用于产生物场的立体图像的光学观察仪器和方法

摘要

根据本发明的光学观察仪器、特别是手术显微镜或外窥镜，其包括具有镜头组件和至少一个电子图像接收器(12、12')的光学单元(10)，其中光学单元(10)具有第一立体通道(11)和第二立体通道(11')，所述第一立体通道具有第一射束路径并且所述第二立体通道具有第二射束路径，以借助至少一个电子的图像接收器(12、12')接收物场(4)的立体图像，并且其中第一射束路径和第二射束路径伸延经过镜头组件。仪器还具有保持设备，光学单元(10)围绕第一转动轴线(13)可转动地支承在所述保持设备处，所述第一转动轴线与镜头组件的轴线至少近似地重合，其中光学观察仪器(1)具有相对于镜头组件的轴线偏折的观察方向并且包括用于将第一和第二射束路径偏转到镜头组件中的设置在镜头组件的物侧的偏转元件。本发明还涉及一种用于产生物场的立体图像的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的光学观察仪器、特别是手术显微镜或外窥镜，以及涉及一种用于产生物场的立体图像的方法。

背景技术

为了在人体或动物身体处进行外科手术时观察手术场，已知如下光学观察仪器，所述光学观察仪器允许外科医生和可能的其他人员精确或放大地观察身体处的手术场，其中同时，没有显著地限制到手术场的入口。这种光学观察仪器尤其能够构成为手术显微镜或外窥镜。

从DE 10 2011 054 031 A1中已知一种用于从远离患者身体的位置观察和照明患者处的物场的设备，所述设备具有用于观察物场的光学装置和用于照明物场的照明装置。该设备还具有杆，将相对于杆扩展的头部件设置在所述杆的远端端部处，在所述头部件中设置有用于照亮物场的照明单元。纵向延伸的杆能够容纳图像转发器，所述图像转发器将手术场的图像转发至杆的近端端部。这种设备也称为“外窥镜”。所述外窥镜实现在外科手术时从例如25至75cm的工作距离照明和观察手术场，使得外科医生的工作空间实际上不受外窥镜限制。通过连接摄像机实现，在屏幕上显示物场的图像，使得对于外科医生和可能的其他人员可以观察所述图像而不会感到疲劳。可以通过可调节的固持装置保持外窥镜。

在执行外科手术时，对物场的空间感知有助于手术的外科医生。已知的是借助立体光学装置实现对物场的更好的空间感知，在所述光学装置中从大致不同的角度接收物场的两个图像。共同显示立体图像的这两个图像也称为“半图像”或“立体半图像”。这两个半图像单独地显示手术医生的右眼和左眼，使得所述手术医生可以获取物场的空间印象。为此，例如可以设有适合于立体显示的监视器，例如具有交替偏振的屏幕，其中手术医生佩戴具有两个眼片的不同偏振的偏振眼镜。

然而，当使用立体光学装置时出现如下问题，即在围绕平行于光学装置的观察方向的轴线转动时，不仅借助电子图像接收器产生的图像进而还有在屏幕上显示的手术场图像都转动，而且立体光学装置的基线也转动。这同样适用于手术医生改变其位置的情况。在这两种情况下，对于手术医生而言，手术场中的取向变难或甚至不可行。由于立体图像的两个半图像的转动不会引起立体基线、即立体光学装置的孔径的两个中点之间的假想的线的转动，电子图像矫平又是不可行的。因此，失去立体印象。因此有必要的是，能够相应地适配立体光学装置本身的立体基线，以便实现图像矫平或水平线的定向。

根据DE 10 2013 110 543 A1，外窥镜包括杆和设置在杆的远端端部处的用于接收物场的图像的观察光学装置，其中观察光学装置构成为具有至少一个用于接收物场的立体图像的电子图像接收器的立体光学装置。外窥镜具有光学单元，所述光学单元设置在杆的远端端部处的头部件中并且包括观察光学装置。光学单元可以围绕近似平行于观察光学装置的观察方向的转动轴线转动，其中观察方向可以相对于杆的纵轴线偏折大约90°。由此，在外科手术时，为了观察水平设置的物场、如在人体处进行外科手术时的手术场，能够将外窥镜定位在具有竖直向下定向的观察方向的物场之上。在此，能够接收物场的立体图像并且在外窥镜枢转时，执行所接收的且显示的物场图像的矫平以及设定立体基线。

在EP 1 333 305 B1中提出一种用于对物体成像的立体研究系统，所述立体研究系统包括具有光学轴线和物体平面的镜头组件，其中镜头组件接收从空间角区域中的物体平面中发射的物侧的射束并且转变成图像侧的射束。此外，立体研究系统包括用于从图像侧的射束中选择第一对和第二对的子射束的选择器装置和用于产生通过第一和第二对子射束提供的物体图像的显示的图像传递设备。选择器装置构造用于，将子射束中的至少一个的射束横截面相对于图像侧的射束的射束横截面移动，其中设有控制装置，以操控选择器装置来使至少一个子射束的射束横截面沿围绕光学轴线的周向方向移动。

为了通过手术医生观察所接收的图像证实为有利的是，将一个或多个屏幕(监视器)相对于手术医生的位置设置在提高的位置中，使得手术医生能够越过手术场、越过可能使用的外科仪器和越过光学观察仪器来观察在监视器上显示的图像。然而，通常尤其手术显微镜具有长形的且体积大的显微镜主体，所述显微镜主体防止在光学观察仪器之上的不受阻碍的观察，或者会需要监视器处于不利高度的、对于观察者不舒适的位置。在外窥镜的情况下，头部件也可能限制手术医生的视场，其中头部件的结构高度尤其通过光学单元的长度来确定。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学观察仪器，特别是具有立体光学装置的手术显微镜或外窥镜，其不具有上述缺点，其中尤其在观察方向竖直向下定向时，光学观察仪器的竖直结构高度减小。此外，本发明的另一目的是提出一种用于产生物场的立体图像的改进的方法。

