DE102020101879A1

DE102020101879A1 - Stereo microscope and microscopy method for creating a stereo image of an object

Info

Publication number: DE102020101879A1
Application number: DE102020101879.7A
Authority: DE
Inventors: Alois Regensburger; Artur Högele; Christoph Hauger; Christoph Nieten
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2021-07-29

Abstract

Stereo-Mikroskop zur Erzeugung eines elektronischen Stereo-Bilds (88) eines Objekts (O), umfassend: einen linken Abbildungsstrahlengang (8L), der ein linkes optisches Bild (5L) des Objekts (O) auf einen linken Bilddetektor (6L) erzeugt, und einen rechten Abbildungsstrahlengang (8R), der ein rechtes optisches Bild (5R) des Objekts (O) auf einem rechten Bilddetektor (6R) erzeugt, wobei der linke Bilddetektor (6L) linke elektronische Bilddaten des Objekts (O) erzeugt und der rechte Bilddetektor (6R) rechte elektronische Bilddaten des Objekts (O) erzeugt, eine Steuerungseinrichtung (12), die aus den linken elektronischen Bilddaten ein linkes elektronisches Bild (84L) des Objekts (O) und aus den rechten elektronischen Bilddaten ein rechtes elektronisches Bild (84R) des Objekts (O) erzeugt, und ein Objektiv (1) und eine linke Tubuslinse (2L), die im linken Abbildungsstrahlengang (8L) dem linken Bilddetektor (6L) vorgeordnet sind, wodurch ein linker Abbildungsmaßstab des linken optischen Bilds (5L) gegeben ist, und das Objektiv (1) und eine rechte Tubuslinse (2R), die im rechten Abbildungsstrahlengang (8R) dem rechten Bilddetektor (6R) vorgeordnet sind, wobei im rechten Abbildungsstrahlengang eine Einrichtung zur Verstellung eines Abbildungsmaßstabes vorgesehen ist, wodurch ein einstellbarer rechter Abbildungsmaßstab des rechten optischen Bilds (5R) gegeben ist, wobei die Steuerungseinrichtung (12) die Zoomoptik ansteuert und den rechten Abbildungsmaßstab anderes einstellt, als den linken Abbildungsmaßstab, einen Zoomfaktor, der einem Quotienten von linkem Abbildungsmaßstab zu rechtem Abbildungsmaßstab entspricht, berechnet und das linke und das rechte elektronische Bild (84L, 84R) gemäß dem berechneten Zoomfaktor digital im Abbildungsmaßstab aneinander anpasst, wobei die Steuerungseinrichtung (12) ferner ausgebildet ist, das elektronische Stereo-Bild (88) aus den aneinander angepassten linken und rechten elektronischen Bildern (86L, 86R) zu erzeugen.Stereo microscope for generating an electronic stereo image (88) of an object (O), comprising: a left imaging beam path (8L) which generates a left optical image (5L) of the object (O) onto a left image detector (6L), and a right imaging beam path (8R) which generates a right optical image (5R) of the object (O) on a right image detector (6R), the left image detector (6L) generating left electronic image data of the object (O) and the right image detector (6R) generates right electronic image data of the object (O), a control device (12) which generates a left electronic image (84L) of the object (O) from the left electronic image data and a right electronic image (84R) from the right electronic image data of the object (O) generated, and an objective (1) and a left tube lens (2L), which are arranged in front of the left image detector (6L) in the left imaging beam path (8L), whereby a left magnification of the left optical image s (5L) is given, and the objective (1) and a right tube lens (2R), which are arranged in front of the right image detector (6R) in the right imaging beam path (8R), a device for adjusting an imaging scale being provided in the right imaging beam path, whereby an adjustable right image scale of the right optical image (5R) is given, wherein the control device (12) controls the zoom optics and sets the right image scale other than the left image scale, a zoom factor which corresponds to a quotient of the left image scale to the right image scale, calculated and the left and the right electronic image (84L, 84R) digitally adapted to one another in the reproduction scale according to the calculated zoom factor, wherein the control device (12) is further designed to convert the electronic stereo image (88) from the left and right electronic Images (86L, 86R).

Description

Die Erfindung betrifft ein Stereo-Mikroskop zur Erzeugung eines elektronischen Stereo-Bilds eines Objekts, umfassend: einen linken Abbildungsstrahlengang, der ein linkes optisches Bild des Objekts auf einen linken Bilddetektor erzeugt, und einen rechten Abbildungsstrahlengang, der ein rechtes optisches Bild des Objekts auf einem rechten Bilddetektor erzeugt, wobei der linke Bilddetektor linke elektronische Bilddaten des Objekts erzeugt und der rechte Bilddetektor rechte elektronische Bilddaten des Objekts erzeugt, eine Steuerungseinrichtung, die aus den linken elektronischen Bilddaten ein linkes elektronisches Bild des Objekts und aus den rechten elektronischen Bilddaten ein rechtes elektronisches Bild des Objekts erzeugt, und ein Objektiv und eine linke Tubuslinse, die im linken Abbildungsstrahlengang dem linken Bilddetektor vorgeordnet sind, wodurch ein linker Abbildungsmaßstab des linken optischen Bilds gegeben ist, und das Objektiv und eine rechte Tubuslinse, die im rechten Abbildungsstrahlengang dem rechten Bilddetektor vorgeordnet sind, wobei im rechten Abbildungsstrahlengang eine Einrichtung zur Verstellung eines Abbildungsmaßstabes vorgesehen ist, wodurch ein einstellbarer rechter Abbildungsmaßstab des rechten optischen Bilds gegeben ist.The invention relates to a stereo microscope for generating an electronic stereo image of an object, comprising: a left imaging beam path that generates a left optical image of the object on a left image detector, and a right imaging beam path that a right optical image of the object on a right image detector, the left image detector generates left electronic image data of the object and the right image detector generates right electronic image data of the object, a control device that generates a left electronic image of the object from the left electronic image data and a right electronic image from the right electronic image data of the object generated, and an objective and a left tube lens, which are arranged in front of the left image detector in the left imaging beam path, whereby a left magnification of the left optical image is given, and the objective and a right tube lens, which in the right Abbildu ngsstrahlweg are arranged upstream of the right image detector, a device for adjusting an imaging scale is provided in the right imaging beam path, whereby an adjustable right imaging scale of the right optical image is given.

Ferner betrifft die Erfindung ein Mikroskopieverfahren zum Erzeugen eines Gesamtbilds eines Objekts, bei dem das Objekt mittels eines linken und eines rechten Abbildungsstrahlenganges auf einen linken und einen rechten Bilddetektor abgebildet wird und ein Stereo-Bild des Objekts erzeugt wird.The invention also relates to a microscopy method for generating an overall image of an object, in which the object is imaged onto a left and a right image detector by means of a left and a right imaging beam path and a stereo image of the object is generated.

Bei Stereo-Mikroskopen wird ein Objekt mittels zwei Stereo-Strahlengängen abgebildet, so dass ein Beobachter zwei Bilder von dem Objekt sieht, welche das Objekt aus unterschiedlichen Blickrichtungen darstellen. Jeder Stereo-Strahlengang entspricht damit einem Stereo-Kanal. Auf diese Weise kann der Beobachter das Objekt dreidimensional betrachten.In stereo microscopes, an object is imaged by means of two stereo beam paths so that an observer sees two images of the object, which represent the object from different viewing directions. Each stereo beam path thus corresponds to a stereo channel. In this way, the observer can view the object three-dimensionally.

Bei digitalen Stereo-Mikroskopen werden mittels den Abbildungsstrahlengängen zwei elektronische Bilder des Objekts erzeugt, welche dem Beobachter beispielsweise auf zwei voneinander getrennten Bildschirmen angezeigt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Stereo-Mikroskopen, die einen Okulareinblick haben, gibt es bei digitalen Stereo-Mikroskopen je nach Bauweise einen verminderten subjektiven Schärfentiefebereich. Während der Schärfentiefebereich bei einem scharf sichtbaren Objekt durch Akkomodation des Auges in analogen Mikroskopen effektiv vergrößert werden kann, entfällt diese Möglichkeit bei digitalen Stereo-Mikroskopen.In digital stereo microscopes, the imaging beam paths are used to generate two electronic images of the object, which are displayed to the observer, for example, on two screens that are separate from one another. Compared to conventional stereo microscopes, which have an eyepiece view, there is a reduced subjective depth of field with digital stereo microscopes, depending on the design. While the depth of field can be effectively enlarged in the case of a sharply visible object by accommodation of the eye in analog microscopes, this option is not available with digital stereo microscopes.

