DE10027196B4

DE10027196B4 - Video-Stereoskopmikroskop

Info

Publication number: DE10027196B4
Application number: DE10027196A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Ito
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: US6288838B1; DE10027196A1

Abstract

Ein rechtes und ein linkes Bildaufnahme-Optiksystem wird jeweils durch ein ein Bild eines Objektes erzeugendes Objektiv und ein Übertragungsoptiksystem gebildet, welches das durch das Objektiv erzeugte Bild auf einen Bereich einer CCD überträgt. In der Fläche des durch das Objektiv erzeugten Bildes ist zur Abschirmung eines Bereichs auf der CCD, der nicht dem Bild selbst entspricht, eine Sehfeldblende vorgesehen. Die Sehfeldblenden sind in einen Sehfeldblendenrahmen eingebettet. Dieser Rahmen greift durch einen entsprechenden Sehfeldblendenhalter in Vertikalrichtung und ist drehbar gehalten. Die Sehfeldblendenhalter sind durch einen Basisrahmen so gehaltert, daß sie in einer Richtung senkrecht zu den optischen Achsen der Objektive gleiten können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Video-Stereoskopmikroskop zur Aufnahme eines sich bewegenden Bildes eines vergrößerten dreidimensionalen Objektbildes und insbesondere ein Video-Stereoskopmikroskop, in dem ein Objekt zunächst auf eine Stelle einer Sehfeldblende abgebildet und das Objekt zusammen mit dem Bild der Sehfeldblende auf eine Bildaufnahmefläche rückfokussiert wird.
Video-Stereoskopmikroskope der genannten Art werden bei Operationen von feinen Geweben, wie beispielsweise dem Gehirn, verwendet.

Da es schwierig ist, die Struktur eines aus feinen Geweben bestehenden Organs, beispielsweise des Gehirns, durch direkte Betrachtung zu beobachten, müssen Operationen an einem solchen Organ unter dem Mikroskop durchgeführt werden. Da es auch unmöglich ist, die dreidimensionale Struktur von Gewebe mit einem monokularen Mikroskop zu beobachten, wird zur Durchführung genauer Operationen ein Stereoskopmikroskop verwendet, mit dem eine dreidimensionale vergrößernde Betrachtung von Gewebe möglich ist. Obwohl mit einem konventionellen optischen Stereoskopmikroskop ein Chefchirurg oder sein/seine Assistent(in) das Mikroskopbild betrachten kann, können weite Operationsteammitglieder, wie beispielsweise Anästhesisten, Schwestern, Internisten und Berater, welche an anderen Stellen arbeiten, das gleiche Mikroskopbild nicht betrachten. Daher können sie ihren Beitrag an den Operationsvorgängen nicht mit ausreichender Genauigkeit und Schnelligkeit würdigen. Auch kann der Berater seinen Rat von einer anderen Stelle nicht zeitgerecht und richtig geben. An Stelle von optischen Stereoskopmikroskopen wurden daher in den letzten Jahren Video-Stereoskopmikroskope vorgeschlagen, welche sich bewegende Bilder eines rechten und linken durch das Stereoskopmikroskop erzeugten Objektbildes aufnehmen, um die Bilder für eine dreidimensionale Betrachtung auf einer Vielzahl von Monitoren zu erzeugen.

Aus dem Dokument DE 44 35 426 C2 ist ein Mikroskopsystem bekannt, bei dem zwei parallel geführte Strahlengänge über ein optisches System geführt werden, sodass diese auf Bilderfassungsflächen abgebildet werden.

Aus dem Dokument DE 196 06 424 A1 ist das Erzeugen eines steroskopischen Bildes eines Objekts bekannt, bei dem das Objekt nacheinander aus unterschiedlichen Winkeln beleuchtet wird, wobei jeweils bei einem Beleuchtungszustand ein Bild aufgenommen wird.

Aus dem Dokument DE 195 23 712 A1 ist ein Stereomikroskop bekannt, bei dem eine Blende im Strahlengang des Beleuchtungslichts vorgesehen ist.

Beispielsweise das japanische Patent Nr. 2 607 828 beschreibt ein Video-Stereoskopmikroskop, in dem die optischen Achsen eines rechten und linken Objektivs nebeneinander durch eine Vielzahl von Linsen auf eine Bildaufnahmefläche einer Einzel-Bildaufnahmeeinrichtung geführt werden, so daß das rechte und linke Objektbild nebeneinander auf der Bildaufnahmefläche erzeugt werden.

Das vorgenannte Patent beschreibt zwar den Aufbau des Video-Stereoskopmikroskop nicht im einzelnen; es kann jedoch auf den folgenden Aufbau geschlossen werden, aufgrund dessen das rechte und linke Objektbild in der Bildaufnahmefläche mit einem begrenzten Längenverhältnis ohne gegenseitige Überlappung erzeugt werden können. Auf der Bildaufnahmefläche ist eine Grenzlinie definiert, um diese Fläche in den entsprechenden rechten und linken Teil zu teilen, auf dem das rechte bzw. linke Objektbild erzeugt wird. Die Objektbilder werden durch das rechte und linke Objektiv als räumliche Bilder erzeugt, wobei Teile dieser räumlichen Bilder, welche die Grenzlinie überlappend auf die Bildaufnahmefläche übertragen werden könnten, durch Schneidkanten-Sehfeldblenden vom entsprechenden Bereich abgeschirmt werden. Bei einem derartigen Aufbau muß der gradlinige Rand des rechten und linken räumlichen Bildes, der durch die Abschirmung durch die entsprechende Sehfeldblende erzeugt wird, genau auf die Grenzlinie übertragen werden.

Aufgrund einer unzureichenden Präzision der Halterungselemente der Sehfeldblenden und aufgrund von Installationsfehlern der Sehfeldblenden in Bezug auf die Halterungselemente können die geradlinigen Ränder des rechten und linken Bildes nicht immer auf die Grenzlinie der Bildaufnahmefläche übertragen werden. In vielen Fällen sind die geradlinigen Ränder geneigt und/oder in bezug auf die Grenzlinie verschoben. Daher ist ein Einstellmechanismus zur Einstellung des Winkels und der Lage der Schneidkante der Sehfeldblenden erforderlich. Ein derartiger Einstellmechanismus muß einfach aufgebaut sein, um eine genaue Winkel- und Stellungsregulierung für die Sehfeldblenden zu gewährleisten, weil ein Stereoskopmikroskop eine Präzisionsoptikeinrichtung ist.

Der Erfindung liegt zur Vermeidung der vorgenannten Probleme die Aufgabe zugrunde, ein Video-Stereoskopmikroskop anzugeben, in dem die Regulierung von Winkel und Stellung einer Sehfeldblende unabhängig voneinander ohne gegenseitige Beeinflussung durchgeführt werden kann, damit die Regulierungen erleichtert werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Video-Stereomikroskop mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann eine Bedienungsperson durch Drehung der Sehfeldblendenfassung relativ zum Sehfeldblendenhalter den Winkel der Sehfeldblende ohne Änderung von deren Stellung einstellen. Durch Verschiebung des Sehfeldblendenhalters kann die Bedienungsperson weiterhin die Stellung der Sehfeldblende ohne Änderung ihres Winkels einstellen. Eine Regulierung von Winkel und Stellung der Sehfeldblende kann daher unabhängig voneinander ohne gegenseitige Beeinflussung durchgeführt werden, wodurch die Einstellungen bzw. Regulierungen erleichtert werden.

In einem Zustand, in dem der Winkel und die Stellung der Sehfeldblende der Bildaufnahme-Optiksysteme richtig eingestellt sind, schirmt die Sehfeldblende einen Teil des durch das Objektiv des jeweiligen Variosystems erzeugten Primärbildes ab, welcher in bezug auf das Übertragungsoptiksystem dieses Variosystems einem Bereich in der Bildaufnahmefläche zugeordnet ist, welcher dem anderen Variosystem entspricht. Der verbleibende Teil des Primärbildes, der nicht durch die Sehfeldblende abgeschirmt wird, wird durch das Übertragungsoptiksystem längs der durch das reflektierende Optikelement verschobenen optische Achse übertragen und auf einen Bereich in der Bildaufnahmefläche abgebildet, der seinem eigenen Variosystem entspricht. Die Sekundärbilder des gleichen Objektes können daher ohne Überlappen nebeneinander auf der gleichen Bildaufnahmefläche angeordnet werden.

