DE10301101A1

DE10301101A1 - Image fraction selection and display appliance e.g. for video-surgery, includes image displacement device for moving image and active image surface relative to one another

Info

Publication number: DE10301101A1
Application number: DE2003101101
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Haisch
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-22

Abstract

A device for selecting part of an image for display with a optical observation device with a viewing/video device (7). The image (5) has a active surface (11) for observing. A shift /displacement device (13a-13c) is arranged in the viewing device (7) or in the optical observing device and is designed so that the image (5) and the active surface (11) can move relative to one another by an amount which exceeds the resolution of the viewing/video device (7). An Independent claim is included for an optical observing device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auswahl eines Bildausschnittes bei einem optischen Beobachtungsgerät sowie ein optisches Beobachtungsgerät mit einer derartigen Vorrichtung.The invention relates to a device to select an image section in an optical observation device and an optical observation device with such a device.

Optische Beobachtungsgeräte, wie etwa Mikroskope, Teleskope oder Endoskope werden bspw. dazu verwendet, kleine, weit entfernte bzw. schwer zugängliche Objekte zu betrachten. In einem solchen Gerät werden die Objekte häufig mittels einer Optik, die im einfachsten Fall eine Objektivlinse sein kann, als Bild oder Zwischenbild auf eine Bildebene bzw. eine Zwischenbildebene, abgebildet. Mittels eines Okulars kann dieses Bild bzw. Zwischenbild vergrößert betrachtet werden. Im Folgenden werden der Einfachheit halber nur die Begriffe Bild und Bildebene verwendet. Es versteht sich jedoch, dass darunter auch ein Zwischenbild bzw. eine Zwischenbildebene zu verstehen sein können.Optical observation devices, such as For example, microscopes, telescopes or endoscopes are used to to look at small, distant or difficult to access objects. In such a device the objects become common by means of optics, which in the simplest case is an objective lens can be as an image or an intermediate image on an image plane or a Intermediate image plane, shown. This can be done with an eyepiece Enlarged view of picture or intermediate picture become. The following are just the terms for simplicity Image and image plane used. However, it is understood that this includes an intermediate image or an intermediate image plane can be understood.

Oftmals besteht der Wunsch, das Bild einer elektronischen Analyse zuzuführen. Außerdem ist es häufig wünschenswert, das Bild nicht nur einer durch das optische Beobachtungsgerät fest vorgegebenen Zahl von Betrachtern zugänglich zu machen. Um das gleichzeitige Betrachten des Bildes durch eine beliebige Zahl von Betrachtern zu ermöglichen, kann das Bild von einer Kamera aufgenommen und das aufgenommene Bild auf einem Monitor oder mehreren Monitoren dargestellt werden. Daneben ermöglicht insbesondere das Aufnehmen des Bildes mit einer digitalen Kamera eine elektronische Analyse des Bildes. Ein mit einer Videokamera kombiniertes Mikroskop, in welchem das Bild vom Bildsensor der Videokamera aufgenommen wird, ist beispielsweise in JP 910 28 99 A beschrieben.There is often a desire to have the image analyzed electronically. In addition, it is often desirable not only to make the image accessible to a number of viewers that is predetermined by the optical observation device. In order to allow the simultaneous viewing of the image by any number of viewers, the image can be taken by a camera and the captured image can be displayed on one or more monitors. In addition, recording the image with a digital camera in particular enables electronic analysis of the image. A microscope combined with a video camera, in which the image is recorded by the image sensor of the video camera, is for example in JP 910 28 99 A described.

Gegenüber dem Betrachten mittels Okular hat das Aufnehmen des Bildes mit einer Kamera jedoch den Nachteil, dass die Auflösung der Kamera unter der des menschlichen Auges liegt. Dies gilt insbesondere für digitale Kameras. Oftmals ist jedoch eine hohe Bildqualität wichtig, so dass ein Ausgleich für die geringere Auflösung der Kamera geschaffen werden muss. Beispielsweise bei Video-Operationsmikroskopen fordern die Chirurgen dieselbe Bildqualität wie bei Operationsmikroskopen mit Okularen. Um dieselbe Bildqualität zu erzielen, ist der Chirurg beim Verwenden eines Video-Operationsmikroskops wegen der gegenüber dem Auge geringeren Auflösung der Kamera gezwungen, bei höherer Vergrößerung zu arbeiten. Je höher der Chirurg die Vergrößerung wählt, desto mehr schränkt er jedoch sein Sehfeld bzw. Objektfeld ein.Compared to viewing using However, the eyepiece has the image taken with a camera Disadvantage that the resolution the camera is below that of the human eye. This is especially true for digital Cameras. However, high image quality is often important, so that a compensation for the lower resolution the camera has to be created. For example, in video surgical microscopes surgeons demand the same image quality as with surgical microscopes with eyepieces. To achieve the same image quality, the surgeon is at Use a video surgical microscope because of the opposite of that Eye lower resolution forced the camera at higher Magnification too work. The higher the surgeon chooses the magnification the more limits more however, he enters his field of view or object field.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für optische Beobachtungsgeräte zu schaffen, welche die genannten Probleme zu überwinden hilft. Außerdem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Beobachtungsgerät mit einer derartigen Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the invention to Device for optical observation devices to create, which helps to overcome the problems mentioned. Besides, is It is an object of the present invention to provide an optical observation device with a such device available to deliver.

Die erste Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, die zweite Aufgabe durch ein optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 12. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The first task is through a Device according to claim 1 solved, the second task by an optical observation device according to claim 12. The dependent Expectations contain advantageous embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Auswahl eines Bildausschnittes bei einem optischen Beobachtungsgerät mit einer Betrachtungsvorrichtung zum Betrachten eines Bildes, welche eine zum Betrachten des Bildes wirksame aktive Fläche aufweist, zur Verfügung gestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Verschiebeeinrichtung umfasst, die derart in der Betrachtungsvorrichtung angeordnet oder im optischen Beobachtungsgerät anzuordnen und derart ausgestaltet ist, dass sich das Bild und die aktive Fläche um einen Betrag gegeneinander verschieben lassen, der die Auflösung der Betrachtungsvorrichtung übersteigt.According to the invention, a device is available for selection an image detail in an optical observation device with a Viewing device for viewing an image, which a has effective active area for viewing the image. The device according to the invention is characterized by the fact that it comprises a displacement device, arranged in the viewing device or in the optical observation device and is designed in such a way that the image and the active area are one Have amount shifted against each other, which is the resolution of the Viewing device exceeds.

Die Betrachtungsvorrichtung kann insbesondere eine Videovorrichtung mit einer Videokamera sein. Die aktive Fläche ist dann durch die aktive Kamerafläche gegeben, welche bspw. die Fläche eines Bildsensors oder einer Kameraoptik, welche das Bild auf einen Bildsensor abbildet, ist. Als Bildsensor kann bspw. ein CCD-Chip (CCD: Charge Coupled Device) Verwendung finden. Der Betrag, um den sich die aktive Kamerafläche und das Bild gegeneinander verschieben lassen ist dann größer, vorzugsweise deutlich größer, als der Pixelabstand des Bildsensors, damit die Verschiebung wahrnehmbar ist.The viewing device can in particular be a video device with a video camera. The active area is then given by the active camera surface, which for example area an image sensor or camera optics, which the image on a Image sensor is. A CCD chip, for example, can be used as the image sensor (CCD: Charge Coupled Device) are used. The amount by which the active camera area and then let the picture move against each other is bigger, preferably significantly larger than the pixel spacing of the image sensor so that the shift is perceptible is.

