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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein stereoskopisches optisches Beobachtungsgerät
mit einer mehrkanaligen Optik, welche wenigstens einen ersten stereoskopischen
optischen Kanal und einen zweiten stereoskopischen optischen Kanal
umfasst. Daneben betrifft die Erfindung ein stereoskopisches optisches
Beobachtungssystem.
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Stereoskopische
optische Beobachtungsgeräte sind heute aus vielen Bereichen
nicht mehr wegzudenken. Insbesondere im medizinischen Bereich findet
eine Vielzahl stereoskopischer optischer Beobachtungsgeräte
Verwendung. Zu nennen sind hier an erster Stelle, aber nicht ausschließlich,
Operationsmikroskope und Endoskope. Derartige stereoskopische optische
Beobachtungsgeräte dienen heutzutage nicht nur schlicht
zum Abbilden eines Beobachtungsobjekts, sondern bieten auch eine
Vielzahl von Zusatzfunktionen. So können beispielsweise
Informationen für einen behandelnden Arzt in den Beobachtungsstrahlengang
eines Operationsmikroskops eingeblendet werden. Weiterhin können
an ein Operationsmikroskop Fotokameras oder Videokameras angeschlossen
werden, die ein Dokumentieren eines Operationsverlaufs oder ein
Aufnehmen von Bildern für einen elektronischen Mikroskopeinblick
ermöglichen.
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Um
Zusatzgeräte wie etwa Kameras an Operationsmikroskope anschließen
zu können, sind diese zum Teil mit optischen Schnittstellen
versehen, welche einen Schnittstellenport zum Anschluss einer Kamera
aufweisen. Derartige Schnittstellen weisen Strahlteilerelemente
auf, mit deren Hilfe ein Teil eines stereoskopischen Teilstrahlengangs
aus dem eigentlichen Beobachtungsstrahlengang ausgekoppelt wird und
dem Schnittstellenport der Schnittstelle zugeführt wird.
So ist beispielsweise aus
DE
200 10 121 U1 ein Forschungsmikroskop bekannt, bei dem
zusätzlich zu den beiden Okularstutzen eines Binokulartubus
ein dritter Stutzen vorhanden ist, an den eine Kamera angeschlossen
werden kann. Aus
EP
1 089 107 A1 ist ein Stereomikroskop mit einer Schnittstellenvorrichtung
bekannt, die mit dem Hauptkörper des Mikroskops und mit
einem Zubehör nur schwer lösbar oder unlösbar
verbunden ist. Die Schnittstellenvorrichtung findet zum Ankoppeln
eines Mitbeobachtertubus Verwendung. Dabei weist der Hauptkörper zwei
um die optische Achse des Hauptobjektivs etwa 90° zueinander
versetzte Stereostrahlengänge auf, wobei jeder dieser Stereostrahlengänge
einen ersten und einen zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang
umfasst. Einer der beiden Stereostrahlengänge kann die
Schnittstellenvorrichtung ungehindert passieren, wohingegen der
andere zum Mitbeobachtertubus hin ausgekoppelt wird.
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Darüber
hinaus sind Operationsmikroskope mit zwei oder mehr stereoskopischen
Teilstrahlengängen, beispielsweise für einen behandelnden
Arzt und seinen Assistenten, aus
WO 2007/101695 A1 ,
US 4,143,938 A1 ,
DE 197 18 102 A1 und
EP 1 217 099 bekannt. Die
US 4,143,938 und die
US 5,002,376 zeigen darüber
hinaus Schnittstellen für Fotokameras. Eine Schnittstelle
für eine Fotokamera ist außerdem in
US 5,264,928 beschrieben.
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Das
Ein- und Auskoppeln von Strahlenbündeln in einen Beobachtungsstrahlengang
eines Operationsmikroskops bzw. aus einem Beobachtungsstrahlengang
eines Operationsmikroskops mittels eines Strahlteilers ist in
US 5,835,266 ,
US 2002/0080478 A1 ,
US 2005/0152029 A1 ,
DE 197 18 102 A1 ,
DE 10 2006 003 575
A1 ,
JP 7148179
A und
JP
2000214388 A beschrieben.
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DE 10 2006 003 575
A1 zeigt ein Stereosmikroskop mit einem Strahlteilerprisma,
das ein Strahlenbündel aus dem Beobachtungsstrahlengang auskoppelt,
welches in seinem Bündelquerschnitt dem gesamten, den beiden
stereoskopischen Teilstrahlengängen zugeführten
großen Strahlenbündel entspricht. Das Mikroskop
umfasst außerdem ein optisches Abbildungssystem, mit dessen
Hilfe das ausgekoppelte Strahlenbündel auf den Bildsensor
einer angeschlossenen Kamera fokussiert werden kann.
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Weiterhin
ist aus
JP 2000214388
A ein Stereomikroskop wird mit einem integrierten Display
bekannt. Das von dem Display dargestellte Bild mit einem derart
großen Bündeldurchmesser in den afokalen Strahlengang
des Mikroskops eingekoppelt, dass das Strahlenbündel beiden
stereoskopischen Teilstrahlengängen des Mikroskops zugeführt
wird.
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In
DE 197 18 102 A1 und
JP 7148179 A sind Beleuchtungsvorrichtungen
beschrieben, in denen ein Strahlteiler zum Einkoppeln des Beobachtungslichts
zwischen dem Hauptobjektiv und dem Beobachtungsobjekt angeordnet
ist. Der Strahlteiler dient zum Zuführen von Beleuchtungslicht
zum Objekt entlang der optischen Achse des Hauptobjektivs.
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Gegenüber
dem zitierten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein vorteilhaftes stereoskopisches optisches Beobachtungsgerät
und ein flexibles stereoskopisches optisches Beobachtungssystem
zur Verfügung zu stellen.
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Die
genannte Aufgabe wird durch ein stereoskopisches optisches Beobachtungsgerät
nach Anspruch 1 bzw. ein stereoskopisches optisches Beobachtungssystem
nach Anspruch 28 gelöst. Die abhängigen Ansprüche
enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Ein
erfindungsgemäßes stereoskopisches optisches Beobachtungsgerät,
das insbesondere ein Operationsmikroskop oder ein Endoskop sein
kann, umfasst eine mehrkanalige Optik, die wenigstens einen ersten
stereoskopischen optischen Kanal mit optischen Elementen und einen
zweiten stereoskopisch optischen Kanal mit von den optischen Elementen des
ersten stereoskopisch optischen Kanals getrennten optischen Elementen
aufweist. Weiterhin umfasst die mehrkanalige Optik ein optisches Eingangsende, durch
welches ein von dem mit dem Beobachtungsgerät beobachteten
Beobachtungsobjekt ausgehendes Strahlenbündel in die mehrkanalige
Optik eintritt. Außerdem ist eine afokale optische Schnittstellenvorrichtung
zum Übertragen und/oder Einkoppeln und/oder Auskoppeln
eines Strahlenbündels vorhanden, welche wenigstens einen
Schnittstellenport zum Anschluss eines optischen Gerätes
aufweist.
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Als
Schnittstellenport soll hierbei eine Anschlussmöglichkeit
zu verstehen sein, die für ein einfaches und rasches Anschließen
und ein Entfernen eines optischen Geräts ohne großen
Aufwand ausgeschaltet ist. Beispiele für derartige Schnittstellenports
sind Anschlussstutzen in Art von Okularstutzen oder analog einem
C-Ring, wie er zum Anschluss von Kameras bekannt ist. Unter einer
afokalen optischen Schnittstelle soll eine Schnittstelle zu verstehen
sein, bei der ein in die Schnittstelle eingehendes paralleles Strahlenbündel
zu einem aus der Schnittstelle ausgehenden parallelen Strahlenbündel
führt.
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Die
afokale optische Schnittstellenvorrichtung ist vor dem optischen
Eingangsende der mehrkanaligen Optik angeordnet. Sie ist außerdem
derart groß ausgestaltet, dass sie ein Übertragen
und/oder Einkoppeln und/oder Auskoppeln eines großen optischen
Strahlenbündels ermöglicht, wobei das große Strahlenbündel
eine Bündelabmessung aufweist, die es ermöglicht,
einen ersten Teil des Strahlenbündels in den ersten stereoskopischen
optischen Kanal und einen zweiten Teil des Strahlenbündels
in den zweiten stereoskopischen optischen Kanal einzukoppeln. Die
mehrkanalige Optik kann in einer Ausgestaltung des Beobachtungsgeräts
insbesondere wenigstens einen Binokulartubus und/oder wenigstens
einen zwischen dem Binokulartubus und dem Eingangsende angeordneten
mehrkanaligen Vergrößerungswechsler, beispielsweise
ein Zoomsystem oder ein Gallileiwechsler, umfassen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des Beobachtungsgeräts ermöglicht
die Schnittstellenvorrichtung eine Drehung eines an sie angekoppelten
optischen Gerätes um die optische Achse eines Strahlenbündels,
bspw. eines in die Schnittstellenvorrichtung eintretenden Strahlenbündels
oder eines aus der Schnittstellenvorrichtung austretenden Strahlenbündels.
Eine solche Drehung kann etwa um die optische Achse des Hauptobjektivs
oder um eine optische Achse der Schnittstellenvorrichtung erfolgen. Dadurch
wird es möglich, bei einem Mitbeobachtertubus die Stereobasis
an die räumliche Position des Mitbeobachters anzupassen.
