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Die
Erfindung bezieht sich auf Stereoskopmikroskop, in dem reelle Bilder
eines Objektes durch ein Paar von Objektiven erzeugt werden, welche
mit einer gegebenen Basislänge
zwischen sich getrennt angeordnet sind, und in dem die reellen Bilder
durch ein weiteres optisches System übertragen werden.
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Diese
Art von Video-Stereoskopmikroskopen werden verwendet, wenn kleine
Gewebe, beispielsweise das Gehirn, operiert werden.
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Da
es schwierig ist, die Struktur eines aus kleinen Geweben bestehenden
Organs, beispielsweise des Gehirns, durch direkte Betrachtung zu
beobachten, müssen
Operationen für
ein derartiges Organ unter einem Mikroskop durchgeführt werden.
Da es daneben auch unmöglich
ist, die dreidimensionale Struktur eines Gewebes mit einem monokularen
Mikroskop zu beobachten, wird ein Stereoskopmikroskop verwendet,
um für
eine genaue Durchführung von
Operationen eine dreidimensionale vergrößernde Beobachtung zu ermöglichen.
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Derartige
Stereoskopmikroskope werden in Optik- und Videomikroskope klassifiziert.
In beiden Typen von Stereoskopmikroskopen wird eine optische Struktur
gewählt,
in der ein Paar von Objektiven mit einer vorgegebenen Basislänge zwischen
sich zur Erzeugung von reellen Bildern des gleichen Objektes getrennt
voneinander angeordnet ist. Im Optik-Stereoskopmikroskop werden
zwei reelle Bilder (d.h., ein Paar von Primärbildern), die einmal durch die
Objektive erzeugt worden sind, als imaginäre Bilder durch ein Paar von
Okularen übertragen,
wobei die virtuellen Bilder durch einen Betrachter beobachtet werden.
Andererseits wird in einem Video-Stereoskopmikroskop ein Paar von
reellen Bildern einmal auf einem Paar von Sehfeldblenden erzeugt,
wobei das Paar von reellen Bildern (d.h., Primärbildern), deren Umfang durch
die Sehfeldblenden festgelegt ist, über ein Paar von Übertragungsoptiksystemen übertragen
werden, um die entsprechenden Bilder auf einer Bildaufnahmefläche einer
Bildaufnahmeeinrichtung neu zu erzeugen.
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In
Stereoskopmikroskopen derartigen Aufbaus können die Stellungen der durch
die beiden Objektive erzeugten Primärbilder des gleichen Objektes in
Richtung der optischen Achsen der optischen Systeme voneinander
abweichen, weil in diesen Objektiven Herstellungsfehler oder Einbaufehler
der Objektive in bezug auf das Gehäuse auftreten können. In solchen
Fällen
kann eine Regulierung der Okulare oder der Übertragungsoptiksysteme zur Übertragung der
Primärbilder
durchgeführt
werden, um die Fokalbedingung der aufzunehmenden oder zu betrachtenden
Endbilder zu regulieren.
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Wenn
die optischen Systeme, welche hinter den Primärbildern angeordnet sind, reguliert
werden, kann jedoch der Nachteil auftreten, daß die Vergrößerung und die Größe der Endbilder
zwischen dem linken und rechten Optiksystem unterschiedlich sein kann.
Im Fall, in dem ein Varioobjektiv als Objektiv dient, kann der Nachteil
auftreten, daß die
Stellung von Endbildern mit der Brennweitenänderung zwischen dem linken
und rechten Optiksystem unterschiedlich werden. Um diese Nachteile,
beispielsweise den Vergrößerungsfehler
oder Stellungsfehler des Bildes, zu vermeiden, muß eine Bedienungsperson das
gesamte optische System nach der Regulierung von Okularen und/oder
der Übertragungsoptiksysteme
so regulieren, daß die
Fokalbedingungen und die Vergrößerungen
der resultierenden Bilder zwischen dem rechten und linken Optiksystem
angepaßt
werden können.
Dabei tritt weiterhin das Problem auf, daß die gesamten Regulierungsvorgänge sehr
kompliziert werden.
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Speziell
im Fall des Video-Stereoskopmikroskops bedeutet der Stellungsunterschied
zwischen dem linken und rechten Primärbild des gleichen Objektes,
daß die
Stellung wenigstens eines der reellen Bilder sich von der entsprechenden
Sehfeldblende in Richtung der optischen Achse unterscheidet. In
einem solchen Fall bleiben die Fokalbedingungen in bezug auf das
Objekt und die Fokalbedingungen in bezug auf die Sehfeldblenden
unterschiedlich voneinander, selbst wenn die Übertragungsoptiksysteme reguliert
werden. Die Qualität
der Endbilder kann daher beeinträchtigt
werden.
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Aus
dem Dokument
DE 29
19 678 A1 ist ein Operationsmikroskop mit kleinem Arbeitsabstand
bekannt, bei dem ein gemeinsamer Beobachtungskanal vorgesehen ist,
wobei die erzeugten Bilder zur stereoskopischen Betrachtung zwei
Okularsystemen zugeführt
werden.
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Aus
dem Dokument
US 5,689,365 ist
ein Endoskop bekannt, beidem zur Einstellung des stereoskopischen
Eindrucks zwei optische Übertragungssysteme
vorgesehen sind, die um eine Objektivachse rotierbar sind.
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Aus
dem Dokument
JP 03145616
A ist ein Edoskop bekannt, bei dem ein Tubus vorteilhaft
in einem Gehäuse
angeordnet ist.
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Der
Erfindung liegt zur Vermeidung der vorgenannten Probleme die Aufgabe
zugrunde, ein Stereoskopmikroskop anzugeben, in dem ein einfacher Regulierungsmechanismus
die Stellungen der reellen Bilder des gleichen Bildes reguliert,
welche durch ein linkes und ein rechtes Objektiv erzeugt werden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Stereomikroskop mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei
dem Stereomikroskop nach Anspruch 1 kann durch Bewegung der Linsentuben
der Variosysteme in Bezug auf das Objektivtubengehäuse die
Gesamtheit der Linsentuben, welche das entsprechende Bilderzeugungs-Optiksystem
halten, als Einheit in Richtung der optischen Achse bewegt werden.
Daher kann eine Bedienungsperson die durch das Bilderzeugungs-Optiksystem
erzeugten reellen Bilder ohne Änderung
des Abstandes zwischen den das Bilderzeugungs-Optiksystem bildenden
Linsen regulieren. Bei dieser Ausgestaltung können vor dem Einbau des Objektivtubengehäuses in
ein Gehäuse
die Brennpunkte der entsprechenden Bilderzeugungs-Optiksysteme,
die in den entsprechenden Linsentuben gehalten sind, die ihrerseits
durch das Objektivtubengehäuse
gehalten werden, so eingestellt werden, daß sie zusammenfallen. Die verbleibende Stellungsregulierung
muß durch
die Bedienungsperson innerhalb des Gehäuses so durchgeführt werden,
daß die
zusammenfallenden Brennpunkte der Bilderzeugungs-Optiksysteme durch
Bewegung des Linsentubengehäuses
eingestellt werden. Die Einstellung wird daher einfacher.
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Wird
der Linsentubus in Richtung der optischen Achse bewegt, so ändert sich
der Abstand zwischen dem Nahlinsensystem und dem durch die Variosysteme
gebildeten Bilderzeugungs-Optiksystem. Die von dem Nahlinsensystem
emittiertenden Objektlichtstrahlen sind jedoch parallele Strahlen.
Dies führt
daher niemals zu einer Beeinträchtigung
der Bildqualität
noch wird die Brennpunkteinstellung des Nahlinsensystems beeinflußt.
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Das
Bilderzeugungs-Optiksystem kann ein Variosystem oder eine Einzelfokuslinse
sein.