Der Halterungsmechanismus kann insoweit abgewandelt werden, als er noch einen Sehfeldblendenhalter linear verschieben kann. Beispielsweise können eine lineare Führung und ein Gleitelement, wie beispielsweise eine Schiene und eine Welle verwendet werden. Es ist weiterhin zweckmäßig, daß der Halterungsmechanismus einen Sehfeldblendenhalter-Antriebsmechanismus besitzt. Für einen solchen Antriebsmechanismus können Standardtechniken von Schraubenverbindungen und andere Mechanismen, wie beispielsweise Kugelumlaufspindeln oder Zahnstangengetriebe, verwendet werden. Sind den Halterungsmechanismen beider Variosysteme Führungsstifte gemeinsam, so können die Bewegungsrichtungen der Sehfeldblenden der beiden Bildaufnahme-Optiksysteme zueinander ausgerichtet werden, wodurch Fehler in den Bewegungsrichtungen der Sehfeldblenden vermieden werden. In diesem Falle können Führungsstifte, welche an einem Ende mit Gewinde versehen sind, in Richtungen gegensinnig zueinander angeordnet werden, wobei ein Ende der Führungsstifte in einen Sehfeldblendenhalter eingreifen kann, während das andere Ende der Führungsstifte in den gleichen Sehfeldblendenhalter eingesetzt ist. Bei einem derartigen Aufbau kann der entsprechende Sehfeldblendenhalter durch Drehung eines der Führungsstifte als Ganzes einzeln angetrieben werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht des Gesamtaufbaus eines Chirurgie-Operationstischsystems mit einem Video-Stereoskopmikroskop gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Ansicht des optischen Aufbaus des Video-Stereoskopmikroskops;
3 eine schematische Ansicht des optischen Aufbaus eines Video-Stereoskopgerätes;
4 eine ebene Ansicht eines LCD-Schirms;
5 eine perspektivische Ansicht der äußeren Form des Stereoskopmikroskopes;
6 eine perspektivische Ansicht des Gesamtaufbaus eines Mikroskopoptiksystems;
7 eine Seitenansicht des Gesamtaufbaus des Mikroskopoptiksystems;
8 eine Vorderansicht des Gesamtaufbaus des Mikroskopoptiksystems;
9 eine ebene Ansicht des Gesamtaufbaus des Mikroskopoptiksystems:
10 eine perspektivische Ansicht einer Fixierungsstellung einer Übertragungseinheit in einem Gehäuse des Video-Stereoskopmikroskops;
11 eine perspektivische Ansicht der Übertragungseinheit von der Oberseite aus gesehen;
12 eine perspektivische Ansicht der Übertragungseinheit von der Unterseite aus gesehen;
13 eine perspektivische Ansicht von oben hinten aus gesehen;
14 einen Schnitt längs einer optischen Achse Ax2;
15 einen Schnitt in einer Ebene XV-XV in 14;
16 einen kombinierten Schnitt in einer Ebene XVIa-XVIa sowie einer Ebene XVIb-XVIb in 15;
17 eine ebene Ansicht einer Sehfeldblende;
18 eine ebene Ansicht, aus welcher der Stellungszusammenhang zwischen einem durch ein Übertragungsokularsystem und auf der Aufnahmefläche einer CCD erzeugten Bildes der Sehfeldblende ersichtlich ist;
19 eine Vorderansicht der Bildaufnahmefläche der CCD;
20 einen Schnitt längs der optische Achse Ax2;
21 einen perspektivischen Schnitt eines hinteren Objektivtubus mit einem Ausschnitt im Querschnitt nach 20;
22 eine erläuternde Darstellung, aus der die Anordnung von außermittigen Einstellschrauben und eines Kugelkolbens ersichtlich ist; und
23 eine erläuternde Darstellung, aus der die Bewegung der Sehfeldblende gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ersichtlich ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
Ein Video-Stereoskopmikroskop (nachfolgend der Einfachheit halber als "Stereoskopmikroskop" bezeichnet) gemäß der Erfindung ist in einem Chirurgie-Operationstischsystem vorgesehen, das beispielsweise bei Gehirnoperationen benutzt wird. In diesem Chirurgie-Operationstischsystem wird das dreidimensionale Bild (Stereobild) von Patientengewebe, das von einem Stereoskopmikroskop erzeugt wird mit CG (Computer Graphik)-Bildern kombiniert wird, welche vorher aus Daten über einen kranken Teil im Gewebe erzeugt werden. Das kombinierte Bild wird für einen Chefchirurgen auf einem Stereoskopbetrachtungsgerät und für weitere Operationsteammitglieder auf Monitoren angezeigt und gleichzeitig durch eine Auf zeichnungseinrichtung aufgezeichnet.
1 zeigt schematisch den Aufbau des Chirurgie-Operationstischsystems. Gemäß dieser Figur wird das Chirurgie-Operationstischsystem durch ein Stereoskopmikroskop 101, eine CCD-Kamera 102 hoher Auflösung, welcher am oberen Ende der Rückseite des Stereoskopmikroskops 101 angebracht ist, eine Mikroskopstellungs-Meßeinrichtung 103, welche am unteren Ende der Rückseite des Stereoskopmikroskops angebracht ist, ein an der Oberseite des Stereoskopmikroskops 101 angebrachtes Gegengewicht 104, ein in das Innere des Stereoskopmikroskops 101 durch ein zentrales Loch im Gegengewicht 104 eingesetztes Lichtleiter-Faserbündel 105, eine Lichtquelle 106, welche in das Stereoskopmikroskop 101 durch das Lichtleiter-Faserbündel 105 einzuleitendes Licht emittiert, einen Operationsplanungscomputer 108 mit einer Disketteneinrichtung 107, eine Echtzeit-CG-Erzeugungseinrichtung 109, die mit der Mikroskopstellungs-Meßeinrichtung 103 und dem Operationsplanungscomputer 108 verbunden ist, eine mit der Echtzeit-CG-Erzeugungseinrichtung 109 und der CCD-Kamera 102 hoher Auflösung verbundene Bildmischeinrichtung 110, einen mit der Bildmischeinrichtung 110 verbunden Teiler 111, eine Bildaufzeichnungseinrichtung 115, und einen Monitor 114 und ein Stereoskopbetrachtungsgerät 113, welche mit dem Teiler 111 verbunden sind, gebildet.
Die Disketteneinrichtung 107 speichert Bilddaten, wie beispielsweise CT-Abtastbilddaten, MRI-Bilddaten, SPECT-Bilddaten, Kreislauf-Feldbilddaten, welche über verschiedene Detektierungsprozesse von einem kranken Teil eines Patienten P abgenommen werden. Die Disketteneinrichtung 107 speichert weiterhin dreidimensionale Graphikdaten des kranken Teils und des diesen umgebenden Gewebes, welche auf der Basis verschiedener Arten von Bilddaten vorher erzeugt wor den sind. Die dreidimensionalen Graphikdaten repräsentieren Form, Größe und Lage des kranken Teils und des diesen umgebenden Gewebes in einem dreidimensionalen lokalen Koordinatensystems, das in Vektorformat oder Kartenformat mit einem vorgegebenen Referenzpunkt auf der Außenhaut oder der Oberfläche von innerem Gewebe des Patienten als Ursprung definiert wird.
Das Stereoskopmikroskop 101 besitzt an seiner Rückseite eine Halterung und ist über diese am freien Ende eines freien Arms 100a eines ersten Ständers 100 befestigt. Das Stereoskopmikroskop 101 kann daher in dem durch den freien Arm 100a des ersten Ständers erreichbaren Raum bewegt und in willkürlicher Richtung geneigt werden. Nachfolgend wird der Einfachheit halber die Objektseite (das ist die Patientenseite) relativ zum Stereoskopmikroskop 101 als "tief" und die entgegengesetzte Seite als "hoch" bezeichnet.
Da der optische Aufbau in diesem Stereoskopmikroskop 101 nachfolgend genauer erläutert wird, wird hier lediglich sein schematischer Aufbau erläutert.
Gemäß 2 werden Primärbilder eines Objektes als im Raum erzeugte Bilder an entsprechenden Stellen einer rechten und linken Sehfeldblende 270, 271 über ein Objektiv erzeugt, das ein Nahlinsensystem 210 großen Durchmessers mit einer einzigen optischen Achse sowie ein rechtes und ein linkes Variosystem 220, 230 mit entsprechenden Fokuslichtstrahlen enthält, welche durch verschiedene Teile des Nahlinsensystems 210 laufende Lichtstrahlen fokussiert. Ein rechtes und ein linkes Übertragungsoptiksystem 240, 250 überträgt das rechte und linke Primärbild zur Erzeugung eines rechten und linken Sekundärbildes auf dem rechten und linken Bildaufnahmebereich einer Bildaufnahmefläche einer CCD 116, welche in der CCD-Kamera 102 hoher Auflösung montiert ist. Die Bildaufnahmebereiche besitzen ein Vertikal/Horizontal-Längenverhältnis von 9:8, während die Bildaufnahmefläche der CCD 116 eine Größe "hoher Auflösung" mit einem Vertikal/Horizontal-Längenverhältnis von 9:16 besitzt.
Das Nahlinsensystem 210, das rechte Variosystem 220 und das rechte Übertragungsoptiksystem 240 bilden zusammen ein rechtes Bildaufnahme-Optiksystem. Das Nahlinsensystem 210, das linke Variosystem 230 und das linke Übertragungsoptiksystem 250 bilden zusammen das linke Bildaufnahme-Optiksystem. Das Nahlinsensystem 210 ist dem rechten und linken Bildaufnahme-Optiksystem gemeinsam. Das rechte und linke Variosystem 220, 230 sowie das rechte und linke Übertragungsoptiksystem 240, 250 sind mit einer vorgegebenen Basislänge zwischen sich angeordnet.
Die Bilder, welche somit auf dem rechten und linken Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmefläche der CCD 116 über das Paar von Bildaufnahme-Optiksystemen erzeugt werden, sind den Stereobildern einschließlich eines Paars von Bildern, welche von zwei durch eine vorgegebene Basislänge voneinander getrennten und seitlich nebeneinander angeordneten Stellen genommen werden, äquivalent. Ein Ausgangssignal der CCD 116 wird durch den Bildprozessor 117 in ein Videosignal hoher Auflösung umgesetzt, und von der CCD-Kamera 102 in die Bildmischeinrichtung 110 eingegeben.
Das Stereoskopmikroskop 101 enthält ein Beleuchtungsystem 300 (siehe 6) zur Beleuchtung des Objektes, das im Bereich des Brennpunktes des Nahlinsensystems 210 angeordnet ist. Licht von der Lichtquelle 106 wird über das Lichtleiter-Faserbündel 105 in das Beleuchtungssystem 300 eingestrahlt.
Gemäß 1 mißt die Mikroskopstellungs-Meßeinrichtung 103 den Abstand des Objektes auf der optischen Achse des Nahlinsensystems 210, die dreidimensionale Orientierung der optischen Achse des Nahlinsensystems 210 sowie die Stellung des oben genannten Referenzpunktes. Die Mikroskopstellungs-Meßeinrichtung 103 berechnet dann die Stellung des Objektes in dem oben genannten lokalen Koordinatensystem auf der Basis dieser Messungen. Die Information über die Orientierung der optischen Achse und die Stellung des Objektes wird in die Echtzeit-CG-Erzeugungseinrichtung 109 eingespeist.
Diese Echtzeit-CG-Erzeugungseinrichtung 109 erzeugt Echtzeit-CG-Bilder, wie beispielsweise Linienmusterbilder eines kranken Teils, wie etwa eines Tumors, auf der Basis der Information über die Orientierung der optischen Achse und die Stellung des Objektes, welche von der Mikroskopstellungs-Meßeinrichtung 103 abgegeben werden und auf den dreidimensionalen Daten basieren, die vom Operationsplanungscomputer 108 heruntergeladen werden. Diese CG-Bilder werden so erzeugt, daß sie den Stereobildern betrachtet längs der Richtung der optischen Achse mit der gleichen Basislänge und dem gleichen Abstand wie diejenigen des optischen Systems des Stereoskopmikroskopes 101 äquivalent sind. Die Echtzeit-CG-Erzeugungseinrichtung 109 liefert nacheinander die erzeugten CG-Bilder repräsentierende CG-Bildsignale für die Bildmischeinrichtung 110.
Diese Bildmischeinrichtung 110 überlagert die von der Echtzeit-CG-Erzeugungseinrichtung 109 erzeugten CG-Bildsignale dem Videosignal hoher Auflösung des tatsächlichen Objektes, das mit geeigneter Einstellung seines Maßstabes von der CCD-Kamera 102 geliefert wird. In dem durch das Videosignal hoher Auflösung repräsentierten und mit dem CG-Bildsignal überlagerten Bild werden die Größe und die Lage des kranken Teils als CG-Bilder (beispielsweise als Linienmusterbilder) auf deren reellem Bild angezeigt. Die so überlagerten Videosignale hoher Auflösung werden durch den Teiler 111 geteilt und für einen Chefchirurgen D in das Stereoskopbetrachtungsgerät 113, für weitere Mitglieder des Operationsteams auf den Monitor 114 oder eine Beratungseinrichtung an einer anderen Stelle sowie auf die Aufzeichnungseinrichtung 115 gegeben.
Das Stereoskopbetrachtungsgerät 113 ist am freien Ende eines freien Arms 112a eines zweiten Ständers 112 in Abwärtsrichtung so angebracht, daß es gemäß der Stellung des Chefchirurgen D entsprechend eingestellt werden kann, so daß dessen/deren Operationsmaßnahmen erleichtert werden. 3 zeigt schematisch den Aufbau dieses Stereoskopbetrachtungsgerätes 113.
