FR2606522A1

FR2606522A1 - OPTICAL PHOTOELECTRIC FOCUSING DEVICE AND METHOD, PARTICULARLY FOR MICROSCOPES OF SURGICAL OPERATIONS

Info

Publication number: FR2606522A1
Application number: FR8715348A
Authority: FR
Inventors: Manfred Ludwig; Frank Rudolph; Kersten Fonfara
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1986-11-06
Filing date: 1987-11-05
Publication date: 1988-05-13
Anticipated expiration: 2007-11-05
Also published as: DD253688A1; DE3728257A1; FR2606522B1

Abstract

DISPOSITIF ET PROCEDE DE MISE AU POINT PHOTOELECTRIQUE CARACTERISE EN CE QU'EN DEPLACANT LE PLAN OBJET 22, LA LIGNE DE CONTRASTE MOYEN MAXIMAL DU DISPOSITIF EN FORME DE MATRICE DETERMINE LA VARIATION DE POSITION DE LA LIGNE DE CONTRASTE MOYEN MAXIMAL, ET EN CE QU'A PARTIR DE LA DIRECTION ET DE L'IMPORTANCE DE L'ECART, IL EST FORME UN SIGNAL DE COMMANDE DESTINE A UNE COMMANDE MOTORISEE DE LA FOCALISATION.DEVICE AND METHOD FOR PHOTOELECTRIC FOCUSING CHARACTERIZED IN MOVING THE OBJECT PLANE 22, THE MAXIMUM MEAN CONTRAST LINE OF THE MATRIX-SHAPED DEVICE DETERMINES THE VARIATION IN POSITION OF THE MAXIMUM MEAN CONTRAST LINE, AND IN THAT FROM THE DIRECTION AND THE SIZE OF THE GAP, A COMMAND SIGNAL IS FORMED FOR A MOTORIZED CONTROL OF THE FOCUS.

Description

L'invention est utilisable dans les appareils optiques d'observation, deThe invention can be used in optical observation devices,

prise de vues et de mesure à courte distance, c'est-à-dire que l'éloignement de l'objet correspond à la distance focale de l'objectif, notamment dans les microscopes pour shooting and measuring at short distance, that is to say that the distance from the object corresponds to the focal distance of the objective, in particular in microscopes for

opératior chirurgicale ainsi que pour inspection. surgical operatior as well as for inspection.

Les solutions techniques connues se répartissent selon leur principe en trois groupes principaux de The known technical solutions are divided according to their principle into three main groups of

procédés.processes.

(a) Télémètres de base.(a) Basic rangefinders.

(b) Détermination de la position du plan image à (b) Determination of the position of the image plane at

partir de la mesure du contraste maximal. from the measurement of the maximum contrast.

(c) Mesures du temps de transit.(c) Transit time measurements.

Dans les télémètres de base, le pouvoir de résolution angulaire pouvant être atteint par (le plus souvent) deux points à la distance de l'objet et qui sont séparés dans l'espace d'une certaine distance (largeur de base), est utilisé pour la mise au point. La précision de ce procédé dépend du principe utilisé (ultra-sons (temps de transit), lumière infra- rouge) et de la largeur de base qui n'est généralement pas supérieure aux dimensions extérieures de l'appareil. La précision pouvant être atteinte, a donc des limites qui sont fixées par l'appareil et par l'application. Un autre inconvénient réside dans le fait que l'on n'utilise pas pour la mise au point l'image formée elle-même, mais une valeur préalablement définie par la géométrie des points de base et du plan objet. Pour les objets ayant une extension dans l'espace ou fortement fracturés, ou dont l'axe est oblique, le plan de mise au point ne peut être défini automatiquement. L'exploitation de différences de temps de transit ou de différences de phase dans le In basic rangefinders, the power of angular resolution which can be reached by (most often) two points at the distance from the object and which are separated in space by a certain distance (basic width), is used for focusing. The precision of this process depends on the principle used (ultrasound (transit time), infrared light) and on the basic width which is generally not greater than the external dimensions of the device. The accuracy that can be achieved, therefore has limits that are set by the device and by the application. Another drawback lies in the fact that the image formed itself is not used for focusing, but a value previously defined by the geometry of the base points and of the object plane. For objects with an extension in space or strongly fractured, or whose axis is oblique, the focus plane cannot be defined automatically. Exploitation of transit time differences or phase differences in the

