DE60023015T2

DE60023015T2 - Adapter für eine Mikroskopkamera mit Steuerungsmotoren

Info

Publication number: DE60023015T2
Application number: DE60023015T
Authority: DE
Inventors: Avi Grinblat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2020-04-19
Also published as: ATE306090T1; DE60023015D1; EP1216431B1; EP1216431A1; EP1216431A4

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Adapter, um eine Videokamera mit einem Mikroskop zu verbinden, und insbesondere solch einen Adapter, um ein Operations- oder Diagnosemikroskop mit einer Kamera zu verbinden.
Stand der Technik
Gegenwärtig ist eine Anzahl von Adaptern kommerziell verfügbar, um eine "Video"-Kamera mit einem Mikroskop zu verbinden. Videokameras umfassen einen Analogvideo-, Digitalvideo- und digitale Standbildkameras einschließlich Einfach- und Mehrfach-CCD's (ladungsgekoppeltes Bauelemente). Im Allgemeinen ist die Videokamera klein und verwendet ein integriertes, elektronisches Abbildungsgerät, wie beispielsweise ein CCD (ladungsgekoppeltes Bauelement). Das Mikroskop kann ein Stereohellfeld-Mikroskop sein. Solche Adapter werden von führenden wissenschaftlichen Herstellern für Chirurgie- bzw. Diagnosemikroskope einschließlich Nikon, Leika-Wild und Zeiss zur Verfügung gestellt.
Wenn chirurgische Stereomikroskope für bestimmte Arten von chirurgischen Eingriffen oder Diagnosen, wie beispielsweise chirurgische Eingriffe am Ohr, der Nase, dem Hals, dem Gehirn, dem Rückenmark und dem Auge (insbesondere bei operativen Netzhautbehandlungen) und anderen Arten der Mikrochirugie oder Diagnosen zum Einsatz kommen, ist es wichtig, das die genaue Stelle, die von Interesse ist, in dem Abbildungsbereich der Bildebene der Videokamera zentriert wird, und dass das Bild scharf ist. Das Bild wird auf einem Monitor dargestellt und kann von dem behandelnden Chirurg, anderen Mitgliedern des Operationsteams und Studenten beobachtet werden. Das Bild kann übertragen werden; beispielsweise kann ein Echtzeitbild im Internet übertragen werden.
Obwohl der Patient bei Augenoperationen vollständig betäubt ist, ist der Augapfel dynamisch und kann sich bewegen. In diesem Falle bewegt sich sein Bild ebenfalls auf dem Monitor, so dass der Behandlungsbereich nicht zentriert und sogar gar nicht mehr auf dem Bildschirm des Monitors sein kann. Bei Gehirnoperationen befindet sich das Behandlungsgebiet häufig am Rand der Öffnung, so dass es außerhalb des Abbildungsbereichs der Kamera zu liegen kommen kann. Bei Ohroperationen wird das Mikroskop häufig während der Operation in unterschiedliche Winkel geneigt, wodurch das Behandlungsgebiet außerhalb des Zentrums oder des Abbildungsbereichs der Kamera zum Liegen kommen kann.
Bei einigen industriellen Anwendungen, wie beispielsweise der mikroskopischen Untersuchung von Leiterplatten und integrierten Schaltungen kann sich das zu untersuchende Gerät während der Untersuchung geringfügig bewegen. Es wäre hilfreich, das Bild zu bewegen, ohne dabei das Mikroskop, das zu untersuchende Gerät oder die Kamera zu bewegen.
Wenn der Gegenstand, welcher für eine Operation von Interesse ist, ein Abschnitt der Netzhaut eines Patienten ist und sich außerhalb des Zentrums befindet oder unscharf ist, oder soweit außerhalb des Zentrums liegt, dass er sich außerhalb des Bildschirms des Monitors befindet, kann das angezeigte Bild verwirrend oder irreführend sein. Bei vielen kritischen chirurgischen Eingriffen ist es wichtig, dass das Bild auf dem Bildschirm des Monitors zentriert und scharf ist. Es wäre wünschenswert, wenn das Bild von einem Benutzer bewegt werden könnte, und zwar unabhängig von der Bewegung des Mikroskops und ohne die heikle Arbeit des Chirurgen zu stören.
Im Allgemeinen ist der Chirurg mit der Operation beschäftigt und würde das Mikroskop oder die Kamera nicht bewegen, um das Bild zu zentrieren. Außerdem würde der Chirurg üblicherweise das Mikroskop nicht berühren wollen, um das Bild zu zentrieren, da dies seine Sicht durch das Mikroskop stören könnte.