Die Erfindung beruht auf den folgenden Überlegungen: Aufgrund der geringeren Auflösung einer Videokamera gegenüber dem menschlichen Auge, führt das Betrachten eines vom optischen Beobachtungsgerät erzeugten Bildes mittels einer Videovorrichtung im Vergleich zum Betrachten mit einem Okular zu einer geringeren Bildqualität. Um die geringere Auflösung der Kamera auszugleichen, kann beim Verwenden der Videovorrichtung mit einem höheren Vergrößerungsfaktor für das von der Optik erzeugte Bild als beim Verwenden von Okularen gearbeitet werden. Der höhere Vergrößerungsfaktor führt ohne gleichzeitiges Ändern der Optik jedoch zu einer unerwünschten Einschränkung des Objektfeldes. Die Optik des optischen Beobachtungsgerätes kann nun so ausgelegt werden, dass auch bei einem hohen Vergrößerungsfaktor ein großes Objektfeld vorliegt. Dies bedeutet aber auch, dass die Ausdehnung des Bildes in der Bildebene vergrößert wird. Die aktive Fläche der Kamera kann aber nicht nach Belieben vergrößert werden, ohne rasch an die Grenzen des technisch und finanziell Machbaren zu stoßen. Mit der Kamera kann daher nur ein Ausschnitt des ausgedehnten Bildes aufgenommen werden, welcher der aktiven Kamerafläche entspricht.The invention is based on the following considerations: Due to the lower resolution of a video camera compared to the human eye, viewing an image generated by the optical observation device using a video device leads to lower image quality compared to viewing with an eyepiece. In order to compensate for the lower resolution of the camera, a higher magnification factor for the image produced by the optics can be used when using the video device than when using eyepieces. However, the higher magnification factor leads to an undesirable restriction of the object field without changing the optics at the same time. The optics of the optical observation device can now be designed so that there is a large object field even with a high magnification factor. However, this also means that the extent of the image in the image plane is enlarged. However, the active area of the camera cannot be enlarged at will without quickly reaching the limits of what is technically and financially feasible. With the camera, therefore, only a section of the stretched image that corresponds to the active camera area.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es nun, bei einem ausgedehnten Bild den zu betrachtenden Ausschnitt des Bildes auszuwählen und zu ändern. Der Betrachter ist daher beim Betrachten nicht allein auf den von der aktuellen Position der aktiven Kamerafläche festgelegten Ausschnitt beschränkt, sondern kann durch gegeneinander Verschieben von Bild und aktiver Kamerafläche nach und nach das gesamte Bild betrachten. Die Verschiebeeinrichtung ermöglicht es daher auch bei einer Optik mit großem Objektfeld, also bei einer großen Ausdehnung des Bildes in der Bildebene, das gesamte Objektfeld für die aktive Kamerafläche zugänglich zu machen.The device according to the invention makes it possible now, with an extended image, the section to be viewed of the picture and change. The viewer is therefore not alone in viewing the current position of the active camera area limited, but can be made more active by moving the image against each other camera surface gradually look at the whole picture. The sliding device allows it therefore also applies to optics with a large object field, i.e. one huge Extension of the image in the image plane, the entire object field for the active camera surface accessible close.

Aber auch, wenn das Bild mit einem Okular betrachtet wird, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung von Vorteil sein. Die Vorrichtung bietet auch in diesem Fall die Möglichkeit, mit einer hohen Vergrößerung zu arbeiten, die ein Bild erzeugt, welches größer ist, als die aktive Fläche des Okulars. Als aktive Fläche des Okulars ist diejenige Fläche in der Bildebene anzusehen, die mittels des Okulars der Betrachtung zugänglich ist. Durch Verschieben des Bildes relativ zur aktiven Fläche des Okulars, d.h. relativ zum Okular selbst, kann das gesamte große Bild betrachtet werden. Dadurch kann selbst bei einer hohen Vergrößerung ein großer Objektausschnitt betrachtet werden, ohne dass das Objektiv des Mikroskops verschoben werden muss.But even if the picture with a When viewing the eyepiece, the device according to the invention can be advantageous his. In this case too, the device offers the possibility of with a high magnification too work that produces an image that is larger than the active area of the Eyepiece. As an active area is the surface of the eyepiece to be viewed in the image plane by means of the viewing eyepiece accessible is. By moving the image relative to the active area of the Eyepieces, i.e. relative to the eyepiece itself, the whole big picture can to be viewed as. This can result in a high magnification greater Object detail can be viewed without the lens of the microscope has to be moved.

Die Verschiebeeinrichtung kann in einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart realisiert sein, dass sie einen Aktuator oder mehrere Aktuatoren, bspw. piezoelektrische, elektromotorische oder hydraulische Aktuatoren, zum Verschieben der aktiven Fläche gegenüber dem ortsfesten Bild umfasst, der bzw. die in die Betrachtungsvorrichtung einzubringen ist bzw. sind. Ist die Betrachtungsvorrichtung eine Videovorrichtung, so können der Aktuator bzw. die Aktuatoren in die Kameraaufhängung integriert werden. Umfasst die Betrachtungsvorrichtung ein oder mehrere Okulare, so ist der Aktuator bzw. sind die Aktuatoren z.B. derart in die Okularhalterung zu integrieren, dass sich das Okular bzw. die Okulare gegenüber dem ortsfesten Bild verschieben lassen.The displacement device can be in an embodiment of the device according to the invention realized in this way be one or more actuators, e.g. piezoelectric, electromotive or hydraulic actuators, for displacement the active area across from includes the stationary image that is in the viewing device is or are to be brought in. Is the viewing device one Video device, so the Actuator or the actuators are integrated into the camera suspension. includes the viewing device is one or more eyepieces, so is the actuator or are the actuators e.g. to integrate into the eyepiece holder in such a way that the eyepiece or the eyepieces move relative to the stationary image to let.

In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Verschiebeeinrichtung derart realisiert sein, dass sie ein im Strahlengang der Optik zu plazierendes optisches Element umfasst, das zum Ablenken des Strahlengangs um einen definiert wählbaren Winkel ausgestaltet ist.In an alternative embodiment the device according to the invention the displacement device can be implemented such that it comprises an optical element to be placed in the beam path of the optics, to deflect the beam path by a defined selectable Angle is designed.

In der Ausgestaltung, in welcher die Verschiebung durch Bewegen der aktiven Fläche realisiert wird, erfordert das Ausstatten eines optischen Beobachtungsgerätes mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kein Einführen von zusätzlichen Elementen in die Optik des Gerätes, jedoch eine gegenüber konventionellen Geräten aufwendigere Kameraaufhängung. In der Ausgestaltung, in der die Verschiebung durch eine Ablenkung des Strahlengangs realisiert wird, sind beim Ausstatten eines optischen Beobachtungsgerätes mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zusätzliche Elemente in den Strahlengang der Optik des Gerätes einzuführen, es kann dafür aber eine einfach gestaltete Kameraaufhängung beibehalten werden.In the configuration in which the displacement is realized by moving the active surface equipping an optical observation device with a device according to the invention no introduction of additional Elements in the look of the device, however, compared to conventional ones devices more complex camera suspension. In the embodiment in which the shift is caused by a distraction of the beam path are realized when equipping an optical one observation device with a device according to the invention additional Introduce elements in the beam path of the optics of the device, but there can be one simply designed camera mount to be kept.

In einer Ausgestaltung umfasst das optische Element zwei gegeneinander verdrehbare Prismenkeile, welche derart in den Strahlengang einzufügen sind, dass die Ablenkung durch ein gegeneinander Verdrehen der beiden Prismenkeile herbeiführbar ist.In one embodiment, this includes optical element two mutually rotatable prism wedges, which are to be inserted into the beam path in such a way that the deflection can be brought about by rotating the two prism wedges against one another.

In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das optische Element statt der verdrehbaren Prismenkeile einen oder mehrere verkippbare Spiegel umfassen. Als weitere Alternativen zu den verdrehbaren Prismenkeilen kann das optische Element auch ein um zwei Achsen drehbares Umlenkprisma oder ein Scannersystem umfassen.In an alternative embodiment the device according to the invention can the optical element instead of the rotatable prism wedges or comprise several tiltable mirrors. As further alternatives the optical element can also be used with the rotatable prism wedges comprise a deflecting prism which can be rotated about two axes or a scanner system.

