzeugt und nach Kollimation mit einer Kollimationslinse 161 in ein Lichtleitfaserbündel 163 an einer Eintrittsfläche 165 desselben eingekoppelt. Das Licht wird über das Lichtleitfaserbündel 163 in eine Nähe des Objektivs 3e transportiert und dort hin zu den jeweiligen Kollimationslinsen 117d abgestrahlt. Hierzu wird das Lichtleitfaserbündel 163 in drei Teilbündel 1671, 1672 und 1673aufgeteilt, welche schliesslich das Licht in die unmittelbare Nähe zu den jeweiligen Kollimationslinsen 117d1, 117d2 und 117d3 transportieren.
An Austrittsenden 1691, 1692, 1693 wird das Beleuchtungslicht hin zu den Kollimationslinsen 117d1, 117d2 und 117d3abgestrahlt, und zwar für den Beleuchtungslichtstrahl als Lichtstrahl 1711 mit einem halben Öffnungswinkel [alpha]1. Der Lichtstrahl 1711 wird von der Kollimationsanordnung 117d1 umgeformt in den Beleuchtungslichtstrahl 110e1 mit dem halben Öffnungswinkel [beta]1. Entsprechend wird ein von dem Abstrahlende 1692 mit einem halben Öffnungswinkel [alpha]2 abgestrahlter Lichtstrahl 1712 von der Kollimationsanordnung 117d2 umgeformt in den Beleuchtungslichtstrahl 110e2 mit dem halben Öffnungswinkel [beta]2.
Genauso wird von einem Abstrahlende 1693 des Lichtleiters 1673 ein Lichtstrahl 1713 mit halbem Öffnungswinkel [alpha]2abgestrahlt und von der in Fig. 10nicht dargestellten Kollimationsanordnung in den dritten Beleuchtungslichtstrahl mit ebenfalls dem halben Öffnungswinkel [beta]2 umgeformt.
[0094] Lichtleitfasern der Faserbündel 1672 und 1673sind Fasern hoher numerischer Apertur, welche Licht mit einem hohen Öffnungswinkel bezüglich einer Faserachse transportieren können, so dass die von diesen Faserbündeln 1672, 1673 abgestrahlten Lichtstrahlen 1712und 1713 hohe Öffnungswinkel [alpha]2aufweisen, welche von der zugeordneten Kollimationsanordnung 117d2 in die Strahlen 110e2 mit dem hohen Öffnungswinkel [beta]2 umgeformt werden. Lichtleitfasern in dem Faserbündel 1691 sind Fasern niedriger numerischer Apertur, welche Lichtstrahlen mit einem Öffnungswinkel transportieren können, welcher im Vergleich zu den kritischen Winkeln der Fasern in den Bündeln 1672, 1673 deutlich verringert ist. Damit ist auch der halbe Öffnungswinkel [beta]1 des von dem Faserbündel 1691 abgestrahlten Lichtstrahls 1712im Vergleich zu den Lichtstrahlen 1712und 1713 verringert.
Damit kann die Kollimationsanordnung 171d1 mit einer geringeren Brechkraft ausgebildet werden, um den Lichtstrahl 110e1 mit dem geringen Öffnungswinkel [beta]1 zu formen, ohne unnötiges Streulicht zu erzeugen.
[0095] An dem Eintrittsquerschnitt 165 des Lichtleitfaserbündels 163 sind die Fasern, welche schliesslich das Faserbündel 1671bilden, zentral angeordnet, und die Fasern, welche schliesslich die Faserbündel 1672 und 1673bilden, sind um die zentralen Fasern 1672 herum angeordnet, wobei eine obere Hälfte dieser Fasern das Faserbündel 1672 bildet und eine untere Hälfte dieser Fasern das Faserbündel 1673 bildet.
The invention relates to a stereo microscopy system, and more particularly to a stereo microscopy system with optics that allows the observation of an object simultaneously for multiple users.
From DE 1 217 099 a stereo microscopy system is known, which allows two observers simultaneously the observation of an object to be examined. The stereo microscopy system comprises a common objective for transferring an object-side object beam emanating from an object plane of the objective into an image-side image bundle. Arranged in the image beam is a beam splitter which splits the image-side image beam into at least two user image beams. In each of the two user image beams, a pair of zoom systems are respectively arranged to supply an image of the variable magnification object to two eyepieces.
The well-known stereo microscopy system has an occasionally perceived in practice as too lengthy length, as an observer when viewing the eyepieces of the stereo microscope system with only substantially completely outstretched arms can perform operations on the object.
From DE 19 728 035 A1 a stereo microscopy system is also known, which has a lighting device to illuminate the object to be observed. There are provided two illumination light beams, which, with respect to an optical axis of the lens, to run obliquely on the object, which is why in structured objects, in particular objects with deep trenches or recesses, shadows are thrown by the illumination light beams, in whose area the object through the Objectively comparatively badly perceptible.
It is an object of the invention to provide a stereo microscopy system which allows observation of the object by at least two observers and thereby has a comparatively small length.
According to a first aspect, the invention proposes a stereo microscopy system for displaying a stereoscopic image of an object for viewing by at least two users, which comprises an objective for transferring an object-side object beam emanating from an object plane of the objective into an image-side image bundle. In the image-side image beam, a beam splitter array is provided to divide the image beam into at least two user image beams such that a beam axis of a first of the at least two user image beams leaves the beam splitter array in a direction oblique to an optical axis of the lens runs.
