DE102005013570B4

DE102005013570B4 - Stereomikroskopiesystem und Stereomikroskopieverfahren

Info

Publication number: DE102005013570B4
Application number: DE102005013570.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. Hauger Christoph; Dr. Strähle Fritz
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2014-08-21
Anticipated expiration: 2025-03-24
Also published as: DE102005013570A1; DE102005013570B9

Abstract

Stereomikroskopiesystem zur Beobachtung eines Objekts, wobei das Stereomikroskopiesystem umfasst: eine erste (17eR) und eine zweite (17eL) Beobachtungsoptik zur Erzeugung eines aus zwei ersten Teilbildern bestehenden ersten Stereo-Abbilds des Objekts (11e), wobei die erste Beobachtungsoptik (17eR) zur Erzeugung eines rechten Teilbilds des ersten Stereo-Abbilds vorgesehen ist und die zweite Beobachtungsoptik (17eL) zur Erzeugung eines linken Teilbilds des ersten Stereo-Abbilds vorgesehen ist; eine dritte (17eR') und eine vierte (17eL') Beobachtungsoptik zur Erzeugung eines aus zwei zweiten Teilbildern bestehenden zweiten Stereo-Abbilds des Objekts (11e), wobei die dritte Beobachtungsoptik (17eR') zur Erzeugung eines rechten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds vorgesehen ist und die vierte Beobachtungsoptik (17eL') zur Erzeugung eines linken Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds vorgesehen ist; eine erste (32eR), zweite (32eL), dritte (32eR') und vierte (32eL') Beleuchtungsoptik zur Erzeugung eines schaltbaren ersten (31eR), zweiten (31eL), dritten (31eR') und vierten (31eL') Beleuchtungslichtstrahls zur Beleuchtung des Objekts (11e); ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Stereomikroskopiesystem und ein Stereomikroskopieverfahren zur optischen Untersuchung eines Objekts.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Stereomikroskopiesystem und entsprechendes Verfahren, bei dem mehrere Beobachtungsstrahlengänge zur Erzeugung eines Abbilds des Objekts vorgesehen sind. Beispiele hierfür sind ein Stereomikroskop für einen einzelnen Beobachter und ein Mikroskop, bei dem mehrere Beobachter gemeinsam ein Abbild des Objekts wahrnehmen können.
Ein herkömmliches Stereomikroskop, wie etwa ein Operationsmikroskop, umfaßt ein Objektiv, in dessen Objektebene das zu untersuchende Objekt anordenbar ist. Ein von einem Bereich der Objektebene in einen Raumwinkelbereich ausgehendes objektseitiges Beobachtungsstrahlenbündel wird von dem Objektiv in ein bildseitiges Strahlenbündel überführt. Aus dem bildseitigen Strahlenbündel greifen ein linkes und ein rechtes Okular jeweils ein Teilstrahlenbündel heraus, welche dem Benutzer ein stereoskopisches Abbild des Objekts bereitstellen.
Zur Beleuchtung des Objekts ist herkömmlicherweise eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, welche einen Beleuchtungslichtstrahl erzeugt, der auf die Objektebene gerichtet ist. Hierzu wird der Beleuchtungslichtstrahl beispielsweise durch einen neben dem Objektiv angeordneten Spiegel hin zu der Objektebene umgelenkt. Verläuft der Beleuchtungslichtstrahl schräg zu einem Zentralstrahl des objektseitigen Beobachtungsstrahlenbündels, so können Schattenwürfe das beobachtete Abbild des Objekts beeinträchtigen. Um den Winkel zwischen dem Beleuchtungslichtstrahl und dem objektseitigen Beobachtungsstrahlenbündel zu reduzieren, ist es auch möglich, den Beleuchtungslichtstrahl mit dem Beobachtungsstrahlenbündel derart zu überlagern, daß der Beleuchtungslichtstrahl durch das Objektiv hindurch auf die Objektebene gerichtet ist. Hierbei können bei kleinen Winkeln zwischen dem Beleuchtungslichtstrahl und dem Beobachtungsstrahlenbündel allerdings Reflexe des Beleuchtungslichts an Grenzflächen von Linsen des Objektivs das beobachtete Abbild des Objekts ebenfalls stören.
Zur Reduzierung des Winkels zwischen dem Beleuchtungslichtstrahl und der Richtung des Beobachtungsstrahlenbündels ist es ferner möglich, einen Teil des Objektivs mit ansonsten runden Objektivlinsen auszuschneiden und den Beleuchtungslichtstrahl durch einen solchen Ausschnitt bzw. ein Loch durch die Objektivlinsen zu führen. Hierdurch wird allerdings ein für die Beobachtung nutzbarer Querschnitt des Objektivs vermindert, so daß ein Einsatzbereich eines solchen Objektivs reduziert ist.
DD 251414 A1 offenbart ein Stereomikroskopiesystem, bei dem ein linker und ein rechter Beobachtungsstrahlengang abwechselnd freigegeben werden und ein linker und ein rechter Beobachtungsstrahlengang entgegengesetzt hinzu abwechselnd freigegeben werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stereomikroskopiesystem und ein Stereomikroskopieverfahren vorzuschlagen, bei welchem ein Winkel zwischen einem Beleuchtungsstrahl und einem Beobachtungsstrahlenbündel nicht zu groß ist und bei dem störende Reflexe des Beleuchtungsstrahls beim Durchtritt durch das Objektiv eine Beobachtungsqualität nicht zu stark mindern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Stereomikroskopiesystem gemäß Anspruch 1 und ein Stereomikroskopieverfahren gemäß Anspruch 20 Vorteilhafter Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Vergleichsbeispiel sieht ein Stereomikroskopiesystem zur Beobachtung eines Objekts vor, welches ein Objektiv mit wenigstens einer Objektivlinse und wenigstens eine erste Beobachtungsoptik und wenigstens eine zweite Beobachtungsoptik umfaßt, wobei die beiden Beobachtungsoptiken der Erzeugung eines Stereo-Abbilds dienen, das aus zwei Teilbildern besteht. Vorzugsweise dient die erste Beobachtungsoptik der Erzeugung des Teilbilds der einen Stereoansicht, also beispielsweise eines linken Teilbilds, während die zweite Beobachtungsoptik die gleiche Funktion für die andere Stereoansicht wahrnimmt, also beispielsweise die Erzeugung eines rechten Teilbilds.
Hierzu kann die erste und die zweite Beobachtungsoptik ein erstes und ein zweites Okular zur Erzeugung des Stereo-Abbilds aufweisen, welche einem ersten Beobachter ermöglichen, ein Stereoabbild des Objekts über seine beiden Augen wahrzunehmen.
Die erste Beobachtungsoptik und die zweite Beobachtungsoptik sind in je einem Beobachtungsstrahlengang des Stereomikroskopiesystems dem Objektiv nachfolgend angeordnet. Die Beobachtungsstrahlengänge durchsetzen dieses und nehmen in einer Ebene der Linse des Objektivs verschiedene und höchstens teilweise überlappene der Strahlquerschnitte ein. Das Objektiv weist wenigstens eine Linse auf, welche ein gemeinsames Element beider Beobachtungsoptiken ist.
Das Stereomikroskopiesystem umfaßt ferner eine erste Beleuchtungsoptik und eine zweite Beleuchtungsoptik, welche unabhängig voneinander schaltbare Beleuchtungslichtstrahlen erzeugen, die auf das zu untersuchende Objekt gerichtet sind. Auch die Beleuchtungslichtstrahlen durchsetzen das Objektiv und nehmen in der Ebene der Linse verschiedene und höchstens teilweise überlappende Strahlquerschnitte ein.
Der erste Beleuchtungslichtstrahl wird auf der Bildseite der wenigstens einen Linse des Objektivs mit einem ersten Strahlteiler in den ersten Beobachtungsstrahlengang eingekoppelt, so daß ein Strahlquerschnitt des Strahlengangs der ersten Beobachtungsoptik mit einem Strahlquerschnitt des ersten Beleuchtungslichtstrahls auf einer in Richtung der Linse des Objektivs orientierten Seite des ersten Strahlteilers wenigstens teilweise überlagert ist, während die zu den gleichen Strahlengängen gehörenden Strahlquerschnitte auf einer von der Linse abgewandten Seite des Strahlteilers voneinander getrennt verlaufen.
Zur Zusammenführung bzw. Trennung des zweiten Beleuchtungslichtstrahls von dem zweiten Beobachtungsstrahlengang ist ein zweiter Strahlteiler vorgesehen, wobei der Verlauf des zweiten Beleuchtungslichtstrahls relativ zum zweiten Beobachtungsstrahlengang so entsprechend verläuft, wie der erste Beleuchtungslichtstrahl und der erste Beobachtungsstrahlengang relativ zum ersten Strahlteiler und zur wenigstens einen Linse zuvor beschrieben.
Es ist hierbei möglich, die erste und die zweite Beleuchtungsoptik derart anzusteuern, daß wahlweise der erste oder der zweite Beleuchtungslichtstrahl zur Beleuchtung des Objekts eingeschaltet und der entsprechend andere Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist, je nachdem welcher der beiden Beleuchtungslichtstrahlen in einer Beobachtungssituation geringere Störreflexe bei der Abbildung des Objekts mit der ersten oder/und zweiten Beobachtungsoptik erzeugt.
Vorzugsweise sind der erste und der zweite Strahlteiler in einem afokalen Strahlengang des Mikroskopiesystems angeordnet. Ebenfalls bevorzugt weisen der erste und zweite Strahlteiler eine teils durchlässige, teils spiegelnde Fläche auf, welche eine physikalische Strahlteilung bereitstellt, und zwar beispielsweise aufgrund von Brechungsgesetzen oder aufgrund von Polarisationseffekten. Die als physikalischer Strahlteiler wirkende Fläche kann als Teil eines Spiegels oder eines Prismas ausgeführt werden.
Gemäß eines Vergleichsbeispiels ist zur Ansteuerung der ersten und der zweiten Beleuchtungsoptik eine Steuerung vorgesehen, welche die Beleuchtungsoptiken derart ansteuert, daß der erste und der zweite Beleuchtungslichtstrahl jeweils abwechselnd an- und ausgeschaltet werden, wobei der zweite Beleuchtungslichtstrahl wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der erste Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist, und der erste Beleuchtungslichtstrahl wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der zweite Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist.