Das U.S.-Patent 5,052,789 zeigt eine Fernsehkamera, welche mit einem stereoskopischen Mikroskop verbunden ist. Der Strahlengang zu der Kamera umfasst ein Paar Prismen und Fokussierungslinsen. Diese Druckschrift offenbart jedoch keinen Zentrierungsmechanismus oder wie die Fokussierungslinsen gesteuert werden. Das U.S.-Patent 5,497,267 trägt den Titel "Video Microscope" und war im U.S.-Stammpatent 5, 652,676 genannt.
Das U.S.-Patent 5,002,376 zeigt in der 2 ein Stereomikroskop für die Chirurgie, welches eine Zoomröhre für eine Kamera aufweist. Das U.S.-Patent 4,277,130 offenbart ein Zoomlinsensystem für eine Kamera in einem Stereomikroskop.
US 5,652,676 offenbart einen Adapter, welcher eine kleine integrierte Fernsehkamera mit der Beobachtungsschnittstelle eines Mikroskops verbindet. Der Adapter besitzt eine Linse, um das Bild von dem Mikroskop zu fokussieren, wobei die Linse in einem verschiebbaren Linsenhalter montiert ist. Der Linsenhalter wird durch Drehung eines händisch betätigbaren Steuerknopfs verschoben, welcher mit einem Zahnradgetriebe verbunden ist, welches mit einer Zahnstange an dem Linsenhalter kämmt. Ein Spiegel im Gehäuse des Adapters reflektiert das Bild in seiner normalen Stellung um 45° und ist als flacher, scheibenförmiger Spiegel ausgebildet, welcher zur allseitigen Bewegung um sein Zentrum befestigt ist. Der Winkel des Spiegels wird durch einen fingerbetätigten Steuerstab eingestellt, welcher mit dem Spiegel über ein Verbindungssystem verbunden ist, welches eine größere Kugel, eine kleinere Kugel, welche in einer Bohrung der größeren Kugel befestigt ist, und zwei Ritzelpaare oder drehbare Halterungen aufweist. Der Adapter kann von einer Fernsteuerung mit Hilfe eines geeigneten Motorsystems betrieben werden, welches mit dem Steuerstab verbunden ist, und das Motorsystem kann von einer Fernsteuerung, wie beispielsweise ein Joystick gesteuert werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Adapter wie im Anspruch 1 näher beschrieben für ein Mikroskop, insbesondere ein chirurgisches oder industrielles Stereomikroskop, zur Verfügung gestellt, welcher eine Videokamera mit dem Mikroskop verbindet. Der Adapter erlaubt es einem Benutzer, wie beispielsweise einer Krankenschwester oder einem Techniker, das Bild zu steuern, welches von der Videokamera gesehen wird. Diese Steuerung des Bildes kann eine Fernsteuerung von jeder Stelle in dem Operationssaal oder von einer entfernten Position sein, welche beispielsweise über das Internet kommuniziert. Dies ermöglicht es, ein exaktes Bild einer Live-Operation zu übertragen, ohne den Operateur zu stören und ohne das Mikroskop zu berühren. Der Adapter wird über einen üblichen PC (Personal Computer) unter Verwendung einer PC-Motorsteuerungsplatine gesteuert, oder er kann über ein zugehöriges Joystick-Computersteuerungssystem gesteuert werden. Der PC ist vorzugsweise in der Lage, einzelne Bilder ("frame grabber") oder eine Bildfolge zu zeigen. Der Adapter ist ein Kommunikationswerkzeug, um während einer Operation ein Operationsgebiet der Mikrochirurgie in der Sicht eines Monitors zu halten, ohne das Mikroskop oder die Kamera anzufassen.
Die Steuerungen des Adapters sind unabhängig von dem Mikroskop, so dass das Bild in X-Y-Lage bewegt, in der Schärfe eingestellt, hinsichtlich der Belichtung geändert und auch hinsichtlich der Vergrößerung verändert werden kann, ohne dabei das Mikroskop zu berühren. Beispielsweise kann ein genauer Vergrößerungsmaßstab über eine Fernbetätigung des Zoom-Linsen-Systems eingestellt werden, wenn eine Veränderung der Vergrößerung durch eine Betätigung des Mikroskops schwierig oder nicht möglich ist. Der Adapter besitzt (i) einen unabhängigen Motor, welcher von dem Benutzer gesteuert wird, um das Bild mit dem Abbildungsgerät der Kamera scharf zu stellen; (ii) zwei unabhängige Motoren, von denen jeder von dem Benutzer gesteuert wird, und welche eine mehrdirektionale (X-, und Y-Achse) Orientierung des Bildes ermöglichen, indem ein Spiegel oder ein Prisma bewegt wird; (iii) ein automatisches Motorsteuerprogramm (Standardposition), um die gerichteten Motoren so zu steuern, dass sie den Spiegel zurück in seine voreingestellte Mittelposition überführen, wenn er freigegeben ist; und (iv) einen unabhängigen Motor, welcher durch den Benutzer gesteuert wird, um die Öffnung zur Helligkeits-Steuerung (Blende) einzustellen; und (v) einen unabhängigen Motor, welcher von dem Benutzer gesteuert wird, um die Vergrößerung des Bildes durch Betätigung eines Zoom-Linsen-Systems einzustellen.