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domaine des courtes distances nécessite une grande complexité électronique (temps de transit très court). La détermination de la position du plan image à partir de la mesure du contraste maximal peut s'effectuer de deux façons différentes: - exploitation du contraste propre à l'objet et exploitation d'un contraste produit artificiellement. Dans les plages de grande profondeur de champ qui constituent le but recherché dans l'observation à courte distance, ces procédés n'ont pas non plus une grande précision, puisque l'on a une plage étendue de contraste relativement élevé sur une grande largeur ou profondeur. Pour déterminer la direction de la déviation focale, il faut une grande complexité technique et électronique, comme dans le cas des télémètres de base. Pour les très grandes déviations focales (contraste minimal, écart supérieur à 10% de la distance de l'objet), il faut des moyens spéciaux short distance domain requires great electronic complexity (very short transit time). The determination of the position of the image plane from the measurement of the maximum contrast can be carried out in two different ways: - exploitation of the contrast specific to the object and exploitation of an artificially produced contrast. In the ranges of great depth of field which constitute the aim sought in the observation at short distance, these methods do not have a great precision either, since one has a wide range of relatively high contrast over a large width or depth. To determine the direction of the focal deflection, great technical and electronic complexity is required, as in the case of basic rangefinders. For very large focal deviations (minimum contrast, deviation greater than 10% of the distance from the object), special means are required

pour déterminer le signe de l'écart directionnel. to determine the sign of the directional deviation.

L'invention a pour but d'éviter les inconvénients ci-dessus, notamment d'accroître la The object of the invention is to avoid the above drawbacks, in particular to increase the

précision en fonctionnement automatique. precision in automatic operation.

L'invention a pour but de réaliser un dispositif et de proposer un procédé, présentant un faible encombrement, des éléments constitutifs non mobiles, une précision suffisante et une sensiblité en cas de grande déviation focale, et qui puisse fonctionner même dans le cas d'objets faiblement structurés et peu contrastés. Ce but est atteint avec un dispositif optique de mise au point photo-électrique suivant l'invention, notamment pour microscopes pour opérations chirurgicales, en ce qu'il est prévu au moins un premier plan de mise au point placé après le The object of the invention is to provide a device and to propose a method, having a small footprint, non-movable constituent elements, sufficient precision and sensitivity in the event of large focal deviation, and which can operate even in the case of weakly structured objects with little contrast. This object is achieved with an optical photoelectric focusing device according to the invention, in particular for microscopes for surgical operations, in that there is provided at least a first focusing plane placed after the

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premier objectif de reproduction et incliné par- first reproductive objective and tilted by-

rapport à son axe optique, dans lequel est placé un verre dépoli, en ce qu'un deuxième plan de mise au point au moins est placé après un deuxième objectif de reproduction, le premier plan de mise au point étant reproduit par le deuxième objectif de reproduction dans le deuxième plan de mise au point et au moins un récepteur photo-électrique à déclenchement local, en forme de matrice, étant prévu dans le deuxième plan de mise au point, dont les lignes sont parallèles à la ligne d'intersection du premier plan de mise au point et du plan image du premier objectif de reproduction, la position réciproque du premier et du deuxième plans de mise au point satisfaisant à la condition de Scheimpflug, en ce que chaque point du premier plan de mise au point est conjugué à un point du deuxième plan de mise au point, et une valeur moyenne de contraste étant formée par un calculateur pour chaque ligne du relative to its optical axis, in which a frosted glass is placed, in that at least a second focus plane is placed after a second reproduction lens, the first focus plane being reproduced by the second lens reproduction in the second focusing plane and at least one photoelectric receiver with local triggering, in the form of a matrix, being provided in the second focusing plane, the lines of which are parallel to the line of intersection of the first focusing plane and image plane of the first reproduction objective, the reciprocal position of the first and second focusing planes satisfying the Scheimpflug condition, in that each point of the first focusing plane is conjugate to a point of the second focusing plane, and an average value of contrast being formed by a computer for each line of the

récepteur en forme de matrice.matrix-shaped receiver.