该目的通过根据权利要求1的光学观察仪器和通过根据权利要求17的方法来实现。

本发明的有利的改进方案由从属权利要求中得出。

根据本发明的光学观察仪器尤其是医学光学观察仪器，并且优选地构成为手术显微镜或外窥镜。光学观察仪器可以例如用于从身体外部接收人体或动物体处的物场的图像。物场可以是例如外科手术的手术场。在此，观察仪器优选地构成用于从工作距离接收手术场的图像，所述工作距离在外科手术时允许外科医生不受阻碍地进入手术场。工作距离可以例如在大约10至75cm的范围内，优选地在大约15至50cm的范围内。如果在下文中提到光学观察仪器的“使用者”，则借此尤其表示进行手术的外科医生或手术医生；然而，使用者也可以是例如在手术时支持手术医生的人员或手术的其他观察者，或者还可以是光学观察仪器的非医学应用的使用者。

根据本发明的光学观察仪器包括光学单元，所述光学单元具有镜头组件和至少一个电子图像接收器。光学单元构成用于借助至少一个电子图像接收器来接收物场、例如在人体或动物体处的物场的立体图像，进而其构成为立体光学装置。为此，光学单元具有第一立体通道和第二立体通道，所述第一立体通道具有第一射束路径并且所述第二立体通道具有第二射束路径，以接收物场的第一和第二立体半图像。在此能够借助于镜头组件经由第一射束路径将物场成像到第一电子图像接收器上，以便接收第一立体半图像，并且借助于镜头组件将物场经由第二射束路径成像到第二电子图像接收器上，以便接收物场的第二立体半图像。代替第一和第二电子图像接收器，例如也能够使用唯一的图像接收器来接收第一和第二立体半图像，其中将物场的第一和第二立体半图像成像到图像接收器的不同的区域上。接收器接收器接收器至少一个电子图像接收器尤其是CCD或MOSFET图像传感器。

第一和第二射束路径穿过镜头组件。镜头组件尤其用于经由第一或第二射束路径将物场成像在第一和第二图像接收器上或唯一的图像接收器的相应区域上。镜头组件可以包括第一和第二立体通道共用的公共成像光学元件，以及可能其他的成像光学元件，其相应仅与第一或第二立体通道相关联，例如一个或多个前透镜或一个或多个变焦光学装置。但是，镜头组件还可以包括第一立体通道的镜头和第二立体通道的镜头，所述镜头可以彼此分开地构成。镜头组件可以构成为组件，进而形成光学单元的镜头单元。镜头组件尤其构成为透镜系统，但也可以包括用于反射的光学元件。此外，镜头组件可以包括一个或多个滤光器，例如为一个或多个荧光滤光器，所述滤光器与第一和第二立体通道共同相关联或者分别仅与第一或第二立体通道相关联。滤光器可以尤其设计用于观察和接收荧光并过滤荧光的激发光。因此，可以将观察仪器构造用于特别是同时观察通过染料ICG(吲哚菁绿)、荧光素和PPIX(原卟啉-IX)产生的荧光。

镜头组件具有轴线，所述轴线例如可以是由第一和第二射束路径穿过的镜头透镜或透镜系统的光学轴线。在第一和第二立体通道分别具有单独的镜头的情况下，该轴线特别是两个射束路径的中轴线或两个镜头的光学轴线。第一和第二射束路径横向于镜头组件的轴线彼此错开，其中通过第一和第二射束路径之间、尤其在镜头组件的物侧的元件中的连接线确定立体光学装置的立体基线。在镜头组件的物侧，第一和第二射束路径可在包括立体角的情况下彼此成角度地伸延，使得射束路径在优选的工作距离中、例如在大约25cm的距离中相遇或者至少叠加。第一和第二射束路径能够在镜头组件的物侧彼此平行地伸延；工作距离以及立体角于是尤其通过所设定的焦距和/或通过所接收的立体半图像的差异得到或反之亦然。镜头组件的轴线可以特别是在第一和第二射束路径的物侧的部段之间的等分线。

此外，光学观察仪器包括保持设备，所述保持设备优选构造成可调节的，其中光学单元可围绕第一转动轴线转动地支承在保持设备处。第一转动轴线至少近似地与镜头组件的轴线重合，所述镜头组件的轴线例如可以是公共的镜头透镜的光学轴线和/或第一和第二立体通道的光学轴线之间的中轴线。保持设备可以构成为，使得其可以固定在手术台处。由此可以实现，光学单元可以相对于手术台围绕光学轴线转动。通过可转动地支承，可以实现立体基线的旋转，使得立体基线可以对应于使用者的位置和光学观察仪器的定向来设定，以便为使用者在图像矫平或相对于水平线定向的情况下实现自然的立体印象并且实现在物场之内的简单的取向。因此，光学单元的转动优选对应于立体基线围绕垂直于立体基线的轴线的转动。

根据本发明，光学观察仪器具有相对于镜头组件的轴线偏折的观察方向并且包括偏转元件，所述偏转元件设置在镜头组件的物侧，并且构造和设置成将第一和第二射束路径偏转到镜头组件中。光学偏转元件可包括一个或多个反射面。在此，观察方向尤其是在第一和第二立体通道的观察方向之间或者在第一和第二射束路径的物侧部段之间的中间方向。因此，光学偏转元件构造和设置成将第一和第二射束路径从它们各自的观察方向偏转到镜头组件中进而偏转到第一和第二立体通道的光学元件中以产生第一和第二立体半图像，其中第一和第二射束路径的观察方向之间的中间方向对应于观察仪器的观察方向，所述观察方向相对于镜头组件的轴线偏折。相应地，尤其第一和第二射束路径的物侧的部段之间的中轴线或角平分线可以视作为光学观察仪器的观察轴线，所述观察轴线的方向对应于观察方向，物侧的部段在优选的工作距离下相交。于是，第一和第二射束路径的物侧的部段或它们各自的观察方向与观察轴线分别形成一个角度，所述角度对应于立体角的一半。在第一和第二射束路径的物侧的部段彼此平行地伸延的情况下，光学观察仪器的观察方向对应于第一和第二射束路径的观察方向，并且观察轴线特别是在第一和第二射束路径的物侧的部段之间的中轴线，所述中轴线相对于镜头组件的轴线偏折。

这尤其意味着，通过光学偏转元件从相对于镜头组件的轴线偏折的观察方向至少近似地沿镜头组件的轴线的方向将光学观察仪器的物侧的射束路径偏转到镜头组件中。物侧的射束路径可以通过始于物场发射到锥形的空间角区域中的射束形成，所述空间角区域包围观察轴线，所述射束通过偏转元件偏转至镜头组件，其中所述射束中的形成第一和第二射束路径且进入第一或第二立体通道的光学元件中的射束为了产生第一或第二立体半图像而在至少一个电子图像接收器上成像。在此，观察轴线是锥形的空间角区域的轴线，所述空间角区域具有大致对应于立体角的张角。特别地，由偏转元件偏转的、出自物场的射束在相应的空间角区域中射到镜头组件上，使得入射光的相应部分到达第一和第二立体通道中并且在相关的图像接收器上或图像接收器的区域上成像，其中所述空间角范围包围镜头组件的轴线。