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Darüber hinaus
kann das Objektivtubengehäuse
ein Paar von Durchgangslöchern
besitzen, in welche die Linsentuben des Bilderzeugungs-Optiksystems
eingesetzt sind, wobei die Linsentuben in einem Objektivtubengehäuse durch
ein Paar von Ringen gehalten sein können, welche mit Außengewinden
auf der Außenumfangsfläche des
entsprechenden Linsentubus des Bilderzeugungsoptiksystems in Eingriff
stehen und das Objektivtubengehäuse
zwischen sich enthalten, so daß die
Stellung der Variosysteme relativ zum Objektivtubengehäuse regulierbar
ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann durch Änderung
der Stellung der Ringe in Bezug auf die Linsentuben der Variosysteme
die Stellung der Linsentuben relativ zum Objektivtubengehäuse leicht geändert werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht des Gesamtaufbaus eines Chirurgie-Operationstischsystems
mit einem Video-Stereoskopmikroskop gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
schematische Ansicht des optischen Aufbaus des Video-Stereoskopmikroskops;
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3 eine
schematische Ansicht des optischen Aufbaus eines Video-Stereoskopgerätes;
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4 eine
ebene Ansicht eines LCD-Schirms;
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5 eine
perspektivische Ansicht der äußeren Form
des Stereoskopmikroskopes;
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6 eine
perspektivische Ansicht des Gesamtaufbaus eines Mikroskopoptiksystems;
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7 eine
Seitenansicht des Gesamtaufbaus des Mikroskopoptiksystems;
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8 eine
Vorderansicht des Gesamtaufbaus des Mikroskopoptiksystems;
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9 eine
ebene Ansicht des Gesamtaufbaus des Mikroskopoptiksystems:
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10 einen
schematischen Vertikalschnitt des Video-Stereoskopmikroskops;
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11 eine
perspektivische Ansicht eines auseinandergenommenen Variogehäuses sowie
Variogehäuse-Einstellringen;
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12 eine
perspektivische Ansicht der miteinander iin Kontakt stehenden Variogehäuse-Einstellringe
und des Variogehäuses;
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13 eine
Darstellung zur Erläuterung
eines Zustandes, in dem Flanschrücken
der Variosysteme nicht zusammenfallen;
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14 eine
Darstellung zur Erläuterung
des Regulierungszustandes der Vario-Objektivtuben relätiv zum Variogehäuse; und
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15 eine
Darstellung zur Erläuterung
eines Einstellungszustandes des Variogehäuses relativ zu den Sehfeldblenden.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen
im einzelnen beschrieben.
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Ein
Video-Stereoskopmikroskop (nachfolgend der Einfachheit halber als "Stereoskopmikroskop" bezeichnet) gemäß der Erfindung
ist in einem Chirurgie- Operationstischsystem
vorgesehen, das beispielsweise bei Gehirnoperationen benutzt wird. In
diesem Chirurgie-Operationstischsystem wird das dreidimensionale
Bild (Stereobild) von Patientengewebe, das von einem Stereoskopmikroskop
erzeugt wird, mit CG (Computer Graphik)-Bildern kombiniert, welche
vorher aus Daten über
einen kranken Teil im Gewebe erzeugt werden. Das kombinierte Bild
wird für
einen Chefchirurgen auf einem Stereoskopbetrachtungsgerät und für weitere
Operationsteammitglieder auf Monitoren angezeigt und gleichzeitig durch
eine Aufzeichnungseinrichtung aufgezeichnet.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau des Chirurgie-Operationstischsystems. Gemäß dieser
Figur wird das Chirurgie-Operationstischsystem durch ein Stereoskopmikroskop 101,
eine CCD-Kamera 102 hoher Auflösung, welche am oberen Ende
der Rückseite
des Stereoskopmikroskops 101 angebracht ist, eine Mikroskopstellungs-Meßeinrichtung 103,
welche am unteren Ende der Rückseite
des Stereoskopmikroskops angebracht ist, ein an der Oberseite des
Stereoskopmikroskops 101 angebrachtes Gegengewicht 104,
ein in das Innere des Stereoskopmikroskops 101 durch ein
zentrales Loch im Gegengewicht 104 eingesetztes Lichtleiter-Faserbündel 105,
eine Lichtquelle 106, welche in das Stereoskopmikroskop 101 durch
das Lichtleiter-Faserbündel 105 einzuleitendes
Licht emittiert, einen Operationsplanungscomputer 108 mit
einer Disketteneinrichtung 107, eine Echtzeit-CG-Erzeugungseirnichtung 109, die
mit der Mikroskopstellungs-Meßeinrichtung 103 und
dem Operationsplanungscomputer 108 verbunden ist, eine
mit der Echtzeit-CG-Erzeugungseinrichtung 109 und der CCD-Kamera 102 hoher
Auflösung verbundene
Bildmischeinrichtung 110, einen mit der Bildmischeinrichtung 110 verbunden
Teiler 111, eine Bildaufzeichnungseinrichtung 115,
und einen Monitor 114 sowie ein Stereoskopbetrachtungsgerät 113, welche
mit dem Teiler 111 verbunden sind, gebildet.
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Die
Disketteneinrichtung 107 speichert Bilddaten, wie beispielsweise
CT-Abtastbilddaten, MRI-Bilddaten,
SPECT-Bilddaten, Kreislauf-Feldbilddaten, welche über verschiedene
Detektierungsprozesse von einem kranken Teil eines Pati enten P abgenommen
werden. Die Disketteneinrichtung 107 speichert weiterhin
dreidimensionale Graphikdaten des kranken Teils und des diesen umgebenden
Gewebes, welche auf der Basis verschiedener Arten von Bilddaten
vorher erzeugt worden sind. Die dreidimensionalen Graphikdaten repräsentieren
Form, Größe und Lage
des kranken Teils und des diesen umgebenden Gewebes in einem dreidimensionalen lokalen
Koordinatensystem, das in Vektorformat oder Kartenformat mit einem
vorgegebenen Referenzpunkt auf der Außenhaut oder der Oberfläche von
innerem Gewebe des Patienten als Ursprung definiert wird.
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Das
Stereoskopmikroskop 101 besitzt an seiner Rückseite
eine Halterung und ist über
diese am freien Ende eines freien Arms 100a eines ersten Ständers 100 befestigt.
Das Stereoskopmikroskop 101 kann daher in dem durch den
freien Arm 100a des ersten Ständers erreichbaren Raum bewegt
und in willkürlicher
Richtung geneigt werden. Nachfolgend wird der Einfachheit halber
die Objektseite (das ist die Patientenseite) relativ zum Stereoskopmikroskop 101 als "tief" und die entgegengesetzte
Seite als "hoch" bezeichnet.
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Da
der optische Aufbau in diesem Stereoskopmikroskop 101 nachfolgend
genauer erläutert wird,
wird hier lediglich sein schematischer Aufbau erläutert.
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Gemäß 2 werden
Primärbilder
eines Objektes als im Raum erzeugte Bilder an entsprechenden Stellen
einer rechten und linken Sehfeldblende 270, 271 über ein
Objektiv erzeugt, das ein Nahlinsensystem 210 großen Durchmessers
mit einer einzigen optischen Achse sowie ein rechtes und ein linkes
Variosystem 220, 230 enthält, welche durch verschiedene
Teile des Nahlinsensystems 210 gelaufene Lichtstrahlen
fokussiert. Ein rechtes und ein linkes Übertragungsoptiksystem 240, 250 überträgt das rechte
und linke Primärbild
zur Erzeugung eines rechten und linken Sekundärbildes auf dem rechten und
linken Bildaufnahmebereich einer Bildaufnahmefläche einer CCD 116,
welche in der CCD-Kamera 102 hoher Auflösung montiert ist. Die Bildaufnahmebereiche
besitzen ein Vertikal/Horizontal-Längenverhältnis von
9:8, während
die Bildaufnahmefläche
der CCD 116 eine Größe "hoher Auflösung" mit einem Vertikal/Horizontal-Längenverhältnis von
9:16 besitzt.
