DE102015011135B3 - Stereo-Mikroskopiesystem mit gemeinsam genutztem Bildsensor und drehbaren Teilbild-Objektiven - Google Patents

Stereo-Mikroskopiesystem mit gemeinsam genutztem Bildsensor und drehbaren Teilbild-Objektiven Download PDF

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Artur Högele
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    • G02B21/365Control or image processing arrangements for digital or video microscopes

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stereo-Mikroskopiesystem (10, 110, 210, 310) mit einem Hauptobjektiv (12) mit einer Brennebene (F), in der sich ein Objektbereich mit wenigstens einem Objektpunkt befindet, wobei von einem Objektpunkt im Objektbereich ausgehende Lichtstrahlen hinter dem Hauptobjektiv (12) ein paralleles Lichtbündel bilden, wobei auf der dem Objektbereich abgewandten Seite des Hauptobjektivs (12) eine erste Teilpupille (P1) und ein erstes Teilbild-Objektiv (TO1) sowie eine zweite Teilpupille (P2) und ein zweites Teilbild-Objektiv (TO1) vorgesehen sind und wobei weiter ein Bildsensor (18) vorgesehen ist, wobei nach dem Hauptobjektiv (12) ein erster und ein zweiter Teilstrahlengang vorgesehen ist, wobei der erste Teilstrahlengang aus Lichtstrahlen besteht, die im Objektbereich starten und dann das Hauptobjektiv (12), die erste Teilpupille (P1) und das erste Teilbild-Objektiv (TO1) durchsetzen, bevor sie auf dem Bildsensor (18) auftreffen und wobei der zweite Teilstrahlengang aus Lichtstrahlen besteht, die vom Objektpunkt im Objektbereich starten und dann das Hauptobjektiv (12), die zweite Teilpupille (P2) und das zweite Teilbild-Objektiv (TO2) durchsetzen, bevor sie auf dem gemeinsam genutzten Bildsensor (18) auftreffen und wobei jedes Teilbild-Objektiv (TO1, TO2) den wenigstens einen Objektpunkt auf einen zugehörigen Bildbereich (B1, B2) auf dem Bildsensor (18) abbildet und wobei die beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge derart geführt sind, dass die jeweiligen Bildbereiche (B1, B2) sich auf dem Bildsensor (18) nicht überschneiden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stereo-Mikroskopiesystem für einen oder mehrere Beobachter, insbesondere ein Stereo-Mikroskopiesystem für medizinische Anwendungen.
  • Ein Stereo-Mikroskopiesystem für einen oder mehrere Beobachter erzeugt ein oder mehrere Stereo-Bildpaare, welche den Beobachtern zur Betrachtung angeboten werden. Dabei kann auch ein Stereo-Bildpaar von einem Paar von Bildsensoren aufgenommen werden, so dass das Stereo-Bildpaar danach in digitaler Form zur Verfügung steht. Ein solches Stereo-Mikroskopiesystem wird beispielsweise in der DE 10 2006 010 767 B4 beschrieben.
  • Des Weiteren wird in der DE 10 2014 108 811 A1 ein Stereo-Mikroskop beschrieben, bei welchem ein Varioskop sowie ein Zoomsystem von mehreren stereoskopischen Teilstrahlengängen durchsetzt wird. Dabei werden die Stereo-Bildpaare von den Beobachtern durch Okulare betrachtet und es gibt kein Kamera-System.
  • In einem Stereo-Mikroskop befindet sich eine Ebene, in welcher die Aufspaltung des Lichts in zwei Teilpupillen erfolgt und zwar pro Betrachter. Die Lichtstrahlen, welche die Teilpupillen durchsetzen, werden mittels geeigneter optischer Elemente fokussiert, so dass sich in der Bildebene die stereoskopischen Teilbilder ergeben, welche ein gemeinsames Stereo-Bildpaar bilden. Die Optiken, welche vom Objekt aus gesehen hinter diesen Teilpupillen angeordnet sind, werden im Folgenden als „Teilbild-Objektiv” bezeichnet, da sie zur Erzeugung der stereoskopischen Teilbilder dienen.
  • Das aus der DE 10 2006 010 767 B4 bekannte Stereo-Mikroskop weist zwei getrennte Bildsensoren auf. Zur Erzeugung von digitalen Stereo-Bildpaaren, welche zu verschiedenen Stereobasen gehören, ist die Einheit aus Zoomsystem, verschiedenen Optikelementen und Bildsensoren, die um eine Achse drehen, notwendig. Dazu wird ein Paar elektronischer Bildsensoren verwendet. Da diese Bildsensoren typischerweise mit Kabeln verbunden sind, ist diese Drehung aufwendig, da die Kabel damit mechanischen Belastungen und Verdrehungen ausgesetzt sind. Die Kabel dienen dabei beispielsweise zur Stromversorgung der Bildsensoren oder zur Ableitung der Bildinformationen.
  • Das aus der DE 10 2014 108 811 A1 bekannte Stereo-Mikroskop ist rein analog und daher zur kamerabasierten Aufnahme digitaler Stereo-Bildpaare nicht ausgelegt.
  • Ferner ist aus der DE 100 27 166 A1 ein Stereo-Mikroskop bekannt, das ein einem Objekt zugekehrtes gemeinsames Nahelinsensystem, ein Paar von Variosystemen, welche ein Paar von Primärbildern erzeugen, ein Paar von Sehfeldblenden, ein Paar von Übertragungsoptiksystemen, welche die Primärbilder zur Erzeugung eines Paars von Sekundärbildern übertragen, ein Interachsen-Abstandsreduzierungselement, eine Bildaufnahmeeinrichtung und eine Beleuchtungseinrichtung aufweist.
  • Aus der US 2010/0259820 A1 ist ein Stereo-Mikroskopiesystem mit einem Hauptojektiv sowie Teilpupillen und Halbbildobjektiven bekannt.
  • Die US 2010/0259815 A1 betrifft ein Stereomikroskop mit einem rotierbaren Spiegel, um den Lichtstrahl von einem optischen Objektivsystem zwischen einem normalen optischen Pfad und einem bildoptischen Pfad umlenken zu können.
  • Aus der DE 10 2010 044 502 A1 ist ein Sonderbeleuchtungs-Video-Operations-Stereomikroskop bekannt, mit zumindest einer Lichtquelle zur Beleuchtung eines in situ Objekts, wobei zumindest eine Video-Aufnahmeeinheit zur Aufnahme eines Fluoreszenzbildes des Objekts vorgesehen ist.
  • Die DE 10 2014 102 248 A1 betrifft ein stereoskopisches optisches Beobachtungsgerät mit einem Hauptbeobachtersystem und einem Mitbeobachtersystem, wobei der Mitbeobachterstrahlengang mittels eines zwischen dem Hauptobjektiv und der binokularen Optik des Hauptbeobachtersystems angeordneten großen Strahltellers aus dem Hauptbeobachterstrahlengang ausgekoppelt wird.