Der Adapter besitzt ein erstes Motorsteuerungssystem, welches den Fokus der Kamera durch eine axiale Bewegung der Trommel des Zoom-Linsen-Systems einstellt. Der Adapter besitzt zweite und dritte Motorsteuerungssysteme, welche einen Spiegel bewegen, wodurch das Bild von dem Mikroskop bezüglich der X- und Y-Achsen (oder beliebige Kombinationen) in Bezug auf die Bildebene (Abbildungsgerät) der Kamera ausgerichtet werden kann, so dass der Gegenstand von Interesse in dem beobachteten Objekt auf der Bildebene der Kamera zentriert werden kann.
Das erste Motorsteuerungssystem zum Scharfstellen besteht vorzugsweise aus einem Präzisionspulsmotor, welcher einen Digitalencoder und eine Abtriebswelle aufweist, welche ein längliches, darauf angeordnetes Schneckengetriebe umfasst. Das Schneckengetriebe kämmt mit einem Schraubengewinde, welches an der Trommel des Zoom-Linsen-Systems befestigt ist. Eine Drehung des Schneckenantriebs bewegt die Trommel des Zoom-Linsen-Systems näher oder weiter weg in Bezug auf die Beobachtungsschnittstelle, um das Bild scharf zu stellen.
Ein flacher, scheibenartiger Spiegel ist in seiner normalen Stellung so befestigt, dass er das Bild unter 45° zu dem Fokuslinsensystem (Zoom-Linsen-System) in die Bildebene der Fernsehkamera reflektiert. Ein alternativer Reflektor ist ein Prisma. Ein Steuerstab (länglicher Arm), welcher in sämtlichen Richtungen drehbar ist, ist an einem Bügel an der Rückseite des Spiegels befestigt. Der Steuerstab ist an seinem gegenüberliegenden Ende an einer Kugel befestigt. Die Kugel wird in einem Kugelgehäuse gehalten und das Kugelgehäuse ist Teil eines Bügels mit einem Zahntrieb. Der Bügel besitzt eine Bohrung mit inneren Schrägzahnradzähnen, welche mit einem Schneckenantrieb kämmen, der an einer Abtriebswelle eines Präzisionspulsmotors für die X-Richtung befestigt ist. Das Bügelbauteil ist gestreckt ausgebildet und weist einen Arm mit Getriebezähnen auf, welche mit Getriebezähnen eines Getriebes kämmen, welches an einer Welle eines Präzisionspulsmotors für die Y-Richtung befestigt ist.