In the first user image beam, a first pair of zoom systems is arranged to change an enlargement of the image of the object can. For this purpose, the two zoom systems of the pair have at least two lens assemblies which can be displaced in a direction of displacement.
The invention is characterized in that the direction of displacement of at least one of the two lens assemblies of the zoom systems extends transversely to the beam axis of the beam splitter arrangement obliquely leaving first user image beam.
Due to the necessary possibility to move the at least one lens assembly of the zoom system in the longitudinal direction of an optical axis of the zoom system, the zoom system on a mandatory length, which is hardly further reduced. By now extending the direction of displacement of the at least one lens assembly transverse to the beam axis of the beam splitter assembly obliquely leaving user image beam, it is possible to fold a beam path of the optics by the zoom system such that a total length or optics by the presence of the Zoomsystems is not significantly increased.
According to a preferred embodiment, an acute angle is included between a beam direction of the image-side beam and a beam direction of the first user-image beam. This means that a deflection of the image-side image beam, as it emanates from the objective, through the beam splitter arrangement towards the first user image beam is less than 90 °. Preferably, this acute angle is in a range between 30 [deg.] And 60 [deg.].
According to a preferred embodiment, a beam axis of a second user-image beam, which leaves the beam splitter array, also arranged obliquely to the optical axis of the lens and also preferably includes with this an acute angle.
According to a further preferred embodiment, components of the beam splitter arrangement are rotatable about the optical axis of the objective such that the user-image beam bundles leaving the beam splitter arrangement can also be displaced about the optical axis either together or independently of one another.
Preferably also includes a beam path between the beam splitter assembly and the eyepieces for the second user, a pair of zoom systems whose direction of displacement for optical components thereof also extends transversely to the beam direction of the beam splitter assembly obliquely leaving user image beam.
Here, the two zoom systems each comprise an optical component which is furthest away from the beam axis of the respective user image beam.
Preferably, this most distant from the beam axis optical component of a zoom system on the side facing away from the object side of this zoom system associated user image beam is arranged, and the farthest from the beam axis optical component of the other zoom system is on the Object facing side of this associated user image beam arranged.
Preferably, the user-image burst extending in a zoom system exits the zoom system in a substantially similar direction as it enters.
In one embodiment, though in a pair of zoom systems, these are folded out of the direction of the user image beam leaving the beamsplitter array, such are formed and oriented that corresponding displaceable lens assemblies of the pair of zoom systems share a drive to displace them exhibit.
According to a further embodiment, all displaceable lens assemblies of the zoom system are coaxially displaceable, and offset next to a displacement axis of the displaceable lens assemblies is a semitransparent, reflective optical surface arranged in the optical path folded by the zoom system to couple in this another beam and / or decoupling a beam. A decoupling can be done, for example, to a camera, and a coupling can be done for example by a display for data or pictures to be inserted.
According to a further preferred embodiment, the pairs of zoom systems are rotatable about the beam axis of their respective beam splitter array obliquely leaving user image beam, so that a user has a further degree of freedom for possible head positions, with which he insight into the eyepieces of the stereo microscope system can take. In particular, this allows a user to align his two eyepieces horizontally even with respect to the vertical tilted orientation of the optical axis of the lens.
According to one embodiment, a stereo-microscopy system is proposed, which comprises an objective for transferring an object-side object beam emanating from an object plane of the objective into an image-side image bundle and an illumination system for illuminating the object with at least one illumination light beam. The illumination system comprises at least one optical component for shaping and / or directing the illumination light beam toward the object such that a direction of the illumination light beam is adjustable, and the illumination system further comprises a last optical component of the illumination system in a beam path of the illumination light beam in front of the object.
In this case, the optical component for shaping and / or directing the illumination light beam and the last component in the beam path can be realized as a common component. The last optical component of the illumination system in the beam path of the illumination light beam can be arranged above or below the objective. The last component in the beam path of the illumination light beam is further arranged at a distance from an optical axis of the objective.
In this case, the stereo microscope system is characterized by a coupled with the lens distance measuring system, which measures a distance between the lens and the object under examination, wherein a location of the object on which the distance measurement is made, at a distance from the optical axis of the lens is arranged.
Further, a control system is provided which changes the direction of the illumination light beam depending on the measured distance between the lens and the object.
This embodiment of the illumination system is particularly advantageous when an object is examined with a deep, narrow recess.
Namely, conventionally, the illuminating light beams of a stereo microscopy system are directed to the object plane of the objective, such that a field illuminated by the illuminating light beams is centered with respect to the optical axis of the objective. When observing a narrow deep recess of the object, the object plane coincides, for example, with a bottom of the recess. If, in such an object, the illumination light beams were directed centrally onto the object plane, a surface of the object surrounding the recess would possibly prevent the illumination light beams from entering the recess, so that the bottom thereof would not be sufficiently illuminated and the observation conditions would be difficult.
By the distance sensor now measures the distance between the lens and the object at a location which is arranged at a predetermined distance from the optical axis of the lens, by the distance measuring system thus the distance between the lens and the surface surrounding the recess of the lens measured. Then, the illumination light beams are directed to the plane of the surface of the object, centered with respect to the optical axis, so that the upper entrance cross section of the recess is illuminated and a comparatively large amount of light enters the recess. Thus, the actually observed bottom of the recess is well lit.
