DD277746A1 - MEASURING ARRANGEMENT FOR MEASURING THE SIZE VNN OBJECTS IN THE OBJECT FIELD OF AN OPERATING MICROSCOPE - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zum Messen der Groesse von Objekten im Objektfeld eines Operationsmikroskops. Die Erfindung besteht darin, dass zwischen Objektiv und einem Vergroesserungswechsler bzw. zwischen Objektiv und einem Tubusobjektiv eine Einrichtung zur Darbietung mindestens zweier punktfoermiger, in ihrem Abstand einstellbarer Lichtquellen (13, 14) in den Strahlengang vorgesehen ist. Fig. 1The invention relates to a measuring arrangement for measuring the size of objects in the object field of a surgical microscope. The invention consists in that between the lens and a Vergroesserungswechsler or between the lens and a tube objective means for presenting at least two punktfoermiger, adjustable in their distance light sources (13, 14) is provided in the beam path. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung findet in Zusammenhang mit Operationsmikroskopen und Inspektionsmikroskopen mit variabler Vergrößerung, insbesondere bei Verwendung von fototechnischen und videotechnischen Aufnahmegeräten AnwendungThe invention finds application in connection with surgical microscopes and inspection microscopes with variable magnification, especially when using photographic and video recording equipment

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zur exakten Beurteilung der Größenverhältnisse im Objektfeld eines Operationsmikroskopes muß die Gesamtvergrößerung V₆ bekannt sein, die aus der Objektivbrennweite fob. der Okularbrennweite fOk, der Tubusbrennweite f_T und der Vergrößerungseinstellung V, des ZOOM-Systems respektive des Galilei-Systems gemäßFor exact assessment of the size ratios in the object field of a surgical microscope, the total magnification V ₆ must be known, which fob from the lens focal length. the eyepiece focal length fOk, the tube focal length f _T and the magnification setting V, the ZOOM system and the Galilei system according to

. Oh , Oh

zu berechnen ist.is to be calculated.

Die Vergrößerung in der Aufnahmeer· ,ne bei Foto- oder Videoaufnahmen beträgtThe magnification in the recorder is ne for photo or video recordings

mitf_Ao = Brennweite des Aufnahmeobjektivs.mitf _A o = focal length of the taking lens.

In der Praxis wird die Berechnung als unbequem angesehen. Darüber hinaus ist die zahlenmäßige Angabe der Gesamtvergrößerung weit woniger instruktiv als die Darstellung eines Maßstabes oder einer Vergleichsstrecke im Gesichtsfeld, insbesondere im Diapositiv oder auf dem Bildschirm. Falls die laterale Ausdehnung des Objektos auszumessen ist, erweist sich der Weg über die Berechnung der Vergrößerung und Streckfinmessung im Bild als besonders unbequem. Die Verwendung von Moßokularen und Okularstrichplatten zur Messung der lateralen Ausdehnung im Beobacntungsstrahlengang stört den Bildoindruck während des mikrochirurgischen Arbeitens und vorübergehender Austausch des Okulars gegen ein Meßokular ist untor den praktischen Bedingungen der Mikrochirurgie nicht akzeptabel.In practice, the calculation is considered uncomfortable. In addition, the numerical indication of the total magnification is far more instructive than the representation of a scale or a comparison distance in the visual field, in particular in the slide or on the screen. If the lateral extent of the object is to be measured out, the path through the calculation of the magnification and stretch measurement in the image proves to be particularly uncomfortable. The use of micro-ocular and ocular tracer plates to measure the lateral extent in the observation beam path disturbs the imaging impression during microsurgical work, and temporary replacement of the ocular with a measuring ocular is unacceptable under the practical conditions of microsurgery.