Der Spiegel kann um seinen Mittelpunkt bei jedem beliebigen Winkel durch seinen Mittelpunkt durch Bedienung des Steuerstabes gedreht werden. Der Steuerstab wird durch den X- und/oder den Y-Pulsmotor bewegt. Socl eine Beeinflussung des Spiegels ändert das Zentrum des empfangenen Bildes in Bezug auf die Bildebene der Fernsehkamera, was es ermöglicht, den Bereich, welcher von dem beobachteten Objekt von Interesse ist, auf die vertikale und horizontale Mittellinie der Bildebene zu zentrieren, wodurch folglich sein Bild in der vertikalen und horizontalen Mittellinie des Bildschirms des Monitors zentriert werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine seitliche Querschnittsdarstellung des Adapters der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vordere Querschnittsdarstellung entlang der Linie A-A der 1;
3 ist eine perspektivische Darstellung des Getriebebügels;
4 ist eine Draufsicht auf den Getriebebügel;
5 ist eine seitliche Querschnittdarstellung des Zoom-Linsen-Systems;
6 ist eine seitliche Ansicht der Zoom-Linsen-Trommel, welche den Zoom-Steuerungsmotor zeigt;
7 ist eine Draufsicht auf alternative X-, Y-Motoren;
8 ist eine seitliche Querschnittsdarstellung eines Abschnitts eines alternativen Adapters; und
9 ist eine frontale Querschnittdarstellung, welche die Motoren der 7 und den Abschnitt der 8 zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie die 1 zeigt, besitzt ein Stereomikroskop 10 eine Betrachtungsschnittstelle (Öffnung) 11 mit einer geeigneten Optik, um es zu ermöglichen, das Bild des betrachteten Objektes durch eine Fernsehkamera 12 abzubilden. Beispielsweise verkaufen die führenden Mikroskophersteller, wie beispielsweise Nikon, Canon, Zeiss und Leika-Wild Mikroskope mit solche einer Beobachtungsschnittstelle. Eine geeignete Videokamera 12 ist vorzugsweise eine leichte, integrierte Kamera unter Verwendung eines CCD-Abbildungsgeräts (ladungsgekoppeltes Bauelement) in ihrer Bildebene. Geeignete Kameras sind die Modelle mit den Nummern DXC 003, DXC 999, DXC 760, DXC 960, DXC 107, DXC 101 von Sony (TM) und Kameras von JVC, Panasonic, Toshiba und Ikegami. Die Kameras umfassen Bajonett- oder standardisierte "C"-Halter. Der Adapter ist für die meisten Kameratypen geeignet, welche in medizinischen und industriellen Anwendungen zum Einsatz kommen.
Der Adapter 15 der vorliegenden Erfindung passt zwischen das Mikroskop 10 und die Kamera 12. Der Adapter 15 weist ein Gehäuse 16 auf, welches vorzugsweise aus Metall gefertigt und röhrenförmig ist (ringförmiger Querschnitt). Das Gehäuse 17 weist imaginäre Zentralachsen 18, 19 auf und die Achse 18 weist einen Winkel von 90° relativ zu der Achse 19 in der selben imaginären Ebene auf.
Ein Zentrierungssystem 20 ist innerhalb des Gehäuses 16 angeordnet und umfasst einen Glasspiegel 21. Der Spiegel ist eben mit einer Brennweite von F.5 ausgebildet und ist scheibenförmig (rund), d.h. wie eine flache Münze geformt. Der Spiegel 21 weist eine hochreflektierende Frontfläche auf. Der Spiegel ist "supereben", d.h. eben bis zu einer Viertel Interferenz. Alternativ kann anstelle des Spiegels an Prisma verwendet werden. Der Spiegel 21 ist auf einem Bügel 22 befestigt, welcher auf einer kardanartigen Anordnung 23 befestigt ist, welche es dem Spiegel 21 erlaubt, in sämtlichen Richtungen um sein Zentrum herum verdreht zu werden, d.h. um um zwei Achsen gedreht zu werden, welche rechtwinklig zueinander sind (imaginäre X- und Y-Achsen). Die X-Achse geht in der 1 in die Tiefe der Zeichenebene und erstreckt sich durch die Stifte 25 in der 2. Die Y-Achse geht in der 2 in die Tiefe der Zeichenebene und durch die Stifte 32, 33 in der 1.
Der Bügel 22 wird von seinen zwei gegenüberliegenden schaftartigen Stiften 25 drehbar gelagert, welche in runden Einkerbungen 27 des kardanartigen Bauteils 29 drehbar angeordnet sind.
Der Bügel 22 kann im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn um die Mitte der Arme 25 (1) gedreht werden. Das Kardanbauteil 29 weist zwei gegenüberliegende Einkerbungen 30, 31 auf, welche hier die Enden der Stifte 22, 23 einschließen. Die Stifte 32, 33 sind in dem röhrenförmigen Halterbauteil 34 befestigt, welches in dem Gehäuse 16 gehalten wird. Das Kardanbauteil 29 ist um die Stifte 32, 33 drehbar.
Das innere Ende (nahe Ende) eines Verlängerungsarmes 35 (Steuerstab) ist an dem Bügel 22 befestigt. Eine kleine Kugel 36 ist an dem äußeren Ende (entferntes Ende) des Verlängerungsarmes 35 (Steuerstab) befestigt und passt in ein Kugelgehäuse 37 (teilweise sphärischer Sitz), welches an den inneren Wandungen der Bohrung 38 des Getriebebügels 54 gebildet ist.