通过使光学观察仪器具有相对于镜头组件的轴线偏折的观察方向，可以实现尤其有利的操作，其中所述光学观察仪器特别是立体手术显微镜或立体外窥镜。尤其由此可以实现，光学单元在镜头组件的轴线方向上的结构长度不沿观察方向延伸，其中，光学单元的结构长度尤其可以通过第一和第二射束路径的长度确定，进而可以通过对光学观察仪器所提出的光学要求来预设。因此，当光学观察仪器的观察方向竖直向下指向人体或动物体处的手术场时，光学观察仪器的竖直结构高度、例如立体外窥镜的头部件的结构高度不通过光学单元的结构长度预设，而是可以选择得更小。由此，可以减小或避免在观察相对置设置的监视器时对手术医生的视野的限制。

此外，可以通过将光学偏转元件设置在镜头的远侧，以简单的方式实现光学观察仪器的相对于镜头组件的轴线偏折的观察方向。由于光学单元以及通过光学单元的第一和第二立体通道的布置所限定的立体基线可以至少近似地围绕镜头组件的轴线或围绕射束路径的中轴线转动，在此可以以尤其简单且有利的方式实现将立体基线的方向匹配于使用者的位置和匹配于观察仪器的定向以及立体图像的矫平。因此，例如在光学观察仪器的观察方向指向躺在手术台上的患者的身体区域或手术场上的情况下，可以以简单的方式对于使用者的不同位置设定立体基线，使得立体图像得到身体表面的所观察的区域或手术场的自然的、空间的且矫平的印象。因此，可以以该方式实现，手术医生可以自由地定位光学单元并且于是根据其位置和自然的或优选的水平线设定立体基线，其中同时可以避免显著地限制其视野。

特别地，光学单元在此相对于保持设备并且相对于偏转元件可转动地受到支承。

观察方向优选相对于镜头组件的轴线至少偏折近似90°。由此可以实现，在观察方向近似竖直向下定向的情况下，这对于外科手术通常是尤其适宜的观察方向，光学单元沿大致水平的方向延伸并且可围绕近似水平的轴线转动，以便设定立体基线的方向。由此可以实现，一方面，可自由进入物场，尤其对于手术医生可自由地进入手术场，并且另一方面，越过光学观察仪器尽可能不受阻碍地观察监视器是可行的，所述监视器例如可以相对于手术医生设置在手术台的旁边。

光学单元以特别优选的方式具有长形构成的或长形延伸的壳体，所述壳体在下文中称为光学壳体，并且所述壳体至少近似地在镜头组件的轴线方向上延伸。在此，特别地，光学单元的光学元件、特别是镜头组件、优选光学单元的所有光学元件或所有透镜都容纳在光学壳体中。光学单元的长形的或长形延伸的构造实现了第一和第二射束路径用于产生两个立体半图像的尤其有利的设计方案。根据该实施方式，因此光学壳体的纵向方向至少近似平行于镜头组件的轴线，并且第一转动轴线至少近似平行于光学壳体的纵向方向，其中光学单元相对于所述第一转动轴线可转动地支承在保持设备处。因此，光学观察仪器可以例如保持在手术台上方，使得观察方向近似沿竖直方向向下定向并且光学单元或光学壳体的纵向方向水平定向，其中所述光学单元或光学壳体的纵向方向近似平行于光学装置装置的轴线和第一转动轴线。由此，一方面提供光学单元的尤其有利的构型，并且另一方面为使用者实现，在不明显限制工作区域和视野的情况下越过光学观察仪器观察到监视器。光学壳体可以是例如手术显微镜的显微镜主体。

根据本发明的特别优选的实施方式，光学单元的光学壳体相对于保持设备围绕第一转动轴线可转动地被支承并且包含：光学单元的光学元件，特别是镜头组件，优选包含光学单元的所有光学元件或所有透镜；和至少一个电子图像接收器，例如至少两个电子图像接收器，以接收第一和第二立体半图像，其中光学观察仪器的观察方向还相对于第一转动轴线如之前描述的那样偏折例如90°。

根据本发明的优选的实施方式，镜头组件包括物侧的前透镜，其中第一和第二射束路径伸延穿过前透镜。在这种情况下，镜头组件的轴线特别是前透镜的光学轴线或中轴线，所述光学轴线或中轴线优选同时可以是在第一和第二射束路径之间或在第一和第二射束路径的光学轴线之间的中轴线。第一和第二射束路径或它们的光学轴线尤其关于镜头组件的轴线对称地伸延穿过前透镜，其中第一和第二射束路径的物侧的部段可以彼此平行或彼此成角度地伸延，并且近似地围成立体角并且第一和第二射束路径的连接于前透镜的图像侧的部段可彼此平行且平行于镜头组件的轴线伸延。根据本发明的该实施方式，因此光学观察仪器包括：具有镜头组件和至少一个电子图像接收器的光学单元，其中所述镜头组件具有物侧的前透镜，其中光学单元具有第一立体通道和第二立体通道，所述第一立体通道具有第一射束路径并且所述第二立体通道具有第二射束路径，以借助至少一个电子图像接收器接收物场的立体图像，并且其中第一射束路径和第二射束路径伸延经过前透镜；和保持设备，光学单元围绕第一转动轴线能够转动地支承在所述保持设备处，所述第一转动轴线至少与前透镜的光学轴线近似地重合，其中光学观察仪器具有设置在前透镜的物侧的偏转元件，偏转元件用于将第一和第二射束路径从其相应的观察方向偏转到镜头组件中，其中观察方向的中间方向相对于前透镜的光学轴线偏折，其中所述中间方向是观察仪器的观察方向。由此，可以实现具有大的光学单元的转动角度范围的尤其简单的设计方案。

