DE19606424A1 - Stereoscopic imaging system for surgical microscope - Google Patents

Stereoscopic imaging system for surgical microscope

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Gudrun Dipl Phys Nordt
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Abstract

The imaging system has an illumination beam used to provide 2 partial beams for illuminating the object from 2 different directions, to provide images for the left and right eyes of the observer. The 2 partial beams are provided in alternation at a frequency which is greater than the flicker frequency of the human eye, the corresponding images supplied to the eyes at the same frequency, for simulating a stereoscopic image.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung des stereoskopischen Bildes eines Objektes sowie eine Anordnung zur stereoskopischen Betrachtung.The invention relates to a method for generating the stereoscopic image of an object and an arrangement for stereoscopic viewing.

Sie ist in herkömmlichen Durch- und Auflichtmikroskopen, insbesondere in einkanaligen mikroskopischen Systemen, vorzugsweise für stereoskopische Beobachtung eines Videobildes anwendbar.It is in conventional transmitted and reflected light microscopes, especially in single-channel microscopic systems, preferably for stereoscopic observation of a video image applicable.

Die bekannten stereomikroskopischen Anordnungen beruhen auf zwei getrennten, jeweils einem Auge zugeordneten mikroskopischen Strahlengängen. Die üblichen Anordnungen sind der Greenough-Typ bzw. der Galilei-Typ. Ihr gemeinsamer Nachteil liegt in der Begrenzung der mikroskopischen Auflösung, so daß Aperturen < 0,1 nur mit hohem Aufwand möglich sind. Dies ist darin begründet, daß bei Stereoanordnungen große Arbeitsabstände gewünscht werden und bei den üblichen Anordnungen durch den erforderlichen Winkel für die Stereobetrachtung, die zwei getrennten Strahlengänge und die Fassungsteile der beiden Strahlengänge bei handhabbarer Dimensionierung der Optik nur für geringe Aperturen Raum vorhanden ist.The known stereomicroscopic arrangements are based on two separate eyes microscopic beam paths. The usual arrangements are the Greenough type or the Galileo type. Your common Disadvantage is the limitation of microscopic resolution, so that apertures <0.1 are only possible with great effort. This is due to the fact that large stereo arrangements Working distances are desired and at the usual Arrangements through the required angle for the Stereo viewing, the two separate beam paths and the Socket parts of the two beam paths with manageable Dimensioning of the optics only for small apertures is available.

Bekannt ist es weiterhin, zur Erzielung eines stereoskopischen Effektes im Kondensor eines einobjektivigen Mikroskopes Halbblenden in Form von polarisationsfiltern einzusetzen, deren Polarisationsrichtungen senkrecht aufeinander stehen und in den beiden Tuben entsprechend orientierte Polarisationsfilter vorzusehen ( Journal of Microscopy, Vol. 153, Feb. 1989, S. 181-186).It is also known to achieve stereoscopic Effect in the condenser of a single-lens microscope To use half diaphragms in the form of polarization filters whose Polarization directions are perpendicular to each other and in the polarization filters oriented accordingly to both tubes to be provided (Journal of Microscopy, Vol. 153, Feb. 1989, Pp. 181-186).

Im DE-A1-43 11 603 wird ein Stereomikroskop bei hohen Vergrößerungen an der Auflösungsgrenze vorgeschlagen, bei dem im dingseitigen Strahlengang eines einobjektivigen Lichtmikroskopes in der Objektebene ein Objekttranslator und im abbildungsseitigen Strahlengang ein Strahlengangsumschalter angeordnet sind. Nachteilig ist hierbei der Objekttranslator, dessen Bewegung zu Schwingungen des gesamten Mikroskopes führen kann, besonders bei hohen Objektmasssen. DE-A1-43 11 603 describes a stereo microscope at high Proposed magnifications at the resolution limit where in the beam path of a single lens Light microscope in the object plane and an object translator beam path switch on the imaging side are arranged. The object translator is disadvantageous here, whose movement leads to vibrations of the entire microscope can, especially with large object dimensions.  

Im US-Patent 4 561 731 bzw. DE 31 08 389 sowie US 4806776 wird ein pseudostereoskopischer Effekt mit Hilfe einer sogenannten Differentia-Polarisationsbeleuchtung erzeugt. Für die Beleuchtung sind zwei separate Lichtquellen vorgesehen, denen Polarisatoren zur Erzeugung unterschiedlicher Polarisationsrichtungen nachgeordnet sind.In US Patent 4,561,731 and DE 31 08 389 as well as US 4806776 a pseudostereoscopic effect with the help of a so-called Differentia polarization lighting generated. For the For lighting, two separate light sources are provided, which Polarizers for the generation of different Polarization directions are subordinate.

Ein echtes stereoskopisches Bild soll dagegen in US 4561731, DE 31 08 389 gemäß Fig. 10 und dazugehöriger Beschreibung dadurch erzeugt werden, daß im Lichtpfad der Okulare jeweils Polarisatoren sowie zwischen Objektiv und Objekt eine Doppelbrechungsplatte angeordnet sind, wobei der einzige Beleuchtungsstrahlenweg abwechselnd unterschiedlich polarisiert wird.A real stereoscopic image, on the other hand, is to be generated in US 4561731, DE 31 08 389 according to FIG. 10 and the associated description in that polarizers are arranged in the light path of the eyepieces and a birefringence plate is arranged between the lens and the object, the single illumination beam path being polarized alternately differently .

Eine ähnliche Anordnung ist in WO 94/02872 beschrieben. Auch hier werden zwei Lichtquellen und zwei Beleuchtungsstrahlengänge eingesetzt.A similar arrangement is described in WO 94/02872. Again, two light sources and two Illumination beam paths used.

Dies trifft auch auf ein Operationsmikroskop gemäß DD-A52 90 278 zu, wobei zwei diametral einander gegenüberliegende Beleuchtungssysteme geneigt zur optischen Achse vorgesehen sind und das mit dem rechten Okular beobachtete Bild dem ersten Beleuchtungssystem und das mit dem linken Okular beobachtete Bild dem zweiten Beleuchtungssystem zugeordnet wird.This also applies to a surgical microscope according to DD-A52 90 278 to, with two diametrically opposite each other Lighting systems inclined to the optical axis are provided and the image observed with the right eyepiece is the first Lighting system and that observed with the left eyepiece Image is assigned to the second lighting system.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, die stereoskopische Beobachtung mikroskopischer Bilder mit hoher Auflösung in normalen Durch- sowie Auflichtmikroskopen, besonders in einkanaligen mikroskopischen Systemen, mit geringem zusätzlichem Aufwand und Platzbedarf auf der Objektseite zu realisieren.The invention is based on the object stereoscopic observation of microscopic images with high Resolution in normal transmitted and reflected light microscopes, especially in single-channel microscopic systems, with little additional effort and space on the Realize property side.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Anordnung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The task is accomplished by a method and an arrangement according to solved the features of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent Expectations.  

Die stereoskopische Beobachtung mikroskopischer Bilder mit hoher Auflösung erfolgt, indem in oder etwa in der Aperturblendenebene des Beleuchtungsstrahlenganges (oder dem Bild der Eintrittspupille des Objektives) ein Lichtmodulator eingesetzt wird, der den Schwerpunkt des Beleuchtungsstrahlenbündels so in zwei Stellungen taktweise verschiebt, daß mit der maximal möglichen Apertur das Objekt mit dem für Stereobetrachtung erforderlichen Winkel beleuchtet wird, und weiterhin Mittel zur alternierenden Darstellung der beiden Bilder des stereoskopischen Bildpaares auf einer Bildwiedergabevorrichtung vorgesehen sind, wobei die Taktung der Bildwiedergabevorrichtung synchron mit der Taktung des Lichtmodulators erfolgt und die Folgefrequenz einen flimmerfreien Bildeindruck ermöglicht.Stereoscopic observation of microscopic images with high resolution is done by in or approximately in the Aperture diaphragm plane of the illumination beam path (or the Image of the entrance pupil of the lens) a light modulator is used, which is the focus of the Illuminating beam in cycles in two positions moves the object with the maximum possible aperture illuminated with the angle required for stereo viewing will, and continue to alternate the means of presentation two images of the stereoscopic pair of images on one Image display device are provided, the clocking the image display device in synchronism with the clocking of the Light modulator takes place and the repetition frequency one enables flicker-free image impression.

Vorteilhaft kann in einer Anordnung als Lichtmodulator eine Flüssigkristallzelle eingesetzt werden.In an arrangement as a light modulator, a Liquid crystal cell can be used.

Vorteilhaft ist der Einsatz einer Flüssigkristallzelle, die den ferroelektrischen Effekt ausnutzt.It is advantageous to use a liquid crystal cell that exploits ferroelectric effect.