Vorzugsweise durchsetzt der Strahlengang der ersten Beobachtungsoptik den ersten Strahlteiler im wesentlichen geradlinig. Außerdem ist es von Vorteil, wenn der erste und der zweite Strahlteiler so angeordnet sind, daß sie den ersten bzw. zweiten Beleuchtungsstrahl reflektieren.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß Strahlengänge des ersten bzw. zweiten Beleuchtungslichtstrahls an der wenigstens einen Linse des Objektivs teilweise in den Strahlengang der ersten bzw. zweiten Beobachtungsoptik reflektiert werden.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß ein Strahlquerschnitt des ersten Beleuchtungslichtstrahls in einer Ebene der wenigstens einen Linse des Objektivs versetzt zu einem Strahlquerschnitt des zweiten Beleuchtungslichtstrahls angeordnet ist. Gleichzeitig ist ein Querschnitt eines der ersten Beobachtungsoptik zugeführten ersten Abbildungslichtstrahls in der Ebene der wenigstens einen Linse des Objektivs versetzt zu einem Querschnitt eines der zweiten Beobachtungsoptik zugeführten zweiten Abbildungslichtstrahls angeordnet. Dabei ist ein Abstand zwischen dem Querschnitt des ersten Abbildungslichtstrahls und dem Querschnitt des ersten Beleuchtungslichtstrahls kleiner, als ein Abstand zwischen dem Querschnitt des ersten Abbildungslichtstrahls und dem Querschnitt des zweiten Beleuchtungslichtstrahls. Gleiches gilt dann für den Abstand zwischen dem Querschnitt des zweiten Abbildungslichtstrahls und dem Querschnitt des zweiten Beleuchtungslichtstrahls im Verhältnis zu einem Abstand zwischen dem Querschnitt des zweiten Abbildungslichtstrahls und dem Querschnitt des ersten Beleuchtungslichtstrahls.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß sich in einer Ebene einer Linse des Objektivs Strahlquerschnitte der Strahlengänge der ersten und der zweiten Beobachtungsoptik teilweise überlappen. Alternativ oder zusätzlich können sich auch Strahlquerschnitte des ersten und des zweiten Beleuchtungslichtstrahls in einer Ebene einer Linse des Objektivs teilweise überlappen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfaßt die erste Beobachtungsoptik eine erste Kamera, um ein Abbild des Objekts aufzunehmen, und die zweite Beobachtungsoptik umfaßt eine zweite Kamera, um ebenfalls ein Abbild des Objekts aufzunehmen. Hierbei haben die beiden Kameras zeitlich wiederkehrende Belichtungszeitdauern, welche zeitlich derart aufeinander abgestimmt sind, daß diese zeitlich höchstens teilweise überlappen und insbesondere zeitlich gar nicht überlappen. Insbesondere ist es bevorzugt, daß jeweils ein zeitlicher Beginn der Belichtungszeitdauern der zweiten bzw. ersten Kamera um mehr als ein Viertel einer Belichtungszeitdauer der ersten bzw. zweiten Kamera nach einem zeitlichen Beginn der Belichtungszeitdauern der ersten bzw. zweiten Kamera zeitlich angeordnet ist.
Die Bilder der Kamera können beispielsweise auf Bildschirmen oder anderen Anzeigevorrichtungen dargestellt werden, wie etwa Anzeigen in einer kopfgetragenen Anzeigevorrichtung (”head mounted display”). Die erste Kamera nimmt dann ein Bild des Objekts auf, wenn gerade der Beleuchtungslichtstrahl eingeschaltet ist, der in dem Bild der ersten Kamera die geringeren Reflexe erzeugt. Daraufhin wird der andere Beleuchtungslichtstrahl eingeschaltet, und die zweite Kamera nimmt ein Bild des Objekts auf. Die beiden durch die erste und die zweite Kamera aufgenommenen Bilder können dann zur Anzeige gebracht werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist in einem Strahlengang des ersten oder/und des zweiten Beleuchtungslichtstrahls ein schaltbarer Verschluß vorgesehen, um den jeweiligen Lichtstrahl wahlweise durchzulassen oder zu unterbrechen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfaßt die erste oder/und die zweite Beleuchtungsoptik eine schaltbare Lichtquelle, welche wahlweise an- und ausschaltbar ist, um den Beleuchtungslichtstrahl an- und auszuschalten. Vorzugsweise sind die beiden Verschlüsse in einem von dem Strahlengang der jeweiligen Beobachtungsoptiken getrennten Teil der Strahlengänge der jeweiligen Beleuchtungsoptiken angeordnet.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfaßt die erste oder/und zweite Beobachtungsoptik einen dritten bzw. vierten schaltbaren Verschluß, um die Erzeugung des Abbilds des Objekts durch die jeweilige Beobachtungsoptik wahlweise zu unterbrechen. Hierdurch ist es möglich, die Erzeugung des Abbilds des Objekts durch eine der beiden Beobachtungsoptiken gerade dann zu unterbrechen, wenn einer der beiden Beleuchtungslichtstrahlen in dem durch diese Beobachtungsoptik erzeugten Abbild des Objekts besonders starke Störreflexe erzeugen würde.
Insbesondere ist es hierbei möglich, die erste Beobachtungsoptik zum Beispiel für die Erzeugung eines linken Teilbilds eines stereoskopischen Abbilds des Objekts einzusetzen und die zweite Beobachtungsoptik zur Erzeugung eines entsprechenden rechten Teilbilds des Objekts einzusetzen. Dann kann der erste Beleuchtungslichtstrahl einen Bereich der wenigstens einen Objektivlinse durchsetzen, welcher auch von dem Beobachtungsstrahlenbündel der ersten Beobachtungsoptik durchsetzt ist, und der zweite Beleuchtungslichtstrahl kann einen Bereich der wenigstens einen Objektivlinse durchsetzen, der auch von dem Beobachtungsstrahlenbündel der zweiten Beobachtungsoptik durchsetzt ist. Der Verschluß der ersten Beobachtungsoptik blockiert dann deren Beobachtungsstrahlengang, wenn der erste Beleuchtungslichtstrahl eingeschaltet ist, so daß die in dem von dem ersten Beleuchtungslichtstrahl durchsetzten Bereich der Objektivlinse erzeugten Reflexe durch die erste Beobachtungsoptik nicht wahrgenommen werden. Allerdings ist hierbei der Verschluß in der zweiten Beobachtungsoptik geöffnet, so daß das rechte Auge das mit dem ersten Beleuchtungslichtstrahl beleuchtete Objekt wahrnehmen kann. Darauffolgend wird der Schaltzustand der Verschlüsse geändert, so daß der Verschluß in der zweiten Beobachtungsoptik blockiert ist, wenn der erste Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist und der zweite Beleuchtungslichtstrahl das Objekt beleuchtet, dessen Abbild dann durch die erste Beobachtungsoptik mit dem linken Auge wahrgenommen werden kann.
Der schaltbare Verschluß kann eine schwenkbare Blende, wie etwa ein Chopperrad, ein Flüssigkristallichtventil, einen schwenkbaren Spiegel oder dergleichen umfassen.
Die Umschaltung der Verschlüsse in der ersten bzw. der zweiten Beobachtungsoptik und das An- und Ausschalten der Beleuchtungslichtstrahlen kann hierbei so schnell erfolgen, daß beide Augen durch die beiden Beobachtungsoptiken jeweils ein flimmerfreies Abbild des Objekts wahrnehmen können, welches durch Störreflexe in nur geringem Maße gemindert ist, obwohl die beiden Beleuchtungslichtstrahlen das Objektiv durchsetzen. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Frequenz, mit der die Beleuchtungslichtstrahlen abwechselnd an- und ausgeschaltet werden, mindestens 10 Hz, insbesondere bevorzugt, mindestens 20 Hz beträgt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dient die erste Beobachtungsoptik der Erzeugung eines Abbilds für einen ersten Benutzer des Stereomikroskopiesystems, und die zweite Beobachtungsoptik dient der Erzeugung des Abbilds des Objekts für einen zweiten Benutzer des Stereomikroskopiesystems. Die Abbilder des Objekts für den ersten und den zweiten Benutzer werden dann abwechselnd erzeugt, wobei auch der erste und der zweite Beleuchtungslichtstrahl abwechselnd an- und ausgeschaltet werden, im Hinblick darauf, die Abbilder des Objekts für die beiden Benutzer möglichst wenig durch Störreflexe zu beeinträchtigen, welche die Beleuchtungslichtstrahlen beim Durchsetzen des Objektivs erzeugen. Hierbei kann sowohl die erste Beobachtungsoptik für den ersten Benutzer als auch die zweite Beobachtungsoptik für den zweiten Benutzer als eine Stereo-Beobachtungsoptik ausgebildet sein.
Gemäß der Erfindung umfaßt eine erste und eine zweite Beobachtungsoptik zur Erzeugung eines aus zwei ersten Teilbildern bestehenden ersten Stereo-Abbilds des Objekts. Eine dritte und eine vierte Beobachtungsoptik dient der Erzeugung eines aus zwei zweiten Teilbildern bestehenden zweiten Stereo-Abbilds des Objekts. Eine erste, zweite, dritte und vierte Beleuchtungsoptik ist vorgesehen zur Erzeugung eines schaltbaren ersten bzw. zweiten bzw. dritten bzw. vierten Beleuchtungslichtstrahls zur Beleuchtung des Objekts. Außerdem umfaßt diese Ausführungsform ein Objektiv mit wenigstens einer Linse, welche ein Element sowohl der ersten, zweiten, dritten und vierten Beobachtungsoptik als auch der ersten, zweiten, dritten und vierten Beleuchtungsoptik ist; und eine Steuerung, die dazu ausgebildet ist, die erste und die dritte Beleuchtungsoptik derart anzusteuern, daß der erste und dritte Beleuchtungslichtstrahl abwechselnd an- und ausgeschaltet werden. Dabei wird der dritte Beleuchtungslichtstrahl wenigstens zeitweise dann angeschaltet, wenn der erste Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist, und der erste Beleuchtungslichtstrahl wenigstens zeitweise dann angeschaltet, wenn der dritte Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist.
Die Erfindung sieht vor, daß die Steuerung, die zweite und dritte Beleuchtungsoptik derart ansteuert, daß der zweite und dritte Beleuchtungslichtstrahl abwechselnd an- und ausgeschaltet wird, wobei der dritte Beleuchtungslichtstrahl wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der zweite Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist, und der zweite Beleuchtungslichtstrahl wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der dritte Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist.