Falls eine Drehung bspw. um die optische Achse des Hauptobjektivs
erfolgt, wird hierbei der Strahlteiler mitgedreht. Erfolgt hingegen
die Drehung um eine optische Achse der Schnittstellenvorrichtung,
insbesondere um die durch den Schnittstellenport verlaufende optische
Achse, so kann eine Drehung der Stereobasis des Mitbeobachtertubus
auch mit feststehendem Strahlteiler realisiert werden. Es sei an
dieser Stelle erwähnt, dass es sich bei dem Mitbeobachtertubus
nicht notwendigerweise um einen rein optischen Tubus handeln muss.
Vielmehr besteht auch die Möglichkeit, mittels Bildsensoren
stereoskopische Bilder aufzunehmen, die an einen digitalen Mikroskopeinblick
weitergegeben werden.
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Das
erfindungsgemäße stereoskopische optische Beobachtungsgerät
weist eine große Flexibilität in seiner möglichen
Konfiguration auf. Die Kombination der Afokalität der Schnittstelle,
d. h. der Verzicht auf fokussierende oder defokussierende optische
Elemente, zusammen mit dem großen Bündeldurchmesser
des übertragenen, ausgekoppelten oder eingekoppelten Strahlenbündels
ermöglicht das Ankoppeln einer Vielzahl unterschiedlicher
optischer Geräte, insbesondere solcher mit eigener Abbildungsoptik.
Beispielsweise ist es möglich, dass das erfindungsgemäße
stereoskopische optische Beobachtungsgerät als ein an den
Schnittstellenport angekoppeltes optisches Gerät ein Hauptobjektiv
aufweist. Dadurch, dass das Hauptobjektiv über eine Schnittstelle
mit einem Schnittstellenport mit der mehrkanaligen Optik verbunden
ist, kann es in relativ einfacher und rascher Weise gegen ein anderes Hauptobjektiv
ausgewechselt werden. Es besteht beispielsweise die Möglichkeit
ein erstes Hauptobjektiv mit einer festen Brennweite gegen ein zweites Hauptobjektiv
mit einer anderen festen Brennweite auszutauschen, so dass auch
bei Verwendung relativ einfach aufgebauter Objektive eine rasche Änderung des
Arbeitsabstands durch einfaches Auswechseln des Objektivs möglich
wird. Weiterhin besteht die Möglichkeit für eine
bestimmte Anwendung in relativ einfacher Weise das passende Objektiv
an der Schnittstelle anzukoppeln. So kann es beispielsweise sinnvoll sein,
ein sogenanntes Vario-Objektiv anzukoppeln, wenn eine häufige
Variation des Arbeitsabstandes zu erwarten ist. Das Vario-Objektiv
kann hierbei grundsätzlich als Retrofokus-Objektiv oder als
Tele-Objektiv ausgestaltet sein. Falls hingegen eine Variation des
Arbeitsabstandes nicht von Bedeutung ist, kann mit einem Platz sparenderen,
einfach aufgebauten Objektiv mit fester Brennweite gearbeitet werden.
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In
einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
stereoskopischen optischen Beobachtungsgeräts weist die
Schnittstellenvorrichtung eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen
der Schnittstellenvorrichtung an einer Halterung oder einem Stativ
auf, so dass die Schnittstellenvorrichtung als Anker für
das stereoskopische optische Beobachtungsgerät dienen kann.
Insbesondere wenn die Schnittstellenvorrichtung einen Schnittstellenport zum
Anschluss der mehrkanaligen Optik und einen Schnittstellenport zum
Anschluss des Hauptobjektivs aufweist, kann die Schnittstellenvorrichtung
mit der Befestigungseinrichtung als eigentliche Halterung des stereoskopischen
optischen Beobachtungsgeräts dienen, so dass das Hauptobjektiv
oder die stereoskopische Optik in einfacher Weise ausgetauscht werden
können, ohne dass das Mikroskop vom Stativ genommen werden
muss.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das stereoskopische optische
Beobachtungsgerät ein großes, allen stereoskopischen
optischen Kanälen der mehrkanaligen Optik gemeinsames Hauptobjektiv.
Dieses kann mit fester oder variabler Brennweite ausgestaltet sein.
Ebenso kann es über einen Schnittstellenport angekoppelt
oder fest mit dem stereoskopischen optischen Beobachtungsgerät
verbunden sein. Die Schnittstellenvorrichtung ist dann zwischen
der mehrkanaligen Optik und dem Hauptobjektiv angeordnet. Sie dient
insbesondere dazu, ein Strahlenbündel aus dem Strahlengang
des Hauptobjektivs auszukoppeln oder in den Strahlengang des Hauptobjektivs
einzukoppeln. Dazu kann die Schnittstellenvorrichtung insbesondere
einen im Strahlengang zwischen dem Hauptobjektiv und der mehrkanaligen
Optik angeordneten großen Strahlteiler umfassen. Dieser
ist derart groß ausgestaltet, dass er ein Ein- oder Auskoppeln
eines großen Strahlenbündels in den bzw. aus dem
Strahlengang ermöglicht, so dass das eingekoppelte bzw.
das ausgekoppelte Strahlenbündel eine Bündelabmessung aufweist,
die der Bündelabmessung des durch das Hauptobjektiv hindurch
tretenden Strahlenbündels entspricht. Dadurch kann die
Schnittstellenvorrichtung zum Ausspiegeln des gesamten durch das Hauptobjektiv
hindurch tretenden großen Strahlenbündels, etwa
für einen Mitbeobachtertubus, zur Verfügung stehen.
Alternativ kann die Schnittstellenvorrichtung dazu Verwendung finden,
ein großes Strahlenbündel in den vom Hauptobjektiv
zur binokularen Optik verlaufenden Strahlengang einzukoppeln, beispielsweise
zur Dateneinblendung für einen Benutzer. So können
beispielsweise Daten eingeblendet werden, die bei einem Vergrößerungswechsel
in der stereoskopischen Optik mit vergrößert werden. Denkbar
wären hierbei beispielsweise Konturdaten, die die Grenzen
zwischen zwei Objektbereichen darstellen.
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Um
mehrere optische Geräte an die Schnittstelleneinrichtung
anschließen zu können, kann diese wenigstens einen
weiteren Schnittstellenport und einen weiteren diesem Schnittstellenport
zugeordneten Strahlteiler aufweisen. Dadurch kann bspw. ein aus
dem Strahlengang des stereoskopischen optischen Beobachtungsgeräts
ausgekoppeltes großes Strahlenbündel weiter aufgespalten
werden, um es verschiedenen Vorrichtungen zuzuführen, beispielsweise
einem rein optischen Mitbeobachtertubus und einem digitalen Mitbeobachtertubus.
Hierbei kann der weitere Schnittstellenport auch um eine optische Achse
des Strahlenteilers drehbar ausgestaltet sein. Dadurch können
die Stereobasen der einzelnen angekoppelten optischen Geräte
unabhängig voneinander in ihrer Orientierung variiert werden.
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An
einen Schnittstellenport einer mit einem großen Strahlteiler
ausgestatteten Schnittstellenvorrichtung kann insbesondere eine
Beleuchtungsvorrichtung angekoppelt sein. Dadurch kann wahlweise eine
Schrägbeleuchtung, in der der Beleuchtungsstrahlengang
einen Winkel mit der optischen Achse des Hauptobjektivs einschließt,
eine 0°-Beleuchtung, in der der Beleuchtungsstrahlengang
mit der optischen Achse des Hauptobjektivs zusammenfällt, oder
eine Koaxialbeleuchtung, in der zwei Beleuchtungsstrahlengänge
vorliegen, welche entlang der optischen Achsen des stereoskopischen
Beobachtungsstrahlengänge verlaufen, mit einem einzigen Strahlteiler
realisiert werden. Auch Kombinationen dieser Beleuchtungsarten lassen
sich grundsätzlich realisieren. Wenn die Beleuchtungsvorrichtung
an einem drehbaren Port angeordnet ist, kann die Orientierung der
Stereobasis der Koaxialbeleuchtung mit der Stereobasis eines Beobachters
mitgedreht werden.
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Zusätzlich
zu einer Beleuchtungsvorrichtung oder anstatt einer Beleuchtungsvorrichtung
können andere optische Geräte an einen Schnittstellenport der
Schnittstellenvorrichtung angekoppelt sein, beispielsweise eine
Bildprojektionsvorrichtung und/oder eine Bildaufnahmevorrichtung
wie etwa eine Fotokamera oder eine Videokamera und/oder ein medizinisches
Diagnose- oder Therapiegerät, etc.
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Statt
durch das Hauptobjektiv hindurch kann eine Beleuchtung aber auch
objektseitig des Hauptobjektivs eingekoppelt werden, wenn gemäß einer weiteren
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen stereoskopischen
optischen Beobachtungsgeräts eine Beleuchtungsvorrichtung
mit einem objektseitig vom Hauptobjektiv angeordeneten Strahlteiler
vorhanden ist, über welchen der Beobachtungsstrahlengang zum
Hauptobjektiv und ein Beleuchtungsstrahlengang zu einem Beobachtungsobjekt
geführt werden kann. Der große Strahlteiler ist
derart groß ausgestaltet, dass er ein Ein- oder Auskoppeln
eines großen Strahlenbündels in den bzw. aus dem
Strahlengang des Hauptobjektivs ermöglicht, wobei das ein-
bzw. ausgekoppelte große Strahlenbündel eine Bündelabmessung
aufweist, die der Bündelabmessung des durch das Hauptobjektiv
hindurch tretenden Strahlenbündels entspricht. Auch mit
dieser Anordnung eines Strahlteilers ist es möglich, eine
Schrägbeleuchtung, eine 0°-Beleuchtung oder eine
Koaxialbeleuchtung mit einem einzigen Strahlteiler zu realisieren. Diese
Ausgestaltung ist insbesondere auch ohne die zuvor beschriebene
Schnittstellenvorrichtung realisierbar.