光学偏转元件尤其优选地包括优选刚好一个、倾斜于镜头组件的轴线的平面镜。偏转元件尤其可构造成这种平面镜。在光学观察仪器的观察方向相对于镜头组件的轴线近似偏折90°的情况下，平面镜的面法线与镜头组件的轴线近似成45°。平面镜优选地仅具有唯一的反射面，以避免产生两次反射。通过使偏转元件构成为倾斜于镜头组件的轴线、例如倾斜于前透镜的光学轴线，可以实现尤其轻便且简单的构型。替选地，偏转元件可以构成为棱镜或棱镜装置。

光学偏转元件优选设置在保持设备处。光学偏转元件例如可以固定地设置，尤其不可相对转动地设置在保持设备处。通过使光学单元围绕第一转动轴线转动，光学单元、特别是光学壳体因此同时相应地相对于光学偏转元件转动。这实现了特别简单和稳定的构型以及观察仪器的进一步简化的操作。另外，如此实现通过使用者将立体基线对准期望的水平线，而无需改变仪器的通过偏转元件确定的观察方向。

替选地，光学偏转元件可以相对于保持设备并且相对于光学单元、特别是相对于光学壳体可转动地设置，特别是可围绕第一转动轴线转动地设置。光学偏转元件例如可以相应地可转动地设置在保持设备处。由此，可以提供用于调节观察仪器的观察方向和用于选择物场的附加的设定方案。

光学偏转元件可以有利地设置在保持设备处，使得所述光学偏转元件由使用者在操作或配置光学观察仪器时能够被完全或部分地取下。通过偏转元件这样能脱开地固定于保持设备处，能够简化观察仪器的操作和清洁，以及也在没有偏转元件的情况下实现观察仪器的使用。

根据本发明的有利的实施方式可以设置成，光学偏转元件包括第一和第二镜元件，其中第二镜元件设置在第一镜元件的物侧，使得第一和第二射束路径经由第一和第二镜元件伸延并且分别通过所述镜元件经受偏转。由于通过第二镜元件并且随后通过第一镜元件依次相继地偏转，第一和第二射束路径从它们各自的观察方向偏转到镜头组件中，进而偏转到第一和第二立体通道中。第二镜元件可围绕至少近似垂直于第一转动轴线的枢转轴线可枢转地被支承。特别地，第二镜元件的镜壳体能可转动地支承在第一镜元件的镜壳体处。第一和第二镜元件可以分别构成为倾斜的平面镜，并且分别设置成使射束路径偏转大约90°；因此，形成第一镜元件的平面镜可相对于镜头组件的轴线倾斜例如45°，并将从第二转动轴线方向入射的射束偏转到镜头组件的轴线中，并且形成第二镜元件的平面镜相对于第二转动轴线大约倾斜45°。以该方式，能够提供用于调节光学观察仪器的观察方向的另一设定方案，使得可以改变所观察的物场，而不必每次都必须改变光学单元的空间设置。在第一镜元件围绕第一转动轴线可转动地支承在保持设备处的情况下，可以实现围绕两个轴线调节光学观察仪器的观察方向，并且可以提供用于选择物场的附加的调节方案。

根据本发明的特别优选的实施方式，光学单元与可围绕第二转动轴线转动的操作元件转动耦联，其中第二转动轴线至少近似平行于光学观察元件的观察方向。特别地，可转动的操作元件设置成，使得第二转动轴线与观察轴线或第一和第二射束路径的物侧的部段之间的角平分线大致重合。在此优选地，第二转动轴线与观察方向或观察轴线之间的偏差尽可能小，但例如也可以直至大约20°或直至大约45°。操作元件可以例如构成为可手动转动的转动轮或旋钮，使得光学单元可以通过围绕第二转动轴线转动操作元件来围绕第一转动轴线转动。根据本发明的这一方面，已经认识到，通过使操作元件的转动轴线至少近似平行于观察方向或与观察轴线重合，实现对光学观察仪器的简单且直观的操作以设定立体基线的对准。

操作元件以特别有利的方式可以在与朝物场的方向相反的一侧上设置在光学偏转元件处，例如设置在偏转元件的镜壳体处。由此，一方面，实现了可转动的操作元件的简单且可靠的机械固定，并且另一方面实现了特别简单且直观的操作。

可转动的操作元件优选地经由传动装置与光学单元转动耦联。传动装置特别地可以包括第一和第二齿轮，或者基本上由第一和第二齿轮构成，其中第一齿轮不可相对转动地与可转动的操作元件耦联，并且与第一齿轮啮合的第二齿轮不可相对转动地与光学单元耦联。有利地，第一和第二齿轮可以分别构成为锥齿轮。因此，第一齿轮可借助于操作元件围绕第二转动轴线转动，并且第二齿轮可与光学单元一起围绕第一转动轴线转动，使得通过转动操作元件，使得光学单元可转动以设定立体基线和以将立体半图像矫平。以尤其优选的方式，第一齿轮和第二齿轮可具有相同数量的齿，其中第一齿轮和第二齿轮的直径更优选地近似相同。以该方式实现，通过转动可转动的操作元件来使光学单元转动相同大小。由此可以进一步简化且直观地设计操作。特别地，用于对准立体基线和用于矫平立体图像的操作可以以对应于在普通光学观察仪器中的方式的这种方式来进行。

替选地或附加地可以设置成，光学单元可以由光学观察仪器的使用者抓住并且围绕第一转动轴线手动转动，例如光学壳体可以直接被抓住并且转动。在这种情况下，并非绝对需要如上所述构成的操作元件。由此，可以实现简单的构造以及简单地操作光学观察仪器以设定立体基线的对准。

盖玻璃可以有利地设置在偏转元件的物侧。由此，可以保护偏转元件免受损坏和污染，例如防止灰尘堆积或液体飞溅。以另一有利的方式，盖玻璃可以围绕第二转动轴线转动并且例如经由平行于第二转动轴线伸延的连接轴与可转动的操作元件转动耦联，其中所述连接轴由第二操作元件驱动并引起盖玻璃的相应转动。例如，由此可以实现，将附加的光学元件安置在盖玻璃的物侧或设置在其前方，并在立体基线改变时共同转动。盖玻璃可以倾斜于光学观察仪器的观察轴线设置，特别是以便避免干扰性的散射光。

