WO2000068724A1 - Beam splitter module for microscopes - Google Patents

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WO2000068724A1
WO2000068724A1 PCT/EP2000/004130 EP0004130W WO0068724A1 WO 2000068724 A1 WO2000068724 A1 WO 2000068724A1 EP 0004130 W EP0004130 W EP 0004130W WO 0068724 A1 WO0068724 A1 WO 0068724A1
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beam splitter
beam path
splitter module
module according
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PCT/EP2000/004130
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German (de)
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Inventor
Jürgen Mannss
Original Assignee
Leica Microsystems Ag
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
    • G02B21/20—Binocular arrangements
    • G02B21/22—Stereoscopic arrangements

Definitions

  • the invention relates to a beam splitter module that can be used in particular for surgical microscopy
  • Stereo partial beam paths are used for recording image data or for reflecting information.
  • the corresponding image data are then only monoscopic or one-dimensional
  • Modular systems consist of a plurality of radiation plates arranged one above the other and, if necessary, can be put together to fulfill a number of functions, such as mirroring image data and simultaneously mirroring image data while simultaneously using the observation beam path and, if appropriate, with the additional use of an assistant tube
  • the object of the invention is to eliminate these disadvantages and to create a new beam splitter which can be used universally and can perform all of the tasks mentioned without having a disadvantageously high weight or a disadvantageously large structural volume, in particular with several stereoscopic partial beams Integrated two- or three-dimensional image capture option and with a two- or three-dimensional image data reflection
  • the object of the invention is designed as a single module. It integrates radiation plates, an internal image sensor or video system and, according to the invention, enables the following four standard functionalities, which can be permanently present and are always in connection with all other optional functionalities
  • the invention based on the features of claim 1, solves the problems posed.
  • the invention results in a compact beam splitter module that can be used universally. It is small in size and therefore allows ergonomic work
  • FIG. 5 shows the functionality E with an external mono data reflection via an external documentation input and with an internal mono documentation output which detects both the image of the object and the reflected data
  • FIG. 6 shows the functionality F with an external stereo data reflection via the right and left documentation input and an internal stereo documentation input which also records mirrored data
  • FIG. 8 shows a section through the beam splitter of the module from FIG. 7,
  • FIG. 9 shows a longitudinal section through the structure of FIG. 7, 10 shows a mounting frame according to the invention for a preferably used optics from below,
  • Fig. 1 shows the mounting frame of Fig 10 in side view with the optics
  • FIGS. 7 to 12 The preferred embodiment of a beam splitter module implemented as a prototype is shown in FIGS. 7 to 12
  • Beam splitter 2 The stereoscopic main beam paths (1A / B) emanating from the main objective and magnification changer of a microscope (not shown) are each divided into three separate beam paths or the two are the two partial beam paths (1A / B) of a stereoscopic main beam path (1A / B) in 3 x 2 first, second or third partial beam paths 6A, 6B, 7A,
  • a first beam path (6A / B) becomes rotatable - preferably ⁇ 30 ° - and not shown - passed through binocular tube hm
  • a second beam path (7A / B) is - in particular with the same Intensity - branched to the three-dimensional assistant / documentation output (Fig. 1 - 4) and a third beam path 10 divided so that its two stereo partial beam paths 10A, 10B are spatially separated, so that image information can be extracted or introduced there for monitoring purposes after assembly, the removal or introduction is carried out stereoscopically or monoscopically
  • Monocular recording mapping the operating field onto one or more (image) sensor areas 4B, 4A, 14a, b in one of the inner beam paths 10A, 10B or in one of the documentation beam paths 7A, 7B (e.g. on one or more
  • Binocular recording imaging of the operating field on two separately arranged (image) sensor surfaces in both of the inner beam paths 10A and 10B or in both of the documentation beam paths 7A and 7B, if both are sensors (camera chips (CCD or preferably 3CCD), of which each one
  • Image sensor areas 4A or 4B e.g. camera chips (CCD or 3CCD) (Fig 5)
  • Binocular data reflection / monitoring (3D) via the right and left-hand assistant / documentation beam path (3A / B) with simultaneous binocular imaging of this data and the three-dimensional operation field on two separate, single or multiple (image) sensor areas 4A, 4B (Fig 6) It is not imperative that the images of the operating field and the mirrored ones must be overlaid. You can do much more by using suitable switches or switches are formed so that you can see only the operating field and once only the reflected field or both if desired
  • Integrated rotary attachment 20, 24 allows an eyepiece tube attachment to be rotated on the beam splitter module, if necessary step by step (FIGS. 7-9).
  • the functionality A according to FIG. 1 is thus used according to the invention if a stereoscopic observation beam path (6A / B) and a stereoscopic assistant beam path (7A / B) are desired and additionally a monoscopic recording on an inner beam path 10B is desired.
  • the right beam splitter 2A could also be connected to a corresponding monoscopic beam path for recording purposes
  • Functionality B according to FIG. 2 will be used if recording in the inner beam path (10A / B), for example similar to the known LEICA-3 module for stereoscopic video recording, is desired
  • the functionality C according to FIG. 3 is used if, on the one hand, observation and recording (inner beam path 10B) and on the other hand information are to be reflected, for example about the inner beam path 10A from a display 9A
  • Functionality D according to FIG. 4 is used, in particular in the case of image injections of stereoscopic patient data such as, for example, CT or MRI information, with both the stereoscopic observation beam path (6A / B) and the stereoscopic assistant beam path (7A / B) both stereoscopic images (both that can be perceived from the main beam path (1A / B) and from the inner reflection beam paths (10A / B)) are no longer shown, but within the scope of the invention are switching elements that switch between the im Observation beam path as well as images visible in the assistant beam path
  • Functionality E according to FIG. 5 is used when reflected information is to be recorded together with the image of the main beam path (1A / B). This structure can be used to record what the surgeon can do, in particular for documentation purposes
  • the sensor housing 18 has a cable bushing 34, so that the sensors 14A or 14B 14A and 14B are intended to leave open whether this is a video camera or displays.
  • 14A can also represent a video camera, while 14B represents a display.