  • Die DE 103 00 925 A1 betrifft ein Stereo-Untersuchungssystem und eine Stereo-Bilderzeugungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Stereo-Untersuchungssystems, wobei das Stereo-Untersuchungssystem eine Objektivanordnung mit einer optischen Achse und einer Objektebene zur Anordnung des abzubildenden Objekts aufweist, wobei die Objektivanordnung aus der Objektebene in einen Raumwinkelbereich immitiertes objektseitiges Strahlenbündel empfängt und in ein bildseitiges Strahlenbündel überführt. Auch hier sind ein Hauptobjektiv, Teilpupillen und Teilobjektive vorgesehen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stereo-Mikroskopiesystem der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass ein kamerabasiertes Stereo-Mikroskopiesystem zur Erzeugung eines oder mehrerer digitaler Stereo-Bildpaare mit unterschiedlichen Stereoperspektiven für beide Beobachter auf das Objekt bereitgestellt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein Stereo-Mikroskopiesystem bereitgestellt wird mit einem Hauptobjektiv mit einer Brennebene, in der sich ein Objektbereich mit wenigstens einem Objektpunkt befindet, wobei von einem Objektpunkt im Objektbereich ausgehende Lichtstrahlen hinter dem Hauptobjektiv ein paralleles Lichtbündel bilden, wobei auf der dem Objektbereich abgewandten Seite des Hauptobjektivs eine erste Teilpupille und ein erstes Teilbild-Objektiv sowie eine zweite Teilpupille und ein zweites Teilbild-Objektiv vorgesehen sind und wobei weiter ein Bildsensor vorgesehen ist, wobei nach dem Hauptobjektiv ein erster und ein zweiter Teilstrahlengang vorgesehen ist, wobei der erste Teilstrahlengang aus Lichtstrahlen besteht, die im Objektbereich starten und dann das Hauptobjektiv, die erste Teilpupille und das erste Teilbild-Objektiv durchsetzen, bevor sie auf dem Bildsensor auftreffen, und wobei der zweite Teilstrahlengang aus Lichtstrahlen besteht, die vom Objektpunkt im Objektbereich starten und dann das Hauptobjektiv, die zweite Teilpupille und das zweite Teilbild-Objektiv durchsetzen, bevor sie auf demselben bzw. dem gemeinsam genutzten Bildsensor auftreffen, und wobei jedes Teilbild-Objektiv den wenigstens einen Objektpunkt auf einen zugehörigen Bildbereich auf dem Bildsensor abbildet und wobei die beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge derart geführt sind, dass die jeweiligen Bildbereiche sich auf dem Bildsensor nicht überschneiden.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass bereits nur ein einziger bzw. ein gemeinsam genutzter Kamerachip bzw. Bildsensor zur gleichzeitigen Aufnahme zweier stereoskopischer Teilbilder verwendet wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Symmetrie dahingehend gebrochen wird, dass der gleiche Objektbereich beobachtet durch verschiedene Teilpupillen auf nichtüberlappende Bildbereiche auf demselben Bildsensor abgebildet wird. Dadurch wird es möglich, dass die Abmessungen des Kamerachips sehr klein gewählt werden können. Insbesondere wird zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe mindestens ein Teilbild-Objektiv verwendet, welches Dezentrierungen oder Asymmetrien aufweist, so dass die zwei Bilder von Teilbild-Objektiven benachbart auf einem Bildsensor entstehen, so dass der ungenutzte Sensorbereich klein wird. Dezentrierung kann dabei bedeuten, dass eine optische Achse des Teilbild-Objektivs zur optischen Achses des gemeinsamen Hauptobjektives dezentriert wird. Asymmetrien können beispielsweise durch Verwendung asymmetrischer optischer Komponenten gegeben sein, so dass das Teilbild-Objektiv von der Rotationssymmetrie abweicht.
  • Bei dem Stereo-Mikroskopiesystem kann es sich um ein Stereo-Mikroskopiesystem für medizintechnische Anwendungen handeln, bei denen eine stereoskopische Wiedergabe vergrößerter Bilder der Stelle, an der der operative Eingriff erfolgt, bereitgestellt werden sollen. Beispielsweise kann ein derartiges Stereo-Mikroskopiesystem im Zusammenhang mit chirurgischen Anwendungen wie chirurgischen Eingriffen am Gehirn, dem Auge oder der Wirbelsäule handeln.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass zwischen dem ersten Teilbild-Objektiv und dem zweiten Teilbild-Objektiv auf der einen Seite und dem Bildsensor auf der anderen Seite ein Strahlteiler, inbesondere ein Fluoreszenz-Strahlteiler, vorgesehen ist. Ein Fluoreszenz-Strahlteiler ermöglicht es, neben einem Sensor für das visuelle Spektrum (VIS), beispielsweise durch den Bildsensor realisiert, auch noch einen weiteren Sensor für ein nicht-sichtbares Spektrum vorsehen zu können. Denkbar ist beispielsweise, einen Sensor für das infrarote Spektrum vorzusehen. Der zusätzliche Sensor kann seitlich versetzt zum Bildsensor des Stereo-Mikroskopiesystem positioniert sein. Gegebenenfalls können in die Strahlengänge vor dem Bildsensor und/oder vor dem zusätzlichen Sensor auch noch Filterräder eingefügt werden, um verschiedenartige Fluoreszenzbilder aufzunehmen. Dies ist besonders bei Anwendungen in der Medizintechnik von Interesse.
  • Ferner ist möglich, dass zwischen dem ersten Teilbild-Objektiv und dem zweiten Teilbild-Objektiv eine Lichtfalle angeordnet ist. Die Lichtfalle kann ein Übersprechen von Lichtstrahlen des zweiten Teilbild-Objektivs in den Bildbereich des ersten Teilbild-Objektivs und umgekehrt verhindern. Die Lichtfalle kann beispielsweise ein absorbierend beschichtetes, dünnes Blech sein, welches zwischen den Teilbild-Objektiven und angeordnet ist.
  • Darüber hinaus ist denkbar, dass das erste Teilbild-Objektiv und das zweite Teilbild-Objektiv jeweils ausgangsseitig zum Bildsensor hin eine Meniskuslinse aufweisen. Mittels einer Meniskuslinse kann einfach ein etwaig vorhandener Abbildungsfehler korrigiert werden.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die konkave Fläche der Meniskuslinse dem Bildsensor zugewandt ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die durch das Teilbild-Objektiv hindurchtretenden Lichtstrahlen nochmals auf den gewünschten und dem Teilbild-Objektiv zugeordneten Bildbereich auf dem Bildsensor gebündelt werden.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Hauptobjektiv als Varioskop ausgebildet ist. Mittels eines Varioskops kann z. B. durch Verschiebung zweier Linsenelemente des Varioskops die Lage des Brennpunkts des Varioskops verändert werden. Somit kann das Varioskop zur Fokussierung verwendet werden, dass sich das Objekt beim Stereo-Mikroskop stets im Brennpunkt der gemeinsam durchsetzten Optik befindet.
  • Außerdem ist möglich, dass zwischen den Teilpupillen und den Teilbild-Objektiven eine Dachkant-Platte vorgesehen ist. Durch eine derartige Dachkant-Platte kann die Strahlrichtung einfallender paralleler Lichtbündel verändert werden, wobei aber gleichzeitig die Parallelität der Lichtbündel aber erhalten bleibt. Die Dachkant-Platte kann insbesondere vom Varioskop auftreffendes Licht aus der Brennebene des Varioskops so aufspalten, dass zwei verschiedene Bildbereiche auf der Empfängerfläche des Bildsensors entstehen.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die plane Fläche der Dachkant-Platte der Teilpupille zugewandt ist.