Um einem Betrachter beim Betrachteten des in der Bildebene erzeugten Bildes das Anfahren eines Bildausschnittes zu ermöglichen, umfasst die Betrachtungsvorrichtung vorzugsweise eine Steuereinheit zum Steuern der relativen Verschiebung von Bild und aktiver Fläche. Die Steuereinheit kann eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Kopf- oder Augenbewegung eines Benutzers des optischen Beobachtungsgerätes und eine Übersetzungseinrichtung zum Übersetzen der Kopf- bzw. der Augenbewegung in eine relative Verschiebung von aktiver Fläche und Bild gegeneinander umfassen. Der Benutzer des optischen Beobachtungsgerätes kann die Verschiebung damit auch dann steuern, wenn er, wie bspw. ein operierender Chirurg, keine Hand zum Steuern frei hat.To a viewer while watching of the image generated in the image plane the approach to an image section to allow the viewing device preferably comprises a control unit to control the relative shift of image and active area. The Control unit can have a detection device for detecting the head or eye movement of a user of the optical observation device and a translation facility to translate the head or eye movement in a relative shift of active area and image against each other. The user of the optical observation device can control the shift even if he, such as a operating surgeon, no hand free to control.

Ein erfindungsgemäßes optisches Beobachtungsgerät umfasst eine Betrachtungsvorrichtung zum Betrachten eines Bildes, welche eine zur Betrachtung wirksame aktive Fläche aufweist, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Auswahl eines Bildausschnittes und eine Optik zum Erzeugen des Bildes. Die Optik ist dabei derart ausgelegt, dass die Ausdehnung des Bildes größer als die aktive Fläche der Betrachtungsvorrichtung ist, d.h. im optischen Beobachtungsgerät kann eine Optik Verwendung finden, deren bildseitige Brennweite so groß ist, dass die Bildebene größer als die aktive Fläche ist. Ein derartiges optisches Beobachtungsgerät kann bspw. ein Teleskop, ein Mikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, oder ein Endoskop sein.An optical observation device according to the invention comprises a viewing device for viewing an image, which has an active surface that is effective for viewing, a device according to the invention to select an image section and optics to generate the Image. The optics are designed so that the expansion of the image larger than the active area of the Viewing device, i.e. in the optical observation device Optics are used, the focal length on the image side is so large that the Image plane larger than the active area is. Such an optical observation device can be, for example, a telescope, a microscope, in particular an operating microscope, or an endoscope his.

Um die gegenüber dem menschlichen Auge geringere Auflösung einer Kamera auszugleichen, kann bspw. das in der Bildebene eines mit einer Videokamera versehenen optischen Beobachtungsgerätes abgebildete Objekt gegenüber einem mit Okularen versehenen Gerät mit einer höheren Vergrößerung dargestellt werden. Eine höhere Vergrößerung bedeutet bei gleicher Optik jedoch ein geringeres Objektfeld. Damit das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät bei gleicher Bildqualität wie bei einem mit Okularen ausgestatteten optischen Beobachtungsgerät keine oder keine starke Einschränkung des Objektfeldes aufgrund der höheren Vergrößerung aufweist, ist es mit einer Optik ausgestattet, bei der das in der Bildebene abgebildete Bild eine größere Ausdehnung besitzt, als das Bild in einem mit Okularen ausgestatteten optischen Beobachtungsgerät. Um ein Betrachten des gesamten ausgedehnten Bildes zu ermöglichen, ohne die aktive Fläche der Betrachtungsvorrichtung vergrößern zu müssen, können die Bildebene und die aktive Fläche gegeneinander verschoben werden. Der Betrachter ist daher beim Betrachten des Bildes nicht allein auf den von der aktuellen Position der aktiven Fläche festgelegten Ausschnitt beschränkt, sondern kann durch relatives Verschieben von aktiver Fläche und Bild das gesamte in der Bildebene erzeugte Bild betrachten. Die Verschiebeeinrichtung ermöglicht es daher auch bei einer Optik mit großem Objektfeld, also bei einer großen Ausdehnung des Bildes in der Bildebene, das gesamte Objektfeld für die aktive Fläche der Betrachtungsvorrichtung zugänglich zu machen.In order to compensate for the lower resolution of a camera compared to the human eye, the object depicted in the image plane of an optical observation device provided with a video camera can be displayed with a higher magnification compared to a device provided with eyepieces. However, a higher magnification means a lower ob with the same optics jektfeld. So that the optical observation device according to the invention, with the same image quality as an optical observation device equipped with eyepieces, has no or no severe restriction of the object field due to the higher magnification, it is equipped with an optical system in which the image depicted in the image plane has a greater extent than the image in an optical observation device equipped with eyepieces. In order to enable viewing of the entire extended image without having to enlarge the active area of the viewing device, the image plane and the active area can be shifted relative to one another. When viewing the image, the viewer is therefore not limited to the section determined by the current position of the active area, but can view the entire image generated in the image plane by relatively moving the active area and image. The displacement device therefore makes it possible to make the entire object field accessible to the active surface of the viewing device even with optics with a large object field, that is to say with a large extension of the image in the image plane.

Das optische Beobachtungsgerät kann als ein stereoskopisches Beobachtungsgerät mit mehr als einem Beobachtungskanal ausgebildet sein. In einer Ausführungsform umfasst jeder Beobachtungskanal eine eigene Verschiebeeinrichtung. Das optische Beobachtungsgerät umfasst dann vorzugsweise außerdem eine Kopplungseinrichtung zum Koppeln der Verschiebeeinrichtungen der Beobachtungskanäle derart, dass eine synchrone Verschiebung der stereoskopischen Teilbilder erfolgt. In einer alternativen Ausführungsform ist die Verschiebeeinrichtung derart ausgestaltet, dass sie gleichzeitig auf beide Beobachtungskanäle einwirkt. Dies ist insbesondere dadurch erreichbar, dass als optisches Element ein großes, sich durch beide Beobachtungskanäle erstreckendes optisches Element eingesetzt wird. Eine Kopplungseinrichtung ist dann nicht nötig.The optical observation device can be used as a stereoscopic observation device be formed with more than one observation channel. In a embodiment each observation channel has its own shifting device. The optical observation device then preferably also comprises a coupling device for coupling the displacement devices of the observation channels such that a synchronous shift of the stereoscopic partial images he follows. In an alternative embodiment, the displacement device designed such that it acts on both observation channels simultaneously. This can be achieved in particular by using an optical element a big, through both observation channels extending optical element is used. A coupling device is then not necessary.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.Other features, characteristics and Advantages of the present invention are described below with reference described in the accompanying drawings using exemplary embodiments.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht. 1 shows a first embodiment of the invention in a schematic side view.

2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Draufsicht. 2 shows the first embodiment of the invention in a schematic plan view.

3a u. 3b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht 3a u. 3b shows a second embodiment of the invention in a schematic side view

4a – 4c zeigen zwei Prismenkeile in verschiedenen gegeneinander verdrehten Stellungen 4a - 4c show two prism wedges in different rotated positions

5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht. 5 shows a third embodiment of the invention in a schematic side view.

6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht. 6 shows a fourth embodiment of the invention in a schematic side view.