Außerdem ist vorgesehen, daß die Steuerung die erste und die zweite Beleuchtungsoptik derart ansteuert, daß der erste und der zweite Beleuchtungslichtstrahl abwechselnd an- und ausgeschaltet werden, wobei der zweite Beleuchtungslichtstrahl wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der erste Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist, und der erste Beleuchtungslichtstrahl wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der zweite Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist.
Die Steuerung ist dazu ausgebildet die dritte und die vierte Beleuchtungsoptik derart anzusteuern, daß der dritte und vierte Beleuchtungslichtstrahl abwechselnd an- und ausgeschaltet werden, wobei der vierte Beleuchtungslichtstrahl wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der dritte Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist, und wobei der dritte Beleuchtungslichtstrahl wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der vierte Beleuchtungslichtstrahl ausgeschaltet ist.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn einer der Strahlengänge der ersten Beobachtungsoptik und wenigstens einer der Strahlengänge des dritten oder des vierten Beleuchtungslichtstrahls einen dritten Strahlteiler des Stereomikroskopiesystems gemeinsam durchsetzen oder an diesem dritten Strahlteiler reflektiert werden.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn einer der Strahlengänge der ersten Beobachtungsoptik und wenigstens einer der Strahlengänge der dritten oder der vierten Beobachtungsoptik einen vierten Strahlteiler des Stereomikroskopiesystems gemeinsam durchsetzen oder an diesem vierten Strahlteiler reflektiert werden.
Die Erfindung für mindestens zwei Beobachter sieht vor, daß eine relative Drehstellung einer Stereobasis zwischen den Strahlengängen der ersten und der zweiten Beobachtungsoptik gegenüber einer Drehstellung einer Stereobasis zwischen den Strahlengängen der dritten und der vierten Beobachtungsoptik veränderbar ist. Dabei kann die erste Beobachtungsoptik zusammen mit der zweiten Beobachtungsoptik frei drehbar sein oder/und wobei die dritte Beobachtungsoptik gemeinsam mit der vierten Beobachtungsoptik frei drehbar sein.
Vorteilhafterweise ist die Steuerung dazu ausgebildet, das abwechselnde An- und Ausschalten der Beleuchtungslichtstrahlen nach einem periodischen Zeitschema durchzuführen.
Das Zeitschema mit vier Zeitphasen sieht vor, daß das An- bzw. Ausschalten der vier Beleuchtungslichtstrahlen zu unterschiedlichen Zeiten erfolgt.
In dem Zeitschema mit zwei Zeitphasen erfolgt das Anschalten für ein erstes Paar der vier Beleuchtungslichtstrahlen gleichzeitig und das Ausschalten für dieses Paar erfolgt ebenfalls gleichzeitig, wobei das An- bzw. Ausschalten für das andere Paar der vier Beleuchtungslichtstrahlen in einem Gegentakt dazu durchgeführt wird.
Bei den Zeitschemen mit zwei Zeitphasen ist es besonders bevorzugt, wenn das erste Paar der Beleuchtungslichtstrahlen aus der ersten Beleuchtungslichtquelle sowie der dritten oder vierten Beleuchtungslichtquelle besteht.
Die Erfindung sieht vor, daß die Steuerung das Zeitschema in Abhängigkeit von einer Einstellung des Stereomikroskopiesystems ändert oder auswählt und das geänderte bzw. ausgewählte Zeitschema anwendet. Dabei ist vorgesehen, dass die Steuerung das Zeitschema in Abhängigkeit von der relativen Drehstellung ändert bzw. auswählt. Insbesondere ist es bevorzugt, daß die Steuerung die Beleuchtungslichtstrahlen in dem Zeitschema mit zwei Zeitphasen betreibt, wenn der Betrag eines Winkels zwischen den beiden Stereobasen kleiner ist als ein erster Wert, und die Beleuchtungslichtstrahlen sonst aber in dem Zeitschema mit vier Zeitphasen betreibt.
Unter einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Stereomikroskopieverfahren vor, welches umfaßt: wiederholtes Erzeugen eines ersten Abbilds eines Objekts mittels eines ein Objektiv durchsetzenden ersten Abbildungslichtstrahls, wiederholtes Erzeugen eines zweiten Abbilds eines Objekts mittels eines das Objektiv versetzt zu dem ersten Abbildungslichtstrahl durchsetzenden zweiten Abbildungslichtstrahls, wiederholtes Beleuchten des Objekts mit einem das Objektiv durchsetzenden ersten Beleuchtungslichtstrahl, und wiederholtes Beleuchten des Objekts mit einem das Objektiv versetzt zu dem ersten Beleuchtungslichtstrahl durchsetzenden zweiten Beleuchtungslichtstrahl, wobei das Erzeugen des ersten Abbilds dann erfolgt, wenn der erste Beleuchtungslichtstrahl angeschaltet ist und der zweite Beleuchtungslichtstrahl im wesentlichen ausgeschaltet ist, und wobei das Erzeugen des zweiten Abbilds dann erfolgt, wenn der zweite Beleuchtungslichtstrahl angeschaltet ist und der erste Beleuchtungslichtstrahl im wesentlichen ausgeschaltet ist.
Das erfindungsgemäße Stereomikroskopieverfahren umfaßt ein wiederholtes Beleuchten eines Objekts mit einem ein Objektiv durchsetzenden zweiten Beleuchtungslichtstrahl und wiederholtes Erzeugen eines ersten Teilbilds eines ersten Stereo-Abbilds eines Objekts mittels eines das Objektiv durchsetzenden ersten Abbildungslichtstrahls, wiederholtes Beleuchten des Objekts mit einem das Objektiv durchsetzenden ersten Beleuchtungslichtstrahl und ein wiederholtes Erzeugen eines zweiten Teilbilds des ersten Stereo-Abbilds des Objekts mittels eines das Objektiv durchsetzenden zweiten Abbildungslichtstrahls. Dabei erfolgt das Erzeugen des ersten Teilbilds des ersten Stereo-Abbilds dann, wenn der zweite Beleuchtungslichtstrahl angeschaltet ist und der erste Beleuchtungslichtstrahl im wesentlichen ausgeschaltet ist. Das Erzeugen des zweiten Teilbilds des ersten Stereo-Abbilds erfolgt, wenn der erste Beleuchtungslichtstrahl angeschaltet ist und der zweite Beleuchtungslichtstrahl im wesentlichen ausgeschaltet ist. Hierbei wird der erste Beleuchtungslichtstrahl an einer teilweise lichtdurchlässigen Strahlteilerfläche eines ersten Strahlteilers mit dem Strahlengang einer ersten Beobachtungsoptik in entgegengesetzter Lichtausbreitungsrichtung zusammengeführt. Entsprechend wird der zweite Beleuchtungslichtstrahl an einer teilweise lichtdurchlässigen Strahlteilerfläche eines zweiten Strahlteilers mit dem Strahlengang einer zweiten Beobachtungsoptik in entgegengesetzter Lichtausbreitungsrichtung zusammengeführt.
Das Stereomikroskopieverfahren umfaßt ein wiederholtes Beleuchten eines Objekts mit einem ein Objektiv durchsetzenden ersten Beleuchtungslichtstrahl und ein wiederholtes Beleuchten mit einem das Objektiv versetzt zu dem ersten Beleuchtungslichtstrahl durchsetzenden zweiten Beleuchtungslichtstrahl. Außerdem wird das Objekts wiederholt mit einem das Objektiv durchsetzenden dritten Beleuchtungslichtstrahl beleuchtet und mit einem das Objektiv versetzt zu dem dritten Beleuchtungslichtstrahl durchsetzenden vierten Beleuchtungslichtstrahl. Weiterhin umfaßt dieses Stereomikroskopieverfahren ein wiederholtes Erzeugen eines ersten und eines zweiten Teilbilds eines ersten Stereo-Abbilds eines Objekts mittels eines das Objektiv durchsetzenden ersten bzw. zweiten Abbildungslichtstrahls und ein wiederholtes Erzeugen eines ersten und eines zweiten Teilbilds eines zweiten Stereo-Abbilds eines Objekts mittels eines das Objektiv durchsetzenden dritten bzw. vierten Abbildungslichtstrahls. Dabei erfolgt das Erzeugen des ersten bzw. zweiten Teilbilds des ersten Stereo-Abbilds dann, wenn der erste bzw. zweite Beleuchtungslichtstrahl im wesentlichen ausgeschaltet ist, während das Erzeugen des ersten bzw. zweiten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds erfolgt, wenn der dritte bzw. vierte Beleuchtungslichtstrahl im wesentlichen ausgeschaltet ist.
In einem ersten Betriebsmodus eines solchen Stereomikroskopieverfahrens erfolgt das Erzeugen des ersten bzw. zweiten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds, wenn der vierte bzw. dritte Beleuchtungslichtstrahl angeschaltet ist und der erste und zweite sowie der dritte bzw. vierte Beleuchtungslichtstrahl im wesentlichen ausgeschaltet ist.
In einem zweiten Betriebsmodus eines solchen Stereomikroskopieverfahrens erfolgt das Erzeugen des ersten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds, wenn der erste Beleuchtungslichtstrahl angeschaltet ist und der zweite Beleuchtungslichtstrahl im wesentlichen ausgeschaltet ist, während das Erzeugen des zweiten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds erfolgt, wenn der zweite Beleuchtungslichtstrahl angeschaltet ist und der erste Beleuchtungslichtstrahl im wesentlichen ausgeschaltet ist.
