DE19901963A1

DE19901963A1 - Stereoscopic microscope esp. for surgical applications

Info

Publication number: DE19901963A1
Application number: DE19901963A
Authority: DE
Inventors: Susumu Takahashi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 1999-08-19
Also published as: JPH11271639A

Abstract

The microscope enables observing a microscope image and a monitor image through lenses (207) which are used in combination. The microscope is equipped with a monitor image display system which comprises a light source (210) and reflection displays (209). Preferably each reflection display is a Ferro-electric liquid-crystal display. Each image of the light source is formed in a position of a pupil of each lens or in its vicinity.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stereomikroskop, insbesondere ein chirurgisches Mikroskop, mit dem man ein Mikroskop-Beobachtungsbild und ein Monitor- Bild, wie z. B. ein Endoskop-Bild durch beide Okulare gemeinsam betrachten kann.The invention relates to a stereomicroscope, in particular a surgical one Microscope, with which a microscope observation image and a monitor Image such as B. view an endoscope image through both eyepieces together can.

Chirurgische Mikroskope dieser Art haben sich bei chirurgischen Operationen bewährt, z. B. bei der Neurochirurgie, Otolaryngologie, Ophthalmologie. Der Grund liegt darin, daß man mit einem solchen Mikroskop die betroffenen Bereiche betrachten kann, was mit einem Mikroskop alleine nicht möglich ist, wie beispielsweise konkave Bereiche, geneigte Flächen und sehr kleine Höhlungen. Ein solches chirurgisches Mikroskop ist beispielsweise aus der japanischen Veröffentlichung Nr. Sho-62-166310 bekannt geworden. Dieses Mikroskop weist eine Hilfsbeobachtungseinrichtung auf, die mit zwei Objektivlinsen und zwei entsprechenden Festkörper-Bildsensoren ausgestattet ist, neben einer Haupt-Objektivlinse des chirurgischen Mikroskops. Von der Hilfsbeobachtungsvorrichtung gewonnene Bilder werden auf dem Monitor wiedergegeben. Dieses Display wird in den Okularteilen des chirurgischen Mikroskops mittels Spiegeln und Relaislinsen eingegeben, so daß das Mikroskop-Bild wie auch das Monitor-Bild durch jedes Okular des chirurgischen Mikroskops betrachtet werden kann.Surgical microscopes of this type have been used in surgical operations proven, e.g. B. in neurosurgery, otolaryngology, ophthalmology. Of the The reason for this is that you can use a microscope of this kind to affect those affected Can view areas, which is not possible with a microscope alone, such as concave areas, inclined surfaces and very small ones Cavities. Such a surgical microscope is for example from the Japanese publication No. Sho-62-166310. This Microscope has an auxiliary observation device with two Objective lenses and two corresponding solid-state image sensors is next to a main objective lens of the surgical microscope. Of the Auxiliary observation device images are displayed on the monitor reproduced. This display is in the surgical eyepiece parts Microscope entered using mirrors and relay lenses, so that Microscope image as well as the monitor image through each eyepiece of the surgical microscope can be viewed.

Wird jedoch der Monitor-Bildschirm (CRT) als Bild-Display verwendet, wie herkömmlicherweise der Fall, so tritt das folgende Problem auf: die Arbeitseffizienz des Mikroskops wird dadurch beeinträchtigt, daß das gesamte Mikroskop ein relativ großes Gewicht aufweist und ein Vorhang (eine Abdeckung, die das Mikroskop gegen Verschmutzung aufweist) aufgeheizt ist, da der Monitor-Bildschirm eine große Wärmemenge entwickelt. Daher ist es denkbar, Transmissions-Flüssigkristalldisplays zu verwenden, die in neuerer Zeit Verbreitung fanden. Ist jedoch ein Bild-Display mit einem Transmissions- Flüssigkristallelement ausgestattet, so hat es zwar ein geringes Gewicht, jedoch ein Gegenlichtsystem. Dies gibt nicht nicht nur eine dunkle Bildebene sowie eine schlechte Farb-Reproduzierfähigkeit, so daß eine Farbänderung des betroffenen Bereiches nicht erkannt wird, sondern es führt auch wegen der großen Wärmemenge zu einem Aufheizen des Vorhangs, was nachteilig ist. Ein weiteres Problem besteht darin, daß das Flüssigkristalldisplay gegenüber dem Monitor-Bildschirm dunkel ist. Der Unterschied der Helligkeit zwischen dem Mikroskop-Beobachtungsbild und dem Endoskop-Be obachtungsbild ist derart groß, daß das Display kaum zu erkennen ist. Im Falle des Transmissions-Flüssigkristallelements läßt sich das Bild-Display aufgrund seiner erheblichen Dicke nicht direkt in den Okularteil einbeziehen. Außerdem sind auf dem Transmissions-Flüssigkristallelement jegliche Tüpfel leicht erkennbar, was die Auflösung beeinträchtigt.However, if the monitor screen (CRT) is used as an image display, such as Traditionally, the following problem arises: the Working efficiency of the microscope is affected by the fact that the whole Microscope has a relatively large weight and a curtain (a Cover that the microscope has against contamination) is heated, because the monitor screen develops a large amount of heat. Therefore, it is conceivable to use transmission liquid crystal displays, which in newer Time spread. However, is an image display with a transmission Liquid crystal element, so it is light in weight, however, a backlight system. This doesn't just give a dark image layer as well as poor color reproducibility, so that a color change of the affected area is not recognized, but it also leads to the large amount of heat to heat the curtain, which is disadvantageous is. Another problem is that the liquid crystal display is dark compared to the monitor screen. The difference in brightness between the microscope observation image and the endoscope loading care image is so large that the display is barely visible. in the In the case of the transmission liquid crystal element, the image display can be due to its considerable thickness, do not include it directly in the eyepiece part. In addition, there are any dots on the transmission liquid crystal element easily recognizable, which affects the resolution.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein chirurgisches Mikroskop anzugeben, das die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.The invention has for its object a surgical microscope indicate that the disadvantages of the prior art are not having. This object is solved by the features of claim 1.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawings. In it is in each shown the following:

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht des chirurgischen Mikroskops gemäß der Erfindung in seinem Gesamtaufbau. Fig. 1 is a schematic view of the surgical microscope according to the invention in its overall construction.

Fig. 2 ist eine Frontansicht der optischen Einrichtung im Bereich des Okularsystems und des optischen Monitor-Bild projektors gemäß einer ersten Ausführungsform. Fig. 2 is a front view of the optical device in the area of the eyepiece system and the optical monitor image projector according to a first embodiment.

Fig. 3 ist eine Ansicht vom oberen Teil der optischen Einrichtung gemäß Fig. 2. Fig. 3 is a view from the upper part of the optical device according to FIG. 2.

Fig. 4 veranschaulicht, daß die Justierung eines interpupillaren Abstandes in einem binokularen Linsentubus des chirurgischen Mikroskops gemäß der ersten Ausführungsform aus einem Jentzsch-System gebildet ist. Fig. 4 illustrates that the adjustment of a distance interpupillaren in a binocular lens barrel of the surgical microscope of the first embodiment of a Jentzsch system formed in accordance with.

Fig. 5 ist eine Einzelansicht, die jedes optische Monitor- Bildprojektorsystem der ersten Ausführungsform zeigt. Fig. 5 is a detail view showing each monitor optical image projector system of the first embodiment.

Fig. 6 (a) und (b) sind Ansichten, die die optischen Prinzipien des chirurgischen Mikroskops gemäß der ersten Ausführungsform in solchen Fällen darstellt, in welchen jedes optische Bildsystem in normaler Position angeordnet und jeweils entlang der optischen Achse bewegt wird. Fig. 6 (a) and (b) are views showing the optical principles of the surgical microscope according to the first embodiment in such cases, in which each imaging optical system disposed in the normal position and moves along the optical axis, respectively.

Fig. 7 zeigt das linke und das rechte Okularbild des chirurgischen Mikroskops im optischen Projektionssystem der ersten Ausführungsform. Fig. 7 shows the left and right eyepiece images of the surgical microscope in the projection optical system of the first embodiment.

Fig. 8 veranschaulicht in einer Frontansicht das Verhältnis zwischen der Konstruktion einer Lichtquelle zum Erhalten eines farbigen Monitor-Bildes und dem Pupillendurchmesser eines jeden Okulars. Fig. 8 illustrates in a front view the relationship between the construction of a light source for obtaining a color monitor image and the pupil diameter of each eyepiece.

Fig. 9 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung; hierbei ist ein Licht-Blockierelement in einem bewegten Teil eines jeden optischen Bildprojektionssystems der ersten Ausführungsform angeordnet. Fig. 9 illustrates a second embodiment of the invention; Here, a light blocking element is arranged in a moving part of each optical image projection system of the first embodiment.

Fig. 10 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, wobei ein bewegliches Prisma im bewegten Teil eines jeden optischen Bildprojektionssystems der ersten Ausführungsform angeordnet ist. Fig. 10 shows a third embodiment of the invention, wherein a movable prism is arranged in the moving part of each optical image projection system of the first embodiment.

Fig. 11 zeigt eine optische Anordnung des Umfeldes des optischen Okularsystems und des optischen Bildprojektionssystems des chirurgischen Mikroskops bei einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 11 shows an optical arrangement of the environment of the ocular optical system and the optical image projection system of the surgical microscope in a fourth embodiment of the invention.