Einen anderen vorteilhaften Lichtmodulator stellen zwei dicht übereinander angeordnete Gitter mit einem Teilungsverhältnis 1 : 1 dar. Die Gestaltung des Gittermusters wird so vorgenommen, daß bei Einsatz in der Aperturblende und Bewegung eines der beiden Gitter gegenüber dem anderen jeweils eine der beiden Aperturblendenhälften wechselweise geöffnet und geschlossen wird, bzw. bei Einsatz in dem Binokulartubus das Licht wechselweise in den einen oder anderen Ausgang eines Binokulartubus treten kann. Dabei wird die Gitterkonstante so abgestimmt, daß die 1. Beugungsordnung die gewünschte Objektinformation nicht stört.Another advantageous light modulator put two close grids arranged one above the other with a division ratio 1: 1. The grid pattern is designed so that when used in the aperture diaphragm and movement one of the two grids versus the other one of the two Aperture diaphragm halves alternately opened and closed light, or when used in the binocular tube alternately in one or the other exit of one Binocular tube can occur. The lattice constant becomes like this voted that the 1st diffraction order the desired Object information does not bother.

Die Lichtausbeute dieser Anordnung ist aufgrund der nicht erforderlichen Polarisationsfolien für die Flüssigkristallmodulation höher als die der zuvor beschriebenen Varianten.The light output of this arrangement is not due to the required polarizing films for the Liquid crystal modulation higher than that of the previously described Variants.

Weitere Vorteile und die Wirkungsweise der Erfindung werden nachstehend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Other advantages and the mode of operation of the invention will be below with reference to the schematic drawings explained.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1a eine erfindungsgemäße mikroskopische Anordnung mit Durchlichtbeleuchtung, FIG. 1a is a microscopic arrangement according to the invention with transmitted light illumination,

Fig. 1b eine erfindungsgemäße mikroskopische Anordnung mit Auflichtbeleuchtung, FIG. 1b is a microscopic arrangement according to the invention with incident light,

Fig. 2 die durch eine erfindungsgemäße Anordnung erzeugten Lichtverhältnisse in der Ebene der Aperturblende des Mikroskopes, Fig. 2, produced by an inventive arrangement of lighting conditions in the plane of the aperture diaphragm of the microscope,

Fig. 3 die Ausbildung einer Flüssigkristallzelle zur Realisierung der Erfindung, Fig. 3 shows the formation of a liquid crystal cell for implementing the invention,

Fig. 4 die Ausbildung einer weiteren Flüssigkristallzelle mit unterschiedlichen Bereichen für unterschiedliche Objektive, Fig. 4 shows the configuration of another liquid crystal cell with different ranges for different lenses,

Fig. 5 a, b, c eine Anordnung zur Erzeugung der Teilstrahlenbündel der Beleuchtung mit zwei Strichgittern, Figure 5 a, b., C an arrangement for generating the partial beams of light with two gratings,

Fig. 6 die Zuordnung der Strahlengänge in einem Binokulartubus, Fig. 6 shows the allocation of the beam paths in a binocular,

Fig. 7 eine im Binokulartubus angeordnete rotierende Scheibe zur Bildtrennung, Fig. 7 a disposed in the binocular tube rotating disk for image separation,

Fig. 8 eine weitere Ausführung mit rotierender Scheibe, Fig. 8 shows a further embodiment with a rotating disc,

Fig. 9 eine Ausführung mit rotierender Doppelscheibe, Fig. 9 shows an embodiment with a rotating double glazing,

Fig. 10 die Anordnung von LCD-Zellen vor dem Okular, Fig. 10 shows the arrangement of LCD cells front of the eyepiece,

Fig. 11 eine Ausführungsform der Beleuchtung mit zwei Lichtquellen, Fig. 11 shows an embodiment of the illumination with two light sources,

Fig. 12 eine weitere Ausführungsform der Beleuchtung mit zwei Lichtquellen, Fig. 12 shows a further embodiment of the illumination with two light sources,

Fig. 13-15 weitere vorteilhafte Anordnungen zur Zuordnung der Teilstrahlengänge zu den Betrachteraugen. Fig. 13-15 further advantageous arrangements for assigning the partial beam paths to the observer eyes.

Ein erfindungsgemäße Mikroskop mit Durchlichtbeleuchtung zeigtA microscope according to the invention with transmitted light illumination shows

Fig. 1a. Es setzt sich wie üblich aus einer hier nicht dargestellten Lichtquelle, Kollektor, Kondensor 1 und Objektiv 2 zusammen. Das Objektiv 2 bildet ein Bild des Objektes 3 über die Tubuslinse und Abbildungsoptik 4 auf eine Videokamera 5 ab. Durch den erfindungsgemäßen Lichtmodulator 6 in der Ebene der Aperturblende (oder des Bildes der Eintrittspupille des Objektives) wird der Schwerpunkt des Beleuchtungsstrahlenbündels so in zwei Stellungen taktweise verschoben, daß die Strahlbündel 7 und 8 entstehen und damit das Objekt mit dem für Stereobetrachtung erforderlichen Winkel mit einer möglichst hohen Apertur beleuchtet, ohne daß die Beobachtungsapertur unnötig begrenzt wird. Fig. 1a. As usual, it is composed of a light source, collector, condenser 1 and objective 2 , not shown here. The objective 2 images an image of the object 3 via the tube lens and imaging optics 4 onto a video camera 5 . By the light modulator 6 according to the invention in the plane of the aperture diaphragm (or the image of the entrance pupil of the lens), the center of gravity of the illuminating beam is shifted in two positions in such a way that the beams 7 and 8 arise and thus the object with the angle required for stereo viewing with one Illuminates the highest possible aperture without unnecessarily limiting the observation aperture.

Ein Taktgenerator 11 steuert den Lichtmodulator 6 und eine Videokamera 5 so, daß jeweils eines der beiden Bilder eines stereoskopischen Bildpaares aufgenommen wird. Die Darstellung der dreidimensionalen Abbildung erfolgt über einen elektronischen Bildschirm 9, der über die Videokamera 5 zur Wiedergabe der beiden Bilder als fernsehtechnische Halbbilder getaktet wird. Die Betrachtung des Bildschirmes erfolgt mit einer Shutterbrille 10. Ein Geber 12 (z. B. eine LED) am Bildschirm sendet gesteuert vom Taktgenerator 11 Lichtsignale, die von einem Sensor 13 an der Shutterbrille empfangen werden. Der Sensor 13 steuert die Umschaltung der Öffnungen der Shutterbrille, so daß jedes Auge im Takt des Lichtmodulators jeweils ein Bild des stereoskopisches Bildpaares sieht, wobei die Folgefrequenz einen flimmerfreien Bildeindruck ermöglicht.A clock generator 11 controls the light modulator 6 and a video camera 5 so that in each case one of the two images of a stereoscopic image pair is recorded. The three-dimensional image is displayed on an electronic screen 9 , which is clocked by the video camera 5 to display the two images as fields of television technology. The screen is viewed with shutter glasses 10 . A transmitter 12 (eg an LED) on the screen sends light signals, controlled by the clock generator 11 , which are received by a sensor 13 on the shutter glasses. The sensor 13 controls the switching of the openings of the shutter glasses, so that each eye sees an image of the stereoscopic image pair in time with the light modulator, the repetition frequency allowing a flicker-free image impression.

Anstelle der Shutterbrille kann der Beobachter auch eine Polarisationsbrille tragen, wenn ein elektronischer Bildschirm verwendet wird, der ein schaltbares Polarisationsfilter besitzt, das mit dem Wechsel der stereoskopischen Halbbilder vom Taktgenerator 11 getriggert wird.Instead of the shutter glasses, the observer can also wear polarization glasses if an electronic screen is used that has a switchable polarization filter that is triggered by the clock generator 11 when the stereoscopic fields are changed.

Prinzipiell kann auch ohne Videokamera und Monitor dreidimensional beobachtet werden, indem der Beobachter zwar mit einer Shutterbrille ausgerüstet ist, aber durch je ein Okular eines binokolaren Tubusses blickt. Der Taktgenerator muß dann den Lichtmodulator und die Shutterbrille synchron takten.In principle, it can also be used without a video camera and monitor be observed three-dimensionally by the observer is equipped with shutter glasses, but with one Eyepiece of a binocular tube looks. The clock generator must then synchronize the light modulator and the shutter glasses.

Weiterhin kann in an sich bekannter Weise vor jedem Auge des Beobachters ein separater Bildschirm angeordnet sein, wobei die Bildschirme mittels des Taktgenerators zur Lichtmodulation synchron getaktet werde.Furthermore, in a manner known per se, before each eye of the Observer be arranged a separate screen, the Screens using the clock generator for light modulation clocked synchronously.