Das Stereomikroskopieverfahren sieht vor, daß eine relative Drehstellung einer Stereobasis zwischen dem ersten und zweiten Beleuchtungslichtstrahl gegenüber einer Drehstellung einer Stereobasis zwischen dem dritten und vierten Beleuchtungslichtstrahl veränderbar ist. Hierbei ist vorgesehen, dass das Verfahren eine Auswahl zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmodus in Abhängigkeit von der Drehstellung umfaßt.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt
1 einen schematischen Aufbau eines Stereomikroskopiesystems,
2 zeitliche Verläufe zur Ansteuerung von Strahlverschlüssen in dem Stereomikroskopiesystem gemäß 1,
3 einen schematischen Aufbau eines weiteren Stereomikroskopiesystems,
4 für das Stereomikroskopiesystem gemäß 1 und 3 beispielhaft relative Lagen von Strahlquerschnitten der Strahlengänge der ersten und der zweiten Beobachtungsoptik und von Strahlquerschnitten der Strahlengänge des ersten und des zweiten Beleuchtungslichtstrahls,
5 einen schematischen Aufbau eines Stereomikroskopiesystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
6 zeitliche Verläufe zur Ansteuerung von Strahlverschlüssen in dem Stereomikroskopiesystem gemäß 6,
7 zeigt für das Stereomikroskopiesystem gemäß 5 und 8 beispielhaft eine Drehstellung einer Stereobasis zwischen den Strahlengängen der ersten und der zweiten Beobachtungsoptik und eine Drehstellung einer Stereobasis zwischen den Strahlengängen der dritten und der vierten Beobachtungsoptik, und
8 einen schematischen Aufbau eines Stereomikroskopiesystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In 1 ist ein Stereomikroskopiesystem 1 mit einem Objektiv 5 mit einer optischen Achse 7 schematisch dargestellt. Das Objektiv 5 umfaßt mehrere Linsen 9, welche mit Abstand voneinander entlang der optischen Achse 7 angeordnet sind und hierbei insbesondere auch aneinander gekittet sein können. In einer Objektebene 11 des Objektivs 5 ist das zu untersuchende Objekt anordenbar. Ein von dem Objekt 11 in einen Raumwinkelbereich ausgehendes objektseitiges Abbildungsstrahlenbündel 13 wird von dem Objektiv 5 in ein paralleles bildseitiges Strahlenbündel 15 überführt. In dem bildseitigen Strahlenbündel 15 sind zwei Beobachtungsoptiken 17R und 17L angeordnet, welche mehrere optische Komponenten aufweisen, die entlang von optischen Achsen 19R und 19L der Beobachtungsoptiken aufgereiht sind, wobei die optischen Achsen 19R und 19L mit Abstand von der optischen Achse 7 des Objektivs 5 angeordnet sind. Die Beobachtungsoptiken 17R und 17L greifen jeweils ein Teilstrahlenbündel 21R bzw. 21L aus dem bildseitigen Strahlenbündel 15 heraus und führen dieses jeweils einem Okular 23R bzw. 23L eines Binokulartubus zu, welcher neben den Okularen 23R, 23L auch für jeden Strahlengang 24R, 24L ein oder mehrere Tubuslinsen umfaßt, die allerdings in der 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. In die Okulare 23R und 23L nimmt ein Benutzer des Stereomikroskopiesystems 1 mit seinem rechten bzw. linken Auge Einblick.
Eine jede Beobachtungsoptik 17R, 17L umfaßt ein Zoomsystem 25R, 25L mit mehreren relativ zueinander verlagerbaren Linsenbaugruppen 27R, 27L, um eine Vergrößerung des in den Okularen 23R, 23L wahrnehmbaren Abbilds der Objektebene 11 zu ändern.
In einem Strahlengang 24R, 24L zwischen dem Zoomsystem 25R, 25L und dem Okular 23R, 23L ist ein Strahlteiler 29R, 29L angeordnet, welcher von der optischen Achse 19R, 19L der jeweiligen Beobachtungsoptik 17R, 17L geradlinig durchsetzt wird. Der Strahlteiler 29R, 29L dient zur Einkopplung eines Beleuchtungslichtstrahls 31R, 31L und zur Überlagerung des Beleuchtungslichtstrahls mit dem Strahlengang 24R, 24L der Beobachtungsoptik 17R, 17L. Der Beleuchtungslichtstrahl 31R, 31L wird von einer Lichtquelle 33R, 33L erzeugt, deren Licht an einem Hohlspiegel 35R, 35L reflektiert und durch eine Kollimationsoptik 37R, 37L zu dem Beleuchtungslichtstrahl 31R, 31L geformt wird. In einem Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahls 31R, 31L ist jeweils ein durch einen Motor 39R, 39L getriebenes Chopperrad 41R, 41L angeordnet, um den Beleuchtungslichtstrahl 31R, 31L abwechselnd freizugeben und zu unterbrechen. Die Motoren 39L und 39R werden von einer Steuerung 43 derart angesteuert, daß der Beleuchtungslichtstrahl 31R zu Zeitdauern freigegeben ist, in welchen der Lichtstrahl 31L durch einen Flügel des Chopperrads 41L blockiert ist, und daß der Lichtstrahl 31L während solcher Zeitdauern freigegeben ist, in denen der Beleuchtungslichtstrahl 31R durch einen Flügel des Chopperrads 41R blockiert ist.
In 2a ist ein Zeitverlauf einer Intensität I des Beleuchtungslichtstrahls 31R als Linie 44aR schematisch dargestellt, und in 2b ist ein zeitlicher Verlauf der Intensität des Beleuchtungslichtstrahls 31L als Kurve 44aL schematisch dargestellt. Eine Zeitdauer a, während der die Lichtstrahlen 31R, 31L periodisch eingeschaltet sind, beträgt 8 ms, und eine Zeitdauer b, während der die Lichtstrahlen 31R, 31L periodisch ausgeschaltet sind, beträgt 12 ms, so daß die Intensität der Beleuchtungslichtstrahlen 31R, 31L mit einer Frequenz von 50 Hz moduliert ist.
Somit wird das Objekt 11 abwechselnd durch einen der beiden Beleuchtungslichtstrahlen 31R, 31L beleuchtet, wobei die Beleuchtungslichtstrahlen jeweils eines der Zoomsysteme 25R, 25L separat durchsetzen und die Linsen 9 des Objektivs 5 gemeinsam durchsetzen.
In den Strahlengängen der Beobachtungsoptiken 17R, 17L ist jeweils zwischen dem Strahlteiler 29R, 29L und dem Okular 23R, 23L ein schaltbarer Strahlverschluß 47R, 47L angeordnet, um die Zuführung des Lichts der Teilstrahlenbündel 21R, 21L zu den Okularen 23R, 23L wahlweise zu unterbrechen. Die Strahlverschlüsse 47R, 47L können ein Flüssigkristall-Lichtventil und insbesondere einen ferroelektrischen Verschluß oder einen Polymershutter umfassen. Die Verschlüsse 47R, 47L sind ebenfalls durch die Steuerung 43 kontrolliert. Hierbei wird die Abbildung zu dem Okular 23R während der Zeitperioden freigegeben, während denen der Beleuchtungslichtstrahl 31L das Objekt 11 beleuchtet. Während dieser Zeiten ist dann die Abbildung zu dem Okular 23L blockiert. Umgekehrt ist die Abbildung zu dem Okular 23L von dem Verschluß 47L dann freigegeben, wenn der Beleuchtungslichtstrahl 31R das Objekt beleuchtet. Während dieser Zeiten ist dann der Verschluß 47R geschlossen.
In den 2c und 2d sind zeitliche Verläufe einer Transmission T der beiden Strahlverschlüsse 47R, 47L als Linien 51aR bzw. 51aL dargestellt.
Ein jeder der Beleuchtungslichtstrahlen 31R, 31L kann beim Durchsetzen der Linsen 9 des Objektivs 5 an deren Grenzflächen Reflexe erzeugen. Allerdings entstehen diese Reflexe jeweils in einem Bereich des Querschnitts des Objektivs 5, welcher gerade nicht zur Erzeugung einer Abbildung des Objekts 11 zu den Okularen 23R bzw. 23L verwendet wird. Somit durchsetzen die gerade zur Abbildung des Objekts eingesetzten Beobachtungsstrahlenbündel 21R, 21L jeweils einen Bereich der Linsen 9 des Objektivs 5, welcher nicht zum Durchtritt des jeweiligen Beleuchtungslichtstrahls 31R, 31L verwendet wird. Insgesamt sind damit die erzeugte Abbilder des Objekts 11 durch Reflexe der Beleuchtungslichtstrahlen im wesentlichen ungestört, obwohl die Beleuchtungslichtstrahlen die Linsen 9 des Objektivs 5 durchsetzen.
Nachfolgend werden weitere Varianten der anhand der 1 und 2 erläuterten Ausführungsform beschrieben. Hierbei sind Komponenten, die Komponenten der 1 und 2 hinsichtlich ihrer Funktion oder ihres Aufbaus entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern wie in den 1 und 2 versehen, zur Unterscheidung jedoch durch einen Buchstaben ergänzt.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Stereomikroskopiesystems 1b schematisch dargestellt.
Das Stereomikroskopiesystem 1b umfaßt ein Objektiv 5b mit einer optischen Achse 7b und einer Objektebene 11b. Von einem in der Objektebene 11b angeordneten Objekt geht ein objektseitiges Beobachtungsstrahlenbündel 13b aus, welches von dem Objektiv 5b aufgenommen und nach Unendlich abgebildet bzw. in ein paralleles bildseitiges Strahlenbündel 15b überführt wird.
Im Strahlengang des bildseitigen Strahlenbündels 15b sind zwei Zoomsysteme 25bR und 25bL angeordnet, welche jeweils eine optische Achse 19bL bzw. 19bR aufweisen. Die optischen Achsen 19bL und 19bR der Zoomsysteme 25bR und 25bL sind parallel zur optischen Achse 7b orientiert und weisen einen Abstand c voneinander auf. In die Zoomsysteme 25bR, 25bL eintretende Teilstrahlenbündel 21bR, 21bL werden den Kameras 65bR und 65bL zugeführt, welche beispielsweise CCD-Kameras sind. Dabei ist die Kamera 65bR fest dem Zoomsystem 25bR zugeordnet, und die Kamera 65bL ist fest dem Zoomsystem 25bL zugeordnet.
Blickwinkel der beiden von den Kameras 65bR, 65bL erzeugten Bilder auf die Objektebene unterscheiden sich um einen Winkel 2α. Die von den Kameras 65bR, 65bL aufgenommenen Bilder werden von einer Steuerung 43b digital ausgelesen und entweder gespeichert oder direkt an zwei Anzeigen 67bR und 67bL einer kopfgetragenen Anzeigevorrichtung bzw. einem head mounted display 69b ausgegeben, wobei die Anzeige 67bR das von der Kamera 65bR empfangene Bild darstellt und die Anzeige 67bL das von der Kamera 65bL empfangene Bild darstellt. Da den beiden Augen des Benutzers Bilder des gleichen Objekts, allerdings bei Betrachtung aus unterschiedlichen Blickwinkeln α, –α zugeführt werden, sind die beiden Bilder ein Stereo-Bildpaar, das heißt ein solches Paar von Bildern, welches bei dem Benutzer einen stereoskopischen Raumeindruck des Objekts 11b hervorruft.
Für einen weiteren Benutzer werden die von den Kameras 65bR, 65bL aufgenommenen Bilder gleichzeitig zu zwei weiteren Anzeigen 67bR'' und 67bL'' einer weiteren kopfgetragenen Anzeigevorrichtung bzw. head mounted display 69b'' ausgegeben.