Fig. 12 erläutert, daß die Justierung des interpupillaren Abstandes im binokularen Linsentubus des chirurgischen Mikroskops, so wie bei der vierten Ausführungsform benutzt, eine Jentzsch-System ist. Fig. 12 explains that the adjustment of the interpupillary distance in the binocular lens barrel of the surgical microscope as used in the fourth embodiment is a Jentzsch system.

Fig. 13 ist eine rechtsseitige Ansicht des Gegenstandes von Fig. 12. Fig. 13 is a right side view of the object of Fig. 12.

Fig. 14 ist eine Ansicht des Gegenstandes von Fig. 12 von unten her. Fig. 14 is a view of the object of Fig. 12 from below.

Fig. 15 ist eine Einzelansicht, die jedes optische Okularsystem sowie das Umfeld eines jeden Augenpunktes des chirurgischen Mikroskops bei einer fünften Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Fig. 15 is a detail view illustrating each optical eyepiece system and the surroundings of each eye point of the surgical microscope in a fifth embodiment of the invention.

Fig. 16 (a), (b), (c) sind Ansichten eines binokularen Linsentubus bzw. eines Querschnitts hiervon bzw. eines Okularbildes des chirurgischen Mikroskops einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 16 (a), (b), (c) are views of a binocular lens barrel and a cross section thereof or an eyepiece of the surgical microscope, a sixth embodiment of the invention.

Fig. 17 ist eine Schnittansicht des binokularen Linsentubus des chirurgischen Mikroskops bei einer siebten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 17 is a sectional view of the binocular lens barrel of the surgical microscope in a seventh embodiment of the invention.

Fig. 18 ist eine Ansicht wesentlicher Teile des binokularen Linsentubus des chirurgischen Mikroskops in einer achten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 18 is a view of essential parts of the binocular lens barrel of the surgical microscope in an eighth embodiment of the invention.

Fig. 19 (a), (b), (c) zeigen einen Okular-Linsentubus bzw. dessen Querschnitt bzw. jedes Okularbild des chirurgischen Mikroskops einer neunten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 19 (a), (b), (c) show an eyepiece lens barrel or its cross section and each eyepiece of the surgical microscope, a ninth embodiment of the invention.

First embodiment

Fig. 1 zeigt den gesamten Aufbau der ersten Ausführungsform des chirurgischen Mikroskops gemäß der Erfindung. Das Mikroskop ist derart gestaltet, daß das Mikroskop-Beobachtungsbild und das Endoskop-Bild als Monitor-Bild gleichzeitig durch jedes Okular gemeinsam betrachtet werden können. Im einzelnen ist ein chirurgischer Mikroskopkörper 1 dargestellt, ein Binokular-Linsentubus 2 des chirurgischen Mikroskops zur Aufnahme eines Monitor-Bilddisplay Systems, das noch später beschrieben werden wird, eine Lichtquelle 3 des chirurgischen Mikroskops und eine Lichtführung 4 zum Einführen des Beleuchtungslichts von der Lichtquelle 3 in den Mikroskopkörper 1. Es ist ferner ein Endoskop 5 vorgesehen (im allgemeinen wird ein starres Mikroskop verwendet); ein Kamera-Adapter 6 zur Aufnahme von Abbildungslinsen sowie eines Feststoff-Bildsensors, wie z. B. eines CCD-Sen sors, befestigt am Okularteil des Endoskops 5 bei Gebrauch; eine Kamera-Regeleinheit 7, die an den Adapter 6 mittels eines Leiters 8 angeschlossen ist; einen Leiter 9 zum Einspeisen des Bildsignals eines Endoskop-Beobachtungsbildes vom Kameraregler 7 in das Monitor- Bilddisplay System; eine Lichtquelle 10 für das Endoskop; eine Lichtführung 11 zum Übertragen von Beleuchtungslicht von der Lichtquelle 10 vom distalen Ende des Endoskops; einen zu betrachtenden Teil oder Bereich, z. B. eines menschlichen Körpers, mit einer feinen Höhlung 12a, die mit dem chirurgischen Mikroskop nicht betrachtet werden kann; und schließlich den Benutzer 13, der ein Chirurg sein kann. Fig. 1 shows the entire structure of the first embodiment of the surgical microscope according to the invention. The microscope is designed in such a way that the microscope observation image and the endoscope image as a monitor image can be viewed simultaneously through each eyepiece. In detail, a surgical microscope body 1 is shown, a binocular lens tube 2 of the surgical microscope for receiving a monitor-image display system, which will be described later, a light source 3 of the surgical microscope and a light guide 4 for introducing the illuminating light from the light source 3 into the microscope body 1 . An endoscope 5 is also provided (a rigid microscope is generally used); a camera adapter 6 for receiving imaging lenses and a solid image sensor, such as. B. a CCD sensor, attached to the eyepiece part of the endoscope 5 when in use; a camera control unit 7 which is connected to the adapter 6 by means of a conductor 8 ; a conductor 9 for feeding the image signal of an endoscope observation image from the camera controller 7 into the monitor image display system; a light source 10 for the endoscope; a light guide 11 for transmitting illuminating light from the light source 10 from the distal end of the endoscope; a part or area to be considered, e.g. B. a human body, with a fine cavity 12 a, which can not be viewed with the surgical microscope; and finally user 13 , who can be a surgeon.

Es ist schematisch in einem Kreis 14 ein Beobachtungsfeld des chirurgischen Mikroskops dargestellt. Dabei ist ein Endoskop-Bild 16 derart wiedergegeben, daß es einen Teil eines Mikroskop-Beobachtungsbildes 15 überlappt, angezeigt über den gesamten Bereich des Beobachtungsfeldes 14. Da das Endoskop-Bild 16 üblicherweise in einem Kreis auf einem Monitorschirm von rechteckiger Gestalt wiedergegeben wird, beinhaltet das Bild einen dunklen, es umgebenden Teil. Das Endoskop-Bild 16 kann jedoch auf dem gesamten Bildschirm wiedergegeben werden.An observation field of the surgical microscope is shown schematically in a circle 14 . An endoscope image 16 is reproduced in such a way that it overlaps part of a microscope observation image 15 , displayed over the entire area of the observation field 14 . Since the endoscope image 16 is usually displayed in a circle on a monitor screen of rectangular shape, the image contains a dark, surrounding part. However, the endoscope image 16 can be displayed on the entire screen.

Wie in der Figur dargestellt wird auf diese Weise das Endoskop-Bild 16 beispielsweise im oberen rechten Eckbereich des Beobachtungsfeldes 14 wiedergegeben. Das Beobachtungsfeld 14 ist derart gestaltet, daß das Mikroskop-Bild 15 stets im Bereich des Zentrums des Beobachtungsfeldes 14 beobachtet werden kann. Das Mikroskop-Bild 15 als Hauptbeobachtungsbild ist mit dem Endoskop-Bild 16, das die Rolle einer Führung spielt, kompatibel. Die Display-Position des Endoskop-Bildes 16 läßt sich in geeigneter Weise aus dem Zentrum verschieben, so wie beispielsweise zum oberen rechten Eckbereich des Beobachtungsfeldes 14.As shown in the figure, the endoscope image 16 is displayed in the upper right corner area of the observation field 14 , for example. The observation field 14 is designed such that the microscope image 15 can always be observed in the area of the center of the observation field 14 . The microscope image 15 as the main observation image is compatible with the endoscope image 16 , which plays the role of a guide. The display position of the endoscope image 16 can be shifted from the center in a suitable manner, such as, for example, to the upper right corner region of the observation field 14 .

Die Fig. 2-6 dienen der Erläuterung des optischen Systems des binokularen Linsentubus 2. Fig. 2 zeigt die gesamte Anordnung eines optischen Systems mit binokularem Linsentubus. Fig. 3 zeigt die Anordnung des optischen Systems zum Beobachten der Monitor-Bilder und Fig. 4 ist eine Draufsicht hierauf. Die Fig. 5 und 6 dienen der Erläuterung der Funktionen der optischen Systeme der Fig. 3. FIGS. 2-6 are intended to illustrate the optical system of the binocular lens barrel. 2 Fig. 2 shows the entire arrangement of an optical system with a binocular lens barrel. Fig. 3 shows the arrangement of the optical system for observing the monitor images, and Fig. 4 is a plan view thereof. FIGS. 5 and 6 serve to illustrate the functions of the optical systems of FIG. 3.

