CN103119495A

CN103119495A - 双物镜3d立体显微镜

Info

Publication number: CN103119495A
Application number: CN2011800172290A
Authority: CN
Inventors: 拉姆·斯瑞肯斯·米尔雷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-04
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2013-05-22
Also published as: EP2539757A1; EP2539757A4; US8934169B2; JP2013524285A; US20130044369A1; WO2011125067A1; JP5749331B2

Abstract

本发明公开一种具有两个物镜(303，305)的双物镜立体显微镜300)，两个物镜(303，305)通过一机构沿着倾斜轴线彼此独立地移动，从而提供物体的立体图像。显微镜(300)具有分别地由物镜(303，305)、主镜(302，304)、聚焦镜(306，308)和目镜(307，309)形成的两个光路。主镜(302，304)的平面布置成垂直于物镜(303，305)的平面。聚焦镜(306，308)布置成平行于主镜(302，304)，以通过主镜(302，304)将从物镜(303，305)接收的光束反射到目镜(307，309)。主镜(302，304)与物镜(303，305)的移动同步地移动。

Description

双物镜3D立体显微镜

说明书序言

以下说明书特别地描述本发明和将执行本发明的方式

技术领域

本实施例主要涉及显微镜，特别地涉及立体显微镜。本文中的实施例更特别地涉及具有双物镜的立体显微镜，双物镜具有可变的物镜间距离以增加视觉角度以增强3D效果。

背景技术

使用放大镜和显微镜的工作一般限制移动的自由。使用放大镜，距离物体的距离是固定的，具有非常有限的视野。这在内科及外科领域是特别有害的。具有两维视觉的放大镜往往都是低功率的并且不方便操作。在市场上存在包括具有可变和能够调节的瞳孔间距离(IPD)的两个目镜的外科手术显微镜。通常情况下，用IPD的调整有利于使用两只眼睛舒适观看。这些显微镜被称为立体显微镜。

常规的显微镜和立体显微镜之间的主要区别在于，常规显微镜是用来从单一方向观察物体的，而立体型显微镜是用来从两个显著不同角度观察物体的，从而提供用于立体视觉需要的两个截然不同的图像。立体显微镜给出物体的3D视图，而通过常规显微镜观察时同一物体呈现为平面。即使复式显微镜具有双目镜头和目镜，这也适用，因为每只眼睛由于单个物镜系统而看到几乎完全一样的图像。

通常，立体显微镜给单个物镜系统提供分束器以提供用于观看物体的双光路，以便为每只眼睛提供一个光路。

图1显示典型立体显微镜100的剖视图。立体显微镜100包括壳体101。提供单个物镜102用于聚焦从物镜103反射的光在多个棱镜104和105上，通过分开的路径，以通过安装在壳体101上的目镜106和107进行双目镜观察。

单个物镜102将光送进包括多个棱镜和透镜104和105的布置的不同的透镜路径，两个分开的路径(以下简称为透镜路径(LP))。透镜途径显示在图2中。来自照明源207的光在从目标(未显示)反射以后被引向物镜201。进一步，光在到达相应的目镜之前行进通过左LP 203和右LP 205。然而，在此在上文描述的立体显微镜LP间距离是有限的和固定的。以光学图像引向右和左目镜的左LP和右LP彼此非常接近，具有在22毫米至26毫米的范围中的距离，以提供立体图像。然而，人类的眼睛之间的平均距离是约60至70毫米。

有利的是具有包括用于改变物镜间距离以增加感知深度和视野的系统的立体显微镜。

在目前可用的现有显微镜中，在目标/物体处的右光学系统和左光学系统之间对向的角度是固定的、有限的和小的。当前可用的显微镜不具有用于控制左光学系统和右光学系统之间的角度的便利。

因此，需要具有可变物镜间距离以提供增加的和可变的视觉深度的立体显微镜。还需要提供具有用于控制由在目标处的左光学系统和右光学系统对向的角度以增加3D效果和深度感知的系统的立体显微镜。