7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht. 7 shows a fifth embodiment of the invention in a schematic side view.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in den 1 und 2 dargestellt. 1 stellt einen Schnitt entlang der optischen Achse eines Operationsmikroskops dar. Es ist ein abzubildendes Objekt 1, eine Optik 2 mit einer achromatischen Objektivlinse 3 und weiteren, hier nicht näher zu erläuternden Linsen 6 und ein von der Optik 2 in eine Bildebene 4 abgebildetes Bild 5 des Objektes 1 zu erkennen (s. auch 2). Die Optik 2 besitzt eine große bildseitige Brennweite, so dass sie ein großes Bild 5 des Objektes 1 in der Bildebene 4 erzeugt.A first embodiment of the invention is shown schematically in FIGS 1 and 2 shown. 1 represents a section along the optical axis of a surgical microscope. It is an object to be imaged 1 , an optic 2 with an achromatic objective lens 3 and further lenses, which are not explained in more detail here 6 and one from the optics 2 into an image plane 4 pictured image 5 of the object 1 recognizable (see also 2 ). The look 2 has a large image-side focal length, so it has a large image 5 of the object 1 in the image plane 4 generated.

Das Operationsmikroskop ist mit einer Videovorrichtung 7 ausgestattet. Diese umfasst eine Videokamera 9 mit einer aktiven Kamerafläche 11, die kleiner ist, als das von der Optik 2 in die Bildebene 4 abgebildete Bild 5. Die aktive Kamerafläche ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Ausdehnung eines CCD-Chips bestimmt.The surgical microscope is with a video device 7 fitted. This includes a video camera 9 with an active camera area 11 that is smaller than that of the optics 2 into the image plane 4 pictured image 5 , In the exemplary embodiment shown, the active camera area is determined by the expansion of a CCD chip.

Um das gesamte Bild 5 für die Kamera 9, d.h. für die aktive Fläche 11 der Kamera 9, zugänglich zu machen, umfasst die Videovorrichtung 7 vier an der Kamera 9 angreifende piezoelektrische Elemente 13a – 13d, die ein laterales Bewegen der Kamera 9 und damit der aktiven Kamerafläche 11 in der Bildebene 4 ermöglichen. Die piezoelektrischen Elemente 13a – 13d ermöglichen es, durch Anlegen einer Zug- oder Schubkraft an die Kamera 9 die aktive Kamerafläche 11 genau zu positionieren. Zwar sind in 2 vier Aktuatoren 13a – 13d dargestellt, jedoch kann die Bewegung der aktiven Kamerafläche 11 in der Bildebene 4 auch mit weniger Aktuatoren erreicht werden. Bei Verwendung von zwei Aktuatoren müssen diese in der Lage sein, die Kamera 9 bzw. die aktive Kamerafläche 11 sowohl zu „schieben" als auch zu „ziehen"; wird nur ein Aktuator verwendet, so muss dieser in der Lage sein, eine zweidimensionale Bewegung der aktiven Kamerafläche in der Bildebene 4 herbeizuführen.To the whole picture 5 for the camera 9 , ie for the active area 11 the camera 9 to make accessible includes the video device 7 four on the camera 9 attacking piezoelectric elements 13a - 13d which is a lateral movement of the camera 9 and thus the active camera area 11 in the image plane 4 enable. The piezoelectric elements 13a - 13d make it possible to apply a pulling or pushing force to the camera 9 the active camera area 11 to position exactly. Although in 2 four actuators 13a - 13d shown, however, the movement of the active camera surface 11 in the image plane 4 can also be achieved with fewer actuators. When using two actuators, they must be able to hold the camera 9 or the active camera area 11 to both "push" and "pull"; if only one actuator is used, it must be able to move the active camera surface in the image plane in two dimensions 4 bring about.

Zum Steuern der Bewegung der aktiven Kamerafläche 11 umfasst die Videovorrichtung 7 ein System (nicht dargestellt) zum Erfassen der Kopfbewegung des Benutzers, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Chirurg ist. Ein solches System kann beispielsweise ein bekanntes System zur chirurgischen Navigation oder ein referenzfreies Trackingsystem sein. Das Übersetzen der Kopfbewegung in die Bewegung der aktiven Kamerafläche 11 erfolgt mittels einer Übersetzungseinrichtung derart, dass das Bild raumfest erscheint. Wird zum Beispiel zum Betrachten des Bildes ein Head Mounted Display verwendet, welches das von der Kamera aufgenommene Bild mit einem Bildwinkel von 32° × 24°, d.h. 32° in x-Richtung und 24° in y-Richtung, anzeigt, so führt eine Drehung des Kopfes um 4° in x-Richtung zu einer Bewegung der Kamera 9 um ein Achtel der aktiven Kamerafläche 11 in x-Richtung. Ebenfalls möglich ist es, die Bewegung der aktiven Kamerafläche 11 statt über die Kopfbewegung über die Bewegung der Augen (Eye-Tracking) zu steuern. Falls der Benutzer eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Auswahl eines Bildausschnittes ausgestatteten optischen Beobachtungsgerätes die Hände zum Steuern der aktiven Kamerafläche 11 frei hat, so kann die Steuerung statt über die Kopf- oder Augenbewegung einfach anhand eines manuellen Steuerelementes, bspw. eines Joysticks, erfolgen. Der konstruktive Aufwand der Videovorrichtung kann dadurch verringert werden.To control the movement of the active camera surface 11 includes the video device 7 a system (not shown) for detecting the head movement of the user who is a surgeon in the present embodiment. Such a system can be, for example, a known system for surgical navigation or a reference-free tracking system. Translating the head movement into the movement of the active camera surface 11 takes place by means of a translation device in such a way that the image appears fixed in space. If, for example, a head-mounted display is used to view the image, which shows the image recorded by the camera with an angle of view of 32 ° × 24 °, ie 32 ° in the x direction and 24 ° in the y direction, one leads Rotation of the head by 4 ° in the x direction to move the camera 9 by an eighth of the active camera area 11 in X direction. Likewise it is possible to move the active camera surface 11 instead of using the head movement to control the movement of the eyes (eye tracking). If the user of an optical observation device equipped with a device according to the invention for selecting an image section, hands for controlling the active camera area 11 free, the control can be carried out using a manual control element, e.g. a joystick, instead of using the head or eye movement. The design effort of the video device can be reduced.

Anstatt die gesamte Kamera zu verschieben, ist es auch möglich, eine Kamera zu verwenden, in welcher Aktuatoren zum Verschieben des Bildsensors vorhanden sind.Instead of moving the entire camera, is it also possible to use a camera in which actuators to move of the image sensor are present.

An die Stelle der aktiven Kamerafläche kann in einer alternativen Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels auch die aktive Fläche mindestens eines Okulars treten, welches von einer verschiebbaren Okularhalterung gehalten wird. Die von den piezoelektrischen Elementen ausgehende Zug- oder Schubkraft greift dann statt an der Kamera an der Okularhalterung an, um ein laterales Verschieben des mindestens einen Okulars zu ermöglichen.In place of the active camera area can be in an alternative embodiment of the embodiment also the active area kick at least one eyepiece, which from a sliding eyepiece holder is held. The originating from the piezoelectric elements Traction or thrust then attacks the eyepiece holder instead of the camera to to enable lateral displacement of the at least one eyepiece.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 3a und 3b dargestellt. Die dargestellte Videovorrichtung 7 ist wiederum beispielhaft in ein Mikroskop eingebaut. Von der Videovorrichtung 7 des ersten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich die in 3 dargestellte Videovorrichtung 7 dadurch, dass die Kamera 9 ortsfest aufgehängt ist. Die Objektivlinse 3 ist so ausgeführt, dass sie das Objekt 1 nach unendlich abbildet, d.h. aus einem von einem Objektpunkt stammenden divergenten Strahlenbündel ein paralleles Strahlenbündel 14 erzeugt. Das parallele Strahlenbündel 14 ist in den 3a und 3b durch seinen Mittelstrahl (strichpunktiert) und seine Randstrahlen (gepunktet) angedeutet. Durch die weitere Linse 6 wird das Strahlenbündel 14 auf die aktive Kamerafläche 11 fokussiert, d.h. das Objekt von unendlich auf die aktive Kamerafläche 11 abgebildet.A second embodiment of the invention is in the 3a and 3b shown. The video device shown 7 is again built into a microscope as an example. From the video device 7 of the first embodiment differs in 3 shown video device 7 in that the camera 9 is fixed in place. The objective lens 3 is designed to be the object 1 mapped to infinity, ie a parallel beam from a divergent beam coming from an object point 14 generated. The parallel beam 14 is in the 3a and 3b indicated by its central ray (dash-dotted) and its marginal rays (dotted). Through the further lens 6 becomes the bundle of rays 14 on the active camera surface 11 focused, ie the object from infinity to the active camera surface 11 displayed.