According to a preferred embodiment, the control system is further adapted to set a diameter of a beam cross-section of the illumination light beam in dependence on the distance signal. It is thus possible to illuminate a substantially unchanged region on the surface of the object and thus the opening cross-section of the recess with high intensity even with changes in the distance of the lens to the object divergently towards the object divergently diverging (or convergent converging) illumination light beam.
According to a further embodiment, a stereo microscopy system is provided which comprises an objective, a stereo beam guidance system and a lighting system.
The lens performs an object-side in an image-side beam over, and the stereo beam guidance system accesses from the image-side beam a left observation beam and a right observation beam through a left or right optics to the left and right observation beam finally a left or to supply the right eyepiece of the microscope system.
An arrangement of cross sections of the left and right observation beam in the image beam is hereby changeable, for example by rotating the eyepieces or the left and right optics together in the circumferential direction about the optical axis of the lens or for example by changing an enlargement of the left and right optics , For example, by a zoom system contained therein, which also leads to a change in the size of the cross section of the left and right observation beam in the image-side beam.
The illumination system in turn has a last optical component in a beam path of the illumination system for shaping or / and directing the illumination beam toward the object. This last component in the beam path is displaceable in a plane oriented transversely with respect to the optical axis of the objective. This makes it possible in particular to set a direction of the illumination light beam with respect to the optical axis of the objective and, in particular with regard to a good illumination of narrow and deep recesses to reduce this angle, and in that in the beam path of the illumination light beam last optical component close to the optical axis of the lens is shifted towards.
In a displacement too close to the optical axis of the lens, however, this leads in the beam path of the illumination light beam last optical component to a shading or vignetting of the observation light beams, resulting in a disturbance of the user perceived image of the object.
Accordingly, the stereoscopic microscopy system has a control system for changing a location of the displaceable optical component in the transverse to the optical axis oriented plane, in response to an adjustment of the arrangement of the left and right observation beam with respect to the image beam, wherein the Displacement is made such that the displaceable optical component does not shadow the left and right observation beam substantially.
As a result, a substantially automatically operating stereo microscopy system is created, which allows the user the freedom to freely shift an enlargement of the system or its circumferential position about the optical axis, and which nevertheless an angle of the illumination light beam to the optical axis so small as possible to avoid disturbing the observation.
According to a preferred embodiment, the displaceable optical component of the illumination system with respect to the optical axis is radially displaceable, wherein it is further preferred that the displaceable optical component in its radially innermost position with respect to the optical axis has a distance therefrom, which is smaller than 2 cm and preferably less than 1 cm.
It is further preferred that the displaceable optical component with respect to the lens so far radially inward is displaced that it is traversed by the optical axis.
Further, the displaceable optical component is displaceable in a position such that, seen in projection on the object plane, an edge of the lens overlaps with the displaceable optical component.
According to a further embodiment, a circumferential position of the left and the right magnification optics about the optical axis of the lens is changeable, and the displaceable optical component is displaceable at least in the circumferential direction about the optical axis.
According to a further preferred embodiment, a plurality of illumination light beams are provided, in whose beam paths in each case a last optical component is arranged. The thus several last optical components are each displaceable in the plane of the lens, on the one hand to get as close to the optical axis and on the other hand to avoid shading or vignetting of the guided for several users by the microscope system left observation beams and right observation beams.
According to a further embodiment, a stereo microscopy system is provided, which has a lens and an illumination system for illuminating the object with at least one illumination light beam. This illuminating light beam also has a last optical component in its beam path for shaping or / and directing the illuminating light beam toward the objective. This last optical component is arranged within the object-side beam emanating from the object and entering the lens, wherein a carrier for this last optical component in the beam path of the illumination light beam is formed by a lens of the lens or by a transparent carrier made of a transparent material.
The last optical component in the beam path of the illumination light beam is preferably a mirror or a prism or the like.
It is thus possible that the illuminating light beam extends at a particularly small angle to the optical axis to the object plane and optionally also along the optical axis to the object plane, wherein the necessary last optical component in the beam path of the illumination light beam in such the object-side beam is carried that an impairment of the observed image by shading and vignetting does not occur substantially. The carrier necessary for this is in fact transparent.
According to a further embodiment, a stereo microscopy system is provided which comprises a lens and an illumination system which directs two different types of illumination light beams toward the object plane. A first type of illumination light beam extends at a comparatively large angle to the optical axis of the objective on the object plane and preferably serves to illuminate the object plane over a large area with high irradiation power / high light flux.
A second type of illumination light beam travels to the object plane at a comparatively small angle to the optical axis and preferably serves to illuminate narrow deep recesses with high illuminance / luminance, so that the second type of illuminating light beam only has to illuminate a comparatively small field in the object plane and the illuminance needed for the second type of illumination beam is limited.
The illumination system further comprises a light source spaced from the lens and at least one fiber optic bundle for transporting light emitted from the light source to a vicinity of the objective to a radiation location, wherein the irradiation site is an irradiation site for the illumination light beam of the first type is provided for the light emerging from the optical fiber bundle, which is different from a radiation location for the emerging from the optical fiber bundle light, which forms the second type of illumination light beam.
Here, the invention is characterized in that are used to transport the light for the illumination light beam of the first kind of optical fibers comparatively high numerical aperture and are provided for the transport of light for the illumination light beam of the second type of optical fibers low numerical aperture.