Des variations avantageuses prévoient deux verres dépolis inclinés l'un vers l'autre dans deux plans de mise au point inclinés l'un vers l'autre dont la ligne d'intersection se situe sur l'axe optique, ainsi que deux dispositifs de réception inclines l'un vers l'autre dans deux plans de mise au point inclinés l'un vers l'autre et dont le deuxième est conjugué au premier, ou trois verres dépolis ainsi que trois dispositifs de réception, ou une cascade de n verres dépolis dans plusieurs paires de plans de mise au point auxquels est associé un Advantageous variations provide two frosted lenses inclined towards one another in two focusing planes inclined towards one another, the line of intersection of which lies on the optical axis, as well as two reception devices. inclines towards each other in two focusing planes inclined towards each other and the second of which is combined with the first, or three frosted glasses as well as three reception devices, or a cascade of n frosted glasses in several pairs of focus planes with which a

dispositif de réception en forme de matrice. receiving device in the form of a matrix.

Il est possible encore de former l'image d'une source lumineuse en forme de grille dans la plage de longueur d'ondes non visible par l'intermédiaire d'un diviseur de faisceaux, dans le plan objet et de former son image avec l'objet dans le premier et le deuxième plans de mise au point ou de former sur l'objet une fente étroite, le dispositif de réception en forme de matrice étant remplacé par une ligne de It is also possible to form the image of a grid-shaped light source in the non-visible wavelength range by means of a beam splitter, in the object plane and to form its image with l object in the first and second focus planes or to form on the object a narrow slot, the receiving device in the form of a matrix being replaced by a line of

récepteurs disposés parallèlement à la fente. receivers arranged parallel to the slot.

Le procédé suivant l'invention consiste en ce qu'en déplaçant le plan objet, la ligne de contraste moyen maximal du dispositif de réception sous forme de matrice détermine la variation de position de la ligne de contraste moyen maximal, et en ce qu'à partir de la direction et de l'importance de l'écart, un signal de commande est formé pour une commande motorisée de la focalisation; dans ce cas, il est possible avantageusement de déterminer une inclinaison du plan objet par rapport à l'axe optique du premier objectif en exploitant la position d'au moins deux bandes de contraste moyen maximal sur les récepteurs, ainsi que d'obtenir une commande de l'inclinaison de l'appareil optique d'observation ou The method according to the invention consists in that by moving the object plane, the line of maximum average contrast of the receiving device in the form of a matrix determines the variation of position of the line of maximum average contrast, and in that at from the direction and the magnitude of the deviation, a control signal is formed for motorized control of the focus; in this case, it is advantageously possible to determine an inclination of the object plane relative to the optical axis of the first objective by exploiting the position of at least two bands of maximum average contrast on the receivers, as well as to obtain a command the tilt of the optical observation device or

de mesure par rapport au plan objet. measurement with respect to the object plane.

L'invention réside dans une exploitation de la dépendance à l'égard du lieu du contraste maximal et de la détection, c'est-à-dire dans l'exploitation de la position de contraste maximal sur une surface de détecteur. A l'aide de la formation d'une image supplémentaire, on obtient ce signal dépendant du lieu et destiné à commander un moteur de focalisation, d'après la condition de Scheimpflug, entre des verres dépolis inclinés et des détecteurs de contraste. Les avantages de ce procédé et du dispositif résident dans la simplicité de mise au point. Les défauts d'exemplaire des détecteurs jouent un rôle secondaire, ce qui permet de maintenir les tolérances mécaniques à un faible niveau. La The invention resides in an exploitation of the dependence with respect to the place of maximum contrast and of detection, that is to say in the exploitation of the position of maximum contrast on a detector surface. With the aid of the formation of an additional image, this place-dependent signal is obtained and intended to control a focusing motor, according to the Scheimpflug condition, between inclined frosted glasses and contrast detectors. The advantages of this method and of the device lie in the simplicity of development. Detector copy faults play a secondary role, which keeps mechanical tolerances low. The