Die DE 10 2006 036 300 B4 schlägt vor, in einem der beiden Stereo-Strahlengänge den Schärfentiefebereich durch Abblenden zu erhöhen, wodurch sich der Schärfentiefebereich in den Bildern der beiden Stereo-Strahlengänge unterscheidet. Das Gehirn verarbeitet die unterschiedlichen Schärfentiefebereiche der beiden aus den Stereo-Strahlengängen erzeugten Bildern derart, dass ein Beobachter für beide Stereo-Kanäle den erhöhten Schärfentiefebereich wahrnimmt. Gleichzeitig nimmt er eine erhöhte Helligkeit wahr, die größer ist als, die Helligkeit im abgeblendeten Stereo-Strahlengang.the DE 10 2006 036 300 B4 suggests to increase the depth of field in one of the two stereo beam paths by stopping down, whereby the depth of field differs in the images of the two stereo beam paths. The brain processes the different depth of field areas of the two images generated from the stereo beam paths in such a way that an observer perceives the increased depth of field for both stereo channels. At the same time, he perceives an increased brightness that is greater than the brightness in the dimmed stereo beam path.

Die DE 10 2014 107 432 B3 nutzt ein ähnliches Prinzip zur Erhöhung des Eindrucks des Schärfentiefebereichs. Allerdings sind dort in beiden Stereo-Kanälen Blenden vorgesehen, welche nicht kreisförmig sind, sondern eine Ausrichtung aufweisen. Senkrecht zu der Ausrichtung ist der Schärfentiefebereich erhöht, so dass, wenn die beiden Blenden senkrecht zueinander ausgerichtet sind, im Stereo-Bild der Eindruck eines erhöhten Schärfentiefebereichs in allen Richtungen erfolgt.the DE 10 2014 107 432 B3 uses a similar principle to increase the impression of the depth of field. However, apertures are provided there in both stereo channels, which are not circular, but have an alignment. The depth of field is increased perpendicular to the alignment, so that when the two diaphragms are aligned perpendicular to one another, the stereo image gives the impression of an increased depth of field in all directions.

Aus dem Stand der Technik sind digitale Operationsmikroskope bekannt, welche einen digitalen Zoom aufweisen. Beispielsweise wird dies in DE 20 2005 021 436 U1 oder DE 10 2009 012 707 A1 beschrieben.Digital surgical microscopes which have a digital zoom are known from the prior art. For example, this is done in DE 20 2005 021 436 U1 or DE 10 2009 012 707 A1 described.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein digitales Stereo-Mikroskop und ein digitales Stereo-Mikroskopieverfahren vorzusehen, das ein Bild mit verbesserten optischen Eigenschaften, insbesondere Schärfentiefebereich, eines Objekts erzeugen kann.The object of the invention is to provide a digital stereo microscope and a digital stereo microscopy method which can generate an image of an object with improved optical properties, in particular the depth of field.

Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 7 definiert. Die abhängigen Ansprüche treffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.The invention is defined in claims 1 and 7. The dependent claims meet preferred embodiments of the invention.

Die Erfindung sieht ein Stereo-Mikroskop zur Erzeugung eines elektronischen Stereo-Bilds eines Objektes vor. Dabei ist ein linker Abbildungsstrahlengang und ein rechter Abbildungsstrahlengang vorgesehen. Die Abbildungsstrahlengänge umfassen einen linken Bilddetektor bzw. einen rechten Bilddetektor, wobei der linke Abbildungsstrahlengang ein linkes optisches Bild des Objektes auf dem linken Bilddetektor erzeugt und der rechte Abbildungsstrahlengang ein rechtes optisches Bild des Objektes auf dem rechten Bilddetektor erzeugt. Der Begriff Abbildungsstrahlengang bezieht sich ausdrücklich auch auf die optischen Elemente, die den Strahlengang bilden und definieren.The invention provides a stereo microscope for generating an electronic stereo image of an object. A left imaging beam path and a right imaging beam path are provided. The imaging beam paths include a left image detector and a right image detector, the left imaging beam path generating a left optical image of the object on the left image detector and the right imaging beam path generating a right optical image of the object on the right image detector. The term imaging beam path also expressly refers to the optical elements that form and define the beam path.

Der linke Bilddetektor erzeugt linke elektronische Bilddaten des Objekts und der rechte Bilddetektor entsprechend rechte elektronische Bilddaten des Objekts. Eine Steuerungseinrichtung erzeugt aus den linken und rechten elektronischen Bilddaten ein linkes und rechtes elektronisches Bild des Objektes. Der linke Abbildungsstrahlengang umfasst ein Objektiv und eine linke Tubuslinse, welche dem linken Bilddetektor vorgeordnet sind. Hierdurch ist ein linker Abbildungsmaßstab des linken optischen Bildes gegeben. Weiter bilden das Objektiv und eine rechte Tubuslinse den rechten Abbildungsstrahlengang, der zum rechten Bilddetektor führt. Der rechte Abbildungsstrahlengang umfasst weiter eine Einrichtung zur Verstellung eines Abbildungsmaßstabs, so dass ein rechter Abbildungsmaßstab des rechten optischen Bilds gegeben ist. Die Steuerungseinrichtung ist konfiguriert, die Einrichtung anzusteuern und den rechten Abbildungsmaßstab anders einzustellen als den linken Abbildungsmaßstab. Weiter ist die Steuerungseinrichtung konfiguriert, einen Zoomfaktor, der einem Quotienten von linkem zu rechtem Abbildungsmaßstab entspricht, zu berechnen. Weiter ist die Steuereinrichtung ausgebildet, das linke und das rechte elektronische Bild gemäß dem berechneten Zoomfaktor digital im Abbildungsmaßstab aneinander anzupassen und ein elektronisches Stereo-Bild zu erzeugen, das aus den aneinander angepassten linken und rechten elektronischen Bildern aufgebaut ist.The left image detector generates left electronic image data of the object and the right image detector generates right electronic image data of the object accordingly. A control device generates a left and right electronic image of the object from the left and right electronic image data. The left imaging beam path comprises an objective and a left tube lens, which the left image detector are arranged upstream. This gives a left magnification of the left optical image. The objective and a right tube lens also form the right imaging beam path, which leads to the right image detector. The right imaging beam path further comprises a device for adjusting an imaging scale, so that a right imaging scale of the right optical image is given. The control device is configured to control the device and to set the right image scale differently than the left image scale. The control device is also configured to calculate a zoom factor that corresponds to a quotient of the left to the right imaging scale. The control device is also designed to digitally adapt the left and right electronic images to one another in accordance with the calculated zoom factor and to generate an electronic stereo image that is built up from the left and right electronic images that are adapted to one another.

Die Einrichtung zur Verstellung des Abbildungsmaßstab im rechten Abbildungsstrahlengang ist z.B. durch eine verstellbare Tubuslinse, ein Varioobjektiv und/oder eine Zoomoptik realisiert.The device for adjusting the imaging scale in the right imaging beam path is implemented, for example, by an adjustable tube lens, a varifocal lens and / or a zoom lens.

In Ausführungsformen ist der linke Abbildungsmaßstab kleiner als der rechte, und das linke elektronische Bild wird digital nachvergrößert, um die Anpassung zu realisieren. Soweit nachfolgend auf diese Variante Bezug genommen wird, ist dies rein exemplarisch. Die nachfolgend geschilderten Optionen und Ausführungsformen gelten gleichermaßen für den Fall, dass beide elektronischen Bilder digital nachvergrößert werden, jedoch unterschiedlich gemäß dem Zoomfaktor, der sich aus den Quotienten von linkem Abbildungsmaßstab zu rechtem Abbildungsmaßstab ergibt. Gleichermaßen exemplarisch ist ein nachfolgender Bezug auf eine Vergrößerung, d.h. auf einen Abbildungsmaßstab, der ein Vergrößerungsmaßstab ist. Ebenfalls exemplarisch ist der Bezug auf „links“ und „rechts“, da für das Mikroskop keine Seitenlage festgelegt ist.In embodiments, the left magnification is smaller than the right, and the left electronic image is digitally re-enlarged in order to realize the adaptation. As far as this variant is referred to below, this is purely exemplary. The options and embodiments described below apply equally to the case that both electronic images are digitally re-enlarged, but differently according to the zoom factor that results from the quotients of the left image scale to the right image scale. Equally exemplary is the following reference to a magnification, i.e. to an image scale that is a magnification scale. The reference to “left” and “right” is also exemplary, since no lateral position is specified for the microscope.