The numerical aperture of the optical fibers of high numerical aperture are tuned to an optic of the illumination system such that these optical fibers also transport the light with a sufficient numerical aperture towards the radiation site, so that the illumination light beam of the first kind with sufficient divergence to illuminate the entire object field of the microscopy system can be transported. Such a high divergence of the illumination light beam is not provided for the provision of the illumination light beam of the second type, so that the corresponding optics of the illumination system can not process illumination light which would be transported to the emission location for the illumination light beam of the second type with high numerical aperture fibers ,
This somewhat superfluous light would then generate scattered radiation in this optic. Thus, the use of low numerical aperture optical fibers to deliver light to the second type illumination light beam provides an efficient way to remove this "excess" light from the light path of the illumination system.
According to one embodiment, the high numerical aperture fibers and the low numerical aperture fibers in a region near the light source are combined into a common fiber bundle so that an entrance cross section for both types of optical fibers is a common cross section which is easily illuminated by the light source is. In this case, the fibers with a low numerical aperture are preferably arranged in the center of the fiber bundle so that they are illuminated by the light source in such a way that they detect a radiation area with the highest possible illuminance.
Embodiments of the invention are explained below with reference to drawings. This shows
<Tb> FIG. 1 <sep> is a schematic representation of a beam path through a stereo microscopy system for two observers with transversely oriented zoom systems,
<Tb> FIG. 2 <sep> is a further schematic representation of the beam path shown in Fig. 1,
<Tb> FIG. 3 <sep> is a perspective detail view of a beam path through the zoom system of the microscopy system of FIG. 1,
<Tb> FIG. 4 <sep> is a schematic partial view of a stereo microscopy system with an illumination beam path that can be changed as a function of a distance between objective and object,
<Tb> FIG. 5 <sep> is a side view of a stereo microscope system, wherein an optical component of a lighting system is displaceable,
<Tb> FIG. 6 <sep> is a schematic partial view in plan view of a plane of the objective of the stereo microscopy system shown in Fig. 5,
<Tb> FIG. 7 <sep> is a schematic partial view of a stereo microscope system in plan view of a plane of the objective, wherein an optical component of a lighting system is displaceable,
<Tb> FIG. 8th <sep> is a partial view of a stereo microscope system with an illumination system with an optical component, which is arranged below a lens,
<Tb> FIG. 9 <sep> is a variant of the stereo microscopy system shown in FIG. 8,
<Tb> FIG. 10 <sep> is a partial view of a stereo microscope system with an illumination system, which uses optical fibers with different numerical aperture, and
<Tb> FIG. 11 <SEp> is a schematic view of the optical fiber bundle and the light source of the illumination system of FIG. 10.
In FIGS. 1 to 3, beam paths of a stereo microscopy system 1 for two observers are shown schematically. The stereo microscope system 1 comprises an objective 3 with a housing 5, in which a plurality of objective lenses 7 are accommodated. The objective lenses 7 receive an object-side beam 11 emanating from an object plane 9 of the objective 3 and lead this into an image-side beam 13. The image-side beam 13 emerging from the objective 3 enters a beam splitter arrangement 15. The beam splitter arrangement comprises a lower assembly 17 into which the image-side beam 13 first enters after its exit from the objective 3. The lower assembly 17 comprises a housing 19 which is rotatable relative to the housing 5 of the objective 3 about an optical axis 21 of the objective.
In the housing 19 of the lower assembly 17 is a Bauernfeind prism 23 with a lens 3 facing the entrance surface 25, which is aligned orthogonal to the optical axis 21. The Bauernfeind prism 23 has an obliquely oriented to the optical axis semi-transparent prism surface 27, which divides the image-side beam, in a reflected from the semitransparent surface 27 first user-image beam 29 and a half-transparent mirror surface passing through the second user-image beam 31st
The first user image beam 29 reflected by the mirror surface 27 is further totally reflected by the entrance surface 25 of the peasant enemy prism 23, to which the first user image beam obliquely appears. Thereupon, the first user image beam emerges from the peasant enemy prism 23 via an exit surface 33 thereof. Here, the first user image beam 29 exits the peasant enemy prism 23 in a direction 35, which is oriented at about 45 ° to the optical axis.
Upon exiting the beam splitter array 15, the first user image beam 29 enters a first pair of zoom systems 37 having a major axis 39 oriented at an angle [alpha] of 90 ° to the direction 35 In Fig. 2ausaus space reasons for the angle [alpha] in the alternative, the same large vertex angle is located. After passing through the zoom systems 37, the user image beams are again deflected in such a way that they again run in the direction 35 and enter a tube assembly 41, which finally supply the image beams to eyepieces 43 into which a first user with his eyes 45 takes a look.
The arrangement of the zoom systems 37 and the tubes 41 is rotatable about the axis 34. Figures 1 and 2 show two rotational positions of this arrangement before and after a rotation of 90 °.
In Fig. 2, components of this arrangement which belong to a beam path in which the user takes his or her left eye 45l, are provided with the index l and the corresponding components of the other beam path into which the user with his eye 45r Insight, provided with the index r.
The tubes 41 comprise a plurality of groups of reflective surfaces 47, which deflect the beam paths several times to allow the usual Verschwenkbarkeiten a tube, inter alia, to adapt to an eye relief of the user. Also, between each two pairs of deflectors 47 of each tube 41 additional pivoting possibilities about each axis 48 given (Fig. 2).
