CH697533B1 - Beleuchtungs- und Beobachtungseinrichtung. - Google Patents

Abstract

Es wird eine Beleuchtungseinrichtung (40) für eine Beobachtungseinrichtung (10), insbesondere für ein ophthalmologisches Operationsmikroskop, sowie eine solche Beobachtungseinrichtung (10) beschrieben. Die Beleuchtungseinrichtung (40) weist eine Lichtquelle sowie eine Reihe optischer Elemente auf, die zwischen der Lichtquelle und einem Objektivelement (11) vorgesehen sind. Die optischen Elemente sind erfindungsgemäss derart ausgebildet, dass die Abbildung der Beleuchtungspupille und der Beobachtungspupillen auf den Fundus des Auges (30) erfolgt. Dadurch wird ein exakt definiertes Zusammenwirken des Beleuchtungsstrahlengangs (56) mit einem Beobachtungsstrahlengang ermöglicht, wodurch die praktischen Anforderungen bezüglich Homogenität des roten Reflexes bei gleichzeitig hinreichend guter Kontrastierung erfüllt werden können.

Description

  [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine Beleuchtungseinrichtung für eine Beobachtungseinrichtung gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Beobachtungseinrichtung gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 15.

[0002] Bei einer Beobachtungseinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Operationsmikroskop handeln. Insbesondere kann die Beobachtungseinrichtung als ophthalmologisches Operationsmikroskop ausgebildet sein, das beispielsweise für eine spezielle Anwendung in der Augenchirurgie eingesetzt wird, nämlich der Kataraktchirurgie.

[0003] Bei der Kataraktchirurgie wird eine - beispielsweise durch den grauen Star getrübte - Augenlinse durch eine Kunstlinse ersetzt.

[0004] Die Augenlinse eines Auges befindet sich in einer dünnen Umhüllung, der sogenannten Linsenkapsel.

   Zur Entfernung der Augenlinse wird durch einen dünnen Schnitt in die Linsenkapsel ein Zugang zur Augenlinse geschaffen und die Augenlinse mit einem mikrochirurgischen Gerät zunächst in kleine Einzelstücke zerteilt, die dann mittels einer Absaugvorrichtung entfernt werden.

[0005] Dieser Vorgang findet unter mikroskopischer Beobachtung - beispielsweise unter stereomikroskopischer Beobachtung - unter Einsatz einer für solche Eingriffe speziell ausgelegten Beleuchtungseinrichtung statt. Diese Beleuchtungseinrichtung stellt sowohl eine für die Ausleuchtung des gesamten Operationsfelds notwendige Umfeldbeleuchtung als auch eine für die Kataraktoperation entscheidend wichtige rote Hintergrundbeleuchtung für das eigentliche auf den Pupillenbereich der Augenlinse begrenzte Operationsfeld dar.

   Diese rote Hintergrundbeleuchtung rührt von dem Anteil des Beleuchtungslichts her, der über die transparenten Augenmedien schliesslich auf die wegen einer guten Durchblutung rot erscheinenden Netzhaut trifft, von dieser zurückgestreut wird und dann natürlich über das Operationsmikroskop auch vom Chirurgen als rot erscheinende Hintergrundbeleuchtung beobachtet werden kann. Diese in der Kataraktchirurgie ganz charakteristische rote Hintergrundbeleuchtung ist in Fachkreisen allgemein unter dem Begriff "roter Reflex" bekannt.

[0006] Für eine optimale Erkennung der für die Kataraktoperation relevanten Details erweist sich für den Operateur eine möglichst homogene rote Hintergrundbeleuchtung als eine notwendige Voraussetzung.

   Eine erste Anforderung an die Beleuchtungseinrichtung ist also, eine möglichst gute Homogenität des roten Reflexes über die gesamte Patientenpupille zu gewährleisten.

[0007] Zur vollständigen Beseitigung der Linsenreste der in winzige Teilstücke zerkleinerten Augenlinse und zur guten Erkennung von durchsichtigen Membranen, beispielsweise von der Linsenkapsel, muss eine weitere Anforderung erfüllt werden, nämlich eine gute Kontrastierung von Phasenobjekten, und zwar möglichst auch über die gesamte Patientenpupille.

[0008] In der Vergangenheit sind im Zusammenhang mit der Erzeugung einer solchen roten Hintergrundbeleuchtung bereits verschiedene Lösungen bekannt geworden.

[0009] In der US-A-4 779 968 ist eine koaxiale Beleuchtung für ein Operationsmikroskop beschrieben.

   Gemäss dieser Lösung ist ein Beleuchtungsmodul vorgesehen, das als Zusatzbaustein an vorhandene Operationsmikroskope nachträglich eingebaut werden kann. Dieser Zusatzbaustein wird vorzugsweise objektseitig unterhalb des Hauptobjektivs der Beobachtungseinrichtung angebracht. Die Beleuchtungseinkopplung auf der Mikroskopachse erfolgt entweder mit einer Teilerplatte oder einem Teilerwürfel.

[0010] In der DE 4 028 605 C2 ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop beschrieben, welches eine Kombination von Null-Grad-, Koaxial- und Schrägbeleuchtung zulässt. Dazu verfügt die Beleuchtungseinrichtung über verschiebbare Teilspiegel sowie einen festen Sechs-Grad-Spiegel samt den jeweiligen variierbaren Blenden, womit der Beleuchtungswinkel und die Lichtanteile der jeweiligen Beleuchtungsrichtung variiert werden können.

   Der Schwerpunkt dieser bekannten Lösung liegt in der Kontraststeigerung mittels einer Koaxialbeleuchtung, wobei es sich bei der Koaxialbeleuchtung um eine achsnahe Schrägbeleuchtung handelt.

