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Die
Erfindung betrifft ein Mikroskopiesystem zur Darstellung eines Abbilds
eines zu untersuchenden Objekts zur Betrachtung durch einen oder
mehrere Benutzer.
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Ein
herkömmliches
Mikroskopiesystem umfaßt
eine Mikroskopieoptik mit einem Objektiv und einem Paar von Okularen
sowie ein Stativ mit mehreren relativ zueinander verlagerbaren Stativgliedern, von
denen eines die Mikroskopieoptik derart trägt, daß diese im Raum verlagerbar
ist und von einem Benutzer in einer gewünschten Weise relativ zu dem zu
untersuchenden Objekt positionierbar ist, indem der Benutzer mit
einer Hand an eines der Stativglieder oder ein Chassis der Mikroskopieoptik
angreift, um diese zu bewegen. Andererseits wird der Benutzer, wenn
er an dem Objekt mit beiden Händen
und Werkzeugen arbeitet und die Mikroskopieoptik verlagern möchte, um
das Objekt aus einer anderen Perspektive durch die Mikroskopieoptik
zu betrachten, das Werkzeug aus einer Hand ablegen müssen, um mit
der Hand entsprechend die Mikroskopieoptik zu verlagern. Erst danach
kann er das Werkzeug wieder aufgreifen, um seine Arbeit fortzusetzen.
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Diese
Vorgehensweise ist mühselig.
Eine Erleichterung hierfür
ist in
DE 42 02 505
A1 vorgeschlagen. Gemäß diesem
Vorschlag ist an der Mikroskopieoptik ein Meßsystem angebracht, welches
die Lage der Mikroskopieoptik relativ zum Kopf des Benutzers permanent
vermißt
und Aktuatoren des Stativs derart zu Bewegungen ansteuert, daß die Mikroskopieoptik
permanent in einer solchen vorbestimmten Lage relativ zum Kopf des
Benutzers gehalten wird, daß dieser ständig Einblick
in die Okulare nehmen kann. Bewegt der Benutzer seinen Kopf, so
folgt die Mikroskopieoptik diesen Bewegungen automatisch. Die Mikroskopieoptik
ist somit mit dem Kopf des Benutzers gewissermaßen fest verbunden.
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Will
nun der Benutzer allerdings seinen Blick von den Okularen kurz abwenden,
um beispielsweise neben diesen vorbei auf einen Tisch zu blicken,
um von diesem ein neues Werkzeug aufzugreifen, so ist dies mit dem
vorgeschlagenen System nicht möglich, da
dieses die Mikroskopieoptik bei einer entsprechenden Kopfbewegung,
die der Benutzer ausführt, um
seinen Blick von der Mikroskopieoptik zu lösen, folgt, so daß es dem
Benutzer schließlich
nicht gelingt, an den Okularen vorbei auf den Tisch zu blicken.
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Aus
diesem Grund konnte sich das vorgeschlagene System in der Praxis
nicht durchsetzen.
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Die
US Patentschriften
US 5,067,804 und
US 5,867,210 offenbaren
jeweils ein Mikrokospiesystem, bei welchem ein Objektiv und ein
Visualisierungsmodul relativ zueinander frei bewegbar sind.
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Die
Internationale Patentanmeldung WO 96/06507 A1 offenbart ein Mikroskopiesystem,
in welchem eine Topologie eines untersuchten Objekts aus von zwei
unter unterschiedlichen Winkeln relativ zum Objekt orientierten
Kameras aufgenommenen Bildern erfasst wird.
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Die
deutsche Patentschrift
DE 24
18 565 offenbart ein an einem Stativ gehaltertes Mikroskopiesystem
mit relativ zu einem Objektiv fest angebrachten Okularen. Es ist
ein Mundschalter vorgesehen, um das Mikroskopiesystem an dem Stativ
relativ zu dem Objekt zu bewegen.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 42 13 312 A1 offenbart ein Mikroskopiesystem
mit einem Objektiv und fest daran angebrachten Okularen. Objektiv
und Okulare sind an einem Stativ gehaltert und weisen einen Sensor
zur Erfassung einer Lageänderung
des Objektivs relativ zu einem untersuchten Objekt auf, um eine
Zoom- oder Fokuseinstellung in Abhängigkeit von der Verlagerung
zu ändern.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mikroskopiesystem
vorzuschlagen, welches es dem Benutzer ermöglicht, eine Position der Mikroskopieoptik
relativ zu dem Objekt einfach zu ändern und ferner gleichwohl
dem Benutzer eine Bewegungsfreiheit für dessen Kopf läßt, so daß dieser
seinen Blick auch von der Mikroskopieoptik abwenden kann.
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Die
Erfindung geht hierzu zunächst
aus von einem Mikroskopiesystem zur Darstellung eines Abbilds eines
zu untersuchenden Objekts zur Betrachtung durch wenigstens einen
Benutzer, umfassend:
Eine Mikroskopieoptik mit einem Objektiv
zur Abbildung des in einer Objektebene des Objektivs anordenbaren
Objekts und wenigstens einem Visualisierungsmodul zur Darstellung
eines Abbilds des Objekts für
den Benutzer, ein erstes Stativ zur Halterung wenigstens des Objektivs
der Mikroskopieoptik nahe dem zu untersuchenden Objekt, wobei das
erste Stativ wenigstens einen Antrieb aufweist, um das Objektiv
relativ zu dem zu untersuchenden Objekt zu verlagern, eine erste
Lageerfassungsvorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine Lage
des Kopfes des Benutzers bezüglich
einem vorbestimmten ersten Ort zu erfassen, und ein Steuersystem,
welches ein erstes Modul umfaßt,
das dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Antrieb des ersten
Stativs im Hinblick auf eine Verlagerung des Objektivs in Abhängigkeit von
einer Verlagerung des Kopfes des Benutzers anzusteuern.
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Hierbei
kann das Visualisierungsmodul beispielsweise Okulare umfassen, welche
mit dem Objektiv fest verbunden sind. Das Visualisierungsmodul kann
allerdings auch relativ zu dem Objektiv frei verlagerbar sein, beispielsweise
indem das Visualisierungsmodul eine kopfgetragene Anzeigevorrichtung, z.
B. ein "head mounted
display", umfaßt, der
das darzustellende Abbild als Bilddaten zugeführt werden. Die Bilddaten können beispielsweise
durch eine an dem Objektiv vorgesehene Kamera gewonnen werden und
von dieser zu der kopfgetragenen Anzeigevorrichtung über eine
Datenleitung oder per Funk übertragen
werden.
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Das
Mikroskopiesystem kann auch mehrere Visualisierungsmodule umfassen,
um durch ein an dem ersten Stativ gehaltertes einziges Objektiv
gewonnene Darstellungen mehreren Benutzern zuzuführen.