FIG. 3 shows a perspective detail view of one of the two zoom systems 37r, 37l. The user image beam 29 emanating from the Bauerfeind prism 23 is first deflected by a deflection prism 51 in the direction of the axis 39 and then passes through four left assemblies 52, 53, 54, 55 of the zoom system 37. Of these four lens assemblies 52, 53, 54 , 55, the two lens assemblies 53 and 54 are displaceable along the axis 39 by a drive 57, which itself and its coupling to the lens assemblies 53 and 54 in Fig. 3 is shown only highly schematic.
The axes 39l and 39r of the left and right zoom system 37l, 37r are spaced from each other, and for both zoom systems 37l, 37r a common drive 57 is provided to the along the axis 39l and 39rverlagerbaren optical assemblies 53l, 53r, 54l, 54r to relocate together.
After passing through the assemblies 53, 54, 55 of the zoom system 37, the user image beam 29 is deflected by a total of 180 [deg.] Through two 90.degree. Deflection prisms 61, 62, so that it is again parallel to the axis 39 on the axis 35 to. In a beam path of the user image beam 29 after passing through the deflection prisms 61, 62, a beam splitter cube 63 is arranged, which can be used to decouple from the user-image beam 29l both a partial beam to this example a in FIG.
3, as well as superimposing on the user image beam 29 a sub-beam emanating, for example, from a display module, such as an LCD display, to couple another image to the user in the image of the object, or data represent other representations or the like. After passing through the beam splitter cube, the user image beam 20 passes through a tube optic comprising a tube lens 64l and a negative lens 65l. In this case, the tube lens 64list is arranged between the beam splitter cube 631 and a first deflection prism 471 of the tube, and the negative lens 65 is arranged between two successive deflection prisms 471 of the tube optics.
The user-image beam 31 passing through the semitransparent mirror surface 27 of the peasant enemy prism 23 enters a prism wedge 71 adhered to the semitransparent mirror surface 27, which has the same refractive index as the pseudo-prism 25, so that the user image beam 31 passes through the wedge 71 in a straight line and exits therefrom via an exit surface 73.
Then the user image beam 31 enters the upper assembly 37, 41 of the beam splitter assembly 15, into a Bauernfeind prism 75, which is housed in a housing 77 which is about the optical axis 21 relative to the housing 19th the lower assembly 17 is rotatable. The user image beam 31 is totally reflected by a prism surface 79 oriented obliquely to the optical axis 21 and then totally reflected at the entrance surface 80 of the peasant enemy prism 75, whereupon it exits therefrom via an exit surface 81. Thereupon, the user image beam 31 enters another pair of zoom systems 37 having a substantially similar construction to the pair of zoom systems previously described in connection with the user image beam 29.
After passing through the pair of zoom systems 37, the user image beam 31 is fed via the tube 47 to eyes 45 of the second user.
The two zoom systems 37 for the beams 29 and 31 differ in that the zoom systems are oriented differently with respect to the optical axis 21 and the zoom system 37 for the user partial beam 29 "hangs down" and the zoom system 37 for the user sub-beam 31 is "up". In particular, the deflection prisms 61, 62 are arranged as components furthest from the axis 34 of the zooming systems for the image bundle 29 below the beam splitter assembly 15 and for the zooming system 37 for the image bundle 31 above the beam splitter assembly 15.
This makes it possible to rotate the upper assembly 37, 41 with the farmer enemy prism 75 around the optical axis 21 very far without any interlocking of the two zoom system pairs 37, 37 causes an early blocking of the rotation.
FIG. 4 is another schematic partial view of the stereo microscopy system 1 shown in FIGS. 1 to 3.
Fig. 4 shows details of a lighting system 101 of the stereo microscope system 1, wherein details of the illumination system in Figs. 1 to 3 are omitted for clarity. In a situation illustrated in FIG. 4, a bottom 105 of a recess 107 in an object 103 is observed. Thus, the bottom 105 of the recess 107 coincides with the object plane 9 of the objective 7. The recess 107 may, for example, be a canal introduced in a skullcap 109 of a patient. A distance between the lens 7 and the bottom 105 of the recess 107 is referred to as the working distance A. The illumination device 101 provides two illumination light beams 110, which each have a central main ray 111 which intersects the optical axis 21 of the objective 7 in a plane of the skullcap 109.
An extension of the two illumination light beams 110 in the plane of the skullcap 109 is selected to be so large that the rays completely illuminate the opening of the recess 107 in the plane of the skullcap 109.
The illuminating light beams 110 are respectively generated by a light source 113 having a reflector 115 and a collimating optics 117 whose components are displaceable relative to each other by a drive 124 to adjust a divergence of the illumination light beam 110 to vary a size of the illuminated field. After passing through the collimating optics 117, the light beams 110 strike a mirror 119, which is arranged next to the objective and deflects the rays toward the object 103. An inclination angle of the mirror 119 is adjustable via a drive 121, so that the location along the optical axis 21 of the lens 7 is adjustable, at which the central beam 111 of the respective illumination beam 110 intersects the plane of the skullcap 109.
The actuation of the drives 121 takes place via a controller 123 as a function of a measured distance B between the objective 7 and the skullcap 109. For measuring the distance B, a measuring system 124 is provided which emits a focused light beam 127 towards the object 103 and enters Image of a generated by the light beam 127 on the object light spot 129 analyzed. From the size of the resulting light spot 129, the controller 123 can determine a value of the distance B. Depending on the distance B, the controller 123 then adjusts an angle of the deflecting mirror 119 to the illuminating light beam 110 impinging on the collimating arrangement 117 such that the central beam 111 of the illuminating light beam 110 moves the optical axis 21 at a distance B from the objective 7, ie in FIG the level of the skullcap 109, cuts.