Soweit nachfolgend von einem größeren Abbildungsmaßstab gesprochen wird, ist hiermit in Ausführungsformen eine größere Vergrößerung gemeint. Analoges gilt für einen kleineren Abbildungsmaßstab, der in Ausführungsformen eine geringere Vergrößerung bezeichnet.As far as a larger image scale is mentioned below, this means a larger magnification in embodiments. The same applies to a smaller image scale, which in embodiments denotes a lower magnification.

Das Stereo-Mikroskop ist ein digitales Mikroskop, das durch die Stereo-Strahlengänge das Stereo-Bild nicht in einem Okular, sondern auf einer Anzeigeeinrichtung darstellt. Das Stereo-Mikroskop ist insbesondere ein Stereo-Operationsmikroskop.The stereo microscope is a digital microscope that uses the stereo beam paths to show the stereo image not in an eyepiece but on a display device. The stereo microscope is, in particular, a stereo surgical microscope.

Jeder Bilddetektor umfasst i.d.R. jeweils eine Vielzahl von Pixel.Each image detector usually comprises a large number of pixels.

Das Objekt ist z.B. ein Körper, der mittels des Stereo-Mikroskops beobachtet werden soll, beispielsweise ein Mensch oder ein Körperteil eines Menschen oder eines Tieres sein.The object is, for example, a body that is to be observed by means of the stereo microscope, for example a person or a body part of a person or an animal.

Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise ein Mikroprozessor, ein Computer mit entsprechend versehenem Computerprogramm oder ein sonstiger elektrischer Schaltkreis sein. Die Steuerungseinrichtung erzeugt aus den elektrischen Signalen von der Vielzahl der Pixel ein digitales Bild.The control device can, for example, be a microprocessor, a computer with a correspondingly provided computer program or some other electrical circuit. The control device generates a digital image from the electrical signals from the plurality of pixels.

Vorzugsweise weist das Mikroskop ferner eine Anzeigeeinrichtung auf, mit welcher das von der Steuerungseinrichtung erzeugte Stereo-Bild des Objekts angezeigt werden kann. Beispielsweise umfasst die Anzeigeeinrichtung zwei zueinander benachbarte Bildschirme, die von der Steuerungseinrichtung angesteuert werden. Die Bildschirme können beispielsweise in einem Head-Mounted-Display oder einer Datenbrille integriert sein.The microscope preferably also has a display device with which the stereo image of the object generated by the control device can be displayed. For example, the display device comprises two screens which are adjacent to one another and which are controlled by the control device. The screens can be integrated, for example, in a head-mounted display or data glasses.

Die Steuerungseinrichtung ist drahtlos oder leitungsgebunden mit der Einrichtung zur Verstellung des Abbildungsmaßstabs verbunden und steuert z.B. einen Antrieb an, der die Position von Linsen zueinander verändert. Soweit nachfolgend auf eine Zoomoptik Bezug genommen wird, ist dies stellvertretend für diese Einrichtung.The control device is connected wirelessly or wired to the device for adjusting the image scale and controls, for example, a drive that changes the position of lenses relative to one another. Insofar as reference is made below to zoom optics, this is representative of this device.

Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, den linken und rechten Abbildungsmaßstab zu messen, z.B. über eine Erfassung von Antriebstellungen. Sollte der linke Abbildungsmaßstab nicht veränderbar sein, kann er beispielsweise in einem Speicher der Steuerungseinrichtung hinterlegt sein. Die Steuerungseinrichtung berechnet aus dem Verhältnis von linkem zu rechtem Vergrößerungsmaßstab den Zoomfaktor und verändert das rechte elektronische Bild digital gemäß dem Zoomfaktor. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet, das rechte Bild derart zu vergrößern, dass sich der im ersten und nachvergrößerten zweiten Bild dargestellte Ausschnitt des Objekts überlappen. Dabei können auf die aufgrund der stereoskopischen Abbildung des Objekts hervorgerufenen Verschiebungen zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild Rücksicht genommen werden.The control device is preferably designed to measure the left and right imaging scale, for example by detecting drive positions. If the left image scale cannot be changed, it can be stored in a memory of the control device, for example. The control device calculates the zoom factor from the ratio of the left to the right magnification and changes the right electronic image digitally in accordance with the zoom factor. The control device is preferably designed to enlarge the right image in such a way that the section of the object shown in the first and subsequently enlarged second image overlap. The shifts between the first image and the second image caused by the stereoscopic imaging of the object can be taken into account.

Das Stereo-Mikroskop erzeugt durch die unterschiedlichen, aber digital ausgeglichenen Abbildungsmaßstäbe ein Gesamtbild mit verbessertem Schärfentiefebereich. Dies gelingt insbesondere dadurch, dass der Schärfentiefebereich des zweiten Bilds gegenüber dem Schärfentiefebereich des ersten Bilds vergrößert ist, wenn der zweite Vergrößerungsmaßstab kleiner als der erste Vergrößerungsmaßstab ist. Mit zunehmenden Vergrößerungsmaßstab nimmt der Schärfentiefebereich ab. Beim digitalen Nachvergrößern bleibt der Schärfentiefebereich unverändert. Dadurch ist es möglich, den Schärfentiefebereich im Gesamtbild zu vergrößern. Ein Beobachter nimmt im Stereo-Bild den Schärfentiefebereich des Bildes wahr, das den kleineren (optischen) Abbildungsmaßstab hat, und die Auflösung des Bildes, das den größeren Abbildungsmaßstab hat. Somit hat der Beobachter des Stereo-Bilds den Eindruck, dass es eine Auflösung besitzt, als ob beide Stereo-Strahlengänge mit dem größeren Vergrößerungsmaßstab abgebildet werden, und einen Schärfentiefebereich aufweist, als ob beide Stereo-Strahlengänge mit dem kleineren Vergrößerungsmaßstab abgebildet werden. Somit ist es ein Vorteil des Stereo-Mikroskops, dass der Schärfentiefebereich verbessert wird, ohne dass dabei die wahrnehmbare Auflösung verringert wird.The stereo microscope creates an overall image with an improved depth of field thanks to the different, but digitally balanced image scales. This is achieved in particular in that the depth of field of the second image is enlarged compared to the depth of field of the first image when the second magnification scale is smaller than the first Is the magnification. As the magnification increases, the depth of field decreases. With digital re-enlargement, the depth of field remains unchanged. This makes it possible to enlarge the depth of field in the overall image. In the stereo image, an observer perceives the depth of field of the image that has the smaller (optical) magnification and the resolution of the image that has the larger magnification. Thus, the observer of the stereo image has the impression that it has a resolution as if both stereo beam paths are imaged with the larger magnification, and has a depth of field as if both stereo beam paths are imaged with the smaller magnification. Thus, it is an advantage of the stereo microscope that the depth of field is improved without reducing the perceptible resolution.

Es ist bevorzugt, dass der größere Vergrößerungsmaßstab derart gewählt ist, dass eine Größe des Bildfelds größer als eine Detektorfläche des einen Bilddetektors ist, und dass der kleinere Vergrößerungsmaßstab derart gewählt ist, dass die Größe des Bildfelds kleiner als die Detektorfläche des anderen Bilddetektors ist.It is preferred that the larger magnification is selected such that a size of the image field is larger than a detector area of one image detector, and that the smaller magnification is selected such that the size of the image field is smaller than the detector area of the other image detector.

Das Bildfeld ist im üblichen technischen Sinne die Fläche, in welche das Objektfeld in der Bildebene abgebildet wird. Der eine Vergrößerungsmaßstab ist bevorzugt derart, dass dann das Bildfeld die Detektorfläche des entsprechenden Bilddetektors vollständig ausleuchtet. Damit jedes Pixel beleuchtet. Insbesondere füllt das Bildfeld die Detektorfläche zur Gänze. Bevorzugt ist das Bildfeld sogar größer als die Detektorfläche. Wenn das Bildfeld eine runde Form hat und die Detektorflächen der Bildsensoren rechteckig, liegen bevorzugt beim größeren Vergrößerungsmaßstab die Kanten des Bildfelds auf den Ecken der rechteckigen Detektorfläche. Es findet dann keine Vignettierung statt. Auf diese Weise wird das Objekt mit maximaler Auflösung abgebildet. Auf der anderen Seite ist der kleinere Vergrößerungsmaßstab derart gewählt, dass das Bildfeld vollständig innerhalb der Detektorfläche liegt. Dies bedeutet, dass sämtliche aus dem Objektfeld stammende Strahlung auf die Detektorfläche trifft. Auf diese Weise wird sämtliches einfallendes Lichts detektiert, wodurch die Lichtausbeute des Mikroskops an den beleuchteten Pixeln und damit deren Signal-Rausch-Verhältnis maximiert ist.In the usual technical sense, the image field is the area in which the object field is mapped in the image plane. One magnification scale is preferably such that the image field then completely illuminates the detector surface of the corresponding image detector. So that every pixel lit up. In particular, the image field completely fills the detector area. The image field is preferably even larger than the detector area. If the image field has a round shape and the detector surfaces of the image sensors are rectangular, the edges of the image field preferably lie on the corners of the rectangular detector surface when the magnification is larger. There is then no vignetting. In this way, the object is imaged with maximum resolution. On the other hand, the smaller magnification is selected in such a way that the image field lies completely within the detector area. This means that all radiation originating from the object field hits the detector surface. In this way, all incident light is detected, whereby the light yield of the microscope at the illuminated pixels and thus their signal-to-noise ratio is maximized.