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Die
Anordnung des für die Beleuchtung verwendeten Strahlteilers
zwischen dem Hauptobjektiv und dem Objekt ist insbesondere bei Verwendung mehrlinsiger
Hauptobjektive, wie sie etwa in Form von Vario-Objektiven häufig
Verwendung finden, vorteilhaft, weil die Anzahl der Reflexe im Vergleich
zu einem durch das Objektiv hindurch tretenden Beleuchtungsstrahlengang
vermindert werden kann.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung kann insbesondere so ausgeführt
sein, dass in der Objektebene die Leuchtfelddurchmesser an die Sehfelddurchmesser des
optischen Beobachtungsgeräts angepasst sind. Dabei kann
sie eine Beleuchtungsoptik mit optischen Komponenten enthalten,
deren Abmessungen gerade groß genug sind, um den Durchtritt
von Lichtbündeln zu ermöglichen, deren Lichtbündeldurchmesser dem
minimalen für das Anpassen der Leuchtfelddurchmesser an
die Sehfelddurchmesser nötigen Bündeldurchmesser
entspricht. Durch diese Ausgestaltung kann der für die
Beleuchtungsoptik benötigte Bauraum klein gehalten werden.
In einer Weiterbildung des stereoskopischen optischen Beobachtungsgeräts
kann außerdem eine Einstelleinrichtung für die
Beleuchtungsvorrichtung vorhanden sein, die den mit der Beleuchtungsvorrichtung
erzeugten Leuchtfelddurchmesser an den eingestellten Sehfelddurchmesser
anpasst, was eine sog. varioskopische Beleuchtung ermöglicht.
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Wenn
ein Licht lenkendes Element vorhanden ist, das relativ zu dem zwischen
Hauptobjektiv und Beobachtungsobjekt gelegenen Strahlteiler so angeordnet
ist, dass ein vom Strahlteiler reflektierter Anteil oder ein durch
den Strahlteiler hindurch tretender Anteil eines Beleuchtungsstrahlenbündels
dem Beobachtungsobjekt entlang eines zweiten Beleuchtungsstrahlengang
zugeführt wird, wobei der zweite Beleuchtungsstrahlengang
mit dem ursprünglichen Beleuchtungsstrahlengang einen Winkel
einschließt, kann eine simultane Beleuchtung mit verschiedenen Beleuchtungswinkeln
realisiert werden. Hierbei wird eine bisher als negativ betrachtete
Eigenschaft von Strahlteilern zu Nutze gemacht, nämlich
die, dass Reflexe eines durchgelassenen oder reflektierten Strahlenbündels
auftreten. Die Reflexe werden als störend empfunden und
sind daher in der Regel unerwünscht. Im Rahmen der vorliegenden
Erfindung werden diese Reflexe hingegen dazu verwendet, einen weiteren
Beleuchtungsstrahlengang zur Verfügung zu stellen, anstatt
das Reflexlicht zu verwerfen. So besteht etwa die Möglichkeit,
im Fall einer 0°-Beleuchtung die Reflexe mittels des Licht
lenkenden Elementes in Richtung auf das Beobachtungsobjekt abzulenken,
um beispielsweise eine simultan zur 0°-Beleuchtung vorhandene
Schrägbeleuchtung zu verwirklichen. Alls Licht lenkende
Elemente können hierbei beispielsweise Prismen oder Spiegel
Verwendung finden.
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Das
erfindungsgemäße stereoskopische optische Beobachtungsgerät
kann ein Hauptobjektiv umfassen sowie eine Schnittstellenvorrichtung
mit wenigstens einem Schnittstellenport, wobei die Schnittstellenvorrichtung
objektsseitig des Hauptobjektivs angeordnet ist. Hierbei kann das
Hauptobjektiv ein Objektiv mit variabler oder mit fester Brennweite
sein. Außerdem kann der zuvor erwähnte Strahlteiler
zum Einkoppeln von Beleuchtungslicht Teil einer solchen Schnittstellenvorrichtung
sein. Das Hauptobjektiv kann hierbei ein großes, allen
stereoskopischen optischen Kanälen der mehrkanaligen Optik gemeinsames
Hauptobjektiv sein.
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Über
die Schnittstellenvorrichtung kann dann alternativ oder zusätzlich
zum Einkoppeln von Beleuchtungslicht ein Einkoppeln von Therapie-
und Diagnosestrahlung, ein Auskoppeln von Beleuchtungslicht für
externe Geräte, oder ein Auskoppeln von Beobachtungsstrahlengängen
für externe Diagnosegeräte mit eigener Optik Verwendung
finden. Die Anordnung der Schnittstelle zwischen dem Hauptobjektiv und
dem Beobachtungsobjekt ist insbesondere bei mehrlinsigen Hauptobjektiven,
etwa bei Vario-Objektiven, vorteilhaft, da beim Einkoppeln eines
Strahlenbündels in Richtung auf das Beobachtungsobjekt
die Anzahl von Reflexen vermindert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird
außerdem ein modulares stereoskopisches optisches Beobachtungssystem
zur Verfügung gestellt, das wenigstens ein erstes optisches
Gerät und ein zweites optisches Gerät sowie eine
afokale Schnittstellenvorrichtung mit wenigstens zwei Schnittstellenports
zum Anschluss wenigstens eines ersten optischen Geräts
und eines zweiten optischen Geräts zur Verfügung
stellt. Die afokale Schnittstelle kann dabei zum Übertragen und/oder
Einkoppeln und/oder Auskoppeln eines Strahlenbündels dienen.
Die im Rahmen des modularen stereoskopischen Beobachtungssystems
vorhandenen optischen Geräte brauchen dabei nicht selbstständig
als optische Geräte nutzbar zu sein. Sie können
stattdessen auch erst in Kombination mit anderen optischen Geräten
konkret nutzbar sein. Beispielsweise können als optische
Geräte wenigstens ein Hauptobjektiv und wenigstens ein
Hauptbeobachtertubus vorhanden sein. Über die afokale Schnittstelle
können diese dann zu einem Operationsmikroskop zusammengesetzt
werden. Je größer die Anzahl von optischen Geräten
mit zur Schnittstellenvorrichtung passender Schnittstelle ist, desto
flexibler kann das erfindungsgemäße stereoskopische optische
Beobachtungssystem eingesetzt werden.
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Weitere
Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
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1 zeigt
als ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße
stereoskopische optische Beobachtungsgerät ein Operationsmikroskop
in einer stark schematisierten Darstellung.
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2 zeigt
ein Operationsmikroskop gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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3 zeigt
ein Operationsmikroskop gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
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4 zeigt
eine erste mit dem erfindungsgemäßen optischen
Beobachtungsgerät realisierbare Beleuchtungsart.
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5 zeigt
eine zweite mit dem erfindungsgemäßen optischen
Beobachtungsgerät realisierbare Beleuchtungsart.
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6 zeigt
eine dritte mit dem erfindungsgemäßen optischen
Beobachtungsgerät realisierbare Beleuchtungsart.
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7 zeigt
eine Abwandlung der in 6 dargestellten Beleuchtungsart.
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8 zeigt
ein Operationsmikroskop gemäß einer vierten Ausführungsform
der Erfindung.
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9 zeigt
ein Operationsmikroskop gemäß einer fünften
Ausführungsform der Erfindung.
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10 zeigt
ein Operationsmikroskop gemäß einer sechsten Ausführungsform
der Erfindung.
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11 zeigt
ein Operationsmikroskop gemäß einer siebten Ausführungsform
der Erfindung.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes
stereoskopisches optisches Beobachtungsgerät ist in 1 anhand
seiner optischen Komponenten schematisch dargestellt. Die Figur zeigt
ein Operationsmikroskop mit einem Objektiv 1, einer Beleuchtungsvorrichtung 9,
einer mehrkanaligen Optik 21 und einer afokalen Schnittstellenvorrichtung 18 zwischen
dem Objektiv 1 und der mehrkanaligen Optik 21.
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Das
in 1 als Ausführungsbeispiel für
das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät
dargestellte Operationsmikroskop umfasst ein Objektiv 1,
das als Vario-Objektiv ausgestaltet ist. Als solches umfasst das
Objektiv 1 eine vordere, objektseitige Linsengruppe 3 und
eine hintere, beobachterseitige Linsengruppe 5, die gegenüber
der vorderen Linsengruppe 3 entlang der optischen Achse
OA verschiebbar angeordnet ist. Durch Verschieben der hinteren Linsengruppe 5 kann
der Arbeitsabstand des Operationsmikroskops vom Objekt, d. h. der
Abstand der Fokusebene von der ersten Linsenfläche des
Objektivs 1 variiert werden. Dem objektseitigen Ende des Vario-Objektivs 1 ist
ein Strahlteiler 7 vorgelagert, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als teildurchlässiger Spiegel ausgestaltet ist. Grundsätzlich
kann er aber auch als Strahlteilerprisma ausgestaltet sein. Mittels
des Strahlteilers 7 wird der Mittelstrahl eines vom Objekt
ausgehenden Strahlenbündels um 90° abgelenkt,
bevor es in das Vario-Objektiv 1 eintritt. Dies ermöglicht
es, das Vario-Objektiv 1 horizontal statt vertikal anzuordnen,
wodurch die vertikale Abmessung des Operationsmikroskops auch bei
einem Vario-Objektiv mit großem Bewegungsspielraum der hinteren
Linsengruppe 5 kleingehalten werden kann. Daneben dient
der Strahlteiler 7 dazu, einen Beleuchtungsstrahlengang
dem Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskops zu überlagern. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine sogenannte Schrägbeleuchtung
dargestellt, in der die Mittelachse des Beleuchtungsstrahlengangs
einen Winkel α mit der Mittelachse des Beobachtungsstrahlengangs
einschließt.