Fig. 1b zeigt eine erfindungsgemäße mikroskopische Anordnung in Auflichtbeleuchtung. Die Beleuchtungsoptiken 1 beleuchten das Objekt 3 über einen Strahlteiler 14, wobei die Strahlbündel 7 und 8 mit dem für die Stereobetrachtung erforderlichen Winkel auf das Objekt gelangen. FIG. 1b shows a microscopic arrangement of the invention in epi-illumination. The illumination optics 1 illuminate the object 3 via a beam splitter 14 , the beams 7 and 8 reaching the object at the angle required for stereo viewing.

Fig. 2 zeigt die Lichtverhältnisse in der Ebene der Aperturblende (oder dem Bild der Eintrittspupille des Objektives), die der erfindungsgemäße Lichtmodulator erzeugt. 21 stellt die gesamte Eintrittspupille des Objektives dar. In einem Takt wird durch das Beleuchtungsbündel die Fläche 22 und im folgenden Takt die Fläche 23 der Eintrittspupille lichtdurchlässig. Die Schwerpunkte der jeweiligen Bündel sind innerhalb der Beleuchtungsapertur so einstellbar, daß das Objekt mit dem für Stereobetrachtung erforderlichen Winkel beleuchtet wird. Durch die hierdurch möglichen, über Halbblenden hinausgehenden Kreiszweiecke wird dabei jeweils die Beleuchtungsapertur möglichst optimal ausgeschöpft und die Beobachtungsapertur bleibt uneingeschränkt, so daß eine hohe mikroskopische Auflösung erzielt wird. Fig. 2 shows the light conditions in the plane of the aperture stop (or the image of the entrance pupil of the objective) producing the light modulator according to the invention. 21 represents the entire entrance pupil of the lens. In one cycle, the surface 22 of the entrance pupil becomes translucent due to the illumination beam and in the following cycle the surface 23 of the entrance pupil. The focal points of the respective bundles can be adjusted within the lighting aperture in such a way that the object is illuminated with the angle required for stereo viewing. As a result of the circular triangles that go beyond half diaphragms, the illumination aperture is used as optimally as possible and the observation aperture remains unrestricted, so that a high microscopic resolution is achieved.

Fig. 3 zeigt die Elektrodenkonfiguration eines erfindungsgemäßen Lichtmodulators auf der Basis einer Flüssigkristallzelle. Durch eine geeignete Spannung an den transparenten Elektroden 31 und 33 wird das Lichtbündel 22 realisiert, im nächsten Takt wird diese Spannung an die Elektroden 31 und 32 angelegt und damit Lichtbündel 23 realisiert. Der Einsatz von Flüssigkristallzellen erfordert auch die Verwendung eines Polarisators vor und eines Analysators nach der Flüssigkristallzelle, die im Fig. 1 nicht dargestellt sind. Fig. 3 shows the electrode configuration of a light modulator according to the invention on the basis of a liquid crystal cell. The light bundle 22 is realized by a suitable voltage on the transparent electrodes 31 and 33 , in the next cycle this voltage is applied to the electrodes 31 and 32 and thus the light bundle 23 is realized. The use of liquid crystal cells also requires the use of a polarizer before and an analyzer after the liquid crystal cell, which are not shown in FIG. 1.

Für Objekte, bei denen die Azimutabhängigkeit des polarisierten Lichtes stören könnte, kann vorteilhaft eine Platte mit dem polarisationsoptischen Gangunterschied λ/4 nach dem Analysator im Beleuchtungsstrahlengang eingesetzt werden.For objects where the azimuth dependence of the polarized A plate with the polarization-optical path difference λ / 4 after the analyzer be used in the illumination beam path.

Um mit Objektiven verschiedener Apertur stereoskopische Betrachtung mit hoher Auflösung zu erzielen, kann die Elektrodenstruktur der Flüssigkristallzelle so modifiziert werden, daß für das jeweilige Objektiv ein optimales Verhältnis zwischen Auflösung und stereoskopischen Effekt erreicht wird. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform für zwei Objektive mit um den Faktor 2 verschiedenen Abbildungsmaßstäben, wobei einem ersten, stärkeren Objektiv die Flächen f3 und f4 für rechts und links sowie stets f6, einem schwächeren Objektiv die Flächen f1+f3 und f2+f4 für rechts und links sowie stets f5+f6 zugeordnet sind.In order to achieve stereoscopic viewing with high resolution with lenses of different apertures, the electrode structure of the liquid crystal cell can be modified in such a way that an optimal relationship between resolution and stereoscopic effect is achieved for the respective lens. Fig. 4 shows an embodiment for two lenses with different magnifications by a factor of 2, with a first, stronger lens, the surfaces f3 and f4 for right and left and always f6, a weaker lens, the surfaces f1 + f3 and f2 + f4 for right and left and always assigned f5 + f6.

Vorteilhaft ist hierbei die Verwendung eines Objektivrevolvers mit Codierung, so daß beim Umschalten des Objektives auch die entsprechende Elektrodenkonfiguration des Lichtmodulators ausgewählt wird.The use of a nosepiece is advantageous here with coding so that when switching the lens also the corresponding electrode configuration of the light modulator is selected.

Um ein flimmerfreies Bild zu erzielen, ist der Einsatz von ferroelektrischen Flüssigkristall-Schaltern und die Darbietung der beiden Bilder auf dem Monitor als Halbbilder (z. B. Bild links: 2n. Zeilen; Bild rechts: (2n-1)·Zeilen) vorteilhaft. Eine relativ einfache Möglichkeit zur Modulation der Eintrittspupille bietet die Anwendung eines Modulators 6 aus zwei Strichgittern, die dicht übereinander angeordnet und im Verhältnis 1 : 1 geteilt sind.In order to achieve a flicker-free picture, the use of ferroelectric liquid crystal switches and the presentation of the two pictures on the monitor as fields (e.g. picture left: 2n. Lines; picture right: (2n-1) · lines) is advantageous . A relatively simple possibility for modulating the entrance pupil is offered by the use of a modulator 6 consisting of two grids, which are arranged close to one another and divided in a ratio of 1: 1.

Im Fig. 5 ist diese Anordnung schematisch dargestellt. Die Gitterstriche 54 des Gitters 51 und des Gegengitters 52 werden in von oben nach unten gehend orientiert und eines der beiden Gitter, hier 51, mit einem Aktor 53 um ½ Gitterkonstante nach rechts und links gegenüber dem anderen bewegt. Dabei wird der Antrieb zweckmäßigerweise so gestaltet, daß gegeneinander gerichtete Beschleunigungskräfte auftreten, um Erschütterungen und damit ein "Verschmieren" des Stereoeffektes zu vermeiden.This arrangement is shown schematically in FIG . The lattice lines 54 of the lattice 51 and the counter lattice 52 are oriented from top to bottom and one of the two lattices, here 51 , is moved with an actuator 53 by ½ lattice constant to the right and left relative to the other. The drive is expediently designed in such a way that acceleration forces directed against one another occur in order to avoid vibrations and thus "smearing" of the stereo effect.

Bei einem der beiden Gitter sind im einfachsten Fall die Gitterstriche 54 in einer Pupillenhälfte um ½ Gitterkonstante gegenüber der anderen versetzt. Durch die Gitterbewegung wird damit wechselweise eine der beiden Pupillenhälften, wie in Fig. 5b bzw. 5c dargestellt, abgedeckt, während die andere transparent ist.In the simplest case, in one of the two grids, the grating lines 54 in one pupil half are offset by ½ grating constant with respect to the other. The lattice movement alternately covers one of the two pupil halves, as shown in FIGS. 5b and 5c, while the other is transparent.

Es sind auch Muster entsprechend Fig. 3 möglich. Die Darstellung des Bildes erfolgt in der selben Weise, wie bei den vorgenannten Varianten.Patterns according to FIG. 3 are also possible. The image is displayed in the same way as for the aforementioned variants.

Dieses Prinzip läßt sich auch modifiziert in binokularen Tuben zur direkten stereoskopischen Beobachtung anwenden. Eine derartige prinzipielle Anordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Dabei muß die Gitterkonstante des Gitters 61 und Gegengitters 62 so gewählt werden, daß die von diesen Gittern erzeugten Beugungsbilder sich nicht störend dem gewünschten Bild überlagern.This principle can also be used in modified form in binocular tubes for direct stereoscopic observation. Such a basic arrangement is shown in FIG. 6. The grating constant of grating 61 and counter-grating 62 must be chosen so that the diffraction images generated by these gratings do not interfere with the desired image.

Eine für praktische Anwendung brauchbare Dimensionierung ist eine Gitterkonstante von ca. 3 um bei Sehfelddurchmessern von ca. 23 mm und optischen Tubuslängen um 160 mm.A dimensioning that is useful for practical application is a lattice constant of approx. 3 µm with a field of view diameter of approx. 23 mm and optical tube lengths around 160 mm.