Es ist bevorzugt, dass im linken und/oder rechten Abbildungsstrahlengang (jeweils) eine verstellbare Blende angeordnet ist, deren Größe bevorzugt durch die Steuerungseinrichtung steuerbar ist. Mittels Abblenden kann der Schärfentiefebereich einer Abbildung verbessert werden, wobei jedoch gleichzeitig die Helligkeit der Abbildung abnimmt. Das Abblenden kann zusätzlich zur Vergrößerung des Schärfentiefebereichs, wie sie oben beschrieben wurde, vorgesehen werden. Beispielsweise ist es möglich, dass ausschließlich in einem Abbildungsstrahlengang abzublenden, so dass dort der Schärfentiefebereich zusätzlich erhöht wird, während im anderen Abbildungsstrahlengang der Schärfentiefebereich durch das Verringern des Vergrößerungsmaßstabs und anschließendem digitalen Nachvergrößern erhöht wird. Dies kann insbesondere zum Einsatz kommen, falls man bereits an einer vorgegebenen Auflösungsgrenze ist, so dass ein weiteres digitales Nachvergrößern nicht länger gewünscht ist.It is preferred that an adjustable diaphragm is arranged in the left and / or right imaging beam path (in each case), the size of which can preferably be controlled by the control device. The depth of field of an image can be improved by stopping down, but at the same time the brightness of the image decreases. The stopping down can be provided in addition to the enlargement of the depth of field, as described above. For example, it is possible to mask out only in one imaging beam path, so that the depth of field is additionally increased there, while the depth of field is increased in the other imaging beam path by reducing the magnification scale and subsequent digital re-enlargement. This can be used in particular if you are already at a predetermined resolution limit, so that further digital re-enlargement is no longer desired.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Mikroskopieverfahren zum Erzeugen eines elektronischen Stereo-Bilds eines Objekts. Das Objekt wird mittels eines linken Abbildungsstrahlengangs mit einem linken Abbildungsmaßstab auf einen linken Bilddetektor abgebildet und so ein linkes elektronisches Bild des Objektes erzeugt. Weiter wird das Objekt mittels eines rechten Abbildungsstrahlengangs mit einem rechten Abbildungsmaßstab, der anders ist als der linke Abbildungsmaßstab, auf einen rechten Bilddetektor abgebildet und ein rechtes elektronisches Bild des Objekts erzeugt. Anschließend wird ein Zoomfaktor berechnet, der den Quotienten aus linkem und rechtem Abbildungsmaßstab entspricht. Schließlich werden die beiden elektronischen Bilder gemäß dem Zoomfaktor digital aneinander angepasst, beispielsweise durch Nachvergrößerung eines der Bilder mit dem berechneten Zoomfaktor und es wird ein elektronisches Stereo-Bild aus den aneinander angepassten elektronischen Bildern erzeugt.The invention further relates to a microscopy method for generating an electronic stereo image of an object. The object is imaged by means of a left imaging beam path with a left imaging scale on a left image detector and a left electronic image of the object is thus generated. Furthermore, the object is imaged on a right image detector by means of a right imaging beam path with a right imaging scale that is different from the left imaging scale, and a right electronic image of the object is generated. A zoom factor is then calculated which corresponds to the quotient of the left and right image scale. Finally, the two electronic images are digitally adjusted to one another according to the zoom factor, for example by re-enlarging one of the images with the calculated zoom factor, and an electronic stereo image is generated from the electronic images adjusted to one another.

Die in Zusammenhang mit dem Stereo-Mikroskop beschriebenen Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Varianten finden entsprechend Anwendung.The advantages, preferred embodiments and variants described in connection with the stereo microscope are used accordingly.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Mikroskops und
2 eine schematische Darstellung zur Illustration eines Mikroskopieverfahrens.

It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention. The invention is explained in more detail below, for example, with reference to the accompanying drawings, which also disclose features essential to the invention. Show it:

1 a schematic representation of an embodiment of a microscope and
2 a schematic representation to illustrate a microscopy method.

1 zeigt schematisch ein Mikroskop M in einer ersten Ausführungsform. Das Mikroskop M ist vom Fernrohrtyp. Es ist ausgebildet, elektronische Stereo-Bilder und/oder Stereo-Videos eines Objekts O zu erzeugen, wobei hier zusätzlich zwei Beobachter das Mikroskop M gleichzeitig benutzen können, die nachfolgend als erster Beobachter und zweiter Beobachter bezeichnet werden. Letzteres ist aber für die Ausführungsformen nicht weiter bedeutsam. 1 shows schematically a microscope M in a first embodiment. The microscope M is of the telescope type. It is designed to take electronic stereo images and / or stereo videos of an object O, whereby two observers can use the microscope M at the same time, who are referred to below as the first observer and the second observer. However, the latter is of no further significance for the embodiments.

Die dem zweiten Beobachter zugeordneten Elemente oder Merkmale des Mikroskops M sind mit einem Bezugszeichen versehen, das um 100 höher als das Bezugszeichen des entsprechenden Elementes für den ersten Beobachter ist. Die Elemente und Merkmale werden ferner wegen der Stereo-Eigenschaft des Mikroskops M hinsichtlich rechts und links durch ein Suffix „L“ oder „R“ im Bezugszeichen sowie durch das entsprechende Adjektiv „links“ oder „rechts“ unterschieden. Dies ist, wie oben ausgeführt, keine Vorgabe für die Beobachter. Die Begriffe „erster“ und „zweiter“ beziehen sich jeweils auf Elemente, die zur Bilderzeugung für den ersten bzw. zweiten Beobachter vorgesehen sind.The elements or features of the microscope M assigned to the second observer are provided with a reference number which is 100 higher than the reference number of the corresponding element for the first observer. The elements and features are further distinguished because of the stereo property of the microscope M with regard to right and left by a suffix “L” or “R” in the reference symbol and by the corresponding adjective “left” or “right”. As stated above, this is not a requirement for the observers. The terms “first” and “second” each relate to elements that are provided for image generation for the first and second observer, respectively.

Das Mikroskop M bildet das Objekt O durch Kanäle ab, die jeweils zuerst eine optische Abbildung und dann eine elektronische Bildgewinnung umfassen. In Abbildungsrichtung folgt dem Objektiv 1 ein Abschnitt mit parallelen Strahlengängen. Erste und zweite, jeweils linke und rechte, Tubuslinsen 2L, 2R, 102L, 102R erzeugen in ersten und zweiten, jeweils linken und rechten, Bildebenen 4L, 4R, 104L, 104R erste und zweite, jeweils linke und rechte, optische Bilder 5L, 5R, 105L, 105R. In den Bildebenen 4L, 4R, 104L, 104R liegen erste und zweite, jeweils linke und rechte, Bilddetektoren 6L, 6R, 106L, 106R, welche jeweils die optischen Bilder 5L, 5R, 105L, 105R in erste und zweite, jeweils linke und rechte, elektronischen Bilddaten umwandeln. Die Bilddetektoren 6L, 6R, 106L, 106R umfassen beispielsweise einen CCD-Sensor (charge-coupled device) und/oder einen CMOS-Sensor (Complementary metal-oxide-semiconductor). Eine Steuerungseinrichtung 12 erzeugt aus den jeweiligen Bilddaten erste und zweite, jeweils linke und rechte, elektronische Bilder zur Anzeige auf ersten und zweiten Stereo-Anzeigeeinrichtungen. Die Steuerungseinrichtung 12 kann beispielsweise ein Mikroprozessor, ein Computer mit entsprechend versehenem Computerprogramm oder ein sonstiger elektrischer Schaltkreis sein. Sie hat in Ausführungsformen eine Eingabeeinrichtung 12.1. Die Stereo-Anzeigeeinrichtungen weisen jeweils linke und rechte Anzeigeeinrichtungen zur Bilddarstellung der elektronischen Bilder auf. Die nicht dargestellten Anzeigeeinrichtungen können einen Bildschirm und/oder ein Display umfassen.The microscope M images the object O through channels, each of which comprises first an optical image and then an electronic image acquisition. The lens follows in the imaging direction 1 a section with parallel beam paths. First and second, respectively left and right, tube lenses 2L , 2R , 102L , 102R generate in the first and second, respectively left and right, image planes 4L , 4R , 104L , 104R first and second left and right optical images, respectively 5L , 5R , 105L , 105R . In the image planes 4L , 4R , 104L , 104R lie first and second, left and right, image detectors, respectively 6L , 6R , 106L , 106R each showing the optical images 5L , 5R , 105L , 105R convert into first and second, respectively left and right, electronic image data. The image detectors 6L , 6R , 106L , 106R include, for example, a CCD (charge-coupled device) sensor and / or a CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) sensor. A control device 12th generates first and second, respectively left and right, electronic images from the respective image data for display on first and second stereo display devices. The control device 12th can for example be a microprocessor, a computer with a correspondingly provided computer program or some other electrical circuit. In embodiments it has an input device 12.1 . The stereo display devices each have left and right display devices for displaying the electronic images. The display devices (not shown) can include a screen and / or a display.