In Fig. 2 erkennt man einen optischen linken und rechten Strahlengang 201, der aus einem optischen Objektivsystem und einem variablen Vergrößerungssystem austritt, die hier nicht dargestellt sind. Man erkennt ferner optische Abbildungssysteme 202 zum konvergieren lassen von nahezu parallelen Lichtstrahlen, die entlang optischer Beobachtungsstrahlengänge 201 austreten, um die Mikroskop-Beobachtungsbilder 15 zu bilden. Man erkennt Drehspiegel 203, Trapezprismen 204, jeweils mit drei Reflexionen, bewegliche Spiegel 205, 206, Bildpositionen der optischen Abbildungssysteme 202 sowie optische Okularsysteme 207. Obgleich alle Bildpositionen 206 so erscheinen, als ob ein optisches Element wie eine Glasplatte dort angeordnet ist, kann dort beispielsweise eine Fadenkreuzplatte oder Strichplatte angeordnet werden, oder es kann ein Luftbild, d. h. ein im Raum erzeugtes Bild, an jener Stelle erzeugt werden, wo lediglich eine Sehfeldblende angeordnet ist. Aus Gründen der Vereinfachung sind optische Systeme zur Monitor-Bildbeobachtung in Fig. 2 weggelassen. Sie erscheinen in den Fig. 3 und 4.In FIG. 2, one recognizes an optical left and right beam path 201 emerges from an optical lens system and a variable magnification system, which are not shown here. One can also see optical imaging systems 202 for converging almost parallel light beams that emerge along optical observation beam paths 201 in order to form the microscope observation images 15 . Rotary mirrors 203 , trapezium prisms 204 , each with three reflections, movable mirrors 205 , 206 , image positions of the optical imaging systems 202 and optical eyepiece systems 207 can be seen . For example, although all of the image positions 206 appear as if an optical element such as a glass plate is arranged there, a crosshair plate or reticle can be arranged there, or an aerial image, ie an image generated in space, can be generated at that location where only a field of view diaphragm is arranged. For the sake of simplicity, optical systems for monitor image observation are omitted in FIG. 2. They appear in FIGS. 3 and 4.

Die Justierung des interpupillaren Abstandes im binokularen Linsentubus 2, so wie durch die Pfeile in Fig. 2 veranschaulicht, wird derart durchgeführt, daß die Spiegel 205, die unmittelbar vor dem linken und dem rechten Okular 207 des optischen binokularen Linsentubussystems des Mikroskops angeordnet sind, in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden; die Okulare 207 werden gemeinsam mit den Spiegeln 205 bewegt. Gleichzeitig werden sie in vertikaler Richtung bewegt, so daß eine Änderung der Länge des optischen Strahlenganges durch die Bewegung der Spiegel 205 nicht herbeigeführt wird, wobei ein Abstand zwischen dem linken und dem rechten Augenpunkt verändert wird. Dieses Justiersystem wird im allgemeinen als Jentzsch-System bezeichnet; die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Es versteht sich, daß das Justiersystem für den interpupillaren Abstand, das sogenannte Siedentopf-System, derart verwendet werden kann, daß die linke und die rechte optische Achse durch optische Elemente verschoben werden, beispielsweise durch Trapezprismen, die um die optische Achse verschwenkbar sind; die Okulare werden auf den verschobenen optischen Achsen angeordnet, so daß der interpupillare Abstand durch Verschwenken der optischen Elemente justiert wird.The adjustment of the interpupillary distance in the binocular lens barrel 2 , as illustrated by the arrows in FIG. 2, is carried out in such a way that the mirrors 205 , which are arranged immediately in front of the left and right eyepieces 207 of the optical binocular lens barrel system of the microscope, in opposite directions are moved; the eyepieces 207 are moved together with the mirrors 205 . At the same time, they are moved in the vertical direction, so that a change in the length of the optical beam path is not brought about by the movement of the mirrors 205 , a distance between the left and the right eye point being changed. This adjustment system is generally referred to as the Jentzsch system; however, the invention is not limited to this. It is understood that the interpupillary distance adjustment system, the so-called Siedentopf system, can be used in such a way that the left and right optical axes are displaced by optical elements, for example by trapezoidal prisms which can be pivoted about the optical axis; the eyepieces are arranged on the shifted optical axes so that the interpupillary distance is adjusted by pivoting the optical elements.

Die Fig. 3 und 4 zeigen optische Systeme zum Eingeben der Monitor-Bilder in die Bildpositionen 206. In diesen Figuren sind alle optischen Systeme unterhalb der Bildpositionen 206 in Fig. 2 weggelassen. Es sind zwei Reflexionsdisplays 209 zum Wiedergeben von Elektronenabbildungen dargestellt, d. h., die Endoskop-Bilder gemäß den Bildsignalen vom Kameraregler 7. Man erkennt eine Lichtquelle 210 zum Beleuchten des Displays 209, Beleuchtungslinsen 211 und Polarisations-Strahlenteiler 212. Man erkennt optische Bildprojektionssysteme 213, deren jedes einen festen Teil 216 umfaßt (siehe Fig. 6), aufgebaut aus einem optischen Collimator System 214 und einem Prisma 215, sowie einen bewegten Teil 220 (siehe Fig. 6), aufgebaut aus einem optischen Abbildungssystem 217 sowie Prismen 218 und 219. FIGS. 3 and 4 show optical systems for inputting the monitor images in the image positions 206th In these figures, all optical systems below the image positions 206 in Fig. 2 are omitted. Two reflection displays 209 are shown for reproducing electron images, ie the endoscope images in accordance with the image signals from the camera controller 7 . A light source 210 for illuminating the display 209 , illumination lenses 211 and polarization beam splitters 212 can be seen . One can see optical image projection systems 213 , each of which comprises a fixed part 216 (see FIG. 6), made up of an optical collimator system 214 and a prism 215 , and a moving part 220 (see FIG. 6), made up of an optical imaging system 217 and prisms 218 and 219 .

Fig. 5 zeigt jedes der in Fig. 3 dargestellten optischen Systeme, das entlang der optischen Achse vorliegt. FIG. 5 shows each of the optical systems shown in FIG. 3 that is along the optical axis.

Fig. 6 zeigt ein optisches System, bei welchem lediglich der optische Strahlengang zum Abbilden des Monitor-Bildes aus Fig. 5 genommen ist. FIG. 6 shows an optical system in which only the optical beam path for imaging the monitor image from FIG. 5 is taken.

Das von der Lichtquelle 210 austretende Licht wird durch jede der Beleuchtungslinsen 211 nahezu parallel gemacht und durch den Polarisations-Strahlenteiler 212 hindurchgeschickt, um das Reflexionsdisplay 209 anzustrahlen. Da das reflektierte Licht, dessen Intensität moduliert wird durch das auf dem Display 209 wiedergegebene Bild die Polarisationsorientierung gleichzeitig ändert, wird es durch den Polarisations- Strahlenteiler 212 reflektiert und erreicht das optische Collimator System 214. Das von jedem Display 209 regelmäßig reflektierte Licht wird einmal durch das optische Collimator System 214 an einer Position 221 gebündelt (siehe Fig. 5), um das Primärbild der Lichtquelle zu bilden. Licht für das auf jedem Display 209 abgebildete Bild wird durch das optische Collimator System 214 in einen nahezu parallelen, afokalen Strahl umgewandelt, der durch Prisma 215 geneigt gebrochen wird und das optische Abbildungssystem 217 erreicht. Das optische Abbildungssystem 217 erhält diesen Strahl und bildet das Bild 15, das auf dem Display 209 in der Position 206 durch die Brechungsprismen 218 und 219 wiedergegeben wird. Auf diese Weise beobachtet der Betrachter 13 dieses Bild durch jedes Okular 207. Andererseits wird Licht für ein Lichtquellenbild regelmäßig durch jedes Display reflektiert und in einen nahezu parallelen Strahl durch jedes optische Abbildungssystem 217 umgewandelt, so daß das Okular 207 diesen Strahl aufnimmt, um das Bild der Lichtquelle 210 in der Position seiner Austrittspupille abzubilden. In diesem Falle tritt das Licht für die Lichtquelle wenigstens durch jede Pupille. Somit ist es möglich, das Mikroskop-Bild und das Endoskop-Bild gleichzeitig zu betrachten. Durch Einstellen einer Projektionsvergrößerung derart, daß das Bild der Lichtquelle nicht aus der Pupille austritt, wird Beleuchtungslicht wirksam für die Beobachtung ausgenutzt, und man erzielt helle Bilder. Wird das Reflexionsdisplay verwendet, so läßt sich demgemäß Licht von einer Kurzzeit-Lichtquelle (minute light source) ausbreiten, um das Display 209 zu beleuchten. Demgemäß ist es nicht notwendig, ein System mit von hinten einfallendem Licht zu verwenden, so wie bei einem herkömmlichen Transmissions-Display. Demgemäß lassen sich die Displays leicht in das Mikroskop einbeziehen. Wird eine hochwirksame Lichtquelle verwendet wie ein LED, so wird darüberhinaus weniger Wärme erzeugt. The light emerging from the light source 210 is made almost parallel by each of the illuminating lenses 211 and sent through the polarization beam splitter 212 to illuminate the reflection display 209 . Since the reflected light, the intensity of which is modulated by the image displayed on the display 209 , simultaneously changes the polarization orientation, it is reflected by the polarization beam splitter 212 and reaches the optical collimator system 214 . The light regularly reflected by each display 209 is focused once by the optical collimator system 214 at a position 221 (see FIG. 5) to form the primary image of the light source. Light for the image depicted on each display 209 is converted by the optical collimator system 214 into an almost parallel afocal beam, which is refracted at an angle by prism 215 and reaches the optical imaging system 217 . The optical imaging system 217 receives this beam and forms the image 15, which is reproduced on the display 209 in the position 206 by the refraction prisms 218 and 219 . In this way, the viewer 13 observes this image through each eyepiece 207 . On the other hand, light for a light source image is regularly reflected by each display and converted into a nearly parallel beam by each optical imaging system 217 so that the eyepiece 207 receives this beam to image the image of the light source 210 in the position of its exit pupil. In this case, the light for the light source passes through at least every pupil. It is thus possible to view the microscope image and the endoscope image at the same time. By setting a projection magnification so that the image of the light source does not come out of the pupil, illuminating light is effectively used for observation and bright images are obtained. If the reflection display is used, light can accordingly be spread from a short-term light source in order to illuminate the display 209 . Accordingly, it is not necessary to use a back-incident light system as in a conventional transmission display. Accordingly, the displays can be easily included in the microscope. If a highly effective light source is used like an LED, less heat is also generated.