光学单元优选地包括照明光学器件，其以照明射束路径对物场照明，所述照明射束路径伸延穿过镜头组件。照明光学器件可以包括光源、即例如发光二极管(LED)，和准直光学装置。另一方面，照明光学器件也可以例如构成为用于借助于光导线缆将外部光源与相应的准直光学装置连接的光接口。镜头组件可以具有分束器，以将照明辐射近似地沿镜头组件的轴线方向耦入到光学单元的射束路径中，以对物场照明，或者例如，照明辐射可以在没有分束器的情况下侧向近似朝物场的方向射入到镜头组件中。通过使由照明光学器件输出的照明辐射朝物场的方向穿过镜头组件投影以及同样经由偏转元件偏转，可以以尤其简单的方式实现，在光学单元的每种可能的定向的情况下，并且只要光学偏转元件可被转动以改变观察方向，在偏转元件的每种可行的定向的情况下，照明辐射总是定向到物场上。

替选地，照明光学器件可以设置在偏转元件处并且照明射束路径可以直接地或者经由分束器定向到物场上。由此也可以实现将照明辐射定向到物场上。

保持设备优选地包括搭接光学单元的保持架，其中偏转元件设置在保持架的物侧的端部处。特别地，保持架可以具有转动轴承，光学单元可围绕第一转动轴线转动地支承在所述转动轴承处，其中转动轴承设置在保持架或光学单元的物侧的端部处并且由镜头组件的轴线以及由第一和第二射束路径穿过。保持架优选沿纵向方向或者沿着或平行光学单元的光学轴线搭接光学单元。保持架可以具有另一转动轴承，所述另一转动轴承设置在保持架或光学单元的远离物体的端部处，并且能够通过其例如引导连接线缆，其中光学单元可围绕第一转动轴线转动地支承在两个转动轴承之间。一个或多个转动轴承例如可以构成为滑动轴承。偏转元件尤其设置在物侧的转动轴承的物侧，并且可转动地或固定地与保持架连接。替选地，保持设备例如可以构成为管或杆，在所述管或杆之内容纳光学单元并且可转动地支承在所述管或杆之内，其中第一转动轴线对应于管或杆的纵轴线。进一步替选地，保持设备可以具有柱杆，所述柱杆至少部段地伸延穿过光学单元并且光学单元可转动地支承在所述柱杆上，其中第一转动轴线对应于柱杆的纵轴线。由此，可以提供光学单元的紧凑且坚固的固持。

有利地，可以将锁定装置设置在布置于保持架或光学单元的物侧的端部处的转动轴承处和/或布置在远离物侧的端部处的转动轴承处，通过所述锁定装置将光学单元或光学壳体保持在各自设定的转动位置中。锁定装置可以例如通过转动轴承的摩擦配合或通过棘轮或棘爪形成。在此，棘爪可以特别地被弹簧加载，使得光学单元通过弹簧力保持在所设定的转动位置中，然而棘爪通过手动转动光学单元从相应的卡口中克服弹簧力被抬起。

以更有利的方式，保持设备可包括保持角，其中保持架可转动地设置在保持角处。特别地，保持架可转动地支承在保持设备的保持角处，使得光学单元可以围绕第三轴线转动，所述第三轴线近似垂直于第一转动轴线，并且还可以近似地伸延穿过光学单元的、保持架的和其他设置在保持架处的构件、例如光学偏转元件的重心。保持设备还优选地包括保持臂，其中保持角可转动地和/或可纵向移位地设置在保持臂处。保持角尤其构成为并且可转动地设置在保持臂处，使得保持角在保持臂处的支承部的转动轴线垂直于第三轴线，并且所述转动轴线近似地在光学单元的、保持架的和其他设置在保持架处的组件的重心中相交。由此，可以实现尤其简单地调节光学单元在空间中的位置和取向，其中小的保持力已经足以将光学单元保持在所设定的取向中。因此，光学单元可以由使用者容易地置于如下状况中并且通过保持设备保持在该状况中，即一方面实现对手术场不受阻碍的观察并且另一方面在观察监视器时尽可能小地限制使用者的视野。

替选地，保持架可以设置在保持臂处，优选地可转动地设置在保持臂处。特别地，保持架可以以其远离物体的端部设置在保持臂处，其中保持架直接地或经由转动铰链与保持臂连接。在这种情况下，不需要如上所述构成的保持角。

保持设备可以有利地构成为，使得光学单元的所设定的位置和/或取向可以通过摩擦连接、力配合连接、形状配合连接、电磁地和/或马达驱动地固定。尤其可以设置成，可以手动地执行光学单元相对于保持架的取向、保持架相对于保持角的转动位置和/或保持角相对于保持臂的转动位置和/或位移位置并且通过摩擦连接或借助于电磁制动装置来固定地保持。但是，保持设备也能够以相应的方式构造成以可马达驱动的方式进行调节，并且能够以马达驱动的方式固定光学单元的相应的位置或取向。由此，可以以简单的方式保持观察仪器的通过使用者选择的空间位置和观察方向。

通常，可以手动地或马达驱动地进行光学单元的转动和保持以设定仪器的立体基线的取向。如果马达使该单元转动并且在特定实施方式中也将其保持在所设定的位置中，则该转动也可以自动地进行，在所述转动中经由方位传感器检测光学单元的方位。所述传感器的信号可以由控制装置使用，以确定光学单元相对于实际的水平线、相对于保持臂、相对于保持设备或相对于保持架的方位，并且随后转动光学单元，以便在仪器移动时保持基线的期望的定向或期望的水平线。为此，期望的方位能够由系统自动地确定或者事先或者在使用期间由应用者设定。

保持臂优选地可以马达驱动的方式调节和/或构成为机器人保持臂。在此可以设置成，可以经由操作设备、即例如操纵杆或也经由数据连接借助于机器人控制装置来操作保持臂，其中所述机器人控制装置可以以可编程的方式构成，以便将手术单元置于可预设的位置和/或取向中。光学装置单元以及立体基线的前述转动或自动转动能够替选地或附加地通过转动机器人保持臂的如下部分来进行，保持设备固定在所述部分处。

进一步优选地，操作装置设置在保持架处或集成到所述保持架中，所述操作装置可以包括多个操作键或其他操作元件。因此，例如，可以设有释放键，所述释放键脱开保持臂的固定并且实现手动定位。保持臂在此可以构成和控制成，使得总是承受光学观察仪器的重量，使得实现简单手动定位。此外例如，通过松开释放键，可以触发保持臂的锁定或固定。操作装置可以包括另外的操作元件，例如用于控制光学单元的滤光器和/或用于控制照明光学器件和/或用于控制照相机和视频功能，如用于荧光观察的特殊图像模式或静止图像。所述键可以以本身已知的方式自由编程，以匹配于使用者的需求。