Gemäß 3 enthält das Stereoskopbetrachtungsgerät 113 einen LCD-Schirm 120 hoher Auflösung mit einem Längenverhältnis von 9:16 als Monitor. Wenn das Videosignal hoher Auflösung vom Teiler 111 in den LCD-Schirm 120 eingegeben wird, wie dies in der ebenen Ansicht nach 4 dargestellt ist, so zeigt eine linke Hälfte 120b des LCD-Schirms 120 das durch den linken Bildaufnahmebereich der CCD 116 aufgenommene Bild und eine rechte Hälfte 120a das durch den rechten Bildaufnahmebereich der CCD 116 aufgenommenen Bildes an. Eine Grenze 120b zwischen dem rechten und linken Bild kann in Abhängigkeit von der Einstellung der Sehfeldblenden 270, 271 verschoben oder geneigt werden, was nachfolgend noch erläutert wird.
Die Lichtwege im Stereoskopbetrachtungsgerät werden durch einen Teiler 121 in einen rechten und einen linken Lichtweg geteilt, wobei der Teiler 121 in einer Richtung senkrecht zum LCD-Schirm 120 an der Grenze 120c, welche auftritt, wenn die Sehfeldblenden 270, 271 geeignet eingestellt sind, angeordnet ist. Auf den beiden Seiten des Teilers 121 sind ein Keilprisma 119 und ein Okular 118 in dieser Folge von der Seite des LCD-Schirms 120 gesehen angeordnet. Das Okular 118 erzeugt ein vergrößertes virtuelles Bild des auf dem LCD-Schirm 120 an einer Stelle angezeigten Bildes, die um 1 m (-1 Dioptrien) vorbetrachteten Augen I angeordnet ist. Das Keilprisma 119 stellt die Richtung des Lichtes so ein, daß der Konvergenzwinkel der betrachtenden Augen demjenigen für den Fall einer Betrachtung eines um 1 m vor dem bloßen Auge I angeordneten Objektes entsprechen kann, wodurch eine natürliche dreidimensionale Betrachtung möglich wird.
Wie oben beschrieben, werden die vom Stereoskopmikroskop aufgenommenen Bilder mit einem CG-Bild, beispielsweise einem Linienmuster überlagert, welches auf der Basis von Bildern erzeugt wird, die durch verschiedene Bildaufnahmeeinrichtungen vorher aufgenommen werden, um die Form, Größe und Lage des kranken Teils zu zeigen. Die überlagerten Bilder werden als dreidimensionale Bilder durch das Stereoskopbetrachtungsgerät 113 betrachtet und auf dem Monitor 114 angezeigt. Der Chefchirurg D und weitere Mitglieder des Operationsteams, welche diese Bilder betrachten, können den kranken Teil leicht identifizieren, was lediglich mit tatsächlichen Bildern schwer möglich wäre. Damit können Operationen schnell und genau ausgeführt werden.
Die Ausgestaltung des obengenannten Stereoskopmikroskopes 101 (einschließlich der CCD-Kamera 102 hoher Auflösung) wird nachfolgend genauer beschrieben. Gemäß 5 besitzt dieses Stereoskopmikroskop 101 die Form einer vieleckigen Säule. Die Hinterseite des Stereoskopmikroskops 101 ist eben und an der CCD-Kamera 102 hoher Auflösung befestigt, während die Vorderseite (d.h. die entgegengesetzte Seite zur Hinterseite) auf beiden Seiten abgeschrägte Kanten besitzt. In der Mitte der Oberseite ist eine kreisförmige Ausnehmung 101a ausgebildet. In der Mitte dieser Ausnehmung 101a ist eine (nicht dargestellte) Einsatzöffnungsbohrung vorgesehen, so daß ein Führungsrohr 121 eingesetzt werden kann, bei dem es sich um ein das freie Ende des Lichtleiter-Faserbündels 105 fest abdeckendes zylindrisches Element handelt. Im Ausführungsbeispiel ist ein an der Einsatzöffnung befestigtes ringförmiges Element (d.h., ein Faserleitungs-Einsatzteil) 123 ein Spannfutter zur Fixierung des in die Einsatzöffnung eingesetzten Führungsrohres 122.
Nachfolgend wird die optische Ausgestaltung des Stereoskopmikroskopes 101 anhand der 6 bis 9 erläutert. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Gesamtaufbaus des Mikroskopoptiksystems; 7 eine Seitenansicht; 8 eine Vorderansicht; und 9 eine ebene Ansicht des Mikroskopoptiksystems.
Gemäß 6 enthält das Mikroskopoptiksystem ein Bildaufnahme-Optiksystem (ein rechtes und ein linkes Bildaufnahme-Optiksystem) 200 zur elektrischen Aufnahme eines Bildes eines Objektes sowie ein Beleuchtungssystem 300 zur Beleuchtung des Objektes mit von der Lichtquelle 106 über das Lichtleiter-Faserbündel 105 geführte Licht.
Das Bildaufnahme-Optiksystem 200 enthält ein Objektiv, das seinerseits ein gemeinsames Nahlinsensystem 210 sowie ein rechtes und ein linkes Variosystem 220, 230 zur Erzeugung der Primärbilder des Objektes, ein rechtes und ein linkes Übertragungsoptiksystem 240, 250 zur Erzeugung der Sekundärbilder durch Übertragung der Primärbilder sowie ein Interachsen-Abstandsreduzierungsprisma 260 als Interachsen-Abstandsreduzierungselement, welches die Objektlichtstrahlen von den Übertragungsoptiksystemen 240, 250 nahe beieinander hält, enthält.
An Stellen, an denen die Primärbilder durch die Variosysteme 220, 230 erzeugt werden, sind Sehfeldblenden 270, 271 angeordnet. In den Übertragungsoptiksystemen 240, 250 sind fünfeckige Prismen 272, 273 als optische Wegablenkelemente zur Ablenkung der entsprechenden Lichtwege unter einem rechten Winkel angeordnet.
Bei dieser Ausgestaltung können ein rechtes und ein linkes Bild mit einer vorgegebenen Parallaxe auf zwei benachbarten Bereichen der in der CCD-Kamera 102 eingebauten CCD 116 erzeugt werden. In den folgenden Erläuterungen der optischen Systeme ist eine "Horizontalrichtung" die Richtung, welche mit der Längsrichtung der Bildaufnahmefläche der CCD 116 zusammenfällt, wenn auf diese Bilder projiziert werden, und eine "Vertikalrichtung" die Richtung, welche senkrecht auf der Horizontalrichtung relativ zur CCD 116 steht.
Die optischen Systeme werden nachfolgend erläutert.
Gemäß den 6, 7 und 8 enthält das Nahlinsensystem 210 eine erste Linse 211 mit negativer Brechkraft und eine zweite Linse 212 mit positiver Brechkraft, welche in dieser Reihenfolge von der Objektseite aus angeordnet sind. Die zweite Linse 212 bewegt sich in Richtung zur optischen Achse zur Fokussierung in Abhängigkeit vom Objektabstand.
Da die zweite Linse 212 so eingestellt ist, daß ein Objekt im Objektseiten-Brennpunkt des Nahlinsensystems 210 angeordnet ist, verhält sich das Nahlinsensystem 210 wie eine Kollimatorlinse zur Überführung divergenten Lichtes vom Objekt in im wesentlichen paralleles Licht.
Die ebene erste und zweite Linse 211, 212 des Nahlinsensystems 210 ist von den Variosystemen 220 und 230 aus gesehen halbkreisförmig ausgebildet, wobei eine Seite ausgeschnitten ist (D-Schnitt). Das Beleuchtungssystem 300 ist in den ausgeschnittenen Teilen angeordnet.
Ein Paar von Variosystemen 220, 230 fokussiert brennpunktloses Objektlicht vom Nahlinsensystem 210 auf die Stellungen der Sehfeldblenden 270, 271.
Wie die 6 bis 8 zeigen, enthält das rechte Variosysteme 220 erste bis vierte Linsengruppen 221, 222, 223 und 224 mit positiver, negativer, negativer bzw. positiver Brechkraft in dieser Reihenfolge von der Seite des Nahlinsensystems 210 gesehen. Die erste und vierte Linsengruppe 221, 224 ist fest, während die zweite und dritte Linsengruppe 222, 223 zur Brennweitenänderung in Richtung der optischen Achse bewegbar ist. Die zweite Linsengruppe 220 bewegt sich hauptsächlich zur Änderung der Größe und die dritte Linsengruppe 223 zur Aufrechterhaltung der Brennstellung. Wie das rechte Variosystem 220 enthält das linke Variosystem 230 erste bis vierte Linsengruppen 231, 232, 233 und 234. Das rechte und linke Variosystem 220, 230 sind durch einen (in den Figuren nicht dargestellten) Antriebsmechanismus miteinander gekoppelt, wodurch die Vergrößerungen des rechten und linken Bildes gleichzeitig geändert werden können.
Die optischen Achsen Ax2, Ax3 der Variosysteme 220, 230 verlaufen parallel zur optischen Achse Ax1 des Nahlinsensystems 210. Eine erste Ebene, welche diese optischen Achsen Ax2, Ax3 der Variosysteme 220, 230 enthält, ist um eine Strecke Δ auf der anderen Seite des D-Schnittes gegen eine zweite Ebene versetzt, wel che parallel zur ersten Ebene verläuft und die optische Achse des Nahlinsensystems 210 enthält.
Der Durchmesser des Nahlinsensystems 210 ist größer als der Durchmesser eines Kreises, welcher die maximalen effektiven Durchmesser der Variosysteme 220, 230 und den maximalen effektiven Durchmesser des Beleuchtungssystems 300 enthält. Wie oben beschrieben, kann das Beleuchtungssystem 300 innerhalb eines kreisförmigen Bereiches angeordnet werden, welcher durch den Durchmesser des Nahlinsensystems 210 definiert ist, da die optischen Achsen Ax2, Ax3 der Variosysteme 220, 230 in bezug auf die optische Achse Ax1 auf der anderen Seite des D-Schnittes angeordnet sind, wodurch ein kompakter Gesamtaufbau möglich wird.
Die Sehfeldblenden 270, 271 sind an Stellen angeordnet, an denen die Primärbilder durch die Variosysteme 220, 230 mit geplanter Funktion erzeugt werden sollen. Wie 6 zeigt, besitzen die Sehfeldblenden 270, 271 eine kreisförmige äußere Form und eine halbkreisförmige Öffnung, welche konzentrisch zur kreisförmigen Kontur auf der Innenseite in Horizontalrichtung ist. Die Sehfeldblenden 270, 271 sind so angeordnet, daß die geraden Ränder dieser Öffnungen mit der Vertikalrichtung entsprechend der Grenzlinie des rechten und linken Bildes auf der CCD 116 zusammenfallen und daß lediglich die inneren Teile des Lichtflusses übertragen werden können.
Beim Mikroskop gemäß dem in Rede stehenden Ausführungsbeispiel muß ein Überlappen des rechten und linken Bildes auf der CCD 116 vermieden werden, um das rechte und linke Sekundärbild auf benachbarten Bereichen der einzigen CCD 116 zu erzeugen. Daher sind die Sehfeldblenden 270, 271 an der Stelle der entsprechenden Primärbilder angeordnet. Der geradlinige Rand der halbkreisförmigen Öffnung der Sehfeldblenden 270, 271 wirkt als Schneidkante, so daß lediglich innerhalb des Randes laufende Lichtstrahlen durch die Sehfeldblenden 270, 271 gelangen können. Die aus den Sehfeldblenden 270, 271 erzeugten Primärbil der werden durch das rechte und linke Übertragungsoptiksystem 240, 250 als Sekundärbilder abgebildet. Die resultierenden Sekundärbilder sind in Horizontalrichtung und in Vertikalrichtung in bezug auf die Primärbilder umgekehrt. Daher definieren die die Außenränder in Horizontalrichtung an den Stellen der Primärbilder definierenden Schneidkanten die Innenränder in den Horizontalrichtungen an Stellen der Sekundärbilder. wodurch die Grenze des rechten und linken Bildes klar definiert wird.
Die Übertragungsoptiksysteme 240, 250 enthalten drei Linsengruppen mit positiver Brechkraft. Wie die 6 und 7 zeigen, enthält das rechte Übertragungsoptiksystem 240 eine erste Linsengruppe 241, welche durch eine einzige positive Meniskuslinse gebildet wird, eine zweiten Linsengruppe 242 mit insgesamt positiver Brechkraft sowie eine dritte durch eine einzige bikonvexe Linse gebildete Linsengruppe 243. Der Brennpunkt auf der Objektseite der Kombination der ersten und zweiten Linsengruppe 241 und 242 fällt mit der Bilderzeugungsebene des durch das Variosystem 220 erzeugten Primärbildes zusammen. Dabei handelt es sich um die gleiche Stellung wie diejenige der Sehfeldblende 271. Die dritte Linsengruppe 243 bündelt paralleles Licht, das von der zweiten Linsengruppe 242 auf die Bildaufnahmefläche CCD 116 übertragen wird. Zwischen der ersten Linsengruppe 241 und der zweiten Linsengruppe 242 ist das fünfeckige Prisma 272 zur Ablenkung des Lichtweges unter einem rechten Winkel angeordnet. Zwischen der zweiten Linsengruppe 242 und der dritten Linsengruppe 243 ist eine Öffnungsblende 244 zur Einstellung des Lichtwertes angeordnet.
Wie das rechte Übertragungsoptiksystem 240 enthält das linke Übertragungsoptiksystem 250 eine erste, zweite und dritte Linsengruppe 251, 252 und 253. Das fünfeckige Prisma 273 ist zwischen der ersten Linsengruppe 251 und der zweiten Linsengruppe 252 und eine Öffnungsblende 254 zwischen der zweiten Linsengruppe 252 und der dritten Linsengruppe 253 angeordnet.
Das divergente Licht, das durch die Sehfeldblenden 270, 271 gelaufen ist, wird durch die ersten Linsengruppen 241, 251 und die zweiten Linsengruppen 242, 252 der Übertragungsoptiksysteme in im wesentlichen paralleles Licht überführt. Nach dem Durchtritt durch die Öffnungsblenden 244, 254 werden die Lichtstrahlen durch die dritten Linsengruppen 243, 253 zur Erzeugung der Sekundärbilder erneut gebündelt.