Zwischen der Objektivlinse 3 und der weiteren Linse 6 befindet sich ein kofigurierbares optisches Element 15. In einer „neutralen" Konfiguration des optischen Elementes (3a) werden die Strahlen des zur optischen Achse parallelen Strahlenbündels 14 von der Linse 6 auf den Mittelpunkt der aktiven Kamerafläche fokussiert. Unter der „Neutralität" dieser Konfiguration ist Folgendes zu verstehen: Zwar wird das Strahlenbündel 14 in der „neutralen" Konfiguration durch das optische Element 15 lateral versetzt, jedoch ohne sie aus ihrer Richtung abzulenken, d.h. das Strahlenbündel 15 verläuft weiterhin parallel zur optischen Achse. Da alle parallelen Strahlen von der Linse 6 im Wesentlichen auf denselben Brennpunkt fokussiert werden, hat der Versatz des Strahlenbündels keine Auswirkungen auf die Position des Brennpunktes; der Brennpunkt ist daher derselbe, als wenn das optische Element 15 im Strahlengang nicht vorhanden wäre.Between the objective lens 3 and the other lens 6 there is a configurable optical element 15 , In a "neutral" configuration of the optical element ( 3a ) become the rays of the bundle of rays parallel to the optical axis 14 from the lens 6 focused on the center of the active camera area. The "neutrality" of this configuration means the following: 14 in the "neutral" configuration by the optical element 15 laterally offset, but without deflecting them from their direction, ie the beam 15 continues to run parallel to the optical axis. Because all parallel rays from the lens 6 be focused essentially on the same focus, the offset of the beam has no effect on the position of the focus; the focal point is therefore the same as if the optical element 15 would not be present in the beam path.

In anderen als der neutralen Konfiguration des optischen Elementes 15 wird das parallele Strahlenbündel 14 derart abgelenkt, dass seine Strahlen einen Winkel mit der optischen Achse des Mikroskops einschließen (3b). Dieser von der Konfiguration des optischen Elementes 15 abhängige Winkel führt zu einer lateralen Verschiebung des Brennpunktes des Strahlenbündels 14 und damit zu einer lateralen Verschiebung des Bildes 5 relativ zur aktiven Kamerafläche 11.In other than the neutral configuration of the optical element 15 becomes the parallel beam 14 deflected in such a way that its rays form an angle with the optical axis of the microscope ( 3b ). This from the configuration of the optical element 15 dependent angle leads to a lateral shift of the focal point of the beam 14 and thus to a lateral shift of the image 5 relative to the active camera surface 11 ,

Im Folgenden wird das optische Element 15 sowie seine Wirkung auf das parallele Strahlenbündel unter Bezugnahme auf die 4a – 4c näher beschrieben.Below is the optical element 15 as well as its effect on the parallel beam with reference to the 4a - 4c described in more detail.

4a zeigt das optische Element 15 in seiner neutralen Konfiguration. Es umfasst zwei im Strahlengang axial hintereinander angeordnete Prismenkeile 16, 17 mit gleicher Brechzahl n. Die Prismenkeile 16, 17 sind als Zylinder ausgeführt, bei denen die einander abgewandten axialen Endflächen 18, 19 abgeschrägt sind, d.h. die Normalen dieser Endflächen 18, 19 schließen einen Winkel mit der optischen Achse OA des Mikroskops ein. Die beiden einander zugewandten Endflächen 20, 21 der Prismenkeile 16, 17 verlaufen dagegen senkrecht zur optischen Achse OA des Mikroskops, d.h. ihre Normalen verlaufen parallel zur optischen Achse OA. In der neutralen Konfiguration verlaufen außer den einander zugewandten Endflächen 20 und 21 auch die einander abgewandten Endflächen 18 und 19 parallel zueinander. Aufgrund der gleichen Brechzahl n der beiden Prismenkeile 16, 17 führt diese Konfiguration lediglich zu einem Parallelversatz des parallelen Strahlenbündels 14, d.h. die Strahlen des Strahlenbündels verlaufen sowohl vor ihrem Durchtritt durch die Prismenkeile 16, 17 als auch nach ihrem Durchtritt durch die Prismenkeile parallel zur optischen Achse OA. Der Übersichtlichkeit wegen ist in den 4a – 4c lediglich ein Strahl des parallelen Strahlenbündels 14 dargestellt. Das Gesagte gilt jedoch ebenso für die übrigen Strahlen des parallelen Strahlenbündels 14. 4a shows the optical element 15 in its neutral configuration. It comprises two prism wedges arranged axially one behind the other in the beam path 16 . 17 with the same refractive index n. The prism wedges 16 . 17 are designed as cylinders in which the axial end faces facing away from each other 18 . 19 are chamfered, ie the normals of these end faces 18 . 19 form an angle with the optical axis OA of the microscope. The two end faces facing each other 20 . 21 the prism wedges 16 . 17 , on the other hand, run perpendicular to the optical axis OA of the microscope, ie their normals run parallel to the optical axis OA. In the neutral configuration, apart from the mutually facing end surfaces 20 and 21 also the end faces facing away from each other 18 and 19 parallel to each other. Due to the same refractive index n of the two prism wedges 16 . 17 this configuration only leads to a parallel offset of the parallel beam 14 , ie the rays of the beam run both before they pass through the prism wedges 16 . 17 as well as after passing through the prism wedges parallel to the optical axis OA. For reasons of clarity, 4a - 4c only one beam of the parallel beam 14 shown. However, what has been said also applies to the other beams of the parallel beam 14 ,

Die Konfiguration des optischen Elementes 15 kann durch gegeneinander Verdrehen der Prismenkeile 16, 17 mit der optischen Achse OA des Mikroskops als Drehachse geändert werden. In den 4b und 4c sind weitere Konfigurationen der Prismenkeile 16, 17 dargestellt, in denen diese um 180° bzw. 90° relativ zueinander verdreht sind.The configuration of the optical element 15 can be done by twisting the prism wedges against each other 16 . 17 can be changed with the optical axis OA of the microscope as the axis of rotation. In the 4b and 4c are further configurations of the prism wedges 16 . 17 shown in which these are rotated by 180 ° or 90 ° relative to each other.

4 b zeigt eine Konfiguration, in welcher der untere Prismenkeil 17 im Vergleich zur neutralen Konfiguration um 180° gegenüber dem oberen Prismenkeil 16 verdreht ist. Beide Prismenkeile 16, 17 lenken einen einfallenden Strahl in dieselbe Richtung ab. In 4b erfolgt die Ablenkung innerhalb der Zeichenebene nach links, eine Ablenkung aus der Zeichenebene heraus erfolgt in der in 4b dargestellten Konfiguration nicht. Insgesamt lenkt der Durchtritt durch die beiden Prismenkeile 16, 17 den Strahl um einen Winkel θ₁ aus der Richtung der optischen Achse ab, d.h. nach dem Durchtritt schließt der Strahl den Winkel θ₁ mit der optischen Achse OA ein. Durch gemeinsames Drehen der beiden Prismenkeile 16, 17 derart, dass die relative Verdrehung der Prismenkeile 16, 17 um 180° zueinander erhalten bleibt, also die Konfiguration nicht geändert wird, kann der abgelenkte Strahl um die optische Achse OA gedreht werden. Bei dieser Drehung beschreibt der abgelenkte Strahl eine Kegelfläche mit einem Öffnungswinkel, der durch die Ablenkung θ₁ gegeben ist. Somit kann mit dieser Konfiguration eine Ablenkung des einfallenden Strahls in alle auf der Kegelfläche liegenden Richtungen erfolgen. 4 b shows a configuration in which the lower prism wedge 17 compared to the neutral configuration by 180 ° compared to the upper prism wedge 16 is twisted. Both prism wedges 16 . 17 deflect an incident beam in the same direction. In 4b there is a distraction to the left within the drawing plane, a distraction from the drawing plane takes place in the in 4b shown configuration not. Overall, the passage directs through the two prism wedges 16 . 17 the beam around an angle θ ₁ from the direction of the optical axis, ie after passing through the beam encloses the angle θ ₁ with the optical axis OA. By turning the two prism wedges together 16 . 17 such that the relative rotation of the prism wedges 16 . 17 remains at 180 ° to each other, i.e. the configuration is not changed, the deflected beam can be rotated around the optical axis OA. During this rotation, the deflected beam describes a conical surface with an opening angle, which is given by the deflection θ ₁ . With this configuration, the incident beam can thus be deflected in all directions lying on the conical surface.