[0011] In der DE 19 638 263 A1 ist ein ophthalmologisches Beobachtungsgerät offenbart, bei dem der bei Beleuchtung eines Patientenauges zur Beobachtung der vorderen Augenabschnitte unvermeidliche Hornhautreflex unterdrückt werden soll. Dies geschieht durch Anbringen eines Lichtabsorbers in Form eines schwarzen Punkts in der Nähe einer Leuchtfeldblende einer ansonsten bekannten Beleuchtung.

[0012] In der US-A-6 011 647 ist ein umschaltbares Beleuchtungssystem für ein ophthalmologisches Operationsmikroskop beschrieben, bei dem zwischen einer Umfeldbeleuchtung und einer optimierten "roter Reflex"-Beleuchtung während der Operation umgeschaltet werden kann.

   Die Beleuchtungseinrichtung besteht aus Lichtquelle, Kollektor, Leuchtfeldblende, Umlenkspiegel, Feldlinse und Hauptobjektiv. Bei dieser optimierten "roter Reflex"-Beleuchtung wird dann nicht wie bei der Umfeldbeleuchtung die Leuchtfeldblende, sondern die Wendel der Lichtquelle in die Augenpupille als Objektebene abgebildet.

[0013] In der EP 1 109 046 A1 ist schliesslich eine Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop offenbart, die zwei unabhängig voneinander verschiebbare Reflexionselemente aufweist,

   mittels derer sowohl die Winkel des einfallenden Lichtes mit der optischen Achse des Mikroskopobjektivs als auch die Intensität der verschiedenen Lichtstrahlen unabhängig voneinander verändert werden können.

[0014] In der chronologischen Abfolge der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsvorschläge wurde zunächst eine "rote Reflex"-Beleuchtung unter exakt Null Grad favorisiert. Der Vorteil einer solchen Nullgrad-Beleuchtung beziehungsweise einer echten koaxialen Beleuchtung liegt in der Erzeugung einer guten Homogenität des roten Reflexes.

   Die weiter oben beschriebene zweite Grundforderung einer guten Kontrastierung der Linsenreste in der Linsenkapsel und die Darstellung der Kapselmembran wird durch die bekannten Beleuchtungssysteme mit Nullgrad-Beleuchtung jedoch nicht hinreichend erfüllt.

[0015] Ein nächster Entwicklungsschritt führte dann zur achsnahen Beleuchtung (auch koaxiale Beleuchtung genannt), um eine Verbesserung der Kontrastierung zu erreichen. Durch den mehr oder weniger grossen Winkel zwischen der Beobachtungsachse und der Beleuchtungsachse erhält man jedoch eine mehr oder weniger starke Abschattung des roten Reflexes, also den Nachteil einer Inhomogenität des roten Reflexes. Letztendlich stellt die koaxiale Beleuchtung eine Kompromisslösung zwischen Schrägbeleuchtung und Nullgrad-Beleuchtung dar.

   Der Vorteil einer verbesserten Kontrastierung führt folglich zu einer Verschlechterung der Homogenität.

[0016] Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsvorschläge weisen allesamt den Nachteil auf, dass die Forderungen bezüglich Homogenität und Kontrastierung in Folge der dabei zwangsläufig auftretenden Widersprüche nicht gleichzeitig erfüllt werden können.

[0017] Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung sowie eine Beobachtungseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die beschriebenen Nachteile vermieden werden können.

   Insbesondere soll eine Beleuchtungseinrichtung sowie eine Beobachtungseinrichtung bereitgestellt werden, mit der/denen eine optimale Problemlösung der praktischen Anforderungen bezüglich Homogenität des roten Reflexes bei gleichzeitig hinreichend guter Kontrastierung der Linsenreste beziehungsweise Membranen in der Linsenkapsel realisierbar ist.

[0018] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen gemäss dem unabhängigen Patentanspruch 1, die Beobachtungseinrichtung mit den Merkmalen gemäss dem unabhängigen Patentanspruch 15 sowie die besonderen Verwendungen gemäss den unabhängigen Patentansprüchen 24 und 25. Weitere Vorteile, Merkmale, Details, Aspekte und Effekte der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.

   Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemässen Beobachtungseinrichtung, und umgekehrt. Entsprechendes gilt für die besonderen Verwendungen.

[0019] Der Wesensinhalt der erfindungsgemässen Lösung liegt daher zunächst in einer neuen Konzeption der Beleuchtungseinrichtung.

   Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Lösung der Aufgabenstellung erfindungsgemäss durch das wohldefinierte Zusammenwirken des Beobachtungsstrahlengangs mit einem zumindest zum Teil neu konzipierten Beleuchtungsstrahlengangs erfolgt, und zwar mit ganz bestimmten optischen Abbildungseigenschaften des verflochtenen Strahlengangs von Leuchtfeldabbildung und Pupillenabbildung, in diesem Fall also der Abbildung der Lichtquelle.

[0020] Eine Grundvoraussetzung für dieses Zusammenwirken besteht darin, dass bezüglich der optischen Abbildungseigenschaften des Beleuchtungsstrahlengangs wesentlich höhere Anforderungen an die Korrektionsbedingungen für die auftretenden optischen Abbildungsfehler (Aberrationen) gestellt werden müssen,

   als bei konventionellen Beleuchtungseinrichtungen allgemein üblich ist.

[0021] Wie in Bezug auf die Beleuchtungseinrichtung weiter unten noch verdeutlicht wird, kann diese Grundforderung mit einem minimalen Aufwand an optischen Komponenten erreicht werden.