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précision obtenue est suffisante pour obtenir toujours une image nette que ce soit en observation visuelle ou en documentation photographique ou cinématographique. Diverses autres caractéristiques de l'invention the precision obtained is sufficient to always obtain a clear image whether in visual observation or in photographic or cinematographic documentation. Various other features of the invention

ressortent de la description détaillée qui suit. Des emerge from the detailed description which follows. Of

modes de réalisation de l'invention sont illustrés & titre d'exemple non limitatif en référence aux embodiments of the invention are illustrated & by way of nonlimiting example with reference to

dessins annexés.attached drawings.

La figure 1 est un schéma de la constitution optique d'un dispositif suivant l'invention (cas le Figure 1 is a diagram of the optical constitution of a device according to the invention (case the

plus simple).simpler).

La figure 2 est un mode de réalisation comportant deux verres dépolis et deux récepteurs Figure 2 is an embodiment comprising two frosted glasses and two receivers

(cas spécial).(special case).

La figure 3 est un mode de réalisation comportant deux verres dépolis et deux récepteurs Figure 3 is an embodiment comprising two frosted glasses and two receivers

(cas général).(general case).

La figure 4 est un mode de réalisation comportant trois verres dépolis et trois récepteurs Figure 4 is an embodiment comprising three frosted glasses and three receivers

(cas le plus général).(most general case).

La figure 5 est une cascade de n verres dépolis Figure 5 is a cascade of n frosted glasses

avec un détecteur.with a detector.

La figure 6 représente un dispositif pour objets Figure 6 shows a device for objects

peu contrastés (cas le plus simple). little contrast (the simplest case).

La figure 7 est un schéma du principe de fonctionnement. La figure 1. 'eprésente un schéma d'un cas Figure 7 is a diagram of the operating principle. Figure 1. 'shows a diagram of a case

général du dispositif de télémétrie photoélectrique. general of the photoelectric telemetry device.

Un objet 1, disposé perpendiculairement & l'axe optique 0, a son image formée & l'infini par un objectif 2. La référence 3 désigne un système optique de réfringence zéro destiné à faire varier l'échelle de l'image formée (en général un système de lunette An object 1, placed perpendicularly to the optical axis 0, has its image formed and infinity by an objective 2. The reference 3 designates an optical system of zero refringence intended to vary the scale of the image formed (in general a bezel system

de Galilée ou un système pancratique). of Galileo or a pancreatic system).

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L'image du plan objet 1l est formée par un objectif tube 4 dans un plan image 5. Le plan image 5 est coupé sur l'axe optique O par un verre dépoli 6 à grains fins, incliné. La référence 7 désigne la position de contraste maximal dans la zone de profondeur de champ de l'objectif tube 4, au point d'intersection des plans 5 et 6. A l'aide d'une autre image formée au moyen d'un système optique 8 en respectant la condition de Scheimpflug, le plan 6 du verre optique a son image formée dans le plan d'un récepteur & balayage 10 opto-électrique (détecteur & balayage CCD). Le plan 5 du verre dépoli, le plan du système optique 8 et le plan de récepteur 10 doivent The image of the object plane 11 is formed by a tube objective 4 in an image plane 5. The image plane 5 is cut on the optical axis O by a frosted glass 6 with fine grains, inclined. The reference 7 designates the position of maximum contrast in the depth of field area of the tube objective 4, at the point of intersection of the planes 5 and 6. Using another image formed by means of a system optical 8 respecting the Scheimpflug condition, the plane 6 of the optical glass has its image formed in the plane of an opto-electric receiver & scan 10 (detector & CCD scan). The plane 5 of the frosted glass, the plane of the optical system 8 and the plane of the receiver 10 must

satisfaire à la condition de Scheimpflug, c'est-à- meet the Scheimpflug condition, that is