Im Zusammenhang mit der visuellen Prüfung mikroelektronischer Bauelemente wurde schon ein Stereomikroskop vorgaschlagen, boi wolchoir ein Referenzobjekt in don Beobachtungsstrahlengang eingespiegelt wird (US 3565534); eine auf dorortigo Woiso in oin Operationsmikroskop eingespiegelte Strichplatte würde sich von dem mit etwa 100000 Lux beleuchteten Untergrund nicht ausreichend kontrastreich abheben, und sie wäre auch nicht zur optischen Antastung von Objekten geeignet.In the context of the visual inspection of microelectronic components, a stereomicroscope has already been proposed, in which a reference object is reflected in the observation beam path (US Pat. No. 3,565,534); a reticule mirrored on dorortigo Woiso in an ophthalmic surgical microscope would not stand out in sufficient contrast from the background illuminated with about 100,000 lux, nor would it be suitable for the optical probing of objects.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, die beschriebenen Mangel zu beseitigen und insbesondere ein Operationsmikroskop bereitzustellen, wolchos sowohl im visuellon als auch im Aufnahmestrahlengang oinen Maßstab odor eine Vorgleichsstrecko einspiegelt, wobei dio variable Gesamtvergrößorung berücksichtigt wird und außerdom die Messung lateraler Abstände im Objekt mittels optischer Antpstung ormöglicht wird.It is an object of the invention to remedy the deficiency described and in particular to provide a surgical microscope, wolchos in both visuellon and in the receiving beam path oinen scale odor a Vorgleichsstrecko mirrors, the dio variable Gesamtvergrößorung is taken into account and outside the measurement of lateral distances in the object by means of optical magnification ormöglicht becomes.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung für ein Operationsmikroskop zu entwickeln, welche das Einbringen eines kontrastreichen Maßstabs zur visuellen Auswertung der Größenverhältnisse im Objektfeld und zur Auswertung mittels Bildaufnahmeeinrichtungen bei gleichzeitiger ununterbrochener mikrochirurgischer Tätigkeit ermöglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Meßanordnung für ein Stereooperationsmikroskop mit einem Objektiv, mit und ohne Vergrößerungswechsler, mit Tubusobjektiven und auswechselbaren Okularen im Stereoeinblick, mit und ohne Aufnahmekamera und mit einer Vorrichtung zum Einspiegeln eines zusätzlichen Abbildungsstrahlenganges zwischen Objektiv und Vergrößerungswechsler respektive zwischen Objektiv und Tubusobjektiv, eine Einrichtung zur Darbietung mindestens zweier ounktförmiger, in ihrem Abstand einstellbarer Lichtquellen in den Strahlengang vorgesehen ist. Konstruktiv vorteilhaft ist es, wenn als Lichtquellen zwei im sichtbaren Bereich strahlende LED oder die Lichtaustrittsflächen von Lichtleitfasern vorgesehen sind.The invention has for its object to develop a measuring arrangement for a surgical microscope, which allows the introduction of a high-contrast scale for the visual evaluation of the size ratios in the object field and for evaluation by means of image recording devices with simultaneous uninterrupted microsurgical activity. The object is achieved in that in a measuring arrangement for a stereooperating microscope with a lens, with and without magnification changer, with tube lenses and interchangeable eyepieces in stereo, with and without recording camera and with a device for mirroring an additional imaging beam path between the lens and magnification changer respectively between Lens and tube lens, a device for the performance of at least two point-shaped, adjustable in their distance light sources is provided in the beam path. It is constructively advantageous if two LEDs emitting in the visible range or the light exit surfaces of optical fibers are provided as light sources.

Zum Markieren von Objektbereichen ist es günstig, wenn die punktförmigen Lichtquellen 13', 14' auf den Eckpunkten eines Flächenelementes, vorzugsweise auf den Eckpunkten eines Quadrates angeordnet und senkrecht zur optischen Achse 3 des Abbildungssystems gemeinsam verschiebbar sind.For marking object areas, it is favorable if the point-shaped light sources 13 ', 14' are arranged on the corner points of a surface element, preferably on the vertices of a square and are displaceable together perpendicular to the optical axis 3 of the imaging system.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein erfindungsgemäßes Operationsmikroskop mit Maßstab und optischer Meßvorrichtung wird an Hand schematischer Zeichnungen näher beschriebenAn inventive surgical microscope with scale and optical measuring device is described in detail with reference to schematic drawings

Es zeigen: Show it:

Fig. 1: Ein Schema der MeßanordnungFig. 1: A scheme of the measuring arrangement

Fig.2: Lage der Maßstabsmarken im GesichtsfeldFig.2: Location of the scale marks in the field of view

Fig.3: Einstellvorrichtung für die Maßstabs- und Meßmarken.Fig.3: Setting device for the scale and measuring marks.