Die beiden Kameras 65bR, 65bL und die beiden Zoomsysteme 25bR, 25bL sind fest an einer gemeinsamen Halterung 71b montiert, welche um die optische Achse 7b drehbar ist (vergleiche Winkel φb in 3). Zum Antrieb der Halterung 71b zusammen mit den Zoomsystemen 25bR, 25bL und Kameras 65bR, 65bL ist ein von der Steuerung 43b angesteuerter Motor 73b vorgesehen. Ein Betätigen des Motors 73b führt dazu, daß sich auch die den Kameras 65bR, 65bL zugeführten Teilstrahlenbündel 21bR, 21bL relativ zu dem Strahlquerschnitt des parallelen bildseitigen Strahlenbündels 15b verlagern. Hierdurch ändern sich auch die Blickrichtungen auf das Objekt 11b der auf den Anzeigen 67bR, 67bL dargestellten Bilder des Objekts 11b in azimutaler Richtung (siehe Winkel φb in 3) um die optische Achse 7b herum, das heilt eine Stereobasis für die stereoskopische Betrachtung des Objekts 11b wird um die optische Achse 7b verdreht.
In dem Strahlengang 24bR, 24bL zwischen dem Zoomsystem 25bR, 25bL und der Kamera 65bR, 65bL ist ein halbdurchlässiger Spiegel 29bR, 29bL angeordnet, um einen Beleuchtungslichtstrahl 31bR, 31bL in den Beobachtungsstrahlengang 24bR, 24bL des Stereomikroskopiesystems 1b einzukoppeln. Der Beleuchtungslichtstrahl 31bR, 31bL wird von einer schaltbaren Lichtquelle 33bR, 33bL, wie etwa einer Leuchtdiode oder dergleichen, erzeugt und durch eine Kollimationsoptik 37bR, 37bL geformt.
Die Lichtquellen 33bR, 33bL werden von der Steuerung 43b kontrolliert und nach einem Zeitschema angesteuert, wie dies in den 2a und 2b durch die Linien 44R und 44L dargestellt ist. Somit ist der Beleuchtungslichtstrahl 31bR während Zeitdauern eingeschaltet, in denen der Beleuchtungslichtstrahl 31bL ausgeschaltet ist, und der Beleuchtungslichtstrahl 31bL ist während Zeitdauern eingeschaltet, in denen der Beleuchtungslichtstrahl 31bR ausgeschaltet ist. Die Steuerung 43b kontrolliert ferner die beiden Kameras 65bR und 65bL derart, daß deren Integrationszeitdauern zeitlich versetzt zueinander angeordnet sind, wie dies in den 2c und 2d durch die Linien 51aR bzw. 51aL symbolisch dargestellt ist. Die Kamera 65bR ist damit während Zeitdauern lichtempfindlich und integriert Strahlungsintensität zu Bildern, während denen der Beleuchtungslichtstrahl 31bR ausgeschaltet und der Beleuchtungslichtstrahl 31bL eingeschaltet ist. Umgekehrt ist die Kamera 65bL während Zeitdauern lichtempfindlich und integriert Strahlungsintensitäten zu Bildern, während denen der Beleuchtungslichtstrahl 31bL ausgeschaltet und der Beleuchtungslichtstrahl 31bR eingeschaltet ist. Ähnlich wie bei der anhand der 1 erläuterten Ausführungsform ist hierdurch eine Erzeugung von Reflexen durch die Beleuchtungslichtstrahlen in den jeweils durch die Kameras aufgenommenen Bildern reduziert.
In 4a ist eine Ausführungsform dargestellt, in der sich Strahlquerschnitte 75cR, 75cL der Strahlengänge der ersten und der zweiten Beobachtungsoptik in einer Ebene der Linse 9 des Objektivs 5 teilweise überlappen. Die gleiche Figur zeigt auch, wie sich Strahlquerschnitte 77cR, 77cL des ersten und des zweiten Beleuchtungslichtstrahls überlappen.
In 4b ist weitere Ausführungsform dargestellt, in der sich Strahlquerschnitte 77cR, 77cL des ersten und des zweiten Beleuchtungslichtstrahls in einer Ebene der Linse 9 des Objektivs 5 überlappen, während sich die Strahlquerschnitte 75cR, 75cL der Strahlengänge der ersten und der zweiten Beobachtungsoptik nicht in dieser Ebene der Linse 9 überlappen. Außerdem sind hier die Strahlengänge der Beleuchtungsoptiken so geformt, daß sie in der Ebene der Linse 9 eine größere Strahlquerschnittsfläche aufweisen, als die Strahlengänge der Beobachtungsoptiken.
In 5 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stereomikroskopiesystems 1e schematisch dargestellt. Das Stereomikroskopiesystem 1e umfaßt ein Objektiv 5e mit einer optischen Achse 7e und einer Objektebene 11e. Von einem in der Objektebene 11a angeordneten Objekt geht ein objektseitiges Beobachtungsstrahlenbündel 13e aus, welches von dem Objektiv 5e aufgenommen und nach Unendlich abgebildet bzw. in ein paralleles bildseitiges Strahlenbündel 15e überführt wird.
Im Beobachtungsstrahlengang hinter dem Objektiv 5e ist ein Strahlteiler 61e mit einer unter 45° zu einer optischen Achse 7e des Objektivs 5e angeordneten halbdurchlässigen Spiegelfläche 62e angeordnet. Durch den Strahlteiler 61e wird das bildseitige parallele Strahlenbündel 15e in zwei Teile 15e' und 15e'' aufgeteilt, wobei der Strahlteil 15e' den Strahlteiler 61e geradlinig durchsetzt und der Strahlteil 15e'' unter 90° zur optischen Achse 7e aus dem Strahlteiler 61e austritt.
Im Strahlengang des bildseitigen Strahlenbündels 15e' sind hinter dem Strahlteiler 61e zwei Zoomsysteme 25eR und 25eL angeordnet, welche jeweils eine optische Achse 19eL bzw. 19eR aufweisen. Die optischen Achsen 19eL und 19eR der Zoomsysteme 25eR und 25eL sind parallel zur optischen Achse 7e orientiert und weisen einen Abstand e voneinander auf. In die Zoomsysteme 25cR, 25eL eintretende Teilstrahlenbündel 21eR, 21eL werden den Kameras 65eR und 65eL zugeführt, welche beispielsweise CCD-Kameras sind. Dabei ist die Kamera 65eR fest dem Zoomsystem 25eR zugeordnet, und die Kamera 65eL ist fest dem Zoomsystem 25eL zugeordnet.
Blickwinkel der beiden von den Kameras 65eR, 65eL erzeugten Bilder auf die Objektebene 11e unterscheiden sich um einen Winkel 2α. Die von den Kameras 65eR, 65eL aufgenommenen Bilder werden von einer Steuerung 43e digital ausgelesen und entweder gespeichert oder direkt an zwei Anzeigen 67eR und 67eL einer kopfgetragenen Anzeigevorrichtung bzw. einem head mounted display 69e ausgegeben, wobei die Anzeige 67eR das von der Kamera 65eR empfangene Bild darstellt und die Anzeige 67eL das von der Kamera 65eL empfangene Bild darstellt. Da den beiden Augen des Benutzers Bilder des gleichen Objekts, allerdings bei Betrachtung aus unterschiedlichen Blickwinkeln α, –α zugeführt werden, sind die beiden Bilder ein Stereo-Bildpaar, das heißt ein solches Paar von Bildern, welches bei dem Benutzer einen stereoskopischen Raumeindruck des Objekts 11e hervorruft.
Die beiden Kameras 65eR, 65eL und die beiden Zoomsysteme 25eR, 25eL sind fest an einer gemeinsamen Halterung 71e montiert, welche um die optische Achse 7e drehbar ist (vergleiche Winkel φe in 5). Zum Antrieb der Halterung 71e zusammen mit den Zoomsystemen 25eR, 25eL und Kameras 65eR, 65eL ist ein von der Steuerung 43e angesteuerter Motor 73e vorgesehen. Ein Betätigen des Motors 73e führt dazu, daß sich auch die den Kameras 65eR, 65eL zugeführten Teilstrahlenbündel 21eR, 21eL relativ zu dem Strahlquerschnitt des parallelen bildseitigen Strahlenbündels 15e verlagern. Hierdurch ändern sich auch die Blickrichtungen auf das Objekt 11e der auf den Anzeigen 67eR, 67eL dargestellten Bilder des Objekts 11e in azimutaler Richtung (siehe Winkel φe in 5) um die optische Achse 7e herum, das heißt eine Stereobasis für die stereoskopische Betrachtung des Objekts wird um die optische Achse 7e verdreht.
In dem Strahlengang 24eR, 24eL zwischen dem Zoomsystem 25eR, 25eL und der Kamera 65eR, 65eL ist ein halbdurchlässiger Spiegel 29eR, 29eL angeordnet, um einen Beleuchtungslichtstrahl 31eR, 31eL in den Beobachtungsstrahlengang des Stereomikroskopiesystems 1e einzukoppeln. Der Beleuchtungslichtstrahl 31eR, 31eL wird von einer schaltbaren Lichtquelle 33eR, 33eL, wie etwa einer Leuchtdiode oder dergleichen, erzeugt und durch eine Kollimationsoptik 37eR, 37eL geformt.
Die Lichtquellen 33eR, 33eL werden von der Steuerung 43e kontrolliert und nach einem Zeitschema angesteuert, wie dies in den 6a und 6b durch die Linien 44dR und 44dL dargestellt ist. Somit ist der Beleuchtungslichtstrahl 31eR während Zeitdauern eingeschaltet, in denen der Beleuchtungslichtstrahl 31eL ausgeschaltet ist, und der Beleuchtungslichtstrahl 31eL ist während Zeitdauern eingeschaltet, in denen der Beleuchtungslichtstrahl 31eR ausgeschaltet ist. Die Steuerung 43e kontrolliert ferner die beiden Kameras 65eR und 65eL derart, daß deren Integrationszeitdauern zeitlich versetzt zueinander angeordnet sind, wie dies in den 2e und 2d durch die Linien 51dR bzw. 51dL symbolisch dargestellt ist. Die Kamera 65eR ist damit während Zeitdauern lichtempfindlich und integriert Strahlungsintensität zu Bildern, während denen der Beleuchtungslichtstrahl 31eR ausgeschaltet und der Beleuchtungslichtstrahl 31eL eingeschaltet ist. Umgekehrt ist die Kamera 65eL während Zeitdauern lichtempfindlich und integriert Strahlungsintensitäten zu Bildern, während denen der Beleuchtungslichtstrahl 31eL ausgeschaltet und der Beleuchtungslichtstrahl 31eR eingeschaltet ist. Ähnlich wie bei den anhand der 1 und 3 erläuterten Ausführungsformen ist hierdurch eine Erzeugung von Reflexen durch die Beleuchtungslichtstrahlen in den jeweils durch die Kameras 65eR und 65eL aufgenommenen Bildern reduziert.