光学观察仪器可以与外部控制装置连接，所述外部控制装置构造用于供应能量并且操控至少一个电子图像接收器以及用于显示所接收的立体图像或用于将相应的图像信号传递给显示装置。所述控制装置例如也可以构成用于对照明装置进行供电和控制和/或用于以马达驱动的方式移动保持设备。

光学观察仪器或外部控制装置优选地包括电子处理器装置，所述电子处理器装置构造用于，镜像和/或交换由至少一个电子图像接收器所接收的立体半图像、优选地镜像和交换由至少一个电子图像接收器所接收的立体半图像。尤其在光学偏转元件仅具有一个或奇数个依次设置在射束路径中的反射面的情况下，对半图像进行电子执行的镜像是有利的。由此，可以实现，产生立体图像并为使用者显示所述立体图像，所述立体图像匹配于使用者的位置并且获得可由使用者直观地检测的物场空间印象。

光学观察仪器优选地构成用于荧光观察，特别是用于立体荧光观察，并且为此可以包括一个或多个可更换的滤光器，以及例如四个电子图像接收器。

根据本发明的光学观察系统包括如上所述那样构成的光学观察仪器和与其连接的控制装置。

根据本发明的用于产生物场的立体图像的方法，将如上所描述那样构成的光学观察仪器的光学单元置于空间位置中。为此，使用者可以例如抓住保持架，并通过调节保持设备手动地置于期望的位置中；但是以马达驱动的方式调节保持设备也是可行的。在此同时，可以设定到要观察的物场的观察方向或观察轴线。然后，通过围绕第一转动轴线转动光学单元，对应于使用者的位置对准立体基线，并矫平立体半图像。为此例如，光学单元的壳体可以由使用者握住并手动地围绕第一转动轴线转动；但是必要时也可由使用者转动可转动的操作元件，所述操作元件设置在偏转元件处，所述偏转元件的转动轴线对应于观察轴线并且所述偏转元件与光学单元转动耦联。优选地，借助于电子处理器装置执行电子镜像和/或交换由至少一个电子图像接收器接收的立体半图像，其中所述电子处理器装置能够与观察仪器或外部控制装置相关联。随后，可能镜像的和/或交换的立体半图像为使用者在适合于立体显示的显示装置上显示。

要理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面还要阐述的特征不仅可以以分别说明的组合使用，还可以以其他组合或单独使用。

附图说明

从下面对优选实施例和所附的附图的描述中得出本发明的其他方面。附图示出：

图1示出根据本发明的光学观察仪器的示例性的原理草图；

图2示出根据本发明的光学观察仪器的第一实施例的侧视图；

图3示出根据本发明的光学观察仪器的第二实施例的斜视图；

图4示出根据本发明的光学观察仪器的第三实施例的部分剖开的侧视图；

图5示出根据图4的光学观察仪器的另一侧视图；

图6示出根据图4的光学观察仪器的调节机构的原理图；

图7示出根据图4的光学观察仪器的调节机构的部分透明的部分视图；

图8示出根据本发明的光学观察仪器的第四实施例的侧视图。

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的光学观察仪器的一个实施例的示意原理图。光学观察仪器1包括光学单元10，所述光学单元具有两个立体通道11、11'，在所示的示例中，所述立体通道分别包括镜头，并且分别将电子图像接收器12、12'与所述镜头相关联。立体通道11、11'可以包括另外的光学元件。在图1中，立体通道11、11'彼此分开地示出；然而，立体通道11、11'或其镜头也可以包括公共的光学元件，例如公共的前透镜(见下文)。立体通道11、11'的镜头分别在相应的图像接收器12、12'上产生设置在物场中的物体2的图像，其中在图1中分别仅部分地示出相应的射束路径。光学单元10围绕第一转动轴线13可转动地支承，所述第一转动轴线对应于光学单元10的镜头组件的一轴线并且在所示的示例中是在立体通道11、11'的镜头的光学轴线之间的中轴线。立体通道11、11'横向于第一转动轴线13彼此偏移，其中光学轴线的偏移量表示观察仪器1的立体基线d。

为了使从物体2的方向入射的射束偏转到立体通道11、11'中或相应的镜头中，光学观察仪器1包括构成为平面镜的偏转镜20，在所述偏转镜处，射束分别反射一次并偏转到立体通道11、11'的镜头。两个立体通道11、11'的观察方向相差立体角α，所述立体角在图1中在两个射束之间示出，所述射束始于物体2的同一点并且由偏转镜20偏转到立体通道11、11'的镜头中；但是，立体通道11、11'的观察方向也可以彼此平行(未示出)。偏转镜20相对于第一转动轴线13倾斜45°，其中两个立体通道11、11'的物侧的射束路径经由偏转镜20的面在光学单元10的不同的转动位置中偏转到相应的镜头中。观察轴线3对应于两个立体通道11、11'的射束路径的物侧部段之间的角平分线，并且相对于第一转动轴线13偏折90°。观察仪器1的观察方向是立体通道11、11'的观察方向之间的中间观察方向，例如观察轴线3可以视作为立体通道11、11'的镜头的光学轴线之间的中轴线的通过偏转镜20偏转的物侧的延续。在所示的实例中，将沿着物体2的观察轴线3入射到偏转镜20上的射束偏转到中轴线中、即第一转动轴线13中，但是其中所述射束没有到达立体通道11、11'之一。通过围绕第一转动轴线13转动光学单元10，可以改变立体基线d的方向，以使其匹配于观察由图像接收器12、12'接收的立体半图像的使用者的位置并相应地对准所示出的立体图像。

图2示出根据本发明的光学观察仪器的第一实施例的部分剖开的侧视图。根据第一实施例以及在另外的实施例中，观察仪器1是手术显微镜。光学单元10相应于手术显微镜的显微镜主体。光学单元10具有光学壳体14，光学和电子组件容纳在所述光学壳体中；在图2中，示出立体通道11的光学组件和电子图像接收器12。