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Unter
einem ersten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch einen
von der ersten Lageerfassungsvorrichtung separaten und durch den
Benutzer betätigbaren
Aktivierungssignalempfänger
zur Bereitstellung eines Aktivierungssignals bei Betätigung durch
den Benutzer, wobei das erste Modul des Steuersystems dazu ausgebildet
ist, den wenigstens einen Antrieb des ersten Stativs lediglich bei
Empfang des Aktivierungssignals im Hinblick auf die Verlagerung
des Objektivs anzusteuern.
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Hierdurch
kann der Benutzer dem Mikroskopiesystem gegenüber kenntlich machen, ob eine
von ihm durchgeführte
Bewegung des Kopfes mit dem Wunsch durchgeführt wird, das Objektiv der
Mikroskopieoptik relativ zu dem Objekt zu verlagern oder den Kopf
aus einem anderen Grunde zur verlagern, welcher nicht zu einer Bewegung
des Objektivs führen
soll. Insbesondere führen
damit unwillkürliche Verlagerungen
des Kopfes des Benutzers, wie sie beispielsweise durch die Atmung
des Benutzers oder Standwechsel oder dergleichen herbeigeführt werden,
nicht zu einer Verlagerung des Objektivs. Insbesondere nehmen dann
weitere Benutzer des Mikroskopiesystems, welchen ebenfalls Darstellungen
des Objektivs zugeführt
werden, nicht ein ständig
wackelndes Bild des Objekts wahr.
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Das
Aktivierungssignal kann dem Aktivierungssignalempfänger des
Mikroskopiesystems auf verschiedene Weisen zugeführt werden, beispielsweise
mittels eines Schalters, insbesondere eines am Boden angeordneten
Fußschalters
oder Mundschalters, wie er aus der DE-PS 24 18 565 bekannt ist,
oder auch durch akustische Signale, die der Benutzer in Form von
gesprochenen Worten, Pfeifen oder dergleichen abgibt. Dann wird
das Mikroskopiesystem vorteilhafterweise ein Mikrofon umfassen, und
das Steuersystem wird ein zweites Modul aufweisen, um empfangene
Töne dahingehend
zu analysieren, ob diese das Aktivierungssignal repräsentieren
sollen.
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Erst
wenn das Mikroskopiesystem das Aktivierungssignal empfängt, werden
die Antriebe des ersten Stativs in Abhängigkeit von Verlagerungen des
Kopfes des Benutzers angesteuert. Eine laterale Verlagerung des
Kopfes kann dann beispielsweise in eine laterale Verlagerung des
Objektivs relativ zu der Objektebene des Objektivs umgesetzt werden,
eine Drehung des Kopfes des Benutzers um dessen horizontale oder
vertikale Achse kann auch in eine entsprechende Dre hung des Objektivs
relativ zu dessen Vertikal- oder Horizontalachse oder bezüglich Achsen,
die in der Objektebene angeordnet sind oder sich orthogonal zu dieser
erstrecken, umgesetzt werden.
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Ferner
ist es möglich,
daß bei
Empfang des Aktivierungssignals nicht eine durch den Kopf gesteuerte
Bewegung des Stativs ausgelöst
wird, sondern eine andere Funktion des Mikroskops durch Bewegung
des Kopfes angesteuert wird, wie beispielsweise eine Änderung
einer eingestellten Vergrößerung eines
Zoom-Systems des Mikroskops oder dergleichen. Beispielsweise kann
eine Bewegung des Kopfes hin zum Objekt die eingestellte Vergrößerung dann
erhöhen.
Ebenso können
andere Funktionen des Mikroskopiesystems angesteuert werden. Auch kann
das System dann vorzugsweise umschalten zwischen verschiedenen Betriebsmoden,
in denen Kopfbewegungen wahlweise die verschiedenen Funktionen des
Mikroskopiesystems ansteuern.
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Unter
einem zweiten Aspekt der Erfindung ist demgemäß vorgesehen, daß ein Ausmaß der Verlagerung
des Objektivs abhängig
ist von einem Ausmaß der
Verlagerung des Kopfes des Benutzers, d.h. daß eine lediglich kleine Verlagerung
des Kopfes auch nur zu einer kleinen Verlagerung des Objektivs führt, während eine
größere Verlagerung
des Kopfes des Benutzers, sei es als Translation oder als Rotation
des Kopfes, auch zu einer entsprechend größeren Verlagerung des Objektivs
führt.
Hierbei ist allerdings das Ausmaß der Verlagerung des Objektivs
kleiner als das Ausmaß der
Verlagerung des Kopfes.
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Diese
Ausgestaltung geht auf die Überlegung
zurück,
daß der
Benutzer über
das Visualisierungsmodul eine beispielsweise fünffache Vergrößerung des
Objekts wahrnimmt. Wird das Objektiv nun bei einer translatorischen
Verlagerung des Kopfes mit einem Ausmaß von beispielsweise 1 cm um
ein glei ches Ausmaß von
ebenfalls 1 cm verlagert, so erscheint diese Verlagerung dem Benutzer
beim Einblick in das Visualisierungsmodul aufgrund der Vergrößerung wie
eine Verlagerung um 5 cm. Ist andererseits lediglich eine kleine
Verlagerung des Objektivs relativ zu dem Objekt, beispielsweise
mit einem Ausmaß von
nur 1 mm gewünscht,
so ist es insbesondere bei hohen Vergrößerungen für den Benutzer schwierig, entsprechend
kleine gezielte Bewegungen des Kopfes durchzuführen, um diese Verlagerung herbeizuführen.
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Demgemäß ist zwischen
den Verlagerungen des Kopfes und den Verlagerungen des Objektivs
gewissermaßen
eine "Untersetzung" vorgesehen, welche
dann, wenn das Objektiv ein Objektiv mit änderbarer Vergrößerung ist,
von der eingestellten Vergrößerung abhängig ist,
so daß bei
großen
Vergrößerungen
das Ausmaß der
Verlagerung des Objektivs im Verhältnis zu dem Ausmaß der Verlagerung
des Kopfes reduziert wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
das Visualisierungsmodul relativ zu der Mikroskopieoptik durch den
Benutzer verlagerbar und durch ein zweites Stativ getragen.
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Im
Unterschied zu dem vorangehend geschilderten Visualisierungsmodul,
welches als kopfgetragene Anzeige ausgestaltet ist, ist hier das
Visualisierungsmodul ebenfalls relativ zu dem Objektiv verlagerbar,
so daß der
Benutzer zur Betrachtung des Objekts nicht etwa in eine unbequeme
Haltung gezwungen ist, welche er einnehmen müßte, um bei bestimmten Positionierungen
des Objektivs relativ zu dem Objekt in Okulare oder dergleichen
Einblick zu nehmen.