[0022] Gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Beleuchtungseinrichtung für eine Beobachtungseinrichtung, insbesondere für ein Operationsmikroskop, bereitgestellt, mit einer Lichtquelle und mit optischen Elementen, die zwischen der Lichtquelle und einem Objektivelement vorgesehen sind.

   Die Beleuchtungseinrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die Abbildung der Beleuchtungspupille auf den Fundus des zu beobachtenden Objekts erfolgt.

[0023] Es entsteht für die Abbildung der Beleuchtungspupille vor dem zu beobachtenden Objekt, also dem Patientenauge, ein virtuelles Bild. Die Lage dieses virtuellen Bildes entspricht dem konjugierten Bildort des Fundus, variiert also mit der Fehlsichtigkeit des Auges. Insbesondere liegt dieses virtuelle Bild dann bei einem rechtsichtigen Auge im Fernpunkt des Auges.

[0024] Erfindungsgemäss ist die Beleuchtungseinrichtung für eine Beobachtungseinrichtung vorgesehen, wobei die Erfindung jedoch nicht auf bestimmte Typen von Beobachtungseinrichtungen beschränkt ist.

   Beispielsweise, jedoch nicht ausschliesslich, kann es sich bei der Beobachtungseinrichtung um ein Operationsmikroskop handeln. Einige nicht ausschliessliche Beispiele für mögliche Einsatzzwecke auf dem Gebiet der Operationsmikroskope sind im Zusammenhang mit der erfindungsgemässen Beobachtungseinrichtung näher beschrieben.

[0025] Die Beleuchtungseinrichtung weist zunächst eine Lichtquelle auf, wobei die Erfindung jedoch nicht auf bestimmte Typen von Lichtquellen beschränkt ist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Lichtquelle aus wenigstens einer Lampe oder wenigstens einem Lichtleiter oder wenigstens einer Licht emittierenden Diode (LED) gebildet ist. Natürlich sind auch andere Ausgestaltungsformen oder Kombinationen verschiedener Ausgestaltungsformen für die Lichtquelle denkbar.

   Im weiteren Verlauf wird die Lichtquelle verschiedentlich in Form eines Lichtleiters beschrieben, ohne dass die Erfindung auf dieses konkrete Beispiel beschränkt wäre.

[0026] Darüber hinaus weist die Beleuchtungseinrichtung ein Objektivelement auf. Vorteilhaft handelt es sich dabei um ein Objektivelement, das ebenfalls als Objektivelement der Beobachtungseinrichtung, insbesondere als deren Hauptobjektiv, ausgebildet ist. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

[0027] Weiterhin sind in der Beleuchtungseinrichtung verschiedene optische Elemente vorgesehen, die zwischen der Lichtquelle und dem Objektivelement angeordnet sind.

[0028] Dabei sind die optischen Elemente erfindungsgemäss derart ausgebildet und angeordnet, dass für die Abbildung der Beleuchtungspupille vor dem zu beobachtenden Objekt ein virtuelles Bild entsteht.

   Bei der "Beleuchtungspupille" handelt es sich ursächlich um die Abbildung der Lichtquelle, z.B. das Faserende des Lichtleiters, oder aber auch um die Abbildung eines Zwischenbilds der Lichtquelle, wobei dieses Zwischenbild auch noch durch eine Aperturblende zur Steuerung der ausfallenden Lichtmenge begrenzt werden kann.

[0029] Die erfindungsgemässe Beleuchtungseinrichtung wird insbesondere zur Erzeugung des "roten Reflexes" eingesetzt. Zur Erzeugung des roten Reflexes trägt primär nur ein Teil des Beleuchtungslichts bei, und zwar jener, der auf entsprechende Strahlenbüschelquerschnittsflächen auf der Netzhaut des zu untersuchenden Auges trifft und von dort in den Halbraum zurückgestreut wird, wobei wiederum nur der Anteil des exakt in die entsprechenden Beobachtungsstrahlenkegel zurückgestreuten Lichts vom Beobachter als roter Reflex wahrgenommen werden kann.

   Bei gleicher Bestrahlungsstärke durch die Beleuchtung ist die Intensität des roten Reflexes in den entsprechenden Bildzonen direkt proportional dem Ausleuchtungsgrad der Strahlenbüschelquerschnittsflächen auf der Netzhaut.

[0030] Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Beleuchtungseinrichtung wird erreicht, dass die Abbildung der Beleuchtungspupille auf den Fundus des Auges erfolgt. Insbesondere erhält man dann für den Fall, dass das ausgeleuchtete Bild der Gerätepupille auch auf der Netzhaut liegt, für alle Bildpunkte einen gleich intensiven, homogenen roten Reflex.

   Diese Homogenität des roten Reflexes ändert sich auch nicht bei partieller Ausleuchtung des Bilds der Gerätepupille, beispielsweise bei einer Schrägbeleuchtung oder dergleichen, wobei aber die Intensität je nach Ausleuchtungsgrad zu- oder abnimmt.

[0031] Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung ein erstes optisches Element und eine erste Blende aufweist, wobei es sich bei der Blende beispielsweise um eine Leuchtfeldblende handeln kann. Diese erste Blende wird dann mit dem ersten optischen Element ausgeleuchtet.

[0032] Weiterhin kann ein zweites optisches Element und eine zweite Blende vorgesehen sein, wobei es sich bei der zweiten Blende beispielsweise um eine Aperturblende handeln kann.

   Mittels des ersten und zweiten optischen Elements wird dann die Lichtquelle in ein Zwischenbild abgebildet, das durch eine Aperturblende begrenzt sein kann.