Wie die 1 und 2 zeigen, umfasst der Adapter 15 vier digitale Pulsmotoren. Diese Motoren und der Zoomsteuerungsmotor 80 sind jeweils präzise Gleichstrom-Digitalpuls-Motoren, von denen jeder einen internen Encoder zur Weiterleitung seiner Wellenstellung sowie eine sich extern erstreckende Abtriebswelle aufweist. Sie werden über digitale Befehle gesteuert, die von einer Steuerungs-CPU erzeugt werden, welche ein PC (Personal Computer) sein kann. Die Motoren können über Maxim, Schweiz, bezogen werden und sind präzise Gleichstrom-Servo-Motoren.
Der erste Motor 130 steuert die Blende (Irisblende). Seine Abtriebswelle 131 weist ein daran befestigtes Zahnrad 132 auf, welches mit den Zahnradzähnen am Ende eines Steuerhebels 133 kämmt. Der Hebel 133 steuert das Öffnen und Schließen der Lamelleniris 134 (stellt die Öffnung ein), welche in gewöhnlicher Weise unter Verwendung von überlappenden Lamellen aufgebaut ist. Eine Präzisionsirislinse mit einer über einen Hebel einstellbaren Öffnung im Bereich 1 bis 30 mm (min. 1 mm – max. 30 mm) kann beispielsweise über Edmund Scientific, Barrington, New Jersey, bezogen werden.
Der zweite Motor 40 steuert den Fokus, in dem die Zoom-Linsen-System-Trommel 41 des Zoom-Linsen-Systems 82 innerhalb ihrer Spur bewegt wird. Der Motor 40 weist eine Abtriebswelle auf, an der ein Schneckengetriebe 42 befestigt ist. Das Schneckengetriebe 42 rotiert in den Lagern 44a, 44b. In der 1 weist die Trommel 41 zwei externe Halter 46a, 46b auf, welche verwendet werden, um händisch Nocken im Inneren der Trommel zu betätigen und um dadurch die Vergrößerung (Zoom) einzustellen. Die Vergrößerung (Zoom) wird vorzugsweise durch einen Motor eingestellt, welcher durch einen Computer gesteuert wird, wie dies in der 6 gezeigt ist.
Die Zoom-Systeme 82 und 83 sind Videolinsen, welche eine händische oder vorzugsweise motorisierte Einstellung des Zooms und eine motorisierte Einstellung des Fokus aufweisen. Vorzugweise zoomen sie im Bereich einer Brennweite (mm) von 60 mm bis 120 mm. Der Bereich der Brennweite, welcher für das Zoom-Linsen-System gewählt wird, hängt von der Verwendung des Mikroskops sowie der Kamera und der gewünschten Vergrößerung ab und liegt in einem Zoombereich von 60 mm und umfasst 100 mm für Augenoperationen, 100 mm für Nasen- und Halsoperationen und 140 mm im Bereich der Neurochirurgie.
Wie die 5 zeigt, weist das bevorzugte Zoom-Linsen-System 83 eine zylindrische Trommel 84 auf. Diese Trommel 84 wird zur Steuerung des Fokus durch den Motor 40 bewegt (das Linsensystem 83 wird bewegt), wie dies in der 1 gezeigt ist. Die Trommel 84 ist mit Schrauben 85 an einem inneren Ring 86 befestigt. In dem Ring 86 ist eine Compound-Linse 87 eingebaut.
Wie die 6 zeigt, weist ein Pulsmotor 80 einen Encoder auf und wird wie die anderen Motoren durch die Steuerungs-CPU gesteuert. Seine Abtriebswelle 91 ist mit einem Rechtwinkelgetriebe 92 verbunden, dessen Abtriebswelle 93 an ihrem Ende ein Antriebsritzel 94 aufweist. Das Antriebsritzel 94 kämmt mit den Zahnradzähnen mit der Zahnstange 95. Die Zahnstange 95 ist an dem inneren Ring 89 befestigt. Um eine Zoomeinstellung zu erzielen, wird der Motor 80 betrieben, wodurch das Antriebsritzel 94 gedreht wird. Solche eine Drehung des Ritzels 94 bewegt die Zahnstange 95, wodurch der Ring 89 und seine Linse 88 zur Einstellung der Vergrößerung bewegt wird.
