DE3622126A1

DE3622126A1 - Optical arrangement for a universally pivoting lens of a stereo viewer

Info

Publication number: DE3622126A1
Application number: DE19863622126
Authority: DE
Inventors: Horst Schroeter
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1985-09-02
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1987-03-05
Also published as: DE3622126C2

Abstract

The free pivotability of the lens in conjunction with retention of the basic set-up of the entire viewer and of the position of the operator is achieved in the case of two beam paths fed to a binocular tube (body) due to the fact that - the beam paths are recombined by means of a first optical system into a first common axis of rotation, the rotation about the first axis of rotation being realised by rotating the first optical system, - a second optical system is provided for recombining the beam paths into a second common axis of rotation, which encloses an angle, preferably 90 DEG , with the first axis of rotation, the rotation being realised about the second axis of rotation by rotating the second optical system, - a device for automatic image erection is provided in each beam path, - the first and second optical systems for rotating about the first and second axes of rotation are coupled to one another and to the device for image erection, at least the devices for image erection being connected to a transmission arrangement. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung für ein all seitig schwenkbares Objektiv eines Stereobetrachtungsgerä tes, vorzugsweise eines Operationsmikroskops, bei dem das Bild eines Objekts in zwei Strahlengängen einem Binokular tubus zugeführt wird.The invention relates to an optical arrangement for an all swiveling lens of a stereo viewing device tes, preferably an operating microscope, in which the Image of an object in two beam paths using a binocular tube is fed.

Es ist bereits bekannt (DE 31 05 018), das Objektivteil eines Operationsmikroskops in einer Richtung schwenkbar auszubilden. Über einen schwenkbaren Spiegel wird eine Strahlenkorrektur ausgeführt. Mittels eines vor dem Objek tiv angeordneten Drehkeilpaares wird eine geringfügige Schwenkung der Beobachtungsrichtung senkrecht zur Schwenk ebene des Objektivs realisiert.It is already known (DE 31 05 018), the lens part of a surgical microscope pivotable in one direction to train. A swiveling mirror turns one Radiation correction carried out. Using a front of the object tiv arranged wedge pair is a minor Panning the direction of observation perpendicular to the pan plane of the lens.

Nachteilig ist, daß nur in einer Richtung eine ausreichende Schwenkung zur Erfassung eines möglichst großen Beobach tungsfeldes ohne Veränderungen des Gesamtsystems und der Haltung des Operateurs realisiert werden kann. Dazu kommen mögliche optische Bildfehler durch Verwendung eines Dreh keilpaares.The disadvantage is that sufficient in only one direction Panning to capture the largest possible observer field without changes to the overall system and Posture of the surgeon can be realized. Join in possible optical image errors by using a rotation wedge pair.

Ein weiterer Nachteil ist es, daß die Verstellungen in zwei Koordinatenrichtungen nur separat voneinander durchgeführt werden können, d. h. nicht mit einer Einstellung eine belie bige gewünschte Schräglage des Objektivs zu gewährleisten ist.Another disadvantage is that the adjustments in two Coordinate directions only performed separately from each other can be d. H. not with one setting to ensure the desired inclined position of the lens is.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nach teile und damit eine bequeme Einstellung auf jeden Punkt des Beobachtungsfeldes.The aim of the invention is to eliminate the after share and thus a comfortable adjustment to every point of the observation field.

Aufgabe der Erfindung ist es, die frei schwenkbare Verstel lung eines Objektivs zu gewährleisten und dabei die Grund einstellung des Gesamtgerätes wie auch Arbeitshaltung und Position des Benutzers zu erhalten, wobei innerhalb des Strahlengangs eine automatische Bildaufrichtung gewährlei stet sein muß. Die Aufgabe wird mit einer Anordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruchs ge löst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. The object of the invention is to adjust the freely pivotable adjustment ensure a lens while doing the reason Setting the overall device as well as working posture and Get user's position, being within the Ensure automatic image straightening must be constant. The task is arranged with an order the preamble of the main claim according to the invention Features of the characterizing part of the main claim ge solves. Preferred embodiments are in the subclaims described.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below with reference to the schematic Drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine erfindungsgemäße optische Anordnung mit zwischen den Schwenkachsen angeordneten Bild- Aufrichteprismen, Fig. 1 an inventive optical arrangement disposed between the pivot axes image Aufrichteprismen,