Da die fünfeckigen Prismen 272, 273 innerhalb der Ubertragungsoptiksysteme 240, 250 angeordnet sind, kann die Gesamtlänge des Bildaufnahmeoptiksystems 200 längs der optischen Achse Ax1 des Nahlinsensystems 210 verkürzt werden. Wird ein Spiegel als Ablenkelement für den optischen Weg verwendet, so lenkt ein Winkeleinstellfehler des Spiegels die Richtung des reflektierten Lichtes stark ab. Das fünfeckige Prisma hält jedoch die Richtung des reflektierten Lichtes, wenn es um eine Achse gedreht wird, die senkrecht auf einer die optischen Achse des Variosystems vor und nach der Ablenkung durch das fünfeckige Prisma enthaltenden Ebene steht.
Weiterhin sind die zweiten Linsengruppen 243, 252 und die dritten Linsengruppen 243, 253 in den Übertragungsoptiksystemen 240, 250 in Richtung der optischen Achse und in Richtung senkrecht zur optischen Achse einstellbar. Werden die zweiten und dritten Linsengruppen 242, 252, 243, 253 in Richtung der optischen Achse bewegt, so ändern sich die resultierenden Brennweiten der ersten und zweiten Linsengruppen, wodurch die Vergrößerung (die Bildhöhe der sekundären Bilder) der Übertragungsoptiksysteme 240, 250 geändert wird. Weiterhin ändern Einstellungen der dritten Linsengruppen 243, 253 in Richtung der optischen Achse den hinteren Brennpunkt der Übertragungsoptiksysteme, wodurch die Brennpunkteinstellung in bezug auf die große CCD 116 möglich wird. Werden die zweiten Linsengruppen 242, 252 und die dritten Linsengruppen 243, 253 als Einheit in Richtung senkrecht zur optischen Achse eingestellt, so werden die Stellungen der Sekundärbilder in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse eingestellt.
Für derartige Einstellungen werden die zweite Linsengruppe 242 und die dritte Linsengruppe 243 im rechten Übertragungsoptiksystem in einem inneren Objektivtubus gehalten, der relativ zum äußeren Objektivtubus in Richtung der optischen Achse bewegbar ist. Auf die gleiche Weise werden die zweite Linsengruppe 252 und die dritte Linsengruppe 253 im linken Übertragungsoptiksystem 250 in einem äußeren Objektivtubus gehalten, wobei die dritte Linsengruppe 253 weiterhin in einem inneren Objektivtubus gehalten ist. Da die zweiten Linsengruppen 242, 252 und die dritten Linsengruppen 243, 253 auf diese Weise zur Ermöglichung verschiedener Einstellungen bewegbar sind, wird der Einstellungsmechanismus komplexer, wenn die fünfeckigen Prismen 272, 273 zwischen diesen Linsengruppen angeordnet werden. Daher werden die Prismen 272, 273 bevorzugt zwischen den Sehfeldblenden 270, 271 und den zweiten Linsengruppen 242, 252 angeordnet. Da der Divergenzgrad des Objektlichtes durch die ersten Linsengruppen 241, 251 reduziert wird, werden die Prismen 272, 273 vorzugsweise zwischen den ersten Linsengruppen 241, 251 und den zweiten Linsengruppen 242, 252 angeordnet, um den effektiven Durchmesser der Prismen kleiner zu machen.
Das Interachsen-Distanzreduzierungsprisma 260 ist zwischen den Übertragungsoptiksystemen 240, 250 und der CCD-Kamera 102 angeordnet, um den Abstand zwischen den rechten und linken Objektlichtstrahlen von den entsprechenden Übertragungsoptiksystemen 240, 250 zu reduzieren. Um durch die Stereoskopmikroskop-Betrachtung ein reales stereoskopisches Gefühl zu realisieren, ist es notwendig, zwischen dem rechten und linken Variosystem 220, 230 und zwischen dem rechten und linken Übertragungsoptiksystem 240, 250 eine vorgegebene Basislänge zu realisieren. Zur Erzeugung von Sekundärbildern auf den benachbarten Bereichen auf der CCD 116 ist es andererseits notwendig, den Abstand zwischen den optischen Achsen kleiner als die Basislänge zu machen. Das Interachsen-Abstandsreduzierungsprisma 216 bringt die optischen Achsen der Übertragungsoptiksysteme näher zueinander, wodurch Bilder auf der gleichen CCD erzeugt werden können, während die vorgegebene Basislänge erhalten bleibt.
Wie die 6 und 9 zeigen, enthält das Interachsen-Abstandsreduzierungsprisma 260 ein Paar von Optikachsen-Verschiebeprismen 261, 262 in Form von fünfeckigen Säulen, welche symmetrisch zueinander sind. Die Prismen 261, 262 sind in einer rechten und linken symmetrischen Konfiguration mit einem Abstand von etwa 0,1 mm zwischen sich angeordnet.
Wie 9 zeigt, besitzen die Optikachsen-Verschiebeprismen 261, 262 zueinander parallele Auffall- und Austrittsflächen sowie ebenfalls zueinander paralllele erste und zweite reflektierende Flächen in der entsprechenden Außenseite und Innenseite. Gesehen in Richtung parallel zu den Auffall- und Austrittsflächen sowie zu den reflektierenden Flächen besitzen diese Optikachsen-Verschiebeprismen 261, 262 fünfeckige Form, welche durch Ausschneiden einer spitzwinkligen Ecke eines Parallelogramms in einer Linie senkrecht zur Austrittsfläche entsteht.
Das Objektlicht von den Übertragungsoptiksystemen 240, 250 fällt auf die Auffallflächen der Optikachsen-Verschiebeprismen 261, 262 auf; wird durch die äußeren reflektierenden Flächen intern so reflektiert, daß es in Horizontalrichtung geführt wird; durch die inneren reflektierenden Flächen intern so reflektiert, daß es in den Richtungen der optischen Achse geführt wird, welche die gleichen wie die Auffallrichtung sind; und tritt an den Austrittsflächen so aus, daß es auf die CCD-Kamera 102 fällt. Der Abstand zwischen den rechten und linken Objektlichtstrahlen wird daher ohne Änderung der Laufrichtung schmäler, wobei Sekundärbilder auf der einzigen CCD 116 erzeugt werden.
Das Beleuchtungsoptiksystem 300 projiziert Beleuchtungslicht auf das Objekt und enthält, wie die 6 und 7 zeigen, eine Beleuchtungslinse 310 zur Einstellung des Divergenzgrades von divergentem Licht, das von dem Lichtleiter-Faserbündel 105 und einem Keilprisma 320 emittiert wird, um das Beleuchtungslicht so abzulenken, daß es mit dem Beleuchtungsbereich des Bildaufnahmebereiches zusammenfällt. Wie 7 zeigt, verläuft die optische Achse Ax4 der Beleuchtungslinse 310 parallel zur optischen Achse Ax1 des Nahlinsensystems 201 mit einem Versatz um einen vorgegebenen Betrag gegen diese. Wenn das Keilprisma 320 nicht vorhanden ist, so fällt die Mitte des Beleuchtungsbereiches nicht mit der Mitte des Bildaufnahmebereich zusammen, wodurch eine gewisse Menge des Beleuchtungslichtes verloren geht. Das Keilprisma 310 paßt den Beleuchtungsbereich an den Bildaufnahmebereich an, wodurch das Beleuchtungslicht effektiv ausgenutzt wird.
Nachfolgend wird der mechanische Aufbau eines Halterungsmechanismus, welcher die Sehfeldblenden 270, 271 und die Optiksysteme hinter den Sehfeldblenden 270, 271 im oben genannten Bildaufnahmesystem 200 haltert, erläutert. Wie 10 zeigt, sind die Übertragungsoptiksysteme 240, 250, welche die rechte und linke Sehfeldblende 270, 271, die fünfeckigen Prismen 272, 273 und die Öffnungsblenden 244, 254 enthalten, zu einer Einheit (Übertragungseinheit 1) zusammengebaut und in das Gehäuse des Stereoskopmikroskops 101 eingebaut.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht dieser Übertragungseinheit 1, gesehen von der oberen Vorderseite. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht der Übertragungseinheit 1, gesehen von der unteren Vorderseite. Wie die 11 und 12 zeigen, wird die Übertragungseinheit 1 durch einen am Gehäuse des Stereoskopmikroskops 101 zu befestigenden Basisrahmen 2, ein Paar von Sehfeldblendenhaltern 3, 4, vorderen Objektivtuben 5, 6, den fünfeckigen Prismen 272, 273 und hinteren Objektivtuben 7, 8 gebildet, wobei die Komponenten 3 bis 8 sowie 272, 273 in den Rahmen 2 eingebaut sind. Diese die Übertragungseinheit 1 bildenden Teile werden nachfolgend nacheinander erläutert.
Der Basisrahmen 2 besitzt im Querschnitt "L"-Form in einer Ebene, welche die optische Achse Ax2 (Ax3) des Übertragungsoptiksystems 240 (250) vor und hinter dem fünfeckigen Prisma 272, 273 enthält. Die L-Form des Basisrahmens 2 ist einstückig aus einer plattenförmigen fünfeckigen Prismenbasis 1, welche senkrecht auf der optische Achse der ersten Linsengruppe 241 (251) steht, und einem Montageteil 22 hergestellt, das senkrecht auf dem hinteren Ende der fünfeckigen Prismenbasis 21 (d.i. das Ende der Seite der zweiten Linsengruppe 242 (252)) steht.
Wie 13 zeigt, bei der es sich um eine perspektivische Ansicht lediglich des Basisrahmens 2 von der Hinterseite aus gesehen handelt, ist eine hintere Endfläche 22a des Montageteils 22 (an der Seite der zweiten Linsengruppe 242 (252)) aus einer ebenen rechteckförmigen Platte hergestellt. Beim Einbau muß die hintere Endfläche 22a zu einer Bezugsebene (nicht dargestellt) ausgerichtet werden, welche im Inneren des Gehäuses des Stereoskopmikroskops 101 so ausgebildet ist, daß sie genau parallel zu einer die beiden optischen Achsen Ax2, Ax3 der Variosysteme 220, 230 verläuft. Diese hintere Endfläche 22a dient daher als "Bearbeitungsbezugsfläche" bei der Herstellung der Übertragungseinheit 1.
Die Bearbeitungsbezugsfläche 22a besitzt symmetrisch in Rechts-Links-Richtung angeordnete Durchgangslöcher 22b, 22b. Diese Durchgangslöcher 22b, 22b besitzen kreisförmigen Querschnitt, wobei ihre Mitte in den optischen Achsen Ax2, Ax3 liegt, welche durch die Prismen 272, 273 rechtwinklig umgelenkt sind, so daß sie durch den Montageteil 22 verlaufen, wenn die Übertragungseinheit 1 am Gehäuse des Stereoskopmikroskops 101 befestigt ist. Am Umfang der Durchgangslöcher 22b, 22b auf der Bearbeitungsbezugsfläche 22a ist jeweils eine Stirnsenke 22c vorgesehen, deren Innendurchmesser dreimal größer als der der Durchgangslöcher 22b, 22b ist und die konzentrisch zu den Durchgangslöchern 22b, 22b ist. Damit können die hinteren Objektivtuben 7, 8 befestigt werden. Da die optischen Achsen Ax2, Ax3 durch eine Stelle verlaufen, welche geringfügig unterhalb der Mitte der Bearbeitungsbezugsfläche 22a in Vertikalrichtung liegt, erreicht ein Teil der Stirnsenken 22c den unteren Rand des Montageteils 22 (d.i. die Bodenfläche des fünfeckigen Prismenbasisteils 21) so, daß die Innenfläche der Stirnsenken 22c eine Öffnung in Form des Buchstabens "C" von der Seite gesehen besitzen.
Am Umfang der Stirnsenken 22c sind in der Bearbeitungsbezugsfläche weiterhin drei mit Gewinde versehene Löcher 22d im gleichen Winkelabstand in bezug auf die Mitte des Durchgangsloches 22b zur Fixierung eines außermittigen Einstellrings (siehe 20 und 21) der hinteren Objektivtuben 7, 8 vorgesehen, was nachfolgend noch erläutert wird. Darüber hinaus sind in der Bodenfläche der Stirnsenken 22c drei Fixierungslöcher 22e im gleichen Winkelabstand in bezug auf die Mitte der Stirnsenken 22c zur Fixierung eines zweiten Linsenrahmen-Einbaurings 31 (siehe 20 und 21) der hinteren Objektivtuben 7, 8 vorgesehen, was nachfolgend ebenfalls noch erläutert wird.
Die Oberseite und die Unterseite der fünfeckigen Prismenbasis 21 sind so hergestellt, daß sie genau senkrecht auf der Bearbeitungsbezugsfläche 22a stehen und genau parallel zu einer Ebene verlaufen, welche die Mittenachsen der beiden Durchgangslöcher 22b enthält. Ebene Außenränder dieser fünfeckigen Prismenbasis sind symmetrisch zur Innenform des Gehäuses des Stereoskopmikroskops 101 hergestellt.
Wie 20 zeigt, besitzt die fünfeckige Prismenbasis 21 Durchgangslöcher 21a, 21a, welche symmetrisch angeordnet sind und kreisförmigen Querschnitt besitzen, wobei ihre Mitte in den optischen Achsen Ax2, Ax3 liegt, so daß diese optischen Achsen Ax2, Ax3 der entsprechenden Variosysteme 220, 230 durch diese Löcher verlaufen, wenn die Übertragungseinheit 1 am Gehäuse des Stereoskopmikroskops 101 befestigt ist. Die obere Hälfte der Durchgangslöcher 21a ist mit einem Innengewinde versehen, während die untere Hälfte als Stirnsenke ausgebildet ist. Die vorderen Objektivtuben 5, 6 sind durch Einschrauben von der Unterseite in den Durchgangslöchern 21a, 21a befestigt. Die vorderen Objektivtuben 5, 6 sind zylindrische Tuben zur Halterung der ersten Linsengruppen 241, 251 der Übertragungsoptiksysteme 240, 250. Der hintere Teil der vorderen Objektivtuben 5, 6 besitzt einen gerinfgügig kleineren Durchmesser als die übrigen Teile und ist mit einem Außengewinde versehen, das in das Innengewinde der Durchgangslöcher 21a, 21a eingeschraubt ist.