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Das
Nahlinsensystem 210, das rechte Variosystem 220 und
das rechte Übertragungsoptiksystem 240 bilden
zusammen ein rechtes Bildaufnahme-Optiksystem. Das Nahlinsensystem 210,
das linke Variosystem 230 und das linke Übertragungsoptiksystem 250 bilden
zusammen das linke Bildaufnahme-Optiksystem. Das Nahlinsensystem 210 ist
dem rechten und linken Bildaufnahme-Optiksystem gemeinsam. Das rechte
und linke Variosystem 220, 230 sowie das rechte
und linke Übertragungsoptiksystem 240, 250 sind
mit einer vorgegebenen Basislänge zwischen
sich angeordnet.
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Die
Bilder, welche somit auf dem rechten und linken Bildaufnahmebereich
der Bildaufnahmefläche der
CCD 116 über
das Paar von Bildaufnahme-Optiksystemen erzeugt werden, sind den
Stereobildern einschließlich
eines Paars von Bildern, welche von zwei durch eine vorgegebene
Basislänge
voneinander getrennten und seitlich nebeneinander angeordneten Stellen
genommen werden, äquivalent.
Ein Ausgangssignal der CCD 116 wird durch den Bildprozessor 117 in
ein Videosignal hoher Auflösung
umgesetzt, und von der CCD-Kamera 102 in die Bildmischeinrichtung 110 eingegeben.
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Das
Stereoskopmikroskop 101 enthält ein Beleuchtungsystem 300 (siehe 6)
zur Beleuchtung des Objektes, das im Bereich des Brennpunktes des
Nahlinsensystems 210 angeordnet ist. Licht von der Lichtquelle 106 wird über das
Lichtleiter-Faserbündel 105 in
das Beleuchtungssystem 300 eingestrahlt.
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Gemäß 1 mißt die Mikroskopstellungs-Meßeinrichtung 103 den
Abstand des Objektes auf der optischen Achse des Nahlinsensystems 210, die
dreidimensionale Orientierung der optischen Achse des Nahlinsensystems 210 sowie
die Stellung des oben genannten Referenzpunktes. Die Mikroskopstellungs-Meßeinrichtung 103 berechnet
dann die Stellung des Objektes in dem oben genannten loka len Koordinatensystem
auf der Basis dieser Messungen. Die Information über die Orientierung der optischen
Achse und die Stellung des Objektes wird in die Echtzeit-CG-Erzeugungseinrichtung 109 eingespeist.
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Diese
Echtzeit-CG-Erzeugungseinrichtung 109 erzeugt Echtzeit-CG-Bilder,
wie beispielsweise Linienmusterbilder eines kranken Teils, wie etwa
eines Tumors, auf der Basis der Information über die Orientierung der optischen
Achse und die Stellung des Objektes, welche von der Mikroskopstellungs-Meßeinrichtung 103 abgegeben
werden und auf den dreidimensionalen Daten basieren, die vom Operationsplanungscomputer 108 heruntergeladen werden.
Diese CG-Bilder werden so erzeugt, daß sie den Stereobildern betrachtet
in Richtung der optischen Achse mit der gleichen Basislänge und
dem gleichen Abstand wie diejenigen des optischen Systems des Stereoskopmikroskopes 101 äquivalent sind.
Die Echtzeit-CG-Erzeugungseinrichtung 109 liefert
nacheinander die erzeugten CG-Bilder repräsentierende CG-Bildsignale
für die
Bildmischeinrichtung 110.
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Diese
Bildmischeinrichtung 110 überlagert die von der Echtzeit-CG-Erzeugungseinrichtung 109 erzeugten
CG-Bildsignale dem Videosignal hoher Auflösung des tatsächlichen
Objektes, das mit geeigneter Einstellung seines Maßstabes
von der CCD-Kamera 102 geliefert wird. Indem durch das
Videosignal hoher Auflösung
repräsentierten
und mit dem CG-Bildsignal überlagerten
Bild werden die Größe und die
Lage des kranken Teils als CG-Bilder (beispielsweise als Linienmusterbilder)
auf deren reellem Bild angezeigt. Die so überlagerten Videosignale hoher
Auflösung
werden durch den Teiler 111 geteilt und für einen
Chefchirurgen D in das Stereoskopbetrachtungsgerät 113, für weitere
Mitglieder des Operationsteams auf den Monitor 114 oder
eine Beratungseinrichtung an einer anderen Stelle sowie auf die
Aufzeichnungseinrichtung 115 gegeben.
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Das
Stereoskopbetrachtungsgerät 113 ist am
freien Ende eines freien Arms 112a eines zweiten Ständers 112 in
Abwärtsrichtung
so angebracht, daß es
gemäß der Stellung
des Chefchirurgen D entsprechend eingestellt werden kann, so daß des sen/deren Operationsmaßnahmen
erleichtert werden. 3 zeigt schematisch den Aufbau
dieses Stereoskopbetrachtungsgerätes 113.
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Gemäß 3 enthält das Stereoskopbetrachtungsgerät 113 einen
LCD-Schirm 120 hoher Auflösung mit einem Längenverhältnis von
9:16 als Monitor. Wenn das Videosignal hoher Auflösung vom Teiler 111 in
den LCD-Schirm 120 eingegeben wird, wie dies in der ebenen
Ansicht nach 4 dargestellt ist, so zeigt
eine linke Hälfte 120b des
LCD-Schirms 120 das durch den linken Bildaufnahmebereich
der CCD 116 aufgenommene Bild und eine rechte Hälfte 120a das
durch den rechten Bildaufnahmebereich der CCD 116 aufgenommene
Bild an. Eine Grenze 120b zwischen dem rechten und linken
Bild kann in Abhängigkeit
von der Einstellung der Sehfeldblenden 270, 271 verschoben
oder geneigt werden, was nachfolgend noch erläutert wird.
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Die
Lichtwege im Stereoskopbetrachtungsgerät 113 werden durch
einen Teiler 121 in einen rechten und einen linken Lichtweg
geteilt, wobei der Teiler 121 in einer Richtung senkrecht
zum LCD-Schirm 120 an der Grenze 120c, welche
auftritt, wenn die Sehfeldblenden 270, 271 geeignet
eingestellt sind, angeordnet ist. Auf den beiden Seiten des Teilers 121 sind
ein Keilprisma 119 und ein Okular 118 in dieser
Folge von der Seite des LCD-Schirms 120 gesehen angeordnet.
Das Okular 118 erzeugt ein vergrößertes virtuelles Bild des
auf dem LCD-Schirm 120 an einer Stelle angezeigten Bildes, die
um 1 m (–1
Dioptrien) vor betrachtenden Augen I angeordnet ist. Das Keilprisma 119 stellt
die Richtung des Lichtes so ein, daß der Konvergenzwinkel der betrachtenden
Augen demjenigen für
den Fall einer Betrachtung eines um 1 m vor dem bloßen Auge
I angeordneten Objektes entsprechen kann, wodurch eine natürliche dreidimensionale
Betrachtung möglich
wird.
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Wie
oben beschrieben, werden die vom Stereoskopmikroskop 101 aufgenommenen
Bilder mit einem CG-Bild, beispielsweise einem Linienmuster überlagert,
welches auf der Basis von Bildern erzeugt wird, die durch verschiedene
Bildaufnah meeinrichtungen vorher aufgenommen werden, um die Form, Größe und Lage
des kranken Teils zu zeigen. Die überlagerten Bilder werden als
dreidimensionale Bilder durch das Stereoskopbetrachtungsgerät 113 betrachtet
und auf dem Monitor 114 angezeigt. Der Chefchirurg D und
weitere Mitglieder des Operationsteams, welche diese Bilder betrachten,
können den
kranken Teil leicht identifizieren, was lediglich mit tatsächlichen
Bildern schwer möglich
wäre. Damit können Operationen
schnell und genau ausgeführt werden.