上述缺点、缺陷和问题在此得以解决，这将通过阅读如下说明书而理解。

发明内容

实施例的目的

本文实施例的主要目的是提供一种立体显微镜，具有可变物镜间距离以改变在目标或物体处的右和左光路之间对向的角度。

本文实施例的另一个目的是提供一种立体显微镜，具有两个/双物镜以提供用于右眼和左眼的两个不同的和区别的光路。

本文实施例的还另一个目的是提供一种具有双物镜以提供增强的视场和视觉深度的立体显微镜。

本文实施例的还另一个目的是提供一种具有双物镜的立体显微镜，具有改变物镜间距离的便利，用于增强感知深度和视场。

本文实施例的还另一个目的是提供一种具有双物镜的立体显微镜，具有可变的物镜间距离以使得每一个物镜能够围绕立体显微镜的轴线独立地运动。

本文实施例的还另一个目的是提供一种显微镜，其中第一和第二物镜在不影响目标固定的情况下相对彼此进行非同步运动。

结合附图，根据下面的详细描述中，本文实施例的这些和其它目的和优点将变得明显。

本文实施例提供了一种双物镜立体显微镜。在一个实施例中，两个物镜相互独立地定位在离开立体显微镜的轴线预定距离处。另外，物镜被配置成沿着倾斜轴线移动以提供可变的物镜间距离。在每一个物镜处，至少一个主镜被定位为使得该主镜的平面垂直于物镜的光轴。主镜被配置用于与物镜同步运动。对于物镜的角位移，该主镜进行同步横向位移。至少一个聚焦镜沿着与主镜相同的方向设置，以便将从第一镜接收的光束反射在目镜上。

根据本文的一个实施例，双物镜立体显微镜包括壳体。壳体包括至少两个物镜，该两个物镜被定位为彼此隔开预定距离并且适于观看物体。至少两个主镜被定位为使得主镜的平面被定位为垂直于物镜，以接收来自物镜的光束。至少两个聚焦镜定位在平行于主镜的方向上，以接收来自主镜的光束。设置至少两个目镜被设置为接收来自聚焦镜的光束。

本文的物镜是可移动的。本文的物镜使用一机构彼此独立地移动。根据一个实施例，物镜彼此同步移动。根据本文一个实施例，物镜沿着立体显微镜的倾斜轴线移动。主镜与物镜沿同步移动。聚焦镜反射从主镜接收的光。物镜远离彼此移动以提供135度的最大视角。

在结合下面描述和附图考虑时，本文实施例的这些和其它方面将被更好地认识和理解。然而，应当理解，虽然表示优选实施例和其许多具体细节，但以下的描述以说明性的方式而不是限制性的方式给出。在不背离本发明的精神的情况下，在本文实施例的范围之内可以进行许多变化和修改，并且本文实施例包括所有这样的修改。

附图说明

本领域的技术人员根据这里的优选实施例的下面描述和附图中将想到其它目的、特征和优点，其中：

图1显示根据本文实施例的常规的立体显微镜的剖视图。

图2A显示在根据本文实施例的常规的立体显微镜中的物镜和透镜路径的底视图。

图2B显示在根据本文实施例的常规的立体显微镜中的物镜和透镜路径的侧视图。

图3显示根据本文实施例的双物镜立体显微镜的示意性框图。

图4A显示在根据本文实施例的双物镜立体显微镜中的物镜和透镜路径的侧面截面图。

图4B显示在根据本文实施例的双物镜立体显微镜中的物镜和透镜路径的底侧视图。

虽然本文实施例的具体特征显示在一些附图中而没有显示在其他附图中。这样做仅是为了方便起见，因为根据本发明的实施例，每个特征可以与任何其它特征或全部特征结合。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考形成它的部分的附图，并且其中以图示的方式显示可以实践的具体实施例。这些实施例被足够详细地描述，以使本领域技术人员能够实践这些实施例，但是应当理解，在没有背离实施例的范围的情况下，可以进行逻辑的、机械的和其他的变化。因此，下面的详细描述因而没有限制的意义。

本发明的实施例提供一种双物镜立体显微镜，从而提供用于左、右眼的两个不同的光路，以增加视角来增强3D效果。根据本文的一个实施例，两个物镜在距离立体显微镜的轴线预定距离处相互独立地定位。此外，物镜被配置为沿着倾斜轴线运动，以提供可变上文物镜间距离。在每一个物镜处，至少一个主镜被定位成使得该主镜的平面垂直于物镜的光轴。主镜被配置为与物镜同步运动。对于物镜的角位移，主镜进行同步横向位移。至少一个聚焦镜沿着与主镜相同的方向设置，以便将从第一镜接收的光束反射在目镜上。

根据本文的一个实施例，双物镜立体显微镜具有壳体，以容纳两个主镜、两个聚焦镜和两个物镜。两个目镜分别地通过一个主镜和一个聚焦镜光学地连接到两个物镜。机械运动机构设置在两个物镜的光路中，以移动两个聚焦镜和两个物镜，使得在两个物镜之间的距离变化到所期望的距离。