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Andererseits
ist bei dieser Ausgestaltung das Visualisierungsmodul jedoch nicht
fest mit dem Kopf des Benutzers verbunden, so daß er auch sehr einfach seinen
Kopf von dem Visualisierungsmodul weg bewegen kann, um neben dem
Visualisierungsmodul vorbei auf das Objekt zu blicken, und etwa
ein Werkzeug von einem Objekttisch einfach mit der Hand aufgreifen
kann.
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Vorzugsweise
ist das zweite Stativ zur Halterung des Visualierungsmodul an einem
der Stativglieder des ersten Stativs angebracht, welches das Objektiv
haltert.
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Es
ist ebenfalls bevorzugt, mehreren Benutzern jeweils ein Visualisierungsmodul
bereitzustellen, wozu dann mehrere zweite Stative vorgesehen sind,
von welchen ein jedes ein Visualisierungsmodul haltert.
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Vorzugsweise
haltert das zweite Stativ das Visualisierungsmodul derart, daß dieses
in Umfangsrichtung um eine nahe dem Objektiv vertikal sich erstreckende
Vertikalachse durch den Benutzer frei verschwenkbar ist.
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Vorzugsweise
weist das erste Stativ wenigstens einen Antrieb auf, um das Objektiv
relativ zu dem zu untersuchenden Objekt, gesteuert durch ein Steuersystem,
zu verlagern. Hierbei wird vorzugsweise eine durch den Benutzer
herbeigeführte
Verlagerung des Visualisierungsmoduls erfaßt und das Stativ zur Verlagerung
des Objektivs in Abhängigkeit von
der Verlagerung des Visualisierungsmoduls angesteuert. Hierbei kann, ähnlich wie
dies vorangehend bereits erläutert
wurde, eine translatorische Verlagerung des Visualisierungsmoduls
in eine translatorische Verlagerung des Objektivs umgesetzt werden
oder auch eine Drehung des Visualisierungsmoduls um die eine oder
andere Achse in eine entsprechende Drehung des Objektivs umgesetzt
werden, wobei vorzugsweise ein Ausmaß und eine Richtung der Verlagerung
des Visualisierungsmoduls einem Ausmaß und einer Richtung der Verlagerung
des Objektivs entspricht. Auch hier kann ebenfalls eine "Untersetzung" vorgesehen sein,
so daß das
Ausmaß der
Verlagerung des Objektivs relativ zu dem Ausmaß der Verlagerung des Visualisierungsmoduls
verringert ist.
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Ferner
kann dem zweiten Stativ, etwa in der Nähe des Visualisierungsmoduls,
eine durch die Hand des Benutzers betätigbare Schalteranordnung vorgesehen
sein, über
welche das Steuersystem Steuerbefehle zur Ansteuerung des ersten
Stativs im Hinblick auf die Verlagerung des Objektivs abgibt.
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Unter
einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung
von Stereo-Bildpaaren vor, um mittels der Mikroskopieoptik zwei
Abbilder des Objekts zu erzeugen, welche das Objekt aus einer Sicht
mit unterschiedlichen Blickwinkeln repräsentieren. Die beiden Bilder
werden dann den beiden Augen des Benutzers derart zur Betrachtung
angeboten, daß dieser
einen stereoskopischen Eindruck von dem Objekt gewinnt. Die beiden
Blickrichtungen sind von dem Mikroskopiesystem in einem gewissen
Rahmen einstellbar und sind von dem System deart zu wählen, daß der Benutzer
bei Betrachtung der Abbilder des Objekts einen realitätsnahen Eindruck
von diesem gewinnt.
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Es
könnte
nun vorgesehen sein, die Auswahl der beiden Blickrichtungen in Abhängigkeit
von einer Umfangsposition des Benutzers um einen mit dem Objektiv
des Mikroskops fest verbundenen Fixpunkt durchzuführen. Diese
Möglichkeit
hat sich allerdings in der Praxis als nicht in allen Situationen
geeignet erwiesen.
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Die
Erfindung sieht nun vor, die Einstellung der Blickrichtungen in
Abhängigkeit
von einer Orientierung eines Körperteils
des Benutzers vorzunehmen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfaßt
das Verfahren ein Bereitstellen eines Mikroskopobjektivs mit einer
Hauptachse und einer quer zu der Hauptachse orientierten Objektebene
und mit zwei Strahlengängen
des Mikroskopobjektivs, wobei Zentralstrahlen die Objektebene in
im wesentlichen einem gemeinsamen Punkt schneiden und im wesentlichen in
einer gemeinsamen ersten Ebene angeordnet sind. Die beiden Zentralstrahlen
legen die beiden oben genannten Blickrichtungen des schließlich erzeugten
Abbilds fest. Es wird ferner eine Orientierung der ersten Ebene
um die Hauptachse des Mikroskops vorgenommen, und zwar in Abhängigkeit
einer erfaßten
Orientierung eines Körperteils
des Benutzers oder/und einer Orientierung eines Paars von Anzeigevorrichtungen,
in die der Benutzer Einblick nimmt. Es wird ferner ein erstes Bild
des Objekts über einen
linken der beiden Strahlengänge
aufgenommen, und ein dem ersten Bild entsprechendes erstes Abbild
des Objekts wird durch eine linke der beiden Anzeigevorrichtungen
zur Betrachtung für
den Benutzer dargestellt. Ebenso wird ein zweites Bild der Objektebene über einen
rechten der beiden Strahlengänge
aufgenommen, und es wird ein dem zweiten Bild entsprechendes zweites
Abbild des Objekts durch eine rechte der beiden Anzeigevorrichtungen für die Betrachtung
mit dem rechten Auge des Benutzers dargestellt.
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Die
erste Ebene kann dabei ständig
derart orientiert sein, daß sie
parallel zu der Orientierung des Körperteils oder des Paars von
Anzeigevorrichtungen orientiert ist und Änderungen von deren Orientierungen
folgt. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, daß ein Offset-Winkel
zwischen der Orientierung der ersten Ebene und der Orientierung
des Körperteils
des Benutzers bzw. der beiden Anzeigevorrichtungen vorgesehen ist,
wobei dieser Offset-Winkel
insbesondere auch frei einstellbar sein kann oder sich situationsbedingt
automatisch gesteuert ändern
kann.