4c zeigt eine Konfiguration des optischen Elements 15, in welcher der untere Prismenkeil 17 im Vergleich zur neutralen Konfiguration um 90° im Uhrzeigersinn gegenüber dem oberen Prismenkeil 16 verdreht ist. In dieser Konfiguration sorgt der untere Prismenkeil 17 für eine Ablenkung des einfallenden Strahls aus der Zeichenebene heraus und der obere Prismenkeil 16 für eine Ablenkung des Strahls innerhalb der Zeichenebene nach links. Da die Prismenkeile 16, 17 im Gegensatz zur in 4b dargestellten Konfiguration nicht in die gleiche Richtung wirken, ist der Winkel θ₂, den der abgelenkte Strahl mit der optischen Achse einschließt, kleiner als der Winkel θ₁. Durch gemeinsames Drehen der beiden Prismenkeile 16, 17 derart, dass die relative Verdrehung der Prismenkeile 16, 17 um 90° zueinander erhalten bleibt, also die Konfiguration nicht geändert wird, kann auch in dieser Konfiguration der abgelenkte Strahl um die optische Achse OA gedreht werden. Die bei dieser Drehung vom abgelenkten Strahl beschriebene Kegelfläche besitzt einen Öffnungswinkel, der durch die Ablenkung θ₂ gegeben ist und damit kleiner ist, als der Öffnungswinkel der Kegelfläche, die bei der in 4b dargestellten Konfiguration entsteht. 4c shows a configuration of the optical element 15 , in which the lower prism wedge 17 90 ° clockwise compared to the top prism wedge compared to the neutral configuration 16 is twisted. In this configuration, the lower prism wedge ensures 17 for deflecting the incident beam out of the plane of the drawing and the upper prism wedge 16 for deflecting the beam to the left within the plane of the drawing. Because the prism wedges 16 . 17 in contrast to in 4b shown configuration do not act in the same direction, the angle θ ₂ , which the deflected beam includes with the optical axis, is smaller than the angle θ ₁ . By turning the two prism wedges together 16 . 17 such that the relative rotation of the prism wedges 16 . 17 remains at 90 ° to each other, i.e. the configuration is not changed, the deflected beam can also be rotated about the optical axis OA in this configuration. The cone surface described by the deflected beam during this rotation has an opening angle which is given by the deflection θ ₂ and is therefore smaller than the opening angle of the cone surface which is the case in FIG 4b shown configuration arises.

Durch Einstellen verschiedener Konfigurationen und Drehen der eingestellten Konfiguration um die optische Achse können mit dem abgelenkten Strahl Kegelflächen beschrieben werden, deren Öffnungswinkel zwischen 0° und einem durch den maximalen Ablenkungswinkel θ_max des Strahls gegebenen Öffnungswinkel variiert. Der maximale Ablenkungswinkel θ_max wird erreicht, wenn der untere Prismenkeil 17 gegenüber dem oberen Prismenkeil um 180° verdreht ist (4b), wobei der Wert des maximalen Ablenkungswinkels θ_max vom Winkel zwischen den Keilflächen der Prismenkeile und der Brechzahl n der Prismenkeile abhängt.By setting different configurations and rotating the set configuration around the optical axis, conical surfaces can be described with the deflected beam, the opening angle of which varies between 0 ° and an opening angle given by the maximum deflection angle θ _{max of} the beam. The maximum deflection angle θ _max is reached when the lower prism wedge 17 is rotated by 180 ° in relation to the upper prism wedge ( 4b ), the value of the maximum deflection angle θ _max depending on the angle between the wedge surfaces of the prism wedges and the refractive index n of the prism wedges.

Mit den Prismenkeilen 16, 17 kann das Strahlenbündel 14 durch die Kombination einer Verdrehung der Prismenkeile 16, 17 gegeneinander mit einer gemeinsamen Drehung beider Prismenkeile 16, 17 um die optische Achse OA in eine weitgehend beliebige Richtung abgelenkt werden. Dadurch ist ein Verschieben des Brennpunktes in der zweidimensionalen Bildebene und damit des von der Optik erzeugten Bildes 5 sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung möglich. Allerdings müssen das Bild 5 und die aktive Kamerafläche 11 nicht unbedingt in zwei Richtungen gegeneinander verschiebbar sein. Je nach Anwendungszweck des mit der Videovorrichtung 7 ausgestatteten optischen Beobachtungsgerätes kann es auch ausreichen, wenn nur ein Verschieben in eine Richtung möglich ist.With the prism wedges 16 . 17 can the ray bundle 14 by combining a twisting of the prism wedges 16 . 17 against each other with a joint rotation of both prism wedges 16 . 17 can be deflected in a largely arbitrary direction around the optical axis OA. As a result, the focal point is shifted in the two-dimensional image plane and thus the image generated by the optics 5 possible both in the x direction and in the y direction. However, the picture must 5 and the active camera area 11 may not necessarily be displaceable in two directions. Depending on the application of the with the video device 7 equipped optical observation device, it can also be sufficient if only a shift in one direction is possible.

5 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch ein stereoskopisches Operationsmikroskop, in welchem eine Videovorrichtung 107 zusammen mit einer Vorrichtung zur Auswahl eines Bildausschnittes zum Einsatz kommt. In einem stereoskopischen Mikroskop werden in der Regel zwei Teilbilder, die das betrachtete Objekt 101 unter verschiedenen Blickwinkeln darstellen, erzeugt. Das stereoskopische Operationsmikroskop umfasst daher zwei Beobachtungskanäle 100a und 100b, welche jeweils im Wesentlichen der mit Bezug auf 3 beschriebenen Ausführungsform entsprechen, d.h. jeder Beobachtungskanal 100a, 100b umfasst zum gegeneinander Verschieben von aktiver Kamerafläche 111a, 111b und dem im jeweiligen Beobachtungskanal 100a, 100b erzeugten Bild ein optisches Element 115a, 115b, welches zwei gegeneinander verdrehbare Prismenkeile 116a, 117a, 116b, 117b umfasst. Die beiden optischen Elemente 115a, 115b sind dabei derart gekoppelt, dass sie für beide Teilbilder das parallele Strahlenbündel 114a, 114b gleich ablenken. Die parallelen Strahlenbündel 114a, 114b sind in 5 durch ihre Mittelstrahlen angedeutet. Der Einfachheit halber ist die Ablenkung der Mittelstrahlen durch die jeweiligen, sich in ihrer „neutralen" Konfiguration befindenden optischen Elemente 115a, 115b, sowie der daraus resultierende Parallelversatz der Mittelstrahlen nicht eingezeichnet. 5 shows as a third embodiment of the invention schematically a stereoscopic surgical microscope, in which a video device 107 is used together with a device for selecting an image section. In a stereoscopic microscope there are usually two partial images that show the object being viewed 101 display from different angles. The stereoscopic surgical microscope therefore comprises two observation channels 100a and 100b , each of which is essentially related to 3 correspond to the embodiment described, ie each observation channel 100a . 100b includes to move active camera surface against each other 111 . 111b and that in the respective observation channel 100a . 100b created an optical element 115a . 115b , which has two prism wedges that can be turned against each other 116a . 117a . 116b . 117b includes. The two optical elements 115a . 115b are coupled in such a way that they form the parallel beam for both partial images 114a . 114b distract right away. The parallel beams 114a . 114b are in 5 indicated by their central rays. For the sake of simplicity, the center beams are deflected by the respective optical elements in their “neutral” configuration 115a . 115b , and the resulting parallel offset of the center beams are not shown.