立体显微镜具有两个光路，即第一光路和第二光路。第一光路将第一目镜与第一物镜光学地连接。第一光路进一步包括第一主镜和第一聚焦镜。第二光路将第二目镜与第二物镜光学地连接。第二光路还包括第二主镜和第二聚焦镜。机械运动机构被设置为以第一物镜和第二物镜朝向彼此和远离彼此的方式移动第一物镜和第二物镜。

机械运动机构包括垂直中线中央支撑框架以及连接到垂直中线中央支撑框架的两个水平和成角度支撑杆。第一物镜和第二物镜以及第一主镜和第二主镜由两个水平和成角度支撑杆支撑。每个水平和成角度支撑杆具有可伸缩地连接的两个管。每个水平和成角度支撑杆被机械或电动地驱动以使第一物镜和第二物镜朝向彼此和远离彼此移动。每个水平和成角度支撑杆被单独地操作。

包括第一物镜和第一主镜的第一光学单元通过第一枢转接头连接到第一水平和成角度支撑杆。包括第二物镜和第二主镜的第二光学单元通过第二枢转接头连接到第二水平和成角度支撑杆。第一枢转接头和第二枢转接头分别地允许第一光学单元和第二光学单元围绕与纵向轴线成直角地通过的轴线倾斜。光学单元的倾斜运动使用机械装置或马达执行。当第一光学单元和第二光学单元被分开以增加3D角度和3D效果或更接近以减少3D角度和效果时，所述倾斜允许显微镜的光学系统将光学系统与目标重新对准。

图3显示根据本文的实施例的双物镜立体显微镜300的剖视图。立体显微镜300具有壳体301。两个物镜303和305彼此独立定位在离开立体显微镜的轴线预定距离处。至少一个主镜302定位成使得该主镜的平面垂直于物镜303的光轴。主镜302被配置成与物镜303同步运动。至少一个副镜304被定位成使得该副镜的平面垂直于物镜305的光轴。副镜304被配置成与物镜305同步运动。至少一个聚焦镜306沿着与主镜302相同的方向设置，从而将从主镜302接收到的光束反射到目镜307上。至少另一个聚焦镜308沿着与副镜304相同的方向设置，从而将从副镜304接收到的光束反射到目镜309上。这两个物镜303和305能够在壳体内相互独立地运动。物镜303能够从位置B移动到位置B’。同样地，物镜305能够从位置A移动到位置A’。这允许物镜间距离改变和提供更大程度的3D视觉。

图4A显示在根据本文实施例的双物镜立体显微镜中的物镜和透镜路径的垂直横截面框图。壳体301包含物镜303和305。来自照明源403的光线落在两个物镜303和305上。两个物镜能够围绕立体显微镜的轴线彼此独立地运动。来自物镜303的光线通过一光路。来自物镜405的光线通过另一个光路。每个物镜路径系统能够在壳体内运动。两个物镜在壳体内的独立运动会导致物镜间距离的增加。物镜间距离被改变以增加90度或135度的最大视角，以增加视野和感知深度。

机械运动机构包括垂直中线中央支撑框架404和连接到垂直中线中央支撑框架404的两个水平和成角度支撑杆405和406、407和408。第一物镜303和第二物镜305以及第一主镜和第二主镜由这两个水平和成角度支撑杆405和406、407和408支撑。每个水平和成角度支撑杆具有可伸缩地连接的两个管。每个水平和成角度支撑杆被机械或电动地驱动以使第一物镜303和第二物镜305朝向彼此和远离彼此移动。每个水平和成角度支撑杆被单独地操作。

包括第一物镜303和第一主镜的第一光学单元401通过第一枢转接头连接到第一水平和成角度支撑杆405。包括第二物镜305和第二主镜的第二光学单元402通过第二枢转接头连接到第二水平和成角度支撑杆407。第一枢转接头和第二枢转接头分别地允许第一光学单元401和第二光学单元402围绕与纵向轴线成直角地通过的轴线倾斜。使用机械装置或马达执行光学单元401、402的倾斜运动。当第一光学单元401和第二光学单元402被分开以增加3D角度和3D效果或更接近以减少3D角度和效果时，所述倾斜允许显微镜的光学系统将光学系统与目标重新对准。