Der Aktor 63 bewegt das Gitter um ½ Gitterkonstante. Dabei werden die Tubusöffnungen 64, 65 ganzflächig überdeckt und wechselweise synchron zur Modulation der Eintrittspupille freigegeben. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 dargestellt.The actuator 63 moves the grating by ½ grating constant. The tube openings 64, 65 are covered over the entire area and are alternately released synchronously with the modulation of the entrance pupil. An exemplary embodiment is shown in FIG. 6.

Die Erfindung ist nicht nur an die dargestellten Ausführungsformen gebunden. Insbesondere kann zur Erzeugung der versetzten Teilstrahlenbündel mindestens eine in der Ebene der Aperturblende angeordnete rotierende Blende vorgesehen sein, wobei eine zu der Drehfrequenz synchrone Zuordnung von Teilstrahlenbündeln der Beleuchtung zu den Augen des Beobachters mit den oben dargestellten Mitteln erfolgt.The invention is not only illustrated Embodiments bound. In particular, can be used to generate the offset partial beams at least one in the plane of Aperture aperture arranged rotating aperture can be provided where an assignment of Partial beams of lighting to the eyes of the Observer with the means outlined above.

Bei der Betrachtung von Objekten, bei denen eine Veränderung der Beleuchtungs- und Betrachtungsebene sinnvoll und vorteilhaft ist, wie zum Beispiel bei Operationsfeldern mittels eines Operationsmikroskopes oder bei Kolposkopen, können Mittel zur Drehung der die Teilstrahlenbündel freigebenden Öffnungen und der Kamera um die optische Achse vorgesehen sein, wobei, beispielsweise am betrachteten Videobild, die Orientierung des betrachteten Bildes entsprechend angepaßt wird.When looking at objects where there is a change the lighting and viewing level makes sense and is advantageous, for example in the case of operating fields a surgical microscope or colposcopes can be used for rotating the openings which release the partial beams and the camera can be provided around the optical axis, for example, on the video image being viewed, the orientation of the viewed image is adjusted accordingly.

Um die Lichtverluste durch die Polarisator-Analysator- Kombination einer LCD-Zelle als Betrachtungsshutter zu reduzieren, können rotierende Scheiben als Shutter im binokularen Tubus eingesetzt werden.To reduce light loss through the polarizer analyzer Combination of an LCD cell as a viewing shutter too can reduce rotating discs as shutters in the binocular tube can be used.

Dabei sind verschiedene vorteilhafte Varianten möglich. So kann der Beleuchtungsshutter eine rotierende Scheibe mit abwechselnden transparenten und lichtundurchlässigen Bereichen sein.Various advantageous variants are possible. So can the lighting shutter has a rotating disc alternating transparent and opaque areas his.

Eine derartige Anordnung ist in Fig. 7 dargestellt. Einem erfindungsgemäßen und beispielsweise in Fig. 1-3 beschriebenen Pupillenmodulator 701 ist ein Kondensor 702 und ein Objekt 703 im Durchlichtstrahlengang einer hier nicht dargestellten Lichtquelle nachgeordnet.Such an arrangement is shown in FIG. 7. A pupil modulator 701 according to the invention and described for example in FIGS. 1-3 is followed by a condenser 702 and an object 703 in the transmitted light beam path of a light source, not shown here.

Das abwechselnd aus verschiedenen Richtungen durchstrahlte Objekt 703 wird über ein Objektiv 704 sowie eine Tubuslinse 705 in Richtung eines nicht dargestellten Binokulartubus eines Mikroskopes abgebildet.The object 703 , which is alternately irradiated from different directions, is imaged via an objective 704 and a tube lens 705 in the direction of a binocular tube, not shown, of a microscope.

Dieser enthält einen Strahlteiler 706, dem eine rotierende Scheibe 709 nachgeordnet ist, die eine Lichtdurchlaßöffnung 712 aufweist, ansonsten aber lichtundurchlässig ausgebildet ist.This contains a beam splitter 706 , which is followed by a rotating disk 709 , which has a light transmission opening 712 , but is otherwise designed to be opaque.

Einem Umlenkprisma 707 bzw. einem Ausgleichsglas 708 sind die Okulare 710 des Mikroskopes nachgeordnet.The eyepieces 710 of the microscope are arranged after a deflecting prism 707 or a compensating glass 708 .

Eine Ansteuer- und Synchronisationseinheit 711 bewirkt die Synchronisation der Strahlengangumschaltung im Pupillenmodulator 701 mit der Rotation der Scheibe 709, so daß mittels der Lichtdurchlaßöffnung, die jeweils nur ein Okular freigibt, die unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen dem Auge seitenrichtig dargeboten werden.A control and synchronization unit 711 brings about the synchronization of the beam path switching in the pupil modulator 701 with the rotation of the disk 709 , so that the different illumination directions are presented to the eye in the correct direction by means of the light transmission opening, which only releases one eyepiece at a time.

Eine Scheibe mit transparenten und spiegelnden Bereichen zur Zuordnung der Teilstrahlen zu den Okularen zeigt Fig. 8 Die Scheibe kann diese Bereiche in verschiedenen Konfigurationen tragen. FIG. 8 shows a disk with transparent and reflective areas for assigning the partial beams to the eyepieces . The disk can carry these areas in different configurations.

Weiterhin können zur Synchronisation in den Anordnungen gemäß Fig. 7, 8, 9, 12 analog Fig. 11 Kennmarken vorhanden sein, über die durch eine Photodioden-Photoempfänger-Kombination das Triggersignal für die synchrone Schaltung der Betrachtungsshutter gewonnen wird.Furthermore, for synchronization in the arrangements according to FIGS. 7, 8, 9, 12 analogous to FIG. 11, there can be markers, via which the trigger signal for the synchronous switching of the viewing shutter is obtained by a combination of photodiodes and photodetectors.

Eine mit einer Ansteuer- und Synchronisationseinheit 803 verbundene, im von einer hier nicht dargestellten Tubuslinse kommenden Strahlengang schräg angeordnete rotierende Scheibe 801 ist auf ihrer einer Lichtdurchlaßöffnung 802 zur Drehachse gesehen gegenüberliegenden Seite reflektierend ausgebildet, so daß bei ihrer Rotation das Licht abwechselnd zwei Umlenkprismen 804, 805 und im weiteren den hier nicht dargestellten Okularen zugeordnet wird.A rotating disk 801, which is connected to a control and synchronization unit 803 and is arranged obliquely in the beam path coming from a tube lens (not shown here), is designed to be reflective on its side opposite a light transmission opening 802 to the axis of rotation, so that when it rotates the light alternately two deflection prisms 804 , 805 and further assigned to the eyepieces not shown here.

In Fig. 9 ist eine rotierende Doppelscheibe 901 mit parallelen, einander gegenüberliegenden transparenten und lichtundurchlässigen Bereichen 902, 903, die mit einer Ansteuer- und Synchronisationseinheit 907 verbunden ist, vorgesehen.In FIG. 9, a rotating double disk 901 with parallel, opposite transparent and opaque areas 902 , 903 is provided , which is connected to a control and synchronization unit 907 .

Über einen Strahlteiler 904 gelangt bei der dargestellten Stellung der Doppelscheibe 901 das von der nicht dargestellten Tubuslinse kommende Licht auf ein erstes Strahlumlenkprisma 905, sowie bei einer um 180 Grad versetzten Stellung der Doppelscheibe auf ein zweites Strahlumlenkprisma 906 und wird auf diese Weise abwechselnd und mit dem Wechsel der Beleuchtung synchronisiert den Okularen zugeordnet.Via a beam splitter 904 , the light coming from the tube lens, not shown, reaches a first beam deflecting prism 905 in the illustrated position of the double disc 901 , as well as a second beam deflecting prism 906 in a position of the double disc offset by 180 degrees, and is thus alternated and with the Change of lighting synchronized to the eyepieces.

Als Beobachtungsshutter kann weiterhin, wie in Fig. 10 dargestellt, für jedes Auge eine LCD-Zelle im binokularen Tubus eingesetzt werden.As shown in FIG. 10, an LCD cell can also be used as an observation shutter for each eye in the binocular tube.

Ist der Beleuchtungsshutter ebenfalls eine LCD-Zelle, so erfordert jede LCD-Zelle eine Polarisator-Analysator- Kombination. Diese vier Polare für jeden Strahlengang ergeben aber relativ hohe Lichtverluste. Haben die optischen Elemente zwischen Beleuchtungsshutter und Betrachtungsshutter günstige polarisationsoptische Eigenschaften, d. h. sind die Wirkungen der Optik auf linear polarisiertes Licht im Strahlengang für linkes und rechtes Auge etwa gleich, weil geringe Phasensprünge auftreten und die verwendete Optik weitgehend spannungsfrei ist, so kann der Analysator des Beleuchtungsshutter zugleich als Polarisator für die Betrachtungsshutter wirken und damit ein Polar entfallen.If the lighting shutter is also an LCD cell, so each LCD cell requires a polarizer analyzer Combination. These four polar values for each ray path result but relatively high light losses. Have the optical elements between lighting shutter and viewing shutter favorable polarization-optical properties, d. H. are the effects optics for linearly polarized light in the beam path for left and right eye about the same because of small phase jumps occur and the optics used largely free of tension the analyzer of the lighting shutter can at the same time act as a polarizer for the viewing shutter and thus one polar is eliminated.