Der sich bewegende Teil 220 des optischen Bildprojektionssystems ist derart aufgebaut, daß beim Justieren des interpupillaren Abstandes jedes Okular 207 zusammen mit der Bildposition 206 bewegt wird. Ein Lichtstrahl, der den festen Teil 216 und den beweglichen Teil 220 miteinander verbindet, ist afokal, und die Richtung der optischen Achse 222 fällt mit der Richtung der Bewegung des bewegten Teiles 220 zusammen. Selbst dann, wenn der bewegte Teil 220 dahingehend bewegt wird, daß er den interpupillaren Abstand justiert, so verlängert und verkürzt sich lediglich der afokale Strahlengang, wie in den Fig. 6 (a) und (b) gezeigt ist. Die Position und der Focus-Zustand des Endoskop-Bildes 16 im Feld bleiben unverändert. Wird bei der ersten Ausführungsform die Justierung des interpupillaren Abstandes durchgeführt, so ist ein zu bewegendes optisches System lediglich ein Teil eines jeden optischen Systems zum Projizieren des Monitor-Bildes. Die Re-Justierung der Position des bei der Justierung des interpupillaren Abstandes eingeschlossenen projizierten Bildes ist nicht erforderlich. Somit ist bei der ersten Ausführungsform die Beobachtung zweier Bilder durch ein einziges Okular bei Justierung des interpupillaren Abstandes kompatibel.The moving part 220 of the optical image projection system is constructed in such a way that when the interpupillary distance is adjusted, each eyepiece 207 is moved together with the image position 206 . A light beam, which connects the fixed part 216 and movable part 220 with each other is afocal, and the direction of the optical axis 222 coincides with the direction of movement of the moving part 220 together. Even if the moving part 220 is moved to adjust the interpupillary distance, only the afocal beam path is lengthened and shortened as shown in Figs. 6 (a) and (b). The position and the focus state of the endoscope image 16 in the field remain unchanged. If the interpupillary distance is adjusted in the first embodiment, an optical system to be moved is only part of each optical system for projecting the monitor image. It is not necessary to readjust the position of the projected image included in the adjustment of the interpupillary distance. Thus, in the first embodiment, the observation of two images through a single eyepiece when adjusting the interpupillary distance is compatible.

Wird ein chirurgisches Mikroskop, wie oben erwähnt, in Kombination mit Endoskop 5 verwendet, um das Innere der feiner: Höhlung 2a des befallenen Teiles 12 zu betrachten, was mit einem chirurgischen Mikroskop alleine nicht möglich ist, so wird eine Elektronenabbildung, die vom Endoskop 5 aufgenommen wurde, auf jedem der Displays 209 der optischen Bildprojektionssysteme wiedergegeben. Dabei werden die Elektronenabbildungen, die auf den Displays 209 wiedergegeben werden, in die linke und rechte Okular-Bildebene projiziert, entsprechend der Justierung des interpupillaren Abstandes des binokularen Linsentubus 2 im chirurgischen Mikroskop. Auf diese Weise ist es möglich, ein chirurgisches Mikroskop zu schaffen, das es dem Betrachter ermöglicht, das Mikroskop-Bild 15 und das Endoskop-Bild 16 gleichzeitig im Beobachtungsfeld 14 zu beobachten, abgeleitet von dem linken bzw. dem rechten Okular 207 (Fig. 3) des chirurgischen Mikroskops, ungeachtet der Justierung des interpupillaren Abstandes. Weiterhin wird das Endoskop 5 ersetzt durch ein Stereoendoskop, mit dem eine stereoskopische Beobachtung möglich ist. Die Endoskop-Ab bildungen 16 für das linke und das rechte Auge, die somit verfügbar sind, werden auf den Displays 209 für das linke und das rechte Auge der optischen Abbildungsprojektionssysteme 213 wiedergegeben. Demgemäß wird eine stereoskopische Beobachtung nicht nur bezüglich des Mikroskop-Bildes 15, sondern auch bezüglich des Endoskop-Bildes 16 möglich.If a surgical microscope, as mentioned above, is used in combination with endoscope 5 in order to view the inside of the finer: cavity 2 a of the affected part 12 , which is not possible with a surgical microscope alone, an electron image is produced by the endoscope 5 was reproduced on each of the displays 209 of the optical image projection systems. The electron images, which are reproduced on the displays 209 , are projected into the left and right eyepiece image plane in accordance with the adjustment of the interpupillary distance of the binocular lens tube 2 in the surgical microscope. In this way it is possible to create a surgical microscope which enables the viewer to observe the microscope image 15 and the endoscope image 16 simultaneously in the observation field 14 , derived from the left and right eyepieces 207 ( FIG. 3) the surgical microscope, regardless of the adjustment of the interpupillary distance. Furthermore, the endoscope 5 is replaced by a stereo endoscope, with which stereoscopic observation is possible. The endoscope images 16 for the left and right eyes, which are thus available, are shown on the displays 209 for the left and right eyes of the optical image projection systems 213 . Accordingly, stereoscopic observation is possible not only with respect to the microscope image 15 , but also with respect to the endoscope image 16 .

Bei diesem Mikroskop sind die Displays 209 sowie die optischen Collimator Systeme 214, die relativ viel Raum im binokularen Linsentubus 2 einnehmen, die Polarisations-Strahlenteiler 212, die Lichtquelle 210 und die Prismen 215 ortsfest, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Somit braucht für die Bewegung des binokularen Linsentubus 2 kein besonderer Raum bereitgestellt zu werden. Auf diese Weise erhält man ein chirurgisches Mikroskop, das sowohl eine hohe Arbeitseffizienz hat als auch einen geringen Bauraum beansprucht, zusätzlich zu den oben genannten Vorteilen.In this microscope, the displays 209 and the optical collimator systems 214 , which take up a relatively large amount of space in the binocular lens barrel 2 , the polarization beam splitters 212 , the light source 210 and the prisms 215 are stationary, as shown in FIGS. 3 and 4. Thus, no special space needs to be provided for the movement of the binocular lens barrel 2 . In this way, a surgical microscope is obtained that has both high work efficiency and takes up little space, in addition to the advantages mentioned above.

Fig. 7 zeigt die linke und die rechte Mikroskop-Okularabbildung in den optischen Abbildungs-Projektionssystemen. Wie man aus diesen Figuren erkennt, projiziert jedes optische Projektionssystem 213 eine Elektronenabbildung des Displays 209, nämlich der Endoskop-Abbildung 16 im oberen, rechten Eckbereich der linken und rechten Mikroskop-Okular abbildungen, so daß das Mikroskop-Beobachtungsbild 15 stets im Bereich des Zentrums des Mikroskop-Beobachtungsfeldes beobachtet werden kann. Fig. 7 shows the left and right microscope Okularabbildung in the optical imaging projection systems. As can be seen from these figures, each optical projection system 213 projects an electron image of the display 209 , namely the endoscope image 16 in the upper right corner region of the left and right microscope eyepiece, so that the microscope observation image 15 is always in the region of the center of the microscope observation field can be observed.

Hierdurch erhält das Mikroskop-Bild 15 als Hauptbeobachtungsbild, das mit dem Endoskop-Bild 16 kompatibel ist, eine Führungsrolle. Ein zu beobachtender Gegenstand, gesehen im Bereich des Zentrums des Mikroskop-Beobachtungsfeldes, ist ein Fokussierpunkt für das Mikroskop mit einer Autofokus-Funktion; demgemäß wird das Mikroskop-Beobachtungsbild 15 stets im Zentrum des Mikroskop-Beobachtungsfeldes betrachtet. Bei der ersten Ausführungsform stellt der Bereich des Zentrums des Mikroskop-Be obachtungsfeldes kein Hindernis bezüglich der Benutzung der Autofokus-Funktion dar, mit welchem das Mikroskop-Beobachtungsbild 15 beobachtet werden kann. Obgleich bei dieser Ausführungsform die auf jedem Display 209 wiedergegebene Elektronenabbildung auf jede der rechten und linken Okular- Bildebenen des Mikroskopes projiziert wird, kann das Bild auf eine der beiden - linken oder rechten - Okular-Bildebenen projiziert werden.This gives the microscope image 15 a leading role as the main observation image, which is compatible with the endoscope image 16 . An object to be observed, seen in the area of the center of the microscope observation field, is a focusing point for the microscope with an autofocus function; accordingly, the microscope observation image 15 is always viewed in the center of the microscope observation field. In the first embodiment, the area of the center of the microscope observation field does not constitute an obstacle to the use of the autofocus function with which the microscope observation image 15 can be observed. In this embodiment, although the electron image displayed on each display 209 is projected onto each of the right and left eyepiece image planes of the microscope, the image can be projected onto one of the two - left or right - eyepiece image planes.