Thus, the input cross-section of the opening 107 is optimally illuminated with illumination light, so that sufficient illumination light strikes the bottom 105 of the recess 107, inter alia due to surface reflection on an inner wall of the recess 107. For this purpose, it is essential that the focused measuring light beam 127 the spot 129 is generated at a distance C from the optical axis 21, so that the measurement of the distance B is made on the skull and not at the bottom 105 of the recess 107, which is arranged in the working distance A of the lens of this.
A diameter D of the opening to be introduced into the skullcap 109 may be input to the controller 123, for example, prior to surgery. The controller 123 then sets via the drives 124, the divergence of the light rays 110 such that the opening with the diameter D in the plane of the skullcap 109 is completely illuminated. The adjustment also takes place as a function of the measured distance D between the objective and the skullcap 109, so that even with changes in the working distance A, the complete illumination of the opening in the plane of the skullcap 109 is maintained.
In the following, variants of the embodiment explained with reference to FIGS. 1 to 4 will be illustrated. In this case, components which correspond to components of FIGS. 1 to 4 with regard to their structure or function are provided with the same reference numerals but with an additional letter for differentiation. Here, reference is made to the entire preceding description.
Fig. 5 is a partial schematic side view of a stereo microscopy system 1a, with only essential components being illustrated for the explanation of the embodiment.
The stereo microscope system 1a comprises an objective 3a with a front lens assembly 7a facing the object plane of the objective 3a and an optical axis 21a. The objective 3a transmits an object-side radiation beam 11a emanating from the object into an image-side radiation beam 13a. In the image-side beam 13a, a zoom system 37a designed in pairs is arranged, of which only a zoom lens 53a arranged closest to the objective 3a is shown.
Each of the two zoom systems 37a picks out of the image-side beam 13a a partial beam 29a, which is supplied to the eyepiece of the microscope system. In FIG. 5, the partial beam 29a is shown in solid line for an average magnification that can be set by the zoom system 37a. Changes in the magnification set by the zoom system 37a also change the course of the partial beams 29a, as shown in dashed lines in FIG. 5 for a partial beam 29a, which results at a magnification greater than the average magnification, and as shown in FIG. 5 is shown with a partial beam 29a, which results at a smaller magnification than the average magnification.
Extensions of the partial beams 29a, 29a, and 29a to a region between the objective 3a and the object plane are designated by 30a, 30a, and 30a in FIG.
An illumination system 101a comprises a radiation source 113a, a reflector 115a, a collimating lens system 117a and a deflection mirror 119a, which is suspended on a linkage 131 between the objective 3a and the object plane just below the front lens 7a of the objective. The deflecting mirror 119 deflects the illuminating light beam generated by the collimating lens system 117a toward the object plane.
The illumination system further comprises a drive 133 for displacing the linkage in a radial direction with respect to the optical axis 21a, so that also the deflecting mirror 119a carried by the linkage 131 can be arranged in different radial positions with respect to the optical axis 21a below the front lens 7a of the objective 3a is. The drive of the drive 133 is performed by a controller 135, which is supplied with a value M of a set magnification of the zoom system 37a. Depending on the set magnification, the drive 133 is controlled in such a way that the deflection mirror 119a is arranged as close as possible to the optical axis 21a, without any shadowing of the image-side partial beams 29a, which are supplied to the eyepieces of the stereo microscope system 1. respectively.
Fig. 6 shows the arrangement of the part of the beam 29a and the deflecting mirror 19a in a plane shown in Fig. 5 VI-VI. FIG. 6 shows in solid lines the image-side beam 11a and the beams 30a which are extensions of the beams 29a picked up by the zoom systems 37a at medium magnification of the zoom system 37a towards the object. In solid lines, the deflection mirror 19a is then shown in its position as close as possible to the optical axis 21a in Fig. 6, but without touching the cross sections of the beam 30a. The dashed lines also show the ray bundles 30a, which result at a first, for example smaller, enlargement of the zoom systems 37a.
These beams 30a are larger in average magnification compared to the beams 30a. Accordingly, the deflecting mirror 19a is disposed further away from the optical axis 21a, as shown in dashed lines in Fig. 6 as a mirror 119a, so as not to shade these beams 30a.
6, the ray bundles 30a are also drawn in dashed lines, which result in a second, for example larger, enlargement of the zoom systems 37a. The beams 30a are so small in the plane VI-VI that the deflection mirror can be moved so far radially inward that the optical axis 21 cuts it centrally, as shown in Fig. 6 as a mirror 119a in dashed lines.
With the stereo microscopy system 1a, it is thus possible to provide an illumination light beam which extends at as small an angle as possible to the optical axis and optionally even extends along the optical axis 21a. This makes it possible, even deep recesses, as shown in FIG. 4, to illuminate as well as possible and to avoid shading of the illumination light beam in the recess as possible.
As shown in FIGS. 5 and 6, the controller 135 adjusts the position of the deflection mirror 119a such that the deflection mirror 119 just does not touch the respectively adjusted component beam 30a. However, it is also possible for the controller to adjust the position of the deflection mirror 119a such that a certain shadowing of the beam 30a occurs, which can be accepted by the user in order to obtain an even smaller angle of the illumination light beam to the optical axis 21a , In this case, it is provided in particular that a measure of shading, which can be accepted by the user, can be set via the controller 135.