  • Denkbar ist auch, dass die Dachkant-Platte oder andere Prismen, die im Stereo-Mikroskopsystem eingesetzt werden, aus verschiedenen Gläsern, insbesondere in jedem Teilstrahlengang aus verschiedenen Gläsern bestehen, um Farbquerfehler zu korrigieren.
  • Außerdem ist denkbar, dass ein Beobachter-Strahlteilerwürfel zwischen dem Hauptobjektiv auf der einen Seite und den Teilpupillen und den Teilbild-Objektiven auf der anderen Seite angeordnet ist. Der Beobachter-Strahlteilerwürfel kann zur Auftrennung der Strahlengänge für verschiedene Beobachter dienen.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die erste Teilpupille und das erste Teilbild-Objektiv in einem gesonderten ersten Optik-Subsystem zusammengefasst sind und dass die zweite Teilpupille und das zweite Teilbild-Objektiv in einem gesonderten zweiten Optik-Subsystem zusammengefasst sind.
  • In einem derartigen Fall kann der Einsatz einer Lichtfalle verzichtbar sein. Denkbar ist insbesondere, dass jedes Optik-Subsystem ein eigenes Gehäuse aufweist.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Stereo-Mikroskopiesystem einen fest stehenden Bildsensor aufweist und dass wenigstens die erste Teilpupille und die zweite Teilpupille sowie das erste Teilbild-Objektiv und das zweite Teilbild-Objektiv drehbar in Bezug auf den Bildsensor sind. Dadurch wird es möglich, die Stereoperspektive der Bildaufnahme an die Position bzw. Blickrichtung des jeweiligen Beobachters auf ein durch das Stereo-Mikroskopiesystem zu beobachtendes Objekt anzupassen.
  • Die erste Teilpupille und die zweite Teilpupille sowie das erste Teilbild-Objektiv und das zweite Teilbild-Objektiv können automatisch drehbar sein in Bezug auf den Bildsensor zur automatischen Anpassung der Stereoperspektive der Bildaufnahme an die Postion bzw. Blickrichtung auf ein zu betrachtendes Objekt. Dadurch lässt sich der Bedienkomfort des Stereo-Mikroskopiesystems erhöhen.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht auf den Strahlengang eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stereo-Mikroskopiesystems in einer ersten Ausführungsform;
  • 2 die Anordnung der Bildbereiche auf dem Bildsensor gemäß Ausführungsbeispiel nach 1 in schematischer Darstellung;
  • 3 eine schematische Darstellung des Strahlengangs eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stereo-Mikroskopiesystems mit einem rechteckigen Objektbereich, einer Darstellung des Hauptobjektivs sowie der beiden Teilpupillen;
  • 4a eine schematische Darstellung der Anordnung der Teilpupillen des rechteckigen Objektbereichs sowie der optischen Achsen der Teilbild-Objektive des Ausführungsbeispiels gemäß 3;
  • 4b eine schematische Darstellung der Anordnung der optischen Achsen der Teilbild-Objektive sowie der zugehörigen Bildbereiche auf dem Sensor gemäß Ausführungsbeispiel gemäß 3;
  • 5 eine schematische Zeichnung des optischen Aufbaus eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stereo-Mikroskopiesystems;
  • 6 eine schematische Darstellung des Strahlengangs des Ausführungsbeispiels gemäß 5;
  • 7 eine weitere Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 5;
  • 8a eine schematische Darstellung der Anordnung von Teilpupillen des Ausführungsbeispiels gemäß 5 sowie der optischen Achsen und der Mittelpunkte;
  • 8b eine schematische Darstellung der Bildbereiche gemäß Ausführungsbeispiel 5;
  • 9 eine schematische Darstellung des optischen Aufbaus gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stereo-Mikroskopiesystems;
  • 10 eine perspektivische Ansicht auf eine Dachkant-Platte gemäß Ausführungsbeispiel nach 9;
  • 11a eine schematische Darstellung des Strahlengangs des Ausführungsbeispiels gemäß 9;
  • 11b eine Detaildarstellung gemäß 11a;
  • 12a eine schematische Darstellung des Strahlengangs mit einem weiteren Arbeitsabstand; und
  • 12b eine Detaildarstellung aus 12a.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht auf den Strahlengang und den Linsenbereich eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stereo-Mikroskopiesystems 10 in einer ersten Ausführungsform.
  • Das Stereo-Mikroskopiesystems 10 weist ein Hauptobjektiv 12, eine erste Teilpupille P1 und ein zugehöriges erstes Teilbild-Objektiv TO1, eine zweite Teilpupille P2 und ein zugehöriges zweites Teilbild-Objektiv TO2, einen Fluoreszenz-Strahlteiler 14, einem gemeinsamen Bildsensor 18 und einer Lichtfalle 20 auf.
  • Das Hauptobjektiv 12 weist eine der Brennebene F zugewandte, im Wesentlichen plane Fläche 12a und eine den Teilpupillen P1 und P2 zugewandte konvexe Fläche 12b auf.
  • Grundsätzlich gilt, dass die vorstehendenden (und auch nachstehenden) Angaben betreffend die Ausgestaltung der Flächen eines Objektivs oder einer Linse oder dergleichen, wie z. B. die Angabe plan, konvex oder konkav, sich auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beziehen und grundsätzlich auch in geeigneter Weise abweichend ausgeführt sein können.
  • Ein abzubildender kreisförmiger Objektbereich befindet sich in der x-y-Ebene, welche in der Brennebene F des Hauptobjektivs 12 liegt, so dass von einem Objektpunkt ausgehende Lichtstrahlen hinter dem Hauptobjektiv 12 ein paralleles Lichtbündel bilden. Eine optische Achse des Hauptobjektivs wird im Folgenden als z-Achse bezeichnet.
  • Zwischen der ersten Teilpupille P1 und dem zugehörigen Teilbild-Objektiv TO1 auf der einen Seite und der zweiten Teilpupille P2 und dem zugehörigen Teilbild-Objektiv TO2 ist eine Lichtfalle 20 angeordnet.
  • Das erste Teilbild-Objektiv TO1 und das zweite Teilbild-Objektiv TO2 sind parallel zueinander angeordnet und im Wesentlichen identisch und symmetrisch zur x-z-Ebene (aufgespannt durch die x-Achse und z-Achse) ausgebildet.
  • Sowohl das erste Teilbild-Objektiv TO1 als auch das zweite Teilbild-Objektiv TO2 weisen jeweils der Teilpupille P1 bzw. P2 zugewandt ein Linsenelement 21a, 21b auf.
  • Die Linsenelemente 21a, 21b weisen konvexe Flächen 21a', 21b' auf, die den Teilpupillen P1 bzw. P2 zugewandt sind. In Richtung Bildsensor 18 weisen die Linsenelemente 21a, 21b leicht konkave Flächen 21a'', 21b'' auf.
  • Das erste Teilbild-Objektiv TO1 und das zweite Teilbild-Objektiv TO2 weisen weiter jeweils ausgangsseitig zum Bildsensor 18 hin eine Meniskuslinse 22, 24 auf.