  • This structure thus corresponds to FIG. 3 Functionality C
  • the sensors 14A and Imaging optics 15A, 15B are connected upstream, preferably exchangeable, 14B, which, as illustrated, are preferably adjustable Optics 15A acts
  • the optics 15A is arranged in a lens frame 35A, which sits on a mounting frame 27
  • the mounting socket 27 serves for the secure and adjustable mounting of the optics in the sensor housing.
  • This type of mounting is new and just as inventive, regardless of the other features of the invention described above
  • the mounting frame 27 results in a logistically simple way of producing the optics, which can be exchanged in a few simple steps and are easily adjustable.
  • the lens frame 35 is fastened to the mounting frame 27 by means of mounting screws 29 and is fastened in the sensor housing with holding and adjusting screws 30 AD
  • the holding and fastening screw 30C is supported against a support wall 36 of the module, while the screws 30E and D are held in the module body and allow adjustment
  • Adjustment device 17B for the imaging optics 15B is not mounted laterally but at the top for reasons of space and is accessible from above.
  • the imaging optics 15 are not only asymmetrically offset, but also set at an angle of approximately 12 ° upwards. This advantageously allows the prisms 12 to be lowered in particular the beam splitter 2A and 2B This saves height
  • FIGS. 7-9 are only symbolic. The person skilled in the art knows the detailed arrangement of the surfaces depending on the functionalities provided according to the invention
  • FIG. 9 shows the rotating ring 20 with the guide 24, which serves as a receptacle for accessories or a binocular tube 16 which, as is known per se, can be clamped in the rotating ring 20 by means of a clamping screw 23.
  • the rotating ring 20 has recesses on its underside, with a spring-loaded locking ball cooperate.
  • the guide 24 is cut out on the side so that the clamping screws 23 have an angular play about the main axis 37
  • the present beam splitter module is therefore an easy-to-assemble, optimally integrated and multifunctional component.
  • the overall height is minimized and as much space as possible is left for further microscope accessories
  • a One or more (image) sensor surfaces here on the right

Abstract

The invention relates to a beam splitter module for microscopes, especially for operating microscopes, for viewing objects along a main axis (37). The module is provided with several stereoscopic partial beam paths (6, 7, 10) by which means data can be reflected in or out, and has a small, low construction in order to optimize the viewing ergonomy of the user.

Description

Strahlenteilermodul für Mikroskope Beam splitter module for microscopes
Die Erfindung betrifft ein, insbesondere für die Operationsmikroskopie anwendbares, StrahlenteilermodulThe invention relates to a beam splitter module that can be used in particular for surgical microscopy
Herkömmliche Strahlenteilermodule für die Mikroskopie wurden für die verschiedensten Zwecke angeboten bzw in verschiedensten Konstruktionen veröffentlicht Sie umfassen stets einen Strahleneingang, und wenigstens zwei Strahlenausgange, wovon einer (Beobachtungsstrahlengang) dem Betrachter und ein zweiter einer Aufnahmeeinheit (Foto oder Videokamera) dient Bei 3-D Mikroskopen sind diese Strahlengange als Stereostrahlengange ausgebildet Bekannt sind auch Varianten, bei denen nur jeweils einer von zweiConventional beam splitter modules for microscopy were offered for a wide variety of purposes or published in a wide variety of designs.They always include a beam input and at least two beam outputs, one of which (observation beam path) serves the viewer and a second a recording unit (photo or video camera) in 3-D microscopes these beam paths are designed as stereo beam paths. Variants are also known in which only one of two is used
Stereoteilstrahlengangen für das Aufnehmen von Bilddaten oder für das Einspiegeln von Informationen verwendet wird Die entsprechenden Biiddaten sind dann nur monoskopisch bzw eindimensionalStereo partial beam paths are used for recording image data or for reflecting information. The corresponding image data are then only monoscopic or one-dimensional
Es sind auch modulartige Systeme bekannt, die aus mehreren über einander angeordneten Strahlentellern bestehen und bei Bedarf zusammengesetzt werden, um mehrere Funktionen zu erfüllen, wie z B Ausspiegeln von Bilddaten und gleichzeitiges Einspiegeln von Biiddaten bei gleichzeitiger Verwendung des Beobachtungsstrahlenganges und gegebenenfalls bei zusatzlicher Anwendung eines AssistententubusModular systems are also known, which consist of a plurality of radiation plates arranged one above the other and, if necessary, can be put together to fulfill a number of functions, such as mirroring image data and simultaneously mirroring image data while simultaneously using the observation beam path and, if appropriate, with the additional use of an assistant tube
Der Nachteil dieser Aufbauten besteht darin, dass sie die Lichtstarke in den einzelnen Strahlengangen aufgrund der vielen Strahlenteller stark und - zum Teil von Gang zu Gang unterschiedlich - reduzieren Weiters wurden solche relativ hohen, voluminösen Aufbauten (zusammengesetzte Module) als nicht praktikabel empfunden, da sie ein ergonomisches Arbeiten erschweren Nicht zuletzt fuhren die bekannten Modulaufbauten zu einem relativ hohen Gewicht, das insbesondere bei Operationsmikroskopen, die auf Stativen montiert sind, nachteilig istThe disadvantage of these structures is that they greatly reduce the light intensity in the individual beam paths due to the large number of radiation plates and - in some cases, vary from aisle to aisle relatively high, voluminous structures (assembled modules) are not considered practicable because they make ergonomic work difficult. Last but not least, the known module structures lead to a relatively high weight, which is disadvantageous in particular in surgical microscopes that are mounted on tripods