An der Oberseite der fünfeckigen Prismenbasis 21 öffnen sich die Durchgangslöcher 21a, 21a an den Bodenflächen von zwei Prismenfixierungsnuten 21b, 21b, welche in einer Richtung senkrecht zur Bearbeitungsbezugsfläche 21e ausgebildet sind. Diese Prismenfixierungsnuten 21b besitzen eine Breite, welche etwa gleich der Breite der fünfeckigen Prismen 272, 273 ist, sowie einen rechteckförmigen Querschnitt. Die Bodenfläche der Prismenfixierungsnuten 21b verläuft parallel zur Oberseite der fünfeckigen Prismenbasis 21. Die fünfeckigen Prismen 272, 273 sind in die Prismenfixierungsnuten 21b, 21b eingebettet und stehen mit deren Bodenflächen derart in Kontakt, daß die Auffallflächen der fünfeckigen Prismen 272, 273 nahe bei den Durchgangslöchern 21a, 21a liegen. Die fünfeckigen Prismen 272, 273 sind mittels eines Fixierungsbandes 9 an der fünfeckigen Prismenbasis 21 befestigt, wobei das Fixierungsband 9 auf eine geneigte Fläche zwischen der ersten und zweiten reflektierenden Fläche der fünfeckigen Prismen 272, 273 aufsitzt. Bei diesem Aufbau werden die optischen Achsen Ax2, Ax3 der ersten Linsengruppen 241, 251 unter einem rechten Winkel in eine die Mittenachse der Durchgangslöcher 21a der fünfeckigen Prismenbasis 21 und die Mittenachse der Durchgangslöcher 22b des Montageteils 22 enthaltende Ebene umgelenkt und verlaufen genau senkrecht zur Bearbeitungsbezugsfläche 22a.
In der Mitte der Bodenfläche der fünfeckigen Prismenbasis 21a ist in Richtung von rechts nach links ein Halterträgerteil einstückig mit der fünfeckigen Prismenbasis 21 und von dieser hervorstehendes Halterträgerteil 23 ausgebildet. Eine hintere Endfläche dieses Halterträgerteils 23 liegt bündig an der Bearbeitungsbezugsebene 22a an, wobei zwei seiner Seitenflächen senkrecht auf der Bearbeitungsbezugsfläche 22a und der Bodenfläche der fünfeckigen Prismenbasis 21 stehen und seine Bodenfläche parallel zur Bodenfläche der fünfeckigen Prismenbasis 21 verläuft. Dieses Halterträgerteil 23 hält den oben genannten rechten und linken Sehfeldblendenhalter 3, 4 so, daß deren Stellungen lediglich in einer Richtung einstellbar sind, welche parallel zur Bearbeitungsbezugsfläche 22a verläuft und senkrecht auf den optischen Achsen Ax2, Ax3 der ersten Linsengruppen 241, 251 steht. Der Aufbau des Halterträgerteils 23 sowie der Sehfeldblendenhalter 3, 4 wird nachfolgend erläutert.
14 zeigt einen Vertikalschnitt in einer die optische Achse Ax2 vor und hinter dem fünfeckigen Prisma 271 enthaltenden Ebene. 15 zeigt einen Querschnitt in einer Ebene XV-XV in 14. 16 zeigt einen kombinierten Querschnitt in einer Ebene XVIa-XVIa und einer Ebene XVIb-XVIb in 15. Wie diese Querschnittsansichten und die perspektivische Ansicht nach 12 zeigen, sind im Halterträgerteil 23 zwei Lagerbohrungen 23a, 23b in einer solchen Lage vorgesehen, daß sie senkrecht zu den beiden Seitenflächen des Halterträgerteils 23 und symmetrisch zu einer die beiden optischen Achsen Ax2, Ax3 enthaltenden Ebene liegen. In diesen Lagerbohrungen 23a, 23b sind Führungsstifte 10, 11 mit etwa dem gleichen Durchmesser wie der dieser Bohrungen drehbar eingesetzt.
Diese Führungsstifte 10, 11 besitzen gleiche Form und an einem Ende hervorstehende Außengewinde 10a, 11a. Der verbleibende Teil der Führungsstifte 10, 11 einschließlich des anderen Endes ist lediglich eine zylindrische Welle. Da die Außenbohrungen 10a, 11a der Führungsstifte 10, 11 einen größeren Durchmesser als die Lagerbohrungen 23a, 23b besitzen, sind die Führungsstifte 10, 11 vom Ende ohne die Außengwinde 10a, 11a her in die entsprechende Lagerbohrung 23a, 23b eingesetzt. Speziell ist der Führungsstift 10 in die Lagerbohrung 23a eingesetzt, welche von der Öffnung an der Unterseite in 15 aus gesehen, näher an der Bearbeitungsbezugsfläche 22a liegt, während der Führungsstift 11 an der anderen Seite von der Öffnung in der Oberseite in 15 her gesehen in die Lagerbohrung 23b eingesetzt ist.
Die Sehfeldblendenhalter 3, 4 besitzen die Form einer flachen rechteckförmigen Säule, bei der die Breite in Richtung von rechts nach links kürzer als die Breite in Richtung von vorn nach hinten ist. Durchgangslöcher 3a, 4a, deren Innendurchmesser etwa gleich dem Außenduchmesser der ersten Linsengruppen 241, 251 ist, sind in der Mitte der ebenen Fläche der Sehfeldblendenhalter 3, 4 in Vertikalrich tung vorgesehen. Die Öffnungen der Durchgangslöcher 3a, 4a an der Seite der fünfeckigen Prismenbasis 21 sind mit einer Ausnehmung in Form einer Stirnsenke mit geringfügig größerem Durchmesser versehen. An beiden Seiten der Durchgangslöcher 3a, 4a sind symmetrisch zu deren Mittenachsen Schraubenbohrungen (mit Gewinde versehene Bohrungen) 3b, 4b und gerade Bohrungen 3b, 4c vorgesehen. Der Abstand zwischen den Mittenachsen der Durchgangslöcher 3a, 4a und der mit dem Gewinde versehenen Bohrung 3b, 4b in den Sehfeldblendenhaltern 3, 4 ist gleich dem Abstand zwischen den beiden Lagerbohrungen 23a, 23b des Halterträgerteils 23 ist. Die mit Gewinde versehenen Bohrungen 3b, 4b besitzen einen solchen Innendurchmesser, daß die Außengewinde 10a, 11a der Führungsstifte 10, 11 einschraubbar sind. Die geraden Bohrungen 3c, 4c besitzen einen Innendurchmesser, der etwa gleich dem Durchmesser der zylindrischen Welle der Führungsstifte 10, 11 ist. Im Sehfeldblendenhalter 3 greift die Außenbohrung 11a des Führungsstifts 11 in die mit Gewinde versehene Bohrung 3b ein, wobei die zyliridrische Welle des Führungsstiftes 10 in die gerade Bohrung 3c eingesetzt ist. Im Sehfeldblendenhalter 4 greift das Außengewinde 10a des Führungsstiftes 10 in die mit Gewinde versehene Bohrung 4b ein, wobei der Führungsstift 11 in die gerade Bohrung 4c eingesetzt ist.
Die Führungsstifte 10, 11 sind mit einem E-Ring 12 an einer Stelle befestigt, so daß dieser mit einer Seitenfläche des Halterträgerteils 23 (d.i. die Seitenfläche, von der das Ende ohne die Außengewinde 10a, 11a des gleichen Führungsstiftes 10 oder 11 hervorstehen) in Kontakt gelangen, wenn die Außengewinde 10a, 11a sich in einem vorgegebenen Abstand von der äußeren Seitenfläche des Halterträgerteils 23 befinden. Zwischen die Außengewinde 10a, 11a der Führungsstifte 10, 11 und die Seitenfläche des Halterträgerteils 23 ist weiterhin eine Unterlegscheibe 13 eingefügt. Zwischen diese Unterlegscheibe 13 und die gleiche Seitenfläche des Halterträgerteils 23 ist eine Kompressionsfeder 14 eingefügt. Diese Kompressionsfeder 14 ist um die Führungsstifte 10, 11 gelegt und drückt die entsprechende Unterlegscheibe in eine Richtung, in der sie von der gleichen Seitenfläche des Halterträgerteils 23 getrennt wird. Dadurch wird eine Bewegung der Führungsstifte 10, 11 in Axialrichtung relativ zu den Lagerbohrungen 23a, 23b des Halterträgerteils 23 unmöglich.
Wird bei der oben erläuterten Ausgestaltung der Führungsstift 11 gedreht, so wird der Sehfeldblendenhalter 3 linear längs der Bearbeitungsbezugsfläche 22a in einer Richtung senkrecht zur optische Achse Ax2 bewegt. An einem Punkt bei dieser Bewegung schneidet die Mitte des Durchgangsloches 3a die optische Achse Ax2. Wird der Führungsstift 10 gedreht, so wird der Sehfeldblendenhalter 4 linear längs der Bearbeitungsbezugsfläche 22a in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse Ax3 bewegt. An einem Punkt bei dieser Bewegung schneidet die Mitte des Durchgangslochs 4a die optische Achse Ax3. Das Halterträgerteil 23 sowie die beiden Führungsstifte 10, 11 wirken daher insgesamt als Halterungsmechanismus.
Weiterhin ist um die Führungsstifte 10, 11 zwischen dem E-Ring 12 und der Seitenfläche der Sehfeldblendenhalter 3, 4 eine Kompressionsfeder 15 gelegt, welche die Sehfeldblendenhalter 3, 4 von dem Halterträgerteil 23 weg drückt. Damit werden Fehler vermieden, welche durch ein Spiel zwischen den Außengewinden 10a, 11a der Führungsstifte 10, 11 und den entsprechenden mit Gewinde versehenen Bohrungen 3b, 4b der Sehfeldblendenhalter 3, 4 entstehen können, so daß die Stellung der Sehfeldblendenhalter 3, 4 eindeutig definiert werden kann.
In die Durchgangslöcher 3a, 4a der Sehfeldblendenhalter 3, 4 sind drehbar mit vorgegebener Reibung zylindrische Sehfeldblendenrahmen 16 mit einem Außenduchmesser etwa gleich dem Innendurchmesser der Durchgangslöcher 3a, 4a eingebettet. Am Außenrand des oberen Endes dieser Sehfeldblendenrahmen 16 (d.i. der den vorderen Objektivtuben 6 zugekehrte Rand) ist ein Flansch ausgebildet, der in die Stirnsenken der Durchgangslöcher 3a, 4a eingebettet ist (14). Ist dies der Fall, so ragt das untere Ende der Sehfeldblendenrahmen geringfügig aus der Bodenfläche des entsprechenden Sehfeldblendenhalters 3, 4 heraus. Am unteren Ende der Sehfeldblendenrahmen sind in einer Richtung senkrecht zu de ren Mittenachse Einschnitte 16a vorgesehen. Am inneren Rand des oberen Endes der Sehfeldblendenrahmen 16 sind Stirnsenken 16b mit einem gegenüber dem der anderen Teile etwas größeren Innendurchmesser vorgesehen. Die vorgenannten Sehfeldblenden 270, 271 sind in die Stirnsenken 16b so eingebettet, daß sie senkrecht auf den optischen Achsen Ax2, Ax3 stehen.
Da die Sehfeldblenden 270, 271 identisch geformt sind, wird nachfolgend lediglich die Form der Sehfeldblende 270 des rechten Übertragungsoptiksystems 240 im einzelnen beschrieben und auf die Beschreibung der Sehfeldblende 271 verzichtet. 17 ist eine ebene Ansicht dieser Sehfeldblende 270. Wie 17 zeigt und wie oben beschrieben, besitzt der Außenrand der Sehfeldblende 270 Kreisform. In ihrem Inneren ist eine Öffnung 270a mit Halbkreisform vorgesehen, die durch eine Sehne (d.i. eine Schneidkante 270b) definiert ist, welche einem Durchmesser und einem Bogen entspricht, die konzentrisch mit dem Außenrand sind.
Wie oben beschrieben wird ein Bild 270' der Sehfeldblende 270 im Normalzustand, in dem die Sehfeldblende 270 in eine vorgegebene Stellung eingestellt ist, auf der gleichen Ebene wie die Bildaufnahmeebene der CCD 116 so erzeugt, daß ein Bild 270'b der Schneidkante 270b mit der Grenzlinie des rechten und linken Bildaufnahmebereichs in der Bildaufnahmefläche der CCD zusammenfällt, wie dies aus 18 hervorgeht. Gleichzeitig deckt eine Hälfte der Sehfeldblende 270 auf der entgegengesetzten Seite der Öffnung 270a einen Teil ab, welcher dem linken Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmefläche der CCD 116 zugeordnet ist und dem rechten Übertragungsoptiksystem 240 nicht entspricht. Das durch das rechte Übertragungsoptiksystem 240 erzeugte Bild 270'a der Öffnung 270a muß eine ausreichende Fläche zur vollständigen Abdeckung des rechten Bildaufnahmebereiches der CCD 116 besitzen, der dem rechten Übertragungsoptiksystem 240 entspricht. Ein Radius R der halbkfreisförmigen Öffnung 270a muß daher der folgenden Bedingung mit horizontaler Breite CCD_H der Bildaufnahmefläche der CCD 116 gemäß 19 gehorchen: R1 > (CCDs/m)2 + (CCDv/2m)2 ... (1),worin m die Vergrößerung des Übertragungsoptiksystems 240 bedeutet.
Auf der Seite der Sehfeldblende 270, auf der sich die Öffnung 270a nicht befindet, ist eine Markierung 270c vorgesehen, welche bei der Einstellung der Vergrößerung verwendet wird. Diese Markierung 270c setzt sich aus drei kreisförmigen Löchern kleinen Durchmessers zusammen, welche parallel zur Schneidkante 270b ausgerichtet sind. Wie 18 zeigt, muß das durch das Übertragungsoptiksystem 240 erzeugte Bild 270'c der Markierung 270c im Normalzustand, in dem die Sehfeldblende in eine vorgegebene Stellung eingestellt ist, außerhalb der Bildaufnahmefläche CCD 116 liegen. Ein Abstand L_H zwischen der Markierung 270c und der Schneidkante 270b muß daher der folgenden Bedingung bei einer horizontalen Breite CCD_H der Bildaufnahmefläche CCD 116 gemäß 19 genügen: LG > CCDH/(2 × m) ... (2)
Nachfolgend wird der Aufbau der hinteren Objektivtuben 7, 8 erläutert. Da die hinteren Objektivtuben 7, 8 identisch ausgebildet sind, wird lediglich der hintere Objektivtubus 7 des rechten Übertragungsoptiksystems 240 erläutert und auf die Erläuterung des anderen Objektivtubus 8 verzichtet.
20 zeigt einen Querschnitt der Übertragungseinheit 1 in einer die optische Achse Ax2 des rechten Übertragungsoptiksystems 240 enthaltenden Ebene und 21 eine perspektivische Ansicht des Querschnitts des hinteren Objektivtubus 7 in der Ebene nach 20. Zu beiden Figuren wird die rechte Seite als "Vorderseite" und die linke Seite als "Hinterseite" bezeichnet.