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Die
Ausgestaltung des obengenannten Stereoskopmikroskopes 101 (einschließlich der CCD-Kamera 102 hoher
Auflösung)
wird nachfolgend genauer beschrieben. Gemäß 5 besitzt dieses
Stereoskopmikroskop 101 die Form einer vieleckigen Säule. Die
Hinterseite des Stereoskopmikroskops 101 ist eben und an
der CCD-Kamera 102 hoher Auflösung befestigt, während die
Vorderseite (d.h. die entgegengesetzte Seite zur Hinterseite) auf beiden
Seiten abgeschrägte
Kanten besitzt. In der Mitte der Oberseite ist eine kreisförmige Ausnehmung 101a ausgebildet.
In der Mitte dieser Ausnehmung 101a ist eine (nicht dargestellte)
Einsatzöffnungsbohrung
vorgesehen, so daß ein
Führungsrohr 121 eingesetzt
werden kann, bei dem es sich um ein das freie Ende des Lichtleiter-Faserbündels 105 fest abdeckendes
zylindrisches Element handelt. Im Ausführungsbeispiel ist ein an der
Einsatzöffnung
befestigtes ringförmiges
Element (d.h., ein Faserleitungs-Einsatzteil) 123 ein
Spannfutter zur Fixierung des in die Einsatzöffnung eingesetzten Führungsrohres 122.
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Nachfolgend
wird die optische Ausgestaltung des Stereoskopmikroskopes 101 anhand
der 6 bis 9 erläutert. 6 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Gesamtaufbaus des Mikroskopoptiksystems; 7 eine
Seitenansicht; 8 eine Vorderansicht; und 9 eine
ebene Ansicht des Mikroskopoptiksystems.
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Gemäß 6 enthält das Mikroskopoptiksystem
ein Bildaufnahme-Optiksystem (ein rechtes und ein linkes Bildaufnahme-Optiksystem) 200 zur elektrischen
Aufnahme eines Bildes eines Objektes sowie ein Beleuchtungssystem 300 zur
Be leuchtung des Objektes mit von der Lichtquelle 106 über das Lichtleiter-Faserbündel 105 geführten Licht.
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Das
Bildaufnahme-Optiksystem 200 enthält ein Objektiv, das seinerseits
ein gemeinsames Nahlinsensystem 210 sowie ein rechtes und
ein linkes Variosystem 220, 230 zur Erzeugung
der Primärbilder
des Objektes, ein rechtes und ein linkes Übertragungsoptiksystem 240, 250 zur
Erzeugung der Sekundärbilder
durch Übertragung
der Primärbilder,
sowie ein Interachsen-Abstandsreduzierungsprisma 260 als
Interachsen-Abstandsreduzierungselement, welches die Objektlichtstrahlen
von den Übertragungsoptiksystemen 240, 250 nahe
beieinander hält, enthält.
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An
Stellen, an denen die Primärbilder
durch die Variosysteme 220, 230 erzeugt werden,
sind Sehfeldblenden 270, 271 angeordnet. In den Übertragungsoptiksystemen 240, 250 sind
fünfeckige
Prismen 272, 273 als optische Wegablenkelemente
zur Ablenkung der entsprechenden Lichtwege unter einem rechten Winkel
angeordnet.
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Bei
dieser Ausgestaltung können
ein rechtes und ein linkes Bild mit einer vorge gebenen Parallaxe auf
zwei benachbarten Bereichen der in der CCD-Kamera 102 eingebauten
CCD 116 erzeugt werden. In den folgenden Erläuterungen
der optischen Systeme ist eine "Horizontalrichtung" die Richtung, welche
mit der Längsrichtung
der Bildaufnahmefläche
der CCD 116 zusammenfällt,
wenn auf diese Bilder projiziert werden, und eine "Vertikalrichtung" die Richtung, welche
senkrecht auf der Horizontalrichtung relativ zur CCD 116 steht.
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Die
optischen Systeme werden nachfolgend erläutert.
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Gemäß den 6, 7 und 8 enthält das Nahlinsensystem 210 eine
erste Linse 211 mit negativer Brechkraft und eine zweite
Linse 212 mit positiver Brechkraft, welche in der Reihenfolge
von der Objektseite aus angeordnet sind. Die zweite Linse 212 bewegt
sich in Richtung zur optischen Achse zur Fokussierung in Abhängigkeit
vom Objektabstand.
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Da
die zweite Linse 212 so eingestellt ist, daß ein Objekt
im Objektseiten-Brennpunkt
des Nahlinsensystems 210 angeordnet ist, verhält sich
das Nahlinsensystem 210 wie eine Kollimatorlinse zur Überführung divergierenden
Lichtes vom Objekt in im wesentlichen paralleles Licht.
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Ein
Teil des Umfangs der ersten und zweiten das Nahlinsensystem 210 bildenden
Linse 211, 212 ist in einer Ebene parallel zur
optischen Achse ausgeschnitten. Betrachtet aus der Richtung der
optischen Achse entspricht ihre Form dem Buchstaben D, wodurch ein
Raum außerhalb
dieses Schnitts entsteht. In diesem Raum ist ein Beleuchtungsoptiksystem 300 so
angeordnet, daß seine
optische Achse A × 4
parallel zur optischen Achse A × 1
des Nahlinsensystems 210 verläuft, so daß sie als Bilderzeugungs-Optiksysteme
wirken.
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Ein
Paar von Variosystemen 220, 230 fokussiert brennpunktloses
Objektlicht vom Nahlinsensystem 210 auf die Stellungen
der Sehfeldblenden 270, 271.
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Wie
die 6 bis 8 zeigen, enthält das rechte
Variosystem 220 erste bis vierte Linsengruppen 221, 222, 223 und 224 mit
positiver, negativer, negativer bzw. positiver Brechkraft in dieser
Reihenfolge von der Seite des Nahlinsensystems 210 gesehen.
Die erste und vierte Linsengruppe 221, 224 ist fest,
während
die zweite und dritte Linsengruppe 222, 223 zur
Brennweitenänderung
in Richtung der optischen Achse bewegbar ist. Die zweite Linsengruppe 220 bewegt
sich hauptsächlich
zur Änderung
der Größe und die
dritte Linsengruppe 223 zur Aufrechterhaltung der Brennstellung.
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Wie
das rechte Variosystem 220 enthält das linke Variosystem 230 erste
bis vierte Linsengruppen 231, 232, 233 und 234.
Das rechte und linke Variosystem 220, 230 sind
durch einen (in den Figuren nicht dargestellten) Antriebsmechanismus
mit einander gekoppelt, wodurch die Vergrößerungen des rechten und linken
Bildes gleichzeitig geändert
werden können.
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Die
optischen Achsen A × 2,
A × 3
der Variosysteme 220, 230 sind mit einem Versatz
parallel zur optischen Achse A × 1
des Nahlinsensystems 210 angeordnet, so daß sie den
gleichen Abstand von der optischen Achse A × 1 des Nahlinsensystems 210 und
den gleichen Abstand vom Ausschnitt der Linsen 211, 212 besitzen.
Von der Richtung der optischen Achsen A × 1 des Nahlinsensystems 210 aus
gesehen, bilden die optischen Achsen A × 2, A × 3 der Variosysteme 220, 230 ein
gleichschenkliges und stumpfes Dreieck, dessen Spitze an der Stelle
der optischen Achse A × 1
steht.
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Weiterhin
ist der Durchmesser des Nahlinsensystems 210, d.h., der
Innendurchmesser des Objektivtubus 1 größer als der Durchmesser eines virtuellen
Kreises, welcher die maximalen effektiven Durchmesser der Variosysteme 220, 230 und
den maximalen effektiven Durchmesser des Beleuchtungssystems 300 enthält. Die
optischen Achsen der Variosysteme 220, 230 werden
daher durch das Nahlinsensystem 210 abgelenkt und schneiden
einander in der Brennstellung des Nahlinsensystems 210 auf der
Objektseite. Durch die Brennstellung der Variosysteme 220, 230 auf
der Bildseite werden daher Bilder erzeugt, welche äquivalent
zu Bildern sind, die durch Aufnehmen von Bildern des gleichen Objektes von
zwei durch eine vorgegebene Basislänge getrennten Stellen erhalten
würden.