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Die
in 1 ebenfalls dargestellte Beleuchtungsvorrichtung 9 umfasst
eine Lichtquelle 11, ein Licht lenkendes Element, das im
vorliegenden Ausführungsbeispiel als Spiegel 13 dargestellt
ist, grundsätzlich aber auch als Prisma realisiert sein
kann, und eine Beleuchtungsoptik, von der stellvertretend eine Linse 15 in 1 dargestellt
ist. Ebenso wie die Linse 15 stellvertretend für
eine Beleuchtungsoptik steht, die auch komplizierter aufgebaut sein
kann, steht der Spiegel 13 für eine Licht lenkende
Anordnung, die auch mehr als einen Spiegel und/oder mehr als ein
Prisma umfassen kann, um kompliziertere Ablenkungen des Beleuchtungslichtes
zu realisieren. Die Beleuchtungsoptik 15 dient dazu, das
gesamte beobachtete Objektfeld gleichmäßig auszuleuchten.
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Das
dargestellte Operationsmikroskop weist außerdem ein Abschlussglas 17 auf,
das dem Strahlteiler 7 objektseitig vorgelagert ist. Das
Abschlussglas schließt bündig mit einem in der
Figur nicht dargestellten Gehäuse ab, so dass der Eintritt von
Fremdkörpern in das Mikroskopgehäuse verhindert
wird. Es kann vorteilhaft sein, das Abschlussglas 17 gekippt
anzuordnen, um Reflexionen des Beleuchtungslichtes in die Beobachtungspupillen
zu vermeiden.
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Das
Vario-Objektiv 1 kann als Retrofokus-Objektiv ausgestaltet
sein, d. h. seine Brennweite ist kleiner als der Arbeitsabstand
zwischen dem Objekt und dem Abschlussglas 17 oder nahezu gleich
dem Arbeitsabstand, oder als Tele-Objektiv, d. h. seine Brennweite
ist größer als der Arbeitsabstand.
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Sowohl
das Objektiv 1 als auch die Beleuchtungsvorrichtung 9 weisen
im vorliegenden Ausführungsbeispiel große optische
Komponenten auf, d. h. optische Komponenten, welche den Durchtritt
bzw. die Reflexion eines derart großen Strahlenbündels ermöglichen,
das dieses Strahlenbündel gleichzeitig mehreren Kanälen
einer mehrkanaligen Optik zugeführt werden kann, ohne dass
es hierzu zuvor in zwei Teilstrahlenbündel aufgeteilt werden
muss.
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Die
Beleuchtung kann auch so ausgeführt sein, dass in der Objektebene
die Leuchtfelddurchmesser an die Sehfelddurchmesser der Beobachtungsoptik
angepasst sind. Dabei können die Lichtbündeldurchmesser
in der Beleuchtungsoptik vorteilhaft klein gehalten werden, was
wiederum die Verwendung kleiner optischer Komponenten in der Beleuchtungsoptik
ermöglicht, um ihr Bauvolumen klein zu halten. Kleine Lichtbündeldurchmesser
sind dabei solche Lichtbündeldurchmesser, die die minimalen für
das Anpassen der Leuchtfelddurchmesser an die Sehfelddurchmesser
nötigen Bündeldurchmesser nicht unnötig überschreiten.
Unter kleinen optischen Komponenten sollen optische Komponenten
zu verstehen sein, deren Abmessungen gerade groß genug
sind, um den Durchtritt der kleinen Lichtbündel mit den
kleinen Lichtbündeldurchmessern zu ermöglichen.
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In
dem erfindungsgemäßen stereoskopischen optischen
Beobachtungsgerät ist bildseitig des großen Objektivs 1 eine
afokale Schnittstelle 18 mit einem großen Strahlteiler 19 angeordnet.
Der Strahlteiler 19 ist so groß, dass er das gesamte
durch das Objektiv 1 hindurch tretende Strahlenbündel
in ein erstes und ein zweites großes Teilstrahlenbündel aufteilen
kann. Vorteilhaft ist die Beleuchtungsoptik so ausgelegt, dass der
Leuchtfelddurchmesser immer an den eingestellten Sehfelddurchmesser
angepasst ist, unabhängig vom Beleuchtungswinkel (sog. varioskopische
Vollfeld-Beleuchtung). Dies kann bspw. durch eine gemeinsame Einstelleinrichtung
für die Beobachtungsoptik und die Beleuchtungsoptik realisiert
werden, welche die Einstellung der Beleuchtungsoptik an diejenige
der Beobachtungsoptik anpasst.
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Statt
eines Strahlteilerprismas 19, wie es in 1 gezeigt
ist, kann in der Schnittstelle 18 grundsätzlich
auch ein großer Strahlteilerspiegel zur Anwendung kommen.
An der Seite des Strahlteilerprismas 19, aus der das abgelenkte
große Strahlenbündel des Beobachtungsstrahlengangs
austritt, schließt sich eine mehrkanalige Optik an die
große Optik des Operationsmikroskops an, Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist diese Optik zweikanalig ausgebildet, und
weist einen linken und einen rechten Stereokanal auf. Die zweikanalige
Optik ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer
Seitenansicht dargestellt, so dass lediglich einer der beiden Stereokanäle
zu sehen ist. Grundsätzlich kann die mehrkanalige Optik aber
auch mehr als zwei Kanäle aufweisen, bspw. drei Kanäle,
von denen zwei als stereoskopische Kanäle dienen und der
dritte bspw. als optischer Kanal für eine Fotokamera dient.
Außerdem ist es möglich, dass die Optik mehrere
Stereokanäle mit jeweils zwei Teilkanälen aufweist.
Im Folgenden wird die mehrkanalige Optik stellvertretend als zweikanalige
Optik bezeichnet.
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Die
zweikanalige Optik umfasst einen Vergrößerungswechsler 23,
der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zoomsystem
dargestellt ist. Ein solches umfasst wenigstens drei Linsen bzw.
Linsengruppen wobei zwei Linsen bzw. Linsengruppen entlang der optischen
Achse des Teilstrahlengangs verschiebbar angeordnet sind. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel können sind vier Linsen bzw.
Linsengruppen 25, 26a, 26b, 27 vorhanden
sein, von denen die beiden mittleren Linsen bzw. Linsengruppen 26a, 26b gegenüber
den beiden äußeren Linsen bzw. Linsengruppen 25, 27 verschiebbar
angeordnet sind. Durch Verschieben der mittleren Linsen bzw. Linsengruppen 26a, 26b lässt
sich der Vergrößerungsfaktor des Operationsmikroskops
variieren. Statt des dargestellten Zoomsystems kann in einer alternativen Ausgestaltung
des Operationsmikroskops auch ein sogenanntes Gallileisystem Verwendung
finden. In einem solchen System sind mehrere (mindestens zwei) unterschiedliche
Linsenkombinationen vorhanden, die wahlweise in den Teilstrahlengang
eingebracht werden können. Die Linsenkombinationen repräsentieren
dabei verschiedene Vergrößerungsfaktoren. Während
das dargestellte Zoomsystem eine stufenlose Einstellung des Vergrößerungsfaktors
ermöglicht, ermöglicht ein Gallileisystem lediglich
eine stufenweise Variation des Vergrößerungsfaktors.
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An
den Vergrößerungswechsler 23 schließt sich
beobachterseitig eine Schnittstelle an, in der für jeden
stereoskopischen Teilstrahlengang ein Strahlteiler 29 vorhanden
ist. Über die Strahlteiler 29, die im vorliegenden
Ausführungsbeispiel als Strahlteilerprismen ausgebildet
sind, aber grundsätzlich auch als teildurchlässige
Spiegel ausgebildet sein können, können stereoskopische
Teilstrahlenbündel aus dem Beobachtungsstrahlengang ausgekoppelt
werden, um sie beispielsweise einer Videokamera oder einer Fotokamera
zuzuführen. Alternativ können die Strahlteiler 29 auch
dazu Verwendung finden, Zusatzinformationen für den Betrachter
in einen Teilstrahlengang einzukoppeln.
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An
die Strahlteiler 29 schließt sich beobachterseitig
ein Binokulartubus 31 mit jeweils einem Tubusobjektiv 33 und
einem Okular 35 für jeden stereoskopischen Teilstrahlengang
an. Das Tubusobjektiv 33 dient dazu, ein Beobachtungsstrahlenbündel
in eine Zwischenbildebene 37 zu fokussieren, d. h. das Beobachtungsobjekt
auf die Zwischenbildebene 37 abzubilden. Mittels des Okulars 35 wird
dieses Zwischenbild dann nach unendlich abgebildet, so dass ein
Betrachter das Zwischenbild mit entspanntem Auge betrachten kann.
In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, dass es sich
bei dem beobachtungsseitig aus dem Objektiv austretendem Beobachtungsstrahlenbündel
um ein paralleles Strahlenbündel handelt. Auch das Zoomsystem 23 dient
lediglich zum Wandeln des Strahldurchmessers des parallelen Strahlenbündels,
nicht jedoch zum Fokussieren. Die im Operationsmikroskop befindliche
große Schnittstelle 18 und die kleinen Schnittstellen 29 stellen
daher afokale Schnittstellen dar, d. h. mittels der Schnittstellen
werden parallele Strahlenbündel aus- bzw. eingekoppelt.