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Vorzugsweise
ist das zur Orientierung der ersten Ebene erfaßte Körperteil eine Schulter des Benutzers,
und die erste Ebene wird vorzugsweise derart eingestellt, daß diese
parallel zu einer Verbindungslinie zwischen der linken und der rechten Schulter
des Benutzers orientiert ist. Auch hierbei kann allerdings die Einführung des
vorangehend erläuterten
Offset-Winkels vorteilhaft sein. Das Körperteil, dessen Orientierung
erfaßt
wird, kann allerdings auch der Kopf des Benutzers sein.
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Wenn
zur Festlegung der Orientierung der ersten Ebene die Orientierung
der Anzeigevorrichtung erfaßt
wird, so wird die erste Ebene parallel zu einer Verbindungslinie
zwischen einem linken und einem rechten Anzeigemodul der Anzeigevorrichtung eingestellt;
auch hier kann die Bereitstellung eines einstellbaren Offset-Winkels
vorteilhaft sein.
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Gemäß einer
ebenfalls bevorzugten Ausführungsform
werden die beiden Abbilder des Objekts aus einem Datenmodell generiert,
welches über
eine das Objekt beobachtende Topologieaufnahmevorrichtung erzeugt
wird. Die aus dem Datenmodell generierten Abbilder des Objekts repräsentieren
dann das Objekt aus zwei verschiedenen Blickrichtungen, welche sich
in im wesentlichen einem gemeinsamen Punkt schneiden und welche
in im wesentlichen einer gemeinsamen ersten Ebene angeordnet sind.
Die erste Ebene wird dann um eine Hauptachse der Topologieaufnahmevorrichtung
in Abhängigkeit
von einer erfaßten
Orientierung des Körperteils
des Benutzers bzw. des Paars von Anzeigevorrichtungen eingestellt.
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Auch
hier können
wieder verschiedene Körperteile
hinsichtlich ihrer Orientierung erfaßt werden und gegebenenfalls
einstellbare Offset-Winkel vorgesehen sein, wie dies vorangehend
erläutert
wurde.
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der
Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Mikroskopiesystems
mit einer Stativsteuerung in Abhängigkeit
von einer Verlagerung eines Kopfes eines Benutzers,
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2 eine
perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Mikroskopiesystems
mit einem separat von einem Objektiv getragenen Visualisierungsmodul,
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3 eine
Draufsicht auf einen Teil des in 2 gezeigten
Mikroskopiesystems,
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4 eine
schematische Darstellung einer Mikroskopieoptik zur Erzeugung von
Stereo-Bildpaaren mittels einer Kamera,
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5 ein
Diagramm zur Erläuterung
einer Funktion der Mikroskopieoptik der 4,
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6 eine
schematische Darstellung einer Mikroskopieoptik zur Erzeugung von
Stereo-Bildpaaren mittels einer Topologieaufnahmevorrichtung und über ein
Datenmodell, und
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7 ein
Diagramm zur Erläuterung
einer Funktion der Mikroskopieoptik der 6.
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In 1 ist
ein Mikroskopiesystem 1 schematisch dargestellt, bei welchem
eine Mikroskopieoptik 3 an einem Stativ 5 im Raum
verlagerbar gehaltert ist. Hierzu umfaßt das Stativ 5 eine
Mehrzahl von relativ zueinander verlagerbaren Stativgliedern. Eine Basis 7 des
Stativs ist auf Rädern 9 auf
einem Boden eines Operationssaals aufgestellt und trägt einen
um eine vertikale Achse 8 drehbaren Sockel 10.
Dieser wiederum trägt
einen Stativarm 11, welcher an dem Sockel 10 um
eine horizontale Achse 13 verschwenkbar angebracht ist.
An dem Arm 11 ist wiederum ein weiterer Arm 15 um
eine horizontale Achse 17 schwenkbar angebracht. An dem
Arm 15 wiederum ist ein Zwischenglied 19 angebracht,
welches relativ zu dem Arm 15 um eine Horizontalachse 21 und
eine Vertikalachse 23 verschwenkbar ist. An dem Zwischenglied 19 ist
ein weiteres Zwischenglied 25 um eine schräg orientierte
Achse 27 schwenkbar angebracht, und an dem Zwischenglied 25 ist
schließlich ein
Chassis 28 eines Objektivs der Mikroskopieoptik um eine
Achse 29 schwenkbar angebracht.
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Einer
jeden der Schwenkachsen 12, 13, 17, 21, 23, 27 und 29 ist
ein in der 1 nicht dargestellter motorischer
Antrieb zugeordnet, um die Glieder 7, 10, 11, 15, 19, 25 und 28 relativ
zueinander zu verlagern. Eine Steuerung 31, beispielsweise
ausgeführt als
ein Computer, dient zur Ansteuerung der einzelnen Motoren über eine
Steuerleitung 33.
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Um
eine Antriebskraft für
die den Achsen 13 und 17 zugeordneten Antriebe
zu verringern, ist ein Gegengewicht 12 vorgesehen.
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Die
Mikroskopieoptik 3 umfaßt ein Objektiv, welches in
dem Chassis 28 enthalten ist und stereoskopische Aufnahmen
eines auf einem Objekttisch 35 angeordneten Objekts 37 gewinnt.
Die Aufnahmen stellt das Objektiv 3 an die Steuerung 31 über eine
Datenleitung 39 in digitaler Form bereit.
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Die
Mikroskopieoptik 3 umfaßt ferner ein Paar von Okkularen 41,
in welche ein Benutzer Einblick nehmen kann, um eine Darstellung
des Objekts 37 zu betrachten. Hierbei können die Okulare 41 mit dem
Objektiv einen gemeinsamen Strahlengang aufweisen oder aber es sind
in den Okularen Anzeigen vorgesehen, welche die von dem Objektiv
gewonnenen Daten anzeigen, um in den Okularen 41 die Darstellung
des Objekts stereoskopisch sichtbar zu machen. Die Okulare 41 sind
allerdings lediglich optional als Alternative oder als Ergänzung zu
einer kopfgetragenen Anzeigevorrichtung 43 vorgesehen,
welche der Benutzer 44 an seinem Kopf 45 trägt. Die
kopfgetragene Anzeigevorrichtung 43 enthält zwei
Anzeigen, welchen die Bilddaten von der Steuerung 31 über eine
Datenleitung 47 zugeführt
werden und welche die Darstellung des Objekts 37 so anzeigen,
daß der
Benutzer 44 eine stereoskopische Darstellung des Objekts 37 betrachten
kann. Hierbei kann sich der Benutzer 44 frei relativ zu
dem Objekt 37 bewegen und dabei immer die Darstellung des
Objekts betrachten. Er ist also nicht in seiner Position an die
Position der Okulare 41 gebunden.