In Figs. 5 and 6, the operation of the illumination system is shown for the case that only one user takes in the stereo microscope system insight, or two users take a look, but these arranged their tubes diametrically opposite. Only two partial beams are then picked out of the image-side partial beam for observation, and the deflection mirror of the illumination system can be displaced as close as possible to the optical axis, without leading to shadowing or merely shading in the observed image.
FIG. 7 shows an embodiment of a stereo microscope system 1b of a representation corresponding to FIG. 6, wherein a deflection mirror 119b of an illumination system 101b is likewise arranged as close as possible to an optical axis 21b, although an approximation to FIG the optical axis 21b is limited in that two users take a look into the stereo microscope system 1b, which have their eyepieces and thus also zoom systems arranged at different circumferential angles about the optical axis 21b of the lens.
In FIG. 7, the cross-sections of the partial beams 30b of a first user and the corresponding partial beams 30b of a second user relevant for the observation are shown in solid lines in solid lines. Via a drive 133b controlled by a control 135b, a linkage 131b is displaced in the radial direction such that the deflection mirror 119b secured to the linkage again touches one of the two partial beams 30b or one of the two partial beams 30b, so that none of the partial beams 30b, 30b is shaded , Again, however, a certain shadowing of the partial beams 30b, 30b can be accepted in order to allow even further approximation of the deflecting mirror 119b to the optical axis 21b.
Another drive, not shown in FIG. 7 and likewise controlled by the control 135b, is provided in order to displace the assembly of drive 133b, linkage 131b and deflection mirror 119b circumferentially about the optical axis. This drive is actuated by the controller 135b when one of the two users displaces its eyepiece in the circumferential direction about the optical axis, and thus also the partial beams 30b and 30b shift in the circumferential direction about the optical axis 21b. The controller 135b always determines the position in the circumferential direction for the mirror 119b in which it can be moved as close as possible to the optical axis 21b.
In this case, it is possible to change the operating mode of the controller 135b when one of the two users 45, 45 leaves the stereo microscope assembly 1 or does not want to take a closer look at it. Then, the sub-beams 30b and 30b associated with that user are no longer relevant to the observation, and a restriction on the placement of the mirror 119b is removed, so that the controller 135 can move it to another circumferential position to bring it closer to the move optical axis 21b zoom.
FIG. 8 shows a schematic partial view of a further stereo microscopy system 1c, of which only a front lens 7c of a lens 3c and a housing 5c thereof are shown. The stereo microscopy system 1c further comprises an illumination system 101c having a radiation source not shown in FIG. 8 and a collimating lens arrangement 117c for generating an illumination light beam 110c. The illuminating light beam 110c emanating from the collimating lens 117c is directed to a mirror surface 141 of a wedge 143, which is fastened centrally to the front lens 7c of the objective 3c by, for example, a cement or the like.
The mirror surface 141 deflects the illuminating light beam 110c directed toward it so as to extend along the optical axis 21c of the objective 3c toward the object plane 109 of the objective 3c. In this case, it is possible to support the deflection mirror 119c on the optical axis 21c without having to provide a separate support for this, which would lead to a further shading of the beam path, as for the support 131 in the embodiment shown in FIGS the case would be.
The collimating lens 117c shapes the illuminating light beam 110c so as to converge on the deflecting mirror 119c as a convergent beam and has a focus near the mirror surface 19c. Thus, it is possible to design the deflection mirror 119c to be particularly small, so that it does not disturb the observation of the object as a result of shading. In the observation situations illustrated in FIG. 6, in which the beams 30a and 30a relevant for the observation result, the deflection mirror 19c would not disturb the observation therein, since the observation beam paths do not approach close to the optical axis 21c.
With the deflection mirror 119c arranged on the optical axis 21c, it is again possible to illuminate narrow channels particularly well for illumination.
Fig. 9 shows a variant of the illumination system shown in Fig. 7. The illumination system 101d shown in FIG. 9 essentially differs from the illumination system of FIG. 7 in that a deflection mirror 119d on a wedge 143d is not supported by a front lens 7d of the objective 3d itself, but rather by a carrier plate 151, which serves as a plane-parallel plate is made of glass and can be attached in front of the lens 3d. For this purpose, the carrier plate 151d is held in a holder 153 which forms an extension of a housing 5d of the objective 3d and extends beyond the carrier plate 151d out to the object plane. This provides some protection to prevent inadvertent contact between the wedge 143d and the support plate 151d.
In the portion of the housing 153 extending beyond the support plate 151d, a recess 155 is provided which allows the illumination light beam 110d emanating from a collimating lens 117d to enter the deflection mirror 119d.
Again, with the deflecting mirror 119d disposed on the optical axis 21d, it is possible to well illuminate narrow and deep channels in an object, and the transparent support plate 151 hardly disturbs the observation. However, if this is the case, it is possible to remove the carrier plate 151 and the deflecting mirror 119d from the optical path of the stereo microscope system by the socket 153 via a hinge 157, which articulates the socket 153 on the housing 5d, is folded down.
In the embodiments of Figs. 8 and 9, the illumination light beam 110 is focused on the mirror surface 119. However, this does not have to be the case; a focus can also be formed in the beam path in front of or behind the mirror surface, or the illuminating light beam can also be divergent and no focus at all.