Die Erfindung setzt es sich zur Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen und einen neuen Strahlenteiler zu schaffen, der universell einsetzbar ist und alle angesprochenen Aufgaben erfüllen kann, ohne ein nachteilig hohes Gewicht oder ein nachteilig grosses Bauvolumen aufzuweisen, insbesondere soll er mit mehreren stereoskopischen Teilstrahlengangen mit integrierter zwei- bzw dreidimensionaler Bilderfassungsmoglichkeit und mit einer zwei- bzw dreidimensionalen Bild-DateneinspiegelungThe object of the invention is to eliminate these disadvantages and to create a new beam splitter which can be used universally and can perform all of the tasks mentioned without having a disadvantageously high weight or a disadvantageously large structural volume, in particular with several stereoscopic partial beams Integrated two- or three-dimensional image capture option and with a two- or three-dimensional image data reflection
Gelost wird diese Aufgabe durch die Anwendung der Merkmale des Anspruches 1This object is achieved by applying the features of claim 1
Der Gegenstand der Erfindung ist als einzelnes Modul ausgebildet Es integriert Strahlenteller, ein internes Bildsensor- / bzw Video-System und ermöglicht erfindungsgemass nachfolgende vier Standard Funktionalitäten, die permanent vorhanden sein können und stets in Verbindung mit allen weiteren optionalen Funktionalitäten stehenThe object of the invention is designed as a single module. It integrates radiation plates, an internal image sensor or video system and, according to the invention, enables the following four standard functionalities, which can be permanently present and are always in connection with all other optional functionalities
StandardfunktionenStandard functions
Strahlenteiler,Beam splitter,
Beobachtungsstrahlengang,Observation beam path,
intern verlaufender Aufzeichnungsstrahlengang bzw Einspiegelungsstrahlengang undinternally running recording beam path or reflection beam path and
monoskopisch nach extern verlaufende Assistenten/Dokumentationsausgange bzw -eingange Im Detail schafft die Erfindung aufgrund der Merkmale des Anspruches 1 die Losung der gestellten Aufgaben Durch die Erfindung ergibt sich ein kompaktes Strahlenteilermodul, das universell einsetzbar ist Es baut klein und erlaubt daher ergonomisches ArbeitenMonoscopic wizards / documentation outputs or inputs In detail, the invention, based on the features of claim 1, solves the problems posed. The invention results in a compact beam splitter module that can be used universally. It is small in size and therefore allows ergonomic work
Weitere Anwenderfunktionen, die den Nutzen des Strahlentellers erhohen und weitere Ausbildungsformen der Erfindung und die bevorzugten Ausfuhrungsbeispiele sind in nachfolgender Figurenbeschreibung naher erläutert Es zeigen dabeiFurther user functions which increase the utility of the radiation plate and further forms of embodiment of the invention and the preferred exemplary embodiments are explained in more detail in the following description of the figures
Fig 1 Die Funktionalität A mit zwei Assistent Stereo-Teil-Strahlengangen und einem internen Mono Dokumentationsausgang,1 functionality A with two assistant stereo partial beam paths and an internal mono documentation output,
Fig 2 die Funktionalität B mit einem internen Stereo- Dokumentationsausgang,2 shows functionality B with an internal stereo documentation output,
Fig 3 die Funktionalität C mit einem internen Mono-3 shows the functionality C with an internal mono-
Dokumentationsausgang und einer internen Dateneinspiegelung,Documentation output and internal data mirroring,
Fig 4 die Funktionalität D mit einer internen Stereo-Dateneinspiegelung,4 shows the functionality D with an internal stereo data mirror,
Fig 5 die Funktionalität E mit einer externen Mono-Dateneinspiegelung über einem externen Dokumentationseingang und mit einem internen Mono-Dokumentationsausgang, der sowohl das Bild des Objektes als auch die eingespiegelten Daten erfasst,5 shows the functionality E with an external mono data reflection via an external documentation input and with an internal mono documentation output which detects both the image of the object and the reflected data,
Fig 6 die Funktionalität F mit einer externen Stereo-Dateneinspiegelung über den rechten und linken Dokumentationseingang und einem internen Stereo-Dokumentationseingang, der auch eingespiegelte Daten erfasst ,6 shows the functionality F with an external stereo data reflection via the right and left documentation input and an internal stereo documentation input which also records mirrored data,
Fig 7 ein erfindungsgemasses Modul in der Draufsicht im Schnitt,7 a module according to the invention in plan view in section,
Fig 8 einen Schnitt durch den Strahlenteiler des Moduls von Fig 7,8 shows a section through the beam splitter of the module from FIG. 7,
Fig 9 einem Längsschnitt durch den Aufbau von Fig 7, Fig 10 einen erfmdungsgemassen Montagerahmen für eine bevorzugt verwendete Optik in Untersicht,9 shows a longitudinal section through the structure of FIG. 7, 10 shows a mounting frame according to the invention for a preferably used optics from below,
Fig 1 1 den Montagerahmen von Fig 10 in Seitenansicht mit der montierten Optik undFig. 1 shows the mounting frame of Fig 10 in side view with the optics and
Fig 12 die Optik in Seitenansicht mit einem Videokameragehause12 shows the optics in side view with a video camera housing
Die Figuren werden übergreifend beschrieben Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile Gleiche Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indizes bedeuten unterschiedliche Bauteile mit gleichen oder ahnlichen Aufgaben bzw EigenschaftenThe figures are described comprehensively. The same reference symbols mean the same components. The same reference symbols with different indices mean different components with the same or similar tasks or properties
Die nachfolgende Gliederung in 12 Punkte entspricht einer Gliederung in zwölf bevorzugte Funktionalitäten Die Reihenfolge der Funktionalitäten ist willkürlich und in keiner Weise einschränkendThe following breakdown into 12 points corresponds to a breakdown into twelve preferred functionalities. The order of the functionalities is arbitrary and in no way restrictive