In Fig. 10 sind im Einzelnen dargestellt:
Eine Polarisator/ Analysatoranordnung 1010, in der im Lichtweg als erfindungsgemäßer Pupillenmodulator eine LCD-Zelle 1011 angeordnet ist, der ein Kondensor 1012 sowie das Objekt 1013 nachgeordnet ist.
In Fig. 10 are illustrated in detail:
A polarizer / analyzer arrangement 1010 , in which an LCD cell 1011 is arranged in the light path as a pupil modulator according to the invention, to which a condenser 1012 and the object 1013 are arranged.

Wie bereits mehrfach beschrieben, ist dem Objekt ein Objektiv 1014 sowie eine Tubuslinse 1015 nachgeordnet.As already described several times, an objective 1014 and a tube lens 1015 are arranged downstream of the object.

Ein im nicht dargestellten Binokulartubus eines Mikroskopes angeordneter Strahlteiler 1016 sowie ein Umlenkprisma 1017 und ein Ausgleichsglas 1018 erzeugen die Strahlengänge in den Okularen 1020. A beam splitter 1016 arranged in the binocular tube of a microscope, not shown, as well as a deflecting prism 1017 and a compensating glass 1018 generate the beam paths in the eyepieces 1020 .

Den Okularen 1020 sind eine den rechten und linken Strahlengang abwechselnd freigebende LCD-Zelle 1019 sowie Analysatoren 1021 nachgeordnet.Downstream of the eyepieces 1020 are an LCD cell 1019, which alternately releases the right and left beam paths, and analyzers 1021 .

Über eine Ansteuer- und Synchronisationseinheit 1022 erfolgt die synchronisierte Ansteuerung der Freigabe der Strahlengänge in der LCD-Zelle 1011 sowie der LCD-Zelle und damit die Zuordnung der unterschiedlichen Beleuchtungswinkel zu den Augen des Betrachters.The activation and release of the beam paths in the LCD cell 1011 and the LCD cell and thus the assignment of the different illumination angles to the eyes of the viewer are carried out via a control and synchronization unit 1022 .

Um die Lichtverluste durch die Polarisator-Analysator- Kombination einer LCD-Zelle als Beleuchtungsshutter zu reduzieren, können in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 11 dargestellt ist, zwei Lichtquellen eingesetzt werden, deren Licht erfindungsgemäß in die Ebene der Eintrittspupille des Objektives oder eine zu dieser konjugierten Ebene abgebildet werden.In order to reduce the light losses through the polarizer-analyzer combination of an LCD cell as a lighting shutter, in a further embodiment of the invention, which is shown in FIG. 11, two light sources can be used, the light of which according to the invention enters the plane of the entrance pupil of the lens or be mapped to this conjugate level.

Hierzu wird nahezu das gesamte Licht jeder Lichtquelle auf den kreisförmigen Eintritt eines Lichtleitfaserbündels abgebildet. Jedes Lichtleitfaserbündel ist als Querschnittswandler ausgebildet, so daß jede Lichtsaustrittsfläche halbkreisförmig ist. Die Austrittsflächen werden zu einem Vollkreis zusammengesetzt und bilden die Ebene der Eintrittspupille (Aperturblendenebene) bzw. eine konjugierte Ebene. Vor dem Lichteintritt in das Lichtleitfaserbündel wird jeder Lichtstrahl durch einen rotierenden Shutter geschaltet, der z. B. als Halbkreissektor ausgebildet sein kann. Zugleich trägt der rotierende Shutter Kennmarken, über die durch eine Photodioden-Photoempfänger-Kombination das Triggersignal für die synchrone Schaltung der Betrachtungsshutter gewonnen wird. Da der rotierende Shutter der Kaltlichtquelle zugeordnet werden kann, erfolgt eine mechanische Trennung vom Mikroskopstativ, so daß keine eventuellen mechanischen Schwingungen des Rotors auf das Mikroskopstativ wirken. For this purpose, almost all of the light from each light source is directed onto the circular entry of an optical fiber bundle shown. Each optical fiber bundle is a cross-sectional converter formed so that each light exit surface is semicircular is. The exit surfaces become a full circle composed and form the level of the entrance pupil (Aperture diaphragm level) or a conjugate level. Before the Everyone will enter the optical fiber bundle Light beam switched by a rotating shutter that e.g. B. can be designed as a semi-circular sector. At the same time carries the rotating shutter identification marks, through which a Photodiode-photoreceiver combination the trigger signal for the synchronous circuit of the viewing shutter is obtained. Because the rotating shutter can be assigned to the cold light source mechanical separation from the microscope stand takes place, so that there are no mechanical vibrations of the rotor the microscope stand act.  

In Fig. 11 sind im einzelnen mit Reflektoren 1101 versehene Lichtquellen 1102 vorgesehen, die über Abbildungsoptiken 1103, 1104 eine rotierende Scheibe 1105, die wie schon beschrieben und in der untenstehenden Draufsicht erkennbar, eine halbkreisförmige Lichtdurchtrittsöffnung 1111 aufweist und im übrigen lichtundurchlässig ausgebildet ist und dadurch das Licht abwechselnd auf die Lichteintrittsflächen zweier Lichtleiterbündel 1107 fallen läßt.In Fig. 11, provided with reflectors 1101 light sources 1102 are provided in detail, the above imaging optics 1103 1104, a rotating disk 1105 which has as previously described and seen in the below plan view, a semi-circular light aperture 1111 and is designed to be opaque, however, and thereby the light alternately falls on the light entry surfaces of two light guide bundles 1107 .

Die gemäß der Darstellung der Aperturblendenebene 1108 jeweils halbkreisförmig ausgebildeten Lichtleiteraustrittsbündel erzeugen das dargestellte, abwechselnd rechts und links helle oder dunkle Bild 1109 in der Ebene der Aperturblende. Gleichzeitig trägt die Scheibe 1105 Meßmarken 1112, die als kleine Öffnungen ausgebildet sind und hierdurch mittels einer nicht dargestellten Photodioden-Photoempfängerkombination ein Synchronisationssignal für eine Ansteuer- und Synchronisationseinheit 1106 erzeugen.The light guide exit bundles, which are each semicircular in accordance with the representation of the aperture diaphragm plane 1108 , produce the image 1109 shown, alternately bright or dark on the right and left, in the plane of the aperture diaphragm. At the same time, the disk 1105 carries measuring marks 1112 , which are designed as small openings and thereby generate a synchronization signal for a control and synchronization unit 1106 by means of a photodiode-photoreceiver combination (not shown).

Um die Lichtverluste durch die Polarisator-Analysator- Kombination einer LCD-Zelle als Beleuchtungsshutter zu reduzieren, können wie in Fig. 12 dargestellt, vorteilhaft zwei Lichtquellen über je eine Linse auf die Katheten eines verspiegelten Prismas abgebildet werden. Die Spitze des Prismas ist entweder die Ebene der Eintrittspupille (Aperturblendenebene) oder über eine zusätzliche Linsenkombination erfolgt die Abbildung in die Eintrittspupille des Mikroskopes. Eine rotierende Doppelscheibe als Shutter bildet den Beleuchtungsshutter. Die rotierende Doppelscheibe trägt außerdem Kennmarken, über die durch eine Photodioden-Photoempfänger-Kombination das Triggersignal für die synchrone Schaltung der Betrachtungsshutter gewonnen wird. In Fig. 12 sind im einzelnen Lichtquellen 1201, 1202 Abbildungsoptiken 1203, 1204 nachgeordnet. Eine rotierende Doppelblende 1205 weist um 180 Grad versetzte Lichtdurchtrittsöffnungen 1206 auf und ist ansonsten Lichtundurchlässig, so daß jeweils nur das Licht einer Lichtquelle auf die verspiegelte Seitenfläche eines Prismas 1208 gelangt, von dieser reflektiert wird und über eine Beleuchtungsoptik 1209 in eine Objektebene 1210 gelangt, wodurch das Objekt unter verschiedenen Winkeln nacheinander beleuchtet wird.In order to reduce the light losses through the polarizer-analyzer combination of an LCD cell as an illumination shutter , two light sources can advantageously be imaged onto the cathets of a mirrored prism as shown in FIG. The tip of the prism is either the plane of the entrance pupil (aperture diaphragm plane) or an additional lens combination is used to image it into the entrance pupil of the microscope. A rotating double disc as a shutter forms the lighting shutter. The rotating double disc also bears marks through which the trigger signal for the synchronous switching of the viewing shutter is obtained by a combination of photodiodes and photoreceivers. In FIG. 12, light optics 1201 , 1202 are arranged downstream of imaging optics 1203 , 1204 . A rotating double diaphragm 1205 has light passage openings 1206 offset by 180 degrees and is otherwise opaque, so that in each case only the light from a light source reaches the mirrored side surface of a prism 1208 , is reflected by the prism and passes through an illumination optics 1209 into an object plane 1210 , whereby the object is illuminated in succession at different angles.