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Die
Sehfeldblenden 270, 271 sind an Stellen angeordnet,
an denen die Primärbilder
durch die Variosysteme 220, 230 mit geplanter
Funktion erzeugt werden sollen. Wie 6 zeigt,
besitzen die Sehfeldblenden 270, 271 eine kreisförmige äußere Form
und eine halbkreisförmige Öffnung,
welche konzentrisch zur kreisförmigen
Kontur auf der Innenseite in Horizontalrichtung ist. Die Sehfeldblenden 270, 271 sind so
angeordnet, daß die
geraden Ränder
dieser Öffnungen
mit der Vertikalrichtung entsprechend der Grenzlinie des rechten
und linken Bildes auf der CCD 116 zusammenfallen und daß lediglich
die inneren Teile des Lichtflusses übertragen werden können.
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Beim
Mikroskop gemäß dem in
Rede stehenden Ausführungsbeispiel
muß ein Überlappen
des rechten und linken Bildes auf der CCD 116 vermieden
werden, um das rechte und linke Sekundärbild auf benachbarten Bereichen
der einzigen CCD 116 zu erzeugen. Daher sind die Sehfeldblenden 270, 271 an
der Stelle der entsprechenden Primärbilder angeordnet. Der geradlinige
Rand der halbkreisförmigen Öffnung der
Sehfeldblenden 270, 271 wirkt als Schneidkante,
so daß lediglich
innerhalb des Randes laufende Lichtstrahlen durch die Sehfeldblenden 270, 271 gelangen
können.
Die aus den Sehfeldblenden 270, 271 erzeugten
Primärbilder
werden durch das rechte und linke Übertragungsoptiksystem 240, 250 als
Sekundärbilder
abgebildet. Die resultierenden Sekundärbilder sind in Horizontalrichtung
und in Vertikalrichtung in bezug auf die Primärbilder umgekehrt. Daher definieren
die die Außenränder in
Horizontalrichtung an den Stellen der Primärbilder definierenden Schneidkanten
die Innenränder
in den Horizontalrichtungen an Stellen der Sekundärbilder,
wodurch die Grenze des rechten und linken Bildes klar definiert
wird.
-
Die Übertragungsoptiksysteme 240, 250 enthalten
drei Linsengruppen mit positiver Brechkraft. Wie die 6 und 7 zeigen,
enthält
das rechte Übertragungsoptiksystem 240 eine
erste Linsengruppe 241, welche durch eine einzige positive
Meniskuslinse gebildet wird, eine zweiten Linsengruppe 242 mit
insgesamt positiver Brechkraft sowie eine dritte durch eine einzige
bikonvexe Linse gebildete Linsengruppe 243. Der Brennpunkt
auf der Objektseite der Kombination der ersten und zweiten Linsengruppe 241 und 242 fällt mit
der Bilderzeugungsebene des durch das Variosystem 220 erzeugten
Primärbildes zusammen.
Dabei handelt es sich um die gleiche Stellung wie diejenige der
Sehfeldblende 271. Die dritte Linsengruppe 243 bündelt paralleles
Licht, das von der zweiten Linsengruppe 242 auf die Bildaufnahmefläche CCD 116 übertragen
wird. Zwischen der ersten Linsengruppe 241 und der zweiten
Linsengruppe 242 ist das fünfeckige Prisma 272 zur Ablenkung
des Lichtweges unter einem rechten Winkel angeordnet. Zwischen der
zweiten Linsengruppe 242 und der dritten Linsengruppe 243 ist
eine Öffnungsblende 244 zur
Einstellung des Lichtwertes angeordnet.
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Wie
das rechte Übertragungsoptiksystem 240 enthält das linke Übertragungsoptiksystem 250 eine
erste, zweite und dritte Linsengruppe 251, 252 und 253.
Das fünfeckige
Prisma 273 ist zwischen der ersten Linsengruppe 251 und
der zweiten Linsengruppe 252 und eine Öffnungsblende 254 zwischen der
zweiten Linsengruppe 252 und der dritten Linsengruppe 253 angeordnet.
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Das
divergente Licht, das durch die Sehfeldblenden 270, 271 gelaufen
ist, wird durch die ersten Linsengruppen 241, 251 und
die zweiten Linsengruppen 242, 252 der Übertragungsoptiksysteme
in im wesentlichen paralleles Licht überführt. Nach dem Durchtritt durch
die Öffnungsblenden 244, 254 werden
die Lichtstrahlen durch die dritten Linsengruppen 243, 253 zur
Erzeugung der Sekundärbilder
erneut gebündelt.
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Da
die fünfeckigen
Prismen 272, 273 innerhalb der Übertragungsoptiksysteme 240, 250 angeordnet
sind, kann die Gesamtlänge
des. Bildaufnahmeoptiksystems 200 längs der optischen Achse A × 1 des
Nahlinsensystems 210 verkürzt werden. Wird ein Spiegel
als Ablenkelement für
den optischen Weg verwendet, so lenkt ein Winkeleinstellfehler des Spiegels
die Richtung des reflektierten Lichtes stark ab. Das fünfeckige
Prisma hält
jedoch die Richtung des reflektierten Lichtes, wenn es um eine Achse
gedreht wird, die senkrecht auf einer die optische Achse des Variosystems
vor und nach der Ablenkung durch das fünfeckige Prisma enthaltenden
Ebene steht.
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Weiterhin
sind die zweiten Linsengruppen 243, 252 und die
dritten Linsengruppen 243, 253 in den Übertragungsoptiksystemen 240, 250 in
Richtung der optischen Achse und in Richtung senkrecht zur optischen
Achse einstellbar. Werden die zweiten und dritten Linsengruppen 242, 252, 243, 253 in Richtung
der optischen Achse bewegt, so ändern sich
die resultierenden Brennweiten der ersten und zweiten Linsengruppen,
wodurch die Vergrößerung (die
Bildhöhe
der sekundären
Bilder) der Übertragungsoptiksysteme 240, 250 geändert wird.
Weiterhin ändern
Einstellungen der dritten Linsengruppen 243, 253 in
Richtung der optischen Achse den hinteren Brennpunkt der Übertragungsoptiksysteme,
wodurch die Brennpunkteinstellung in bezug auf die große CCD 116 möglich wird.
Werden die zweiten Linsengruppen 242, 252 und
die dritten Linsengruppen 243, 253 als Einheit
in Richtung senkrecht zur optischen Achse eingestellt, so werden
die Stellungen der Sekundärbilder
in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse eingestellt.
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Für derartige
Einstellungen werden die zweite Linsengruppe 242 und die
dritte Linsengruppe 243 im rechten Übertragungsoptiksystem in einem
inneren Objektivtubus gehalten, der relativ zum äußeren Objektivtubus in Richtung
der optischen Achse bewegbar ist. Auf die gleiche Weise werden die
zweite Linsengruppe 252 und die dritte Linsengruppe 253 im linken Übertragungsoptiksystem 250 in
einem äußeren Objektivtubus
gehalten, wobei die dritte Linsengruppe 253 weiterhin in
einem inneren Objektivtubus gehalten ist.
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Da
die zweiten Linsengruppen 242, 252 und die dritten
Linsengruppen 243, 253 auf diese Weise zur Ermöglichung
verschiedener Einstellungen bewegbar sind, wird der Einstellungsmechanismus komplexer,
wenn die fünfeckigen
Prismen 272, 273 zwischen diesen Linsengruppen
angeordnet werden. Daher werden die Prismen 272, 273 bevorzugt
zwischen den Sehfeldblenden 270, 271 und den zweiten Linsengruppen 242, 252 angeordnet.
Da der Divergenzgrad des Objektlichtes durch die ersten Linsengruppen 241, 251 reduziert
wird, werden die Prismen 272, 273 vorzugsweise
zwischen den ersten Linsengruppen 241, 251 und
den zweiten Linsengruppen 242, 252 angeordnet,
um den effektiven Durchmesser der Prismen kleiner zu machen.