Das Objektiv 1 und die Tubuslinsen 2L, 2R, 102L, 102R definieren einen ersten und zweiten, jeweils linken und rechten, Abbildungsstrahlengang 8L, 8R, 108R, 108L, welcher das Objekt O in die Bildebenen 4L, 4R, 104L, 104R abbildet. Die Bilddetektoren 6L, 6R, 106L, 106R, die Steuerungseinrichtung 12 und die Anzeigeeinrichtungen 9L, 9R, 109L, 109R bilden jeweils einen ersten und zweiten, jeweils linken und rechten, datentechnischen Teil des Mikroskops M. The objective 1 and the tube lenses 2L , 2R , 102L , 102R define a first and second, left and right, imaging beam path 8L , 8R , 108R , 108L , which the object O in the image planes 4L , 4R , 104L , 104R maps. The image detectors 6L , 6R , 106L , 106R , the control device 12th and the display devices 9L , 9R , 109L , 109R each form a first and a second, left and right, data-technical part of the microscope M.

Das erste linke elektronische Bild und das erste rechte elektronische Bild bilden zusammen ein erstes elektronisches Stereo-Bild des Objekts O für den ersten Beobachter. Das zweite linke elektronische Bild und das zweite rechte elektronische Bild bilden zusammen ein zweites elektronisches Stereo-Bild des Objekts O für den zweiten Beobachter. Die für den zweiten Beobachter vorgesehenen Elemente sind optional und werden nachfolgend nicht vertieft thematisiert.The first left electronic image and the first right electronic image together form a first electronic stereo image of the object O for the first observer. The second left electronic image and the second right electronic image together form a second electronic stereo image of the object O for the second observer. The elements provided for the second observer are optional and will not be discussed in more detail below.

Der erste linke Abbildungsstrahlengang 8L bildet das Objekt O durch das Objektiv 1 und die erste linke Tubuslinse 2L in das erste linke optische Bild 5L ab, der erste rechte Abbildungsstrahlengang 8R analog in das erste rechte optische Bild 5R. Der erste linke Abbildungsstrahlengang 8L und der erste rechte Abbildungsstrahlengang 8R bilden einen ersten Stereo-Abbildungsstrahlengang zur optischen Stereo-Abbildung des Objekts O.The first left imaging beam path 8L forms the object O through the lens 1 and the first left tube lens 2L in the first left optical image 5L off, the first right imaging beam path 8R analog in the first optical image on the right 5R . The first left imaging beam path 8L and the first right imaging beam path 8R form a first stereo imaging beam path for optical stereo imaging of the object O.

Im ersten linken Abbildungsstrahlengang 8L und im ersten rechten Abbildungsstrahlengang 8R ist eine Strahlteilereinrichtung 115 vorgesehen. Der zweite linke Abbildungsstrahlengang 108L bildet analog das Objekt O über die Strahlteilereinrichtung 115 (insbesondere den linken Strahlteiler 116L) und die zweite linke Tubuslinse 112L in das zweite linke optische Bild 105L ab. Der zweite rechte Abbildungsstrahlengang 108R bildet das Objekt O über die Strahlteilereinrichtung 115 (insbesondere einen zweiten Strahlteiler 116R) und die zweite rechte Tubuslinse 112R in das zweite rechte optische Bild 105R ab.In the first left imaging beam path 8L and in the first right imaging beam path 8R is a beam splitter device 115 intended. The second left imaging beam path 108L analogously forms the object O via the beam splitter device 115 (especially the left beam splitter 116L) and the second left tube lens 112L into the second left optical image 105L away. The second right imaging beam path 108R forms the object O via the beam splitter device 115 (especially a second beam splitter 116R) and the second right tube lens 112R into the second right optical image 105R away.

Das Objektiv 1 umfasst in Ausführungsformen eine oder mehrere, insbesondere zueinander bewegliche Linsen. Abbildungseigenschaften, insbesondere eine Brennweite des Objektivs 1, können dann verändert werden, beispielsweise durch Bewegen von zwei (nicht weiter dargestellte) Linsengliedern zueinander.The objective 1 comprises in embodiments one or more lenses, in particular lenses which can be moved relative to one another. Imaging properties, in particular a focal length of the lens 1 , can then be changed, for example by moving two lens elements (not shown) towards one another.

Die Strahlteilereinrichtung 115 kann eine einzige Strahlteilerfläche aufweisen, wie dies beispielsweise in 1 gezeigt ist, oder zwei separate Strahlteiler (nicht gezeigt). Die Strahlteilereinrichtung 115 lenkt Strahlung, die von dem Objekt O ausgeht, in den zweiten linken und rechten Abbildungsstrahlengang um. Die Strahlung für den ersten linken und den zweiten rechten Abbildungsstrahlengang wird von der Strahlteilereinrichtung 115 transmittiert.The beam splitter device 115 can have a single beam splitter surface, as shown, for example, in FIG 1 is shown, or two separate beam splitters (not shown). The beam splitter device 115 deflects radiation emanating from the object O into the second left and right imaging beam path. The radiation for the first left and the second right imaging beam path is generated by the beam splitter device 115 transmitted.

Nach der Strahlteilereinrichtung 115 wird die Strahlung von den Abbildungsstrahlengängen durch die Tubuslinsen 2L, 2R, 102L, 102R, welche eine oder mehrere Linsen umfassen können, in die entsprechenden Bildebenen 4L, 4R, 104L, 104R fokussiert. Die Abbildungseigenschaften der Tubuslinsen 2L, 2R, 102L, 102R sind optional verstellbar und weisen dazu z. B. zueinander bewegliche Linsenglieder auf. Das Objektiv 1 sowie die ersten Tubuslinsen 2L und 2R oder die zweiten Tubuslinsen 102L und 102R bilden zusammen das Objekt O mit einstellbarem Abbildungsmaßstab in die jeweiligen Bildebenen 4L, 4R, 104L, 104R ab. Optional können jeweils die Tubuslinsen 2L, 2R, 102L, 102R mit einer Zoomoptik versehen sein, beispielsweise sind Tubuslinsen 2L, 2R, 102L, 102R mit zwei zu einander beweglich angeordneten Linsen versehen und/oder zusätzliche Linsen sind im Teil der Abbildungsstrahlengänge 8L, 8R, 108R, 108L vorgesehen, in denen Strahlung parallelisiert verläuft. Erste Antriebe 46L, 46R verstellen den Abbildungsmaßstab; das ist für linke und rechte Abbildung unabhängig möglich. Auf diese Weise ist im linken oder dem rechten Abbildungsstrahlengang eine Zoomoptik zur Verstellung des Abbildungsmaßstabs vorgesehen - oder sogar in beiden. Ferner ist optional das Objektiv 1 als ein Varioskop zur Variation eines Abbildungsmaßstabs der Abbildung in Zusammenspiel mit den Tubuslinsen 2L, 2R, 102L, 102R ausgebildet. Das Varioskop erlaubt es, einen Abbildungsmaßstab der Abbildungsoptik zur Abbildung des Objekts O für linke und rechte Kanäle simultan zu verändern.After the beam splitter device 115 the radiation from the imaging beam paths through the tube lenses 2L , 2R , 102L , 102R which one or can comprise several lenses, in the corresponding image planes 4L , 4R , 104L , 104R focused. The imaging properties of the tube lenses 2L , 2R , 102L , 102R are optionally adjustable and have z. B. mutually movable lens members. The objective 1 as well as the first tube lenses 2L and 2R or the second tube lenses 102L and 102R together form the object O with an adjustable image scale in the respective image planes 4L , 4R , 104L , 104R away. Optionally, the tube lenses 2L , 2R , 102L , 102R be provided with zoom optics, for example tube lenses 2L , 2R , 102L , 102R provided with two mutually movable lenses and / or additional lenses are in the part of the imaging beam paths 8L , 8R , 108R , 108L provided, in which radiation runs parallel. First drives 46L , 46R adjust the image scale; this can be done independently for left and right images. In this way, zoom optics for adjusting the imaging scale are provided in the left or right imaging beam path - or even in both. The lens is also optional 1 as a varioskop for varying an image scale of the image in interaction with the tube lenses 2L , 2R , 102L , 102R educated. The varioscope makes it possible to change an imaging scale of the imaging optics for imaging the object O for left and right channels simultaneously.