  • Dabei ist jeweils die konkave Fläche der Meniskuslinsen 22, 24 dem Bildsensor 18 zugewandt.
  • Zwischen den Linsenelementen 21a, 21b auf der einen Seite und den Meniskuslinsen 22, 24 auf der anderen Seite befindet sich jeweils in jedem Teilbild-Objektiv TO1 bzw. TO2 ein Zwischenlinsenelement 25 bzw. 26.
  • Das Zwischenlinsenelement 25 bzw. das Zwischenlinsenelement 26 weisen jeweils eine konvexe Fläche 25a bzw. 26a auf, die entsprechend dem Linsenelement 21a bzw. 21b zugewandt sind.
  • Weiter weisen das Zwischenlinsenelement 25 bzw. das Zwischenlinsenelement 26 jeweils eine plane Fläche 25b bzw. 26b auf, die entsprechend den Meniskuslinsen 22, 24 zugewandt sind.
  • Vom Objekt aus gesehen hinter einem Hauptobjektiv 12 befinden sich die beiden kreisförmigen Teilpupillen P1, P2 sowie die beiden Teilbild-Objektive TO1, TO2.
  • Das Optiksystem des Stereo-Mikroskopiesystems 10 weist zwei stereoskopische Teilstrahlengänge auf.
  • Der erste Teilstrahlengang besteht aus Lichtstrahlen, die am Objekt starten und dann das Hauptojektiv 12, die Teilpupille P1, das Teilbild-Objektiv TO1 und den Strahlteiler 14 durchsetzen, bevor sie auf den Bildsensor 18 auftreffen.
  • Der zweite Teilstrahlengang besteht aus Lichtstrahlen, die am Objekt starten und dann das Hauptobjektiv 12, die Teilpupille P2, das Teilbild-Objektiv TO2 und den Strahlteiler 14 durchsetzen, bevor sie auf den Bildsensor 18 auftreffen.
  • Jedes Teilbild-Objektiv TO1 bzw. TO2 bildet das Objekt auf einen zugehörigen Bildbereich B1 bzw. B2 auf dem Bildsensor 18 ab (siehe auch 2).
  • Zwischen den Teilbild-Objektiven TO1 und TO2 befindet sich eine als schwarzer Balken gezeichnete Lichtfalle 20, welche ein Übersprechen von Lichtstrahlen des Teilbild-Objektivs TO1 in den Bildbereich B2 des Teilbild-Objektivs TO2 verhindert.
  • Gleichzeitig verhindert die Lichtfalle 20 ein Übersprechen von Lichtstrahlen des Teilbild-Objektivs TO2 in den Bildbereich B1 des Teilbild-Objektivs TO1. Die Lichtfalle 20 kann beispielsweise ein absorbierend beschichtetes, dünnes Blech sein, welches zwischen den Teilbild-Objektiven TO1 und TO2 angeordnet ist.
  • Die Teilbild-Objektive TO1 und TO2 weisen jeweils eine optische Achse O1, O2 auf, welche als gestrichelte Linien im Bereich von TO1 bzw. TO2 eingezeichnet sind.
  • Die optischen Elemente der Teilbild-Objektive TO1, TO2 sind jeweils zur zugehörigen optischen Achse O1, O2 symmetrisch.
  • Diese optischen Achsen O1, O2 sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtstrahl entlang dieser optischen Achsen von TO1 bzw. TO2 als Gerade verläuft.
  • Die optischen Achsen O1, O2 sind parallel zur optischen Achse des Hauptobjektivs 12, weisen allerdings einen seitlichen Versatz in der y-Richtung auf. Da sich die Teilpupillen P1, P2 im parallelen Strahlengang befinden, treffen die Verlängerungen der optischen Achsen der Teilbild-Objektive TO1, TO2 den Bildsensor 18 im Zentrum der Bildbereiche B1, B2. Somit kann man die Lage der Bildbereiche B1, B2 auf dem Bildsensor 18 verändern, indem die Dezentrierung der Teilbild-Objektive TO1, TO2 verändert wird.
  • Aufgrund der in 1 gezeigten Dezentrierung der Teilbild-Objektive TO1, TO2 in y-Richtung sind die zugehörigen Bildbereiche B1, B2 auf dem Bildsensor 18 gegeneinander ebenfalls in y-Richtung verschoben, wie in 2 gezeigt.
  • Durch eine geeignete Wahl der Dezentrierung ist dafür gesorgt worden, dass die Bildbereiche B1, B2 nicht überlappen und einen kleinen Abstand zueinander aufweisen.
  • Dies hat den Vorteil, dass ein im Vergleich zu bisherigen Sensoren kleinerer Sensor zur Abdeckung der beiden Bildbereiche B1, B2 genügt und nur wenige Pixel des Bildsensors 18 nicht genutzt werden können.
  • Die Dezentrierung der Teilbild-Objektive TO1, TO2 muss dabei umso größer sein, je größer die Bildbereiche B1, B2 gewählt werden. Damit die Bildbereiche nicht überlappen, muss der Abstand d0 der optischen Achsen O1, O2 etwas größer sein als der Bilddurchmesser DB der Bildbereiche B1, B2. Mit anderen Worten ist die Bedingung DB ≤ d0 ≤ k·DB einzuhalten, wobei der dimensionslose Parameter k die Bedingung 1 ≤ k ≤ 2 erfüllt. Vorteilhafter ist die Erfüllung der Bedingung 1.02 ≤ k ≤ 1.5, besonders vorteilhaft ist die Erfüllung der Bedingung 1.05 ≤ k ≤ 1.2.
  • Beide Bildbereiche B1, B2 enthalten ein Bild des Objektes aus einer unterschiedlichen Perspektive, so dass aus den Bildbereichen B1, B2 ein Stereo-Bildpaar gewonnen werden kann.
  • Der Fluoreszenz-Strahlteiler 14 in 1 ermöglicht es, neben einem Sensor für das visuelle Spektrum (VIS), hier der Bildsensor 18, auch noch einen weiteren Sensor für ein nicht-sichtbares Spektrum, z. B. das infrarote Spektrum, anzubringen, welcher seitlich vom Strahlteiler 14 positioniert ist. Gegebenenfalls können in die Strahlengänge vor dem VIS-Sensor und/oder vor dem IR-Sensor auch noch Filterräder eingefügt werden, um verschiedenartige Fluoreszenzbilder aufzunehmen. Dies ist besonders bei Anwendungen in der Medizintechnik von Interesse. Weiter ist denkbar, dass auch im Strahlengang vor dem Strahlteiler 14 ein Filter eingebracht werden kann.
  • Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel gestattet es, die Stereobasis zu drehen. Damit können bei Bewegung des Beobachters um das Objektiv herum stereoskopische Bildpaare erzeugt werden, welche eine passende Stereobasis zur Position des Beobachters aufweisen. Dazu sind die Teilpupillen P1, P2 sowie die Teilbild-Objektive TO1, TO2, die optionale Strahlfalle 20 sowie der optionale Strahlteiler 14 und der Bildsensor 18 um die optische Achse des Hauptobjektivs 12 zu drehen. In diesem Fall bleiben die Bildbereiche B1, B2 relativ zum Bildsensor 18 in Ruhe, so dass die Fläche des Bildsensors 18 besonders klein sein kann.