如从图2中可识别出，手术显微镜的显微镜主体，即光学单元10可转动地保持在保持架30中。在保持架30的物侧的端部31处，所述保持架具有板32，光学单元10在所述板上围绕第一转动轴线13可转动地支承在转动轴承33中。在此，两个立体通道11、11'(参见图1)的射束路径伸延穿过转动轴承33。在保持架30的与物侧端部31相反的远离物体的端部36处，所述转动轴承与保持臂40连接，所述保持臂由多个彼此偏折的并且必要时可相互调节的部段构成。保持臂40例如可以被设计为三脚架，所述三脚架可以被固定在手术台处或者也可以独立于手术台站立，但是例如也可以是机器人保持臂。保持架30能可转动地和/或可枢转地与保持臂40连接。供应和信号线路可以伸延经过保持臂40，光学单元10通过所述供应和信号线路与外部的控制装置连接。保持架30可具有用于固定未示出的手柄的固定元件34，以便简化手动调节保持臂40以选择保持架30的位置和取向。

此外，在所示处的示例中倾斜于第一转动轴线成45°的偏转镜20设置在板32的物侧。偏转镜20保持在镜壳体21中，所述镜壳体设置在轴承33的物侧。在所示的示例中，具有偏转镜20的镜壳体21可围绕第一转动轴线13转动地设置在板32处，但是也能不可相对转动地与板32连接。在图2中，定义手术显微镜的观察方向的观察轴线3示出物场4和锥体5，所述锥体包括两个立体通道11、11'的射束路径的物侧部段(见图1)，包括超出偏转镜20的虚拟延长部。

在图3中示出根据本发明的光学观察仪器的第二实施例的部分剖开的斜视图。根据该实施例，观察仪器1具有光学单元10、保持架30和保持臂40，其如图2所述那样构成。在保持架30的物侧的板32处设置有用于转动支承光学单元10的转动轴承33，其中第一镜壳体21与第一偏转镜20设置在转动轴承33的物侧。

根据图3所示的第二实施例，镜壳体21同样围绕第一转动轴线13可转动地被支承。此外，具有第二偏转镜23的第二镜壳体22设置在第一镜壳体21的在射束路径中的物侧的一侧上。如图3中表明，第二镜壳体22保持在第一镜壳体21处，并且能够相对于第一镜壳体21围绕垂直于第一转动轴线13的枢转轴线24转动。在第二镜壳体22处设有用于手动调节第一和第二偏转镜20、23的握持元件25。

在锥体5内从物场4入射的射束由第二偏转镜23近似沿枢转轴线24的方向偏转至第一偏转镜20，并且在那里近似沿第一转动轴线13的方向偏转至光学单元10。因此，第一和第二立体通道的射束路径的物侧部段分别偏转两次大约90°。通过第一偏转镜和第二偏转镜23的转动，可以改变观察仪器1的观察方向，使得可观察的物场4可以在两个方向上位移(在图3中通过箭头6表示)。

在图4至7中示出根据本发明的光学观察仪器的第三实施例的不同的视图。

根据第三实施例，同样为手术显微镜的光学观察仪器1具有光学单元10，光学单元如之前所描述的那样构成，然而如在图4中所示出的那样具有用于连接线缆16的侧向的接口15，经由所述线缆能对光学单元10的未详细示出的照明装置供应电能或光能。线缆16还可以用于与外部控制装置连接，所述外部控制装置用于对电子图像接收器以及光学单元10的可能的其他的电或电子的部件进行能量供应、控制和/或信号传递。将前透镜17设置在转动轴承33附近，第一和第二立体通道11、11'的射束路径(参见图1)伸延经过所述前透镜。前透镜17形成镜头组件的公共的光学元件，所述镜头组件包括其他的光学元件、尤其其他的镜头透镜18、18'，所述镜头透镜在图4中象征性地示出并且分别与立体通道11、11'之一相关联。图4中简化示出的镜头组件，除了前透镜17和镜头透镜18、18'，必要时还包括其他的镜头透镜和/或光学元件。镜头组件构成用于在电子图像接收器12、12'上分别产生物场的图像。如图4中示例性地示出，立体通道11、11'的射束路径在穿过前透镜17之后可以近似彼此平行地伸延。镜头单元10可以包括图4中未示出的其他的光学构件、即例如滤光器、偏转元件和/或电子机械构件；在图4中也未示出光学单元10的壳体。第一和第二实施例的镜头组件能够以与第三实施例中相同的方式构造。

光学单元10借助于转动轴承33以及另一转动轴承35可转动地支承在保持架30处。保持架30近似居中地借助于转动轴承41可转动地支承在保持角42处，所述保持角42借助于另一转动轴承43支承在保持臂40处；此外，保持角42可纵向位移地保持在保持臂40处。转动轴承41和另一转动轴承43的转动轴线彼此垂直并且近似伸延经过设置在保持臂处的部件、即保持架30、光学单元10和下面描述的操作单元50的重心。第一转动轴线在转动轴承41的相应的状态中可以与另一转动轴承43的转动轴线齐平，其中光学装置单10可围绕第一转动轴线转动地支承在保持架30中。

操作单元50包括壳体51，所述壳体不可相对转动地在转动轴承33的区域中在保持架30的物侧的端部31处设置在板32上；但是，操作单元也可以围绕第一转动轴线13可转动地支承在保持架30处，光学单元10可围绕所述第一转动轴线转动。将相对于壳体51固定的偏转镜20设置在操作单元50的壳体51之内，所述偏转镜构成为平面镜并且所述偏转镜用于将第一和第二射束路径从物场偏转至前透镜17并且偏转到第一和第二立体通道11、11'中或另外的镜头透镜18、18'中。将转动轮52设置在壳体51的相反于物场的一侧处，所述转动轮的转动轴线与观察仪器的观察轴线重合。如果观察仪器1定位在要观察的物场之上，则转动轮52因此设置在壳体51的上侧上。如下面更详细描述的那样，光学单元10可以借助于转动轮52围绕第一转动轴线13转动。在壳体51的物侧的一侧处、即就所述意义而言在下侧上，所述壳体通过透明的盖玻璃53闭合(参见图7)。盖玻璃53可以借助于连接轴54转动，所述连接轴将转动轮52的转动传递到盖玻璃53上。

在图5中示出根据第三实施例的光学观察仪器1的另一侧视图，其中可识别保持角42与转动轴承41，将保持架30支承在所述转动轴承处。此外，示出光学单元10与光学壳体14和操作单元50与其壳体51和转动轮52。