[0033] Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen für das erste und zweite optische Element beschränkt. Beispielsweise kann das erste Linsenelement und/oder das zweite Linsenelement jedoch als Plankonvexlinse ausgebildet sein.

[0034] In einer Ausführungsform wird mit der Lichtquelle, beispielsweise einem Lichtleiter, mit einer ersten Plankonvexlinse, die als Kollektor fungiert, eine Leuchtfeldblende ausgeleuchtet. Mit einer zweiten Plankonvexlinse wird die Lichtquelle dann in die Aperturblende abgebildet.

[0035] Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite optische Element identisch gleich ausgebildet sind.

   Es kann sich bei den optischen Elementen um Plankonvexlinsen handeln, mit denen die Lichtquelle beispielsweise mit dem Abbildungsmassstab 1:1 in die zweite Blende, beispielsweise die Aperturblende, abgebildet wird. Bei der hier vorgeschlagenen Lösung für die Beleuchtung ist eine exakte stigmatische, allein durch die Beugung begrenzte Abbildung der Leuchtfeldblende beziehungsweise des Zwischenbildes in die entsprechend dem Lösungsvorschlag jeweils genau zugeordneten realen beziehungsweise virtuellen konjugierten Bildebenen gegeben. Damit ist eine wesentliche Grundvoraussetzung für eine gute Homogenität des roten Reflexes beziehungsweise Kontrastierung der Linsenreste in der Linsenkapsel gegeben.

[0036] Vorteilhaft kann ein optisches Element der Beleuchtungseinrichtung als Kittglied aus wenigstens zwei Linsenelementen ausgebildet sein.

   Dabei kann vorgesehen sein, dass das Kittglied und das zweite optische Element zu einer gedachten ersten Teiloptik zusammengesetzt sind. Diese erste Teiloptik ist insbesondere zum Erzeugen eines afokalen Strahlengangs für die Leuchtfeldabbildung ausgebildet.

[0037] Dann ist die erste Blende, beispielsweise die Leuchtfeldblende, im vorderen Brennpunkt der ersten Teiloptik aus zweitem optischen Element oder optischen System, z.B. einer Plankonvexlinse und Kittglied angeordnet, sodass die Leuchtfeldblende von dieser zusammengesetzten Teiloptik nach unendlich abgebildet wird.

   Somit besteht vor dem Objektivelement für die Leuchtfeldabbildung ein afokaler Strahlengang.

[0038] Wenn es sich bei dem Objektivelement auch um das Hauptobjektiv der Beobachtungseinrichtung handelt, besteht an der Schnittstelle der Beleuchtungseinkopplung vor dem Hauptobjektiv somit sowohl für die Leuchtfeldabbildung als auch für die Beobachtung ein afokaler Strahlengang. Dies ist eine notwendige Voraussetzung dafür, dass die erste Blende (beispielsweise Leuchtfeldblende) vom Hauptobjektiv exakt in die Objektebene der Beobachtung, beispielsweise einer stereoskopischen Beobachtung, abgebildet wird.

   Wenn in der Beleuchtungseinrichtung ein wie weiter unten beschriebenes Umlenkelement vorgesehen ist, kann der afokale Strahlengang vorzugsweise an der Schnittstelle der Beleuchtungseinkopplung mit dem Umlenkelement vor dem Objektivelement bestehen.

[0039] In weiterer Ausgestaltung kann das Kittglied und das Objektivelement zu einer gedachten zweiten Teiloptik zusammengesetzt sein.

[0040] Mit der zweiten Teiloptik wird nun das Zwischenbild der Lichtquelle in ein virtuelles Bild vor dem zu untersuchenden Objekt abgebildet. Das Zwischenbild der Beleuchtungspupille kann sich dabei im vorderen Brennpunkt der zweiten Teiloptik befinden. Die Lage des virtuellen Bildes ist konjugiert zum Fundus des zu untersuchenden Auges, das im Allgemeinen mit einer Fehlsichtigkeit behaftet ist.

   Für den Sonderfall des rechtsichtigen Auges, bei dem der Fundus exakt im Focus des Auges liegt, muss das virtuelle Bild der Beleuchtungspupille in den Fernpunkt des Auges abgebildet werden. Dies erreicht man dadurch, dass das Zwischenbild der Lichtquelle zusammen mit der eventuell vorhandenen Aperturblende in den vorderen Brennpunkt der aus Kittglied und Objektivelement (bei dem es sich beispielsweise um das Hauptobjektiv der Beobachtungseinrichtung handeln kann) zusammengesetzt gedachten zweiten Teiloptik gebracht wird.

   In diesem Sonderfall übernimmt dann diese zweite Teiloptik die Funktion des Kondensors bei der klassischen Köhler'schen Beleuchtung in der Mikroskopie, bei der das Objekt mit einem afokalen und somit parallelen Strahlengang beleuchtet wird.

[0041] Vorteilhaft kann wenigstens ein Umlenkelement zum Umlenken wenigstens eines Teils des Beleuchtungsstrahlengangs vorgesehen sein. Damit wird es ermöglicht, den Beleuchtungsstrahlengang von der Seite einzustrahlen, was insbesondere in Bezug auf die Handhabung sowie die Konstruktion und Anordnung der Beleuchtungseinrichtung innerhalb einer Beobachtungseinrichtung von Vorteil sein kann.

   Bei dem Umlenkelement kann es sich beispielsweise um einen Umlenkspiegel, um ein Umlenkprisma oder dergleichen handeln.