Die Tubuslinsen 2L, 2R, 102L, 102R legen erste und zweite, jeweils linke und rechte, optische Achsen OA1L, OA1R, OA2L, OA2R fest. Die erste linke optische Achse OA1L und die erste rechte optische Achse OA1 R bestimmen im Abschnitt zwischen der Strahlteilereinrichtung 115 und dem Objektiv 1 eine erste Stereobasis des ersten elektronischen Stereo-Bilds, während die zweite linke optische Achse OA2L und die zweite rechte optische Achse OA2R ebenfalls zwischen der Strahlteilereinrichtung 115 und dem Objektiv 1 eine zweite Stereobasis des zweiten elektronischen Stereo-Bilds definieren. Die linken und rechten optischen Achsen OA1L, OA1R und OA2L, OA2R verlaufen zwischen der Strahlteilereinrichtung 115 und dem Objektiv 1 parallel zueinander und spannen jeweils eine optische Ebene auf. Die Stereobasen sind jeweils durch Betrag und Richtung eines Abstandsvektors A zwischen den linken und rechten optischen Achsen OA1L, OA1R und OA2L, OA2R in dem Bereich zwischen der Strahlteilereinrichtung 115 und dem Objektiv 1 festgelegt. Der Abstandsvektor A liegt jeweils in von den optischen Achsen OA1L, OA1R und OA2L, OA2R definierten optischen Ebenen. Die Länge oder der Betrag des Abstandsvektors A gibt den Abstand der linken und rechten optischen Achsen OA1L, OA1R und OA2L, OA2R in der optischen Ebene an. Die Richtung des Abstandsvektors A bestimmt die Ausrichtung der optischen Ebene und damit der Stereobasis; eine Drehung der Stereobasis führt zu einer Drehung der optischen Ebene.The tube lenses 2L , 2R , 102L , 102R lay first and second, respectively left and right, optical axes OA1L , OA1R , OA2L , OA2R fixed. The first left optical axis OA1L and determine the first right optical axis OA1 R in the section between the beam splitter device 115 and the lens 1 a first stereo base of the first electronic stereo image, while the second left optical axis OA2L and the second right optical axis OA2R also between the beam splitter device 115 and the lens 1 define a second stereo base of the second electronic stereo image. The left and right optical axes OA1L , OA1R and OA2L , OA2R run between the beam splitter device 115 and the lens 1 parallel to each other and each span an optical plane. The stereo bases are each defined by the amount and direction of a distance vector A between the left and right optical axes OA1L , OA1R and OA2L , OA2R in the area between the beam splitter device 115 and the lens 1 set. The distance vector A lies in each case in from the optical axes OA1L , OA1R and OA2L , OA2R defined optical levels. The length or the amount of the distance vector A gives the distance between the left and right optical axes OA1L , OA1R and OA2L , OA2R in the optical plane. The direction of the distance vector A determines the alignment of the optical plane and thus the stereo base; a rotation of the stereo base leads to a rotation of the optical plane.

Das Mikroskop M der 1 ist ein digitales Stereo-Operationsmikroskop, mit welchem elektronische Stereo-Bilder und/oder Stereo-Videos eines Objekts O erzeugt werden können. Dazu wird das Objekt O auf einem Operationsfeld 22 platziert und mittels einer Beleuchtungseinrichtung 24 beleuchtet. Die Beleuchtungseinrichtung 24 sendet als Beleuchtungsstrahlung 26 Weißlicht, d. h. Strahlung mit Wellenlängen im sichtbaren Bereich, sowie optional Strahlung zur Anregung von Fluoreszenz in dem Objekt O aus. Die Steuerungseinrichtung 12 ist mit der Beleuchtungseinrichtung 24 per Funk oder durch in den Figuren nicht eingezeichnete Leitungen datentechnisch verbunden und kann insbesondere die Intensität des abgegebenen Lichts, die Dauer eines Beleuchtungspulses sowie die Größe eines Leuchtfelds, d.h. der beleuchteten Fläche auf dem Objekt O einstelle, z. B. mit Hilfe eines in der Beleuchtungseinrichtung 24 vorgesehenen Beleuchtungsobjektivs 28, welches steuerbar ist.The microscope M the 1 is a digital stereo surgical microscope with which electronic stereo images and / or stereo videos of an object O can be generated. For this purpose, the object O is placed on an operating field 22nd placed and by means of a lighting device 24 illuminated. The lighting device 24 sends as illumination radiation 26th White light, ie radiation with wavelengths in the visible range, and optionally radiation for exciting fluorescence in the object O from. The control device 12th is with the lighting device 24 connected by radio or by lines not shown in the figures and can in particular set the intensity of the emitted light, the duration of an illumination pulse and the size of a light field, ie the illuminated area on the object O, e.g. B. with the help of one in the lighting device 24 provided lighting lens 28 which is controllable.

Die von der Strahlteilereinrichtung 115 transmittierte Strahlung wird durch die zwei Öffnungen in der ersten Pupillenblende 36 geführt und durch die ersten Tubuslinsen 2L und 2R der ersten Stereo-Kamera 34 auf die ersten Bildsensoren 42L, 42R abgebildet. Die erste Pupillenblende 36 begrenzt die Ausdehnung der Strahlung in dem ersten linken und dem ersten rechten Abbildungsstrahlengang 8L und 8R. Dabei kann die Größe der ersten Pupillenblende 36 für die Strahlung der ersten Abbildungsstrahlengänge 8L und 8R unterschiedlich einstellbar sein; die ersten Abbildungsstrahlengänge 8L und 8R können demnach jeweils eine unterschiedlich große Blende aufweisen. Bevorzugt ist die erste Pupillenblende 36 kontinuierlich oder stufenweise für jeden der ersten Abbildungsstrahlengänge 8L und 8R verstellbar. Es ist auch möglich, dass die erste Pupillenblende 36 nur für den ersten linken Abbildungsstrahlengang 8L oder den ersten rechten Abbildungsstrahlengang 8R verstellbar ist.The one from the beam splitter device 115 transmitted radiation is through the two openings in the first pupil diaphragm 36 guided and through the first tube lenses 2L and 2R the first stereo camera 34 on the first image sensors 42L , 42R pictured. The first pupil stop 36 limits the extent of the radiation in the first left and first right imaging beam path 8L and 8R . The size of the first pupil diaphragm can be 36 for the radiation of the first imaging beam paths 8L and 8R be differently adjustable; the first imaging beam paths 8L and 8R can therefore each have a diaphragm of different sizes. The first pupil diaphragm is preferred 36 continuously or in steps for each of the first imaging beam paths 8L and 8R adjustable. It is also possible that the first pupil diaphragm 36 only for the first left imaging beam path 8L or the first right imaging beam path 8R is adjustable.

Optional sind erste linke und rechte Umlenkprismen 38L, 38R vorgesehen, welche die von den ersten Tubuslinsen 2L und 2R kommende Strahlung auf die ersten Bildsensoren 42L, 42R umlenken. Die ersten Bildsensoren 42L, 42R weisen jeweils eine Detektorfläche mit einer Vielzahl von Pixel auf, welche die einfallende Strahlung in die ersten elektronischen Bilddaten 7L und 7R umwandeln können. Die erzeugten ersten elektronischen Bilddaten 7L und 7R werden an die Steuerungseinrichtung 12 weitergeleitet. Der erste linke Bildsensor 42L legt die erste linke Bildebene 4L fest, wobei das erste linke optische Bild 5L auf den ersten linken Bildsensor 42L abgebildet wird. Analog legt der erste rechte Bildsensor 42R die erste rechte Bildebene 4R fest, wobei das erste rechte optische Bild 5R auf den ersten rechten Bildsensor 42R abgebildet wird.The first left and right deflecting prisms are optional 38L , 38R provided, which are those of the first tube lenses 2L and 2R incoming radiation on the first image sensors 42L , 42R redirect. The first image sensors 42L , 42R each have a detector surface with a large number of pixels which convert the incident radiation into the first electronic image data 7L and 7R can convert. The generated first electronic image data 7L and 7R are sent to the control device 12th forwarded. The first left image sensor 42L lays the first left image plane 4L fixed, with the first left optical image 5L on the first left image sensor 42L is mapped. The first right image sensor applies analogously 42R the first right image plane 4R fixed, the first being right optical picture 5R on the first right image sensor 42R is mapped.