Die Bezugszeichen haben folgende Bedeutung:The reference signs have the following meaning:

Fig. 1-1 ist die Objektebene, 2 die Objektfeldmitte, 2-3 ist die optische Achse eines Objektivs 4. 5 und 6 sind ZOOM-Systeme zur Vergrößerungsänderung, 7 und 8 sind Teilerwürfel mit teilverspiegelten Hypothenusenflächen für die Ausspiegelung. 9 ist ein stereoskopischer F.inblick mit Tubusobjektiven, Umkehrprismen und Okularen. 10 ist eine planparallele Glasplatte, die unter 45 Grad zur optischen Achse des Objektives 4 geneigt ist. 11 ist ein Spiegel und 12 ist eine Abbildungsoptik 13 und 14 sind Lichtleiter, vorzugsweise Monofasern, deren Lichtaustrittsflächen 13' und 14' in der Brennebene der Abbildungsoptik 12 liegen.Fig. 1-1 is the object plane, 2 is the object field center, 2-3 is the optical axis of a lens 4. Figs. 5 and 6 are ZOOM systems for magnification change, Figs. 7 and 8 are splitter cubes with partially mirrored hypotenuse faces for the reflection. 9 is a stereoscopic view with tube lenses, inverted prisms, and eyepieces. 10 is a plane-parallel glass plate inclined at 45 degrees to the optical axis of the objective 4. 11 is a mirror and 12 is an imaging optics 13 and 14 are optical fibers, preferably monofilaments, whose light exit surfaces 13 'and 14' lie in the focal plane of the imaging optics 12.

15 ist eine Abbildungsoptik für die Bildaufnahme mit der Kamera 16. Ein Beleuchtungssystem, bestehend aus einer Reflektorlampe 17, beleuchtet die Lichteintrittsflächen 13" und 14" der Lichtleiter 13 und 14 und eine Lichteintrittsfläche 18" eines Lichtleiterbündels 18, dessen Lichtaustrittsfläche 18' durch eine Linse 19 in das Objektfeld mit dem Zentrum 2 abgebildetAn illumination system consisting of a reflector lamp 17 illuminates the light entry surfaces 13 "and 14" of the light guides 13 and 14 and a light entry surface 18 "of an optical fiber bundle 18 whose light exit surface 18 'through a lens 19 imaged in the object field with the center 2

Fig.2-In einem kreisrunden Gesichtsfeld 21 befinden sich die Bilder 22 und 23 der Lichtaustrittsflächen 13' und 14'; sie lassen sich durch Verschiebung von 13' und 14' in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik 12 auf eine andere Position im Bildfeld, beispielsweise 22' und 23' überführen.Fig.2-In a circular field of view 21 are the images 22 and 23 of the light exit surfaces 13 'and 14'; they can be converted by displacement of 13 'and 14' in a plane perpendicular to the optical axis of the imaging optics 12 to another position in the image field, for example, 22 'and 23'.

Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Einstell- und Justiervorrichtung mit welcher die Lichtleitfasern 13 und 14 an ihrem lichtaustrittsseitigem Ende 13' und 14' gehaltert werden. 24 ist ein Fassungsteil, in welches die Lichtleitfaser 13 eingekittet ist, 25 ist ein Fassungsteil, in welches die Lichtleitfaser 14 eingekittet ist. Die Fassungsteile 24 und 25 sind durch eine Blattfeder 26 verbunden. Eine Stellschraube 27 ermöglicht die Einstellung des Abstandes zwischen den Lichtaustrittsflächen 13' und 14' gegen die Federkraft der Blattfeder 26. An der Einstellschraube ist eine Marke 28 angebracht, die einer Skala 29 gegenübersteht.3 shows an exemplary embodiment of an adjusting and adjusting device with which the optical fibers 13 and 14 are supported at their light exit side end 13 'and 14'. 24 is a socket part, in which the optical fiber 13 is cemented, 25 is a socket part, in which the optical fiber 14 is cemented. The socket parts 24 and 25 are connected by a leaf spring 26. An adjusting screw 27 allows the adjustment of the distance between the light exit surfaces 13 'and 14' against the spring force of the leaf spring 26. On the adjusting screw a mark 28 is mounted, which faces a scale 29.

Bei einer anderen Anwendungsform des Erfindungsgedankens werden die Lichtaustrittsflächen der Lichtleitfasern gemeinsam verschiebbar ausgebildet und zur Markierung von Objektpositionen zum Zweck der Demonstration und Dokumentation benutzt.In another embodiment of the inventive concept, the light exit surfaces of the optical fibers are formed jointly displaceable and used to mark object positions for the purpose of demonstration and documentation.

In diesem Fall ist es vorteilhaft, statt zwei Lichtleitfasern vier zu verwenden, deren Lichtaustrittsflächen auf den Eckpunkten eines Quadrates liegen, welches die zu msrkierendo Position eingrenzen soll.In this case, it is advantageous, instead of two optical fibers, to use four whose light exit surfaces lie on the corner points of a square which is intended to delimit the position to be moved.

Das erfindungsgemäße Operationsmikroskop mit Maßstab und optischer Meßvorrichtung funktioniert wie folgt:The surgical microscope according to the invention with scale and optical measuring device works as follows:

Ein Beobachtungsobjekt befindet sich in der Objektebene 1 und wird von dem Objektiv 4 nach Unendlich abgebildet. Durch die Fernrohrsysteme variabler Brennweite 5 und 6 hindurch wird das Objekt mittels des Stereoeinblicks 9 beobachtet. Für fototechnische oder videotechnische Aufnahme wird ein Strahlenbündel durch den Teilerwürfel 8 ausgespiegelt und mit der Linse 15 in der Bildebene der Kamera 16 ein Bild erzeugt.An observation object is located in the object plane 1 and is imaged by the lens 4 to infinity. Through the telescope systems of variable focal length 5 and 6 through the object is observed by means of the Stereoeinblicks 9. For phototechnical or videotechnical recording, a radiation beam is reflected out by the splitter cube 8 and an image is generated with the lens 15 in the image plane of the camera 16.

Im Gesichtsfeld des durch den Einblick 9 und das Fernrohr 6 beobachteten Bildes und im Bildfeld des von der Abbildungsoptik 15 in der Bildebene der Aufnahmekamera 16 entworfenen Bildes erscheint überlagert das Bild der Lichtaustrittsflächen 13' und 14' welches von der Optik 12 im Unendlichen entworfen und über die Glasplatte 10 in das System eingespiegelt wird. Dabei liefert dor Abstand dor Lichtaustrittsflächen 13' und 14' die Vorleichsstrecke als Maßstab. Alle möglichen Vergrößerungen, die von der Einstellung dos ZOOM-Systems, don Bronnwouon der jowoils verwendeten Tubusobjektive und Okulare und der Brennweite der Abbildungslinse 12 bestimmt sind, wordon auf clioso Weise berücksichtigt. So entfällt sowohl für die visuelle Beobachtung als auch für Bildaufnahme und Wiedergabe die Notwendigkeit zur Berechnung der Vergrößerung für die Beurteilung der Objoktgrößo.In the field of view of the image observed through the lens 9 and the telescope 6 and in the image field of the image formed by the imaging optics 15 in the image plane of the recording camera 16 superimposed the image of the light exit surfaces 13 'and 14' which designed by the optics 12 at infinity and over the glass plate 10 is reflected in the system. In this case, the distance dor light exit surfaces 13 'and 14' provides the Vorleichsstrecke as a yardstick. All possible magnifications, which are determined by the setting of the ZOOM system, don Bronnwouon of the jowoils used tube lenses and eyepieces and the focal length of the imaging lens 12, wordon taken into account clioso way. Thus, for visual observation as well as for image acquisition and reproduction, there is no need to calculate the magnification for the evaluation of the objec- tive size.