In addition to the embodiment of the deflecting mirror on a wedge, it is also possible to provide a reflective surface in the glass plate 151, or to assemble two obliquely cut glass plates, wherein the obliquely truncated end face is mirrored in a central region of a glass plate. The illumination light beam 110 is then coupled in an outer peripheral surface of the glass plate and directed to the integrated mirror surface.
In the embodiments of FIGS. 5 to 9, the deflecting mirror for the illuminating light beam is arranged in each case below the front lens of the objective. However, it is nevertheless possible to arrange the deflection mirror above the front lens of the objective and to direct the illumination light beam through this front lens to the object plane.
In the embodiments of FIGS. 5 to 7, only one deflection mirror is shown for directing a single illumination light beam toward the object plane. However, it is also possible to provide a plurality of deflection mirrors distributed in the circumferential direction about the optical axis of the lens and to shift them in the radial and / or circumferential direction.
In the embodiment shown in Fig. 4, the distance B of the objective to the object is measured at a point (129) which is located at a distance C from the optical axis. However, it is also possible to determine the distance B in other ways, for example via a navigation system, with which a planning of the surgical intervention is made. Such a navigation system usually comprises the evaluation of tomographic images of the patient, which can be obtained, for example, from X-rays or by means of NMR. In an operating procedure supported by a navigation system, body data are thus available as sets of coordinates of the controller 123, so that the plane of the skull in the exemplary embodiment of FIG. 4 need not be determined by a separate measurement.
The distance measuring system then also includes the navigation system supporting the surgical procedure.
FIGS. 10 and 11 show a further embodiment of a stereo microscope system 1e, of the optics of which only a front objective lens 7e is shown, and an illumination system 101e. The illumination system 101e directs an illumination light beam 110e1 extending on an optical axis 21e or at a small angle to it to an object plane 9e of the objective 3e to illuminate a narrow recess 107e in an object 103e. The illumination light beam 110e1 illuminates only a central part of the observable object plane 9e and accordingly has only a small divergence with a half aperture angle [beta] 1.
The illumination device 101e directs a second illumination light beam 110e2 toward the object plane 9e to illuminate the entire observable field thereon.
Accordingly, the illumination light beam 110e2 has a greater divergence with a half aperture angle [beta] 2.
The two illuminating light beams 110e1 and 110e2 are respectively directed from a collimating lens assembly 110e1 and 110e2 toward deflecting mirrors 119e1 and 119e2, which deflect the beams 110e1 and 110e2 toward the object plane 9e.
In addition to the illuminating light beams 110e1 and 110e2 shown in Fig. 10, another illuminating light beam 110e3, which is not shown in Fig. 10 for the sake of clarity, is directed toward the object. The third illuminating light beam (not shown in FIG. 10) likewise has a high divergence with half the aperture angle [beta] 2 and is deflected by a mirror arranged next to the observation beam path of the objective 3e.
The light for the three observation light beams is generated in a light source, for example a halogen lamp 113e with reflector 115e, and coupled after collimation with a collimating lens 161 in an optical fiber bundle 163 at an entrance surface 165 thereof. The light is transported via the optical fiber bundle 163 into a vicinity of the objective 3e and emitted there to the respective Kollimationslinsen 117d. For this purpose, the optical fiber bundle 163 is divided into three sub-beams 1671, 1672 and 1673, which finally transport the light in the immediate vicinity of the respective collimating lenses 117d1, 117d2 and 117d3.
At exit ends 1691, 1692, 1693, the illumination light is radiated toward the collimating lenses 117d1, 117d2, and 117d3, for the illumination light beam as the light beam 1711 having a half aperture angle [alpha] 1. The light beam 1711 is converted by the collimating device 117d1 into the illumination light beam 110e1 at half the opening angle [beta] 1. Accordingly, a light beam 1712 radiated from the radiating end 1692 having a half aperture angle [alpha] 2 is transformed by the collimating device 117d2 into the illuminating light beam 110e2 at half the aperture angle [beta] 2.
Similarly, from a radiating end 1693 of the optical waveguide 1673, a light beam 1713 at half the aperture angle [alpha] 2 is radiated and converted into the third illuminating light beam also at half the aperture angle [beta] 2 by the collimating device not shown in FIG.
Optical fibers of the fiber bundles 1672 and 1673 are high numerical aperture fibers capable of transporting light having a high aperture angle with respect to a fiber axis, so that the light beams 1712 and 1713 emitted from these fiber bundles 1672, 1673 have high aperture angles [alpha] 2, which are different from the associated one Collimating 117d2 are converted into the beams 110e2 with the high opening angle [beta] 2. Optical fibers in the fiber bundle 1691 are low numerical aperture fibers that can transport light rays having an aperture angle that is significantly reduced as compared to the critical angles of the fibers in the bundles 1672, 1673. Thus, half the aperture angle [beta] 1 of the light beam 1712 radiated from the fiber bundle 1691 is reduced as compared with the light beams 1712 and 1713.
Thus, the collimator 171d1 can be formed with a smaller refractive power to form the light beam 110e1 having the small aperture angle [beta] 1 without generating unnecessary stray light.
At the entrance cross section 165 of the optical fiber bundle 163, the fibers which ultimately form the fiber bundle 1671 are centrally located, and the fibers which ultimately form the fiber bundles 1672 and 1673 are arranged around the central fibers 1672, with an upper half of these fibers the fiber bundle 1672 forms and a lower half of these fibers forms the fiber bundle 1673.