Ein dritter Motor 50 und ein vierter Motor 60 steuern die Bewegung des Spiegels 21 um die X- bzw. Y-Achse. Der Motor 50 weist eine Abtriebswelle 58 auf, welche mit dem Schneckengetriebe 51 verbunden ist, wobei das Schneckengetriebe 51 drehbar von den Lagern 52a, 52b getragen wird. Ein Getriebebügel 53 weist eine Bohrung 59 mit innen liegenden Zahnradzähnen auf, welche mit dem Schneckengetriebe 51 kämmen. Wenn das Schneckengetriebe sich dreht, bewegt es den Bügel 53 entsprechend dem Pfeil B nach vorne und hinten. Der Bügel 53 ist langgestreckt, so dass seine langgestreckten Zähne 55 in Kämmung mit den schmalen Zähnen 61 verharren, wenn die Vorrichtung in Richtung B verschoben wird. Der Bügel 43 ist im Wesentlichen L-förmig und weist einen Arm 54 mit Zahnradzähnen 55 an seinem freien Ende auf (2). Die Zahnradzähne 55 kämmen mit den Zahnradzähnen des Getriebes 61. Der Bügel 53 weist einen aufrecht stehenden Arm 56 auf, worin eine Bohrung 57 ausgebildet ist. Die Bohrung weist zwei gegenüberliegende sphärische Kerben 38, 39 in der Nähe ihres Kopfendes auf, welche die Kugel 36 aufnimmt und ein Kugelgehäuse bilden.
Im Betrieb wird der Benutzer ein Steuersignal unter Verwendung einer Computertastatur, eines Joysticks, einer Maus oder einer anderen Steuervorrichtung erzeugen, um den Spiegel in eine beliebige Richtung (um die X- und Y-Achse) zu bewegen. Das Steuersignal wird in die entsprechende Anzahl von Pulsen von einer Leiterplatte einer Computer-CPU (nicht gezeigt) umgewandelt. Der Motor 50 wird aktiviert und dreht das Schneckengetriebe 51 beispielsweise um 3° im Uhrzeigersinn (wie in der 2 gezeigt). Hierdurch wird der Bügel 53 veranlasst, sich nach rechts zu bewegen, wodurch die Kugel 37 nach rechts (1) gezogen wird. Die Kugel 36 ist an dem Arm 35 befestigt und die kardanische Aufhängung 29 wird an den Stiften 25 gedreht, so dass sich der Spiegel in die entgegen gesetzte Richtung bewegt (Richtung entgegengesetzt zu Pfeil A und entgegen dem Uhrzeigersinn um die Stifte 25 – die X-Achse).
Um den Spiegel 21 um die X-Achse zu bewegen, erzeugt der Benutzer ein Y-Achsensteuersignal. Der Motor 60 wird aktiviert und seine Welle 62 dreht sich beispielsweise um 3° (2) im Uhrzeigersinn. Das Getriebe 61 dreht sich um 3° im Uhrzeigersinn, wodurch der Bügelarm 54 veranlasst wird, sich um 3° entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen (2). Wenn der Arm 46 sich entgegen dem Uhrzeigersinn um 3° dreht, bewegt er die Kugel 36 nach links (2). Das Kopfende des Arms 35 und der Spiegel werden im Uhrzeigersinn um 3° gedreht (um die Y-Achse). Das Bild des Spiegels, welches das Bild des von dem Mikroskop beobachteten Objektes ist, kann in jede beliebige Richtung gedreht werden, so dass jeder beliebige Abschnitt dieses Bildes auf jeden beliebigen Abschnitt der Bildebene der Kamera gerichtet werden kann.
Die Mikroskophalterung umfasst einen Ring 70, welcher einen röhrenförmigen Nasenabschnitt 71 aufweist, welcher an dem Gehäuse 16 befestigt ist. Der Nasenabschnitt 71 passt in eine Beobachtungsschnittstelle des Mikroskops. An dem Gehäuse 16 ist ein Befestigungsring 72 mit einer Befestigungsschraube 73 befestigt und wird verwendet, um die Fernsehkamera zu befestigen. Der Ring 72 nimmt gewöhnliche Kamerabefestigungssysteme auf, einschließlich "C"- und bajonettartige Halterungen.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Spiegel automatisch in sein Zentrum (Normalstellung) auf einen von einem Benutzer erzeugten Befehl oder/und als Standardeinstellungsoption zurückkehrt. Der Computer oder die CPU-Platine speichert die Mittelstellung in ihrem Speicher. Er speichert ebenfalls die aktuelle Position des Spiegels in seinem Speicher, welche er von den Encodern der X- und Y-Motoren erhält. Wenn der Benutzer die Mittelstellung anweist, subtrahiert (oder addiert) der Computer die aktuelle Position von der Mittelstellung und gibt die digitalen Pulssignale aus, um den X- und/oder den Y-Motor mit Energie zu versorgen, um den Spiegel in seine Mittelstellung zu bewegen.