Wie die 20 und 21 zeigen, wird der hintere Objektivtubus 7 hauptsächlich durch einen außermittigen Einstellring 30, der am Umfang der Stirnsenke 22c der Bearbeitungsbezugsfläche 22a befestigt ist, einen zweiten Linsenrahmen-Installa tionsring 31, welcher innerhalb der Stirnsenke 22c und des außermittigen Einstellrings 30 befestigt ist, eine zweite Linsenfassung 32, welche mit dem inneren Teil des zweiten Linsenfassungs-Installationsrings 31 über eine Schraubverbindung in Eingriff steht und eine zweite Linsengruppe 242 in ihrem Inneren hält, sowie einen zweiten Linsenfassungs-Fixierungsring 33 gebildet, der mit der Außenfläche der zweiten Linsenfassung 32 über eine Schraubverbindung in Eingriff und in Kontakt mit der hinteren Endfläche des zweiten Linsenfassungs-Installationsring 31 steht. Der hintere Objektivtubus 7 enthält weiterhin als Hauptkomponenten einen dritten Linsenfassungs-Installationsring 34, der mit dem hinteren Ende der zweiten Linsenfassung 32 so gekoppelt ist, daß lediglich eine Drehung möglich ist, eine dritte Linsenfassung 35, welche mit dem inneren Teil des dritten Linsenfassungs-Installationsrings 34 über eine Schraubverbindung in Eingriff steht und in ihrem Inneren eine dritte Linsengruppe 243 hält, sowie einen dritten Linsenfassungs-Fixierungsring 36, welcher mit der inneren Endfläche des dritten Linsenfassungs-Installationsrings 34 über eine Schraubverbindung in Verbindung und mit der dritten Linsenfassung 35 von der hinteren Endseite in Kontakt steht. Die vorgenannten Fassungen und Ringe 30–36 sind mit Ausnahme von mit Gewinde versehenen Löchern oder ähnlichem rotationssymmetrisch ausgebildet. Die spezielle Form der Komponenten wird nachfolgend erläutert.
Am außermittigen Einstellring 30 ist ein Fixierungsflansch 30a mit einem Durchmesser, der größer als der Innendurchmesser der Stirnsenke 22c ist, hervorstehend am vorderen Ende eines Zylinders ausgebildet, dessen Außenduchmesser etwa gleich dem Innendurchmesser der Stirnsenke 22c ist. An der vorderen Endfläche des außermittigen Einstellrings 30 einschließlich des Fixierungsflansches 30a ist ein ringförmiger hervorstehender Ansatz 30b mit einem Durchmesser vorgesehen, der etwa gleich dem Innendurchmesser der Stirnsenke 22c ist. Dieser ringförmige Ansatz 30b ist so in die Stirnsenke 22c eingepaßt, daß die Stellung des außermittigen Einstellrings 30 in bezug auf die Bearbeitungsbezugsfläche 22a festgelegt ist. Im Fixierungsring 30a sind weiterhin Löcher 30c so vorgesehen, daß sie die entsprechenden mit Gewinde versehenen Löcher 22d in der Bearbeitungs bezugsfläche 22a überlappen. Der außermittige Einstellring 30a ist mittels Fixierungsschrauben 37 am Montageteil 22 des Basisrahmens 2 befestigt, welche durch die entsprechenden Löcher 30c in die entsprechenden mit Gewinde versehenen Löcher 22d eingeschraubt sind.
Wie 22 zeigt, sind am hinteren zylindrischen Teil des außermittigen Einstellrings 30 zwei mit Gewinde versehene Löcher relativ kleinen Durchmessers unter einem Winkel von 90° und ein mit Gewinde versehenes Loch relativ großen Durchmessers unter einem Winkel von 135° in Bezug auf die Schraubenlöcher kleinen Durchmessers vorgesehen. Zwei Stellschrauben 38, 38 zur außermittigen Einstellung sind in die beiden mit Gewinde versehenen Löcher relativ kleinen Durchmessers eingeschraubt. In das mit Gewinde versehene Loch relativ großen Durchmessers ist ein Kugelkolben 39 eingespannt. Diese Löcher sind an Stellen des gleichen Umfangs auf der Außenumfangsfläche des außermittigen Einstellrings 30 vorgesehen und gegen die Mitte des Rings gerichtet.
Der zweite Fassungsinstallationsring 31 besitzt einen Innendurchmesser, der größer als der des Durchgangslochs 22b ist. Am vorderen Ende dieses zweiten Linsenfassungs-Installationsrings 31 ist ein hervorstehender Fixierungsflansch 31a mit einem Außenduchmesser vorgesehen, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Stirnsenke 22c ist. Am hinteren Ende des zweiten Linsenfassungs-Installationsrings 31 ist ein hervorstehender außermittiger Einstellflansch 31b mit einem Außenduchmesser vorgesehen, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des außermittigen Einstellrings 30 ist.
Im Fixierungsflansch 31a sind mit Gewinde versehene Löcher 31c mit einem gegenüber dem Durchmesser der Löcher 22e ausreichend kleineren Durchmesser so vorgesehen, daß sie mit den entsprechenden Löchern 22e der Stirnsenke 22c überlappen, wenn die Vorderseite des Fixierungsflansches 31a mit der Bodenfläche der Stirnsenke 22c in Kontakt steht. Der zweite Linsenfassungs-Installationsring 31 ist mittels Fixierungsschrauben am Montagteil 22 befestigt, welche durch die Löcher 22e in die mit Gewinde versehenen Löcher 31c eingeschraubt sind. Die Stellung des zweiten Linsenfassungs-Installationsrings 31 relativ zum Montageteil 22 in einer Ebene senkrecht zur Achse kann in einem Spielbereich zwischen den Fixierungsschrauben 40 und den Löchern 22e eingestellt werden.
In der äußeren Umfangsfläche des außermittigen Einstellflansches 31b ist eine ringförmige V-förmige Nut vorgesehen. Die schrägen Flächen an der Spitze der Stellschrauben 38, 38 und die Kugel 39a des Kugelkolbens 39 stehen mit der Innenfläche der V-Nut so in Kontakt, daß die Stellung des zweiten Linsenfassungs-Installationsrings 31 in einer Ebenen senkrecht zu seiner Achse festgelegt ist. Der tiefste Teil dieser Nut ist geringfügig gegen die Hinterseite von den Spitzen der außermittigen Einstellschrauben 38 und die Spitze einer Kugel 39a des Kugelkolbens 39 versetzt. Die schrägen Flächen an der Spitze der Einstellschrauben 38, 38 und der Kugel 39a des Kugelkolbens 39 stehen mit der Innenfläche der ringförmigen V-förmigen Nut so in Verbindung, daß die Stellung des zweiten Linsenfassungs-Installationsrings 31 in einer Ebene senkrecht zu seiner Achse festgelegt wird. Durch Drehung der Stellschrauben 38, 38 im Sinne des Drückens oder Ziehens des außermittigen Einstellflansches 31b kann daher die Stellung des zweiten Linsenfassungs-Installationsrings 31 in der Ebene senkrecht zu seiner Achse eingestellt werden. Während dieser Stellungsjustierung wird die Kugel 39a des Kugelkolbens 39 in Abhängigkeit von der Bewegung des außermittigen Einstellflansches 31b zurück- oder vorverschoben und drückt den außermittigen Einstellflansch 31b gegen die Stellschrauben 38, 38. Werden die Stellschrauben 38 über den Einflußbereich der Kugel 39a des Kugelkolbens 39 hinaus eingestellt, so wird dieser selbst gedreht, um die Stellung der Kugel 39 gemäß der Stellung der Stellschrauben 38 einzustellen.
Auf der Innenfläche des zweiten Linsenfassungs-Installationsring 31 ist im Bereich von dessen vorderen Ende ein vorstehendes Innengewinde vorgesehen.
Die zweite Linsenfassung 32 besitzt einen Innendurchmesser, der größer als der des Durchgangslochs 22b ist. Die oben genannte zweite Linsengruppe 242 wird im Inneren der zweiten Linsenfassung 32 gehalten. Die Außenfläche der zweiten Linsenfassung 32 ist in einen Teil 32a kleinen Durchmessers mit einem Außenduchmesser, der etwa gleich dem Innendurchmesser des zweiten Linsenfassungs-Installationsrings 31 ist, um in den zweiten Linsenfassungs-Installationsring 31 eingesetzt werden zu können, einen Teil 32b mittleren Durchmessers mit einem Außengewinde mit gegenüber dem Durchmesser des Teils 32a kleinen Durchmessers geringförmig größeren Durchmesser, einen an den Teil 32b mittleren Durchmessers angrenzenden Flansch 32c und einen an den Flansch 32c angrenzenden Teil 32d großen Durchmessers unterteilt.
Auf der Spitze des Teils 32a kleinen Durchmessers ist ein Außengewinde vorgesehen, das in ein Innengewinde innerhalb des zweiten Linsenfassungs-Installationsrings 31 einschraubbar ist. Die zweite Linsenfassung 32 kann daher relativ zum zweiten Linsenfassungs-Installationsring 31 gedreht werden, um ihre Stellung in Achsrichtung einzustellen.
Das Außengewinde auf dem Teil 32b mittleren Durchmessers ist in das Innengewinde auf der Innenfläche des zweiten Linsenfassungs-Fixierungsring 33 eingeschraubt. Der zweite Linsenfassungs-Fixierungsring 33 ist also auf das Außengewinde des Teils 32b mittleren Durchmessers soweit aufgeschraubt, bis er mit der hinteren Endfläche des zweiten Linsenfassungs-Installationsrings in Kontakt gelangt, damit das Innengewinde des zweiten Linsenfassungs-Installationsrings 31 fest mit dem Außengewinde des Teils 32a kleinen Durchmesser in Eingriff gelangt, so daß die zweite Linsenfassung 32 in bezug auf den zweiten Linsenfassungs-Installationsring 31 gesichert ist.
Etwa in Achsrichtungsmitte ist auf der äußeren Umfangsfläche des Teils 32d großen Durchmessers über dem gesamten Umfang eine ringförmige V-Nut vorgesehen.
Der dritte Linsenfassungs-Installationsring 34 ist in einen Teil 34a kleinen Durchmessers mit einem Innendurchmesser, der etwa gleich dem Außendurchmesser des Teils 32b großen Durchmessers der zweiten Linsenfassung 32 ist, und einen Teil 34b großen Durchmessers mit einem gegenüber dem Durchmesser des Teils 34a kleinen Durchmessers ausreichend größeren Durchmesser unterteilt.
Der Teil 34a kleinen Durchmessers ist drehbar mit dem Teil 32d der zweiten Linsenfassung 32 gekoppelt, wobei das vordere Ende des Teils 34a kleinen Durchmessers mit dem Flansch 32c in Kontakt steht. Am Umfang des Teils 34a kleinen Durchmessers ist an Stellen, die mit der V-Nut der zweiten Linsenfassung 32 überlappen, wenn sein vorderes Ende mit dem Flansch 32c in Kontakt steht, eine Vielzahl von mit Gewinde versehenen Löchern vorgesehen, in die Stellschrauben 41 eingeschraubt sind. Die Stellschrauben 41 werden in die mit Gewinde versehenen Löcher des Teils 34a kleinen Durchmessers eingeschraubt, wobei ihre Spitzen in die V-Nut der zweiten Linsenfassung 32 eingreifen. Damit wird verhindert, daß sich der dritte Linsenfassungs-Installationsring 34 von der zweiten Linsenfassung 32 weg bewegt. Bei weiterem Einschrauben der Stellschrauben 41 gelangen deren Spitzen mit der Innenfläche der V-Nut der zweiten Linsenfassung 32 in Kontakt und verhindern eine Drehung des dritten Linsenfassungs-Installationsrings 34 relativ zur zweiten Linsenfassung 32.
Die oben genannte Öffnungsblende 244 ist im Inneren des Teils 34g großen Durchmessers befestigt. Von der Öffnungsblende 244 geht ein Betätigungsstift 244a aus und dringt in den Teil 34b großen Durchmessers ein. Weiterhin ist die Innenfläche des Teils 34b großen Durchmessers im Bereich seines hinteren Endes mit Gewinde versehen.
Die dritte Linsenfassung 35 ist eine etwa rechteckige Platte, deren Außendurchmesser etwa gleich dem Innendurchmesser des Teils 34b großen Durchmessers des dritten Linsenfassungs-Installationsring 34 ist und die die dritte Linsengruppe 344 in ihrer Mitte konzentrisch hält. Auf der Außenumfangsfläche der dritten Lin senfassung 35 ist ein Außengewinde vorgesehen, das in das Innengewinde des Teils 34b großen Durchmessers des dritten Linsenfassungs-Installationsrings 34 eingeschraubt ist. Die Stellung der dritten Linsenfassung 35 in Achsrichtung kann daher durch ihre Drehung relativ zum dritten Linsenfassungs-Installationsring eingestellt werden.
Ein auf der Außenfläche des dritten Linsenfassungs-Fixierungsrings 36 vorgesehenes Außengewinde ist von der Hinterseite der dritten Linsenfassung 35 her in das Innengewinde 34b des Teils großen Durchmessers des dritten Linsenfassungs-Installationsring 34 eingeschraubt. Der dritte Linsenfassungs-Installationsring 36 wird dabei soweit in das Innengewinde des Teils 34b großen Durchmessers des dritten Linsenfassungs-Installationsring 34 eingeschraubt, bis der dritte Linsenfassungs-Fixierungsring 36 mit der hinteren Endfläche der dritten Linsenfassung 35 in Kontakt gelangt, damit das Innengewinde des dritten Linsenfassungs-Installationsrings 34 fest mit dem Außengewinde der dritten Linsenfassung 35 in Kontakt gelangt, so daß diese in bezug auf den dritten Linsenfassungs-Installationsring 34 gesichert ist.
Nachfolgend werden Abläufe für den Zusammenbau und die Justierung des Stereoskopmikroskops 101 der oben beschriebenen Ausgestaltung erläutert. Zunächst setzt eine Bedienungsperson zwei Variosysteme 220, 230, das Nahlinsensystem 210 und das Beleuchtungsystem 100 in Objektivtuben (nicht dargestellt) ein, die einzeln hergestellt sind, und richtet die optischen Elemente in den Tuben außerhalb des Gehäuses des Stereoskopmikroskops 101 aus. Weiterhin befestigt die Bedienungsperson der beiden Variosysteme 220, 230 an einer Klammer (nicht dargestellt) so, daß entsprechende Variovergrößerungen gleich sind und daß die optische Achsen dieser Systeme parallel zueinander verlaufen.