Mit der Einstollschraube 27, wolche don Abstand zwischon 13' und 14' einzustellen gestattet, erfolgt bei Wechsel des Objektivs 4 die Neukalibrierung des Maßstabs.With the Einstollschraube 27, wolche don distance zwischon 13 'and 14' allows set, takes place when changing the lens 4, the recalibration of the scale.

In oinor jndoren Anwendungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Einstellschraube 27 mit Marke 28 und Skala 29 benutzt um dnn Abstand zweier Objektpunkte berührungsfroi zu messen.In oinor jndoren application form of the device according to the invention the adjusting screw 27 with mark 28 and scale 29 is used to measure the distance between two object points touch-free.

In oinor woiteren Anwendungsform des Erfindungsgedankens wird das Fassungstei! für din Fasetaustritlsflachen 13' und 14' senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik 12 verschoben, um Objektbereiche zum Zwecke der Dokumentation uno Demonstration zu markioron. Für dio-o Anwendungsform ist es vorteilhaft, vier statt zwei Lichtleitfasern zu verwenden.In oinor woiteren application form of the inventive idea is the version! for din Fasetaustritlsflachen 13 'and 14' perpendicular to the optical axis of the imaging optics 12 shifted to object areas for the purpose of documentation uno demonstration to markioron. For dio-o application, it is advantageous to use four instead of two optical fibers.

Claims (4)

1. Meßanordnung zum Messen der Größe von Objekten im Objektfeld eines Operationsmikroskopes, bestehend aus einem Objektiv, mit und ohne Vergrößerungswechsler, mit Tubusobjektiven und auswechselbaren Okularen im Stereoeinblick, mit und ohne Aufnahmekamera und mit einer Vorrichtung zum Einspiegeln eines zusätzlichen Abbildungsstrahlenganges zwischen Objektiv und Vergrößerungswechsler respektive zwischen Objektiv und Tubusobjektiv, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Darbietung mindestens zweier punktförmiger, in ihrem Abstand einstellbarer Lichtquellen (13', 14') in den Strahlengang vorgesehen ist.1. Measuring arrangement for measuring the size of objects in the object field of a surgical microscope, consisting of a lens, with and without magnification changer, with tube lenses and interchangeable eyepieces in stereo, with and without recording camera and with a device for mirroring an additional imaging beam path between the lens and magnification changer respectively between the objective and tube objective, characterized in that a device is provided for the presentation of at least two punctiform, in their distance adjustable light sources (13 ', 14') in the beam path. 2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquellen die Lichtaustrittsflächen (13', 14') von Lichtleitfasern (13,14) vorgesehen sind.2. Measuring arrangement according to claim 1, characterized in that as light sources, the light exit surfaces (13 ', 14') of optical fibers (13,14) are provided. 3. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquellen zwei im sichtbaren Bereich strahlende LED vorgesehen sind.3. Measuring arrangement according to claim 1, characterized in that two light emitting elements in the visible range LED are provided as light sources. 4. Meßanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die punktförmigen Lichtquellen (13', 14') auf den Eckpunkten eines Flächenelementes, vorzugsweise auf den Eckpunkten eines Quadrates angeordnet und senkrecht zur optischen Achse (3) des Abbildungssystems gemeinsam verschiebbar sind.4. Measuring arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the point-shaped light sources (13 ', 14') arranged on the corner points of a surface element, preferably on the vertices of a square and perpendicular to the optical axis (3) of the imaging system are displaced together.