  • Durch die Meniskuslinsen 22, 24 wird zusätzlich erreicht, dass die durch die Teilbild-Objektiv TO1 und TO2 hindurchtretenden Lichtstrahlen nochmals auf den gewünschten und dem Teilbild-Objektiv TO1 und TO2 zugeordneten Bildbereich B1, B2 auf dem Bildsensor 18 gebündelt werden.
  • Alternativ können aber auch lediglich die Teilpupillen P1, P2, die Teilbild-Objektive TO1, TO2 und die optionale Strahlenfalle 20 um eine optische Achse des Hauptobjektivs 12 gedreht werden; dabei bleibt der optionale Strahlteiler 14 sowie die Sensoren 18 in Ruhe. In diesem Fall drehen sich die Bildbereiche B1, B2 mit der Drehung der Einheit aus P1, P2, TO1, TO2 und Strahlenfalle 20 auf dem Sensor 18, so dass die Sensorfläche etwas größer sein muss. Da der Sensor 18 in Ruhe bleibt, vereinfacht sich die Verkabelung des Bildsensors mit Stromversorgungsleitungen und Leitungen zum Abgreifen der Bildinformation. Weiterhin bleiben auch die Filterräder in Ruhe, so dass ein besonders kompaktes Gehäuse des Stereo-Mikroskops erreicht werden kann.
  • 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Strahlengangs eines erfindungsgemäßen Stereo-Mikroskopsystems 110, das im Wesentlichen identisch aufgebaut ist wie das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Identische Elemente werden nachfolgend mit identischen Bezugszeichen versehen.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 insbesondere dadurch, dass der abzubildende Objektbereich rechteckig ist. Dies ist ein häufiger Fall, da Displays zur Wiedergabe von digitalen Stereo-Bildpaaren häufig ebenfalls rechteckig sind. Solche Displays können beispielsweise Stereomonitore, Head Mounted Displays oder Paare von Microdisplays sein, welche mit einem Paar von Lupen betrachtet werden.
  • Typischerweise werden digitale Stereo-Bildpaare im Querformat wiedergegeben. Dies bedeutet, dass die lange Seite parallel zur Verbindungslinie beider Augen des Beobachters ist. Deshalb ist es zweckmäßig, die lange Seite des abzubildenden rechteckigen Objektbereichs so zu wählen, dass sie parallel zu der Verbindungslinie zwischen den Teilpupillen P1, P2 ist. Auf diese Weise kann ein Stereo-Bildpaar aufgenommen werden, das vom Betrachter im Querformat betrachtet werden kann.
  • 3 zeigt den rechteckigen Objektbereich sowie das Hauptobjektiv 12 und die Teilpupillen P1, P2. Wie oben beschrieben, ist der rechteckige Bildbereich so orientiert, dass dessen lange Seite parallel zur Verbindungslinie zwischen den Teilpupillen P1, P2 verläuft. Der optische Aufbau des Ausführungsbeispiels gemäß 3 ist ähnlich zum optischen Aufbau gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 mit dem Unterschied, dass die optischen Achsen O1, O2 der Teilbild-Objektive TO1, TO2 diesmal in x-Richtung dezentriert sind. Die genaue Anordnung des gestrichelt gezeichneten rechteckigen Objektbereichs, der Teilpupillen P1, P2 und der optischen Achsen O1, O2 wird in 4a und 4b verdeutlicht. Um diese Anordnung zu realisieren, werden beispielsweise Kombinationen aus Prismen verwendet, z. B. Rhombus-Prismenpaare.
  • Beide Teilbild-Objektive TO1, TO2 bilden den rechteckigen Objektbereich auf dem gemeinsam genutzten Bildsensor 18 ab, wobei die zugehörigen Bildbereiche B1, B2 gegeneinander so verschoben sind, wie es der Lage der optischen Achsen O1, O2 zueinander entspricht. 4a, b verdeutlichen die Lage der beiden rechteckigen Bildbereiche B1, B2 zusammen mit den optischen Achsen O1, O2 in der Ebene des Bildsensors 18 (vgl. 1).
  • 4a, b zeigen weiter, dass die langen Seiten der rechteckigen Bildbereiche B1, B2 einander benachbart sind. Dies führt dazu, dass die Bildbereiche B1, B2 die Sensorfläche des Bildsensors 18 (vgl. 1) möglichst gut ausnutzen.
  • Wie in Ausführungsbeispiel gemäß 1 beschrieben, ist es nun von Interesse, z. B. bei zwei Beobachtern jeweils eine Stereoperspektive anzubieten, die seiner (ihrer) Orientierung bzw. Blickrichtung aufs Objekt entsprechen. Dabei wird nicht nur die Stereobasis gedreht, sondern auch der abzubildende rechteckige Objektbereich. Dies ist sinnvoll, damit dem Beobachter stets ein Stereo-Bildpaar im Querformat angeboten wird. Um das Objektiv mit verschiedenen Orientierungen der Stereoperspektive aufzunehmen, werden die Teilpupillen P1, P2, die Teilbild-Objektive TO1, TO2 sowie der Bildsensor 18 (und optional auch der Strahlteiler 14 und ggf. ein IR-Sensor) gedreht. Damit bleiben die Bildbereiche B1, B2 relativ zu den Bildsensoren in Ruhe.
  • Alternativ können aber auch der Bildsensor 18, der optionale Strahlteiler 14 sowie ein optionaler zweiter Bildsensor in Ruhe verbleiben, so dass bei Drehung der Stereoperspektive nur die Teilpupillen P1, P2 sowie die Teilbild-Objektive TO1, TO2 gedreht werden.
  • Die Drehung kann automatisch erfolgen.
  • Dies führt dazu, dass sich die in 4a, b gezeigten Bildbereiche B1, B2 relativ zu dem mindestens einen Bildsensor drehen. Da die langen Seiten der Bildbereiche einander benachbart sind, genügt dafür eine kleine Sensorfläche. Wenn die Einheit aus Strahlteiler 14, Bildsensor 18 und Filterrädern in Ruhe bleibt, hat dies die in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bereits beschriebenen Vorteile. 5 zeigt den optischen Aufbau eines weiteres Ausführungsbeispiel eines Stereo-Mikroskopsystems 210, das im Wesentlichen identisch aufgebaut ist wie das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Unterschiede. Identische Elemente werden nachfolgend mit identischen Bezugszeichen versehen.
  • Die drei Linsenelemente 212a, 212b und 212c stellen ein sogenanntes Varioskop 212 dar, welche ähnlich in der DE 10 2004 052 253 A1 beschrieben sind. Bei Verschiebung der beiden mit Pfeil gekennzeichneten Linsenelemente 212a und 212b verändert sich die Lage des Brennpunkts des Varioskops. Somit kann das Varioskop zur Fokussierung verwendet werden, damit sich das Objekt beim Stereo-Mikroskop stets im Brennpunkt der gemeinsam durchsetzten Optik befindet.