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Das
Interachsen-Distanzreduzierungsprisma 260 ist zwischen
den Übertragungsoptiksystemen 240, 250 und
der CCD-Kamera 102 angeordnet, um den Abstand zwischen
den rechten und linken Objektlichtstrahlen von den entsprechenden Übertragungsoptiksystemen 240, 250 zu
reduzieren. Um durch die Stereoskopmikroskop-Betrachtung ein reales
stereoskopisches Gefühl
zu realisieren, ist es notwendig, zwischen dem rechten und linken
Variosystem 220, 230 und zwischen dem rechten
und linken Übertragungsoptiksystem 240, 250 eine
vorgegebene Basislänge
zu realisieren. Zur Erzeugung von Sekundärbildern auf den benachbarten
Bereichen auf der CCD 116 ist es andererseits notwendig,
den Abstand zwischen den optischen Achsen kleiner als die Basislänge zu machen.
Das Interachsen-Abstandsreduzierungsprisma 216 bringt
die optischen Achsen der Übertragungsoptiksysteme
näher zueinander, wodurch
Bilder auf der gleichen CCD erzeugt werden können, während die vorgegebene Basislänge erhalten
bleibt.
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Wie
die 6 und 9 zeigen, enthält das Interachsen-Abstandsreduzierungsprisma 260 ein Paar
von Optikachsen-Verschiebeprismen 261, 262 in
Form von fünfeckigen
Säulen,
welche symmetrisch zueinander sind. Die Prismen 261, 262 sind
in einer rechten und linken symmetrischen Konfiguration mit einem
Abstand von etwa 0,1 mm zwischen sich angeordnet.
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Wie 9 zeigt,
besitzen die Optikachsen-Verschiebeprismen 261, 262 zueinander
parallele Auffall- und Austrittsflächen sowie ebenfalls zueinander
paralllele erste und zweite reflektierende Flächen in der entsprechenden
Außenseite
und Innenseite. Gesehen in Richtung parallel zu den Auffall- und
Austrittsflächen
sowie den reflektierenden Flächen
besitzen diese Optikachsen-Verschiebeprismen 261, 262 fünfeckige
Form, welche durch Ausschneiden einer spitzwinkligen Ecke eines
Parallelogramms in einer Linie senkrecht zur Austrittsfläche entsteht.
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Das
Objektlicht von den Übertragungsoptiksystemen 240, 250 fällt auf
die Auffallflächen
der Optikachsen-Verschiebeprismen 261, 262; wird
durch die äußeren reflektierenden
Flächen
intern so reflektiert, daß es
in Horizontalrichtung geführt
wird; durch die inneren reflektierenden Flächen intern so reflektiert,
daß es
in den Richtungen der optischen Achse geführt wird, welche die gleichen
wie die Auffall richtung sind; und tritt an den Austrittsflächen so
aus, daß es
auf die CCD-Kamera 102 fällt. Der Abstand zwischen den
rechten und linken Objektlichtstrahlen wird daher ohne Änderung
der Laufrichtung schmäler,
wobei Sekundärbilder
auf der einzigen CCD 116 erzeugt werden.
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Das
Beleuchtungsoptiksystem 300 projiziert Beleuchtungslicht
auf das Objekt und enthält,
wie die 6 und 7 zeigen,
eine Beleuchtungslinse 310 zur Einstellung des Divergenzgrades
von divergentem Licht, das von dem Lichtleiter-Faserbündel 105 und einem
Keilprisma 320 emittiert wird, um das Beleuchtungslicht
so abzulenken, daß es
mit dem Beleuchtungsbereich des Bildaufnahmebereiches zusammenfällt. Wie 7 zeigt,
verläuft
die optische Achse A × 4
der Beleuchtungslinse 310 parallel zur optischen Achse
A × 1
des Nahlinsensystems 201 mit einem Versatz gegen sie um
einen vorgegebenen Betrag. Wenn das Keilprisma 320 nicht
vorhanden ist, so fällt
die Mitte des Beleuchtungsbereiches nicht mit der Mitte des Bildaufnahmebereich
zusammen, wodurch eine gewisse Menge des Beleuchtungslichtes verloren
geht. Das Keilprisma 310 paßt den Beleuchtungsbereich
an den Bildaufnahmebereich an, wodurch das Beleuchtungslicht effektiv
ausgenutzt wird.
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Nachfolgend
wird die mechanische Struktur zur Halterung eines Paars von Variosystemen 220, 230 in
den oben genannten Bildaufnahmeoptiksystemen in einer Fassung eines
Stereoskopmikroskops 101 erläutert. 10 zeigt
einen schematischen Querschnitt des Stereoskopmikroskops 101 in
einer die beiden optischen Achsen A × 2, A × 3 der Variosysteme 220, 230 enthaltenden
Ebene. Wie 10 zeigt, wird ein Variosystem 220 im
Vario-Objektivtubus 1 gehalten, welcher mit einem Nockenmechanismus
zur Bewegung der Linsengruppen 221 bis 224 in der
oben beschriebenen Weise ausgestattet ist. Entsprechend wird das
andere Optiksystem 230 in dem Vario-Objektivtubus 2 gehalten,
welcher die gleiche Struktur wie der Vario-Objektivtubus 1 besitzt.
In 10 ist jedoch lediglich die Kontur eines Fixierungsringes
dargestellt, welcher die äußere Hülle der Vario-Objektivtuben 2 darstellt.
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Wie 10 zeigt,
nimmt der Außendurchmesser
der Vario-Objektivtuben 1, 2 schrittweise von der
Auffallseite zur emittierenden Seite ab. Speziell ist die Mitte
von etwa 1/3 der Vario-Objektivtuben 1, 2 als
mittlerer Teil 1a, 2a mit gleichförmigem Durchmesser
ausgebildet. Ein Bereich mit einer vorgegebenen Breite im Bereich
der Auffallseite des mittleren Teils 1a, 2a ist
als unterer mit Gewinde versehener Teil 1b, 2b mit
vergleichsweise etwas kleinerem Durchmesser als dem des mittleren
Teils 1a, 2a ausgebildet. Ein Bereich vom unteren
mit Gewinde versehenen Teil 1b, 2b bis zum Auffallende
der Vario-Objektivtuben 1, 2 ist als Teil 1c, 2c maximalen Durchmessers
zur Halterung der ersten Linsengruppe 221, 231 ausgebildet.
Ein Bereich vom mittleren Teil 1a, 2a zum emittierenden
Ende der Vario-Objektivtuben 1, 2 ist
als Teil 1d, 2d kleinen Durchmessers mit einem
geringfügig
kleineren Durchmesser als dem des mittleren Teils 1a, 2a ausgebildet.
Auf dem Außenumfang
der unteren mit Gewinde versehenen Teile 1b, 2b ist
ein Außengewinde
vorgesehen, wobei ein unterer Fixierungsring 4 mit einem
Innengewinde auf seinem Innenumfang mit dem entsprechenden mit Gewinde
versehenen Teil 1b, 2b in Eingriff steht. An der
Grenze des Teils 1d, 2d kleinen Durchmessers im
Bereich des mittleren Teils 1a und 2a ist ein Außengewinde
vorgesehen, das als oberer mit Gewinde versehener Teil 1e, 2e bezeichnet
wird. Der durch die Kehlen des Außengewindes des oberen mit Gewinde
versehenen Teils 1e, 2e definierte Durchmesser
ist der gleiche wie der des Teils 1d, 2d kleinen
Durchmessers, während
der durch die Stege des Außengewindes
der oberen mit Gewinde versehenen Teile 1e, 2e definierte
Durchmesser der gleiche wie der der mittleren Teile 1a, 2a ist.
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Wie 11 zeigt,
werden die Vario-Objektivtuben 1, 2 in einem Variogehäuse 3 so
gehalten, daß sie
durch dieses ragen; dieses Gehäuse
besitzt Säulenform
mit einem Durchmesser, der im wesentlichen der gleiche wie der der
das Nahlinsensystem 210 bildenden Linsen 211, 212 ist.