dire qu'ils doivent avoir une ligne d'intersection commune. Dans le plan image 9, il se forme sur le détecteur 10, l'image du plan du verre dépoli 6 avec le lieu du plus grand contraste 11. D'une manière avantageuse, les lignes du détecteur CCD sont parallèles à la ligne d'intersection des plans 9 et ou 5 et 6, afin de faciliter le repérage du signal. Les figures 2 et 3 montrent un autre mode de réalisation du dispositif suivant l'invention avec des formes modifiées pour les verres dépolis et les récepteurs. Les références 12 et 13 désiqnent say they must have a common line of intersection. In the image plane 9, the image of the plane of the frosted glass 6 with the location of the greatest contrast 11 is formed on the detector 10. Advantageously, the lines of the CCD detector are parallel to the line of intersection of planes 9 and or 5 and 6, in order to facilitate the location of the signal. Figures 2 and 3 show another embodiment of the device according to the invention with modified shapes for frosted glasses and receivers. References 12 and 13 designate

respectivement deux verres dépolis ou récepteurs incli- respectively two frosted glasses or inclined receivers

nés l'un vers l'autre avec les lieux de plus grand contraste 7' et ll'. A la figure 2, le plan objet 1 est orienté perpendiculairement à l'axe optique 0. La figure 3 représente un cas général avec plan objet 1' incliné, le lieu de plus grand contraste 7" et 11" et born towards each other with the places of greatest contrast 7 'and ll'. In FIG. 2, the object plane 1 is oriented perpendicular to the optical axis 0. FIG. 3 represents a general case with the object plane 1 'inclined, the place of greatest contrast 7 "and 11" and

le plan image 5' et 9'.the 5 'and 9' image plan.

La figure 4 représente un autre mode de réalisation comportant trois verres dépolis 14 FIG. 4 represents another embodiment comprising three frosted glasses 14

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(inclinés de 90' l'un par rapport à l'autre) et trois récepteurs 15 (également inclinés de 90' l'un par rapport à l'autre). Tous les dispositifs partiels doivent satisfaire de manière connue à la condition de Scheimpflug. La figure 5 montre la possibilité d'une cascade de n verres dépolis et récepteurs 16 disposés l'un derrière l'autre, la précision et le pouvoir de résolution de l'appareil, déterminés par le rétrécissement constant de la zone de constraste (inclined by 90 'with respect to each other) and three receivers 15 (also inclined by 90' with respect to each other). All partial devices must meet the Scheimpflug condition in a known manner. FIG. 5 shows the possibility of a cascade of n frosted glasses and receivers 16 arranged one behind the other, the precision and the resolving power of the device, determined by the constant shrinking of the contrast zone

maximal dans le plan image pouvant être accrus. maximum in the image plane that can be increased.

La figure 6 représente un autre mode de réalisation du dispositif suivant l'invention pour le cas d'objets peu contrastés. L'image d'une grille de diodes émettrices de lumière infra-rouge 17 est formée par un système de 'projection 8, dans le plan objet 1, par l'intermédiaire d'un miroir à lumière infra-rouge 19 semi-perméable. L'image de cette grille de diodes à infra-rouge est formée avec l'objet sur le verre dépoli 20 puis sur la surface FIG. 6 represents another embodiment of the device according to the invention for the case of objects with little contrast. The image of a grid of infrared light emitting diodes 17 is formed by a projection system 8, in the object plane 1, by means of a semi-permeable infrared light mirror 19. The image of this grid of infrared diodes is formed with the object on the frosted glass 20 and then on the surface.

de détecteur 21, avec l'objet.detector 21, with the object.

La figure 7 représente de façon schématique le fonctionnement d'un dispositif suivant l'invention Figure 7 shows schematically the operation of a device according to the invention

(par exemple figure 1).(for example figure 1).