Sodann setzt die Bedienungsperson die Übertragungseinheit mit Ausnahme der fünfeckigen Prismen 272, 273 und der hinteren Objektivtuben 7, 8 in der oben be schriebenen Weise außerhalb des Gehäuses des Stereoskopmikroskops 101 zusammen.
Danach befestigt die Bedienungsperson diese Übertragungseinheit 1 auf einem X-Y-Tisch (nicht dargestellt). Dabei ist die Bearbeitungsbezugsfläche 22a des Basisrahmens 2 senkrecht zur Fläche des X-Y-Tisches angeordnet. Sodann stellt die Bedienungsperson den X-Y-Tisch geeignet ein, um die Bearbeitungsbezugsfläche 22a in das Gesichtsfeld eines optischen Mikroskops (nicht dargestellt) zu bringen, das an der Basis des X-Y-Tisches so befestigt ist, daß seine optische Achse senkrecht auf der Fläche des X-Y-Tisches steht, und mißt danach den zwischen der Bearbeitungsbezugsfläche 22a und einer vorgegebenen Bezugslinie ausgebildeten Winkel A.
Sodann stellt die Bedienungsperson die Stellung des X-Y-Tisches so ein, daß die Sehfeldblende 270 in das Betrachtungsfeld geführt wird. Dabei dreht die Bedienungsperson die die Sehfeldblende 270 haltende Sehfeldblendenfassung mit einem Flachkopfschraubenzieher so, daß die Öffnung 270a auf der der äußeren Sehfeldblende 271 näheren Seite steht und daß die Schneidkante 270b in eine Richtung gerichtet ist, die um 90° gegen den Winkel A relativ zu der vorgegebenen Bezugslinie versetzt ist. Die Schneidkante 270b steht daher senkrecht auf der Bearbeitungsbezugsfläche 22a.
Sodann stellt die Bedienungsperson den X-Y-Tisch so ein, daß die andere Sehfeldblende 271 in das Sichtfeld gelangt. Die Bedienungsperson dreht dann die die Sehfeldblende 271 haltende Sehfeldblendenfassung 16 mit einem Flachkopfschraubenzieher so, daß die Öffnung 271a auf der der anderen Sehfeldblende 270 näheren Seite steht und daß die Schneidkante 271b in eine Richtung gerichtet ist, die um 90° gegen den Winkel A relativ zur vorgegebenen Bezugslinie versetzt ist. Die Schneidkante 271b steht daher senkrecht auf der Bearbeitungsbezugsfläche 22a und verläuft parallel zur Schneidkante 270b der anderen Sehfeldblende 270.
Nach Abschluß der Winkeleinstellung der Schneidkanten 270b, 271b in der vorstehend beschriebenen Weise befestigt die Bedienungsperson die beiden fünfeckigen Prismen 272, 273 und die beiden hinteren Objektivtuben 7, 8 in der Übertragungseinheit 1. Da weitere Einstellungen jedoch noch nicht vorgenommen wurden, befestigt die Bedienungsperson die Fixierungsschrauben 40 zeitweise so, daß der zweite Linsenfassungs-Installationsring 31 in bezug auf das Montageteil 22 und den außermittigen Einstellring 30 einstellbar ist. Der zweite Linsenfassungs-Fixierungsring 33 wird gelöst, damit die zweite Linsenfassung 32 in bezug auf den zweiten Linsenfassungs-Installationsring 31 gedreht werden kann. Weiterhin wird auch der dritte Linsenfassungs-Fixierungsring 36 gelöst, damit die dritte Linsenfassung 35 in bezug auf den dritten Linsenfassungs-Installationsring 34 gedreht werden kann. Weiterhin werden die Stellschrauben 41 gelöst, damit der dritte Linsenfassungs-Installationsring 34 in bezug auf die zweite Linsenfassung 32 gedreht werden kann.
Sodann befestigt die Bedienungsperson die Tuben der Variosysteme 220, 230 und die Übertragungseinheit 1 im Inneren des Gehäuses des Stereoskopmikroskops 101 und die CCD-Kamera 102 hoher Auflösung am Stereoskopmikroskop 101. Ein Monitor 114 nimmt dabei ein Signal hoher Auflösung von der CCD-Kamera 102 hoher Auflösung auf und zeigt das rechte und linke Bild an. Dabei fallen jedoch die Stellungen der Schneidkanten 270b, 271b der Sehfeldblenden 270, 271 nicht immer zusammen, obwohl sie in einer die Bildaufnahmefläche der CCD 116 enthaltenden Ebene parallel zueinander verlaufen. Darüber hinaus liegen die durch die Übertragungslinsensysteme 240, 250 erzeugten Bildkreise auf der CCD 116 nicht immer nebeneinander. Auch sind die Größen der Bildkreise der Sekundärbilder nicht immer dieselben.
Die Bedienungsperson dreht dann zunächst die dritten Linsenfassungen 35 relativ zu den dritten Linsenfassungs-Installationsringen 34, um die dritten Linsengruppen 243, 253 in Richtung der optische Achse zu bewegen, so daß die Fokalbedingun gen der Bilder 270', 271' der Sehfeldblenden 270, 271 auf der CCD 116 eingestellt werden können. Diese Bilder 270', 271' können daher scharf auf dem Monitor 114 angezeigt werden.
Sodann dreht die Bedienungsperson die Führungstifte 10, 11 zur Bewegung der Sehfeldblendenhalter 3, 4 (und justiert in manchen Fällen zusätzlich die außermittigen Stellschrauben 38 der hinteren Objektivtuben 7, 8) so, daß die Markierungen 270c, 271c der Sehfeldblenden 270, 271 an Stellen im Bereich der optische Achsen Ax2, Ax3 liegen und auf der Bildaufnahmefläche der CCD 116 in bezug auf die Übertragungsoptiksysteme 240, 250 liegen, wodurch die durch die Übertragungsoptiksysteme 240, 250 erzeugten Bilder 270'c, 271'c von der CCD 116 aufgenommen werden. Da der Mechanismus zur Drehung der Sehfeldblenden 270, 271 unabhängig vom Mechanismus der Bewegung der Sehfeldblenden 270, 271 arbeitet, können die Markierungen 270c, 271c linear bewegt werden, wobei die Schneidkanten 270, 271b parallel gehalten werden.
Sind die Bilder 270'c, 271'c der Markierungen 270c, 271c einmal von der CCD 116 aufgenommen, so mißt die Bedienungsperson deren Breiten auf dem Monitor 114. Sodann dreht die Bedienungsperson die zweite Linsenfassung 32 des hinteren Objektivtubus 7 (oder 8), um die zweite Linsengruppe 242 (oder 252 und die dritte Linsengruppe 243 (oder 253) in Richtung der optische Achse zu bewegen und die Änderung der gesamten Brennweite der ersten Linsengruppe 241 (oder 251) und der zweiten Linsengruppe 242 (oder 252), mit anderen Worten, die Vergrößerung des Übertragungsoptiksystems 240 (oder 250) zu ändern. Ist die Drehung der zweiten Linsenfassung 32 abgeschlossen, so dreht die Bedienungsperson den dritten Linsenfassungs-Installationsring 34 relativ zu dieser, um ihn in seine ursprüngliche Drehstellung zu bringen, so daß der Betätigungsstift 244a seine ursprüngliche Orientierung wieder einnimmt. Die Bedienungsperson dreht die dritte Linsenfassung 35 relativ zum dritten Linsenfassungs-Installationsring 34 und bewegt damit die Linsengruppe 243 (oder 253) in Richtung der optische Achse, um die Fokalbedingung des Bildes 270'c (oder 271'c) auf der CCD neu einzustellen.
Sind die Einstellungen der Größen der Bilder 270'c, 271'c der Markierungen 270c, 271c auf diese Weise abgeschlossen, so mißt die Bedienungsperson erneut die Größen der auf den Monitor angezeigten Bilder 270'c, 271'c. Sie wiederholt die vorgenannten Schritte, bis die Größen der Bilder 270'c, 271'c gleich werden.
Sind die Größen der auf dem Monitor 114 angezeigten Bilder 270'c, 271'c der beiden Markierungen 270c, 271c aufgrund der Wiederholung dieser Schritte identisch, so werden die Vergrößerungen der beiden Übertragungsoptiksysteme 240, 250 gleich und es sind die resultierenden Stellungen der beiden Sehfeldblenden 270, 271 der Stellung der Bildaufnahmefläche der CCD 116 zugeordnet, mit anderen Worten, die beiden Sehfeldblende 270, 271 sind auf die CCD 116 fokussiert. Sodann schraubt die Bedienungsperson den zweiten Linsenfassungs-Fixierungsring so ein, daß die zweite Linsenfassung 32 am zweiten Linsenfassungs-Installationsring 31 befestigt ist, schraubt die Stellschrauben 41 so ein, daß der dritte Linsenfassungs-Installationsring 34 an der zweiten Linsenfassung 32 befestigt ist, und schraubt den dritten Linsenfassungs-Fixierungsring so ein, daß die dritte Linsenfassung am dritten Linsenfassungs-Installationsring 34 befestigt ist.
Wie oben beschrieben, dienen die Markierungen 270c, 271c in den Sehfeldblenden 270, 271 als Bezug für die Vergrößerungseinstellung der Übertragungsoptiksysteme 240, 250. Die Bedienungsperson kann daher die Vergrößerung der beiden Übertragungsoptiksyseme 240, 250 durch Anpassung der Größen der Bilder 270'c, 271'c dieser Markierungen 270c, 271c leicht aneinander anpassen.
Sodann dreht die Bedienungsperson die Führungsstifte 10, 11, um die Sehfeldblendenhalter 3, 4 voneinander weg zu bewegen, so daß die Bilder 270'b, 271'b der Öffnungen 270b, 271b der Sehfeldblenden 270, 271 nebeneinander auf der CCD 116 erzeugt werden. Dabei können jedoch die Bilder der Schneidkanten 270c, 271c nicht aneinander angepaßt sein.
Sodann setzt die Bedienungsperson zwei Autokollimatoren vor die optische Achse Ax2, Ax3 der Variosysteme 220, 230 und richtet die Bilder von Zielen in den Autokollimatoren auf die Variosystem 220, 230. Da die Flanschrücken der Variosysteme 220, 230 nicht immer mit der Stellung der Sehfeldblenden 270, 271 zusammenfallen, sind die von der CCD 116 aufgenommenen und auf den Monitor 11 angezeigten Zielbilder nicht immer fokussiert. Die Bedienungsperson bewegt daher die Objektivtuben der Variosysteme 220, 230 in Richtung der optische Achse, so daß die Primärbilder der Ziele auf der gleichen Ebene wie die Sehfeldblenden 270, 271 und die entsprechenden Sekundärbilder auf der Bildaufnahmefläche der CCD 116 erzeugt werden können. Der Flanschrücken der Variosysteme 220, 230 kann daher justiert werden.
Die Mitte der auf der CCD 116 erzeugten Zielbilder zeigt die Stellung der optische Achsen Ax2, Ax3 an. Die Lage dieser optische Achsen Ax2, Ax3 kann durch Bewegung der zweiten Linsengruppe 242, 252 in Richtung senkrecht zur optischen Achse eingestellt werden. Die Bedienungsperson bewegt also den zweiten Linsenfassungs-Installationsring 31 des Objektivtubus 7 in einer Ebene senkrecht zur optische Achse durch Zurück- oder Vorverschieben der in den außermittigen Einstellring 30 des hinteren Objektivtubus 37 eingeschraubten Stellschrauben 38, 38 in einer solchen Richtung, daß die Mitte des durch das rechte Übertragungsoptiksystem 240 im hinteren Objektivtubus 7 erzeugte Zielbild (d.h., das Sekundärbild) mit der Mitte des linken Bildaufnahmebereiches auf der Bildaufnahmefläche der CCD 116 (d.h., die Mitte der linken Hälfte des Monitors 114) zusammenfällt. Weiterhin bewegt die Bedienungsperson den zweiten Linsenfassungs-Installationsring 31 des anderen Objektivtubus 8 in einer Ebene senkrecht zur optische Achse durch Zurück- oder Vorverschieben der in den außermittigen Einstellring 30 des anderen Objektivtubus 8 eingeschraubten Einstellschrauben 38, 38, so daß die Mitte des durch das linke Übertragungsoptiksystem 250 des hinteren Objektivtubus 8 erzeugten Zielbildes (d.h., des Sekundärbildes) mit der Mitte des rechten Bildaufnahmebereiches auf der Bildaufnahmefläche der CCD 116 (d.h., der Mitte der rechten Hälfte des Monitors 114) zusammenfällt.
Durch die oben beschriebenen Einstellungen werden die optischen Achsen Ax2, Ax3 der Übertragungsoptiksysteme 240, 250 parallel zueinander. Die Bedienungsperson zieht dann zur Befestigung der zweiten Linsenfassungs-Fixierungsringe 31 der hinteren Objektivtuben 7, 8 am Montageteil 22 die Fixierungsschraube 40 an. Sodann dreht die Bedienungsperson die Führungsstifte 10, 11 zwecks Bewegung der Sehfeldblendenhalter 3, 4 in eine vorgegebene Stellung, so daß die Schneidkanten 270b, 271b der Sehfeldblenden 270, 271 mit der Mitte der CCD 116 (d.h. der Mitte des Monitors 114) zusammenfallen. Die teilweise abgeschirmten Bilder werden daher durch Übertragungsoptiksysteme 240, 250 auf der Bildaufnahmefläche der CCD 116 neu erzeugt. Das rechte und linke Bild sind daher rechts und links ohne Überlappung auf der CCD 116 angeordnet.
Schließlich setzt die Bedienungsperson den Objektivtubus des Nahlinsensystems 210 in das Gehäuse des Stereoskopmikroskops 101 ein, wodurch dieses vervollständigt wird.
Wie oben ausgeführt, kann beim Video-Stereoskopmikroskop gemäß der Erfindung die Anstellung des Winkels und der Stellung der Sehfeldblende unabhängig ohne gegenseitige Beeinflussung durchgeführt werden. Es wird daher möglich, diese Einstellungen einfach auszuführen.