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Das
Mikroskopiesystem 1 umfaßt ferner eine Lageerfassungsvorrichtung 51 zur
Erfassung einer Lage des Kopfes 45 des Benutzers 44 relativ
zu dem Sockel 10 des Stativs 5. Die Lageerfassungsvorrichtung 51 umfaßt drei
mit Abstand voneinander und nicht auf einer gemeinsamen Geraden
angeordnete Kameras 53, deren Bilder über Datenleitungen 55 an die
Steuerung 31 übertragen
werden. Die Lageerfassungsvorrichtung 51 umfaßt ferner
drei Leuchtdioden 57, welche ebenfalls mit Abstand voneinander
und nicht auf einer gemeinsamen Geraden liegend angeordnet und fest
mit dem Kopf 45 des Benutzers 44 verbunden sind.
Die Leuchtdioden sind über
ein Gestänge 59 mit
der Anzeigevorrichtung 43 verbunden, welche wiederum fest
mit dem Kopf 45 verbunden ist. Es ist allerdings auch möglich, die
Leuchtdioden 57 auf andere Weise mit dem Kopf 45 des
Benutzers 44 zu verbinden.
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Die
Steuerung 31 wertet die von den Kameras 53 gewonnenen
Bilder im Hinblick auf Positionen der Leuchtdioden 57 in
den Bildern aus und errechnet daraus die Lage des Kopfes 45 sowohl
hinsichtlich Position als auch Orientierung relativ zu dem Sockel 10.
Da die Steuerung 31 auch die Position des Objektivs der
Mikroskopieoptik 3 über
die jeweils bekannten Einstellungen der Antriebe des Stativs 5 kennt,
kann die Steuerung 31 auch die Lage, d.h. Position und
Orientierung, des Kopfes 45 relativ zu dem Objektiv oder
dem Objekt 37 selbst ermitteln. Es ist ebenfalls möglich, daß das Chassis 28 der
Mikroskopieoptik 3 ebenfalls Leuchtdioden, ähnlich den
an dem Kopf 45 angebrachten Leuchtdioden 57, trägt, so daß die Lage
des Objektivs durch die Steuerung 31 ebenfalls durch Auswertung
der Bilder der Kameras 53 gewonnen werden kann.
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An
die Steuerung 31 ist ferner über eine Leitung 61 ein
Fußschalter 63 angeschlossen,
welcher auf dem Boden liegend von einem Fuß 65 des Benutzers 44 betätigbar ist.
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Eine
Betätigung
des Fußschalters 63 aktiviert
die Steuerung 31 im Hinblick auf eine Betätigung der
Antriebe des Stativs 5 in Abhängigkeit von einer über die
Lageerfassungsvorrichtung 51 erfaßten Verlagerung des Kopfes 45 des
Benutzers 44.
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Hierbei
wird durch die Steuerung 31 eine translatorische Verlagerung
des Kopfes 45 in eine hierzu parallele Verlagerung des
Chassis 28 der Mikroskopieoptik 3 umgesetzt, wobei
allerdings die Verlagerung des Chassis 28 gegenüber der
Verlagerung des Kopfes 45 untersetzt ist und zwar in einem
Verhältnis,
welches einer gewählten
Vergrößerung des Objektivs
entspricht. Bei z. B. einer achtfachen Vergrößerung des Objektivs führt damit
eine Verlagerung des Kopfes 45 um 1 cm zu einer Verlagerung des
Objektiv um 0,125 mm. Es ist jedoch auch möglich, andere Übersetzungen
vorzusehen oder gar das Objektiv um ein gleiches Maß zu verlagern,
wie der Benutzer seinen Kopf 45 verlagert.
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Ähnlich führt eine
Drehung des Kopfes 45 des Benutzers um eine Raumachse zu
einer entsprechenden Drehung des Chassis 28 um eine zu
der Drehachse des Kopfes 45 parallel versetzte und das Chassis 28 durchsetzende
Raumachse.
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Mit
dem Mikroskopiesystem 1 ist es somit möglich, daß der Benutzer 44 einerseits
seinen Kopf 45 frei relativ zu dem Objekt 37 bewegen
kann und dabei fortwährend
das Objekt 37 beobachten kann, und andererseits bei Betätigung des
Fußschalters 63 die
Bewegung seines Kopfes 45 dazu einsetzen kann, eine Verlagerung
des Objektivs relativ zu dem Objekt 37 herbeizuführen.
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Alternativ
oder ergänzend
zu dem Fußschalter 63 als
Aktivierungssignalempfänger
ist noch ein Mikrofon 66 vorgesehen, welches von dem Benutzer 44 angegebene
Sprachsignale empfängt
und an die Steuerung 31 weiterleitet, welche diese Signale
dahingehend auswertet, ob der Benutzer ein vorab definiertes Sprachsignal
abgegeben hat, welches die Steuerung im Hinblick auf die Betätigung der
Antriebe des Stativs in Abhängigkeit
von einer Verlagerung des Kopfes des Benutzers ansteuert. Bei einem
weiteren vordefinierten Sprachsignal wird die Steuerung 31 dann
diesen Steuermodus wieder abschalten.
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Als
eine Alternative ist es möglich,
daß die Lageerfassungsvorrichtung 51 nicht
die Lage des Kopfes 45 des Benutzers 44 erfaßt, sondern
die Lage eines anderen Körperteils
des Benutzers 44, beispielsweise einer Hand 67 desselben,
wozu dann beispielsweise ebenfalls drei Leuchtdioden an der Hand 67 des
Benutzers anzubringen wären.
Es ist jedoch ebenfalls vorgesehen, daß die Lageerfassungsvorrichtung 51 nicht,
wie beschrieben mit drei Kameras 53 und drei Leuchtdioden 57 arbeitet,
sondern nach einem beliebigen anderen Prinzip.
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Nachfolgend
werden Varianten der in 1 gezeigten Ausführungsform
dargestellt. Hierbei sind Komponenten, welche hinsichtlich ihres
Aufbaus und ihrer Funktion Komponenten der 1 entsprechen, mit
den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet,
zur Unterscheidung jedoch mit einem zusätzlichen Buchstaben versehen.
Es wird hierbei auf die gesamte vorangehende Beschreibung Bezug
genommen.
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Ein
in 2 gezeigtes Mikroskopiesystem 1a umfaßt wiederum
eine Mikroskopieoptik 3a mit einem Objektiv in einem Chassis 28a,
welches an einem Stativ 5a räumlich verlagerbar angebracht
ist. Das Stativ 5a weist einen ähnlichen Aufbau auf, wie das
in 1 gezeigte Stativ, indem mehrere aneinander angelenkte
Stativglieder 7a, 10a, 11a, 15a, 19a, 25a um
Achsen 12a, 13a, 17a, 21a, 27a und 29a verschwenkbar
sind, wobei die Verschwenkungen durch eine Steuerung 31a über den
Schwenkachsen zugeordnete Antriebe bewirkt werden.