Der zweite Abbildungsstrahlengang (links und rechts) umfasst eine mit einem Doppelloch versehene zweite Pupillenblende 136, die zweite linke Tubuslinse 102L, die zweite rechte Tubuslinse 102R, einen zweiten linken Kamerastrahlteiler 150L und einen zweiten rechten Kamerastrahlteiler 150R sowie den zweiten linken Bilddetektor 106L und den zweiten rechten Bilddetektor 106R. Die durch die zweite Pupillenblende 136 und die rechten Tubuslinsen 102L und 102R jeweils definierten zweite linke optische Achse OA2L und zweite rechte optische Achse OA2R verlaufen in einem Abschnitt zwischen dem Objektiv 1 und der Strahlteilereinrichtung 115 parallel zur Hauptachse des Objektivs 1.The second imaging beam path (left and right) comprises a second pupil diaphragm provided with a double hole 136 , the second left tube lens 102L , the second right tube lens 102R , a second left camera beam splitter 150L and a second right camera beam splitter 150R and the second left image detector 106L and the second right image detector 106R . The one through the second pupil diaphragm 136 and the right tube lenses 102L and 102R each defined second left optical axis OA2L and second right optical axis OA2R run in a section between the lens 1 and the beam splitter device 115 parallel to the main axis of the lens 1 .

Dabei ist die Größe der zweiten Pupillenblende 136 für jeden der zweiten Abbildungsstrahlengänge 108L und 108R unterschiedlich einstellbar; jeder zweiter Abbildungsstrahlengang 108L und 108R kann demnach eine unterschiedlich große Blende aufweisen. Bevorzugt ist die zweite Pupillenblende 136 kontinuierlich oder stufenweise für jeden der zweiten Abbildungsstrahlengänge 108L und 108R verstellbar. Es ist auch möglich, dass die zweite Pupillenblende 136 nur für den zweiten linken Abbildungsstrahlengang 108L oder den zweiten rechten Abbildungsstrahlengang 108R verstellbar ist.This is the size of the second pupil diaphragm 136 for each of the second imaging beam paths 108L and 108R differently adjustable; every second imaging beam path 108L and 108R can therefore have an aperture of different sizes. The second pupil diaphragm is preferred 136 continuously or in steps for each of the second imaging beam paths 108L and 108R adjustable. It is also possible that the second pupil diaphragm 136 only for the second left imaging beam path 108L or the second right imaging beam path 108R is adjustable.

Die zweiten Bilddetektoren 106L und 106R umfassen vier zweite Bildsensoren 142L, 142La, 142R, 142Ra zur Umwandlung von einfallender Strahlung in zweite elektronische Bilddaten 107L und 107R. Der zweite linke Bilddetektor 106L weist einen zweiten linken primären Bildsensor 142L und einen zweiten linken sekundären Bildsensor 142La auf, der zweite rechte Bilddetektor 106R einen zweiten rechten sekundären Bildsensor 142R und einen zweiten rechten sekundären Bildsensor 142Ra. Die zweiten primären Bildsensoren 142L, 142R detektieren beispielsweise sichtbares Licht und können als die zuvor beschriebenen Farbsensoren ausgestaltet sein. Die zweiten sekundären Bildsensoren 142La, 142Ra sind zum Beispiel zur Detektion von infraroter Strahlung vorgesehen und als Monochromsensoren zur Detektion von Licht eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs ausgebildet. Die zweiten Kamerastrahlteiler 150L, 150R besitzen ein Transmissions-/Reflexionsspektrum, mittels welchem Strahlung im infrarotem Wellenlängenbereich auf die zweiten sekundären Bildsensoren 142La, 142Ra gelenkt wird, während Strahlung im sichtbaren Bereich auf die zweiten primären Bildsensoren 142L, 142R transmittiert wird. Die zweiten Bildsensoren 142L, 142La, 142R, 142Ra sind mit der Steuerungseinrichtung 12 verbunden. Die zweiten linken Bildsensoren 142L, 142La legen jeweils die zweite linke Bildebene 104L fest, wobei das zweite linke optische Bild 105L auf die zweiten linken Bildsensoren 142L, 142La abgebildet wird. Analog legen die zweiten rechten Bildsensoren 142R, 142Ra jeweils die zweite rechte Bildebene 104R fest, wobei das zweite rechte optische Bild 105R auf die zweiten rechten Bildsensoren 142R, 142Ra abgebildet wird. Die Bildsensoren 42L, 42R, 142L, 142La,142R, 142Ra können jeweils als CCD-Sensor (charge-coupled device) und/oder einen CMOS-Sensor (Complementary metal-oxide-semiconductor) ausgebildet sein.The second image detectors 106L and 106R include four second image sensors 142L , 142La , 142R , 142Ra for converting incident radiation into second electronic image data 107L and 107R . The second left image detector 106L has a second left primary image sensor 142L and a second left secondary image sensor 142La up, the second right image detector 106R a second right secondary image sensor 142R and a second right secondary image sensor 142Ra . The second primary image sensors 142L , 142R detect visible light, for example, and can be designed as the color sensors described above. The second secondary image sensors 142La , 142Ra are provided, for example, for the detection of infrared radiation and designed as monochrome sensors for the detection of light of a predetermined wavelength range. The second camera beam splitter 150L , 150R have a transmission / reflection spectrum, by means of which radiation in the infrared wavelength range on the second secondary image sensors 142La , 142Ra is directed, while radiation in the visible range on the second primary image sensors 142L , 142R is transmitted. The second image sensors 142L , 142La , 142R , 142Ra are with the control device 12th connected. The second left image sensors 142L , 142La place the second left image plane 104L fixed, the second left optical image 105L on the second left image sensors 142L , 142La is mapped. The second image sensors on the right place the same 142R , 142Ra the second right image plane 104R fixed, the second right optical image 105R on the second right image sensors 142R , 142Ra is mapped. The image sensors 42L , 42R , 142L , 142La , 142R , 142Ra can each be designed as a CCD sensor (charge-coupled device) and / or a CMOS sensor (complementary metal-oxide-semiconductor).

2A und 2B zeigen schematisch die Arbeitsweise des Mikroskops, die von der Steuereinrichtung 12 gesteuert wird. Dabei zeigt 2A die Abbildung des Objektes O, hier schematisch als Blume dargestellt, durch den linken Abbildungsstrahlengang, die 2B den Ablauf der Abbildung durch den rechten Abbildungsstrahlengang 8R. 2A and 2 B show schematically the operation of the microscope, which is controlled by the control device 12th is controlled. It shows 2A the imaging of the object O, shown here schematically as a flower, through the left imaging beam path, the 2 B the sequence of the imaging through the right imaging beam path 8R .

Der linke Abbildungsstrahlengang 8L bildet das Objekt O in ein Bildfeld 80L ab, das eine Detektorfläche 82L des Bilddetektors 6L so überdeckt, dass die Detektorfläche 82L vollständig bedeckt ist. Es findet somit keine Vignettierung statt. Im Ergebnis wird ein elektronisches Bild 84L, symbolisiert durch die gestrichelte Umrandung, gewonnen. Dieses wird unbearbeitet als linkes elektronisches Bild 86L verwendet.The left imaging beam path 8L forms the object O into an image field 80L from that one detector surface 82L of the image detector 6L covered so that the detector surface 82L is completely covered. There is therefore no vignetting. The result becomes an electronic image 84L , symbolized by the dashed border, won. This is left unprocessed as an electronic image on the left 86L used.