Da das in Fig. 7 gezeigte Diagramm auch zur Veranschaulichung der zweiten Ausführungsform dienen kann, die später noch beschrieben werden soll, ist der Umfang einer jeden der Endoskop-Abbildungen 16 von kreisförmiger Gestalt schwarz dargestellt. Dieser Bereich erscheint jedoch dunkel oder als Mikroskop-Abbildung, gebildet aus einem Mikroskop-Strahl, der vom Hintergrund des Prismas 219 kommt, je nach den Eigenschaften des Prismas 219.Since the diagram shown in FIG. 7 can also serve to illustrate the second embodiment, which will be described later, the circumference of each of the endoscope images 16 of a circular shape is shown in black. However, this area appears dark or as a microscope image, formed from a microscope beam that comes from the background of prism 219 , depending on the properties of prism 219 .

Die erste Ausführungsform verwendet ein sogenanntes Feld-Folgesystem (field sequential system), um Farbabbildungen wiederzugeben. Wird auf jedem Display 209 ein Farbbild wiedergegeben, so muß die Lichtquelle 219 die drei Primärfarben Blau, Grün, Rot emittieren. In diesem Falle wird beispielsweise eine Vorrichtung als Lichtquelle 210 verwendet, bei welcher LED parallel und nah beieinander angeordnet sind und Blau, Grün und Rot emittieren. Man muß lediglich aufeinanderfolgend Licht dieser Farben derart emittieren, daß eine Synchronisation mit einer Feld-Folgeabbildung hergestellt wird, die auf dem Display 209 erscheint. Eine solche Lichtquelle ist leicht und trägt aufgrund ihrer kompakten Bauweise zur raumsparenden Konstruktion des gesamten Mikroskops bei. Gleichzeitig verhindert sie, daß die Temperatur des binokularen Linsentubus des chirurgischen Mikroskops über ein erlaubtes Maß ansteigt. In diesem Falle wird die Anordnung auch derart getroffen, daß jegliches emittierte Licht der drei Primärfarben durch den Pupillendurchmesser eines jeden Okulars 207 hindurchtritt, und daß damit das Farbbild erhalten wird. Das Lichtquellenbild einer jeden Farbe wird im Pupillendurchmesser abgebildet, wodurch die Arbeitseffizienz des Lichtes gesteigert und ein helles Bild erhalten wird. Werden mehrere Lichtemitter individueller Primärfarben, so wie in Fig. 8 gezeigt, in einer Ebene angeordnet, so daß das gesamte Quellenbild größer als die Pupille des Okulars 207 ist, so ist das Quellenbild der einzelnen Farben in der Pupille enthalten, obgleich das optische System nicht ganz ausgerichtet ist. Auf diese Weise erhält man ein helles Farbbild, das bezüglich der Farbe gleichförmig und bezüglich der Farb-Reproduzierfähigkeit gut ist. Obgleich in Fig. 8 die lichtemittierenden Teile der drei Primärfarben in unterschiedlichen Formen wiedergegeben sind, so veranschaulicht diese Ansicht dennoch den Unterschied der Farben und bringt nicht zum Ausdruck, daß die Gestalten der jeweiligen lichtemittierenden Teile mit den Farben variieren. Wird jede Pupille des Betrachters, vorgesehen in der Pupillenposition, in mehr oder minder geringem Maße in einer Richtung normal zur optischen Achse verschoben, so kann das Bild aufgrund von Änderungen der Intensität der einzelnen, in die Pupille eintretenden Farben flimmern oder flackern. Um diesen Nachteil zu verringern, kann ein Diffusor-Element vor die Lichtquelle für die einzelnen Farben plaziert werden, um die Positionen der lichtemittierenden Teile gleichförmig zu machen, obgleich eine gewisse Lichtmenge verlorengeht. In diesem Falle kann daran gedacht werden, einen Diffusor als Lichtquelle zu verwenden.The first embodiment uses a so-called field sequential system to reproduce color images. If a color image is reproduced on each display 209 , the light source 219 must emit the three primary colors blue, green and red. In this case, a device is used as the light source 210 , for example, in which LEDs are arranged in parallel and close to one another and emit blue, green and red. It is only necessary to emit light of these colors in succession in such a way that synchronization is established with a field sequence image which appears on the display 209 . Such a light source is light and, due to its compact design, contributes to the space-saving construction of the entire microscope. At the same time, it prevents the temperature of the binocular lens barrel of the surgical microscope from rising above an allowed level. In this case, the arrangement is also made such that any emitted light of the three primary colors passes through the pupil diameter of each eyepiece 207 , and so that the color image is obtained. The light source image of each color is imaged in the pupil diameter, which increases the working efficiency of the light and a bright image is obtained. If several light emitters of individual primary colors are arranged in one plane, as shown in Fig. 8, so that the entire source image is larger than the pupil of the eyepiece 207 , the source image of the individual colors is contained in the pupil, although the optical system is not is completely aligned. In this way, a bright color image is obtained which is uniform in color and good in color reproducibility. Although the light-emitting parts of the three primary colors are shown in different shapes in FIG. 8, this view nevertheless illustrates the difference in colors and does not express that the shapes of the respective light-emitting parts vary with the colors. If each pupil of the viewer, provided in the pupil position, is shifted to a greater or lesser extent in a direction normal to the optical axis, the image may flicker or flicker due to changes in the intensity of the individual colors entering the pupil. To alleviate this disadvantage, a diffuser element can be placed in front of the light source for the individual colors to make the positions of the light emitting parts uniform, although some amount of light is lost. In this case it can be considered to use a diffuser as a light source.

Als Elektronenabbildung, wiedergegeben auf jedem Display 209, kann ein Bild von einem fotographischen System wiedergegeben werden, beispielsweise von einer Videokamera, wie auch das Endoskop-Bild oder ein Bild aus Computergrafik, ein Wellenform-Bild, wie ein solches, das auf einem Nervenmonitor wiedergegeben wird, erforderlich für chirurgische Operationen, oder eine andere Elektronenabbildung kann direkt wiedergegeben werden. As an electron image, displayed on each display 209 , an image can be displayed by a photographic system, for example by a video camera, as can the endoscope image or an image from computer graphics, a waveform image such as that displayed on a nerve monitor becomes necessary for surgical operations, or another electron image can be reproduced directly.

Die erste Ausführungsform verwendet ein Reflexions-Flüssigkristalldisplay als Reflexionsdisplay. Weiterhin wird ein Reflexions-ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay verwendet, das eine gute Ansprechempfindlichkeit aufweist, um die Bildqualität zu steigern. Die Erfindung ist jedoch nicht auf jegliche Art von Display beschränkt. Es kann jede andere Art von Reflexionsdisplay verwendet werden.The first embodiment uses a reflection type liquid crystal display as Reflection display. Furthermore, a reflection ferroelectric Liquid crystal display used, which has good responsiveness to increase the image quality. However, the invention is not based on limited to any type of display. It can be any other type of Reflection display can be used.

Second embodiment

Fig. 9 zeigt die zweite Ausführungsform, bei welcher eine Licht-Blockier einrichtung im bewegten Teil eines jeden optischen Bild-Pro jektionssystems der ersten Ausführungsform angeordnet ist. In dieser Figur erkennt man das Licht-Blockierelement 17, ein Prisma 18 sowie die Pupille 19 des Betrachters. Man erkennt ferner einen Abbildungspunkt O. Bei dieser Ausführungsform wird das Licht-Blockierelement 17 zum Blockieren eines Teiles des Mikroskopstrahles im bewegten Teil 220 angeordnet (Fig. 6), der entsprechend der Justierung des interpupillaren Abstandes des binokularen Linsentubus 2 eines jeden optischen Bild-Projektionssystems 213 der ersten Ausführungsform bewegt wird. Das optische Bild-Projektionssystem 213 wird derart angeordnet, daß ein Teil ohne Bild in einem Teil des Mikroskop-Beobachtungsbildes 15 erzeugt wird (7), und zwar durch das Licht-Blockier element 17; das auf dem Display 209 wiedergegebene Bild wird auf diesen Teil projiziert. Fig. 9 shows the second embodiment, in which a light blocking device is arranged in the moving part of each optical image projection system of the first embodiment. In this figure, the light blocking element 17 , a prism 18 and the pupil 19 of the viewer can be seen. An imaging point O can also be seen. In this embodiment, the light blocking element 17 for blocking a part of the microscope beam is arranged in the moving part 220 ( FIG. 6), which in accordance with the adjustment of the interpupillary distance of the binocular lens barrel 2 of each optical image projection system 213 of the first embodiment is moved. The optical image projection system 213 is arranged such that a part without an image is generated in a part of the microscope observation image 15 (FIG. 7 ), namely by the light blocking element 17 ; the image displayed on the display 209 is projected onto this part.