Der entlang einer gespiegelten optischen Achse 7e' unter 90° zur optischen Achse 7e des Objektivs 5e verlaufende Strahlteil 15e'' des bildseitigen Strahlenbündels 15e trifft auf zwei Zoomsysteme 25eR' und 25eL', welche entsprechende Teilstrahlenbündel Kameras 65eR' und 65eL' zuführen, welche um eine Achse φ' herum durch einen durch die Steuerung 43e kontrollierten Motor 73e' verlagerbar sind. Den den Kameras 65eR' und 65eL' zugeführten Strahlengängen wird ebenfalls jeweils ein Beleuchtungslichtstrahl 31eR' bzw. 31eL' überlagert, welche von schaltbaren Lichtquellen 33eR' und 33eL' erzeugt werden, welche ebenfalls von der Steuerung 43e kontrolliert werden. Bilder der Kameras 65eR' und 65eL' werden Anzeigen 67eR' bzw. 67eL' eines head mounted displays 69e' für einen zweiten Benutzer zugeführt. Zeitschemas für die Belichtungszeiten der Kameras 65eR', 65eL' und, die Beleuchtungslichtstrahlen 31eR' und 31eL' entsprechen denen, wie dies für die beiden anderen Kameras 65eR', 65eL' und Lichtstrahlen 31eR und 31eL vorangehend bereits erläutert wurde, weshalb auch der zweite Benutzer Bilder von dem Objekt 11e wahrnehmen kann, welche durch Reflexe der Beleuchtungsreflexe der Beleuchtungslichtstrahlen 31eR' und 31eL' nicht allzu stark gestört sind.
Hierbei können die Stereobasen für beide Benutzer jeweils unabhängig voneinander zur optischen Achse 7e orientiert werden. Eine Orientierung der den Benutzern zugeordneten Stereobasen kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer Position des Kopfes des Benutzers um die optische Achse 7e des Objektivs erfolgen. Beispiele für weitere Ausführungsformen von Stereomikroskopiesystemen, welche einem oder mehreren Benutzern Stereo-Abbilder des Objekts mit änderbarer Stereobasis zuführen, sind in der DE 103 00 925 A1 beschrieben, deren Offenbarung vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
6a zeigt ein Zeitschema, in dem die Steuerung 43 die Beleuchtungsoptiken 32eR, 32eL, 32eR', 32eL' der in den 5 und 7 gezeigten Ausführungsformen ansteuern kann. Die Intensitätsverläufe I₁, I₂, I₃, I₄, mit der das Objekt 11e durch die vier Beleuchtungslichtstrahlen 31eR, 31eL, 31eL', 31eR' abwechselnd beleuchtet wird, sind über der Zeitachse t als Kurven 44fR, 44fL, 44fR' bzw. 44fL' schematisch aufgetragen.
Die Beleuchtung erfolgt in einem Vierertakt, wobei zuerst der Beleuchtungslichtstrahl 31eR, dann in dieser Reihenfolge die Beleuchtungslichtstrahlen 31eL, 31eR' und 31eL' zum Beleuchten des Objekts freigegeben bzw. angeschaltet werden, wobei sich diese Beleuchtungsabfolge periodisch wiederholt.
Insbesondere ist es möglich, daß zu einem jeden Zeitpunkt lediglich ein Beleuchtungslichtstrahl eingeschaltet ist und lediglich eine Kamera oder auch mehrere Kameras Bilder integrieren. So kann zeitlich nacheinander sequentiell jeweils ein anderer der Beleuchtungslichtstrahlen eingeschaltet werden. Bei der Ausführungsform der 5 werden die Kameras 65eL, 65eR, 65eL' und 65eR' von der Steuerung 43e so angesteuert, daß sie die Aufnahmen synchronisiert in der Reihenfolge 65eL, 65eR, 65eL' und 65eR' durchführen, wobei sich diese Reihenfolge der Aufnahmen ebenfalls periodisch wiederholt. Bei der Ausführungsform der 7 werden die Strahlverschlüsse zum Durchleiten der Beobachtungsstrahlen in der Reihenfolge 47eL, 47eR, 47eL' und 47eR' synchronisiert mit dem Einschalten der jeweiligen Beleuchtungslichtquelle freigegeben. Dies ist in 6a mit den auf der Zeitachse t aufgetragenen Transmissionsverläufen T₁, T₂, T₃, T₄ schematisch dargestellt, wobei die Kurven 51fR, 51fL, 51fR' bzw. 51fL' den Kameras 65eR, 65eL, 65eR' bzw. 65eL' bzw. den Strahlverschlüssen 47eL, 47eR, 47eR' und 47eL' zugeordnet sind.
Je nach Bedarf im Hinblick auf die Reduzierung von durch die Beleuchtungslichtstrahlen erzeugten Störreflexen in den durch die Kameras aufgenommenen Abbildern des Objekts ist es möglich, von dem anhand der 6a erläuterten Zeitschema für die Ansteuerung der Kameras und der Beleuchtungslichtstrahlen abzuweichen. Beispielsweise ist auch eine Ausführungsform mit einer Betriebsweise möglich, bei der in folgender Reihenfolge beleuchtet wird: 31eR, 31eL, 31eL', 31eR'. Die Kameras bzw. Strahlverschlüsse werden dann von der Steuerung in folgender Abfolge angesteuert: 65eL, 65eR, 65eR' und 65eL' bzw. 47eL, 47eR, 47eR' und 47eL'. Das Zeitschema ist dann ähnlich, wie das in 6a dargestellte, wobei die zeitlichen Abläufe der Kurven 44fR' und 44fL' miteinander vertauscht sind, und ebenso die zeitlichen Abläufe der Kurven 51fR' und 51fL'.
6b zeigt ein weiteres Zeitschema, in dem die Steuerung 43 in einer weiteren Ausführungsform die Beleuchtungsoptiken 32eR, 32eL, 32eR', 32eL' ansteuern kann. Hierbei werden die Beleuchtungsoptiken in einem Zweiertakt betrieben, wobei paarweise zwei Beleuchtungsoptiken 32eR, 32eL' bzw. 32eL, 32eR' gleichzeitig angeschaltet sind, während das andere Paar 32eL, 32eR' bzw. 32eR, 32eL' von Beleuchtungsoptiken ausgeschaltet ist, wobei periodisch abwechselnd das eine Paar und das andere Paar angeschaltet bzw. ausgeschaltet wird und wobei im wesentlichen zu keinem Zeitpunkt zwei Beleuchtungslichtstrahlen 31eR, 31eL bzw. 31eR', 31eL' aus der gleichen Stereobasis angeschaltet sind. Der Vorteil dieses Zeitschemas ist, daß bei gleicher Lichtleistung der Lichtquellen der Beleuchtungsoptiken das Objekt im Mittel etwa doppelt so stark beleuchtet werden kann. Außerdem können die Beleuchtungsoptiken bei gleicher Bildwechselfrequenz der Kameras bzw. bei gleich flimmerfreier Darstellung für die Augen eines Beobachters, mit einer halb so großen Frequenz betrieben werden.
Ferner ist es möglich, die beiden Beleuchtungslichtstrahlen 31aR und 31aL gleichzeitig einzuschalten und die Beleuchtungslichtstrahlen 31aR' und 31aL' gleichzeitig auszuschalten und durch die Kameras 65R' und 65L' gleichzeitig Bilder zu integrieren, während die Kameras 65R und 65L keine Bilder integrieren. Damit werden beide Beobachtungsstrahlengänge des einen Benutzers für die Beleuchtung des Objekts verwendet, während Bilder des Objekts über die Beobachtungsstrahlengänge des anderen Benutzers aufgenommen werden und umgekehrt.
Insbesondere kann eine Auswahl oder Veränderung des Zeitschemas auch in Abhängigkeit von der Orientierung der Stereobasen der beiden Benutzer erfolgen. 7 zeigt beispielhaft eine mögliche Orientierung der ersten Stereobase 79i des ersten Beobachters bzw. ersten Kamerapaars 65eR, 65eL und der zweiten Stereobase 79i' des zweiten Beobachters bzw. zweiten Kamerapaars 65eR' 65eL'. Beide Stereobasen 79i, 79i' schließen miteinander einen Winkel βi ein, der bevorzugt der Differenz der Drehwinkel φe' – φe aus 5 entspricht.
Auch ist es möglich, während der Aufnahme des Abbilds des Objekts über einen der vier möglichen Beobachtungsstrahlengänge 24R, 24L, 24R', 24L' jeweils einen solchen Beobachtungsstrahlengang zur Beleuchtung einzusetzen, welcher in der Ebene des Objektivs 5 den größten Abstand zu dem für die Aufnahme des Bildes verwendeten Beobachtungsstrahlengang aufweist.
In 8 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stereomikroskopiesystems 1g schematisch dargestellt. Vom Objekt aus gesehen, also in Abbildungsrichtung ist das Stereomikroskopiesystem 1g bis einschließlich des Strahlteilers 61g genauso aufgebaut, wie das in 5 dargestellte Stereomikroskopiesystem 1e.
Im Strahlengang 24R, 24L des bildseitigen Strahlenbündels 15g', also in Abbildungsrichtung hinter dem Strahlteiler 61g, sind Beobachtungsoptiken 17gR, 17gL und Beleuchtungsoptiken 32gR, 32gL angeordnet, welche den gleichen Aufbau haben, wie die in 1 dargestellten Beobachtungsoptiken 17R, 17L und Beleuchtungsoptiken 32R, 32L des Stereomikroskopiesystems 1. Im Strahlengang 24R', 24L' des bildseitigen Strahlenbündels 15g'', also am zweiten Ausgang des Strahlteilers 61g, sind Beobachtungsoptiken 17gR', 17gL' und Beleuchtungsoptiken 32gR', 32gL' angeordnet, welche ebenfalls den gleichen Aufbau haben, wie die in 1 dargestellten Beobachtungsoptiken 17R, 17L und Beleuchtungsoptiken 32R, 32L.