[0042] In einer Ausführungsform kann die Beleuchtungseinrichtung beispielsweise aus den optischen Komponenten Lichtquelle (Lichtleiter), erstes optisches Element (erste Plankonvexlinse), erste Blende (Leuchtfeldblende), zweites optisches Element (zweite Plankonvexlinse), zweite Blende (Aperturblende), Kittglied, Umlenkelement (Umlenkspiegel), Objektivelement (Hauptobjektiv) und zu beobachtendes Objekt (Auge) handeln.

[0043] Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Beobachtungseinrichtung, insbesondere ein Operationsmikroskop bereitgestellt, mit Mitteln zum Erzeugen wenigstens eines Beobachtungsstrahlengangs, aufweisend ein Hauptobjektiv und mit Mitteln zum Erzeugen wenigstens eines Beleuchtungsstrahlengangs.

   Die Beobachtungseinrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen des Beobachtungsstrahlengangs ausgebildet sind, um das Bild der Gerätepupillen der Beobachtungseinrichtung auf einen Fundus eines zu untersuchenden Objekts abzubilden, und dass die Mittel zum Erzeugen des wenigstens einen Beleuchtungsstrahlengangs ausgebildet sind, um die Beleuchtungspupille auf den Fundus des zu untersuchenden Objekts abzubilden und dadurch das Bild der Gerätepupillen auf den Fundus des zu untersuchenden Objekts auszuleuchten.

[0044] Für das optimale Zusammenwirken von Beobachtung und Beleuchtung als Grundvoraussetzung für die Lösung der Problematik des roten Reflexes ist es erforderlich, sowohl die Gerätepupillen (stereoskopischen Beobachtungspupillen) als auch die Beleuchtungspupille (beispielsweise das Lichtleiterfaserende)

   auf den Fundus des zu untersuchenden Auges abzubilden. Bei der "Gerätepupille" handelt es sich um den Schnittpunkt aller Mitten- oder Schwerestrahlen der Abbildungsstrahlenbündel.

[0045] Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Mittel zur Erzeugung des Beleuchtungsstrahlengangs als eine wie vorstehend beschriebene, erfindungsgemässe Beleuchtungseinrichtung ausgebildet sind.

[0046] Vorteilhaft können die Mittel zur Erzeugung des Beleuchtungsstrahlengangs dabei auf der dem zu untersuchenden Objekt abgewandten Seite des Hauptobjektivs angeordnet sein.

[0047] In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Beobachtungseinrichtung als Operationsmikroskop ausgebildet ist. Das optische System eines Operationsmikroskops besteht grundsätzlich aus mehreren Bauelementen, wie dem Tubus, dem Mikroskop-Grundkörper, usw.

   Zusätzlich ist es bei vielen Operationsmikroskopen möglich, unterschiedliche Zusatzmodule, wie zum Beispiel einen Mitbeobachtertubus für einen assistierenden Beobachter, eine Videokamera zur Dokumentation oder dergleichen anzuschliessen.

[0048] Innerhalb des Mikroskop-Grundkörpers lassen sich wiederum mehrere Baugruppen zusammenfassen, wie beispielsweise eine Beleuchtungseinrichtung, eine Vergrösserungseinrichtung, das Hauptobjektiv oder dergleichen. Die charakteristische Grösse beim Hauptobjektiv ist seine Brennweite, die den Arbeitsabstand vom Operationsmikroskop zum Operationsfeld festlegt und auch Einfluss auf die Gesamtvergrösserung des Mikroskops hat.

[0049] Vorzugsweise kann in dem wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang ein Vergrösserungssystem vorgesehen sein.

   Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Vergrösserungswechsler handeln, mit dem sich unterschiedliche Vergrösserungen einstellen lassen. In vielen Anwendungsfällen ist ein Vergrösserungswechsel in Stufen völlig ausreichend. Es ist jedoch auch möglich, als Vergrösserungssystem auch pankratische Vergrösserungssysteme zu verwenden, mittels derer eine stufenlose Vergrösserung (Zoomsystem) möglich ist.

[0050] Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die weiter oben bereits beschriebene Gerätepupille der Beobachtungseinrichtung in dem Vergrösserungssystem angesiedelt ist.

[0051] Weiterhin kann in dem wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang ein Tubuselement und ein Okularelement vorgesehen sein.

   Die Aufgabe eines Okularelements ist generell die Nachvergrösserung des im Tubus entstehenden Zwischenbilds, sowie möglicherweise der Ausgleich eventueller Fehlsichtigkeiten des Nutzers eines solchen Mikroskops.

[0052] Vorteilhaft ist weiterhin vorgesehen, dass die Objektebene des zu untersuchenden Objekts im vorderen Brennpunkt des Hauptobjektivs ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass das zu untersuchende Objekt durch das Hauptobjekt nach Unendlich abgebildet wird.

[0053] Vorteilhafterweise kann die Beobachtungseinrichtung als stereoskopische Beobachtungseinrichtung, insbesondere als Stereomikroskop, ausgebildet sein.

   In diesem Fall verfügt die Beobachtungseinrichtung über zwei parallel verlaufende Beobachtungsstrahlengänge.

[0054] Bei der Beobachtungseinrichtung kann es sich gemäss einer bevorzugten Ausführungsform um ein Stereomikroskop nach dem Teleskopprinzip handeln, das im Wesentlichen aus den drei optischen Teilkomponenten, nämlich Hauptobjektiv (afokales) Zoomsystem sowie binokulares Fernrohr aus Tubus und Okularen, besteht.

[0055] Zwischen den einzelnen Teilkomponenten der Beobachtungseinrichtung verlaufen die Beobachtungsstrahlenbüschel vorzugsweise parallel, sodass die einzelnen Teilkomponenten modular austauschbar und kombinierbar sind.