Die bevorzugte Ausbildung eines als Prototyp realisierten Strahlenteilermoduls ergibt sich aus den Figuren 7 bis 12The preferred embodiment of a beam splitter module implemented as a prototype is shown in FIGS. 7 to 12
1 ) Strahlenteiler 2: Die vom Hauptobjektiv und Vergrosserungswechsler eines nicht dargestellten Mikroskops ausgehenden stereoskopischen Hauptstrahlengange (1A/B) werden in jeweils drei getrennte Strahlengange aufgeteilt bzw werden die zwei die zwei Teilstrahlengange (1A/B) eines stereoskopischen Hauptstrahlenganges (1A/B) in 3 x 2 erste, zweite bzw dritte Teilstrahlengange 6A, 6B, 7A,1) Beam splitter 2: The stereoscopic main beam paths (1A / B) emanating from the main objective and magnification changer of a microscope (not shown) are each divided into three separate beam paths or the two are the two partial beam paths (1A / B) of a stereoscopic main beam path (1A / B) in 3 x 2 first, second or third partial beam paths 6A, 6B, 7A,
7B, 10A, 10B aufgeteilt, von denen in der Regel ein externer stereoskopischer Beobachtungsstrahlengang (6A/B) den gesamten Bildinhalt des Hauptstrahlenganges (1A/B) übernimmt Somit wird ein erster Strahlengang (6A/B) zum - vorzugsweise ±30° rotierbar aufsetzbaren - und nicht dargestellten - Binokulartubus hmdurchgeleitet7B, 10A, 10B, of which an external stereoscopic observation beam path (6A / B) generally takes over the entire image content of the main beam path (1A / B). Thus, a first beam path (6A / B) becomes rotatable - preferably ± 30 ° - and not shown - passed through binocular tube hm
Ein zweiter Strahlengang (7A/B) wird - insbesondere mit gleicher Intensität - zum dreidimensionalen Assistenten- /Dokumentationsausgang verzweigt (Fig 1 - 4) und ein dritter Strahlengang 10 so aufgeteilt, dass seine beiden Stereoteilstrahlengange 10A, 10B räumlich getrennt sind, so dass man dort zum Zweck des Monitorings Bildinformationen heraus-, bzw hineinleiten kann Je nach Aufbau erfolgt das Heraus-, bzw Hineinleiten stereoskopisch oder monoskopischA second beam path (7A / B) is - in particular with the same Intensity - branched to the three-dimensional assistant / documentation output (Fig. 1 - 4) and a third beam path 10 divided so that its two stereo partial beam paths 10A, 10B are spatially separated, so that image information can be extracted or introduced there for monitoring purposes after assembly, the removal or introduction is carried out stereoscopically or monoscopically
2) Erste (minimale) Montagevariante: für einen Binokulartubus im Hauptstrahlengang zur Betrachtung des Operationsfeldes2) First (minimal) mounting variant: for a binocular tube in the main beam path for viewing the operating field
3) Zweite (ausgebaute) Montagevariante: Für monokulare3) Second (expanded) mounting variant: For monocular
Mitbeobachtung und/oder Einspiegelung, rechts- und oder linksseitige Anbringung verschiedener optischer Zusatzgerate zur Mitbeobachtung des Operationsfeldes oder zu anderweitigen Dokumentationszwecken unter Beibehaltung eines Binokulartubus im HaupstrahlengangCo-observation and / or mirroring, right and left side attachment of various optical additional devices for the co-observation of the operating field or for other documentation purposes while maintaining a binocular tube in the main beam path
Gemass weiterer verbesserten Ausgestaltungen können folgende weiteren Funktionen vorgesehen seinAccording to further improved configurations, the following further functions can be provided
4) Integration einer - vorzugsweise auswechselbaren - telezentrischen Abbildungsoptik 5, 15a, b Insbesondere mit Feinfokussierung verschiedener Brennweiten in den Monitonngstrahlengangen 7A, 7B, und/oder im internen4) Integration of a - preferably exchangeable - telecentric imaging optics 5, 15a, b, in particular with fine focusing of different focal lengths in the monitoring beam paths 7A, 7B, and / or in the internal one
Stereostrahlengang (10A/B), Fig 7 - 9)Stereo beam path (10A / B), Fig. 7 - 9)
5) Monokulare Aufzeichnung: Abbildung des Operationsfeldes auf eine oder mehrere (Bild-) Sensorflachen 4B, 4A, 14a, b in einem der inneren Strahlengange 10A, 10B oder in einem der Dokumentationsstrahlengange 7A, 7B (z B auf einem oder mehreren5) Monocular recording: mapping the operating field onto one or more (image) sensor areas 4B, 4A, 14a, b in one of the inner beam paths 10A, 10B or in one of the documentation beam paths 7A, 7B (e.g. on one or more
Kamerachips (CCD oder 3CCD)) (Fig 1 , 3, 5, 7-9) 6) Binokulare Aufzeichnung: Abbildung des Operationsfeldes auf zwei getrennt voneinander angeordneten (Bild-) Sensorflachen in beiden der inneren Strahlengange 10A und 10B oder in beiden der Dokumentationsstrahlengange 7A und 7B, wenn beide Sensoren sind (Kamerachips (CCD oder bevorzugt 3CCD), von denen jedes einemCamera chips (CCD or 3CCD)) (Fig. 1, 3, 5, 7-9) 6) Binocular recording: imaging of the operating field on two separately arranged (image) sensor surfaces in both of the inner beam paths 10A and 10B or in both of the documentation beam paths 7A and 7B, if both are sensors (camera chips (CCD or preferably 3CCD), of which each one
Stereoteilstrahlengang zugeordnet ist (Fig 2, 6 und gegebenenfalls 7-9)Stereo partial beam path is assigned (Fig. 2, 6 and possibly 7-9)
7) Monokulare Aufzeichnung/Dateneinspiegelung: Abbildung des Operationsfeldes auf eine oder mehrere (Bild-) Sensorflachen 4A, 4B durch einen der dritten Stereoteilstrahlengange 10 B bei gleichzeitiger, monokularer Dateneinspiegelung 9A in den zweiten der dritten7) Monocular recording / data reflection: imaging of the operating field on one or more (image) sensor areas 4A, 4B by one of the third stereo partial beam paths 10 B with simultaneous, monocular data reflection 9A in the second of the third
Stereoteilstrahlengange 10A, (Fig 3)Stereo partial beam path 10A, (Fig 3)
8) Binokulare Dateneinspiegelung: in beide stereoskopischen dritten Teilstrahlengange (Monitoringstrahlengange) (Fig 4)8) Binocular data reflection: in both stereoscopic third partial beam paths (monitoring beam paths) (Fig. 4)