  • Das Linsenelement 212c ist das Linsenelement des Varioskops 212, das direkt der Brennebene F zugewandt ist. Die der Brennebene F zugewandte Fläche 212c' ist eine konkave Fläche und die dem Linsenelement 212b zugewandte Fläche 212c'' ist eine plane Fläche 212c''.
  • Das Linsenelement 212b weist eine plane Fläche 212b' auf, die dem Linsenelement 212c zugewandt ist und eine konvexe Fläche 212b'', die dem Linsenelement 212a zugewandt ist.
  • Das Linsenelement 212a weist eine im Wesentlichen plane Fläche 212a' auf, die dem Linsenelement 212b zugewandt ist und eine konvexe Fläche 212a'', die dem Bildsensor 18 zugewandt ist.
  • Nachfolgend des Varioskops 212 in Richtung auf den Bildsensor 18 befindet sich ein Beobachter-Strahlteilerwürfel 215, der zur Auftrennung der Strahlengänge für verschiedene Beobachter dient.
  • Nach dem Beobachter-Strahlteilerwürfel 215 befinden sich die Teilpupillen P1, P2, von denen hier nur die Teilpupille P2 eingezeichnet ist. Hinter der gezeichneten Teilpupille P1, P2 befindet sich das zugehörige Teilbild-Objektiv TO1, TO2, welches ein Prisma 217 und eine ansonsten rotationssymmetrische Optik beinhaltet (siehe hierzu auch 6). Auch diese Optik weist Meniskuslinsen auf.
  • Die Teilpupille P1 bzw. P2 sowie das Teilbild-Objektiv TO1 bzw. TO2 ist gegenüber einer optischen Achse des Varioskops 212 dezentriert.
  • Die erste Teilpupille P1 und das erste Teilbild-Objektiv TO1 sind in einem gesonderten ersten Optik-Subsystem 219 die zweite Teilpupille P2 und das zweite Teilbild-Objektiv TO2 sind in einem gesonderten zweiten Optik-Subsystem 221 zusammengefasst.
  • In 5 ist im Detail nur das zweite Teilbild-Objektiv TO2 gezeigt. Das erste Teilbild-Objektiv TO1 ist im Wesentlichen identisch aufgebaut.
  • Das Prisma 217 ist derart ausgerichtet, dass eine Fläche 217a der entsprechenden Teilpupille P2 zugewandt ist und Fläche 217b, deren Flächennormale nicht parallel zur optischen Achse von TO2 ist, einer nachfolgend in Richtung auf den Bildsensor 18 angeordneten bikonvexen Linse 222 zugewandt ist.
  • Nach dieser bikonvexen Linse 222 folgen zwei Meniskuslinsen 224 und 226, die identisch ausgerichtet sind und zwar derart, dass ihre konkaven Flächen 224b bzw. 226b in Richtung des Bildsensors 18 ausgerichtet sind und ihre konvexen Flächen 224a und 226a in Richtung der Teilpupille P2 ausgerichtet sind.
  • Nachfolgend des Teilbild-Objektivs TO1 bzw. TO2 befindet sich eine Glasplatte 228 und ein Fluoreszenz-Strahlteiler 14.
  • Grundsätzlich kann auch auf die Glasplatte 228 verzichtet werden.
  • Nachfolgend des Fluoreszenz-Strahlteilers 14 befindet sich der Bildsensor 18. Fluoreszenz-Strahlteiler 14 sowie Bildsensor 18 sind zu einer optischen Achse des Varioskops 212 zentriert aufgebaut.
  • Je nach Orientierung und Stärke des Prismas des Teilbild-Objetivs kann der Bildbereich auf dem Sensor verschoben werden. Wenn die Normalenvektoren beider von Strahlen durchsetzten Prismenflächen parallel sind, so dass das Prisma zu einer Planplatte degeneriert ist, dann wird das Zentrum des Objektbereichs auf den Durchstoßpunkt der optischen Achse des Teil-Objektivs mit dem Bildsensor abgebildet. In diesem Fall kann ein großer Abstand der Bildbereiche auf dem Sensor auftreten, welche von den beiden Teilbild-Objektiven erzeugt werden. Es ist jedoch unter Anderem ein Ziel der Erfindung, diesen nicht nutzbaren Bereich zwischen den Teilbildern zu minimieren.
  • Der Abstand der beiden Bildbereiche kann dadurch verändert werden, dass die beiden Prismen der beiden Teilbild-Objektive die Lichtstrahlen so ablenken, dass der Abstand der beiden Bildbereiche verringert wird. Dazu muss mindestens bei einem der beiden Prismen die Normalenvektoren der von Strahlen durchsetzten Prismenflächen einen Winkel ungleich 0° miteinander einschließen.
  • 6 und 7 zeigen Strahlengänge, mit denen das Objektfeld durch das Varioskop 212 und das Teilbild-Objektiv TO1 bzw. TO2 auf den Bildsensor 18 abgebildet wird.
  • In 6 ist eine Stellung des Varioskops 212 gezeigt, mit der ein erster Arbeitsabstand realisiert ist, der geringer ist als der in 7 gezeigte Arbeitsabstand. Beispielsweise kann bei entsprechender Ausgestaltung der Arbeitsabstand in 6 207 mm betragen und der Arbeitsabstand in 7 560 mm.
  • Die Normalenvektoren der von Licht durchsetzten Prismenflächen sind so gewählt, dass die Bildbereiche zueinander rücken und auf einem Bildsensor 18 aufgezeichnet werden können. Der Arbeitsabstand ist einstellbar, indem optische Elemente des Varioskops 212 verschoben werden.
  • Die Orientierung der Stereoperspektiven kann nun verändert werden, indem die beiden Teilbild-Objektive TO1, TO2 zusammen mit den zugehörigen Teilpupillen P1, P2 aus den 6 und 7 gemeinsam um eine optische Achse des Varioskops 212 gedreht werden. Dabei drehen sich auch die Bildbereiche um die gleiche Achse. Die Empfängerfläche des Bildsensors 18 muss also so groß gewählt werden, dass bei verschiedener Wahl der Stereoperspektiven die Bildbereiche stets auf die Empfängerfläche des Sensors passen.
  • Der Beobachter-Strahlteilerwürfel 215 dient dazu, optional Stereo-Bildpaare für einen zweiten Beobachter mit der passenden Stereoperspektive aufzunehmen. Dazu können die in den 6 und 7 gezeigten Teilpupillen, Teilbild-Objektive, Fluoreszenz-Strahlteiler und Sensoren in äquivalenter Anordnung auf eine andere Seite des Beobachter-Strahlteilerwürfels angebracht werden. Die beiden Beobachter sehen dann identische Bildausschnitte, wobei jeder Beobachter sein Stereo-Bildpaar mit der passenden Stereobasis angeboten bekommt.
  • Wenn ein rechteckiger Objektbereich abzubilden ist, dann ist es nützlich, die rechteckigen Bildbereiche so anzuordnen, dass die langen Seiten der beiden Bildbereiche benachbart sind. In diesem Fall ist die erforderliche Sensorfläche möglichst klein. Durch Wahl geeigneter Normalenvektoren der Prismen 217 der Teilbild-Objektive TO1, TO2 kann diese Eigenschaft erreicht werden, wobei der Prismen-Normalenvektor in den 5 bis 7 dann typischerweise nicht mehr in der Papierebene liegen.