Den beiden Beobachtungskanälen 100a, 100b des stereoskopischen Operationsmikroskops ist eine gemeinsame achromatische Objektivlinse 119 vorgeschaltet. Außerdem enthält jeder Beobachtungskanal 100a, 100b statt einer weiteren Linse zwei weitere Linsen 106a, 106b, 106a', 106b', deren Funktion im Wesentlichen jedoch der einzelnen Linse 6 in 3 entspricht. Da jeder Beobachtungskanal 100a, 100b im Übrigen der in 3 dargestellten Ausführungsform entspricht, werden sie hier nicht näher beschrieben. Statt dessen wird auf die Beschreibung zu 3 verwiesen, mit der Maßgabe, dass die Bezugsziffern gegenüber denen aus 3 um 100 erhöht und den Bezugsziffern des ersten Beobachtungskanals 100a jeweils ein „a" hinzugefügt ist, während den Bezugsziffern des zweiten Beobachtungskanals 100b jeweils ein „b" hinzugefügt ist.The two observation channels 100a . 100b The stereoscopic surgical microscope is a common achromatic objective lens 119 upstream. Each observation channel also contains 100a . 100b instead of another lens, two more lenses 106a . 106b . 106a ' . 106b ' whose function is essentially that of the individual lens 6 in 3 equivalent. Because every observation channel 100a . 100b otherwise the in 3 corresponds embodiment shown, they are not described here. Instead, the description goes to 3 referred, with the proviso that the reference numbers compared to those from 3 increased by 100 and the reference numbers of the first observation channel 100a an "a" is added in each case, during the reference numbers of the second observation channel 100b a "b" is added in each case.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in 6 dargestellt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind eine Videovorrichtung 107 und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Auswahl eines Bildausschnittes in ein steroskopisches Operationsmikroskop eingebaut. Wie im Operationsmikroskop aus 3 wird zum Verschieben der stereoskopi schen Teilbilder gegenüber den entsprechenden aktiven Kameraflächen 111a, 111b ein optisches Element 115 eingesetzt, welches in seinem Aufbau dem mit Bezug auf die 3 und 4a – 4c beschriebenen optischen Element 15 gleicht. Jedoch ist es im vierten Ausführungsbeispiel ein großes optisches Element, das sich durch beide Beobachtungskanäle 100a, 100b erstreckt und daher gleichzeitig auf die Strahlengänge beider Beobachtungskanäle 100a, 100b einwirkt.A fourth embodiment of the invention is shown schematically in 6 shown. Also in this embodiment are a video device 107 and a device according to the invention for selecting an image section installed in a steroscopic surgical microscope. As in the surgical microscope 3 becomes to move the stereoscopic partial images compared to the corresponding active camera surfaces 111 . 111b an optical element 115 used, which in terms of its structure with respect to the 3 and 4a - 4c described optical element 15 like. However, in the fourth embodiment, it is a large optical element that extends through both observation channels 100a . 100b extends and therefore simultaneously to the beam paths of both observation channels 100a . 100b acts.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 7 dargestellt. Das optische Beobachtungsgerät, ein Operationsmikroskop, ist mit einer Videovorrichtung 207 ausgestattet, deren Videokamera 209 eine in der Bildebene plazierte aktive Kamerafläche 211 aufweist. Außerdem umfasst das Operationsmikroskop ein Objektiv 203, welches ein von einem Objektpunkt ausgehendes divergentes Strahlenbündel in ein paralleles Strahlenbündel 214 umwandelt, d.h. den Objektpunkt ins Unendliche abbildet. Von einer weiteren Linse 206 wird das parallele Strahlenbündel 214 auf einen Punkt in der Bildebene fokussiert, d.h. der Objektpunkt wird vom Unendlichen auf die aktive Fläche 211 der Videokamera 209 abgebildet.A fifth embodiment of the invention is in 7 shown. The optical observation device, a surgical microscope, is with a video device 207 equipped whose video camera 209 an active camera surface placed in the image plane 211 having. The surgical microscope also includes an objective 203 which converts a divergent beam of rays emanating from an object point into a parallel beam of rays 214 converts, ie maps the object point to infinity. From another lens 206 becomes the parallel beam 214 focused on a point in the image plane, ie the object point is moved from the infinite to the active surface 211 the video camera 209 displayed.

Als Vorrichtung zum lateralen Verschieben des Bildes in der Bildebene gegenüber der aktiven Kamerafläche 211 umfasst das Operationsmikroskop zwei Kippspiegel 230, 240. Jeder der beiden Kippspiegel 230, 240 ist mit einem Antrieb 232, 242 zum Verkippen des jeweiligen Kippspiegels 230, 240 um eine Kippachse versehen. Die Kippachsen, um welche die Kippspiegel 230, 240 verkippt werden können, verlaufen dabei vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, senkrecht zueinander. Wichtig ist nur, dass die beiden Kippachsen nicht parallel zueinander Verlaufen, wenn ein Verschieben des Bildes relativ zur aktiven Kamerafläche 211 in mehr als eine Richtung gewünscht ist.As a device for laterally shifting the image in the image plane relative to the active camera surface 211 the surgical microscope comprises two tilting mirrors 230 . 240 , Each of the two tilt mirrors 230 . 240 is with a drive 232 . 242 for tilting the respective tilting mirror 230 . 240 provided about a tilt axis. The tilt axes around which the tilt mirror 230 . 240 can be tilted, preferably, but not necessarily, run perpendicular to each other. It is only important that the two tilt axes do not run parallel to each other when the image is shifted relative to the active camera surface 211 in more than one direction is desired.

In einer „neutralen" Stellung stehen die beiden Spiegelflächen parallel zueinander. In dieser „neutralen" Stellung wird das parallele Strahlenbündel 214 von den beiden Kippspiegeln 23, 240 so auf die Linse 206 reflektiert, dass seine Strahlen parallel zur optischen Achse der Linse 206 verlaufen.In a "neutral" position, the two mirror surfaces are parallel to one another. In this "neutral" position, the parallel beam of rays 214 from the two tilting mirrors 23 . 240 so on the lens 206 reflects that its rays are parallel to the optical axis of the lens 206 run.