Bei der zweiten Ausführungsform wird das lichtblockierende Element 17 auch als Reflexionselement verwendet, um eine Lichtstrahl von jedem Display 209 zu reflektieren, um im binokularen Linsentubus 2 Raum zu sparen. Da es sich vermeiden läßt, daß das Mikroskop-Beobachtungsbild 15 und das Endoskop-Bild 16 einander überlappen, läßt sich mit dieser Konstruktion ein scharfes, gleichzeitiges Beobachtungsbild für den Betrachter 13 herstellen. Ist das auf jedem Display 209 wiederzugebende Monitor-Bild jedoch ein anderes als das Endoskop-Bild, beispielsweise das Wellenform-Bild, wie jenes, das auf dem Nervenmonitor wiedergegeben wird, so gibt es auch hier kein Problem, selbst dann, wenn das Bild dem Mikroskop-Beobachtungsbild 15 überlagert wird. Das Licht-Blockierelement 17 zum blockieren eines Teiles des Lichtstrahles des chirurgischen Mikroskops läßt sich daher durch einen Halbspiegel ersetzen. In diesem Falle kann ein monotones Bild ausreichend sein. Demgemäß muß lediglich eine Lichtquelle für weiße Farbe oder eine einzelne Lichtquelle, wie eine LED für monochromatisches Licht verwendet werden, statt einer Lichtquelle für Rot, Grün und Blau.In the second embodiment, the light blocking member 17 is also used as a reflection member to reflect a light beam from each display 209 to save space in the binocular lens barrel 2 . Since it can be avoided that the microscope observation image 15 and the endoscope image 16 overlap one another, a sharp, simultaneous observation image for the viewer 13 can be produced with this construction. However, if the monitor image to be reproduced on each display 209 is different from the endoscope image, for example the waveform image such as that which is reproduced on the nerve monitor, there is no problem here either, even if the image corresponds to that Microscope observation image 15 is superimposed. The light blocking element 17 for blocking part of the light beam of the surgical microscope can therefore be replaced by a half mirror. In this case, a monotone picture may be sufficient. Accordingly, only a light source for white color or a single light source, such as an LED for monochromatic light, has to be used instead of a light source for red, green and blue.

Third embodiment

Fig. 10 zeigt die dritte Ausführungsform, bei welcher ein bewegliches Prisma im beweglichen Teil 220 eines jeden optischen Bild-Beobachtungssystems 213 der ersten Ausführungsform angeordnet ist. Man erkennt ein bewegliche Prisma 20, das aus der mittels ausgezogener Linien dargestellten Position in die mittels gestrichelter Linien dargestellte Position verbracht werden kann. Insbesondere läßt sich Prisma 20, entsprechend Prisma 219 der ersten Ausführungsform, vom Betrachter 13 willkürlich bewegen. Das Endoskop-Bild 16 wird damit in das Beobachtungsfeld 14 des Betrachters projiziert, abgeleitet von jedem Okular 207 des chirurgischen Mikroskops, und mit der Bewegung des Prismas 20 außerhalb des Beobachtungsfeldes verbracht. Entschließt sich der Betrachter bei dieser Konstruktion, auf das Endoskop-Bild 16 zu verzichten, so kann er das Endoskop-Bild 16 aus dem Beobachtungsfeld verschieben. Fig. 10 shows the third embodiment in which a movable prism is arranged in the movable part 220 of each optical image observation system 213 of the first embodiment. A movable prism 20 can be seen , which can be moved from the position shown by means of solid lines to the position shown by means of dashed lines. In particular, prism 20 , corresponding to prism 219 of the first embodiment, can be moved arbitrarily by viewer 13 . The endoscope image 16 is thus projected into the observation field 14 of the viewer, derived from each eyepiece 207 of the surgical microscope, and is moved outside of the observation field with the movement of the prism 20 . With this design, if the viewer decides to do without the endoscope image 16 , he can move the endoscope image 16 out of the observation field.

Fourth embodiment

Fig. 11 zeigt eine optische Anordnung einer vierten Ausführungsform des binokularen Linsentubus des chirurgischen Mikroskops in jenem Falle, in welchem das optische System von Fig. 2 jenem von Fig. 4 überlagert wird. Diese Ausführungsform weist dieselbe Anordnung wie die erste Anordnung auf, ausgenommen dessen, daß die Linsenanordnung eines jeden optischen Collimator Systems 214 und die Position eines jeden optischen Abbildungssystems 217 anders sind. Die Funktion und der Effekt des gesamten optischen Systems der vierten Ausführungsform sind jedoch dieselben wie bei der ersten Ausführungsform. Für im wesentlichen gleiche optische Elemente sind dieselben Bezugszeichen verwendet, wie bei der ersten Ausführungsform, um eine unnötige Beschreibung zu vermeiden. FIG. 11 shows an optical arrangement of a fourth embodiment of the binocular lens tube of the surgical microscope in the case in which the optical system of FIG. 2 is superimposed on that of FIG. 4. This embodiment has the same arrangement as the first arrangement, except that the lens arrangement of each optical collimator system 214 and the position of each optical imaging system 217 are different. However, the function and the effect of the entire optical system of the fourth embodiment are the same as in the first embodiment. The same reference numerals are used for essentially the same optical elements as in the first embodiment in order to avoid an unnecessary description.

Fig. 12 zeigt eine optische Anordnung der vierten Ausführungsform entsprechend Fig. 2. FIG. 12 shows an optical arrangement of the fourth embodiment corresponding to FIG. 2.

Fig. 13 ist eine rechtsseitige Ansicht von Fig. 12. Fig. 13 is a right side view of FIG. 12.

Fig. 14 ist eine Ansicht des Gegenstandes von Fig. 12 von unten. Figure 14 is a bottom view of the article of Figure 12.

In den Fig. 11-13 bezeichnen ausgezogene und gestrichelte Linien der optischen Elemente Positionen vor und nach dem Verschieben dieser Elemente im Zuge der Justierung des interpupillaren Abstandes im binokularen Linsentubus 2.In Figs. 11-13 describe the solid and dotted lines positions of the optical elements before and after the moving these elements in the course of adjustment of the distance interpupillaren in binocular lens barrel. 2

Fifth embodiment

Fig. 15 zeigt die Einzelheiten eines jeden optischen Okularsystems des chirurgischen Mikroskops sowie das Umfeld des Augenpunktes der fünften Ausführungsform des chirurgischen Mikroskops. Man erkennt in dieser Ausführungsform eine Austrittspupille 223, gebildet aus dem optischen, mikroskopischen System, sowie eine Austrittspupille 224, gebildet aus dem optischen Bild-Projektionssystem. Bei dieser Ausführungsform sind die Austrittspupille 223, gebildet aus dem optischen Mikroskopsystem, und die Austrittspupille 224, gebildet aus dem optischen Bild-Projektionssystem, durch jedes Okular 207 der ersten Ausführungsform, in derselben Position überlagert. Der Durchmesser der Austrittspupille 224 ist größer als jener der Austrittspupille 223. Verbringt der Betrachter 13 sein eines Auge zum Augenpunkt 208, um das Mikroskop-Beobachtungsbild 15 zu beobachten, so kann er bei dieser Konstruktion das Mikroskop-Beobachtungsbild 15 betrachten sowie die Elektronen-Abbildungen auf dem Display 209, projiziert auf die Mikroskop-Okular-Bildebene, d. h., das Endoskop-Bild 16, und zwar gleichzeitig. Da die fünfte Ausführungsform derart gestaltet ist, daß die Austrittspupille 224 einen größeren Durchmesser als die Austrittspupille 223 hat, und außerdem einen größeren Durchmesser als die menschliche Pupille (2,5 mm), so lassen sich beide Bilder bei fast derselben Helligkeit betrachten, zusätzlich zu dem Vorteil des Reflexionsdisplays 209. Fig. 15 shows the details of each optical ocular system of the surgical microscope and the vicinity of the eye point of the fifth embodiment of the surgical microscope. An exit pupil 223 , formed from the optical, microscopic system, and an exit pupil 224 , formed from the optical image projection system, can be seen in this embodiment. In this embodiment, the exit pupil 223 formed from the microscope optical system and the exit pupil 224 formed from the image projection optical system through each eyepiece 207 of the first embodiment are superimposed in the same position. The diameter of the exit pupil 224 is larger than that of the exit pupil 223 . If the observer 13 moves one eye to the eye point 208 in order to observe the microscope observation image 15 , then in this construction he can observe the microscope observation image 15 and the electron images on the display 209 , projected onto the microscope ocular image plane , that is, the endoscope image 16 , at the same time. Since the fifth embodiment is designed such that the exit pupil 224 has a larger diameter than the exit pupil 223 and also a larger diameter than the human pupil (2.5 mm), both images can be viewed at almost the same brightness, in addition to the advantage of the reflection display 209 .