Un plan objet 22 à une distance fl de l'objectif 23 (distance focale de l'objectif) est déplacé en 22 de Sx pour atteindre la distance (6x + f 1). Son image 25 se forme déplacée de la distance Wx' en direction de , à la distance f2 - Sx' de l'objectif tube 24. La distance ix' résulte de l'échelle de reproduction en profondeur 01: 354 m -( r)L soit g X, - a. dry -+'*) X An object plane 22 at a distance f1 from the objective 23 (focal distance from the objective) is moved at 22 by Sx to reach the distance (6x + f 1). Its image 25 is formed displaced from the distance Wx 'in the direction of, at the distance f2 - Sx' from the tube objective 24. The distance ix 'results from the depth reproduction scale 01: 354 m - (r) L let g X, - a. dry - + '*) X

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En raison du verre dépoli 26 incliné de l'angle par rapport & l'axe optique, on a sur celui-ci un déplacement de la ligne d'intersection avec le plan image, d'une distance A s' de 27 vers 28. 27 et 28 désignent la zone de profondeur de champ de l'objectif tube 24 qui résulte de la pénétration du plan image dans le verre dépoli. On calcule que s' est égal à: bs'- -c.{& cos' cos? ú. ' Proportionnellement à la déviation focale, on a donc un déplacement correspondant d'une zone avec un Because of the frosted glass 26 inclined by the angle relative to the optical axis, there is on this a displacement of the line of intersection with the image plane, by a distance A s' from 27 to 28. 27 and 28 designate the depth of field zone of the tube objective 24 which results from the penetration of the image plane into the frosted glass. We calculate that s 'is equal to: bs'- -c. {& Cos' cos? ú. '' In proportion to the focal deviation, we therefore have a corresponding displacement of an area with a

contraste moyen maximal sur le verre dépoli 26. maximum average contrast on frosted glass 26.

L'image de ce plan de verre dépoli- est formée par un autre système optique 29 avec f3, ouverture libre d3, selon l'équation de reproduction optique connue a= dans le plan du détecteur CCD 31, en respectant la condition de Scheimpflug (lieux de contraste The image of this plane of frosted glass is formed by another optical system 29 with f3, free opening d3, according to the known optical reproduction equation a = in the plane of the CCD detector 31, respecting the Scheimpflug condition ( places of contrast

maximal 32, 33).maximum 32, 33).

En sélectionnant ligne par ligne la diode individuelle j (Pixel) du détecteur CCD et en effectuant le calcul d'après K;3 v= U-; - U;i+4 ains que U3 + U;ai+.4 By selecting line by line the individual diode j (Pixel) of the CCD detector and performing the calculation according to K; 3 v = U-; - U; i + 4 as well as U3 + U; ai + .4

--

e4e4

9 26065229 2606522

(Uij - Intensité en Pixel j dans ligne i) (Uij - Intensity in Pixel j in line i)

on forme par ligne i un contraste moyen Ki. an average contrast Ki is formed per line i.

La variation de la courbe de contraste permet de déterminer le lieu du contraste moyen maximal et par The variation of the contrast curve makes it possible to determine the location of the maximum average contrast and by

conséquent la position du plan image et foyer. therefore the position of the image and focus plane.

Sur le détecteur 31, on peut enregistrer la variation de position As" de la zone à contraste moyen maximal et à partir de la direction et de l'importance de l'écart, on peut obtenir électroniquement un signal de commande précis pour un moteur de focalisation. La variation de la position A s" sur le détecteur résulte de manière connue du déplacement du plan image 30 du système optique 29 b x": Jx aSX=g"(a. P.LaSx cos On the detector 31, the variation in position As "of the zone with maximum average contrast can be recorded and, from the direction and the magnitude of the deviation, a precise control signal can be obtained electronically. The variation of the position A s "on the detector results in a known manner from the displacement of the image plane 30 of the optical system 29 bx": Jx aSX = g "(a. P.LaSx cos