[0056] In bevorzugter Weise kann eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemässe Beleuchtungseinrichtung in einem ophthalmologischen Beobachtungsgerät, insbesondere in einem für die Kataraktextraktion ausgebildeten Operationsmikroskop,

   verwendet werden. Ebenso kann eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemässe Beobachtungseinrichtung als ophthalmologisches Beobachtungsgerät, insbesondere als für die Kataraktextraktion ausgebildetes Operationsmikroskop verwendet werden.

[0057] Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
<tb>Tabelle 1 optische Systemdaten einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung;


  <tb>Fig. 1<sep> in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung;


  <tb>Fig. 2<sep>einen vergrösserten Teilausschnitt der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung;


  <tb>Fig. 3<sep>in schematischer Darstellung den Beobachtungsstrahlengang innerhalb einer Beobachtungseinrichtung, in der die erfindungsgemässe Beleuchtungseinrichtung integriert werden kann;


  <tb>Fig. 4<sep>eine vergrösserte Darstellung eines Modellauges;


  <tb>Fig. 5<sep>beispielhaft Strahlquerschnittsflächen auf der Hornhaut des Modellauges gemäss den Fig. 4;


  <tb>Fig. 6<sep>Strahlbüschelquerschnittsflächen für Stereo-Beobachtungsstrahlengänge gemeinsam auf der Netzhaut eines Modellauges mit einer Fehlsichtigkeit;


  <tb>Fig. 7<sep>Strahlbüschelquerschnittsflächen für Stereo-Beobachtungsstrahlengänge auf der Netzhaut eines Modellauges, wobei jedoch die Querschnittsflächen aller Strahlbüschel über das gesamt Bildfeld zur Deckung kommen; und


  <tb>Fig. 8 bis 12<sep>verschiedene photographische Darstellungen, die den Einfluss der Beleuchtungsparameter auf den "roten Reflex" und die Kontrastierung verdeutlichen.

[0058] In den Fig. 1 und 2 ist eine Beleuchtungseinrichtung 40 dargestellt, die Bestandteil einer Beobachtungseinrichtung 10 ist. Bei der Beobachtungseinrichtung 10 soll es sich um ein ophthalmologisches Stereo-Operationsmikroskop handeln, das für eine spezielle Anwendung in der Augenchirurgie, nämlich der Kataraktchirurgie, eingesetzt wird. Die Beleuchtungseinrichtung 40, die im weiteren Verlauf noch näher erläutert wird, weist eine Lichtquelle 41 auf, die im vorliegenden Beispiel als Lichtleiter ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Objektivelement 11 vorgesehen, bei dem es sich im vorliegenden Fall auch um das Hauptobjektiv der Beobachtungseinrichtung 10 handelt.

   Zwischen dem Lichtleiter 41 und dem Hauptobjektiv 11 sind eine Reihe optischer Elemente vorgesehen. Die Objektebene 12 des zu untersuchenden Objekts 30 ist im vorderen Brennpunkt des Hauptobjektivs 11 ausgebildet. Bei dem zu untersuchenden Objekt 30 handelt es sich um ein Auge.

[0059] Zu Simulationszwecken ist das Auge 30 als sogenanntes "Modellauge" ausgebildet. Die seit Jahren geübte Praxis hat gezeigt, dass für die experimentellen Untersuchungen zur Darstellung der Problematik des roten Reflexes ein aphakes (Fehlen der Augenlinse) Modellauge die Wirklichkeit hinreichend gut beschreibt.

   Realitätsnah wie bei einem aphaken menschlichen Auge ist die Augenlinse entfernt, so das die optische Wirkung allein durch die Krümmung der Hornhaut 31 (Fig. 4) bewirkt wird.

[0060] Für das optimale Zusammenwirken von Beobachtung und Beleuchtung als Grundvoraussetzung für die Lösung der Problematik des roten Reflexes ist es erforderlich, dass die Beobachtungspupillen (Gerätepupillen) als auch die Beleuchtungspupille 43 (das Lichtleiterfaserende 42 gemäss Fig. 2) auf den Fundus 32 des Auges 30, hier die Netzhaut, abgebildet werden.

[0061] Das virtuelle Bild der Gerätepupillen 15 liegt bei der vorgegebenen Beobachtungsoptik des Operationsmikroskops fest, und zwar etwa 300 mm vor dem Modellauge 30.

   Das ideale Abbild der Gerätepupillen 15 liegt dann in etwa in der Fokusebene des Modellauges 30.

[0062] Demgegenüber kann durch geeignete Auslegung der Beleuchtungseinrichtung 40 gemäss den Fig. 1 und 2 das Abbild der Beleuchtungspupille 43, also das Bild des Lichtleiters 41, genau in die Fokusebene des Modellauges 30 gelegt werden.

   Das virtuelle Bild der Beleuchtungspupille 43 liegt dann für diesen Sonderfall bezogen auf das Modellauge 30 genau im Fernpunkt, also im Unendlichen.

[0063] Wie in Fig. 3 dargestellt ist, entspricht die optische Beobachtungseinrichtung 10 einem Stereomikroskop nach dem Teleskopprinzip und besteht im Wesentlichen aus den drei optischen Teilkomponenten Hauptobjektiv 11, Vergrösserungssystem 16 sowie binokulares Fernrohr aus Tubus und Okularen.

[0064] Die Objektebene 12 befindet sich im vorderen Brennpunkt des Hauptobjektivs 11, sodass das Objekt 30 durch das Hauptobjektiv 11 nach Unendlich abgebildet wird. In Figur 3 ist nur einer der beiden stereoskopischen Beobachtungsstrahlengänge 13 eingezeichnet.