Eine Ansteuer- und Synchronisationseinheit synchronisiert die Bewegung der Doppelscheibe 1205 mit geeigneten, in den vorigen Figuren beschriebenen Mitteln zur Bildtrennung in der Beobachtungsebene.A control and synchronization unit synchronizes the movement of the double disk 1205 with suitable means for image separation in the observation plane described in the previous figures.

In Fig. 13 ist einem Objektiv O, das von zwei durch abwechselnde Beleuchtung des Objektes erzeugten Stereo-Strahlengängen durchsetzt wird, die, beispielsweise, wie oben erläutert, durch alternierende Freigabe von Blenden in der Ebene der Eintrittspupille des Objektives eines Durchlichtmikroskopes erzeugt werden, eine Tubuslinse L1 und ein Spiegel S nachgeordnet.In Fig. 13 is a lens O, which is interspersed by two stereo beam paths generated by alternately illuminating the object, which, for example, as explained above, are generated by alternating release of diaphragms in the plane of the entrance pupil of the lens of a transmitted light microscope Tube lens L1 and a mirror S arranged downstream.

Es sind sogenannte "digital micromirror-devices" (DMD) bekannt, die aus einer Vielzahl von Mikrospiegeln bestehen, deren Winkellage elektrostatisch verändert wird.They are so-called "digital micromirror devices" (DMD) known, which consist of a variety of micromirrors, whose angular position is changed electrostatically.

Zum Aufbau und zur Wirkungsweise derartiger Anordnungen wird auf Veröffentlichungen in EP 664470 A2, EP 656554 A2, EP 601309 A1, US 5382961, US 5444566, und US 5285196 verwiesen. Derartige Anordnungen können unerwartet vorteilhaft auch für die Erzeugung von stereoskopischen Bildern im Mikroskop eingesetzt werden.The structure and operation of such arrangements is on publications in EP 664470 A2, EP 656554 A2, EP 601309 A1, US 5382961, US 5444566, and US 5285196. Such arrangements can also be unexpectedly advantageous for the generation of stereoscopic images in the microscope be used.

Dazu wird der DMD-Chip entweder nicht orthogonal oder orthogonal (senkrecht) in ein Zwischenbild gelegt, das in seiner Größe über die Brennweite der Tubuslinse dimensioniert wird, oder in den parallelen Strahlengang zwischen Objektiv und Tubuslinse gebracht.To do this, the DMD chip is either not orthogonal or placed orthogonally (vertically) in an intermediate image, which in its size over the focal length of the tube lens is, or in the parallel beam path between the lens and Tube lens brought.

Das Zwischenbild auf dem DMD-Chips wird über eine geeignete Optik in das Okularzwischenbild abgebildet bzw. im parallelen Strahlengang wird das Okularzwischenbild durch eine geeignete Optik nach dem DMD-Chip erzeugt. Zwischen beiden Bildern werden Prismen- bzw. Spiegelumlenkungen vorgesehen, die für ein aufrechtes, seitenrichtiges Bild in der vom jeweiligen Nutzer benötigten Pupillendistanz sorgen. The intermediate image on the DMD chip is over a suitable Optics mapped into the intermediate eyepiece image or in parallel The intermediate path of the eyepiece is made by a suitable beam path Optics created after the DMD chip. Between the two pictures Prismatic or mirror deflections provided for a upright, right-sided image in the form of the respective user provide the required pupil distance.  

Pupillensteuerung und DMD-Schaltung sind synchron getaktet, so daß dem linken und rechten Auge des Betrachters jeweils ein Bild des stereoskopischen Bildpaares angeboten werden.Pupil control and DMD circuit are synchronized, so that the left and right eye of the beholder each Image of the stereoscopic pair of images are offered.

Die im Folgenden beschriebenen Varianten sind für Auf- und Durchlicht-Mikroskopstative ebenso geeignet wie für Inversmikroskope und zum Einsatz in der Endoskopie.The variants described below are for opening and closing Transmitted light microscope stands as well as for Inverse microscopes and for use in endoscopy.

Auf einer Digital Mirror Device-Anordnung (DMD) entsteht ein Zwischenbild des betrachteten Objektes, das durch elektrostatische Ansteuerung der Mikrospiegel abwechselnd in ein linkes und rechtes optisches System S1 bzw. S2 eingespiegelt wird, das jeweils aus einem prismatischen Körper P1 bzw. P2, Linsen L2 bzw. L3 sowie auf die Betrachteraugen umlenkenden Doppelprismen D1 oder D2 besteht.A is created on a digital mirror device arrangement (DMD) Intermediate image of the object under consideration, which by electrostatic control of the micromirrors alternately in a left and right optical system S1 and S2 is reflected, each from a prismatic body P1 or P2, lenses L2 or L3 as well as on the viewer's eyes deflecting double prisms D1 or D2.

Der DMD-Chip liegt hierbei in einem Winkel ungleich 90 Grad sowohl zur Objektivachse A1 als auch zur vom Element S durch Umlenkung erzeugten Achse A2.The DMD chip is at an angle not equal to 90 degrees both to the lens axis A1 and to the element S through Deflection generated axis A2.

Mittels einer Ansteuereiheit AS wird sowohl die DMD-Anordnung als auch die nicht dargestellte Blendenanordnung in der Eintrittspupille des Objektives synchron mit einer Frequenz oberhalb der Flimmerfrequenz des Auges angesteuert.By means of a control unit AS, both the DMD arrangement as well as the aperture arrangement, not shown, in the Entry pupil of the lens synchronous with a frequency controlled above the flicker frequency of the eye.

Im Fig. 14 ist das DMD-Element senkrecht zur Objektivachse A im Zwischenbild der Tubuslinse L1 angeordnet und lenkt wechselweise den Strahlengang auf symmetrisch zur Achse A angeordneten Umlenkspiegel Sp3, Sp4, denen Linsen L6, L7 sowie Prismen P3, P4 zur Umlenkung in Richtung des Okulars sowie zur Erzeugung des Okularzwischenbildes nachgeordnet sind.In Fig. 14, the DMD element is perpendicular to the lens axis A in the intermediate image of the tube lens L1 positioned and directs alternatingly the path of rays at symmetrically arranged to the axis A deflecting mirror Sp3, Sp4, where lenses L6, L7 and prisms P3, P4 to deflect in the direction of Eyepieces and for generating the intermediate eyepiece image are subordinate.

Zwischen Tubuslinse L1 und der DMD-Anordnung kann auch ein hier nicht dargestelltes weiteres Umlenkelement vorgesehen sein.A can also be between the tube lens L1 and the DMD arrangement provided further deflection element, not shown here his.

Auch hier ist eine wie in Fig. 7 wirkende Ansteuereinheit AS vorgesehen. A control unit AS acting as in FIG. 7 is also provided here.

In Fig. 15 ist das DMD-Element direkt dem Objektiv O im parallelen Strahlengang nachgeordnet und erzeugt wechselweise einen Strahlengang durch Tubuslinsen L4, L5, denen Umlenkspiegel Sp1 und Sp2 sowie Prismen P3, P4 nachgeordnet sind.In Fig. 15, the DMD element is arranged directly after the objective O in the parallel beam path and alternately generates a beam path through tube lenses L4, L5, to which deflection mirrors Sp1 and Sp2 and prisms P3, P4 are arranged.

Das Okularzwischenbild entsteht nach den Prismen P3, P4 und wird mittels einer nicht dargestellten Okularoptik betrachtet.The intermediate eyepiece image is created after the prisms P3, P4 and is viewed using eyepiece optics, not shown.

Wiederum ist eine Ansteuereinheit AS vorgesehen.A control unit AS is again provided.

Mittels der DMD-Anordnung können ausreichende Schwenkwinkel realisiert werden, um die hier benötigte Winkeldifferenz zu erzeugen.Sufficient swivel angles can be achieved by means of the DMD arrangement can be realized to the required angle difference here produce.

Vorteilhaft kann eine zu Fig. 13-15 analoge Anordnung auch unter Verwendung eines Galvanometerspiegels eingesetzt werden, der anstelle der DMD-Anordnung den gesamten Strahlengang ablenkt.An arrangement analogous to FIGS. 13-15 can advantageously also be used using a galvanometer mirror which deflects the entire beam path instead of the DMD arrangement.

