DE3602095C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stereomikroskop gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solches Stereomikroskop ist bekannt (DE-AS 12 17 099). Stereomikroskope finden bei medizinischen Behandlungen wie beispielsweise Operationen und Untersuchungen, bei For­ schungsarbeiten sowie in der Industrie in großem Maßstab Anwendung. Bei einer unter einem Stereomikroskop durchge­ führten Operation unterstützt im allgemeinen ein assistie­ render, zweiter Beobachter den operierenden ersten Beobach­ ter. Das bekannte Stereomikroskop weist zu diesem Zweck zwei Binokulare und einen Strahlenteiler auf, mittels dessen ein vom Objekt ausgehendes Lichtstrahlenbündel geteilt wird. Der Strahlenteiler weist eine halbdurchlässige Strahlenteiler­ fläche auf und ist zusammen mit dem Binokular für den zweiten Beobachter um die optische Achse des gemeinsamen Objektivs drehbar. Auf diese Weise kann der zweite Beobach­ ter beim Betrachten eines Objektes veränderliche Positionen bezüglich des ersten Beobachters einnehmen. Nachteilig bei diesem bekannten Stereomikroskop ist jedoch, daß jedem der beiden Binokulare stets nur ein Teil der auf den Strahlen­ teiler einfallenden Lichtmenge zugeleitet wird, was bedeu­ tet, daß der erste Beobachter zugunsten des zweiten Beobachters einen Helligkeitsverlust in Kauf nehmen muß.

Durch die DE-AS 11 99 018 ist ein Stereomikroskop bekannt, das ein einziges stereoskopes, binokulares Beobachtungs­ system für einen ersten Beobachter aufweist und zusätzlich mit einem monokularen Seitenmikroskop für einen zweiten Beobachter versehen ist. Ein Strahlenteiler ist in diesem bekannten Fall nicht vorgesehen; ferner sind bei diesem bekannten Stereomikroskop die Positionen von erstem und zweitem Beobachter relativ zueinander vorgegeben und nicht veränderbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß gattungs­ gemäße Stereomikroskop dahingehend weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der Relativbeweglichkeit zwischen den beiden Beobachtern bzw. Binokularen die Helligkeitsverluste für den ersten Beobachter herabgesetzt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Stereomikroskop gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Stereomikroskop hat der Strahlenteiler eine solche Ausbil­ dung gefunden, daß er aus dem Strahlengang des ersten Beobachters nur dann Licht für den zweiten Beobachter abteilt, wenn sich die Strahlengänge des ersten und zweiten Beobachters im Strahlenteiler überdecken, ansonsten jedoch das Licht für den ersten Beobachter unvermindert durchläßt, so daß der erste und der zweite Beobachter relativ zueinander eine beliebige Position einnehmen können und dennoch die Objekthelligkeit nur in einer bestimmten Relativstellung der beiden Beobachter für den ersten Beobachter vermindert ist.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh­ rungsform des Stereomikroskops in einer Ebene, die durch die optischen Achsen von zwei Okularen eines ersten Binokulars definiert ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der ersten Ausführungs­ form des Stereomikroskops in einer Ebene, die mit der Zeichenebene von Fig. 1 einen Winkel von 90° einschließt;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Strahlenteiler des Stereomikroskops;

Fig. 4 eine Fig. 3 ähnliche Darstellung, wobei jedoch der Strahlenteiler um 90° relativ zu der in Fig. 3 gezeigten Stellung gedreht ist;

Fig. 5 eine Fig. 2 entsprechende, ausschnittsweise Darstel­ lung einer zweiten Ausführungsform des Stereomikroskops; und

Fig. 6 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung des Strahlen­ teilers und zugeordneter Elemente der zweiten Ausführungs­ form.