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La sensibilité du système résulte du pouvoir de résolution du récepteur. 31 et de l'échelle de reproduction. Le pouvoir de résolution d'un détecteur CCD est déterminé par la distance séparant deux éléments voisins. x du détecteur. On calcule à partir du pouvoir de résolution du récepteur (diamètre du cercle de défocalisation Q à x) avec l'ouverture relative du système optique 29 S ci 3 une zone de profondeur de champ dans le plan image The sensitivity of the system results from the resolving power of the receiver. 31 and the reproduction scale. The resolving power of a CCD detector is determined by the distance between two neighboring elements. x of the detector. We calculate from the resolving power of the receiver (diameter of the defocus circle Q to x) with the relative aperture of the optical system 29 S ci 3 a depth of field area in the image plane

30:30:

-/Z 2X df Du fait de l'inclinaison du détecteur 31 vers l'axe optique, de l'angle È, cette zone diminue: Il en résulte pour la profondeur de champ dans le plan 25, par l'échelle de reproduction 2: Chu;) = 'tr = ( i)dû Z. ir ainsi que pour la profondeur de champ t(22) dans le plan objet 22: - / Z 2X df Due to the inclination of the detector 31 towards the optical axis, from the angle È, this zone decreases: This results for the depth of field in the plane 25, by the reproduction scale 2 : Chu;) = 'tr = (i) due Z. ir as well as for the depth of field t (22) in the object plane 22:

11 260652211 2606522

^(X^) ' (3o)) 4a Cette valeur correspond à la précision réglable du plan foyer de l'objectif à condition qu'un déplacement de la position du contraste moyen maximal sur le détecteur, d'une distance de ligne (mA x) soit détectable. Une comparaison avec l'oeil en tant que ^ (X ^) '(3o)) 4a This value corresponds to the adjustable precision of the focal plane of the objective provided that a displacement of the position of the maximum average contrast on the detector, by a line distance (mA x) is detectable. A comparison with the eye as

récepteur optique montre (pouvoir de résolution - optical receiver shows (resolving power -

0,15 mm à la distance de vision nette 250 mm) qu'en disposant le détecteur CCD on obtient un pouvoir de résolution supérieur d'un facteur 10 au moins. Dans l'oeil, la composante principale de la profondeur de champ dans l'observation visuelle (pour des grossissements "relativement faibles" d'environ 5 à x), est la profondeur dite d'accomodation, la profondeur de champ pouvant être obtenue par modification de la réfringence de.'occulaire qui représente aussi le défaut principal dans la mise au 0.15 mm at the net viewing distance 250 mm) that by arranging the CCD detector one obtains a resolution power higher by a factor of at least 10. In the eye, the main component of the depth of field in visual observation (for "relatively low" magnifications of approximately 5 to x), is the so-called accommodation depth, the depth of field being obtainable by modification of the refraction of the eyepiece which also represents the main defect in the setting

point visuelle d'une image contrastée. visual point of a contrasting image.

Un autre avantage du dispositif suivant l'invention de mise au point photo-électrique réside dans le fait que la position des lignes d'intersection 11" des plans 9 et 13 (figure 3) qui déterminent la position locale du contraste moyen maximal sur les surfaces de détecteur 13, permet d'obtenir un signal qui permet d'orienter automatiquement l'appareil optique dans lequel est Another advantage of the device according to the invention of photoelectric focusing lies in the fact that the position of the intersection lines 11 "of the planes 9 and 13 (FIG. 3) which determine the local position of the maximum mean contrast on the detector surfaces 13, makes it possible to obtain a signal which makes it possible to automatically orient the optical apparatus in which is

intégré le dispositif, vers le plan objet. integrated the device, towards the object plane.

Dans le cas d'un plan objet 1' incliné, les plans images 5' et 9' forment aussi un certain angle avec l'axe optique qui dépend de l'inclinaison du plan objet. Il en résulte différentes positions 11" In the case of an inclined object plane 1 ', the image planes 5' and 9 'also form a certain angle with the optical axis which depends on the inclination of the object plane. This results in different 11 "positions

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locales du contraste moyen maximal sur les surfaces de capteur 13, dont la distance à un point (ligne) préalablement défini sur le détecteur, représente une mesure de l'inclinaison de l'axe optique de l'appareil par rapport au plan objet. local average maximum contrast on the sensor surfaces 13, the distance to a point (line) previously defined on the detector, represents a measurement of the inclination of the optical axis of the device relative to the object plane.