Dieses Variogehäuse 3 ist
in der Fassung des Stereoskopmikroskops 101 so befestigt,
daß seine
Mittelachse mit der optischen Achse A × 1 des Nahlinsensystems 210 zusammenfällt. Die
Durchgangslöcher 31, 32 bildenden
Halterungsbohrungen sind durch das Variogehäuse 3 gebohrt. Die
Mitten der Halterungsbohrungen 31, 32 befinden
sich an den Stellen der optischen Achsen A × 2, A × 3 der Variosysteme 220, 230,
welche durch die entsprechenden geplanten Stellen bei dieser Konfiguration
laufen. Die Halterungsbohrungen 31, 32 besitzen
einen Innendurchmesser, welcher im wesentlichen der gleiche ist,
wie der Außendurchmesser
des mittleren Teils 1a, 2a. Ein der unteren Öffnung der Halterungsbohrungen 31, 32 benachbarter
Teil ist als Stirnsenke 31a, 32a mit einem Innendurchmesser ausgebildet,
der geringfügig
größer als
der Außendurchmesser
des unteren mit Gewinde versehenen Teils 1b, 2b der
Vario-Objektivtuben 1, 2 und kleiner als der Außendurchmesser
des unteren Fixierungsrings 4 ist. Darüber hinaus besitzt das Variogehäuse 3 ein
Durchgangsloch 33 zur Führung
von Licht neben dem Nahlinsensystem 210 durch das oben
genannte Lichtleiter-Faserbündel 105.
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Der
oben genannte Vario-Objektivtubus 1 ist in die Halterungsbohrung 31 des
Variogehäuses 3 eingesetzt,
während
der andere Vario-Objektivtubus 2 in die andere Halterungsbohrung 32 von
der Seite der Stirnsenken 31a, 32a eingesetzt
ist. Die Endfläche
des unteren Fixierungsrings 4, welche mit den unteren mit
Gewinde versehenen Teilen 1b, 2b in Eingriff steht,
kommt mit der Bodenfläche
des Variogehäuses 3 in
Kontakt, welche die dem Nahlinsensystem 210 zugekehrte
Endfläche
ist, wodurch die Stellung der Vario-Objektivtuben 1, 2 begrenzt
ist. Da die Einstellung auf diese Weise erfolgt, ist die Stellung
der Vario-Objektivtuben 1, 2 durch die Eingriffsstellung
des unteren Fixierungsrings 4 relativ zum unteren mit Gewinde
versehenen Teil 1b, 2b festgelegt. Steht beispielsweise
der untere Fixierungsring 4 mit einem Teil benachbart zum
untersten Ende des unteren mit Gewinde versehenen Teils 1b, 2b in
Eingriff, so ist die Stellung der Vario-Objektivtuben 1, 2 so festgelegt,
daß ein
Teil des unteren mit Gewinde versehenen Teils 1b, 2b in
die Stirnsenke 31a, 32a eintritt. Ist die Stellung
des Vario-Objektivtubus 1, 2 festgelegt, so steht
wenigstens ein Teil des oberen mit Gewinde versehenen Teils 1e, 2e der
Vario-Objektivtuben 1, 2 aus der unteren Endfläche des
Variogehäuses 3 heraus.
Der obere mit Gewinde versehene Teil 1e, 2e der
Vario-Objektivtuben 1, 2, welcher auf diese Weise
heraussteht, steht mit dem oberen Fixierungsring 5 in Eingriff,
der auf seiner Innenumfangsfläche
ein Innengewinde besitzt. Der obere Fixierungsring 5 und
der untere Fixierungsring 4 halten zwischen sich das Variogehäuse 3 so,
daß die
Vario-Objektivtuben 1, 2 am Variogehäuse 3 befestigt sind.
Werden die Variosysteme 220, 230 wie geplant hergestellt,
so fallen die Stellungen der durch das entsprechende Variosystem 220, 230 erzeugten
Primärbilder
des Objektes in den Richtungen der optischen Achsen A2, A × 3 miteinander
zusammen, wenn die Eingriffsstellungen der entsprechenden unteren
Fixierungsringe 4 in bezug auf die unteren mit Gewinde
versehenen Teile 1b, 2b des entsprechenden Vario-Objektivtuben 1, 2 in
einfacher Weise so ausgebildet sind, daß sie miteinander zusammenfallen.
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Nachfolgend
wird die Struktur zur Befestigung des Variogehäuses 3 in der Fassung
des Stereoskopmikroskops 101 beschrieben. Wie 10 zeigt,
ist ein Teil der Innenfläche
der Fassung des Stereoskopmikroskops 101, welcher höher als
die Stellung des Nahlinsensystems 210 ist, als um die optische
Achse A × 1
des Nahlinsensystems 210 zentrierte zylindrische Fläche mit
einem gegenüber dem
Durchmesser des Variogehäuses 3 geringfügig größeren Durchmesser
ausgebildet. Die Länge
dieses zylindrischen Teils 10 in Axialrichtung ist größer als
diejenige des Variogehäuses 3,
wobei auf dessen gesamter Innenfläche ein Innengewinde mit der
optischen Achse A × 1
als Mitte ausgebildet ist. Das Variogehäuse 3 ist in dieses
zylindrisches Teil 10 eingesetzt. Variogehäuse-Einstellringe
(oberer Einstellring 7, unterer Einstellring 6)
sind in das zylindrische Teil 10 von der Unterseite bzw.
der Oberseite eingeschraubt, so daß sie das Variogehäuse 3 zwischen sich
enthalten. Wie 11 zeigt, sind auf der äußeren Umfangsfläche der
Variogehäuse-Einstellringe 6, 7 benachbart
zu dem mit dem Variogehäuse 3 in
Kontakt stehenden Rand hervorstehende Außengewinde 6a, 7a vorgesehen.
Diese Außengewinde 6a, 7a der Variogehäuse-Einstellringe 6, 7 stehen
mit den entsprechenden Innengewinden des zylindrischen Flächenteils
so in Eingriff, daß die
Ränder
der Variogehäuse-Einstellringe 6, 7 mit
den Endflächen
des Variogehäuses 3 in
Kontakt stehen können
und dieses, wie 12 zeigt, zwischen sich enthalten,
so daß es im
zylindrischen Teil 10 eingestellt und fixiert werden kann.
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Nachfolgend
werden die Verfahren zum Zusammenbau und der Einstellung des Stereoskopmikroskops 101 mit
der oben beschriebenen Ausgestaltung erläutert. Zunächst setzt eine Bedienungsperson
das Nahlinsensystem 210, das Beleuchtungsoptiksystem 300 sowie
ein Paar von Übertragungsoptiksystemen 240, 250 zusammen,
welche die Sehfeldblenden 270, 271 und die Prismen 272, 273 enthalten, zu
entsprechenden Tuben (nicht dargestellt) zusammen, wobei diese Komponenten
einzeln hergestellt werden; sodann führt sie eine Ausrichtung der
optischen Elemente in den Tuben außerhalb des Stereoskopmikroskops 101 durch.
Weiterhin stellt die Bedienungsperson die Sehfeldblenden 270, 271 so
ein, daß die
entsprechenden Öffnungen
benachbart zueinander sind und die entsprechenden Ränder parallel
zueinander verlaufen. Weiterhin setzt die Bedienungsperson das rechte
Variosystem 220 zu einem rechten Vario-Objektivtubus 1 sowie
das linke Variosystem 230 zu einem linken Vario-Objektivtubus 2 zusammen
und führt
die Ausrichtung von deren Elementen in den Tuben durch.
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Danach
fügt die
Bedienungsperson die Vario-Objektivtuben 1, 2 in
die entsprechenden Halterungsbohrungen 31, 32 des
Variogehäuse 3 ein
und fixiert sie in diesen mit den entsprechenden Fixierungsringen 4, 5.