   Die Dezentrierung der Achse des Vergrösserungssystems 16 gegenüber der optischen Achse 14 des Hauptobjektivs 11 beträgt 11 mm, die gesamte Stereobasis zwischen den beiden stereoskopischen Beobachtungsstrahlengängen ist also 22 mm.

[0065] Die Gerätepupille 15, das heisst der Schnittpunkt aller Mitten- oder Schwerestrahlen der Abbildungsstrahlenbündel befindet sich im Vergrösserungssystem 16.

[0066] Das optische System des Operationsmikroskops 10 sei auf die Augenpupille fokussiert. Das bedeutet, dass sich die Objektebene 12 in der Augenpupille des Modellauges 30 befindet.

[0067] In Fig. 4 ist der Verlauf der Strahlenbüschel 17 im Modellauge 30 für den Beobachtungsstrahlengang 13 entsprechend der Fig. 3 stark vergrössert dargestellt.

   Dabei ist die optische Achse 14 des Modellauges 30 identisch mit der optischen Achse des Hauptobjektivs 11, sodass durch die stereoskopische Dezentrierung der Beobachtung das Phasenobjekt unter einem bestimmten Stereowinkel betrachtet wird und der Strahlenverlauf im rechten und linken Beobachtungskanal bis auf den gemeinsamen Fokus in den Objektpunkten der Phasenebene entsprechend unterschiedlich ist.

[0068] Der bestimmende Einfluss des Beobachtungsstrahlengangs 13 lässt sich besonders klar mit Hilfe der Strahlquerschnittsflächen deuten, also gleichsam den "Spuren", die die Strahlenbüschel 17, 18 auf die Netzhaut 32 einprägen.

[0069] Fig.

   5 zeigt beispielhaft Strahlquerschnittsflächen auf der Hornhaut 31 für das Mittenbüschel 18 und insgesamt acht gleichmässig über den Bildfeldrand verteilten und somit das gesamte Bildfeld begrenzende Strahlenbüschel 17, und zwar für den linken (Fig. 5a) beziehungsweise rechten (Fig. 5b) Beobachtungskanal.

[0070] Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, konvergieren diese Querschnittsflächen zur Bildmitte hin, wobei gleichzeitig die Flächeninhalte grösser werden.

[0071] Die Büschelquerschnittsflächen auf der Netzhaut 32 unterscheiden sich nun in Abhängigkeit von der Fehlsichtigkeit des Patientenauges sehr deutlich in der Grösse und der relativen Lage zueinander.

   Fig. 6 zeigt diese Büschelquerschnittsflächen für beide Stereostrahlengänge gemeinsam auf einer gedachten Netzhautebene eines fehlsichtigen Auges, die ca. 5 mm vor der Fokusebene des Modellauges liegt.

[0072] Wie weiter oben schon erwähnt wurde, kommt dem Sonderfall, bei dem die Netzhaut 32 in der Fokusebene des Modellauges 30 liegt, eine besondere Bedeutung zu. Bei diesem Sonderfall haben die Querschnittsflächen der Strahlbüschel 17 einen Durchmesser von ca. 1,2 mm.

   Entscheidend für die Homogenität des roten Reflexes ist es, dass bei diesem Sonderfall die Querschnittsflächen aller Strahlbüschel über das gesamte Bildfeld zur Deckung kommen, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.

[0073] In diesem Fall schneiden sich wie bei der Gerätepupille 15 (Fig. 3) alle Mitten- oder Schwerestrahlen der Strahlenbüschel 17, sodass das Bild der Gerätepupille 15 dann auf der Netzhaut 32 liegt.

[0074] Das Zusammenwirken von Beleuchtungstrahlengang 56 (Fig. 1) und Beobachtungsstrahlengang 13 (Fig. 3) lässt sich nun einfach anhand eines einzelnen Objektpunkts deuten.

   Wie in Fig. 4 dargestellt ist, gibt es nämlich für jeden Objektpunkt einen Strahlenkegel 19, dessen Basis 20 die Strahlbüschelquerschnittsfläche auf der Netzhaut 32 und dessen Spitze 21 im jeweiligen Objektpunkt in der betrachteten Objektebene 12 mit dem Phasenobjekt liegt.

[0075] Zur Erzeugung des roten Reflexes trägt primär nur ein Teil des Beleuchtungslichts bei, und zwar jener, der auf die entsprechenden Strahlbüschelquerschnittsflächen auf der Netzhaut 32 trifft und dort in den Halbraum zurückgestreut wird, wobei wiederum nur der Anteil des exakt in die entsprechenden Strahlenkegel 19 zurückgestreuten Lichts vom Beobachter als roter Reflex wahrgenommen werden kann. Bei gleicher Bestrahlungsstärke durch die Beleuchtung ist die Intensität des roten Reflexes in den entsprechenden Bildzonen direkt proportional dem Ausleuchtungsgrad der Querschnittsfläche.

   Insbesondere erhält man dann für den Fall, dass das ausgeleuchtete Bild der Gerätepupille 15 auf der Netzhaut 32 liegt, für alle Bildpunkte einen gleich intensiven, homogen roten Reflex. Diese Homogenität des roten Reflexes ändert sich auch nicht bei partieller Ausleuchtung des Bilds der Gerätepupille 15, beispielsweise bei einer Schrägbeleuchtung, wobei aber die Intensität je nach Ausleuchtungsgrad zu- oder abnimmt.

[0076] Die Ausleuchtung des Bildes der Gerätepupille 15 auf der Netzhaut 32 erfolgt nun mit einer Beleuchtungseinrichtung 40, die in den Fig.