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Ein
Visualisierungsmodul der Mikroskopieoptik 3a umfaßt ein Paar
Okulare 41a, welche an einem Stativ 71 gehalten
sind, welches einen horizontalen Arm 73 umfaßt, der
an dem Arm 15a des Stativs 5a um die vertikale
Achse 23a frei verlagerbar gehalten ist. An dem Arm 73 hängt über ein
Gestänge 75 ein
Pult 77, welches die Okulare 41a in Augenhöhe des in 2 nicht
dargestellten Benutzers trägt.
In einem jeden der Okkulare 41a ist eine Anzeige vorgesehen,
welche die von dem Objektiv aufgenommenen Bilder zur Betrachtung
durch den Benutzer darstellt.
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Das
Objektiv gibt die Bilder als elektronische Bilddaten über eine
Datenleitung 39a an die Steuerung 31a aus, welche
diese bearbeitet und wiederum als Bilddaten über eine Datenleitung 47a an
das Paar Okulare 41a zur Darstellung überträgt.
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In 2 ist
lediglich ein Visualisierungsmodul 41a an einem Stativ 71 dargestellt.
Es ist jedoch möglich,
zwei oder mehr Visualisierungssysteme für mehrere Benutzer an jeweils
einem eigenen Stativ 71 ebenfalls um die Achse 23a frei
verschwenkbar vorzusehen, wie dies in der 3 für zwei Okularpaare 41a und 41a' schematisch
dargestellt ist.
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Auf
dem Pult 77 ist ferner ein Steuerknüppel 79 angebracht,
welcher von dem Benutzer in vier zueinander orthogonale Richtungen
aus einer Ruheposition heraus betätigbar ist, um eine horizontale
Verlagerung des Objektivs 28a über die Ansteuerung der den
Schwenkachsen zugeordneten Antriebe zu bewirken. Hierzu ist zwischen
den Armen 73 und 15a ein Drehstellungssensor vorgesehen,
um eine Schwenkstellung zwischen den Armen 73 und 15a um
die vertikale Achse 23a zu erfassen. Die Steuerung 31a steuert
dann in Abhängigkeit
von der erfaßten
Schwenkstellung die Antriebe derart an, daß das Objektiv in genau die
gleiche Richtung verlagert wird, wie der Benutzer den Steuerknüppel 79 auslenkt.
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Neben
den in 3 gezeigten Funktionen des Steuerknüppels, nämlich der
Auslenkung desselben in die vier zueinander orthogonalen Richtungen, kann
dieser auch noch weitere Bedienmerkmale aufweisen, oder es können noch
weitere Bedienelemente an dem Pult 77 vorgesehen sein,
um auch noch eine Orientierung des Chassis 28a im Raum
oder eine Verlagerung in Vertikalrichtung über die Steuerung 31a auszulösen.
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Bei
Betätigung
beispielsweise eines weiteren Schalters ist es dann möglich, daß das Chassis 28a mit
dem Objektiv um die Achse 23a verdreht wird, und zwar in
Abhängigkeit
von einer durch den Drehstellungssensor zwischen den Armen 73 und 15A erfaßten Verschwenkung
des Arms 73 um die vertikale Achse 23a.
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Die
Bilddaten, welche den beiden Augen des Benutzers zur Darstellung
angeboten werden, etwa über
die kopfgetragene Anzeigevorrichung 43 oder die Okulare 41a können auf
verschiedene Weisen gewonnen werden, wie beispielsweise zwei mit
Abstand voneinander und auf die Objektebene gerichtete Kameras,
die in dem Chassis 28 des Objektivs intergriert sind. Wenn
sich allerdings der Benutzer 44 um das Objekt 37 herum
bewegt, so ändert
sich auch eine Perspektive, unter der er das Objekt ohne Zuhilfenahme
des Mikroskopiesystems wahrnehmen würde, und einer solchen Änderung
der Perspektive sollte auch bei der Erzeugung der Bilddaten Rechung getragen
werden. Hierzu ist es notwendig, eine Stereobasis des Objektivs
in Abhängigkeit
von einer Positionierung des Benutzers im Raum einzustellen. Auch
hierzu sind eine Vielzahl von Möglichkeiten denkbar.
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Eine
Möglichkeit,
die Bilddaten für
die jeweilige Anzeigevorrichtung über wenigstens eine Kamera
zu gewinnen, ist in der europäischen
Patentanmeldung mit Aktenzeichen 03002318.8 (
EP 13 33 305 A2 ) offenbart,
wobei die Offenbarung dieser Schrift in die vorliegende Anmeldung
vollumfänglich übernommen
wird.
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Eine
weitere Möglichkeit,
nämlich
die Bilddaten aus einem von einer Topologieaufnahmevorrichtung generierten
Datenmodell zu erzeugen ist in der europäischen Patentanmeldung mit
Aktenzeichen 03002319.6 (
EP
13 33 306 A2 ) offenbart, deren Offenbarung ebenfalls vollumfänglich in
die vorliegende Anmeldung übernommen
wird.
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In 4 ist
schematisch eine Funktion des in dem Chassis 28 untergebrachten
Objektivs 81 zur Erzeugung der Bilddaten über wenigstens
eine Kamera dargestellt, wobei die Bilddaten den Okularen 41a und 41a' in 3 oder
der kopfgetragenen Anzeigevorrichtung 43 in 1 zugeführt werden.
Hierzu umfaßt
das Objektiv 81 eine vordere Linsenbaugruppe 83,
welche ein von dem Objektiv 37 ausgehendes objektseitiges
Strahlenbündel 84 in
ein bildseitiges Strahlenbündel 85 überführt, in
welchem ein Strahlverschluß 86 angeordnet
ist, welcher eine Vielzahl von durch die Steuerung schaltbaren Flüssigkristallschaltelementen
umfaßt,
welche umschaltbar sind zwischen einem Licht transmittierenden Zustand und
einem Licht nicht transmittierenden Zustand. In 4 sind
vier kreisförmige
Bereiche 88a, 88b, 88c, 88d dargestellt,
von denen der Bereich 88d dem linken Okular 41a zugeordnet
ist, der Bereich 88b dem rechten Okular 41a zugeordnet
ist, der Bereich 88a dem rechten Okular 41a' zugeordnet
ist und der Bereich 88c dem linken Okular 41a' zugeordnet
ist. Lediglich in dem Bereich 88c sind die Flüssigkristallelemente
in den Licht transmittierenden Zustand geschaltet, so daß das diesen
Bereich durchsetzende Licht des bildseitigen Strahlenbündels 85 über eine Adapteroptik 89 auf
eine Kamera 90 trifft. Das von der Kamera 90 aufgenommene
Bild wird von der Steuerung 31 ausgelesen und an die in
dem linken Okular 41a' vorgesehene
Anzeige, ein LCD-Display zugeführt.