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Der
große Strahlteiler 19 der afokalen Schnittstelle 18 kann
im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer zu den kleinen
Strahlteilern 29 analogen Weise genutzt werden. Mit anderen
Worten, er kann dazu dienen, ein großes Strahlenbündel
aus dem Beobachtungsstrahlengang zur weiteren Verwendung auszukoppeln,
wie dies durch den Pfeil 39 angedeutet ist. Alternativ
oder zusätzlich kann er dazu verwendet werden, Daten für
den Beobachter in den Beobachtungsstrahlengang einzukoppeln, wie dies
durch den Pfeil 41 angedeutet ist. Als weitere Möglichkeit,
die zusätzlich oder alternativ zu den bisher beschriebenen
Möglichkeiten vorhanden sein kann, kann Beleuchtungslicht über
den Strahlteiler 19 in Richtung auf das Beobachtungsobjekt
in den Strahlengang des Objektivs 1 eingekoppelt werden, wie
dies durch Pfeil 43 angedeutet ist.
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Dadurch,
dass das Ein- bzw. Auskoppeln über den großen
Strahlteiler 19 im großen Strahlengang erfolgt,
bieten sich mehrere Vorteile. Zum einen enthält ein ausgekoppeltes
Strahlenbündel die gesamte optische Information, die auch
das durch das Objektiv 1 hindurch getretene Strahlenbündel
aufweist.
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Der
Strahlteiler 19 stellt also zwei gleichwertige große
Beobachtungsstrahlenbündel zur Verfügung, was,
wie später noch beschrieben werden wird, vorteilhaft genutzt
werden kann. Im Hinblick auf das Einblenden von Daten bietet das
Einkoppeln in den großen afokalen Beobachtungsstrahlengang mittels
des großen Strahlteilers 19 den Vorteil, dass derartige
Daten bei einem Wechsel des Vergrößerungsfaktors
entsprechend den Faktor mit vergrößert werden.
Insbesondere wenn als Daten beispielsweise Konturen oder sonstige
Markierungen eingeblendet werden sollen, die bestimmte Bereiche
des Beobachtungsobjekts markieren, ist es vorteilhaft, wenn diese
Konturen oder Markierungen zusammen mit dem Beobachtungsobjekt bei
einem Vergrößerungswechsel entsprechend mit vergrößert
werden.
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Vorteile,
die das Auskoppeln eines großen Strahlenbündels
aus dem Beobachtungsstrahlengang mittels des Strahlteilers 19 mit
sich bringt, werden nachfolgend mit Bezug auf 2 beschrieben, die
als ein zweites Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße
stereoskopische optische Beobachtungsgerät eine weitere
Ausgestaltung des mit Bezug auf 1 beschriebenen
Operationsmikroskops zeigt.
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Das
in 2 dargestellte Operationsmikroskop unterscheidet
sich von dem in 1 dargestellten Operationsmikroskop
durch die Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung sowie die Ausgestaltung
der afokalen Schnittstelle. Elemente, die Elementen aus dem ersten
Ausführungsbeispiel entsprechen, sind in 2 mit
denselben Bezugsziffern wie in 1 bezeichnet
und werden nicht noch einmal erläutert, um Wiederholungen
zu vermeiden.
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Im
Unterschied zu dem in 1 dargestellten Operationsmikroskop
des ersten Ausführungsbeispiels ist beim Operationsmikroskop
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
die Beleuchtungsvorrichtung so ausgebildet, dass eine sogenannte 0°-Beleuchtung
des Beobachtungsobjekts erfolgt. In dieser Beleuchtungsart fällt
die optische Achse des Beleuchtungsstrahlengangs mit der optischen
Achse des Beobachtungsstrahlengangs zusammen. Diese Beleuchtungsart
eignet sich insbesondere, wenn eine gute Ausleuchtung tiefer Kanäle
und/oder eine erhöhte Tiefenschärfewahrnehmung
gewünscht ist. Die mit Bezug auf 1 beschriebene
Schrägbeleuchtung vermittelt hingegen aufgrund des Schattenwurfs
einen guten Stereoeindruck.
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Die
Schnittstellenvorrichtung 118 des zweiten Ausführungsbeispiels
unterscheidet sich von der Schnittstellenvorrichtung 19 des
ersten Ausführungsbeispiels dadurch, dass diese eine Mehrzahl
an Strahlteiler umfasst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind drei Strahlteiler 19A, 19B, 19C vorhanden,
es können aber auch zwei Strahlteiler oder mehr als drei
Strahlteiler sein, wobei zu bedenken ist, dass mit zunehmender Anzahl
an Strahlteilern die ausgekoppelten Strahlenbündel lichtschwächer
werden.
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Die
Strahlteiler sind entlang der optischen Achse OA des Objektivs 1 hintereinander
angeordnet und ermöglichen jeweils das Auskoppeln eines
großen Beobachtungsstrahlenbündels, welches dann beispielsweise
einer zweikanaligen Optik zugeführt werden kann. Jedem
der drei Strahlteiler 19A, 19B, 19C ist
mindestens ein Schnittstellenports zugeordnet, an die sich beispielsweise
eine zweikanalige Optik anschließen lässt. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dem Strahlteiler 19B ein
Schnittstellenport 121A zugeordnet, während dem
Strahlteiler 19C zwei Schnittstellenports 121B, 121C zugeordnet sind.
Die einzelnen Schnittstellenports können hierbei in Art
eines Drehlagers so ausgebildet sein, dass angeschlossene Peripheriegeräte
um die optische Achse des ausgekoppelten großen Strahlenbündels drehbar
sind. Hierbei können entweder einzelne Schnittstellenports
in Art eines Drehgelenks ausgebildet sein oder alle Schnittstellenports.
Zusätzlich oder alternativ kann die Schnittstellenvorrichtung auch
Drehlager 123A, 123B zwischen einzelnen Strahlteilern 19A, 19B, 19C oder
allen Strahlteilern 19A, 19B, 19C umfassen,
mit deren Hilfe sich die Strahlteiler 19A, 19B, 19C um
die optische Achse OA des Hauptobjektivs 1 verdrehen lassen.
Eine derartige Drehung kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn
die Baugröße eines an einen Schnittstellenport angeschlossenen
optischen Geräts es nicht zulässt, zwei solche
optische Geräte an derselben Seite der Schnittstellenvorrichtung
zu montieren.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zweikanalige Optiken 125A, 125B, 125C mit
Kameras 127A, 127B, 127C mit elektronischen
Bildsensoren 129A, 129B, 129C an die
Schnittstellenports 121A, 121B, 121C angeschlossen.
Jede zweikanalige Optik umfasst dabei pro Stereokanal eine Linse oder
Linsenkombination, mit deren Hilfe sich ein Bild des Beobachtungsobjekts
auf dem jeweiligen Kamerachip 129A, 129B, 129C erzeugen
lässt.
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Durch
Drehen der zweikanaligen Optik 125A, 125B, 125C um
die optische Achse des über den zugehörigen Strahlteiler
ausgekoppelten großen Strahlenbündels kann die
Orientierung der Stereobasis in Bezug auf das Beobachtungsobjekt
frei gewählt werden. Da jeder zweikanaligen Optik (125A, 125B, 125C)
das große Beobachtungsstrahlenbündel zugeführt
wird, ist es möglich, die Orientierung der Stereobasis
für jede zweikanalige Optik 125A, 125B, 125C individuell
einzustellen.
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Es
sei an dieser Stelle erwähnt, dass grundsätzlich
auch die zweikanalige Optik 21 wie die übrigen
zweikanaligen Optiken über einen Schnittstellenport in
Art eines Drehgelenks an die Schnittstellenvorrichtung 118 angeschlossen
sein kann. Die Schnittstellenvorrichtung 118 bietet damit
die Möglichkeit, für eine Mehrzahl von mehrkanaligen
Optiken die Orientierung der Stereobasis unabhängig voneinander
und ohne wechselseitige Beeinflussung um beliebige Winkel gegeneinander
verdreht einzustellen. Dies wird dadurch möglich, dass
ein großes afokales Strahlenbündel aus dem beobachteten Strahlengang
ausgekoppelt und jeder mehrkanaligen Optik zugeführt wird.
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Es
wird weiterhin darauf hingewiesen, dass statt der in 2 dargestellten
mehrkanaligen Optiken 125 mit Kameras 127 auch
andere mehrkanalige Optiken, beispielsweise ein Mitbeobachtersystem
mit Vergrößerungswechsler und Binokulartubus,
an einem Schnittstellenport angeordnet sein können. Außerdem
ist es grundsätzlich auch möglich, einkanalige
Optiken für große Strahlenbündel an den
Schnittstellenports anzuschließen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße
stereoskopische optische Beobachtungsgerät wird nachfolgend
mit Bezug auf 3 beschrieben, die eine weitere
Abwandlung des in 1 dargestellten Operationsmikroskops
zeigt. Elemente des dritten Ausführungsbeispiels, die Elementen
des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, sind in 3 wiederum
mit denselben Bezugsziffern wie in 1 bezeichnet
und werden nicht noch einmal erläutert.
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Wie
das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das dritte
Ausführungsbeispiel vom ersten Ausführungsbeispiel
durch die Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung und die Ausgestaltung
der Schnittstellenvorrichtung.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 209 des dritten Ausführungsbeispiels
ist so ausgestaltet, dass sie eine koaxiale Beleuchtung des Beobachtungsobjekts ermöglicht.
In einer koaxialen Beleuchtung wird das Beobachtungsobjekt mit zwei
Beleuchtungsteilstrahlengängen beleuchtet, deren optische
Achsen mit den optischen Achsen der Teilstrahlengänge in
der zweikanaligen Optik zusammenfallen. Eine derartige Beleuchtung
kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass zwei Leuchtflächen,
beispielsweise die von den Austrittsenden von Lichtleitfasern repräsentierten
Leuchtflächen, mittels der Beleuchtungsoptik 15 auf
das Beobachtungsobjekt abgebildet werden. Alternativ besteht auch
die Möglichkeit, die beiden Leuchtflächen mittels
Strahlteiler aus einer einzigen Leuchtfläche zu generieren
oder die Leuchtflächen mittels einer zwei Blendenöffnungen
aufweisenden Blende 211 aus einem Beleuchtungsstrahlenbündel auszukoppeln,
wie dies in 3 schematisch dargestellt ist.