Fig. 2 die getriebetechnische Anordnung zum Antrieb der Bild-Aufrichteprismen entsprechend Fig. 1, Fig. 2, the transmission-power arrangement for driving the image-Aufrichteprismen corresponding to FIG. 1,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der erfindungsge mäßen Anordnung mit den Schwenkachsen nach geordneten Bild-Aufrichteprismen, Fig. 3 shows another embodiment of the erfindungsge MAESSEN arrangement with the pivot axes by parent-screen Aufrichteprismen,

Fig. 4a, 4b die getriebetechnische Anordnung zum Antrieb der Bild-Aufrichteprismen entsprechend Fig. 3. Fig. 4a, 4b, the transmission-power arrangement for driving the image-Aufrichteprismen according to FIG. 3.

In Fig. 1 sind die den dingseitigen optischen Achsen ent sprechenden Strahlengänge 1 und 2 mit einem bzw. zwei Pfei len verdeutlicht. Sie werden mittels Prismen 3 und 4 um gelenkt und durch einen aus zwei 90°-Prismen mit verspie gelten Hypothenusen bestehenden Würfel nach oben bzw. unten abgelenkt. Diese gemeinsame optische Achse bildet eine erste Schwenkachse X-X.In Fig. 1, the optical axes corresponding to the thing-side optical paths 1 and 2 are illustrated with one or two arrows. They are deflected by means of prisms 3 and 4 and deflected upwards or downwards by a cube consisting of two 90 ° prisms with verse that apply hypothenuses. This common optical axis forms a first pivot axis XX .

Die Strahlengänge 1 und 2 werden über Prismen 6 und 7 um gelenkt, durchsetzen die Bild-Aufrichteprismen 8 und 9 und gelangen über Umlenkprismen 10 und 11 in den in gleicher Weise wie Würfel 5 aufgebauten Würfel 12. Die Strahlengänge 1 und 2 werden durch Würfel 12 entlang einer Achse Y-Y abgelenkt, die die zweite Drehachse bildet. Über die beiden Umlenkeinrichtungen 13 und 14 werden die Strahlengänge wie der in die ursprüngliche Richtung umgelenkt. Dabei sind die Eckpunkte 13 und 14 geeignet, Zubehör auszuschließen und können zu diesem Zweck als Teilerwürfel oder Klappspiegel ausgebildet werden. Durch Pfeile wird dargestellt, welche Bildlagen in der Ausgangsstellung bzw. bei Schwenkung um die x- oder y-Achse um 90° entstehen. The beam paths 1 and 2 are deflected by prisms 6 and 7, pass through the image erecting prisms 8 and 9 and pass through deflection prisms 10 and 11 in the cube 12 constructed in the same way as cube 5 . Beam paths 1 and 2 are deflected by cubes 12 along an axis YY , which forms the second axis of rotation. The beam paths are redirected in the original direction via the two deflection devices 13 and 14 . The corner points 13 and 14 are suitable to exclude accessories and can be designed as dividing cubes or folding mirrors for this purpose. Arrows show which image positions arise in the starting position or when swiveled around the x or y axis by 90 °.

Dabei sind ggf. zwischen den Umlenksystemen angeordnete abbildende Systeme oder ihre Teile nicht berücksichtigt. Anhand Fig. 2 soll nachstehend der Bewegungsablauf der erfindungsgemäßen optischen und getriebetechnischen An ordnung dargestellt werden. Der Einfachheit halber soll jeweils eine Drehachse als fest angenommen werden. Bei gleichzeitiger Bewegung um beide Achsen überlagern sich die Antriebsbewegungen entsprechend und die Aufrichte prismen 8 und 9 führen eine resultierende Bewegung aus. Somit bleibt bei einer Schwenkung der Einrichtung in einer beliebigen Richtung die Bildlage immer erhalten. Wird die im Gestell 16 gelagerte Achse y festgesetzt und der dem Objekt zugewandte Teil der Einrichtung, das Frontobjektiv 17 mit den dingseitigen optischen Achsen 1 und 2 und den optischen Teilen 3, 4 und 5 des Systems, in den Lagerstellen 18 eines Zwischenstück 19, also um die x-Achse, geschwenkt, wird durch ein mit dem Front objektiv 17 fest verbundenes Rad 20 ein Kegelrad 21 und ein mit diesem fest verbundenes Rad 22 angetrieben.If necessary, imaging systems arranged between the deflection systems or their parts are not taken into account. With reference to FIG. 2, the movement of the optical and technical gearing to the invention should be displayed properly below. For the sake of simplicity, one axis of rotation should be assumed to be fixed. With simultaneous movement about both axes, the drive movements overlap accordingly and the righting prisms 8 and 9 perform a resulting movement. Thus, the image position is always preserved when the device is pivoted in any direction. If the axis y mounted in the frame 16 is fixed and the part of the device facing the object, the front objective 17 with the optical axes 1 and 2 and the optical parts 3, 4 and 5 of the system, in the bearing points 18 of an intermediate piece 19 , that is pivoted about the x axis, a bevel gear 21 and a gear 22 fixedly connected to it are driven by a gear 20 which is firmly connected to the front lens 17 .