Exemple:Example:

Estimation des rapports dans le microscope pour Estimated ratios in the microscope for

opérations chirurgicales.surgical operations.

-20 u Avec ces valeurs f o 450 (approchées) on obtient un 4'5 écart focal dans le plan f3 50 _ objet détectable t 280 aum f_ 100 = (pour comparaison: la 200 profondeur de champ visuel f1= 200m d = 20 mest d'environ 20 mm dont 3 20 mm environ 15 mm sont dus à -20 u With these values fo 450 (approximate) we obtain a 4'5 focal distance in the plane f3 50 _ detectable object t 280 aum f_ 100 = (for comparison: the 200 depth of visual field f1 = 200m d = 20 mest about 20 mm of which 3 20 mm about 15 mm are due to

système de tl'accomodation).accommodation system).

grossissement r = Pour les appareils à observation visuelle (microscopes d'opérations, autres microscopes, appareils de mesure optiques, etc.), la division du faisceau de mesure (représenté aux figures 1 à 7 par un faisceau allongé) s'effectue de manière connue par des miroirs de déviation semi-perméables à 90' placés dans le faisceau parallèle entre l'objectif et magnification r = For visual observation devices (operating microscopes, other microscopes, optical measuring devices, etc.), the division of the measurement beam (represented in FIGS. 1 to 7 by an elongated beam) is carried out so known by 90 'semi-permeable deflection mirrors placed in the parallel beam between the objective and

l'objectif tube.the tube objective.

Claims

1. Optical photo-focusing device

electric, in particular for microscopes for surgical operations, a first reproduction objective (2) being placed after an object plane (1), characterized in that at least a first focusing plane (5) placed after it is provided the first reproduction objective (2) and inclined with respect to its optical axis, in which a frosted glass (6) is placed, in that at least a second focusing plane (8) is placed after a second objective of reproduction (9), the first focus plane (5) being reproduced by the second reproduction lens (8) in the second focus plane (9) and at least one photoelectric receiver with local trigger, shaped matrix, being provided in the second focusing plane, the lines of which are parallel to the line of intersection of the first focusing plane and the image plane of the first reproduction objective (2), the reciprocal position of the first and the second development plans (5.9) satisfying the co nition of Scheimpflug, in that each point of the first focusing plane (5) is conjugated to a point of the second focusing plane (9), and an average value of contrast being formed by a computer for each

matrix-shaped receiver line.

2. Device according to claim 1, character-

laughed at in that there are two frosted glasses (12) inclined towards one another in two first focusing planes inclined towards one another, the line of intersection of which lies on the axis optical, as well as two reception devices (13) inclined towards one another in two second focusing planes inclined towards one another and conjugated to the first focusing plane.

3. Device according to claim 1, character-

laughed at in that there are three frosted glasses (14)

as well as three receiving devices (15).

4. Device according to claim 1, character-

laughed at by a cascade of n frosted glasses, in several pairs of focusing planes with which a

receiving device (16) in the form of a matrix.

5. Device according to claim 1, character-

rised in that the image of a grid-shaped light source (17) of the non-visible wavelength range is formed by a beam splitter (19) in the object plane and formed with the object in the first and second focus planes (5, 9).

6. Device according to claim 5, character-

laughed in that a narrow slot is formed on the object, the matrix-shaped receiving device being replaced by a line of receivers parallel to the slot.

7. A method of photoelectric focusing, characterized in that by moving the object plane (22), the maximum mean contrast line of the matrix-shaped device determines the position variation of the maximum mean contrast line, and by that from the direction and the magnitude of the deviation, a control signal is formed for motorized control of the focus.

8. Photoelectric focusing process

according to claim 7, characterized in that in use

both the position of at least two contrast bands

maximum means on the receiver, an inclination is determined

origin of the object plane with respect to the optical axis of the first reproduction objective and in that there is a command of the inclination with respect to the plane

object of the optical observation or measurement device.