Durch Verdrehen der Blende 211 um die optische Achse der Beleuchtungsoptik 15 lässt
sich dann die Orientierung der Stereobasis des Beleuchtungsstrahlengangs
relativ zum Beobachtungsobjekt variieren.
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Die
Schnittstellenvorrichtung 218 des dritten Ausführungsbeispiels
weist zwei Strahlteiler 19A, 19B auf, die jeweils
ein großes afokales Strahlenbündel aus dem Beobachtungsstrahlengang
auskoppeln. Während die von den Strahlteilern 19A, 19B abgelenkten
großen afokalen Strahlenbündel jeweils einer zweikanaligen
Optik mit Vergrößerungswechsler 23, 223 und
Binokulartubus 31 zugeführt wird (der Binokulartubus
ist nur in einer der beiden zweikanaligen Optiken dargestellt),
wird das nicht abgelenkte große afokale Strahlenbündel
einer zweikanaligen Optik 225 mit elektronischen Kameras 227 zugeführt. Die
optischen Komponenten der zweikanaligen Optik 225 sind
dabei so ausgebildet, dass sie das Beobachtungsobjekt auf die elektronischen
Bildsensoren 229 der Kameras 227 abbilden. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zumindest der Schnittstellenport 221A in
Art eines Drehlagers ausgebildet, so dass die zweikanalige Optik 213 um
die optische Achse des durch den Schnittstellenport verlaufenden
großen Strahlenbündels gedreht werden kann, um
die Orientierung der Stereobasis mit Bezug auf das Beobachtungsobjekt
variieren zu können. Ebenso kann auch der Schnittstellenport 221B in
Art eines Drehlagers ausgebildet sein. Weiterhin kann zwischen den beiden
Strahlteilern 19A, 19B ebenfalls ein Drehgelenk
vorhanden sein, um diese um die gemeinsame optische Achse herum
gegeneinander verdrehen zu können.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist außerdem
eine Einheit (nicht dargestellt) vorhanden, die für eine
Synchronisierung der Drehung der Blende 211 und bspw. der
zweikanaligen Optik 213 sorgt. Auf diese Weise kann die
koaxiale Beleuchtung einer Drehung der zweikanaligen Optik 213 nachgeführt werden,
so dass unabhängig von der Orientierung der Stereobasis
der zweikanaligen Optik 213 immer eine koaxiale Beleuchtung
für einen durch die zweikanalige Optik 213 beobachtenden
Beobachter vorliegt. Die Synchronisation kann dabei grundsätzlich statt
für die genannte zweikanalige Optik 213 auch für
die anderen zweikanaligen Optiken 21, 225 erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Einrichtung zum Umschalten
der Synchronisation zwischen den einzelnen zweikanaligen Optiken
und der koaxialen Beleuchtung vorhanden ist. Für diejenigen
Optiken, für die die Synchronisation nicht erfolgt, stellt
die Beleuchtung dann eine Schrägbeleuchtung dar, es sei
denn die Orientierung ihrer Stereobasis stimmt mit der Orientierung
der Stereobasis der synchronisierten zweikanaligen Optik überein.
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Nachfolgend
werden mit Bezug auf die 4 bis 7 die durch
die Verwendung des großen Strahlteilers 7 in der
erfindungsgemäßen stereoskopischen optischen Beobachtungsvorrichtung
realisierbaren Beleuchtungsmodi einander gegenübergestellt.
Die Figuren zeigen jeweils das Hauptobjektiv 1 sowie die
Beobachtungspupillen 45, 47 einer stereoskopischen,
also zweikanaligen Optik. Daneben sind in den 4 bis 7 die
Beleuchtungspupillen für die Schrägbeleuchtung
(4), die 0°- Beleuchtung (5)
und die Koaxialbeleuchtung (6 und 7)
dargestellt.
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4 zeigt
das Verhältnis von Beobachtungspupillen 45, 47 und
Beleuchtungspupille 49 im Falle der Schrägbeleuchtung.
Die Beleuchtungspupille 49 der Schrägbeleuchtung
weist einen Winkel zur optischen Achse auf (vgl. 1)
und ist in der Symmetrieebene zwischen den Beobachtungspupillen 45, 47 angeordnet.
Die Schrägbeleuchtung kann dabei grundsätzlich
drehbar ausgestaltet sein, so dass sie an einer der beiden in 4 dargestellten Positionen
realisiert werden kann. Außerdem kann sie auch in einer
im Bezug auf die Beobachtungspupillen unsymmetrischen Art und Weise
realisiert werden, wobei eine symmetrische Realisierung aber einen
angenehmeren Seheindruck vermittelt. Ebenso kann die Schrägbeleuchtung
grundsätzlich auch mit zwei Beleuchtungspupillen erfolgen.
Eine Schrägbeleuchtung führt aufgrund des mit
dem schrägen Lichteinfall verbundenen Schattenfalls zu
einem sehr guten Stereoeindruck. Dieser Vorteil wird aber nur dann vollständig
erreicht, wenn lediglich eine Beleuchtungspupille vorhanden ist.
Wenn die Beleuchtungspupille um die optische Achse drehbar ist,
kann die Ausleuchtung im Hinblick auf die Topographie des Beobachtungsobjekts
optimiert werden, insbesondere dahingehend, dass Bereiche von besonderem
Interesse nicht abgeschattet werden. Auch eine Schrägbeleuchtung
mit zwei Beleuchtungspupillen 49 kann im Hinblick auf das
Vermeiden von Abschattungen vorteilhaft sein.
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Bei
der in 5 dargestellten 0°-Beleuchtung ist die
Beleuchtungspupille relativ zur optischen Achse des Hauptobjektivs 1 zentriert.
Sie liegt damit auf der Verbindungslinie zwischen den Beobachtungspupillen 45, 47.
Mit einer derartigen Beleuchtung lässt sich eine gute Ausleuchtung
tiefer Kanäle und eine gute Tiefenschärfewahrnehmung
realisieren.
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In 6 ist
eine Koaxialbeleuchtung dargestellt. Es sind zwei Beleuchtungspupillen 53, 55 vorhanden,
die zu den Beobachtungspupillen 45, 47 zentrisch
angeordnet sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Beobachtungsstrahlengänge
und die Beleuchtungsstrahlengänge koaxial in Richtung auf das
Beobachtungsobjekt verlaufen. Die Koaxialbeleuchtung liefert eine
optimale Ausleuchtung tiefer Kanäle und eine sehr gute Tiefenschärfewahrnehmung.
Wenn die mit Bezug auf das dritte Ausführungsbeispiel beschriebene
Synchronisationseinrichtung vorhanden ist, folgen die Beleuchtungspupillen den
Beobachtungspupillen bei einer Drehung der Beobachtungspupillen,
wie dies in 7 dargestellt ist.
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Die
in den 4 bis 7 gezeigten Beleuchtungspupillen
können grundsätzlich mit einer großen
Beleuchtungsoptik unter Verwendung von Blenden erzeugt werde, wie
dies bspw. in 3 gezeigt ist. Sie können
aber auch mit kleinen Lichtbündeldurchmessern, d. h. mit
kleinen optischen Komponenten in der Beleuchtungsvorrichtung, erzeugt
werden. Im Falle von zwei Beleuchtungspupillen können die
zugehörigen kleinen Lichtbündel dann durch Strahlteilerelemente
aus einem einzigen kleinen Lichtbündel generiert werden,
oder es können zwei Lichtquellen zur Anwendung kommen.
Um eine synchrone Koaxialbeleuchtung realisieren zu können, können
die Strahlteilerelemente und/oder die Lichtquellen beweglich angeordnet
sein.
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Ein
viertes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße
stereoskopische optische Beobachtungsgerät wird nachfolgend
mit Bezug auf 8 beschrieben, die eine weitere
Abwandlung des in 1 dargestellten optischen Beobachtungsgeräts
zeigt. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom
ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen durch die Ausgestaltung
der Beleuchtungsvorrichtung. Elemente des vierten Ausführungsbeispiels,
die Elementen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen,
sind in 8 wiederum mit denselben Bezugsziffern,
wie in 1 bezeichnet, und werden nicht noch einmal erläutert.
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In
dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel für
das Erfindungsgemäße stereoskopische optische
Beobachtungsgerät ist an einen Schnittstellenport 20 eine
Anzeigevorrichtung 61 mit einem Display 63, beispielsweise
einer „digital mirror device” (DMD) oder einer
Flüssigkristallanzeige, und einer Projektionsoptik 65 angeschlossen.
Die Projektionsoptik 65 ist so ausgestaltet und angeordnet,
dass das Display 63 in der Brennebene der Optik liegt.