9) Monokulare Dateneinspiegelung/Überwachung: (2D) über den rechten oder linken dritten Stereoteilstrahlengang 10A, 10B oder in den linken oder rechten Assιstenten-/Dokumentatιonsstrahlengang 3A, 3B bei gleichzeitiger Abbildung dieser Daten und dem unterlegten bzw überlagerten zweidimensionalen Operationsfeld auf eine oder mehrere9) Monocular data reflection / monitoring: (2D) via the right or left third stereo partial beam path 10A, 10B or in the left or right assistant / document beam path 3A, 3B with simultaneous mapping of this data and the underlying or superimposed two-dimensional operating field onto one or more
(Bild-) Sensorflachen 4A oder 4B, z B Kamerachips (CCD oder 3CCD) (Fig 5)(Image) sensor areas 4A or 4B, e.g. camera chips (CCD or 3CCD) (Fig 5)
10) Binokulare Dateneinspiegelung/Überwachung: (3D) über den rechts- und linksseitigen Assιstenten-/Dokumentatιonsstrahlengang (3A/B) bei gleichzeitiger binokularer Abbildung dieser Daten und dem dreidimensionalen Operationsfeld auf zwei getrennte, einzelne oder mehrfache (Bild-) Sensorflachen 4A, 4B (Fig 6) Es ist nicht zwingend, dass die Bilder vom Operationsfeld und die eingespiegelten überlagert sein müssen Sie können viel mehr auch durch geeignete Umschalter bzw Weichen ausgebildet werden, sodass man nach Wunsch einmal nur das Operationsfeld und einmal nur das emgespiegelte Feld oder beides sieht10) Binocular data reflection / monitoring: (3D) via the right and left-hand assistant / documentation beam path (3A / B) with simultaneous binocular imaging of this data and the three-dimensional operation field on two separate, single or multiple (image) sensor areas 4A, 4B (Fig 6) It is not imperative that the images of the operating field and the mirrored ones must be overlaid. You can do much more by using suitable switches or switches are formed so that you can see only the operating field and once only the reflected field or both if desired
11 ) Gekrümmte (Bild-) Sensorflächen und/oder gekrümmte Displayflächen Zur optimalen Anpassung an die jeweiligen11) Curved (image) sensor surfaces and / or curved display surfaces For optimal adaptation to the respective
Strahlengange der Optik, nicht naher dargestelltOptical beam path, not shown in detail
12) Integrierter Rotationsaufsatz 20, 24: erlaubt ein - gegebenenfalls schrittweises - Rotieren eines Okulartubusaufsatzes auf dem Strahlenteilermodul (Fig 7 - 9)12) Integrated rotary attachment 20, 24: allows an eyepiece tube attachment to be rotated on the beam splitter module, if necessary step by step (FIGS. 7-9).
Die Funktionalität A gemass Fig 1 wird somit erfindungsgemass angewendet, wenn ein stereoskopischer Beobachtungsstrahlengang (6A/B) und ein stereoskopischer Assistentenstrahlengang (7A/B) gewünscht wird und zusätzlich eine monoskopische Aufzeichnung auf einem inneren Strahlengang 10B gewünscht wird Alternativ zum Strahlengang 10B mit der Sensorflache 4B konnte auch der rechte Strahlenteiler 2A mit einem entsprechenden monoskopischen Strahlengang zu Aufzeichnungszwecken verbunden seinThe functionality A according to FIG. 1 is thus used according to the invention if a stereoscopic observation beam path (6A / B) and a stereoscopic assistant beam path (7A / B) are desired and additionally a monoscopic recording on an inner beam path 10B is desired. As an alternative to the beam path 10B with the sensor surface 4B, the right beam splitter 2A could also be connected to a corresponding monoscopic beam path for recording purposes
Die Funktionalität B gemass Fig 2 wird dann Anwendung finden, wenn die Aufzeichnung im inneren Strahlengang (10A/B) z B ähnlich dem bekannten LEICA-3-Modul für stereoskopische Videoaufzeichnung gewünscht wirdFunctionality B according to FIG. 2 will be used if recording in the inner beam path (10A / B), for example similar to the known LEICA-3 module for stereoscopic video recording, is desired
Die Funktionalität C gemass Fig 3 findet Anwendung, wenn einerseits beobachtet und aufgezeichnet (innerer Strahlengang 10B) und andererseits Information eingespiegelt werden sollen, z B über den inneren Strahlengang 10A von einem Display 9A Funktionalität D gemass Fig 4 kommt zum Einsatz, insbesondere bei Bildeinspiegelungen (Image Injection) von stereoskopischen Patientendaten wie z B CT-, oder MRI-Informationen , wobei sowohl durch den stereoskopischen Beobachtungsstrahlengang (6A/B) als auch durch den stereoskopischen Assistentenstrahlengang (7A/B) beide stereoskopischen Bilder (sowohl das aus dem Hauptstrahlengang (1A/B) als auch aus den inneren Einspiegelungsstrahlengangen (10A/B) wahrgenommen werden können) Nicht mehr dargestellt, jedoch im Rahmen der Erfindung hegend sind Schaltelemente, die ein Umschalten zwischen den im Beobachtungsstrahlengang als auch im Assistentenstrahlengang sichtbaren Bildern ermöglichtThe functionality C according to FIG. 3 is used if, on the one hand, observation and recording (inner beam path 10B) and on the other hand information are to be reflected, for example about the inner beam path 10A from a display 9A Functionality D according to FIG. 4 is used, in particular in the case of image injections of stereoscopic patient data such as, for example, CT or MRI information, with both the stereoscopic observation beam path (6A / B) and the stereoscopic assistant beam path (7A / B) both stereoscopic images (both that can be perceived from the main beam path (1A / B) and from the inner reflection beam paths (10A / B)) are no longer shown, but within the scope of the invention are switching elements that switch between the im Observation beam path as well as images visible in the assistant beam path
Funktionalität E gemass Fig 5 findet Anwendung, wenn emgespiegelte Informationen zusammen mit dem Bild des Hauptstrahlenganges (1A/B) aufgezeichnet werden sollen Insbesondere für Dokumentationszwecke ist durch diesen Aufbau aufzeichenbare, was dem Operateur anFunctionality E according to FIG. 5 is used when reflected information is to be recorded together with the image of the main beam path (1A / B). This structure can be used to record what the surgeon can do, in particular for documentation purposes