Die Fig 1 und 2 sind in zueinander rechtwinkligen Rich­ tungen gesehene Ansichten einer ersten Ausführungsform des Stereomikroskops. Ein Objekt E wird von einem Operateur bzw. einem ersten Beobachter über zwei Okulare 14a und 14b, die ein erstes Binokular bilden, zwei Varioobjektive 12a und 12b, einen prismatischen Strahlenteiler 13 sowie ein Objektiv 11 stereoskopisch betrachtet. Der prismatische Strahlenteiler 13 ist aus zwei Einzelprismen zusammengesetzt und um die optische Achse des Objektivs 11 drehbar. Das Objekt E befindet sich im objektseitigen Brennpunkt des Objektivs 11. Die optischen Achsen der beiden Varioobjektive 12a und 12b verlaufen parallel zueinander und zur optischen Achse 0 des Objektivs 11. Im Strahlenteiler 13 ist eine Strahlteilerfläche P ausgebildet, die bezüglich der opti­ schen Achse 0 des Objektivs 11 geneigt ist. An dieser geneigten Strahlteilerfläche wird Licht von dem zu beobach­ tenden Objekt E zu einem zweiten Binokular für einen zweiten Beobachter reflektiert, das aus zwei Okularen 14a′ und 14b′ besteht. Dabei sind nur diejenigen Abschnitte Aa, Aa (siehe Fig. 3 und 4) der Strahlteilerfläche P als halbdurchlässige Bereiche ausgebildet, die in dem Strahlengang für den zweiten Beobachter liegen. Von diesem aus den zwei gleichen Abschnitten Aa bestehenden Bereich reflektierte Lichtstrah­ len werden von der Bodenfläche Q des Strahlenteilers 13 total reflektiert, treten aus zwei Abschnitten Ab und Ab einer Austrittsfläche R aus und wandern unter einem Winkel von 45° bezüglich der optischen Achse 0 des gemeinsamen Objektivs 11 zum zweiten Binokular. Demzufolge kann das zu untersuchende Objekt E entlang dem zweiten Strahlengang vom assistierenden bzw. zweiten Beobachter ebenfalls stereo­ skopisch durch stufenlos veränderbare Varioobjektive 12a′ und 12b′ betrachtet werden, die optisch mit dem Strahlentei­ ler 13 sowie den Okularen 14a′ und 14b′ gekoppelt sind.

Die Fig. 3 und 4 zeigen den Strahlenteiler 13 bei Betrachtung in Richtung der optischen Achse 0 des gemein­ samen Objektivs 11. Der Strahlengang des ersten Beobachters verläuft durch zwei gleichartige Abschnitte A des Strahlen­ teilers 13. Der Strahlenteiler 13 ist bezüglich der optischen Achse 0 des gemeinsamen Objektivs 11 derart drehbar angeordnet, daß auf diese Weise die beiden für den Strahlengang des zweiten Beobachters genutzten Abschnitte Aa irgendeinen beliebigen Winkel bezüglich der genutzten Abschnitte A im Strahlengang des ersten Beobachters einneh­ men können.

Fig. 3 zeigt den Fall, daß der erste Beobachter M und der zweite Beobachter S aus Positionen bzw. Blickrichtungen die Beobachtung vornehmen, die miteinander einen Winkel von 90° einschließen. Fig. 4 zeigt dagegen den Fall, daß die beiden Beobachter M und S die Beobachtung aus Positionen bzw. mit Blickrichtungen vornehmen, die einen Winkel von 180° einschließen. Nur der Bereich des Strahlenteilers 13, in dem die vom Strahlengang des zweiten Beobachters genutzten Abschnitte Aa liegen, ist als halbdurchlässiger Bereich ausgebildet. Dies hat zur Folge, daß dann, wenn die Abschnitte A und Aa sich überdecken, wie dies Fig. 4 zeigt, das vom zu untersuchenden Objekt E ausgehende Licht zu jeweils 50% auf die Strahlengänge des ersten bzw. zweiten Beobachters verteilt wird. In allen anderen Fällen, wenn also die Abschnitte A einerseits und die Abschnitte Aa andererseits sich nicht miteinander decken, wie dies beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist, wird das Licht im ersten Strahlengang vom Strahlenteiler nicht aufgeteilt, sondern zu 100% durchgelassen, während das Licht im Strahlengang für den zweiten Beobachter an den Abschnitten Aa aufgeteilt wird und ein 50%iger Anteil zum zweiten Binokular 14a′, 14b′ für den zweiten Beobachter geleitet wird. Dies wird im folgenden noch ausführlicher erläutert.