Im rechten Abbildungsstrahlengang liegen die Verhältnisse hinsichtlich des Abbildungsmaßstabs anders. Der rechte Abbildungsstrahlengang 8R wird so eingestellt, beispielsweise durch Einstellung der Tubuslinse 2R mittels des Antriebs 46R, dass das Bildfeld 80R des rechten optischen Bildes 5R die Detektorfläche 82 des rechten Bilddetektors 6R nicht vollständig abdeckt. Dementsprechend wird nach Entfernung vignettierter Bestandteile ein elektronisches Bild 84R enthalten, in dem das Objekt O kleiner abgebildet ist, als im elektronischen Bild 84L. Die Steuereinrichtung 12 korrigiert dies in einem digitalen Nachvergrößerungsschritt 90, so dass ein rechtes elektronisches Bild 86R erhalten wird, das den gleichen Abbildungsmaßstab hat, wie das linke elektronische Bild 86L. Die Bilder 86R, 86L werden dann zu einem Stereo-Bild 88 zusammengesetzt (2C). Da sich die Abbildungsmaßstäbe bei der optischen Abbildung des Objektes O in das Bildfeld 80L bzw. 80R zwischen den Abbildungsstrahlengängen 8L und 8R unterscheiden, unterscheiden sich auch weitere Parameter, beispielsweise die Schärfentiefe. Sie ist beim kleineren Abbildungsmaßstab, der hier exemplarisch im Abbildungsstrahlengang 8R eingestellt ist, größer, so dass das digital nachvergrößerte und dadurch hinsichtlich des Abbildungsmaßstabs angepasste elektronische Bild 80R eine größere Schärfentiefe hat. Der Betrachter nimmt deshalb insgesamt im Stereo-Bild 88 eine größere Schärfentiefe wahr.In the right imaging beam path, the relationships with regard to the imaging scale are different. The right imaging beam path 8R is adjusted, for example by adjusting the tube lens 2R by means of the drive 46R that the field of view 80R of the right optical image 5R the detector area 82 of the right image detector 6R not completely covered. Accordingly, when vignetted components are removed, an electronic image becomes 84R included, in which the object O is shown smaller than in the electronic image 84L . The control device 12th corrects this in a digital re-enlargement step 90 so that a right electronic picture 86R is obtained which has the same magnification as the left electronic image 86L . The pictures 86R , 86L then become a stereo image 88 composed ( 2C ). Since the imaging scales in the optical imaging of the object O in the image field 80L or. 80R between the imaging beam paths 8L and 8R differ, other parameters also differ, for example the depth of field. At the smaller imaging scale, it is the one here in the imaging beam path as an example 8R is set, larger, so that the digitally re-enlarged and thereby adjusted with regard to the reproduction scale electronic image 80R has a greater depth of field. The viewer therefore perceives in the stereo image as a whole 88 a greater depth of field is true.

Weiter liegt im linkem Bild 84L eine erhöhte Ortsauflösung und im rechtem Bild 84R ein besseres Signal-zu-Rausch-Verhältnis der beleuchteten Pixel vor. Da Zoomfaktor als der Quotient von linkem Vergrößerungsmaßstab zu rechtem Vergrößerungsmaßstab gewählt ist, bewirkt die digitale Nachvergrößerung des rechten Bilds 84L mit dem Zoomfaktor ein bearbeitetes linkes Bild 86L und ein unbearbeitetes rechtes Bild 86R den gleichen Gesamtvergrößerungsmaßstab.Next is in the left picture 84L an increased spatial resolution and in the right picture 84R a better signal-to-noise ratio of the illuminated pixels. Since the zoom factor is selected as the quotient of the left enlargement scale to the right enlargement scale, the digital re-enlargement of the right image effects 84L an edited left image with the zoom factor 86L and an unedited right image 86R the same overall magnification.

Die Steuerungseinrichtung 12 erzeugt das Stereo-Bild 88 aus dem linken Bild 84L und dem rechten Bild 84R. Der Beobachter des Stereo-Bildes nimmt dieses so wahr, dass er den erhöhten Schärfentiefebereich und das bessere Signal-Rausch-Verhältnis des rechten Bildes und die erhöhte Auflösung des linken Bildes sieht.The control device 12th creates the stereo image 88 from the left picture 84L and the picture on the right 84R . The observer of the stereo image perceives this in such a way that he sees the increased depth of field and the better signal-to-noise ratio of the right image and the increased resolution of the left image.

Anhand der 2A bis 2C wurde eine Ausführungsform geschildert, in welcher das linke elektronische Bild nicht digital vergrößert wird, sondern nur das rechte elektronische Bild. Es sind aber auch Ausführungsformen möglich, in denen beide Bilder digital in ihrem Abbildungsmaßstab verändert werden. Entscheidend ist es, dass die elektronischen Bilder so verändert werden, dass sich durch eine digitale Vergrößerung oder Verkleinerung hinsichtlich ihres Abbildungsmaßstabs angeglichen werden. Mit anderen Worten, die Steuereinrichtung 12 gleicht Unterschiede, die bei der optischen Abbildung im linken und rechten Abbildungsstrahlengang hinsichtlich des Abbildungsmaßstabs bewusst eingestellt wurden, aus, so dass die angeglichenen linken und rechten elektronischen Bilder denselben Abbildungsmaßstab haben und folglich zum Stereo-Bild 88 zusammengefügt werden können.Based on 2A until 2C an embodiment was described in which the left electronic image is not digitally enlarged, but only the right electronic image. However, embodiments are also possible in which both images are digitally changed in terms of their reproduction scale. It is crucial that the electronic images are changed in such a way that their reproduction scale is adjusted through digital enlargement or reduction. In other words, the control device 12th compensates for differences that were deliberately set in the optical imaging in the left and right imaging beam path with regard to the imaging scale, so that the adjusted left and right electronic images have the same imaging scale and consequently form a stereo image 88 can be joined together.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102006036300 B4 [0005]
DE 102014107432 B3 [0006]
DE 202005021436 U1 [0007]
DE 102009012707 A1 [0007]

Claims

Stereo microscope for generating an electronic stereo image (88) of an object (O), comprising - a left imaging beam path (8L) which generates a left optical image (5L) of the object (O) on a left image detector (6L), and a right imaging beam path (8R) which generates a right optical image (5R) of the object (O) on a right image detector (6R), the left image detector (6L) generating left electronic image data of the object (O) and the right Image detector (6R) generates right electronic image data of the object (O), - a control device (12) which converts the left electronic image data into a left electronic image (84L) of the object (O) and from the right electronic image data a right electronic image ( 84R) of the object (O), and - an objective (1) and a left tube lens (2L), which are arranged in front of the left image detector (6L) in the left imaging beam path (8L), whereby a left imaging scale of the left optical en image (5L) is given, and the objective (1) and a right tube lens (2R), which are arranged in front of the right image detector (6R) in the right imaging beam path (8R), a device for adjusting an imaging scale being provided in the right imaging beam path , whereby an adjustable right imaging scale of the right optical image (5R) is given, characterized in that - wherein the control device (12) controls the zoom optics and sets the right imaging scale other than the left imaging scale, a zoom factor that is a quotient of the left The image scale corresponds to the right image scale, and the left and right electronic images (84L, 84R) are digitally adapted to one another in the image scale according to the calculated zoom factor, - the control device (12) also being designed to output the electronic stereo image (88) the matched left and right electronic images (86L , 86R).

Stereo microscope after Claim 1 , characterized in that the left image scale or the right image scale are selected such that an image field (80L, 80R) completely covers a detector surface (82L, 82R) of the image detector (6L, 6R).

Stereo microscope according to one of the above claims, characterized in that a left adjustable diaphragm in the left imaging beam path (8L) is arranged in front of the left image detector (6L) and / or a right adjustable diaphragm in the right imaging beam path (8R) is arranged in front of the right image detector (6R) is arranged upstream, a diaphragm opening size being controllable by the control device (12).

Stereo microscope according to one of the above claims, characterized in that the control device (12) selects one of the two left or right imaging scales in such a way that an image field (80L, 80R) has a detector surface (82L, 82R) of the image detector (6L, 6R) assigned imaging beam path (8L, 8R) is completely covered and the other of the two imaging scales is selected in such a way that the corresponding image field does not completely fill the corresponding detector surface.

Stereo microscope according to one of the above claims, characterized in that a target depth of field can be entered on the control device (12) and the control device (12) is configured to select a difference between the left and right imaging scale depending on the target depth of field.

Stereo microscope according to one of the above claims, characterized in that it is designed as a surgical microscope.

Microscopy method for generating an electronic stereo image of an object (O), comprising the steps: - Imaging the object (O) by means of a left imaging beam path (8L) with a left imaging scale onto a left image detector (6L) and generating a left electronic image of the object (O), - Imaging the object by means of a right imaging beam path (8R) with a right imaging scale, which is different from the left imaging scale, onto one of the right image detector (6R) and generating a right electronic image of the object (O), Calculating a zoom factor which corresponds to the quotient of the left image scale and right image scale, and digitally adjusting the image scale of the left and right electronic image in accordance with the calculated zoom factor, and - Generating the electronic stereo image from the adjusted electronic images.

Microscopy method according to Claim 7 , characterized in that a stereo microscope according to one of the Claims 1 until 6th is used.