Gesamtinformation zur Verfugung steht Bei Funktionalität E ist dies monoskopisch, wahrend bei Funktionalität F gemass Fig 6 dies auch stereoskopisch möglich istTotal information is available for functionality E this is monoscopic, while for functionality F according to FIG. 6 this is also possible stereoscopically
Beim Aufbau gemass Fig 7 erkennt man deutlich eine asymmetrische Anordnung des Moduls 1 1G bzw seines Sensorgehauses 18 Dies ist bevorzugt, um Zubehör, wie beispielsweise Beleuchtungseinrichtungen oder dgl ausreichend Platz zu geben Das Sensorgehause 18 verfugt über eine Kabeldurchführung 34, sodass die Sensoren 14A oder 14B anschhessbar sind Die Darstellung von 14A und 14B soll offen lassen, ob es sich dabei um eine Videokamera oder um Displays handelt Im konkreten Fall kann 14A auch eine Videokamera darstellen, wahrend 14B ein Display darstellt Dieser Aufbau entspräche somit Fig 3 Funktionalität C Den Sensoren 14A bzw 14B sind - vorzugsweise auswechselbare - Abbildungsoptiken 15A, 15B vorgeschaltet, die, wie dargestellt, bevorzugt einstellbar sind Die Einstellung erfolgt über eine Justiereinrichtung 17A, die über ein Getriebe oder dgl auf die Optik 15A wirkt Die Optik 15A ist dabei in einer Linsenfassung 35A angeordnet, die auf einem Montagerahmen 27 sitzt7, one can clearly see an asymmetrical arrangement of the module 11G or its sensor housing 18. This is preferred in order to provide sufficient space for accessories, such as lighting devices or the like. The sensor housing 18 has a cable bushing 34, so that the sensors 14A or 14B 14A and 14B are intended to leave open whether this is a video camera or displays. In the specific case, 14A can also represent a video camera, while 14B represents a display. This structure thus corresponds to FIG. 3 Functionality C The sensors 14A and Imaging optics 15A, 15B are connected upstream, preferably exchangeable, 14B, which, as illustrated, are preferably adjustable Optics 15A acts The optics 15A is arranged in a lens frame 35A, which sits on a mounting frame 27
Wie besser aus den Fig 10 - 12 ersichtlich ist, dient die Montagefassung 27 der sicheren und justierbaren Aufnahme der Optik im Sensorgehause Diese Art der Montage ist neu und ebenso erfinderisch, und zwar unabhängig von den übrigen Merkmalen der oben beschriebenen Erfindung Der Vorteil dieses Aufbaus mit dem Montagerahmen 27 ergibt sich in einer logistisch einfachen Produktionsweise der Optiken, die mit wenigen Handgriffen ausgetauscht werden können und einfach justierbar sind Die Linsenfassung 35 wird mittels Montageschrauben 29 am Montagerahmen 27 befestigt und der wird im Sensorgehause mit Halte- und Justierschrauben 30 A - D befestigtAs can be seen more clearly from FIGS. 10-12, the mounting socket 27 serves for the secure and adjustable mounting of the optics in the sensor housing. This type of mounting is new and just as inventive, regardless of the other features of the invention described above The mounting frame 27 results in a logistically simple way of producing the optics, which can be exchanged in a few simple steps and are easily adjustable. The lens frame 35 is fastened to the mounting frame 27 by means of mounting screws 29 and is fastened in the sensor housing with holding and adjusting screws 30 AD
Wie aus Fig 7 ersichtlich ist, stutzt sich die Halte- und Befestigungsschraube 30C gegen eine Stutzwand 36 des Moduls, wahrend die Schrauben 30E und D im Modulkorper gehalten sind und ein Justieren ermöglichen DieAs can be seen from FIG. 7, the holding and fastening screw 30C is supported against a support wall 36 of the module, while the screws 30E and D are held in the module body and allow adjustment
Justiereinrichtung 17B für die Abbildungsoptik 15B ist aus Platzgrunden nicht seitlich sondern oben montiert und von oben zugänglich Die Abbildungsoptiken 15 sind zudem nicht nur asymmetrisch versetzt, sondern auch in einem Winkel von ca 12° schräg nach oben gestellt Dies erlaubt vorteilhafterweise ein besonderes Tiefsetzen der Prismen 12 der Strahlenteiler 2A und 2B Derart wird Bauhohe gespartAdjustment device 17B for the imaging optics 15B is not mounted laterally but at the top for reasons of space and is accessible from above. The imaging optics 15 are not only asymmetrically offset, but also set at an angle of approximately 12 ° upwards. This advantageously allows the prisms 12 to be lowered in particular the beam splitter 2A and 2B This saves height
Die in den Fig 7 - 9 dargestellten Prismen sind lediglich symbolisch Der Fachmann kennt die detaillierte Anordnung der Flachen in Abhängigkeit von den erfindungsgemass vorgesehenen FunktionalitätenThe prisms shown in FIGS. 7-9 are only symbolic. The person skilled in the art knows the detailed arrangement of the surfaces depending on the functionalities provided according to the invention
Aus Fig 9 ist noch der Drehring 20 mit dem Fuhrungsπng 24 dargestellt, der als Aufnahme für Zubehör oder einen Binokulartubus 16 dient, der, wie an sich bekannt, mittels Klemmschraube 23 im Drehring 20 festklemmbar ist Der Drehring 20 verfugt an seiner Unterseite über Rastausnehmungen, die mit einer federbelasteten Rastkugel kooperieren Der Fuhrungsnng 24 ist seitlich ausgeschnitten, sodass die Klemmschrauben 23 ein Winkelspiel um die Hauptachse 37 hat Dies ermöglicht ein Drehverschwenken eines Binokulartubus oder eines anderen auf das erfindungsgemasse Strahlenteilermodul aufgesetzte Zubehör Z B konnte der Aufbau in 10 Raststufen schrittweise verdrehbar sein9 shows the rotating ring 20 with the guide 24, which serves as a receptacle for accessories or a binocular tube 16 which, as is known per se, can be clamped in the rotating ring 20 by means of a clamping screw 23. The rotating ring 20 has recesses on its underside, with a spring-loaded locking ball cooperate. The guide 24 is cut out on the side so that the clamping screws 23 have an angular play about the main axis 37