在图6中示出传动器的原理图，借助所述传动器将用于使光学单元10转动的转动轮52的转动传递到所述传动器上。如图6中象征性示出，偏转镜20以固定的方式容纳在操作单元50的壳体51中。转动轮52设置在壳体51的上侧处，并且可围绕与光学观察仪器的观察轴线3齐平的转动轴线55转动。第一齿轮56可转动地设置在转动轴线55处，并且不可相对转动地与转动轮52连接。光学单元10可围绕第一转动轴线13转动地支承在未示出的保持架30内(见图4、5)。第二齿轮57设置在第一转动轴线13上，所述第二齿轮与光学单元10不可相对转动地连接。第二齿轮57与第一齿轮56啮合，使得将转动轮52围绕其转动轴线55的转动传递成光学单元10围绕第一转动轴线13的转动。第一和第二齿轮56、57具有相同数量的齿并且具有近似相同的直径，使得转动轮52的转动被传递成光学单元10的相同大的转动。优选地，第一和第二齿轮56、57优选地被构成为锥齿轮。操作单元50的壳体51可以如图4、图5和图7所示地构成，但是根据第三实施例的变型，其也可以包围光学单元10并且例如替代保持架30。

如上所述，第一和第二立体通道11、11'的射束路径通过偏转镜20偏转至光学单元10的前透镜17，并伸延经过第二齿轮57。在所示的示例中，观察轴线3与第一转动轴线13形成角度β＝90°，并且第一和第二射束路径在偏转镜处分别偏转约90°，所述第一和第二射束路径可与观察轴线3或第一转动轴线13分别偏差一半的立体角α。

如图7所示，操作单元50可以具有平行于转动轮52的转动轴线55伸延的连接轴54，所述连接轴经由齿轮58由转动轮52驱动并且经由另一个齿轮59驱动转动环60，盖玻璃53保持在所述转动环处。以这种方式，在转动轮52和光学单元10转动时，可以同时引起盖玻璃53的相应的、优选相同大的转动。

在图8中示出根据本发明的光学观察仪器的第四实施例的侧视图。在该实施例中，光学单元10可转动地支承在其中的保持架30在其远离物体的端部36处固定地与未示出的机器人保持臂连接。可以操控机器人保持臂，使得其独立于光学观察仪器1的位置和取向承受其重量并且固定保持架30的所设定的位置和取向。

操作装置37集成到保持架30中，所述操作装置在上侧具有多个操作键38，操作键用于控制例如设置在光学单元10中的光源或滤光器。与操作键38和尤其操作键之间的手指托架相对置地，将释放键39设置在下侧。通过按压释放键39，脱开保持架30的位置和取向的固定，其中还通过机器人保持臂承载光学观察仪器的重量；保持架30可以手动地置于新的位置和取向中。通过松开释放键39，再次激活保持架30的位置和取向的固定。附加地或替选地，释放可以涉及机器人保持臂，所述机器人保持臂通过操作释放键39转变到悬浮保持的状态中，在所述状态中臂的铰接被部分地脱开，然而保持光学观察仪器1的重量，使得所述光学观察仪器保持其位置。臂与仪器1于是可以由使用者自由地移动。通过放开释放键39，将保持臂再次锁定在所设定的位置中。

为了改变光学单元10的转动位置进而为了匹配立体基线或水平线，光学单元10的壳体14可以由使用者握住并手动转动。通过未示出的闭锁机构保持所设定的转动位置，所述闭锁机构设置在物侧的转动轴承33处。闭锁机构例如包括支承在光学单元10中的棘爪，所述棘爪以弹簧加载的方式接合在与保持架30固定连接的齿轮的闭锁槽中；在手动地转动光学单元10的情况下，克服弹簧力并且棘爪从相应的闭锁槽中抬起，使得光学单元10可以相对于保持架30围绕第一转动轴线13转动。始于图8中示出的直立位置，光学单元10可以围绕转动轴线13在两个方向上分别转动135°。

未示出的偏转镜固定地设置在镜壳体21中，所述镜壳体固定地与保持架30连接，或者可以具有与所述保持架一件式构成的上侧。光学单元的壳体14具有另外的操作元件以及用于线缆的接口15。此外，第四实施例如上所述的那样尤其对应于第一实施例构成。

按照根据本发明的方法，设置在保持臂40或保持架30处的光学单元10由使用者置于期望的空间位置中，例如手动地借助于设置在保持架30处的手柄进行或也以马达驱动的方式通过借助于为此构建的外部控制装置控制相应的执行器来进行。由此，同时可以设定到要观察的物场4的观察方向或观察轴线3；在根据图2的实施例中通过转动镜壳体21或在根据图3的实施例中通过转动镜壳体21、22，可以附加地以一个或两个自由度改变观察方向。在根据图2和图3的实施例中，然后，为了设定立体基线的方向，光学单元10可以由使用者握住并围绕第一转动轴线13手动转动。在根据图4至图7的实施例中，可以通过转动转动轮52来手动地设定立体基线，所述转动引起光学单元10的相应转动。借助于例如可以设置在光学单元10中或外部控制装置中的处理器装置，可以对由图像接收器12、12'接收的立体半图像执行电子镜像。附加地，可以以电子方式进行由图像接收器12、12'接收的立体半图像的交换。然后，将这样处理的半图像在显示装置、即例如为立体显示构建的监视器上示出。以该方式，可以产生和显示立体图像，所述立体图像为使用者提供物场的可直观检测的空间印象。

为了清楚起见，未在所有附图中示出所有附图标记。对于一附图未阐述的附图标记具有与在其他附图中相同的含义。

附图标记列表

1 光学观察仪器

2 物体

3 观察轴线

4 物场

5 锥体

6 箭头

10 光学单元

11，11' 立体通道

12，12' 图像接收器

13 第一转动轴线

14 壳体

15 接口

16 线缆

17 前透镜

18、18' 镜头透镜

20 偏转镜

21 镜壳体

22 镜壳体

23 偏转镜

24 枢转轴线

25 握持元件

30 保持架

31 物侧的端部

32 板

33 转动轴承

34 固定元件

35 转动轴承

36 远离物体的端部

37 操作装置

38 操作键

39 释放键

40 保持臂

41 转动轴承

42 保持角

43 转动轴承

50 操作单元

51 壳体

52 转动轮

53 盖玻璃

54 连接轴

55 转动轴线

56 齿轮

57 齿轮

58 齿轮

59 齿轮

60 转动环