Da die y-Achse festgesetzt ist, werden durch ein mit dem Gestell fest verbundenes Zahnrad 23 die Zahnräder 24 und 25 festgehalten. Eine Drehung des Rades 22 kann sich so mit nur so auswirken, daß sich Räder 26 und 27 auf dem feststehenden Rad 25 abwälzen und dabei über ihre Lager stellen 28, die fest mit Zahnrad 29 verbunden sind, das Zahnrad 29 drehen. Dieses treibt dann direkt oder über ein Zwischenrad 30 zur Erreichung einer gegenläufigen Bewegung der beiden Prismen die beiden Bild-Aufrichte prismen 8 und 9 an.Since the y- axis is fixed, the gears 24 and 25 are held by a gear 23 which is firmly connected to the frame. A rotation of the wheel 22 can only have an effect in such a way that wheels 26 and 27 roll on the fixed wheel 25 and thereby place 28 on their bearings, which are firmly connected to gear 29 , turn the gear 29 . This then drives the two image-raising prisms 8 and 9 directly or via an intermediate wheel 30 to achieve a counter-movement of the two prisms.

Wird dagegen die im Zwischenstück 19 gelagerte Achse x festgesetzt, damit die Räder 21 und 22 festgehalten und dann eine Bewegung des Zwischenstück 19 um die y -Achse eingeleitet. Wird das Rad 24 durch das fest mit dem Ge stell 16 verbundene Rad 23 in Drehung versetzt und mit ihm auch Rad 25. On the other hand, the axis x mounted in the intermediate piece 19 is fixed so that the wheels 21 and 22 are held and then a movement of the intermediate piece 19 about the y axis is initiated. Is the wheel 24 rotated by the fixed to the Ge stell 16 connected wheel 23 and with it also wheel 25th

Das Rad 25 kann jedoch nur drehen, wenn die beiden Räder 26 und 27 auf dem feststehenden Rad 22 abrollen, dabei ihre Lagerstellen und letztlich auch die Prismen 8 und 9 drehen.However, the wheel 25 can only turn when the two wheels 26 and 27 roll on the fixed wheel 22 , thereby rotating their bearing points and ultimately also the prisms 8 and 9 .

Anstelle eines Zahnradgetriebes der beschriebenen Form sind auch andere Antriebsarten, wie Hebelgetriebe, denk bar. Eine Nachführung der Prismen über eine entsprechende Elektronik unter Verwendung von Drehmeldern und Schritt motoren ist ebenfalls möglich.Instead of a gear transmission of the form described other types of drives, such as lever gears, are also possible bar. A tracking of the prisms via a corresponding one Electronics using resolvers and step motors are also possible.

In Fig. 3 sind wiederum die dingseitigen optischen Achsen mit 1 und 2 gekennzeichnet. Die Strahlengänge 1 und 2 werden über Umlenkprismen 3 und 4 in eine gemeinsame horizontale Schwenkachse Z-Z umgelenkt. Durch den ana log Fig. 1 aufgebauten Würfel werden die Strahlengänge nach oben bzw. unten in eine zweite Schwenkachse x-x, senkrecht zur Schwenkachse Z-Z, abgelenkt und durch setzen nachfolgend die Bild-Aufrichteprismen 8 und 9. Die beiden Eckpunkte 6 und 7 können wiederum wie in Fig. 1 für den Anschluß von Zubehör ausgebildet werden. Durch Pfeile wird wiederum dargestellt, welche Bildlagen in der Ausgangsstellung bzw. bei Schwenkung um die x- oder z-Achse um 90° entstehen, wobei wiederum abbildende Systeme oder Teile davon nicht berücksichtigt wurden.In Fig. 3 again the thing-side optical axes are labeled 1 and 2 . The beam paths 1 and 2 are deflected into a common horizontal pivot axis ZZ via deflecting prisms 3 and 4 . By the ana log Fig. 1 assembled cube, the beam paths up and down xx in a second pivot axis, deflected perpendicular to the pivot axis ZZ and subsequently set the image-Aufrichteprismen 8 and 9. The two corner points 6 and 7 can in turn be designed as in Fig. 1 for the connection of accessories. Arrows in turn show which image positions arise in the starting position or when swiveled around the x or z axis by 90 °, with imaging systems or parts thereof not being taken into account.