Bei einer Variante der in 8 dargestellten Ausführungsform sind statt der Okulare 32gR', 32gL' Kameras mit Kameraoptiken vorgesehen, vorzugsweise so, wie in 5 gezeigt.
Bei der anhand der 1 erläuterten Ausführungsform erfolgt die Einkopplung des Beleuchtungslichtstrahlenbündels 31R, 31L zwischen dem Okular 23R, 23L und dem Zoomsystem 25R, 25L. Dies hat den Vorteil, daß es einfach ist, im wesentlichen nur den Bereich des Objektfeldes 11 zu beleuchten, welcher auch gerade zum Okular 23L, 23R hin abgebildet wird. Wie in 3 gezeigt, ist es allerdings auch möglich, den Beleuchtungslichtstrahl 31R, 31L zwischen dem Zoomsystem 25R, 25L und dem Objektiv 5 oder an einer jeden anderen Stelle im Strahlengang 24R, 24L des Beobachtungssystems 17R, 17L einzukoppeln.
Bei der anhand der 1 erläuterten Ausführungsform werden die Beleuchtungslichtstrahlen 31R, 31L durch mechanische Strahlverschlüsse 41R, 41L, nämlich ein Chopperrad, geschaltet, während die Beobachtungsstrahlengänge 24R, 24L durch die elektronischen Lichtventile 47R, 47L geschaltet werden. Es ist jedoch auch möglich, sämtliche Strahlverschlüsse 41R, 41L, 47R, 47L, 41R', 41L', 47R', 47L' durch mechanische Verschlüsse, wie etwa Chopperräder, zu realisieren oder auch sämtliche Beleuchtungslichtstrahlen 31R, 31L, 31R', 31L' durch elektronische Verschlüsse, wie etwa Flüssigkristallichtventile oder dergleichen, zu schalten.
Bei den vorangehend erläuterten Ausführungsformen wird der Beleuchtungslichtstrahl 31R, 31L über Strahlteiler 29R, 29L in den Beobachtungsstrahlengang 24R, 24L eingekoppelt. Es ist jedoch auch möglich, zur Zuführung des Beleuchtungslichts Lichtleiter einzusetzen, welche das Beleuchtungslicht (31R, 31L) auch direkt in den Beobachtungsstrahlengang 24R, 24L einstrahlen können.
Bei der anhand der 1 erläuterten Ausführungsform ist der Strahlteiler 29R, 29L zum Einkoppeln des Beleuchtungslichtstrahls 31R, 31L in den Beobachtungsstrahlengang 24R, 24L in einem Bereich desselben angeordnet, wo dieser einen parallelen Strahlengang aufweist. Es ist jedoch auch möglich, den Strahlteiler 29R, 29L in einen Bereich des Strahlengangs 24R, 24L anzuordnen, wo dieser nicht ein paralleler Strahlengang ist, wie dies bei der anhand der 3 erläuterten Ausführungsform der Fall ist. Allerdings ist es bei der anhand der 3 erläuterten Ausführungsform ebenfalls möglich, den Strahlteiler 29R, 29L in dem parallelen Strahlengang zwischen Zoomsystem 25R, 25L und Objektiv 5 anzuordnen.
Zusammenfassend umfaßt ein Stereomikroskopiesystem zur Untersuchung eines Objekts wenigstens zwei ein gemeinsames Objektiv durchsetzende Beobachtungsstrahlengänge, welche zeitlich alternierend zur Abbildung des Objekts eingesetzt werden. Ebenso durchsetzen wenigstens zwei Beleuchtungslichtstrahlen das Objektiv, welche zeitlich alternierend zur Beleuchtung des Objekts eingesetzt werden, um durch die Beleuchtungslichtstrahlen in dem Objektiv erzeugte Störreflexe zu reduzieren.

Claims

Stereomikroskopiesystem zur Beobachtung eines Objekts, wobei das Stereomikroskopiesystem umfasst: eine erste (17eR) und eine zweite (17eL) Beobachtungsoptik zur Erzeugung eines aus zwei ersten Teilbildern bestehenden ersten Stereo-Abbilds des Objekts (11e), wobei die erste Beobachtungsoptik (17eR) zur Erzeugung eines rechten Teilbilds des ersten Stereo-Abbilds vorgesehen ist und die zweite Beobachtungsoptik (17eL) zur Erzeugung eines linken Teilbilds des ersten Stereo-Abbilds vorgesehen ist; eine dritte (17eR') und eine vierte (17eL') Beobachtungsoptik zur Erzeugung eines aus zwei zweiten Teilbildern bestehenden zweiten Stereo-Abbilds des Objekts (11e), wobei die dritte Beobachtungsoptik (17eR') zur Erzeugung eines rechten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds vorgesehen ist und die vierte Beobachtungsoptik (17eL') zur Erzeugung eines linken Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds vorgesehen ist; eine erste (32eR), zweite (32eL), dritte (32eR') und vierte (32eL') Beleuchtungsoptik zur Erzeugung eines schaltbaren ersten (31eR), zweiten (31eL), dritten (31eR') und vierten (31eL') Beleuchtungslichtstrahls zur Beleuchtung des Objekts (11e); ein Objektiv (5e) mit wenigstens einer Linse, welche ein Element sowohl der ersten (17eR), zweiten (17eL), dritten (17eR') und vierten (17eL') Beobachtungsoptik als auch der ersten (32eR), zweiten (32eL), dritten (32eR') und vierten (32eL') Beleuchtungsoptik ist; und eine Steuerung (43e), die derart Konfiguriert ist, dass sie die erste (32eR), zweite (32eL), dritte (32eR') und vierte (32eL') Beleuchtungsoptik nach einem periodischen ersten Zeitschema ansteuert, wobei das erste Zeitschema vier aufeinanderfolgende Zeitphasen aufweist, und wobei jeder der vier Beleuchtungslichtstrahlen (31eR, 31eL, 31eR', 31eL') innerhalb des Zeitschemas wenigstens einmal angeschaltet ist, und wobei während einer Zeitphase genau einer der vier Beleuchtungslichtstrahlen (31eR, 31eL, 31eR', 31eL') wenigstens zeitweise angeschaltet ist; wobei die Steuerung (43e), ferner derart Konfiguriert ist, dass sie die erste (32eR), zweite (32eL), dritte (32eR') und vierte (32eL') Beleuchtungsoptik nach einem periodischen zweiten Zeitschema ansteuert, wobei das zweite Zeitschema zwei aufeinanderfolgende Zeitphasen aufweist, wobei jeder der vier Beleuchtungslichtstrahlen (31eR, 31eL, 31eR', 31eL') innerhalb des Zeitschemas wenigstens einmal angeschaltet ist, und wobei während einer Zeitphase genau einer der ersten und zweiten Beleuchtungslichtstrahlen (31eR, 31eL) und genau einer der dritten und vierten Beleuchtungslichtstrahlen (31eR', 31eL') wenigstens zeitweise angeschaltet ist; wobei die Steuerung (43e) das ferner derart Konfiguriert ist, dass sie Zeitschema in Abhängigkeit von der relativen Drehstellung (βi) der Stereobasis (79i) zwischen den Strahlengängen der ersten (17eR) und der zweiten (17eL) Beobachtungsoptik gegenüber der Drehstellung (φ') der Stereobasis (79i') zwischen den Strahlengängen der dritten (17eR') und der vierten (17eL') Beobachtungsoptik ändert oder auswählt.
Stereomikroskopiesystem nach Anspruch 1, wobei die jeweils erste, zweite, dritte und vierte Beobachtungsoptik (17gR, 17gL, 17gR', 17gL') einen Verschluss (47gR, 47gL, 47gR', 47gL') zum Unterbrechen und Freigeben des Strahlengangs der jeweils ersten, zweiten, dritten und vierten Beobachtungsoptik umfasst, wobei sich in einer Ebene der Linse des Objektivs (5g) Strahlquerschnitte von angeschalteten Beleuchtungslichtstrahlen mit Strahlquerschnitten von freigegebenen Beobachtungslichtstrahlen nicht überlappen.
Stereomikroskopiesystem nach Anspruch 2, wobei der Verschluss (41gR, 41gL, 47gR, 47gL) ein Flüssigkristalllichtventil, ein schwenkbarer Spiegel, eine schwenkbare Blende oder ein Chopperrad ist.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zeitliche Reihenfolge der Zeitphasen eines Zeitschemas zueinander unverändert bleibt.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Beobachtungsoptik (17eR) gemeinsam mit der zweiten Beobachtungsoptik (17eL) frei drehbar ist oder/und wobei die dritte Beobachtungsoptik (17eR') gemeinsam mit der vierten Beobachtungsoptik (17eL') frei drehbar ist.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerung (43e) die Beleuchtungslichtstrahlen (31eR, 31eL, 31eR', 31eL') in dem Zeitschema mit zwei Zeitphasen betreibt, wenn der Betrag des Winkels (β) zwischen den beiden Stereobasen (79i, 79i') kleiner ist als ein erster Wert, und die Beleuchtungslichtstrahlen (31eR, 31eL, 31eR', 31eL') sonst in dem Zeitschema mit vier Zeitphasen betreibt.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Stereomikroskopiesystem ferner umfasst: einen von Strahlengängen der ersten Beobachtungsoptik (17eR) und der ersten Beleuchtungsoptik (32eR) derart durchsetzten permanenten ersten Strahlteiler (29eR), dass Strahlquerschnitte (75cR) der Strahlengänge der ersten Beobachtungsoptik (17eR) und des ersten Beleuchtungslichtstrahls (31eR) auf einer der wenigstens einen Linse des Objektivs (5e) zugewandten Seite des ersten Strahlteilers (29eR) wenigstens teilweise überlagert sind und auf einer von der wenigstens einen Linse des Objektivs (5e) abgewandten Seite des ersten Strahlteilers (29eR) voneinander separiert sind; einen von Strahlengängen der zweiten Beobachtungsoptik (17eL) und der zweiten Beleuchtungsoptik (32eL) derart durchsetzten permanenten zweiten Strahlteiler (29eL), dass Strahlquerschnitte (75cL) der Strahlengänge der zweiten Beobachtungsoptik (17eL) und des zweiten Beleuchtungslichtstrahls (31eL) auf einer der wenigstens einen Linse des Objektivs (5e) zugewandten Seite des zweiten Strahlteilers (29eL) wenigstens teilweise überlagert sind und auf einer von der wenigstens einen Linse des Objektivs (5e) abgewandten Seite des zweiten Strahlteilers (29eL) voneinander separiert sind; einen von Strahlengängen der dritten Beobachtungsoptik (17eR') und der dritten Beleuchtungsoptik (32eR') derart durchsetzten permanenten dritten Strahlteiler (29eR'), dass Strahlquerschnitte der Strahlengänge der dritten Beobachtungsoptik (17eR') und des dritten Beleuchtungslichtstrahls (31eR') auf einer der wenigstens einen Linse des Objektivs (5e) zugewandten Seite des dritten Strahlteilers (29eR') wenigstens teilweise überlagert sind und auf einer von der wenigstens einen Linse des Objektivs (5e) abgewandten Seite des dritten Strahlteilers (29eR') voneinander separiert sind; einen von Strahlengängen der vierten Beobachtungsoptik (17eL') und der vierten Beleuchtungsoptik (32eL') derart durchsetzten permanenten vierten Strahlteiler (29eL'), dass Strahlquerschnitte der Strahlengänge der vierten Beobachtungsoptik (17eL') und des vierten Beleuchtungslichtstrahls (31eL') auf einer der wenigstens einen Linse des Objektivs (5e) zugewandten Seite des vierten Strahlteilers (29eL') wenigstens teilweise überlagert sind und auf einer von der wenigstens einen Linse des Objektivs (5e) abgewandten Seite des vierten Strahlteilers (29eL') voneinander separiert sind.