Sixth embodiment

Die Fig. 16 (a), (b) und (c) sind perspektivische Ansichten, die einen binokularen Linsentubus, dessen Querschnitt sowie jedes Okularbild des chirurgischen Mikroskops zeigen. Bei dieser Ausführungsform ist ein Gehäuse 2' vorgesehen. Dieses kann aus einer Richtung senkrecht zur optischen Achse (durch Pfeil veranschaulicht) in einen Raum zwischen den Okularen 207 und den optischen Abbildungssystemen 202 innerhalb des binokularen Linsentubus 2 eingeführt werden. Die Reflexionsdisplays 209, die Polarisations-Strahlenteiler 212, die aus LEDs aufgebauten Beleuchtungsflächen 210 sowie die Feldlinsen 201' (condenser lenses) sind in das Gehäuse 2' fest einbezogen. Wird Gehäuse 2', so wie in Fig. 16 (b) gezeigt, in den binokularen Linsentubus 2 eingeführt, so wird jedes Monitor- Bild, nämlich Endoskop-Bild 16, wie in Fig. 16 (c) gezeigt, auf das Beobachtungsbild 14 projiziert. Bei dieser Konstruktion läßt sich Gehäuse 2' nach oben ausziehen, um die Displays 209 aus den optischen Beobachtungsstrahlengängen des Mikroskops zu entfernen. Nunmehr ist es möglich, lediglich das Mikroskop-Beobachtungsbild 15 zu betrachten.The Fig. 16 (a), (b) and (c) are perspective views showing a binocular lens barrel, the cross section and each eyepiece of the surgical microscope. In this embodiment, a housing 2 'is provided. This can be introduced from a direction perpendicular to the optical axis (illustrated by the arrow) into a space between the eyepieces 207 and the optical imaging systems 202 within the binocular lens barrel 2 . The reflection displays 209 , the polarization beam splitters 212 , the illumination surfaces 210 constructed from LEDs and the field lenses 201 '(condenser lenses) are firmly incorporated into the housing 2 '. When housing 2 'is inserted into the binocular lens barrel 2 as shown in FIG. 16 (b), each monitor image, namely endoscope image 16 , as shown in FIG. 16 (c), is placed on the observation image 14 projected. With this construction, the housing 2 'can be pulled out upwards in order to remove the displays 209 from the optical observation beam paths of the microscope. It is now possible to view only the microscope observation image 15 .

Seventh embodiment

Fig. 17 zeigt die siebte Ausführungsform des chirurgischen Mikroskops. Die Ausführungsform hat dieselbe Anordnung wie die sechste Ausführungsform mit der folgenden Ausnahme: die Reflexions-Bild-Displays 209, die Polarisations-Stahlenteiler 212, die Lichtquellen 210 und die Feldlinsen 210' sind unmittelbar im binokularen Linsentubus 2 angeordnet, so daß jeder Polarisations-Strahlenteiler 212 derart angeordnet ist, daß er in den optischen Strahlengang oder aus diesem herausbewegt werden kann, um das Monitor-Bild einzuführen oder zu entfernen, nämlich das Endoskop-Bild 15, in oder aus dem Beobachtungsfeld 14. Fig. 17 shows the seventh embodiment of the surgical microscope. The embodiment has the same arrangement as the sixth embodiment with the following exception: the reflection image displays 209 , the polarization steel splitters 212 , the light sources 210 and the field lenses 210 'are arranged directly in the binocular lens barrel 2 so that each polarization beam splitter 212 is arranged such that it can be moved into or out of the optical beam path in order to insert or remove the monitor image, namely the endoscope image 15 , into or out of the observation field 14 .

Die sechste und die siebte Ausführungsform benötigen nicht die optischen Relais Systeme zum Projizieren der Monitor-Bilder. Deshalb können sie derart gestaltet sein, daß die Reflexions-Flüssigkristalldisplays 209 von geringer Größe und Dicke sind, verglichen mit herkömmlichen Transmissions-Flüssig kristalldisplays. Außerdem kann der binokulare Linsentubus 2 sehr kompakt gehalten werden, was die Bedienungsfreundlichkeit des Mikroskops verbessert.The sixth and seventh embodiments do not require the optical relay systems to project the monitor images. Therefore, they can be designed so that the reflection liquid crystal displays 209 are small in size and thickness as compared with conventional transmission liquid crystal displays. In addition, the binocular lens barrel 2 can be kept very compact, which improves the ease of use of the microscope.

Eighth embodiment

Fig. 18 zeigt die wesentlichen Teile der achten Ausführungsform. Diese Ausführungsform weist dieselbe Anordnung wie die erste auf, ausgenommen dessen, daß eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD) als Reflexionsdisplay-Element verwendet wird; es wird Licht von jeder Lichtquelle 210 direkt auf den DMD unter geneigter Richtung projiziert, ohne Verwenden Polarisations-Strahlenteilers 212. Eine zweite Lichtquelle mit einem Diffusor-Ele ment, bei welchem rotes, grünes und blaues Licht überlagert werden, wird als die einzelne Lichtquelle 210 abgebildet, so daß Licht von jeder Lichtquelle auf die Austrittspupille des Mikroskops projiziert wird. Fig. 18 shows the essential parts of the eighth embodiment. This embodiment has the same arrangement as the first, except that a digital micromirror device (DMD) is used as the reflection display element; light from each light source 210 is projected directly onto the DMD in an inclined direction without using polarization beam splitter 212 . A second light source with a diffuser element, in which red, green and blue light are superimposed, is imaged as the single light source 210 so that light from each light source is projected onto the exit pupil of the microscope.

In Fig. 18 ist jede Lichtquelle 210 aus drei LEDs 210a aufgebaut, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren, ferner aus einer Kondenserlinse 210b, einer Diffusionsplatte 210c und einer Blende 210d. Man sieht ferner Projektionslinsen 225 für Beleuchtungslicht, DMDs 226 und Spiegel 227. Jede DMDs 226 umfaßt eine Mehrzahl von Spiegeln 226a. Diese sind in einer Matrixform (minute matrix form) angeordnet. Diese Elemente sind derart aufgebaut, daß der Neigungswinkel der Spiegel 226a entsprechend einzelnen Pixeln, entsprechend den Bildsignalen verändert werden, wobei die Lichtintensität moduliert wird. Jeder der Spiegel 226a (minute mirrors) ist derart beschaffen, daß sein Winkel sich normalerweise um +/-20° ändert. Fällt das beleuchtende Licht auf die Elemente in geneigter Richtung, so wird das Licht in einer Richtung senkrecht zu den Flächen der Elemente oder in einer völlig anderen Richtung reflektiert. Diese Ein-Aus-Operation wird wiederholt, wobei die Helligkeit eines jeden Elementes moduliert wird. Da die Beleuchtung für jede DMD 226 aus der geneigten Richtung vorgesehen wird, ohne daß der Halbspiegel benötigt wird und da moduliertes Licht des Bildes auch ohne das Erfordernis des Halbspiegels gesehen wird, läßt sich ein helles Bild erzielen.In Fig. 18, each light source 210 is constructed from three LEDs 210 a, which emit red, green and blue light, further from a condenser lens 210 b, a diffusion plate 210 c and an aperture 210 d. Projection lenses 225 for illuminating light, DMDs 226 and mirrors 227 can also be seen . Each DMD 226 comprises a plurality of mirrors 226 a. These are arranged in a matrix form (minute matrix form). These elements are constructed in such a way that the angle of inclination of the mirrors 226 a is changed in accordance with individual pixels, in accordance with the image signals, the light intensity being modulated. Each of the mirrors 226 a (minute mirrors) is designed such that its angle normally changes by +/- 20 °. If the illuminating light falls on the elements in an inclined direction, the light is reflected in a direction perpendicular to the surfaces of the elements or in a completely different direction. This on-off operation is repeated, modulating the brightness of each element. Since the illumination is provided for each DMD 226 from the inclined direction without the need for the half mirror and because modulated light of the image is seen even without the need for the half mirror, a bright image can be obtained.

Gemäß der achten Ausführungsform wird eine Kolorierung der Endoskop- Bilder wie folgt erreicht: wird rotes Licht emittiert von einer der LEDs 210a für die drei Farben Rot, Grün und Blau, so wird eine Abbildung entsprechend dem Bild des roten Lichtes auf jeder DMD 226 wiedergegeben, gleichzeitig mit der Emission des roten Lichtes. Dieselbe Prozedur wird sodann bezüglich des grünen und des blauen Lichtes ausgeführt. Das Farbbild wird sodann durch eine Nachbildfunktion des Auges erkannt. Werden die LEDs 210a für die drei Farben Rot, Grün und Blau auf die Fläche einer Pupille des Mikroskopes projiziert, so wie sie sind, so ist es unvermeidlich, daß das Flackern und die Unausgewogenheit der Farben des Bildes entstehen, wenn die Position des Auges geringfügig verschoben wird. Um diese Mängel zu verringern, wird Licht der drei Farben überlagert und auf die Diffusorplatte 210c mittels der Kondenserplatte 210b projiziert. Sobald die Kante des projizierten Bildes durch die Blende 210d freigeräumt ist, wird die Diffusorplatte 210c als Sekundär-Lichtquelle verwendet. Von der Sekundär- Lichtquelle herrührendes Licht wird auf die Austrittspupille des Mikroskops über die DMD 226 projiziert. Das Farbbild wird in jedes optische Collimator System 210 durch den Spiegel 227 eingeführt (Fig. 4).According to the eighth embodiment, the endoscope images are colored as follows: if red light is emitted by one of the LEDs 210 a for the three colors red, green and blue, an image corresponding to the image of the red light is reproduced on each DMD 226 , simultaneously with the emission of the red light. The same procedure is then carried out with respect to the green and blue light. The color image is then recognized by an after-image function of the eye. If the LEDs 210a for the three colors red, green and blue are projected onto the surface of a pupil of the microscope as they are, it is inevitable that the flickering and the imbalance of the colors of the image arise when the position of the eye is shifted slightly. To reduce these shortcomings, light of the three colors is superimposed and the diffuser plate 210 c b projected by the Kondenserplatte 210th As soon as the edge of the projected image is cleared by the aperture 210 d, the diffuser plate 210 c is used as a secondary light source. Light originating from the secondary light source is projected onto the exit pupil of the microscope via the DMD 226 . The color image is introduced into each optical collimator system 210 through mirror 227 ( Fig. 4).