  • 8a zeigt die Positionierungen der Teilpupillen P1, P2, der optischen Achsen O1 und O2 der rotationssymmetrischen Teilbild-Objektiv-Komponenten, den rechteckigen Objektbereich sowie die Bildpunkte M1, M2 auf dem Sensor, welche das Bild des Zentrums des abzubildenden Objektbereichs darstellen. Die Normalenvektoren der Prismenflächen der Teilbild-Objektive sind so zu wählen, dass die Bildpunkte M1, M2 die gezeigte Lage aufweisen. 8b zeigt die zugehörige Anordnung der Bildbereiche auf dem Bildsensor 18.
  • Wenn ein Bild mit einer anderen Orientierung der Stereoperspektive aufgenommen werden soll, so sind die Teilpupillen P1, P2 mitsamt der Teilbild-Objektive TO1, TO2 und der Prismen 217 um eine optische Achse des Varioskops zu drehen. Es ist dabei möglich, dass der Fluoreszenz-Strahlteiler 14, eventuelle Filterräder und der Bildsensor 18 (und ggf. ein weiterer Bildsensor für das nicht-sichtbare Spektrum) in Ruhe bleiben. In Folge dessen drehen sich in 8a, b auch die Bildbereiche B1, B2 auf dem Bildsensor 18. Da die langen Seiten der Bildbereiche zueinander benachbart sind, wird die Empfängerfläche des Sensors sehr gut ausgenutzt.
  • Das in 9 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel ist ein erfindungsgemäßes Stereo-Mikroskopsystem 310, bei dem die beiden Teilbild-Objektive TO1, TO2 miteinander verschmolzen sind und das im Wesentlichen identisch aufgebaut ist wie die in 5 bis 8b gezeigte Ausführungsbeispiele der Erfindung, mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Unterschiede. Identische Elemente werden nachfolgend mit identischen Bezugszeichen versehen.
  • Das nicht gezeichnete Objekt befindet sich auf der dem Bildsensor 18 abgewandten Seite des Varioskops 212. Auf der dem Bildsensor 18 zugewandten Seite des Varioskops 212 befinden sich die beiden Teilpupillen P1, P2, von denen lediglich eine Teilpupille P1 gezeichnet ist. Nachfolgend der Teilpupille P1 befindet sich eine Dachkant-Platte 313, welche hier so ausgebildet ist, dass sie die Strahlrichtung einfallender paralleler Bündel verändert, die Parallelität der Lichtbündel aber erhalten bleibt.
  • Die plane Fläche 313a der Dachkant-Platte 313 ist der Teilpupille P1, P2 zugewandt. Die Dachkant-Fläche 313b ist in Richtung Bildsensor 18 ausgerichtet.
  • 10 enthält eine vergrößerte Zeichnung der Dachkant-Platte 313.
  • Nachfolgend der Dachkant-Platte 313 in Richtung auf den Bildsensor 18 befinden sich die rotationssymmetrischen Komponenten, nämlich die Linsen 314, 315, 316 des Teilbild-Objektivs, deren Symmetrieachse mit einer optischen Achse des Varioskops 212 zusammenfällt.
  • Die Linse 314 ist ausgehend von der Dachkant-Platte 313 in Richtung Bildsensor 18 die nächste Linse und weist eine konvexe Fläche 314a auf, die der Dachkant-Platte 313 zugewandt ist. In Richtung Bildsensor 18 weist die Linse 314 eine plane Fläche 314b auf.
  • Weiter in dieser Richtung auf den Bildsensor 18 zu folgt eine weitere Linse 315, die eine leicht konkave Fläche 315a aufweist, die der Linse 314 zugewandt ist. Weiter weist die Linse 315 eine plane Fläche 315b auf, die in Richtung Bildsensor 18 ausgerichtet ist.
  • Ebenfalls weiter in dieser Richtung auf den Bildsensor 18 zu folgt eine weitere Linse 316, deren der Linse 315 zugewandte Fläche 316a plan ist und deren dem Bildsensor 18 zugewandte Fläche konkav ist.
  • Die Dachkant-Platte 313 spaltet vom Varioskop 212 auftreffendes Licht aus der Brennebene des Varioskops 212 so auf, dass zwei verschiedene Bildbereiche auf der Empfängerfläche des Bildsensors 18 entstehen.
  • 11a, b und 12a, b zeigen, dass das Licht aus einer Teilpupille P1 in einen ersten Bildbereich gelangt und Licht aus einer Teilpupille P2 in einen zweiten Bildbereich gelangt.
  • In 11a, b ist eine Stellung des Varioskops 212 gezeigt, mit der ein erster Arbeitsabstand realisiert ist, der geringer ist als der in 12a, b gezeigte Arbeitsabstand. Beispielsweise kann bei entsprechender Ausgestaltung der Arbeitsabstand in 11a 207 mm betragen und der Arbeitsabstand in 12a 560 mm.
  • 11b und 12b zeigen jeweils nur im Detail den Optikteil des Stereo-Mikroskopiesystems 310.
  • Je nach Winkel der Dachkant-Flächen zur optischen Achse des Teilbild-Objektivs können die Bildbereiche B1, B2 auf dem Sensor verschoben werden. Der Winkel der Dachkant-Flächen wird nun so gewählt, dass die Bildbereiche wie in Ausführungsbeispiel gemäß 1 beschrieben angeordnet werden.
  • Denkbar ist, dass zwischen den Teilbild-Objektiven TO1 und TO2 eine Lichtfalle 20 (siehe 1) bzw. ein Lichtschirm bis zur Sensorfläche, angebracht entlang der optischen Achse der gemeinsamen Optik, angeordnet ist.
  • Dieses Ausführungsbeispiel gemäß 9 erlaubt die Drehung der Stereobasis, indem lediglich die Teilpupillen zusammen mit der Dachkant-Platte gedreht werden. Es bleiben also die meisten Flächen in Ruhe, was den mechanischen Aufwand deutlich reduziert.
  • In einer Modifikation des Ausführungsbeispiels gemäß 9 kann der Bildbereich als rechteckig angenommen werden. Die lange Seite des Bildbereichs bzw. des abzubildenden Objektbereichs ist so orientiert, dass sie parallel zu einer Verbindungslinie der Teilpupillen liegt. In diesem Fall bekommt der Beobachter ein Stereo-Bildpaar im Querformat angeboten.
  • Die Aufgabe besteht nun darin, die Bildbereiche derart auf dem Sensor anzuordnen, dass die langen Bildseiten einander benachbart sind. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Dachkant-Platte aus 9 um 90° gedreht wird, so dass die Kante parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den Teilpupillen verläuft. Durch eine entsprechende Neigung der Dachkant-Flächen wird erreicht, dass die Bildbereiche weder überlappen noch einen zu großen Abstand zueinander aufweisen.