Die 7 bis 9 zeigen ein alternatives Motorensystem, um die Bewegung des Spiegels 21 um die X- und Y-Achse zu steuern. Dieses Motorsystem verwendet anstelle der Motoren 50 und 60 einen dritten Motor 100 und einen vierten Motor 101. Die Motoren 100, 101 sind ebenfalls Gleichstrom-Servo-Puls-Motoren mit digitalen Encodern und werden von der Steuerungs-CPU gesteuert. Die Abtriebswelle 102 des Motors 100 und die Abtriebswelle 103 des Motors 101 sind Wellen mit Schraubengewinde. Die Welle 102 ist in eine dreieckige Platte (Schieber) 104 geschraubt und die Welle 103 ist in eine dreieckige Platte (Schieber) 105 geschraubt.
Wie die 7 zeigt, wird die Platte 104 in die B- (vorwärts) und A- (rückwärts) Richtungen durch eine Drehung der Welle 102 in Uhrzeigerrichtung bzw. entgegen der Uhrzeigerrichtung bewegt. In entsprechender Weise wird die Platte 105 in die B- und A-Richtungen durch Bewegung der Welle 102 in Uhrzeigerrichtung bzw. entgegen der Uhrzeigerrichtung bewegt.
Wie die 8 zeigt, ist der Arm 35' (welche die selbe Funktion hat wie der Arm 35'') an seinem freien Fußende an der Feder 106 befestigt, deren anderes Ende an der festen Stelle 107 angeschlossen ist.
Wie die 9 zeigt, überlappen sich die dreieckigen Platten (Schieber) 104, 105 und befinden sich mit dem Verlängerungsarm (Steuerstab) 35' in Kontakt. Wenn die Platte 104 vorrückt (Richtung B der 7), drückt sie den Arm 35' in die Richtung B und ebenfalls in die Richtung C, da der Arm 35' auf der vorderen Fläche 108 der Platte 104 gleitet. Die Steuerung des Benutzer der Motoren 100, 101 ermöglicht eine Bewegung des Arms (Steuerstab) 35' in den A-B-, C-D-Richtungen. Für eine Bewegung beispielsweise in der Richtung A werden beide Wellen 102, 103 gleichzeitig gedreht, und zwar in der selben Richtung und mit der selben Winkeldrehung.
Die Platten 104, 105 können frei aufeinander gleiten und überlappen sich so, dass sie sich nicht drehen. Sie können gleitend in Rahmenbauteilen (nicht gezeigt) angeordnet sein.

Claims

Adapter (15) angepasst, um zwischen eine Fernsehkamera (12), die eine Bildebene mit einer Mitte aufweist und ein Mikroskop (10), welches ein Bild erzeugt, positioniert zu werden, wobei der Adapter (15) ein Bild eines Objekts, das von dem Mikroskop (10) gesehen wird, an die Fernsehkamera (12) übermittelt, wobei der Adapter (15) aufweist: a) ein Gehäuse (16); b) Fokussierungs-Mittel (82, 83) innerhalb des Gehäuses (16), um das Bild zu fokussieren; c) einen Reflektor (21) der innerhalb des Gehäuses (16) angebracht ist, Reflektorbefestigungs-Mittel (22, 23), um den Reflektor für eine Schwenkbewegung um zwei imaginäre Achsen (x, y) anzubringen; c1) einen Steuerstab (35), der sich in dem Gehäuse erstreckt und der auf das Reflektorbefestigungs-Mittel einwirkt; d) ein erstes Motor-Mittel (50), das mit dem Steuerstab (35) verbunden ist, um den Reflektor (21) um eine Achse (x) zu bewegen; und e) ein zweites Motor-Mittel (60), das mit dem Steuerstab (35) verbunden ist, um den Reflektor um die andere Achse (y) zu bewegen, womit das erste und zweite Motor-Mittel (50, 60) den Reflektor (21) bewegen, dass ein ausgewählter Teil des Bildes in der Mitte der Bildebene der Kamera reflektiert wird; f) wobei das erste und zweite Motor-Mittel innerhalb des Gehäuses (16) angeordnet sind.
Adapter nach Anspruch 1, wobei das Fokussierungs-Mittel ferner aufweist: einen Linsenhalter (41, 84), der innerhalb des Gehäuses (16) beweglich ist, ein Linsensystem (82, 83), das innerhalb des Linsenhalters (41, 84) angebracht ist, ein Verbindungs-Mittel (460, 466, 84, 95) um den Linsenhalter (41, 84) zu bewegen und dabei das Bild zu fokussieren;
Adapter (15) nach Anspruch 2, wobei das Fokussierungs-Mittel ein Zoom-Linsensystem (82, 83), welches in einer Trommel angebracht ist und einen Pulsmotor (40) aufweist um das Verbindungs-Mittel (84) zu bewegen.