Beim vorliegenden Strahlenteilermodul handelt es sich somit um ein einfach montierbares, optimal integriertes und multifunktionelles Bauteil Die Bauhohe ist minimiert und für weiteres Mikroskopiezubehor ist möglichst viel Raum gelassenThe present beam splitter module is therefore an easy-to-assemble, optimally integrated and multifunctional component. The overall height is minimized and as much space as possible is left for further microscope accessories
Im Rahmen der Erfindung können aus den oben angegebenen auch Funktionalitäten kombiniert werden, die hier nicht unmittelbar beschrieben
Figure imgf000012_0001
Within the scope of the invention, functionalities which are not described here directly can also be combined from the abovementioned
Figure imgf000012_0001
Die nachfolgende Bezugszeichenliste ist Bestandteil der Figurenbeschreibung Sie und die weiteren Angaben in den Patentansprüchen vervollständigen die Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung The following list of reference numerals is part of the description of the figures. You and the further details in the claims complete the disclosure of the present patent application
BezugszeichenlisteReference list
A Vom Operationsmikroskop ausgehende stereoskopische Hauptstrahlengange, hier rechter StrahlengangA Stereoscopic main beam paths emanating from the surgical microscope, here the right beam path
B Vom Operationsmikroskop ausgehende stereoskopische Hauptstrahlengange, hier linker StrahlengangB Stereoscopic main beam paths emanating from the surgical microscope, here left beam path
A Rechtsseitiger StrahlenteilerA Right-hand beam splitter
B Linksseitiger StrahlenteilerB Beam splitter on the left
A Dateneinspiegelung über Dokumentationseingang, hier rechtsA Data mirroring via documentation input, here on the right
B Dateneinspiegelung über Dokumentationseingang, hier linksB Data mirroring via documentation input, here on the left
A Eine oder mehrere (Bild) Sensorflachen, hier rechtsA One or more (image) sensor surfaces, here on the right
B Eine oder mehrere (Bild) Sensorflachen, hier linksB One or more (image) sensor surfaces, here on the left
A Auswechselbare Abbildungsoptik für Sensorflachen rechts, unterschiedlicher BrennweiteA Interchangeable imaging optics for sensor surfaces on the right, different focal lengths
B Auswechselbare Abbildungsoptik für Sensorflachen links, unterschiedlicher BrennweiteB Interchangeable imaging optics for sensor surfaces on the left, different focal lengths
A Externer stereoskopischer Beobachtungsstrahlengang zum ±30° rotierbar aufsetzbaren Binokulartubus, hier rechtsA External stereoscopic observation beam path to the binocular tube that can be rotated through ± 30 °, here on the right
B Externer stereoskopischer Beobachtungsstrahlengang zum ±30° rotierbar aufsetzbaren Binokulartubus, hier links A Externer Assistenten- /Dokumentationsausgang rechtsB External stereoscopic observation beam path to the binocular tube that can be rotated through ± 30 °, here on the left A External assistant / documentation exit on the right
B Externer Assistenten- /Dokumentationsausgang linksB External assistant / documentation exit on the left
A Auswechselbare Abbildungsoptik zur Dateneinspiegelung rechtsA Interchangeable imaging optics for data reflection on the right
B Auswechselbare Abbildungsoptik zur Dateneinspiegelung linksB Interchangeable imaging optics for data reflection on the left
A Dateneinspiegelungsdisplay rechtsA Data injection display on the right
B Dateneinspiegelungsdisplay linksB Data display on the left
0A Interner Strahlengang rechts0A Internal beam path on the right
0B Interner Strahlengang links0B Internal beam path on the left
1 a bis g - Strahlenteilermodul1 a to g - beam splitter module
2 a, b, c, d Prismen der Strahlenteiler 2A, 2B2 a, b, c, d prisms of beam splitters 2A, 2B
3 Anschluss an das Mikroskop3 Connection to the microscope
4 a, b Sensorflache (Videokamera) oder Displayflachen4 a, b sensor surface (video camera) or display surface
5 a, b Abbildungsoptik5 a, b imaging optics
6 Binokulartubus6 binocular tube
7 Justiereinrichtung für Abbildungsoptik 157 Adjustment device for imaging optics 15
8 Sensorgehause8 sensor housing
9 Modulkorper9 module bodies
0 Drehring0 rotating ring
1 Rastkugel1 locking ball
2 Rastfeder Klemmschraube2 detent spring Clamping screw
FuhrungsnngLeadership
SeitenwinkelSide angle
HohenwinkelHohenwinkel
MontagerahmenMounting frame
AusnehmungRecess
MontageschraubenMounting screws
a, b, c, d, e Halte- und Justierschraubena, b, c, d, e retaining and adjusting screws
StutzwandSupport wall
TrennschichtInterface
a, b Gewindeflanscha, b threaded flange
KabeldurchführungCable entry
a, b Linsenfassunga, b lens frame
StutzwandSupport wall
Hauptachse Main axis

Claims

Patentansprücheclaims
1 ) Strahlenteilermodul für Mikroskope, insbesondere für1) Beam splitter module for microscopes, especially for
Operationsmikroskope zur Betrachtung von Objekten entlang einer Hauptachse, mit einem Strahleneingang durch einen Anschlussbereich zum Anschluss an einen stereoskopischen Mikroskopausgang, mit einem ersten stereoskopischen Strahlengang für einen Beobachter mit einem ersten linken und einem ersten rechten Stereoteilstrahlengang (6B,6A) mit wenigstens einem zweiten stereoskopischen Strahlengang mit einem zweiten linken und einem zweiten rechten Stereoteilstrahlengang (7B, 7A) und mit wenigstens einem dritten linken und einem dritten rechtenSurgical microscopes for viewing objects along a main axis, with a beam input through a connection area for connection to a stereoscopic microscope output, with a first stereoscopic beam path for an observer with a first left and a first right stereo partial beam path (6B, 6A) with at least one second stereoscopic beam path with a second left and a second right stereo partial beam path (7B, 7A) and with at least a third left and a third right
Stereoteilstrahlengang (10B 10A), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der zweiten und dritten Stereoteilstrahlengange (7B.7A, 10B, 10A) für das Ausspiegeln und/oder Einspiegeln von Bildinformationen ausgebildet sind, wobei wenigstens einer der ersten, zweiten oder dritten StereoteilstrahlengangeStereo partial beam path (10B 10A), characterized in that at least one of the second and third stereo partial beam paths (7B.7A, 10B, 10A) are designed for mirroring and / or mirroring image information, at least one of the first, second or third stereo partial beam paths