Im Falle der Relativstellung zwischen erstem und zweitem Beobachter gemäß Fig. 3 verläuft das vom Objekt E ausgehende Licht durch das Objektiv 11 und im Strahlengang des ersten Beobachters durch die Abschnitte A des Strahlenteilers 13 ohne Schwächung der Lichtintensität und danach durch die stufenlos einstellbaren Varioobjektive 12a und 12b sowie die Okulare 14a und 14b. Für den zweiten Beobachter wird in den Abschnitten Aa der Strahlenteilerfläche P das Licht zu 50% reflektiert, wonach dann dieses reflektierte Licht von der Bodenfläche Q des Strahlenteilers 13 total reflektiert wird und schließlich durch die Abschnitte Ab der Austrittsfläche R aus dem Strahlenteiler 13 austritt. Der zweite Beobachter beobachtet somit das zu prüfende Objekt E durch die stufenlos einstellbaren Varioobjektive 12a′ und 12b′ sowie die Okulare 14a′ und 14b′ mit einem Helligkeitsverlust von 50%.

Wenn die Abschnitte A und Aa zusammenfallen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, wird das Licht, das auf den halbdurch­ lässigen Bereich in den Abschnitten Aa trifft, zu 50% durchgelassen und zu 50% reflektiert, wodurch es auf den Strahlengang für den ersten Beobachter M und den Strahlen­ gang für den zweiten Beobachter S so aufgeteilt wird, daß die beiden Beobachter das Objekt E jeweils mit einander gleichen Helligkeiten betrachten. Abweichend vom beschriebe­ nen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, den teildurch­ lässigen Bereich in den Abschnitten Aa derart auszubilden, daß er 70% der Lichtintensität durchläßt und 30% der Lichtintensität reflektiert, so daß der erste Beobachter selbst dann, wenn der teildurchlässige Bereich im Strahlen­ gang des ersten Beobachters liegt, eine lediglich um 30% verminderte Objekthelligkeit erhält.

Bei dem beschriebenen Stereomikroskop sind der Strahlen­ teiler 13 und die stufenlos einstellbaren Varioobjektive 12a′ und 12b′ sowie die Okulare 14a′ und 14b′, die zusammen das zweite Binokular bilden, gemeinsam um die optische Achse 0 des Objektivs 11 drehbar, so daß der zweite Beobachter bezüglich des ersten Beobachters eine beliebige, gewünschte Position einnehmen kann. Dennoch ist dafür gesorgt, daß in all denjenigen Fällen, in denen sich die Positionen des ersten und des zweiten Beobachters nicht um 180° unterschei­ den, der Strahlenteiler das Licht im Strahlengang des ersten Beobachters unvermindert durchläßt, so daß in diesen Fällen die Objekthelligkeit für den ersten Beobachter unvermindert ist.

Bei der in den Fig. 5 und 6 gezeigten zweiten Ausführungs­ form dient als Strahlenteiler ein dünner, halbdurchlässiger Spiegel 15. Das Objekt E wird vom zweiten Beobachter durch das nicht dargestellte zweite Binokular, die im Strahlengang für den zweiten Beobachter angeordneten stufenlos einstell­ baren Varioobjektive 12a′ und 12b′ sowie über einen Umlenkspiegel 16 und den halbdurchlässigen Spiegel 15 beobachtet. Der halbdurchlässige Spiegel 15, der Umlenk­ spiegel 16 sowie die Varioobjektive 12a′ und 12b′ sind gemeinsam um die optische Achse 0 des Objektivs 11 drehbar.

Fig. 6 zeigt den dünnen, halbdurchlässigen Spiegel 15 und den Umlenkspiegel 16 bei Betrachtung in Richtung der optischen Achse 0 des Objektivs 11. Die zwei Abschnitte Aa, die dem Strahlengang des zweiten Beobachters zugeordnet sind, sind als halbdurchlässiger Bereich an den entgegenge­ setzten Enden des dünnen Spiegels 15 ausgebildet. Das an den Abschnitten Aa des Spiegels 15 zu 50% reflektierte Licht trifft auf Abschnitte Ab des Umlenkspiegels 16, wobei die Richtung mittels des Umlenkspiegels 16 veränderbar ist, und gelangt vom Umlenkspiegel 16 zu den Varioobjektiven 12a′ und 12b′. Weil der Spiegel 15 und der Umlenkspiegel 16 sowie die Varioobjektive 12a′ und 12b′ gemeinsam um die Achse 0 drehbar sind, kann der zweite Beobachter das Objekt E aus einer beliebigen, gewünschten Richtung betrachten. Solange die Abschnitte A und Aa sich nicht überdecken, ist die Objekthelligkeit für den ersten Beobachter trotz der Ablenkung von Licht in den zweiten Strahlengang nicht vermindert. In diesem Fall verläuft der Strahlengang des ersten Beobachters überhaupt nicht durch den dünnen, halbdurchlässigen Spiegel 15.