Mit dem Wegschalten des ersten Umlenkspiegels S in Fig. 13 bzw. des DMD-Chips in Fig. 14 und Fig. 15 ist der ungehinderte Strahlengang zu einer TV-Kamera und einer alternativen Monitorbetrachtung möglich, die eine Stereobeobachtung bei Synchronisation von Pupillenbeleuchtung, Kamera und Bildwiedergabe ermöglicht.With the switching off of the first deflecting mirror S in Fig. 13 and the DMD chip in Fig. 14 and Fig. 15 is possible unhindered beam path to a TV camera and an alternative monitor viewing, a stereo observation in synchronization of pupil illumination, camera, and Image playback enabled.

Claims (40)

1. Verfahren zur Erzeugung des stereoskopischen Bildes eines Objektes, wobei in einem ersten Schritt
aus einem das Objekt beleuchtenden Beleuchtungsstrahlbündel durch Ausblendung ein erstes Teilstrahlenbündel erzeugt wird, das das Objekt unter einem ersten Winkel beleuchtet und ein erstes Bild des Objektes einem Betrachterauge dargeboten wird und in einem zweiten Schritt
durch Ausblendung mindestens mindestens ein zweites Teilstrahlenbündel erzeugt wird, das das Objekt unter einem zweiten Winkel beleuchtet und ein zweites Bild des Objektes dem anderen Betrachterauge dargeboten wird
und erster und zweiter Schritt wechselweise mit einer Frequenz oberhalb der Flimmerfrequenz des menschlichen Auges wiederholt werden.
1. Method for generating the stereoscopic image of an object, in a first step
a first partial beam is generated from an illumination beam illuminating the object, which illuminates the object at a first angle and a first image of the object is presented to an observer eye and in a second step
by fading out at least one second partial beam, which illuminates the object at a second angle and a second image of the object is presented to the other observer eye
and the first and second steps are repeated alternately at a frequency above the flicker frequency of the human eye.
2. Anordnung zur stereoskopischen Betrachtung eines über eine Beleuchtungsoptik beleuchteten Objektes, wobei Mittel zur wechselweisen Erzeugung mindestens zweier Beleuchtungsstrahlteilbündel vorgesehen sind, die das Objekt über die Beleuchtungsoptik unter unterschiedlichen Winkeln beleuchten und Mittel zur Zuordnung der entstehenden Bilder des Objektes abwechselnd zum rechten und zum linken Auge des Betrachters, mit einer Frequenz oberhalb der Flimmerfrequenz des menschlichen Auges, vorgesehen sind.2. Arrangement for stereoscopic viewing of one over a Lighting optics of illuminated object, means for alternately generating at least two Illumination beam sub-bundles are provided that the object about the lighting optics at different angles illuminate and means of assigning the resulting images of the object alternately to the right and left eye of the Viewer, with a frequency above the flicker frequency of the human eye. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbündel einen Winkel zueinander einschließen, der in etwa dem Stereosehwinkel des Betrachters entspricht. 3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the Sub-bundles form an angle to each other, which is approximately corresponds to the viewer's stereo viewing angle.   4. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer mikroskopischen Anordnung aus Lichtquelle, Beleuchtungsoptik und mindestens einem das Objekt abbildenden Objektiv die Mittel zur wechselweisen Erzeugung der Beleuchtungsstrahlteilbündel etwa in der Ebene der Aperturblende des Mikroskopes oder einer zu dieser optisch konjugierten Ebene angeordnet sind.4. Arrangement according to one of claims 2 or 3, characterized characterized in that in a microscopic arrangement Light source, lighting optics and at least one the object imaging lens the means for alternate generation of the Illumination beam part bundle approximately in the plane of the Aperture diaphragm of the microscope or one of these optically conjugate plane are arranged. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur wechselweisen Erzeugung der Beleuchtungsstrahlteilbündel etwa in der Ebene der Eintrittspupille des Mikroskopobjektivs angeordnet sind.5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the Means for alternate generation of Illumination beam part bundle approximately in the plane of the Entry pupil of the microscope lens are arranged. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Lichtquelle und die Beleuchtungsoptik eine Durchlichtbeleuchtung in Richtung des abbildenden Objektivs eines Mikroskopes vorgesehen ist.6. Arrangement according to one of claims 2-5, characterized in that about the light source and the lighting optics Transmitted light illumination in the direction of the imaging lens a microscope is provided. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Beleuchtungsoptik eine Auflichtbeleuchtung des Objektes vorgesehen ist, die über einen teildurchlässigen Spiegel in den Beobachtungsstrahlengang eines Mikroskopes eingeblendet ist.7. Arrangement according to one of claims 2-5, characterized in that a reflected light illumination of the Object is provided, which is partially permeable Mirror in the observation beam path of a microscope is shown. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-7, gekennzeichnet durch Beleuchtungsteilbündel mit einem jeweils über die Hälfte der optisch wirksamen Beleuchtungsfläche hinausgehenden Querschnitt. 8. Arrangement according to one of claims 2-7, characterized by partial lighting bundles with over half each going beyond the optically effective lighting surface Cross-section.   9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsstrahlteilbündel durch Ausblendung von Teilbündeln aus einem gemeinsamen Beleuchtungsstrahlbündel entstehen.9. Arrangement according to one of claims 1-8, characterized characterized in that the illuminating beam sub-bundle by Hiding sub-bundles from a common one Illumination beam arise. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß zur wechselweisen Erzeugung der Beleuchtungsstrahlteilbündel mindestens eine Flüssigkristallzelle vorgesehen ist, die elektrisch ansteuerbare Teilbereiche aufweist, die wechselweise lichtdurchlässig geschaltet werden.10. Arrangement according to one of claims 2-9, characterized in that for alternate generation of Illumination beam sub-bundle at least one Liquid crystal cell is provided, which is electrical controllable sub-areas, which alternately be switched translucent. 11. Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß zur Anpassung an unterschiedliche Abbildungsobjektive unterschiedliche elektrisch ansteuerbare Teilbereiche der Flüssigkristallzelle vorgesehen sind.11. The arrangement according to claim 10, characterized in that for Adaptation to different imaging lenses different electrically controllable sections of the Liquid crystal cell are provided. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, gekennzeichnet dadurch, daß im Strahlengang der Flüssigkristallzelle nachgeordnet eine Platte mit dem polarisationsoptischen Gangunterschied λ/4 angeordnet ist.12. Arrangement according to one of claims 10 or 11, characterized in that in the beam path of the liquid crystal cell downstream a plate with the polarization optical Path difference λ / 4 is arranged. 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß zur wechselweisen Erzeugung der Teilbündel des Beleuchtungsstrahlbündels im Beleuchtungsstrahlengang nacheinander mindestens zwei zueinander verschiebliche Strichgitter angeordnet sind, deren Gitterstriche so zueinander versetzt sind, daß bei einer Verschiebung wechselweise unterschiedliche Teilbereiche der Gitteranordnung lichtdurchlässig sind. 13. Arrangement according to one of claims 2-9, characterized in that for the alternate generation of the sub-bundles of Illumination beam in the illumination beam path one after the other at least two movable ones Dashed grids are arranged, the grids so to each other are offset that alternately in a shift different sections of the grid arrangement are translucent.   14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einem ersten Strichgitter die Gitterstriche eines Teilbereiches um eine halbe Gitterkonstante gegen die Gitterstriche eines zweiten Teilbereiches versetzt sind und eine Verschiebung des ersten gegen ein zweites Strichgitter um jeweils eine halbe Gitterkonstante erfolgt.14. Arrangement according to claim 13, characterized in that on the grids of at least one first grating Partial area by half a lattice constant against the Grid lines of a second partial area are offset and a shift of the first against a second grating half a lattice constant occurs. 15. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß zur wechselweisen Erzeugung der Teilbündel des Beleuchtungsstrahlbündels im Beleuchtungsstrahlengang mindestens eine rotierende Blende mit mindestens einer Öffnung vorgesehen ist, die wechselweise eines der Teilbündel freigibt.15. Arrangement according to one of claims 2-9, characterized in that for the alternate generation of the sub-bundles of Illumination beam in the illumination beam path at least one rotating screen with at least one opening is provided, which alternately releases one of the sub-bundles. 16. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-15, wobei eine Übertragungsoptik zur Erzeugung des Bildes einer Lichtquellenanordnung in der Ebene der Aperturblende oder einer zu dieser optisch konjugierten Ebene vorgesehen ist.16. Arrangement according to one of claims 2-15, wherein a transmission optics for generating the image of a Light source arrangement in the plane of the aperture or one is provided for this optically conjugate plane. 17. Anordnung nach Anspruch 16, wobei die Übertragungsoptik aus Lichtleitern besteht.17. The arrangement according to claim 16, wherein the transmission optics Light guides exist. 18. Anordnung nach einem der Anspruch 16, wobei die Übertragungsoptik aus einem verspiegelten Prisma besteht, das im Beleuchtungsstrahlengang angeordnet ist und die Lichtquellenanordnung in den Strahlengang einspiegelt. 