Dabei stellt die Bedienungsperson die Eingriffsstellungen des rechten
und linken unteren Fixierungsrings 4 in bezug auf den unteren
mit Gewinde versehenen Teil 1b, 2b der Vario-Objektivtuben 1, 2 so
ein, daß sie
koinzident zueinander sind.
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Sodann
mißt die
Bedienungsperson den Abstand des Flanschrückens der Variosysteme 220, 230 in
den im Variogehäuse 3 fixierten
Vario-Objektivtuben 1, 2 mit einem MTF-Meßinstrument.
Sind die Variosysteme 220, 230 wie geplant hergestellt,
so sollten deren Flanschrücken
einander gleich sein. Beispielsweise aufgrund von Herstellungsfehlern können diese
Werte jedoch einander nicht gleich sein. 13 zeigt
einen Fall, in dem die hintere Brennweite FB1 des rechten Variosystems 220 kürzer als
die hintere Brennweite FB2 des linken Variosystems 230 ist.
In einem solchen Fall löst
die Bedienungsperson den den linken Vario-Objektivtubus 2 fixierenden
linken oberen Fixierungsring 5; dreht den entspre chenden
unteren Fixierungsring 4 zur Einstellung seiner Eingriffsstellung
seiner Eingriffsstellung mit dem unteren mit Gewinde versehenen
Teil 2b und befestigt danach den oberen Fixierungsring 5 neu,
so daß der
linke Vario-Objektivtubus 2 sich um eine Strecke bewegen
kann, welche gleich der Differenz zwischen den hinteren Brennweiten
(FB2–FB1)
zwischen den Variosystemen 220, 230 ist. Wie 14 zeigt,
fallen die Bildseiten-Brennstellungen der Variosysteme 220, 230 in
Richtung der optischen Achse zusammen.
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Wie 15 zeigt,
setzt die Bedienungsperson sodann das Variogehäuse 3, in dem die
Stellungen der Vario-Objektivtuben 1, 2 in der
vorbeschriebenen Weise eingestellt sind, in das zylindrische Teil 10 der
Fassung des Stereoskopmikroskops 101 ein und befestigt
es zeitweise mit den Variogehäuse-Einstellringen 6, 7.
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Sodann
fixiert die Bedienungsperson die die Sehfeldblenden 270, 271 und
die Prismen 272, 273 enthaltenden Übertragungsoptiksysteme 240, 250 in der
Fassung des Stereoskopmikroskops 101, wobei die genannten
Elemente in der vorgenannten Weise zu den Objektivtuben zusammengesetzt
sind, und befestigt die CCD-Kamera 102 hoher Auflösung am Stereoskopmikroskop 101.
Dann zeigt der Monitor 114, welcher die Signale hoher Auflösung von
der CCD-Kamera 102 hoher Auflösung aufnimmt, das rechte und
linke Sekundärbild
an, welche von den entsprechenden Übertragungsoptiksystemen 240, 250 übertragen
werden. Die Bedienungsperson stellt die Fokalbedingungen der Sehfeldblenden 270, 271 in
bezug auf die CCD 116 durch Bewegung der dritten Linsengruppen 243, 253 der Übertragungsoptiksysteme 240, 250 in
Richtung von deren optischen Achsen ein, während sie das auf dem Monitor 114 angezeigte
rechte und linke Sekundärbild
beobachtet. Die Bilder der Sehfeldblenden 270, 271 werden dabei
auf dem Monitor 114 sehr scharf angezeigt.
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Sodann
setzt die Bedienungsperson Autokollimatoren vor die optischen Achsen
A × 2,
A × 3 der
Variosysteme 220, 230 und projiziert die Bilder von
Zielen der Autokollimatoren auf das entsprechende Variosystem 220, 230.
Da dabei die Brenn stellungen auf der Bildseite der Variosysteme 220, 230 jedoch
nicht immer mit den entsprechenden Stellungen der Sehfeldblenden 270, 271 zusammenfallen,
können
die auf den Monitor 114 angezeigten Zielbilder nicht richtig
fokussiert werden. Dann löst und/oder
befestigt die Bedienungsperson die Variogehäuse-Einstellringe 6, 7,
welche die Stellung des Variogehäuses
in geeigneter Weise festlegen, so daß die beiden Variosysteme 220, 230 in
dem im Variogehäuse 3 gehaltenen
Vario-Objektivtuben 1, 2 zusammen mit dem Variogehäuse 3 in
Richtung der optischen Achsen A × 2, A × 3 bewegt werden. Durch eine
solche Bewegung ändert
sich die Fokalbedingung der durch die Variosysteme 220, 230 auf
dem Monitor 114 erzeugten Zielbilder. Die Bedienungsperson
wiederholt die vorgenannte Bewegung und Einstellung des Variogehäuses 3,
bis die Fokalbedingung der entsprechenden Zielbilder sowie die Fokalbedingung
der entsprechenden Sehfeldblenden 270, 271 zusammenfallen.
Fällt die
Fokalbedingung der entsprechenden Zielbilder mit der Fokalbedingung der
entsprechenden Sehfeldblenden 270, 271 einmal zusammen,
so befestigt die Bedienungsperson die Variogehäuse-Einstellringe 6, 7 zur
Fixierung des Variogehäuses 3,
so daß es
sich nicht mehr bewegen kann.
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Schließlich setzt
die Bedienungsperson den Objektivtubus-Optiksystems 210 in
der Fassung des Stereoskopmikroskops 101 zusammen, wodurch
dieses komplettiert wird.
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Bei
dem in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Video-Stereoskopmikroskop
gemäß dem in
Rede stehenden Ausführungsbeispiel
können die
Stellungen der durch die Variosysteme 220, 230 erzeugten
Primärbilder
mit den Stellungen der Sehfeldblenden 270, 271 durch
entsprechende Bewegung der Vario-Objektivtuben in Richtung der optischen
Achse koinzident gemacht werden. Wenn die Fokalbedingungen der Übertragungsoptiksysteme 240, 250 richtig
eingestellt sind, können
auf der CCD 116 klare Sekundärbilder und klare Bilder der
Sehfeldblenden 270, 271 erzeugt werden.
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Darüber hinaus
werden statt einer Änderung der
hinteren Brennweite durch Einstellung des Abstandes zwischen Linsen
der Variosysteme 220, 230 die die gesamten Variosysteme 220, 230 haltenden Vario-Objektivtuben 1, 2 selbst
bewegt, um die Stellungen der Primärbilder koinzident miteinander
zu machen. Probleme, wie beispielsweise eine Änderung der Verstärkung oder
der Stellung der Endbilder aufgrund der Brennweitenänderung,
treten daher nicht auf. Weiterhin ist Licht vom Objekt zwischen den
Variosystemen 220, 230 und dem Nahlinsensystem 210 paralleles
Licht. Obwohl der entsprechende Abstand vom Variosystem 220, 230 zum
Nahlinsensystem 210 durch Bewegung der Variosysteme 220, 230 geändert wird,
bedingt dieser Zustand niemals das Problem einer Beeinträchtigung
der Bildqualität oder
eine Beeinflussung in der Brennpunkteinstellung des Nahlinsensystems 210.
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Weiterhin
werden die hinteren Brennweiten der Variosysteme 220, 230 gemessen
und es erfolgt eine Einstellung zur Anpassung der Stellungen der Primärbilder
außerhalb
der Fassung des Stereoskopmikroskopes 101, wonach das die
Vario-Objektivtuben 1, 2 enthaltende
Variogehäuse 3 in
die Fassung eingesetzt wird. In der Fassung muß daher nur noch die Stellungsregulierung
des Variogehäuses 3 in Richtung
der optischen Achse durchgeführt
werden. Die Vario-Objektivtuben 1, 2 müssen in
der Fassung daher nicht einzeln eingestellt werden. Die Einstellungsvorgänge werden
daher beträchtlich
einfacher.
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Wie
oben erläutert,
können
beim Stereoskopmikroskop gemäß der Erfindung
die Stellungen der durch ein rechtes und linkes Objektiv erzeugten reellen
Bilder mit einem einfacheren Mechanismus eingestellt werden.