图4B显示在根据本文实施例的双物镜立体显微镜中的物镜和透镜路径的底视图。壳体301包含物镜303和305。另外，物镜303和305中的每一个具有不同的透镜路径，用于将来自物镜的光聚焦在目镜上。

根据本文的实施例，物镜间距离通过在立体显微镜的壳体的物镜中的机械和光学装置改变，允许显微镜用较大程度的3D视觉聚焦在物体上。

根据本文的实施例，每个物镜路径系统能够在壳体内运动。通过立体显微镜的壳体的物镜中的机械和光学装置改变物镜间距离，显微镜能够用较大程度3D视觉聚焦在物体上。

本发明的实施例提供一种具有双物镜的立体显微镜，使得每个物镜相互独立地围绕显微镜的轴线移动以增加目标的感知深度，并且增加目标的视野。第一物镜和第二物镜同步地或异步地移动而不影响目标固定。

本文具体实施例的前述说明将因此充分揭示本文实施例的一般性质，其他人可以通过应用当前知识，在没有背离通用概念的情况下容易为各种应用修改和/或调整这种具体实施例，因此，这些调整和修改应该是被期望包含在所公开的实施例的等同物的意义和范围之内。应理解，这里所采用的措辞和术语为描述而不是限制的目的。因此，虽然已经以优选实施例的方式描述本文的实施例，但本领域技术人员将认识到，可以使用在所附权利要求书的精神和范围之内的修改实施本文的实施例。

虽然使用本文各种具体实施例描述本文实施例，但使用修改实践本文实施例对本领域技术人员将是明显的。然而，所有这些修改都被视为是在权利要求的范围内。

还应当理解，下面的权利要求书旨在涵盖本说明书中描述的实施例的所有概括和具体特征以及作为语言问题可以被认为落入其间的实施例的范围的所有陈述。

Claims

1.一种双物镜立体显微镜，包括：

壳体；

第一目镜；

第二目镜；

第一物镜；

第二物镜；

第一主镜；

第二主镜；和

移动机构；

其中，所述移动机构以第一物镜和第二物镜朝向或远离彼此的方式改变第一物镜和第二物镜之间的距离，从而使第一物镜和第二物镜总是聚焦在物体上，并且物体的通过第一物镜和第二物镜观看到的图像通过第一目镜和第二目镜投射到用户以提供立体效果。

2.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一目镜、第一主镜、第一聚焦镜和第一物镜布置在第一光路上。

3.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第二目镜、第二主镜、第二聚焦镜和第二物镜布置在第二光路上。

4.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一主镜和第二主镜被定位为使得第一主镜的平面垂直于第一物镜以接收来自第一物镜的光束，并且使得第二主镜的平面垂直于第二物镜以接收来自第二物镜的光束。

5.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一聚焦镜和第二主镜分别地平行于第一主镜和第二主镜的平面定位，以接收和反射来自第一主镜和第二主镜的光束。

6.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一目镜和第二目镜被定位成接收分别地从第一聚焦镜和第二聚焦镜反射的光束，以提供立体效果。

7.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一物镜和第二物镜彼此独立地移动。

8.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一物镜和第二物镜彼此同步地移动。

9.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一物镜和第二物镜沿着倾斜轴线移动。

10.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一主镜与第一物镜同步移动，并且第二主镜与第二物镜同步移动。

11.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一物镜和第二物镜远离彼此移动，以提供135度的最大视角。

12.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，移动机构包括垂直中线中央支撑框架、第一水平和成角度支撑杆以及第二水平和成角度支撑杆。

13.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一水平和成角度支撑杆以及第二水平和成角度支撑杆在两侧连接到垂直中线中央支撑框架。

14.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一水平和成角度支撑杆通过第一枢转接头连接到第一光学单元。

15.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一光学单元包括所述第一物镜和所述第一主镜。

16.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第二水平和成角度支撑杆通过第二枢转接头连接到第二光学单元。

17.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第二光学单元包括所述第二物镜和所述第二主镜。

18.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一水平和成角度支撑杆以及第二水平和成角度支撑杆二者都具有能够伸缩连接的两个管。

19.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一水平和成角度支撑杆以及第二水平和成角度支撑杆独立地移动，以彼此远离地移动第一光学单元和第二光学单元以增加3D视角而增强3D效果，或彼此接近地移动第一光学单元和第二光学单元以减少3D视角而降低3D效果。

20.根据权利要求1所述的立体显微镜，其中，第一水平和成角度支撑杆以及第二水平和成角度支撑杆机械地或电动地移动。