  • Wie im Ausführungsbeispiel gemäß 9 beschrieben, kann nun zur Aufnahme von Stereo-Bildpaaren mit verschiedener Orientierung der Stereoperspektive die Anordnung bestehend aus Teilpupillen und der Dachkant-Platte gedreht werden; alle anderen Optikkomponenten sowie der Sensor bzw. ggf. die Sensoren bleiben in Ruhe.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Stereo-Mikroskopiesystem
    12
    Hauptobjektiv
    12a
    Fläche
    12b
    Fläche
    14
    Strahlteiler, Fluoreszenz-Strahlteiler
    18
    Bildsensor
    20
    Lichtfalle
    21a
    Linsenelement
    21a'
    Fläche
    21a''
    Fläche
    21b
    Linsenelement
    21b'
    Fläche
    21b''
    Fläche
    22
    Meniskuslinse
    24
    Meniskuslinse
    25
    Zwischenlinsenelement
    25a
    Fläche
    25b
    Fläche
    26
    Zwischenlinsenelement
    26a
    Fläche
    26b
    Fläche
    110
    Stereo-Mikroskopiesystem
    210
    Stereo-Mikroskopiesystem
    212
    Varioskop
    212a
    Linsenelement
    212a'
    Fläche
    212a''
    Fläche
    212b
    Linsenelement
    212b'
    Fläche
    212b''
    Fläche
    212c
    Linsenelement
    212c'
    Fläche
    212c''
    Fläche
    215
    Beobachter-Strahlteilerwürfel
    217
    Prisma
    217a
    Fläche
    217b
    Fläche
    219
    Optik-Subsystem
    221
    Optik-Subsystem
    224
    Meniskuslinse
    224a
    Fläche
    224b
    Fläche
    226
    Meniskuslinse
    226a
    Fläche
    226b
    Fläche
    228
    Glasplatte
    310
    Stereo-Mikroskopiesystem
    313
    Dachkant-Platte
    313a
    Fläche
    313b
    Dachkant-Fläche
    314
    Linse
    314a
    Fläche
    314b
    Fläche
    315
    Linse
    315a
    Fläche
    315b
    Fläche
    316
    Linse
    316a
    Fläche
    316b
    Fläche
    B1
    Bildbereich
    B2
    Bildbereich
    F
    Brennebene
    M1
    Bildpunkt
    M2
    Bildpunkt
    O1
    optische Achse
    O2
    optische Achse
    P1
    erste Teilpupille
    P2
    zweite Teilpupille
    TO1
    erstes Teilbild-Objektiv
    TO2
    zweites Teilbild-Objektiv

Claims (12)

  1. Stereo-Mikroskopiesystem (10, 110, 210, 310) mit einem Hauptobjektiv (12) mit einer Brennebene (F), in der sich ein Objektbereich mit wenigstens einem Objektpunkt befindet, wobei von einem Objektpunkt im Objektbereich ausgehende Lichtstrahlen hinter dem Hauptobjektiv (12) ein paralleles Lichtbündel bilden, wobei auf der dem Objektbereich abgewandten Seite des Hauptobjektivs (12) eine erste Teilpupille (P1) und ein erstes Teilbild-Objektiv (TO1) sowie eine zweite Teilpupille (P2) und ein zweites Teilbild-Objektiv (TO2) vorgesehen sind und wobei weiter ein Bildsensor (18) vorgesehen ist, wobei nach dem Hauptobjektiv (12) ein erster und ein zweiter stereoskopischer Teilstrahlengang vorgesehen ist, wobei der erste Teilstrahlengang aus Lichtstrahlen besteht, die im Objektbereich starten und dann das Hauptobjektiv (12), die erste Teilpupille (P1) und das erste Teilbild-Objektiv (TO1) durchsetzen, bevor sie auf dem Bildsensor (18) auftreffen, und wobei der zweite Teilstrahlengang aus Lichtstrahlen besteht, die vom Objektpunkt im Objektbereich starten und dann das Hauptobjektiv (12), die zweite Teilpupille (P2) und das zweite Teilbild-Objektiv (TO2) durchsetzen, bevor sie auf dem gemeinsam genutzten Bildsensor (18) auftreffen, und wobei jedes Teilbild-Objektiv (TO1, TO2) den wenigstens einen Objektpunkt auf einen zugehörigen Bildbereich (B1, B2) auf dem Bildsensor (18) abbildet und wobei die beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge derart geführt sind, dass die jeweiligen Bildbereiche (B1, B2) sich auf dem Bildsensor (18) nicht überschneiden, wobei das Stereo-Mikroskopiesystem (10, 110, 210, 310) einen fest stehenden Bildsensor (18) aufweist und dass wenigstens die erste Teilpupille (P1) und die zweite Teilpupille (P2) sowie das erste Teilbild-Objektiv (TO1) und das zweite Teilbild-Objektiv (TO2) drehbar in Bezug auf den Bildsensor (18) sind.
  2. Stereo-Mikrospiesystem (10, 110, 210, 310) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Teilbild-Objektiv (TO1) und dem zweiten Teilbild-Objektiv (TO2) auf der einen Seite und dem Bildsensor (18) auf der anderen Seite ein Strahlteiler (14) vorgesehen ist.
  3. Stereo-Mikrospiesystem (10, 110, 210, 310) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler ein Fluoreszenz-Strahlteiler (14) ist.
  4. Stereo-Mikroskopiesystem (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Teilbild-Objektiv (TO1) und dem zweiten Teilbild-Objektiv (TO2) eine Lichtfalle (20) angeordnet ist.
  5. Stereo-Mikroskopiesystem (10, 110, 210, 310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilbild-Objektiv (TO1) und das zweite Teilbild-Objektiv (TO2) jeweils ausgangsseitig zum Bildsensor (18) hin eine Meniskuslinse (22, 24) aufweisen.
  6. Stereo-Mikroskopiesystem (10, 110, 210, 310) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Fläche der Meniskuslinse (22, 24) dem Bildsensor (18) zugewandt ist.
  7. Stereo-Mikroskopiesystem (210, 310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptobjektiv als Varioskop (212) ausgebildet ist.
  8. Stereo-Mikroskopiesystem (310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Teilpupillen (P1, P2) und den Teilbild-Objektiven (TO1, TO2) eine Dachkant-Platte (313) vorgesehen ist.
  9. Stereo-Mikroskopiesystem (310) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die plane Fläche der Dachkant-Platte (313) der Teilpupille (P1, P2) zugewandt ist.
  10. Stereo-Mikroskopiesystem (210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beobachter-Strahlteilerwürfel (215) zwischen dem Hauptobjektiv (12) auf der einen Seite und den Teilpupillen (P1, P2) und den Teilbild-Objektiven (TO1, TO2) auf der anderen Seite angeordnet ist.
  11. Stereo-Mikroskopiesystem (210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilpupille (P1) und das erste Teilbild-Objektiv (TO1) in einem gesonderten ersten Optik-Subsystem (219) zusammengefasst sind und dass die zweite Teilpupille (P2) und das zweite Teilbild-Objektiv (TO2) in einem gesonderten zweiten Optik-Subsystem (221) zusammengefasst sind.
  12. Stereo-Mikroskopiesystem (10, 110, 210, 310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilpupille (P1) und die zweite Teilpupille (P2) sowie das erste Teilbild-Objektiv (TO1) und das zweite Teilbild-Objektiv (TO2) automatisch drehbar sind in Bezug auf den Bildsensor (18) zur automatischen Anpassung der Stereoperspektive der Bildaufnahme an die Blickrichtung auf ein zu betrachtendes Objekt.
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