Dadurch wird ein Bild der Anzeige 63 nach unendlich abgebildet,
so dass das Bild der Anzeige als afokales Strahlenbündel über
den Strahlteiler 19 dem afokalen Beobachtungsstrahlenbündel überlagert
werden kann. Dieses afokale Strahlenbündel wird dann genauso
wie das Beobachtungsstrahlenbündel der binokularen Optik
zugeführt und wird entsprechend dem Beobachtungsobjekt
gemäß einem eingestellten Vergrößerungsfaktor
dargestellt.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 309 weist wie die Beleuchtungsvorrichtung 109 des
zweiten Ausführungsbeispiels eine Lichtquelle 11 und
eine kleine Beleuchtungsoptik 315 auf, die das Licht der
Lichtquelle 11 als 0°-Beleuchtung koaxial zur
optischen Achse OA des Hauptobjektivs 1 in Richtung auf
das Beobachtungsobjekt in den Strahlengang einkoppelt. Die Abmessungen
der optischen Elemente in der kleinen Beleuchtungsoptik, für
die die Linse 315 stellvertretend steht, sind groß genug,
um den Durchtritt eines Lichtbündels mit einem Durchmesser,
welcher zum Erzeugen einer Beleuchtungspupille gemäß 5 ausreicht,
zu ermöglichen. Sie sind aber auch nicht größer
als zum Erreichen dieses Zweckes notwendig ist.
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Da
das Einkoppeln im vorliegenden Ausführungsbeispiel über
einen teildurchlässigen Spiegel 7 oder einen anderen
Strahlteiler erfolgt, entstehen an der Spiegelfläche des
teildurchlässigen Spiegels 7 auch Reflexe des
einfallenden Beleuchtungslichtes. Das in den Reflexen enthaltene
Beleuchtungslicht wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel
jedoch nicht verworfen, sondern über einen Reflektor 71, etwa
einen Spiegel oder ein Prisma, in Richtung auf das Beobachtungsobjekt
abgelenkt und diesem als eine zweite Beleuchtung zugeführt.
Aufgrund der zweimaligen Ablenkung dieses Teils des Beobachtungslichtes
erfolgt die zweite Beleuchtung als Schrägbeleuchtung. Auf
diese Weise kann mit Hilfe des Strahlteilers 7 und eines
weiteren reflektierenden Elementes 71 eine 0°-Beleuchtung
mit gleichzeitiger Schrägbeleuchtung des Beobachtungsobjekts
erfolgen.
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Alternativ
oder zusätzlich zu dem Reflektor 71 kann ein reflektierendes
Elemente 72, bspw. ein Spiegel, vorhanden sein, das so
mit Bezug auf den teildurchlässigen Spiegel 7 angeordnet
ist, dass das von ihm reflektierte Licht am teildurchlässigen
Spiegel 7 vorbei auf das Beobachtungsobjekt gelenkt wird.
Auf diese Weise kann der Gesamtwirkungsgrad der Beleuchtung erhöht
werden, da keine weitere Reflektion dieses Lichtes am teildurchlässigen
Spiegel 7 auftritt und somit das gesamte Licht auf das
Beobachtungsobjekt gelenkt wird. Wenn ein solches reflektierendes
Element 72 zusätzlich zu dem Reflektor 71 vorhanden
ist, etwa um eine Beleuchtung unter verschiedenen Beleuchtungswinkeln
zu realisieren, ist der Reflektor 71 als Strahlteiler ausgestaltet.
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Obwohl
die Beleuchtung in den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen über
einen zwischen dem Hauptobjektiv 1 und dem Beobachtungsobjekt
angeordneten Strahlteiler 7 eingekoppelt worden ist, kann
die Beleuchtung grundsätzlich auch über die afokale
Schnittstelle 18 eingekoppelt werden.
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In
allen oben genannten Ausführungsbeispielen ist der Leuchtfelddurchmesser
im beobachteten Objektraum idealerweise an den im Beobachtungsstrahlengang
eingestellten Sehfelddurchmesser angepasst (varioskopische Beleuchtung).
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Leuchtfelddurchmesser
größer oder kleiner als den eingestellten Sehfelddurchmesser
zu wählen.
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Weiterhin
ist anzumerken, dass die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele
zwar mit einem als Vario-Objektiv ausgebildeten Hauptobjektiv beschrieben
worden sind, das Hauptobjektiv aber grundsätzlich auch
als festbrennweitiges Objektiv ausgebildet sein kann. Ein solches
festbrennweitiges Objektiv hat in der Regel weniger Linsenflächen
als ein Vario-Objektiv, so dass weniger Reflexe beim Einkoppeln
des Beleuchtungslichtes über die afokale Schnittstelle 18 auftreten.
Ein Einkoppeln des Beleuchtungslichtes über die afokale
Schnittstelle 18 wird daher eher in Verbindung mit einem
festbrennweitigem Hauptobjektiv als in Verbindung mit einem Vario-Objektiv
erfolgen.
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Ein
Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße
stereoskopische optische Beobachtungssystem wird nachfolgend mit
Bezug auf 9 beschrieben. Die Figur zeigt
in einer stark schematisierten Darstellung ein Operationsmikroskop
mit einem großem Hauptobjektiv 401, dass in einem
Objektivgehäuse 403 angeordnet ist, und mit einer
zweikanaligen Optik 405, die einen Vergrößerungswechsler 407 und
einen Binokulartubus 409 mit jeweils zwei stereoskopischen
Teilstrahlengängen aufweist. Der Vergrößerungswechsler 407 und
der Binokulartubus 409 entsprechen dem mit Bezug auf 1 beschriebenen
Vergrößerungswechsler bzw. dem mit Bezug auf 1 beschriebenen
Binokulartubus und werden daher nicht noch einmal erläutert.
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Das
in 9 dargestellte Operationsmikroskop weist außerdem
eine Schnittstellenvorrichtung 411 auf, die zwei entlang
einer Achse angeordnete Schnittstellenports 413, 415 umfasst.
Die Schnittstellenports sind zu Ankoppeln optischer Geräte
mit entsprechenden Koppelelementen ausgebildet.
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Sowohl
das Gehäuse 403 des Hauptobjektivs 401 als
auch das Gehäuse 417 der zweikanaligen Optik 405 weisen
Anschlussstellen auf, die mit Koppelelementen ausgestattet sind,
welche mit den Koppelelementen der Schnittstellenports 413, 415 zum
Verbinden des jeweiligen Gehäuses mit der Schnittstelle 411 zusammenwirken
können. Auf diese Weise kann die Schnittstelle 411 sowohl
als Ankerpunkt für die zweikanalige Optik 405 als
auch als Ankerpunkt für das Objektiv 401 dienen.
In diesem Sinne können die zweikanalige Optik 405 und
das Hauptobjektiv als individuelle optische Geräte angesehen
werden. Hierbei kann die zweikanalige Optik entweder den Binokulartubus 409 als
integralen Bestandteil umfassen oder der Binokulartubus kann als eigenes
Bauelement über eine weitere Schnittstelle ähnlich
der Schnittstelle 411 zwischen der zweikanaligen Optik 405 und
dem Objektiv 401 an den Vergrößerungswechsler 407 angekoppelt
sein.
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Wenn
die Koppelelemente zum Herbeiführen einer leicht lösbaren
Verbindung ausgebildet sind, kann ein rascher und einfacher Austausch
des Hauptobjektivs 401 und/oder der zweikanaligen Optik 405 erfolgen.
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In
dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weist
die Schnittstellenvorrichtung 411 zudem einen Halteabschnitt 419 auf.
Der Halteabschnitt 419 ist so ausgestaltet, dass er mit
einer Mikroskophalterung verbunden werden kann, die wiederum an
einem Stativ (nicht dargestellt) befestigt werden kann. Auf diese
Weise bildet die Schnittstellenvorrichtung 411 den eigentlichen
Aufhängungspunkt des Operationsmikroskops am Stativ. In
dieser Ausgestaltung kann jede optische Komponente des Mikroskops
ausgetauscht werden, wobei der Rest des Mikroskops am Stativ verbleiben
kann.
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Wenn
die Schnittstellenports 413, 415 und die Kopplungselemente
standardisiert werden, kann auf der Basis des in 9 beschriebenen
Operationsmikroskops ein modulares Mikroskopsystem zur Verfügung
gestellt werden, in dem eine Schnittstellenvorrichtung 411 sowie
ein oder mehrere Objektive und/oder ein oder mehrere zweikanaligen
Optiken zur Verfügung gestellt werden, die in einfacher
Weise zum Aufbau eines Operationsmikroskops rasch und einfach miteinander
kombiniert werden können.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes
stereoskopisches optisches Beobachtungssystem ist in 10 dargestellt.
Das sechste Ausführungsbeispiel stellt eine Abwandlung
des fünften Ausführungsbeispiels dar. Elemente,
die Elementen des fünften Ausführungsbeispiels
entsprechen, sind in 10 mit denselben Bezugsziffern, wie
in 9 bezeichnet und werden nicht noch einmal erläutert.
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Das
in 10 dargestellte Operationsmikroskop unterscheidet
sich von dem in 9 dargestellten Operationsmikroskop
durch seine Schnittstellenvorrichtung 511. Die Schnittstellenvorrichtung
umfasst neben dem Schnittstellenport 513, an dem die zweikanalige
Optik 405 angeordnet ist, und dem Schnittstellenport 515,
an dem das Hauptobjektiv 401 angeordnet ist, einen weiteren
Schnittstellenport 517, an dem ein weiteres optisches Gerät
befestigt werden kann. Außerdem ist die Schnittstellenvorrichtung 411 mit
einem großen Strahlteiler 519 ausgestattet, der
im Wesentlichen wie der Strahlteiler 19 des ersten Ausführungsbeispiels
ausgebildet ist, d. h. er ist in der Lage ein großes Strahlenbündel,
wie es mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben
worden ist, aus dem Beobachtungsstrahlengang auszukoppeln und über
den dritten Schnittstellenport 517 einem weiteren optischen
Gerät zuzuführen.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das weitere optische
Gerät eine zweite zweikanalige Optik 405, die
in ihrem Aufbau der ersten einkanaligen Optik entspricht. Diese
ist allerdings nicht direkt am Schnittstellenport 517 der
Schnittstellenvorrichtung 511 angeordnet, sondern über
ein Umlenkelement 521, welches über Koppelelemente
verfügt, mit deren Hilfe es am dritten Schnittstellenport 517 angeschlossen
werden kann. Weiterhin umfasst das Umlenkelement 521 einen
Port 523, der in seinem Aufbau dem Schnittstellenport 513 der
Schnittstellenvorrichtung 511 entspricht. An diesem Port 523 ist
die zweite zweikanalige Optik 405 befestigt. Im Inneren des
Umlenkelementes 521 ist ein Umlenkprisma 525 angeordnet,
das den ausgekoppelten afokalen Strahlengang ablenkt, um eine für
einen Betrachter angenehme Einblicksposition zu ermöglichen.