Stereomikroskopiesystem nach Anspruch 7, wobei der erste (29eR) oder/und der zweite (29eL) und/oder der dritte (29eR') und/oder der vierte (29eL') Strahlteiler jeweils in einem afokalen Strahlengang angeordnet ist.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der erste (29eR) oder/und der zweite (29eL) und/oder der dritte (29eR') und/oder der vierte (29eL') Strahlteiler eine physikalische Strahlteilung aufgrund von Brechungsgesetzen oder aufgrund von Polarisationseffekten bereitstellt.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich in einer Ebene der wenigstens einen Linse (9) des Objektivs (5) Strahlquerschnitte des ersten (31R) und des zweiten (31L) Beleuchtungslichtstrahls höchstens teilweise überlappen und sich in einer Ebene der wenigstens einen Linse (9) des Objektivs (5) Strahlquerschnitte des dritten (31R') und des vierten (31L') Beleuchtungslichtstrahls höchstens teilweise überlappen.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die erste (17gR) und die zweite (17gL) Beobachtungsoptik ein erstes und ein zweites Okular (23gR, 23gL) zur Erzeugung des ersten Stereo-Abbildes in einem Augenpaar eines ersten Beobachters umfassen, und wobei die dritte (17gR') und die vierte (17gL') Beobachtungsoptik ein erstes und ein zweites Okular (23gR', 23gL') zur Erzeugung des zweiten Stereo-Abbildes in einem Augenpaar eines zweiten Beobachters umfassen.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die erste (17eR), zweite (17eL), dritte (17eR') und vierte (17eL') Beobachtungsoptik jeweils eine erste (65eR), zweite (65eL), dritte (65eR') und vierte (65eL') Kamera umfasst, wobei die erste (65R) und die zweite (65L) Kamera zeitlich wiederkehrende Belichtungszeitdauern (51R, 51L) aufweisen, und wobei die dritte (65R') und die vierte (65L') Kamera zeitlich wiederkehrende Belichtungszeitdauern (51R', 51L') aufweisen.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Beleuchtungslichtstrahlen mit einer Frequenz von mehr als 20 Hz abwechselnd an- und ausgeschaltet werden.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei einer der Strahlengänge (24eR) der ersten Beobachtungsoptik (17eR) und wenigstens einer der Strahlengänge des dritten (31eR') oder des vierten (31eL') Beleuchtungslichtstrahls einen dritten Strahlteiler (61e) des Stereomikroskopiesystems (1e) gemeinsam durchsetzen oder an diesem dritten Strahlteiler (61e) reflektiert werden.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei einer der Strahlengänge (24eR) der ersten Beobachtungsoptik (17eR) und wenigstens einer der Strahlengänge (24eR', 24eL') der dritten (17eR') oder der vierten Beobachtungsoptik (17eL') einen vierten Strahlteiler (61e) des Stereomikroskopiesystems (1e) gemeinsam durchsetzen oder an diesem vierten Strahlteiler (61e) reflektiert werden.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Steuerung (43e) ferner die erste (32eR) und die dritte (32eR') Beleuchtungsoptik derart ansteuert, dass der erste (31eR) und dritte (31eR') Beleuchtungslichtstrahl abwechselnd an- und ausgeschaltet werden, wobei der dritte Beleuchtungslichtstrahl (31eR') wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der erste Beleuchtungslichtstrahl (31R) ausgeschaltet ist, und wobei der erste Beleuchtungslichtstrahl (31eR) wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der dritte Beleuchtungslichtstrahl (31eR') ausgeschaltet ist.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Steuerung (43e) ferner die zweite (32eL) und dritte (32eR') Beleuchtungsoptik derart ansteuert, dass der zweite (31eL) und dritte (31eR') Beleuchtungslichtstrahl abwechselnd an- und ausgeschaltet werden, wobei der dritte Beleuchtungslichtstrahl (31eR') wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der zweite Beleuchtungslichtstrahl (31eL) ausgeschaltet ist, und wobei der zweite Beleuchtungslichtstrahl (31eL) wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der dritte Beleuchtungslichtstrahl (31eR') ausgeschaltet ist.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Steuerung (43e) ferner die erste (32eR) und die zweite (32eL) Beleuchtungsoptik derart ansteuert, dass der erste (31eR) und zweite (31eL) Beleuchtungslichtstrahl abwechselnd an- und ausgeschaltet werden, wobei der zweite Beleuchtungslichtstrahl (31eL) wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der erste Beleuchtungslichtstrahl (31eR) ausgeschaltet ist, und wobei der erste Beleuchtungslichtstrahl (31eR) wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der zweite Beleuchtungslichtstrahl (31eL) ausgeschaltet ist.
Stereomikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Steuerung (43e) ferner die dritte (32eR') und die vierte (32eL') Beleuchtungsoptik derart ansteuert, dass der dritte (31eR') und vierte (31eL') Beleuchtungslichtstrahl abwechselnd an- und ausgeschaltet werden, wobei der vierte Beleuchtungslichtstrahl (31eL') wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der dritte Beleuchtungslichtstrahl (31eR') ausgeschaltet ist, und wobei der dritte Beleuchtungslichtstrahl (31eR') wenigstens zeitweise dann angeschaltet ist, wenn der vierte Beleuchtungslichtstrahl (31eL') ausgeschaltet ist.
Stereomikroskopieverfahren zur Beobachtung eines Objekts, wobei das Stereomikroskopieverfahren umfasst: wiederholtes Beleuchten eines Objekts (11e) mit einem ein Objektiv (5e) durchsetzenden ersten Beleuchtungslichtstrahl (31eR) und wiederholtes Beleuchten mit einem das Objektiv (5e) versetzt zu dem ersten Beleuchtungslichtstrahl (31eR) durchsetzenden zweiten Beleuchtungslichtstrahl (31eL); wiederholtes Beleuchten des Objekts (11e) mit einem das Objektiv (5e) durchsetzenden dritten Beleuchtungslichtstrahl (31eR') und wiederholtes Beleuchten mit einem das Objektiv (5e) versetzt zu dem dritten Beleuchtungslichtstrahl (31eR') durchsetzenden vierten Beleuchtungslichtstrahl (31eL'); wiederholtes Erzeugen eines ersten und eines zweiten Teilbilds eines ersten Stereo-Abbilds eines Objekts (11e) mittels eines das Objektiv (5e) durchsetzenden ersten (24eR) und zweiten (24eL) Abbildungslichtstrahls; und wiederholtes Erzeugen eines ersten und eines zweiten Teilbilds eines zweiten Stereo-Abbilds eines Objekts (11e) mittels eines das Objektiv (5e) durchsetzenden dritten (24eR') und vierten (24eL') Abbildungslichtstrahls; wobei das Erzeugen des ersten Teilbilds des ersten Stereo-Abbilds dann erfolgt, wenn der erste (31eR) Beleuchtungslichtstrahl zeitweise ausgeschaltet ist und das Erzeugen des zweiten Teilbilds des ersten Stereo-Abbilds dann erfolgt, wenn der zweite (31eL) Beleuchtungslichtstrahl zeitweise ausgeschaltet ist, und das Erzeugen des ersten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds dann erfolgt, wenn der dritte (31eR') Beleuchtungslichtstrahl zeitweise ausgeschaltet ist und das Erzeugen des zweiten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds dann erfolgt, wenn der vierte (31eL') Beleuchtungslichtstrahl zeitweise ausgeschaltet ist, und wobei in einem ersten Betriebsmodus das Erzeugen des ersten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds dann erfolgt, wenn der vierte (31eL') Beleuchtungslichtstrahl angeschaltet ist und der erste (31eR) und zweite (31eL) sowie der dritte (31eR') Beleuchtungslichtstrahl zeitweise ausgeschaltet sind und das Erzeugen des zweiten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds dann erfolgt, wenn der dritte (31eR') Beleuchtungslichtstrahl angeschaltet ist und der erste (31eR) und zweite (31eL) sowie der vierte (31eL') Beleuchtungslichtstrahl zeitweise ausgeschaltet sind, oder/und wobei in einem zweiten Betriebsmodus das Erzeugen des ersten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds dann erfolgt, wenn der erste Beleuchtungslichtstrahl (31eR) angeschaltet ist und der zweite Beleuchtungslichtstrahl (31eL) zeitweise ausgeschaltet ist, und das Erzeugen des zweiten Teilbilds des zweiten Stereo-Abbilds dann erfolgt, wenn der zweite Beleuchtungslichtstrahl (31eL) angeschaltet ist und der erste Beleuchtungslichtstrahl (31eR) zeitweise ausgeschaltet ist; wobei die relative Drehstellung (β) der Stereobasis (79i) zwischen dem ersten (31eR) und zweiten (31eL) Beleuchtungslichtstrahl gegenüber der Drehstellung (φ') der Stereobasis zwischen dem dritten (31eR') und vierten (31eL') Beleuchtungslichtstrahl veränderbar ist; und wobei das Verfahren eine Auswahl zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmodus in Abhängigkeit von der relativen Drehstellung (β) umfasst.