(6B,6A,7B,7A,10B,10A) für das Ausspiegeln von Bildinformation des jeweils betrachteten Objekts und wenigstens ein anderer der ersten, zweiten oder dritten Stereoteilstrahlengange (6A,6B,7A,7B,10A,10B) für das Einspiegeln von Bildinformation für den Beobachter ausgebildet ist(6B, 6A, 7B, 7A, 10B, 10A) for mirroring out image information of the object under consideration and at least one other of the first, second or third stereo partial beam paths (6A, 6B, 7A, 7B, 10A, 10B) for mirroring in Image information is designed for the observer
2) Strahlenteilermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Stereoteilstrahlengange (7B,7A,10B,10A) sowohl für das Ausspiegeln als auch für das Einspiegeln von Bildinformationen ausgebildet ist 3) Strahlenteilermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Stereoteilstrahlengang (10B,10A) ein Abbildungssystem (5,15) mit Feinjustierung (17) für Fokussierung und/oder Zoom angeordnet ist2) Beam splitter module according to claim 1, characterized in that at least one of the stereo partial beam paths (7B, 7A, 10B, 10A) is designed both for mirroring out and for mirroring in image information 3) Beam splitter module according to claim 1 or 2, characterized in that an imaging system (5, 15) with fine adjustment (17) for focusing and / or zoom is arranged in at least one stereo partial beam path (10B, 10A)
4) Strahlenteilermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein ausspiegelnder Stereoteilstrahlengang (7B.7A) so ausgebildet ist, dass er gleichzeitig Bildinformation über das Objekt und über einen anderen Stereoteilstrahlengang (10A,10B) emgespiegelte Bildinformation erfasst und, gleichzeitig (überlagert) oder nacheinander, ausspiegelbar macht4) Beam splitter module according to one of the preceding claims, characterized in that at least one reflecting stereo partial beam path (7B.7A) is designed such that it simultaneously detects image information about the object and image information reflected via another stereo partial beam path (10A, 10B) and, simultaneously ( layered) or one after the other, can be mirrored
5) Strahlenteilermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stereoteilstrahlengang (10B.10A) mit einem oder mehreren Sensorflachen (4a, 4B) zur Bildaufzeichnung abgeschlossen ist5) Beam splitter module according to one of the preceding claims, characterized in that at least one stereo partial beam path (10B.10A) with one or more sensor surfaces (4a, 4B) for image recording is completed
6) Strahlenteilermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stereoteilstrahlengang (10B,10A) mit einer Kamera (14a, 14b), insbesondere einer Videokamera abgeschlossen ist, die mit Ihrer räumlichen Langserstreckung - in Betriebslage - eine Schräglage in bezug auf eine Normale auf die Hauptachse 37 des Mikroskops einnimmt6) Beam splitter module according to one of the preceding claims, characterized in that at least one stereo partial beam path (10B, 10A) is completed with a camera (14a, 14b), in particular a video camera, which with its spatial extension - in the operating position - an inclined position in relation to takes a normal to the main axis 37 of the microscope
7) Strahlenteilermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlenteiler ein Prisma (12) umfasst, dessen räumliche Erstreckung wenigstens zum Teil unmittelbar in den Anschlussbereich (13) des Strahlenteilermoduls gelegt
Figure imgf000017_0001
8) Strahlenteilermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stereoteilstrahlengang einen Umschalter enthalt, mittels dem ein Beobachter emgespiegelte Bildinformation wahlweise in den Beobachtungsstrahlengang lenken oder nach innen sperren kann, oder dass mittels des Umschalters ein Beobachter wahlweise Bildinformation ausgespiegelt oder nach aussen sperren7) Beam splitter module according to one of the preceding claims, characterized in that the beam splitter comprises a prism (12), the spatial extension of which is at least partially placed directly in the connection region (13) of the beam splitter module
Figure imgf000017_0001
8) Beam splitter module according to one of the preceding claims, characterized in that at least one stereo partial beam path contains a switch, by means of which an observer can either direct reflected image information into the observation beam path or block it inwards, or that an observer can optionally mirror image information or outwards using the switch lock
9) Strahlenteilermodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter mechanisch, elektrotechnisch oder elektronisch aufgebaut bzw ansteuerbar ist, oder dass wenigstens ein Strahlenteiler mit elektrooptischen Teilansichtflachen ausgerüstet ist, die durch elektrische Spannung aktivier- bzw deaktivierbar sind9) Beam splitter module according to claim 8, characterized in that the switch is mechanically, electrotechnically or electronically constructed or controllable, or that at least one beam splitter is equipped with electro-optical partial view surfaces that can be activated or deactivated by electrical voltage
10) Strahlenteilermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein10) beam splitter module according to one of the preceding claims, characterized in that at least one
Stereoteilstrahlengang zur Beobachtung und Ausspiegelung einer Bildinformationen über ein Betrachterauge ausgebildet istStereo partial beam path for observing and reflecting image information is formed via an observer eye
11) Strahlenteilermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Stereoteilstrahlengange (6B,6A,7B,7A,10B,10A) im wesentlichen aus einer11) Beam splitter module according to one of the preceding claims, characterized in that all stereo partial beam paths (6B, 6A, 7B, 7A, 10B, 10A) essentially consist of one
Gehauseebene austreten Exit the level of the housing
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