Adapter (15) nach Anspruch 3, wobei das Fokussierungs-Mittel einen Pulsmotor (40) aufweist und das Verbindungs-Mittel (84) ein Schneckengetriebe (42) aufweist, das drehbar innerhalb des Gehäuses (16) angeordnet ist und ein Getriebe, das mit dem Schneckengetriebe (42) in Eingriff ist und das fest mit der Trommel verbunden ist und wobei das Schneckengetriebe von dem Pulsmotor (40) angetrieben wird, um dabei die Trommel zu bewegen.
Adapter (15) nach Anspruch 1, wobei der Reflektor (21) ein flacher scheibenförmiger Spiegel ist, der eine Mitte aufweist.
Adapter (15) nach Anspruch 1, wobei der Reflektor in seiner normalen Mittenposition das Bild in einem 45 Grad-Winkel reflektiert.
Adapter (15) nach Anspruch 1, wobei das Reflektorbefestigungs-Mittel (22) einen Reflektorhalter (22) aufweist, der an dem Reflektor befestigt ist, ein erstes Kardan-Mittel (23, 29), um den Reflektor (21) um die eine Achse frei drehbar anzuordnen und ein zweites Kardan-Mittel (23, 29) aufweist um das erste Mittel um die andere Achse frei drehbar anzuordnen.
Adapter (15) nach Anspruch 1 und einen Getriebebügel (54) und eine Steuerstange (35) aufweisend, die sich innerhalb des Gehäuses (16) erstreckt und die zwischen dem Getriebebügel (54) und dem Reflektorhalter (22) verbunden ist.
Adapter (15) nach Anspruch 8, wobei der Getriebebügel (54) ein Kugelkäfig (37) aufweist und ein Ball an dem Steuerstab (35) befestigt ist und innerhalb des Kugelkäfigs (37) bewegbar ist.
Adapter (15) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein Steuerstab-Mittel (35); wobei das Steuerstab-Mittel derart angepasst ist, dass das erste Motor-Mittel (50) das Steuerstab-Mittel (35) als Antwort auf computer-erzeugte Signale bewegt, um den Reflektor um eine Achse (x) zu bewegen und dass das zweite Motor-Mittel (60) das Steuerstab-Mittel (35) als Antwort auf computer-erzeugte Signale bewegt, um den Reflektor um eine andere Achse (y) zu bewegen; und wobei das Fokussierungs-Mittel eine bewegliche Linsentrommel (84) aufweist, eine Linse (87, 88), die innerhalb der Linsentrommel (84) angebracht ist, Mittel, um die Linsentrommel (84, 95) zu bewegen und dabei das Bild zu fokussieren.
Adapter (15) nach Anspruch 10, wobei die Linse ein Zoomlinsensystem (82, 83) ist.
Adapter (15) nach Anspruch 10, wobei das erste und zweite Motor-Mittel (60, 50) zwei Pulsmotoren aufweist, wobei jeder eine Ausgangswelle und ein Encoder-Mittel, um die Position der Ausgangswelle abzuleiten, aufweist.
Adapter nach Anspruch 10, wobei die Reflektorbefestigungs-Mittel (22, 23) ein Kardangelenk (23, 29) aufweist, welches um zwei senkrechte Achsen drehbar ist.
Adapter nach Anspruch 10, wobei der Reflektor (21) ein Spiegel ist, welcher flach und in der Form einer Scheibe ist.
Adapter (15) nach Anspruch 1, weiter aufweisend: Reflektorrückstell-Mittel aufweisend einen Computerspeicher, um den ersten und zweiten Motor (60, 50) zu steuern und um den Reflektor (21) automatisch in eine zentrierte Normalposition zurückzuführen.
Adapter (15) nach Anspruch 15 und innerhalb des Gehäuses (16) ein Zoom-Linsensystem (82, 83) aufweisend, um das Bild zu fokussieren.
Adapter (15) nach Anspruch 15, wobei jedes von dem ersten und zweiten Motor-Mittel (60, 50) ein Pulsmotor ist, welcher eine Ausgangswelle und einen Encoder aufweist, um die Position der Ausgangswelle abzuleiten.
Adapter (15) nach Anspruch 15, wobei das Reflektorbefestigungs-Mittel (22, 23) ein Kadarngelenk (23, 29) aufweist, welches um zwei senkrechte Achsen (x, y) drehbar ist.
Adapter (15) nach Anspruch 15, wobei der Reflektor (21) ein Spiegel ist, welcher flach und in der Form einer Scheibe ist.