Die anhand der Fig. 5 und 6 beschriebene zweite Ausführungs­ form hat nicht nur den Vorteil, daß sie gewichtssparend ist, sondern bringt auch den folgenden Vorteil mit sich. Dargestellt ist in Fig. 5 der Fall, daß der Umlenkspiegel 16 unter einem Winkel von 45° bezüglich der optischen Achse 0 des Objektivs 11 angeordnet ist, so daß der zweite Beobachter das Objekt E in zur optischen Achse 0 paralleler, senkrechter Richtung betrachtet. Wenn jedoch der Umlenk­ spiegel 16 mit beispielsweise einem Winkel von 67,5° bezüglich der optischen Achse 0 des Objektivs angeordnet wird, kann der zweite Beobachter eine stereoskopische Beobachtung unter einem Winkel von 45° bezüglich der optischen Achse 0 vornehmen. Wenn darüber hinaus der Neigungswinkel des Umlenkspiegels 16 veränderbar ist und entsprechend die zweiten Varioobjektive 12a′ und 12b′ sowie das zweite Binokular verstellbar sind, wird eine Beobachtung unter einem beliebigen Winkel möglich.

Um den beiden Beobachtern jeweils Positionen für leichte und bequeme Beobachtung zu ermöglichen, ist auch bei der ersten Ausführungsform die durch den Prismenstrahlenteiler 13 erzeugte optische Achse für den zweiten Beobachter um 45° bezüglich der optischen Achse 0 des Objektivs 11 geneigt. Es könnte jedoch auch ein Prismenstrahlenteiler 13 zur Anwen­ dung kommen, bei dem die Strahlenteilerfläche P eine andere Neigung als beim gezeigten Ausführungsbeispiel hat und demzufolge die optische Achse des Strahlengangs für den zweiten Beobachter mit der optischen Achse 0 des Objektivs 11 einen anderen Winkel als 45° einschließt.

Eine flach geneigte Strahlenteilerfläche P, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 vorgesehen ist, hat jedoch gegenüber einer steileren Strahlenteilerfläche den Vorteil geringeren Gewichts des Strahlenteilers.

Claims (5)

1. Stereomikroskop für einen ersten und einen zweiten, assistierenden Beobachter, mit einem ersten Binokular für den ersten Beobachter und einem zweiten Binokular für den zweiten Beobachter und einem für beide Beobachter gemeinsa­ men Objektiv sowie einem teildurchlässigen Strahlenteiler zwischen dem Objektiv und dem ersten Binokular, welcher Licht von dem zu beobachtenden Objekt zu dem zweiten Binokular hin reflektiert und zusammen mit dem zweiten Binokular um die optische Achse des gemeinsamen Objektivs drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der teildurchläs­ sige Bereich (Aa, Aa) des Strahlenteilers (13; 15) auf den Strahlengang des zweiten Beobachters beschränkt ist und der außerhalb dieses Strahlengangs liegende, bei der Drehung des zweiten Binokulars (14a′, 14b′) vom Strahlengang des ersten Beobachters überstrichene Bereich des Strahlenteilers voll­ durchlässig ausgeführt ist, so daß bei der Drehung des zweiten Binokulars (14a′, 14b′) der zweite Beobachter immer die gleiche Objekthelligkeit erhält, während der erste Beobachter eine verminderte Objekthelligkeit nur dann erhält, wenn der teildurchlässige Bereich (Aa, Aa) des Strahlenteilers im Strahlengang des ersten Beobachters zu liegen kommt.

2. Stereomikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der teildurchlässige Bereich (Aa, Aa) ein Transmis­ sionsverhältnis von 50% hat.

3. Stereomikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenteiler ein teildurchlässiger Spiegel (15) ist.

4. Stereomikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenteiler ein Strahlenteiler­ prisma (13) ist.

5. Stereomikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß im Strahlengang des zweiten Beobachters dem teildurchlässigen Spiegel (15) ein schwenkbarer Umlenkspie­ gel (16) zugeordnet ist, mittels dessen der Neigungswinkel des zweiten optischen Strahlengangs bezüglich der optischen Achse (0) des Objektivs (11) veränderbar ist.