Um die Ergonomie zu erhöhen, kann das Umlenkelement 521 außerdem
ein Drehlager aufweisen, mit dem es um die optische Achse des über
den Strahlteiler 519 ausgekoppelten Strahlenbündels
gedreht werden kann. Weitere Umlenkelemente und/oder Drehlager können
vorhanden sein, um die Bewegungsmöglichkeiten für
die zweite zweikanalige Optik weiter zu erhöhen. So kann
beispielsweise auch am Schnittstellenport 523 und/oder
am Port 513 ein Drehlager vorhanden sein, das eine Drehung
der jeweiligen zweikanaligen Optik um die optische Achse des eingehenden großen
Strahlenbündels ermöglicht. Die Drehungen sind
in der Figur durch Doppelpfeile angedeutet.
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Obwohl
das über die Schnittstellenvorrichtung 511 angeschlossene
weitere optische Gerät mit dem am Schnittstellenport 513 angeordneten
optischen Gerät identisch ist, können über
den dritten Schnittstellenport 517 auch optische Geräte
angeschlossen werden, die nicht mit dem über den Schnittstellenport 513 angeschlossenen
Geräte identisch sind. Beispielsweise wäre es
denkbar ein stereoskopisches Kamerasystem mit einer geeigneten zweikanaligen
Optik anzuschließen. In diesem Fall könnte auf
das Umlenkelement 521 verzichtet werden, da ergonomische
Belange im Hinblick auf die Einblicksposition nicht berücksichtigt
werden müssen.
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Auch
ist es grundsätzlich möglich, eine Anzeigevorrichtung
an den dritten Schnittstellenport 517 anzuschließen,
wobei dann die teildurchlässige Ebene des Strahlteilers
gegenüber der in 10 um 90° gedreht
wäre. Es besteht aber auch die Möglichkeit, anstatt
einen zusätzlichen Schnittstellenport gegenüber
dem Halteabschnitt 419 anzuordnen zwei zusätzliche
Schnittstellenports zu beiden Seiten des Halteabschnitts 419 einander
gegenüberliegend vorzusehen. Auf diese Weise besteht bei
geeignet orientiertem Strahlteiler 519 die Möglichkeit,
an einem Schnittstellenport ein weiteres Beobachtungsgerät, sei
es rein optisch oder optisch/elektronisch, anzuschließen
und am gegenüberliegenden Port eine Anzeigevorrichtung
anzuschließen.
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Die
Objektbeleuchtung kann in den mit Bezug auf die 9 und 10 beschriebenen
Ausführungsbeispielen entweder durch einen zwischen Objektiv 401 und
Objekt angeordneten Strahlteiler oder über den Strahlteiler 419, 519 erfolgen.
Im Falle einer Schrägbeleuchtung ist es aber grundsätzlich
auch möglich, Beleuchtungsstrahlengänge zu realisieren, die
weder über die Schnittstellenvorrichtung 411, 511,
noch über einen zwischen Objektiv 401 und Objekt
angeordneten Strahlteiler eingekoppelt werden. Schließlich
besteht auch die Möglichkeit, dass Gehäuse 403 des
Objektivs 401 nicht direkt an den Schnittstellenport 415, 515 anzuschließen,
sondern eine Einkoppelvorrichtung zum Einkoppeln des Beleuchtungslichtes
zwischenzuschalten. Eine solche Vorrichtung würde einerseits
Kopplungselemente zum Anschluss an den Schnittstellenport 415, 515 und
andererseits einen weiteren, dem Schnittstellenport 415, 515 entsprechenden
Port aufweisen, an den dann das Gehäuse 403 des
Hauptobjektivs 401 angeschlossen werden kann.
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Obwohl
die mit Bezug auf die 9 und 10 beschriebenen
Hauptobjektive als festbrennweitige Objektive dargestellt sind,
können an der Schnittstellenvorrichtung auch Vario-Objektive,
wie sie mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele 1 bis 4 beschrieben
worden sind, angeschlossen werden. Insbesondere ist ein einfacher
Wechsel von einem Vario-Objektiv zu einem festbrennweitigen Objektiv oder
umgekehrt oder ein einfacher Wechsel zwischen verschiedenen festbrennweitigen
Objektiven möglich.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße
stereoskopische optische Beobachtungsgerät ist in 11 dargestellt.
Die Figur zeigt ein stereoskopisches optisches Beobachtungsgerät,
das dem stereoskopischen optischen Beobachtungsgerät aus 1 entspricht.
Allerdings umfasst das stereoskopische optische Beobachtungsgerät
zusätzlich zu dem in 1 dargestellten
Gerät ein medizinisches Therapiegerät, das in 11 als Behandlungslaser 81 angedeutet
ist. Über einen Spiegel 83 oder ein Umlenkprisma
wird der Laserstrahl zur medizinischen Behandlung in Richtung auf das
Beobachtungsobjekt abgelenkt. Wenn der Spiegel 83 beweglich
ist, kann durch die Spiegelstellung der Laserstrahl auf dem Beobachtungsobjekt
durch gezielt eingestellte Ablenkung positioniert werden. Eine zweidimensionale
Ablenkung kann entweder durch eine Drehbarkeit des Spiegels um zwei
nicht parallele Drehachsen erzielt werden oder dadurch, dass zwei
getrennte Spiegel verwendet werden, die jeweils um eine Drehachse
drehbar sind. Das Einkoppeln der medizinischen Therapiestrahlung über den
Strahlteiler 7 ist vorteilhaft, da der Laserstrahl insbesondere
entlang der optischen Achse auf das Beobachtungsobjekt gerichtet
werden kann. Wenn der Laserstrahl für jeden möglichen
Auftreffpunkt parallel zur optischen Achse auf das Beobachtungsobjekt
gerichtet werden soll, kann der Spiegel in ein oder zwei Richtungen
verschiebbar angeordnet sein, so dass ein Positionieren des Auftreffpunktes
auf dem Beobachtungsobjekt statt durch Drehen des Spiegels durch
Verschieben des Spiegels möglich wird. Auch eine Kombination
von Drehbarkeit des Spiegels um eine oder zwei Achsen mit einer
Verschiebbarkeit entlang einer oder zweier Richtungen ist möglich.
Dadurch können der Auftreffpunkt auf dem Objekt und der
Auftreffwinkel am jeweiligen Auftreffpunkt unabhängig voneinander
eingestellt werden.
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Die
direkte Sicht auf das Beobachtungsobjekt, die durch den teildurchlässigen
Spiegel 7 gegeben ist, kann außer zum Einkoppeln
von Therapiestrahlung auch zum Auskoppeln von Diagnosestrahlung
für Diagnosegeräte mit eigener Optik Verwendung
finden. Wenn das Einkoppeln von Behandlungsstrahlung oder das Auskoppeln
von Diagnosestrahlung bei gleichzeitiger 0°-Beleuchtung
erfolgen soll, kann statt des Spiegels 83 oder eines Umlenkprismas
ein Strahlteiler, insbesondere ein teildurchlässiger Spiegel,
Verwendung finden.
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Die
im Rahmen der Ausführungsbeispiele beschriebenen Schnittstellen
vor und hinter dem Hauptobjektiv ermöglichen eine hohe
Flexibilität beim Ein- und Auskoppeln von afokalen Strahlenbündeln
bzw. beim Ein- und Auskoppeln von Beleuchtungslicht. Insbesondere
im Hinblick auf eine freie Einstellbarkeit der Orientierung der
Stereobasis wird die Flexibilität sowohl der Beobachtungsstrahlengänge
als auch der Beleuchtungsstrahlengänge erhöht. Für
einen Betrachter führt dies dazu, dass er die Stereobasis
sowohl der Beobachtung als auch der Beleuchtung optimal an seine
Bedürfnisse anpassen kann. Außerdem können
Daten in einer vorteilhaften Weise in den Beobachtungsstrahlengang
eingespiegelt werden. Darüber hinaus ermöglicht
eine afokale Schnittstelle mit standardisierten Schnittstellenports einen
modularen Aufbau eines optischen Beobachtungsgerätes. Insbesondere
wenn alle Schnittstellenports identisch ausgebildet sind und eine
Anzahl verschiedener optischer Geräte mit angepasster Schnittstelle
vorhanden sind, lassen sich gemäß der Erfindung
hoch flexible modulare Beobachtungsgerätesysteme. bspw.
Operationsmikroskopsysteme, realisieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20010121
U1 [0003]
- - EP 1089107 A1 [0003]
- - WO 2007/101695 A1 [0004]
- - US 4143938 A1 [0004]
- - DE 19718102 A1 [0004, 0005, 0008]
- - EP 1217099 [0004]
- - US 4143938 [0004]
- - US 5002376 [0004]
- - US 5264928 [0004]
- - US 5835266 [0005]
- - US 2002/0080478 A1 [0005]
- - US 2005/0152029 A1 [0005]
- - DE 102006003575 A1 [0005, 0006]
- - JP 7148179 A [0005, 0008]
- - JP 2000214388 A [0005, 0007]