Claims

Video-Stereomikroskop, – mit einem gemeinsamen, nach Unendlich abbildenden Objektivsystem und zwei nachgeschalteten Variooptiken, die in einer Zwischenbildebene jeweils ein Zwischenbild erzeugen, – und mit zwei vorzugsweise halbkreisförmig im Wesentlichen spiegelbildlich zueinander ausgebildeten Sehfeldblenden (270, 271) in der Zwischenbildebene, von denen die eine dem einen Zwischenbild und die andere dem anderen Zwischenbild zugeordnet ist, – wobei die beiden Sehfeldblenden (270, 271) jeweils eine geradlinige Begrenzungskante aufweisen, – und mit einer die Zwischenbildebene auf eine Bildaufnahmefläche abbildenden Übertragungsoptik (240, 250), dadurch gekennzeichnet, – dass zur Einstellung der beiden Sehfeldblendenbilder auf der Bildaufnahmefläche jede der beiden Sehfeldblenden (270, 271) für sich in der Zwischenbildebene drehbar und unabhängig von der jeweils anderen Sehfeldblende (271, 270) verschiebbar ist.
Video-Stereoskopmikroskop nach Anspruch 1, in dem die Sehfeldblendenfassung zylindrisch ausgebildet ist.
Video-Stereoskopmikroskop nach Anspruch 1, in dem eine Mittenachse der Sehfeldblendenfassung mit der optischen Achse des Objektivs an einer Stelle bei der Verschiebung des Sehfeldblendenhalters durch den Halterungsmechanismus zusammenfällt.
Video-Stereoskopmikroskop nach Anspruch 1 mit folgenden Elementen des Halterungsmechanismus einen relativ zu einer die Bildaufnahmefläche bereitstellenden Bildaufnahmeeinrichtung befestigten Rahmen; und ein Paar von Führungsstiften, welche den Sehfeldblendenhalter so durchsetzen, daß sie in Axialrichtung bewegbar sind und welche durch den Rahmen so gehalten werden, daß sie sich in bezug auf diesen in Axialrichtung nicht bewegen können.
Video-Stereoskopmikroskop nach Anspruch 4, in dem die Führungsstifte durch eine in die Sehfeldblendenrahmen eingreifende Schraube und eine in Axialrichtung relativ zu dieser verschiebbare Welle gebildet sind.
Video-Stereoskopmikroskop nach Anspruch 5, in dem der Halterungsmechanismus den aus jeweils einer Variooptik und einem Übertragungsoptiksystem gebildeten Bildaufnahme-Optiksystemen gemeinsam ist, und in dem ein Außengewinde für den Sehfeldblendenhalter eines Bildaufnahme-Optiksystems und eine Welle für den Sehfeldblendenhalter des anderen Bildaufnahme-Optiksystems an entsprechenden Enden der Führungsstifte vorgesehen sind.
Video-Stereoskopmikroskop nach Anspruch 6, in dem das Übertragungsoptiksystem am Rahmen befestigt ist.
Video-Stereoskopmikroskop nach Anspruch 4, in dem die Führungsstifte an beiden Seiten des Sehfeldblendenrahmens vorgesehen sind.
Video-Stereoskopmikroskop nach Anspruch 6, in dem auf der Sehfeldblende eine Markierung an einer Stelle vorgesehen ist, welche dem Äußeren der Bildaufnahmefläche in Bezug auf das Übertragungsoptiksystem zugeordnet ist, wenn die Sehfeldblende in der vorgegebenen Stellung steht, und in der der Halterungsmechanismus die Sehfeldblende zwischen der vorgegebenen Stellung und einer Stellung bewegt, in der die Markierung dem Inneren der Bildaufnahmefläche in bezug auf das Übertragungsoptiksystem zugeordnet ist.
Video-Stereoskopmikroskop nach Anspruch 9, in dem die Markierung ein in der Sehfeldblende ausgebildetes Loch ist.
Video-Stereoskopmikroskop nach Anspruch 10, in dem die Markierung durch mehrere in der Sehfeldblende vorgesehene Löcher gebildet ist.