Dieses Strahlenbündel ist in 7 mit der Bezugsziffer 214' gekennzeichnet. Ein solches Strahlenbündel wird von der Linse 206 auf die Mitte der aktiven Kamerafläche 211 fokussiert. Durch ein Verkippen des zweiten Kippspiegels 240 gegenüber dem ersten Kippspiegel 230 derart, dass ihre Spiegelflächen nicht mehr parallel zueinander stehen, lässt sich erreichen, dass das parallele Strahlenbündel nach der Reflexion am zweiten Kippspiegel 240 in einem Winkel zur optischen Achse der Linse 206 verläuft. Dieses Strahlenbündel ist in 7 mit der Bezugsziffer 214'' gekennzeichnet, die gekippte Stellung des zweiten Kippspiegels mit der Bezugsziffer 240'. Die Kippachse des zweiten Kippspiegels 240 verläuft dabei senkrecht zur Darstellungsebene von 7, d.h. es findet eine Auslenkung des parallelen Strahlenbündels innerhalb der Darstellungsebene statt. Eine dazu senkrechte Auslenkung kann dem Strahlenbündel 214 vom ersten Kippspiegel 230 vermittelt werden, dessen Kippachse in der Darstellungsebene von 7 verläuft. Durch ein Verkippen der Kippspiegel 230, 240 lässt sich so eine zweidimensionale Verschiebung des Bildes gegenüber der aktiven Kamerafläche 211 realisieren.This bundle of rays is in 7 with the reference number 214 ' characterized. Such a beam of rays is from the lens 206 to the center of the active camera area 211 focused. By tilting the second tilting mirror 240 compared to the first tilting mirror 230 in such a way that their mirror surfaces are no longer parallel to one another, it can be achieved that the parallel beam after the reflection on the second tilting mirror 240 at an angle to the optical axis of the lens 206 runs. This bundle of rays is in 7 with the reference number 214 '' characterized, the tilted position of the second tilting mirror with the reference number 240 ' , The tilt axis of the second tilt mirror 240 runs perpendicular to the display plane of 7 . d .H. there is a deflection of the parallel beam within the display plane. A deflection perpendicular to this can be the beam 214 from the first tilting mirror 230 are conveyed, whose tilt axis in the display level of 7 runs. By tilting the tilting mirror 230 . 240 this enables a two-dimensional shift of the image relative to the active camera surface 211 realize.

Zwar sind in dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel beide Spiegel kippbar, jedoch kann das Mikroskop auch mit einem um zwei Achsen kippbaren Kippspiegel ausgestattet sein. Ist beispielsweise der zweite Kippspiegel 240 um zwei Achsen kippbar ausgebildet, so kann der erste Spiegel 230 als fest angeordneter Spiegel ausgestaltet sein oder ggf. je nach Ausgestaltung des Strahlengangs im optischen Beobachtungsgerät auch weggelassen werden. Entsprechendes gilt für den zweiten Kippspiegel 240, wenn der erste Kippspiegel 230 um zwei Achsen kippbar ist.Although in the 7 In the exemplary embodiment shown, both mirrors can be tilted, but the microscope can also be equipped with a tilting mirror that can be tilted about two axes. For example, is the second tilting mirror 240 The first mirror can be tilted about two axes 230 be configured as a fixed mirror or, depending on the configuration of the beam path, may also be omitted in the optical observation device. The same applies to the second tilting mirror 240 when the first tilt mirror 230 is tiltable about two axes.

Alternativ kann als Verschiebeeinrichtung statt Prismenkeilen oder Kippspiegeln auch ein um zwei Achsen drehbares Umlenkprisma oder eine sinngemäße optische Anordnung vorgesehen sein.Alternatively, can be used as a displacement device Prism wedges or tilting mirrors can also be rotated about two axes Deflection prism or an analog optical Arrangement may be provided.

Es versteht sich, dass auch die mit Bezug auf die 3 bis 7 beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung mit einer Steuereinheit, wie sie für das in den 1 und 2 dargestellt Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ausgestattet sein können. Ebenso können zusätzlich zu den Videokameras oder an deren Stelle Okulare Verwendung finden.It goes without saying that those related to the 3 to 7 Described embodiments of the invention with a control unit, as for the in the 1 and 2 illustrated embodiment has been described, can be equipped. Eyepieces can also be used in addition to the video cameras or in their place.

In allen dargestellten Ausführungsbeispielen kann die im Strahlengang vor der aktiven Kamerafläche angeordnete Linse 6, 106a, 106b, 206 statt Teil des optischen Beobachtungsgerätes auch Teil einer Kameraoptik sein.In all of the exemplary embodiments shown, the lens arranged in front of the active camera surface in the beam path can 6 . 106a . 106b . 206 be part of camera optics instead of part of the optical observation device.

Claims

Device for selecting an image section in an optical observation device with a viewing device ( 7 ; 107a . 107b ; 207 ) for viewing an image ( 5 ), which is an active surface that is effective for viewing ( 11 ; 111 . 111b ; 211 ), characterized by a displacement device ( 13a - 13d ; 15 ; 115 ; 115a . 115b ; 230 . 240 ) which in the viewing device ( 7 ; 107a . 107b ; 207 ) is arranged or to be arranged in the optical observation device and is configured such that the image ( 5 ) and the active area ( 11 ; 111 . 111b ; 211 ) shifted against each other by an amount that the resolution of the viewing device ( 7 ; 107a . 107b ; 207 ) exceeds.

Device according to claim 1, characterized in that the viewing device is a video device ( 7 ; 107a . 107b ; 207 ) with a video camera ( 9 ; 109a . 109b ; 209 ) and the active area is an active camera area ( 11 ; 111 . 111b ; 211 ) is.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the shifting device is implemented in such a way that the image is stationary and for shifting the active surface ( 11 ) opposite the picture ( 5 ) at least one in the viewing device ( 7 ) of the optical observation device to be integrated ( 13a - 13d ) includes.

Apparatus according to claim 2 and claim 3, characterized in that the video device ( 7 ) comprises a camera suspension into which the at least one actuator ( 13a - 13d ) is to be integrated.

Device according to claim 3 or 4, characterized in that the at least one actuator ( 13a - 13d ) is a piezoelectric, electromotive or hydraulic actuator.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the displacement device is realized in such a way that it is an optical element (to be placed in the optical path of the optical observation device ( 15 ; 115 ; 115a . 115b ; 230 . 240 ) which is designed to deflect the beam path by a defined selectable angle.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the optical element ( 15 ; 115 ; 115a . 115b ) two prism wedges that can be turned against each other ( 16 . 17 ; 116a . 116b . 117a . 117b ), which are to be inserted into the beam path in such a way that the deflection by rotating the prism wedges against each other ( 16 . 17 ; 116a . 116b . 117a . 117b ) can be brought about.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the optical element at least one tiltable mirror ( 230 . 240 ) includes.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the optical element is a scanner system or one about two axes rotatable deflection prism comprises.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a control unit for controlling the relative displacement of image ( 5 ) and active area ( 11 ; 111 ; 111b ; 211 ) is available.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the control unit has a detection device for detecting the head or eye movement of the image ( 5 ) using the viewing device ( 7 ) viewing user and a translation device for translating the head or eye movement into a relative displacement of the active surface ( 11 ; 111 . 111b ; 211 ) and picture ( 5 ) against each other.

Optical observation device with a viewing device ( 7 ; 107a . 107b ; 207 ) for viewing an image (5) which is an active surface effective for viewing ( 11 ; 111 . 111b ; 211 ), a device according to one of the preceding claims and an optical system ( 2 . 6 ; 102 . 102b . 106a . 106b ; 202 . 206 ) to generate the image ( 5 ), which is designed such that the image ( 5 ) larger than the active area ( 11 ; 111 . 111b ; 211 ) of the viewing device ( 7 ) is.

Optical observation device according to claim 12, characterized in that it is a stereoscopic observation device with at least two observation channels ( 100a . 100b ) in which each observation channel ( 100a . 100b ) comprises its own device according to one of claims 1 to 10.

Optical observation device according to Claim 13, characterized in that a coupling device for coupling the displacement devices ( 13a - 13d ; 15 ; 115 ; 115a . 115b ; 230 . 240 ) is available.

Optical observation device according to claim 12, characterized in that it is a stereoscopic observation device with at least two observation channels ( 100a . 100b ) and the displacement device ( 115 ) is designed in such a way that it applies to both observation channels ( 100a . 100b ) acts.

Optical observation device according to claim 15, characterized in that the displacement device comprises a large optical element ( 115 ) that extends through both observation channels ( 100a . 100b ) extends.

Optical observation device according to one of claims 12 to 16, characterized by its configuration as a telescope, as a microscope, especially as a surgical microscope or as an endoscope.