Danach wird der Verschluß 86 von
der Steuerung 31 angesteuert, so daß lediglich der Bereich 88a lichtdurchlässig ist,
und das dann von der Kamera 90 aufgenommene Bild wird der
Anzeige in dem rechten Okular 41a' zugeführt. Damit sind in dem linken
bzw. rechten Okular 41a' Darstellungen aus
unterschiedlichen Blickrichtungen auf das Objekt 37a sichtbar,
so daß ein
in die Okulare 41a' einblickender
Betrachter eine stereoskopische Darstellung des Objekts 37a wahrnimmt.
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Daraufhin
steuert die Steuerung 31a den Verschluß 86 derart an, daß lediglich
der Bereich 88d lichtdurchlässig ist, und das dann gewonnene
Bild der Kamera 90 wird dem linken Okular 41a zugeführt, woraufhin
lediglich der Bereich 88b lichtdurchlässig geschaltet wird und das
dann gewonnene Bild der Kamera 90 dem rechten Okular 41a zugeführt wird.
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Somit
zeigen auch die Okulare 41a eine stereoskopische Darstellung
des Objekts 37. Eine Verbindungslinie zwischen den Bereichen 88d und 88b kann
ebenso wie eine Verbindungslinie zwischen den Bereichen 88a und 88c als
Stereobasis bezeichnet werden, wobei deren Orientierung parallel
ist zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden Okularen 41a bzw. 41a'.
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Bei
einer Verlagerung des Arms 73 bzw. 73' um die Achse 23a durch
den Benutzer ändert
die Steuerung 31 eine Orientierung der entsprechenden Stereobasis
an dem Verschluß 86,
so daß die
Bereiche 88a, ... 88d in Umfangsrichtung um die
optische Achse 91 des Objektivs verlagert werden, so daß in den
Okularen 41a, 41a' die
Darstellung jeweils mit einer der Umfangsstellung der Okulare 41a, 41a' um die Achse 23a entsprechenden
korrekten Stereobasis erfolgt.
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Die
den Anzeigen in den Okularen zugeführten Bilddaten können entsprechend
auch den Anzeigen in der kopfgetragenen Anzeigevorrichtung 43 (1)
zugeführt
werden, so daß der
Benutzer bei Einblick in dieselbe ebenfalls eine korrekte stereoskopische
Darstellung des Objekts gewinnt, wobei dann die Orientierung der
Stereobasis in Abhängigkeit
von einer Position des Kopfes 45 des Benutzers 44 in
Umfangsrichtung um das Objektiv erfolgt.
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Eine
alternative Ausführungsform
zur Einstellung der Stereobasis nicht in Abhängigkeit von einer Umfangsposition
des Benutzers um die optische Achse sondern in Abhängigkeit
von einer Orientierung eines Körperteils
des Benutzers wird nachfolgend anhand der 5 beschrieben.
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Diese
zeigt ein Koordinatensystem xyz mit Ursprung O, dessen xy-Ebene
mit einer Objektebene des Objektivs 81 zusammenfällt und
dessen z-Achse mit der optischen Achse 91 des Objektivs 81 zusammenfällt. Ferner
sind in die Dar stellung Strahlenbündel 101l und 101r eingetragen,
welche die Bereiche 88a bzw. 88c der 4 durchsetzen
und somit die Strahlengänge
repräsentieren, über die
die Kamera 90 die Bilder des Objekts gewinnt, deren Abbilder dem
linken und dem rechten Auge des Benutzers dargestellt werden. Die
beiden Strahlenbündel 101l und 101r weisen
Zentralstrahlen 103l bzw. 103r auf. Diese bestimmen
die Stereobasis und schneiden den Ursprung O unter einem Winkel α, dem sogenannten Stereowinkel.
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Mit 105l und 105r sind
in 5 Querschnitte durch die Strahlenbündel 101l und 101r in
einer zu der Objektebene xy parallelen Ebene bezeichnet. Diese Ebene
schneiden die Zentralstrahlen 103l und 103r in
Punkten L bzw. R. Die Strecke RL zwischen den beiden Punkten R und
L repräsentiert
somit die Stereobasis, und die Punkte R, L und O spannen eine gemeinsame
Ebene auf.
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Mit 111 und 112 sind
in 5 zwei zueinander orthogonale Geraden bezeichnet,
welche in der Ebene der Querschnitte 105 liegen. Mit 113 ist
eine Gerade bezeichnet, auf der die Strecke RL liegt. Durch Ansteuerung
des Strahlverschlusses 86 kann die Steuerung 31 des
Mikroskopiesystems einen Abstand zwischen den Geraden 112 und 113 ändern und
die Orientierung der Geraden 111, 112 und 113 in
der Ebene der Strahlquerschnitte 105 um die Achse z verändern, wie
dies durch einen Pfeil 115 in 5 angedeutet
ist. Damit wird auch die Ebene RLO um die optische Achse 91 des
Objektivs verlagert.
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5 zeigt
weiter schematisch ein Skelettmodel des Benutzers 44 mit
Kopf 45, einer linken Schulter 121l, einer rechten
Schulter 121r und Händen 67l bzw. 67r.
Eine die Schultern 121l und 121r durchsetzende
Gerade ist mit 123 bezeichnet.
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Die
Orientierung der Strecke RL um die optische Achse 91 wird
nun von der Steuerung 31 derart eingestellt, daß die Ebene
RLO parallel zu der Geraden 123 orientiert ist. In dem
in 5 gezeigten Fall, in dem die optische Achse 91 in
vertikaler Richtung, das heißt
parallel zur Körperlängsachse
des Benutzers 44 orientiert ist, ist dann auch die Strecke
RL parallel zu der Geraden 123. Im allgemeinen Fall, in dem
das Objektiv bezüglich
des Objekts frei ausrichtbar ist und damit die optische Achse 91 nicht
in vertikaler Richtung orientiert sein muß, ist die Strecke RL nicht
unbedingt parallel zu der Geraden 123 orientiert. Allerdings
bleibt die Ebene RLO parallel zu dieser Geraden 123 orientiert.
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Die
Orientierung der beiden Schultern 121l, 121r bzw.
der Geraden 123 des Benutzers kann beispielsweise dadurch
erfolgen, daß das
Gestänge 59 mit
den drei Leuchtdioden 57 alternativ oder ergänzend zur
Anbringung am Kopf 45 des Benutzers, wie dies in 1 dargestellt
ist, mit der Schulter 121 des Benutzers verbunden ist.