In Fig. 4a und 4b ist eine getriebetechnische Anordnung zur automatischen Bildaufrichtung entsprechend der op tischen Anordnung in Fig. 3 dargestellt.In Fig. 4a and 4b, a technical arrangement for automatic image erection is shown in accordance with the optical arrangement in Fig. 3.

Wird die im Gestell 31 gelagerte x-Achse festgesetzt und somit eine Drehung des Zwischenstücks 32 um diese Achse verhindert, das Frontobjektiv 33 mit den dingseitigen optischen Achsen 1 und 2 um die z-Achse gedreht, dann dreht ein fest mit dem Frontobjektiv 33 verbundenes Zahn rad 34 ein Zahnrad 15 und dieses treibt ein Doppelzahnrad 35 an, das direkt mit dem Aufrichteprisma 9 verbunden ist. Über ein Zahnrad 36 wird Prisma 8 angetrieben. If the x- axis mounted in the frame 31 is fixed and thus rotation of the intermediate piece 32 about this axis is prevented, the front objective 33 with the optical axes 1 and 2 on the side is rotated about the z- axis, then a tooth fixedly connected to the front objective 33 rotates wheel 34 a gear 15 and this drives a double gear 35 which is connected directly to the erecting prism 9 . Prism 8 is driven by a gear 36 .

Wird dagegen die im Zwischenstück 32 gelagerte z-Achse festgehalten und das Zwischenstück 32 um die x-Achse gedreht, dann nimmt das festgesetzte Zahnrad 34 das Zahn rad 15 mit und dieses treibt wie oben beschrieben die Prismen an.In contrast, if the z- axis mounted in the intermediate piece 32 is held and the intermediate piece 32 is rotated about the x- axis, then the fixed gear 34 takes the toothed wheel 15 with it and this drives the prisms as described above.

Auch hier ist leicht einzusehen, daß bei gleichzeitiger Bewegung um beide Achsen sich die Antriebsbewegungen über lagern und die Prismen eine resultierende Bewegung aus führen.Here too it is easy to see that at the same time Movement around both axes over the drive movements store and the prisms a resulting movement to lead.

Claims

1. Optical arrangement for a swiveling lens of a stereo viewing device, preferably an operating microscope, in which the image of an object in two beam paths is fed to a binocular tube, characterized in that

the beam paths are brought together in a first common axis of rotation by means of a first optical system, the rotation about the first axis of rotation being realized by rotating the first optical system,
a second optical system for merging the beam paths into a second common axis of rotation, which includes an angle with the first axis of rotation, preferably 90 °, is provided, the rotation about the second axis of rotation being realized by rotating the second optical system,
- A device for self-active image erection is provided in each beam path
- The first and second optical system for rotation about the first and second axes of rotation are coupled with one another as with the device for image erection, wherein at least the devices for image erection are connected to a gear arrangement.

2. Optical arrangement according to claim 1, characterized records that to rotate the first and second op table system and the facilities for imaging direction gear arrangements are provided, the communicate with each other.

3. Optical arrangement according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the first and second optical System coupled by a gimbal are.

4. Optical arrangement according to claim 2, characterized records that a transmission coupling of the transmission orders is provided.

5. Optical arrangement according to claim 2, characterized net that the gear assemblies are electrically driven and be controlled.

6. Optical arrangement according to claim 5, characterized net that the control of a common tax unit is realized.

7. Optical arrangement according to claim 1, characterized net that the merging of the beam paths on two, with mirrored surfaces facing each other, in un prisms arranged in close proximity to one another, the are preferably cemented.

8. Optical arrangement according to claim 1, characterized net that the image erection facilities between the pivot axes are arranged.

9. Optical arrangement according to claim 1, characterized net that the first and second axes of rotation lie in one plane gene.

10. Optical arrangement according to claim 9, characterized records that the devices for image erection of the subordinate level of the axes of rotation.

11. Optical arrangement according to one of claims 1-10, characterized in that the facilities for Rotating prisms are image erection.