18. Arrangement according to one of claim 16, wherein the transmission optics consist of a mirrored prism, which is arranged in the illumination beam path and the Reflected light source arrangement in the beam path.   19. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuordnung der entstehenden Bilder des Objektes abwechselnd zum rechten und zum linken Auge des Betrachters eine das Objekt aufnehmende Videokamera vorgesehen ist, der mindestens ein Bildschirm nachgeordnet ist, auf dem im Takt der wechselweisen Beleuchtung die Bilder des Objektes entstehen.19. Arrangement according to one of claims 2-18, characterized characterized that to assign the resulting images of the object alternately to the right and left eye of the Provided a video camera recording the object is, which is subordinate to at least one screen on which in the The alternating lighting cycles the images of the object arise. 20. Anordnung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch Anordnung der Videokamera im Strahlengang eines Mikroskopes nach dem Abbildungsobjektiv.20. Arrangement according to claim 19, characterized by arrangement of the Video camera in the beam path of a microscope after Imaging lens. 21. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betrachtung vorzugsweise eines Bildschirmes für den Betrachter eine Brille vorgesehen ist, die im Takt der wechselweisen Beleuchtung des Objektes jeweils einem Auge ein Bild zuordnet.21. Arrangement according to one of claims 2-20, characterized characterized in that preferably one for consideration Glasses for the viewer are provided which in time with the alternate lighting of the object assigns a picture to an eye. 22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Brille eine Shutterbrille mit umschaltbaren Öffnungen für rechtes und linkes Auge ist.22. The arrangement according to claim 21, characterized in that the Glasses shutter glasses with switchable openings for right and left eye is. 23. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Brille eine Polarisationsbrille ist und vor dem Bildschirm mindestens ein im Takt der wechselweisen Beleuchtung schaltbares Polarisationsfilter angeordnet ist.23. The arrangement according to claim 21, characterized in that the Glasses are polarized glasses and in front of the screen at least one in time with the alternate lighting switchable polarization filter is arranged. 24. Anordnung nach einem der Ansprüche 19-23, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Auge ein separater Bildschirm vorgesehen ist und den Bildschirmen im Takt der wechselweisen Beleuchtung die Bilder des Objektes zugeordnet sind. 24. Arrangement according to one of claims 19-23, characterized characterized that a separate screen in front of each eye is provided and the screens in time with the alternate Illumination the pictures of the object are assigned.   25. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuordnung der entstehenden Bilder des Objektes abwechselnd zum rechten und zum linken Auge des Betrachters im Binokulartubus eines Mikroskopes den Tubusöffnungen im Takt der wechselweisen Beleuchtung jeweils ein Bild des Objektes zugeordnet ist.25. Arrangement according to one of claims 2-24, characterized characterized that to assign the resulting images of the object alternately to the right and left eye of the In the binocular tube of a microscope Tube openings in time with alternating lighting an image of the object is assigned. 26. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-25, dadurch gekennzeichnet, daß dem Binokulartubus eine Shutterbrille zugeordnet ist.26. Arrangement according to one of claims 2-25, characterized characterized that the binocular tube a shutter glasses assigned. 27. Anordnung nach Anspruch 25, gekennzeichnet dadurch, daß im Binokulartubus mindestens zwei zueinander verschiebliche Strichgitter angeordnet sind, deren Gitterstriche so zueinander versetzt sind, daß bei einer Verschiebung wechselweise unterschiedliche Teilbereiche der Gitteranordnung lichtdurchlässig sind, die jeweils eine Tubusöffnung freigeben.27. The arrangement according to claim 25, characterized in that in Binocular tube at least two movable to each other Dashed grids are arranged, the grids so to each other are offset that alternately in a shift different sections of the grid arrangement are translucent, each with a tube opening release. 28. Anordnung nach Anspruch 27, gekennzeichnet dadurch, daß im Binokulartubus ein Strahlteiler zur Aufspaltung in Strahlengänge für rechtes und linkes Auge vorgesehen ist, dem die Strichgitter nachgeordnet sind.28. The arrangement according to claim 27, characterized in that in Binocular tube a beam splitter for splitting into Beam paths for the right and left eye is provided the grids are subordinate. 29. Anordnung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einem ersten Strichgitter die Gitterstriche eines Teilbereiches um eine halbe Gitterkonstante gegen die Gitterstriche eines zweiten Teilbereiches versetzt sind und eine Verschiebung des ersten gegen ein zweites Strichgitter um jeweils eine halbe Gitterkonstante erfolgt. 29. Arrangement according to claim 27 or 28, characterized in that the grid lines on at least a first grating of a partial area by half a lattice constant against the Grid lines of a second partial area are offset and a shift of the first against a second grating half a lattice constant occurs.   30. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-25, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Teilbündel des Beleuchtungsstrahlbündels aufgespannte Ebene um die optische Achse drehbar ausgebildet ist.30. Arrangement according to one of claims 2-25, characterized characterized in that the by the sub-bundle of Illumination beam bundle spanned plane around the optical Axis is rotatable. 31. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-30, dadurch gekennzeichnet, daß zur wechselweisen Erzeugung der Teilbündel des Beobachtungsstrahlengang im Beobachtungsstrahlengang mindestens eine rotierende Blende mit mindestens einer Öffnung vorgesehen ist, die wechselweise eines der Teilbündel freigibt.31. Arrangement according to one of claims 2-30, characterized characterized in that the alternate generation of the sub-bundle of the observation beam path in the observation beam path at least one rotating screen with at least one opening is provided, which alternately releases one of the sub-bundles. 32. Anordnung zur Betrachtung stereoskopischer Bilder, insbesondere nach einem der Ansprüche 2-25, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Objektiv und einem Binokulartubus eine Kippspiegelanordnung vorgesehen ist, die die stereoskopischen Teilstrahlengänge abwechselnd dem einen und dem anderen Betrachterauge zuordnet.32. Arrangement for viewing stereoscopic images, in particular according to one of claims 2-25, characterized in that between a lens and a binocular tube Tilting mirror arrangement is provided which is the stereoscopic Partial beam paths alternate between one and the other Assigns viewer eye. 33. Anordnung nach Anspruch 32, wobei die stereoskopischen Bilder über ein mikroskopisches System durch schnelle wechselweise Ausblendung von Teilstrahlenbündeln des Beleuchtungsstrahlenbündels erzeugt werden, mit einer zur Ausblendung synchronen Zuordnung der stereoskopischen Einzelbilder zum jeweiligen Auge des Betrachters im Binokulartubus mittels einer Kippspiegelanordnung.33. Arrangement according to claim 32, wherein the stereoscopic images via a microscopic system through rapid alternation Suppression of partial beams of the Illuminating beams are generated with one for Hiding synchronous assignment of stereoscopic Single images of the viewer's eye in the Binocular tube using a tilting mirror arrangement. 34. Anordnung nach Anspruch 32 oder 33, gekennzeichnet durch Verwendung eines Galvanometerspiegels zur schnellen Zuordnung der stereoskopischen Einzelbilder. 34. Arrangement according to claim 32 or 33, characterized by Use of a galvanometer mirror for quick assignment of the stereoscopic single images.   35. Anordnung nach Anspruch 32 oder 33, gekennzeichnet durch die Anordnung einer digital schaltbaren Mikrospiegelanordnung (DMD) im Abbildungsstrahlengang zwischen Objektiv und Tubuseinheit.35. Arrangement according to claim 32 or 33, characterized by the Arrangement of a digitally switchable micromirror arrangement (DMD) in the imaging beam path between the lens and tube unit. 36. Anordnung nach einem der Ansprüche 32-35, wobei die Spiegelanordnung in einem Zwischenbild des Abbildungsstrahlenganges positioniert ist und nicht orthogonal zur optischen Achse angeordnet ist.36. Arrangement according to one of claims 32-35, wherein the Mirror arrangement in an intermediate image of the Imaging beam path is positioned and not orthogonal is arranged to the optical axis. 37. Anordnung nach einem der Ansprüche 32-35, wobei die Spiegelanordnung in einem Zwischenbild des Abbildungsstrahlenganges positioniert ist und orthogonal zur optischen Achse angeordnet ist.37. Arrangement according to one of claims 32-35, wherein the Mirror arrangement in an intermediate image of the Imaging beam path is positioned and orthogonal to optical axis is arranged. 38. Anordnung nach einem der Ansprüche 32-37, wobei die Spiegelanordnung im parallelen Teil des Abbildungsstrahlenganges positioniert ist.38. Arrangement according to one of claims 32-37, wherein the Mirror arrangement in the parallel part of the Imaging beam path is positioned. 39. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-38, gekennzeichnet durch den Einsatz in der Endoskopie.39. Arrangement according to one of claims 2-38, characterized through use in endoscopy. 40. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-38, gekennzeichnet durch ihre Anwendung auf Operationsmikroskope.40. Arrangement according to one of claims 2-38, characterized through their application to surgical microscopes.
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