Das Mikroskopiesystem kann über
die Kameras 53 dann die Orientierung der Schultern 121 im
Raum erfassen und in Abhängigkeit davon
die Orientierung der Ebene RLO vornehmen. Hierbei ist es möglich, zwischen
den Orientierungen der Geraden 123 einerseits und der Orientierung
der Ebene RLO einen Offset vorzusehen, beispielsweise um es zu ermöglichen,
daß der
Benutzer bei einer Verrichtung an dem Objekt seine Schultern 121 verdreht
zu diesem anordnet, um beispielsweise mit dem rechten Arm weiter
nach vorne zu greifen als mit dem linken.
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Alternativ
zu der vorangehend geschilderten Möglichkeit kann die Orientierung
der Ebene RLO um die optische Achse 9 auch folgendermaßen bestimmt werden:
die Lage der Schultern 21r, 21l im Raum legt eine
die Schulter vertikal durchsetzende Ebene eindeutig fest. Diese
Ebene wird nun so lange parallel verschoben, bis sie den Ursprung
O schneidet. Dann wird die Ebene RLO in Umfangsrichtung um die Achse 91 derart
verdreht, daß eine
Schnittgerade zwischen der verschobenen Vertikalebene und der Ebene
RLO in der Objektebene xy liegt.
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Neben
den geschilderten Möglichkeiten
der geometrischen Ermittlung der Orientierung der Ebene RLO um die
optische Achse sind auch noch andere geometrische Berechnungsmöglichkeiten
möglich, die
in der Praxis zu ähnlichen
Ergebnissen führen.
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In 6 ist
eine weitere Variante eines Objektivs dargestellt, welches in dem
Mikroskopiesystem der 1 und 2 einsetzbar
ist, um ein Datenmodell zu erzeugen, aus dem dann die beiden Abbildungen
zur Betrachtung durch den Benutzer erzeugt werden. Das in 6 gezeigte
in dem Chassis 28 angebrachte Objektiv 81 umfaßt zwei
Kameras 93 und 94, welche mit Abstand voneinander
angeordnet sind und Bilder des Objekts 37 aufnehmen. Aus 6 ist
ersichtlich, daß verschiedene
Orte 95 und 96 auf dem Objekt 37 in den
Bildern der Kameras 93, 94 zu unterschiedlichen
Punkten 45', 46' bzw. 45'', 46'' führen. Durch
Auswertung der durch die beiden Kameras gewonnenen Bilder kann die
Steuerung 31 die Topologie des Objekts 37 als
Datenmodell errechnen und dann wiederum aus diesem Datenmodell die Abbilder
generieren, welche den beiden Anzeigen des Visualisierungsmoduls
zuzuführen
sind, um, bei bekannter Lage des Visualisierungsmoduls in Umfangsrichtung
um das Objektiv die stereoskopischen Darstellungen mit korrekter
Stereobasis darzustellen.
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In 7 sind
Details zur Generierung der beiden Abbilder dargestellt.
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Das
aus den Bildern der Topologieaufnahmevorrichtung 81 errechnete
Datenmodell ist in 7 schematisch als ein System
aus Gitternetzlinien 131 dargestellt. Einer jeden Kreuzung 133 von Gitternetzlinien 131 ist
hierbei ein Datensatz von Koordinaten x, y, z des Kreuzungspunkts 133 zugeordnet.
Das dreidimensionale Datenmodell ist durch eine Vielzahl von Zahlentripeln
repräsentiert,
welche Koordinaten der Oberfläche
des Objekts repräsentieren.
Hierbei können
einer Teilmenge der Kreuzungspunkte 133 oder sämtlichen
Kreuzungspunkten noch weitere Datensätze zugeordnet sein, wie etwa
Farbwerte oder andere Eigenschaften des Objekts.
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Durch
eine Orientierung und Positionierung einer Hauptachse 91 der
Topologieaufnahmevorrichtung 81 bezüglich des Objekts 37 ist
auch eine Positionierung und Orientierung einer Achse z' in dem Datenmodell
festgelegt. Die Achse z' durchstößt die Ebene
der Gitternetzlinien 131 in einem Punkt O und muß sich nicht
unbedingt parallel zu einer Hauptachse z eines xyz-Koordinatensystems
erstrecken, in welchem die Darstellung des Datenmodells errechnet
ist.
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Aus
dem Datenmodell werden die Abbilder durch die Steuerung 31 derart
generiert, daß diese das
Objekt bei Betrachtung aus Blickrichtungen 103l und 103r repräsentieren,
wobei die Blickrichtungen aufeinander zu verlaufen und den Punkt
O schneiden. Hierbei schließen
die beiden Richtungen 103l und 103r einen Winkel α, den Stereowinkel,
ein.
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Ähnlich wie
in dem Beispiel der 5 lassen sich nun Ausgangspunkte
R und L für
die die Richtungen 103l und 103r repräsentierenden
Pfeile in einer zur z'-Achse
orthogonalen Ebene bestimmen, in der auch eine Gerade 111 die
z'-Achse durchsetzt und
eine orthogonal zu der Geraden 111 orientierte Gerade 113 die
beiden Durchstoßpunkte
R und L verbindet. Die Generierung der den Anzeigevorrichtungen
zuge führten
Abbilder kann durch die Steuerung geändert werden, indem ein Abstand
zwischen der Geraden 113 und der z'-Achse geändert wird, oder die Strecke
RL um die Achse z' in
Umfangsrichtung verlagert wird. Hierdurch wird die Stereobasis geändert.
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Ähnlich wie
in dem Beispiel der 5 wird auch in dem Beispiel
der 7 die Orientierung der Geraden RL bezüglich der
Achse z' eingestellt
in Abhängigkeit
von einer Orientierung der die beiden Schultern 121l und 121r durchsetzenden
Geraden 123.
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Anstatt
der Orientierung der Schultern 121 des Benutzers kann auch
eine Orientierung jeglichen anderen Körperteils des Benutzers zur
Einstellung der Stereobasis herangezogen werden. So kann beispielsweise
die Orientierung des Kopfes erfaßt werden.
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Ferner
kann anstatt der Orientierung des Körperteils des Benutzers auch
eine Orientierung der Anzeigevorrichtung zur Einstellung der Stereobasis herangezogen
werden. So kann beispielsweise eine die beiden Okulare 41a in 3 an
einander entsprechenden Punkten durchsetzende Gerade 123a die Orientierung
der Ebene RLO im Raum bestimmen. Ebenso kann eine entsprechende
Gerade für
die kopfgetragene Anzeigevorrichtung 43 definiert werden
und für
die Orientierung der Ebene RLO herangezogen werden.