Ninth embodiment

Die Fig. 19 (a), (b) und (c) zeigen die neunte Ausführungsform des chirurgischen Mikroskops. Dies sind perspektivische Ansichten, die jeden Okulartubus darstellen, der linker Hand und rechter Hand des Mikroskops angeordnet ist, ferner einem Querschnitt hiervon, und schließlich ein Okularbild des chirurgischen Mikroskops. Diese Ausführungsform ist jeder Okulartubus, wie aus Fig. 19 (b) erkennbar, mit einem Gehäuse 2'' ausgestattet, in dem die Lichtquelle 210 fest montiert ist, eingeschlossen die LEDs 210a für die drei Farben Rot, Grün und Blau, die Diffusorplatte 210c davor, und die Blende 210d davor, ferner die Kondenserlinse 210', den Polarisations-Strahlenteiler 212, eine Kondenserlinse 228, das Reflektor- Bilddisplay 209 und eine Kondenserlinse 229. Die neunte Ausführungsform ist ferner derart gestaltet, daß das Monitor-Bild, nämlich das Farb-Endoskop-Bild 16, so wie in Fig. 19 (c) gezeigt, auf das Beobachtungsfeld 14 derart projiziert wird, daß ein Prisma 230 entlang der optischen Achse der Linse 229 verschiebbar ist und dabei in den optischen Strahlengang des Okulars 207 eingeschoben oder aus diesem herausgenommen werden kann. Gemäß dieser Anordnung wird Licht von der Lichtquelle 210 emittiert, nachdem es im Bereich des Polarisations-Strahlenteilers 212 gebündelt wurde, durch den Strahlenteiler 212 hindurchgeschickt, und beleuchtet das Display 209 auf dessen gesamter Fläche, um das Display 209 durch die Kondenserlinse 228 anzustrahlen. Sodann wird das hier aufgenommene Licht, dessen Helligkeit moduliert wurde, reflektiert, und wiederum in einen nahezu afokalen Strahl durch die Kondenserlinse 228 umgewandelt. Nachdem das Licht durch den Polarisations-Strahlenteiler 212 reflektiert wurde, wird es in der Position der Bildebene des Mikroskops durch das Prisma 230 durch die Kondenserlinse 229 abgebildet. Das Lichtquellenbild wird in der Pupillenposition durch das Okular 207 gebildet. Das Lichtquellenbild in der Pupillenposition wird derart gestaltet, daß es größer als der Pupillendurchmesser des Mikroskops und damit der Elektronenabbildung ist, d. h., daß das Endoskop-Bild immer dann beobachtet werden kann, wenn das Mikroskop-Beobachtungsbild gesehen wird.The Fig. 19 (a), (b) and (c) show the ninth embodiment of the surgical microscope. These are perspective views illustrating each eyepiece tube located on the left hand and right hand of the microscope, a cross section thereof, and finally an eyepiece image of the surgical microscope. In this embodiment, each eyepiece tube, as can be seen from FIG. 19 (b), is equipped with a housing 2 ″ in which the light source 210 is fixedly mounted, including the LEDs 210 a for the three colors red, green and blue, the diffuser plate 210 c in front, and the aperture 210 d in front, further the condenser lens 210 ', the polarization beam splitter 212 , a condenser lens 228 , the reflector image display 209 and a condenser lens 229 . The ninth embodiment is further designed such that the monitor image, namely the color endoscope image 16 , as shown in Fig. 19 (c), is projected onto the observation field 14 such that a prism 230 along the optical axis the lens 229 is displaceable and can be inserted into or removed from the optical beam path of the eyepiece 207 . According to this arrangement, light from the light source 210 , after being bundled in the region of the polarization beam splitter 212 , is sent through the beam splitter 212 and illuminates the display 209 over its entire area in order to illuminate the display 209 through the condenser lens 228 . The light recorded here, the brightness of which has been modulated, is then reflected and in turn converted into an almost afocal beam by the condenser lens 228 . After the light is reflected by the polarization beam splitter 212 , it is imaged in the position of the image plane of the microscope by the prism 230 through the condenser lens 229 . The light source image is formed in the pupil position by the eyepiece 207 . The light source image in the pupil position is designed such that it is larger than the pupil diameter of the microscope and thus of the electron image, that is to say that the endoscope image can be observed whenever the microscope observation image is seen.

Sind die Displays, wie oben erwähnt, gemäß der neunten Ausführungsform in den linken und rechten Okularteilen untergebracht, so brauchen die optischen Relais Systeme zum Justieren des interpupillaren Abstandes nicht verwendet zu werden, und die gesamte Konstruktion wird dadurch sehr kompakt. Da eine Einrichtung zum Einführen bzw. Herausnehmen des Prismas 230 in oder aus dem optischen Strahlengang vorgesehen ist, ist es möglich, ein Bild wiederzugeben, dessen Teil entfernt ist, oder das Gesamtbild, oder ein anderes Bild, ohne das Bild wiederzugeben. Prisma 230 läßt sich sodann mittels eines Halbspiegels leicht wieder zurückführen, mit dem das Bild der hinteren Fläche gesehen wird. Wird jede der DMDs, so wie bei der achten Ausführungsform beschrieben, verwendet, so wird der Polarisations-Strahlen teiler 212 überflüssig und man erzielt ein helleres Endoskop-Bild.If, as mentioned above, according to the ninth embodiment, the displays are accommodated in the left and right eyepiece parts, the optical relay systems for adjusting the interpupillary distance need not be used, and the entire construction is thereby very compact. Since a device for inserting or removing the prism 230 into or out of the optical beam path is provided, it is possible to reproduce an image whose part is removed, or the overall image, or another image without reproducing the image. Prisma 230 can then easily be returned by means of a half mirror with which the image of the rear surface is seen. If each of the DMDs is used as described in the eighth embodiment, the polarization beam splitter 212 becomes superfluous and a brighter endoscope image is obtained.

Das chirurgische Mikroskop, das in dieser Beschreibung erwähnt ist, kann durch das Stereomikroskop ersetzt werden, da hierbei derselbe Effekt erzielt wird.The surgical microscope mentioned in this description can be replaced by the stereomicroscope, as this has the same effect becomes.

Claims

1. stereomicroscope for observing a microscope observation image ( 15 ) and a monitor image ( 16 ) through each of eyepieces ( 207 ) which are used together, characterized in that the stereomicroscope is provided with a monitor image display system, which has a light source ( 210 ) and reflection displays ( 209 ) so that each image of said light source is formed in the position of the pupil of each eyepiece or in the region thereof.

2. Stereomicroscope according to claim 1, characterized in that each reflection display ( 209 ) is a ferro-electric liquid crystal re flexion display that receives light from the light source in order to modulate its reflection intensity.

3. Stereo microscope according to claim 1, characterized in that each reflection display ( 209 ) has a digital micromirror device.

4. Stereo microscope according to one of claims 1-3, characterized in that the stereo microscope is further equipped with optical imaging systems, each for incorporating the monitor image ( 16 ) into the microscope observation image ( 15 ).

5. Stereomicroscope according to claim 1, characterized in that the Light source has a light-emitting part for three primary colors, so that in each case an emitted light of the primary colors in the diameter the exit pupil of each of the eyepieces mentioned

6. A stereomicroscope according to claim 1, characterized in that said light source ( 210 ) has a light-emitting part for white or monochromatic light, so that light emitted by the light-emitting part is included in the diameter of the exit pupil of each eyepiece.

7. stereomicroscope for viewing a microscope observation image ( 15 ) and a monitor image ( 16 ) through each of eyepieces ( 207 ) which are used together, characterized in that the stereomicroscope is provided with a light source ( 210 ) with reflections -Monitor image displays that use very high electrical liquid crystals that in turn receive light from the light source to modulate a reflection intensity, optical relay systems for transmitting reflected light from the displays to eyepiece parts that are shared, and optical imaging systems, respectively to include in the said microscope observation image the monitor image transmitted from each of said optical relay systems.

8. Stereomicroscope according to claim 7, characterized in that each optical relay system has an afocal optical beam path.

9. stereomicroscope, which allows a microscopic observation image ( 15 ) and a monitor image ( 16 ) to be viewed through each of eyepieces ( 207 ) which are used together, characterized in that a monitor image display system with a light source ( 210 ) and reflection displays ( 209 ) for receiving light from said light source are provided in a binocular lens barrel ( 2 ) which carries said eyepieces, so that each of the images of the light source in the position of the pupil of each eyepiece or in the region thereof is mapped.

10. Stereomicroscope according to claim 9, characterized in that the monitor image display system is constructed such that the monitor image ( 16 ) in the observation field of said microscope observation image ( 15 ) in or out of this can be moved.

11. A stereomicroscope according to claim 9 or 10, characterized in that each reflection display ( 209 ) is a liquid crystal reflection display which collects light from said light source in order to modulate its reflection intensity.

12. A stereomicroscope according to claim 9 or 10, characterized in that each of said reflection displays ( 209 ) comprises a digital micromirror device which receives light from said light source in order to modulate its reflection intensity.