   1 und 2 dargestellt ist und die in einer beispielhaften Ausführungsform aus den folgenden optischen Komponenten besteht, nämlich einem Lichtleiter 41, einem ersten als Plankonvexlinse ausgebildeten optischen Element 46, einer ersten als Leuchtfeldblende ausgebildeten Blende 44, einem zweiten als Plankonvexlinse ausgebildeten optischen Element 47, einer zweiten als Aperturblende ausgebildeten Blende 45, einem Kittglied 48 bestehend aus zwei Linsenelementen 49, 50, einem Umlenkelement 51 in Form eines Umlenkspiegels, dem Hauptobjektiv 11 sowie dem Modellauge 30.

[0077] Eine vergrösserte Darstellung der Komponenten gemäss Fig. 1 bis zum Hauptobjektiv 11, das von der Beobachtung und Beleuchtung gemeinsam benutzt wird, ist in Fig.

   2 dargestellt.

[0078] Mit dem Lichtleiter 41, der den Beleuchtungsstrahlengang 56 erzeugt, wird mit einer ersten Plankonvexlinse 46 als Kollektor eine Leuchtfeldblende 44 ausgeleuchtet. Mit einer zweiten Plankonvexlinse 47 wird der Lichtleiter 41 dann in ein Zwischenbild mit Aperturblende 45 abgebildet. Beispielsweise können die beiden Plankonvexlinsen 46, 47 identisch gleich sein, und den Lichtleiter 41 mit dem Abbildungsmassstab 1:1 in die Aperturblende 45 abbilden.

[0079] Die Leuchtfeldblende 44 sitzt vorzugsweise im vorderen Brennpunkt F1 einer aus der zweiten Plankonvexlinse 47 und dem Kittglied 48 zusammengesetzt gedachten ersten Teiloptik 52 - was durch eine gestrichelte Linie verdeutlicht ist -, sodass also die Leuchtfeldblende 44 von dieser zusammengesetzten Teiloptik 52 nach unendlich abgebildet wird.

   Somit besteht an der Schnittstelle der Beleuchtungseinkopplung mit dem Umlenkspiegel 51 vor dem Hauptobjektiv 11 für die Leuchtfeldabbildung ebenso wie bei der Beobachtung ein afokaler Strahlengang 54. Dies ist eine notwendige Voraussetzung dafür, dass die Leuchtfeldblende 44 vom Hauptobjektiv 11 in die Objektebene 12 der stereoskopischen Beobachtung, nämlich die Phasenfläche, abgebildet wird. Eine Leuchtfeldblende 44 mit einem Durchmesser von etwa 2,2 mm wird dann beispielsweise auf cirka 7 mm vergrössert in die Phasenobjektebene abgebildet.

[0080] Um das Bild des Faserendes 42 vom Lichtleiter 41, also die Beleuchtungspupille 43, auf den Fundus 32 des Modellauges 30 abzubilden, muss das virtuelle Bild der Beleuchtungspupille 43 in den zum Fundus konjugierten Bildort des Modellauges 30 abgebildet werden.

   Wie besonders leicht einzusehen ist, erreicht man dies für den Sonderfall des rechtsichtigen Auges einfach dadurch, dass das Zwischenbild 45 des Lichtleiters in den vorderen Brennpunkt F2 einer aus Kittglied 48 und Hauptobjektiv 11 zusammengesetzt gedachten zweiten Teiloptik 53 - was ebenfalls durch eine gestrichelte Linie verdeutlicht ist - gebracht wird. Im allgemeinen Fall eines fehlsichtigen Auges liegt dieses Zwischenbild vom vorderen Brennpunkt F2 genau so weit ab, dass dieses Zwischenbild dann durch die zweite Teiloptik auf die zur Netzhaut konjugierte virtuelle Bildebene abgebildet wird.

[0081] Für den Sonderfall des rechtsichtigen Auges wiederum übernimmt die zweite Teiloptik dann die Funktion des Kondensors bei der klassischen Köhler'schen Beleuchtung in der Mikroskopie.

   Für die Abbildung der Beleuchtungspupille 43 besteht dann also vor dem Auge 30 ein afokaler Strahlengang 55. In diesem Fall wird das Faserende 42 des Lichtleiters 41 (Beleuchtungspupille 43) beispielsweise stark verkleinert auf die Netzhaut 35 des rechtsichtigen Auges abgebildet.

[0082] Die optischen Systemdaten einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung 40 sind in der Tabelle 1 aufgelistet.

[0083] Mit der zuvor beschriebenen erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung 40 wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Die im Hinblick auf die notwendige anwendungsorientierte Ausrichtung solcher experimentellen Untersuchungen massgeblichen Versuche werden weiter unten näher beschrieben.

   Zuvor wird jedoch zur Verdeutlichung der Zielrichtung für eine anwendungsbezogene Umsetzung der gewonnenen Erkenntnisse noch einmal ein kurzer Überblick über die bisherigen Untersuchungen gegeben.

[0084] Die im Rahmen der allgemeinen Beschreibung ausführlich erörterte Problemstellung resultiert insbesondere aus der speziellen Anwendung eines Operationsmikroskops in der Kataraktchirurgie und besteht im Wesentlichen in der Erzeugung eines homogenen roten Reflexes über die gesamte Augenpupille bei gleichzeitig guter Kontrastierung der Linsenreste und Phasenstrukturen in der Linsenkapsel.

   Daraus resultiert das Bedürfnis für die Schaffung einer an die stereoskopische Beobachtung angepassten Beleuchtungseinrichtung 40, die dieser Anforderung gerecht wird.

[0085] Ein wichtiger Vorteil für die anwendungstechnische Weiterentwicklung der erfindungsgemässen Lösung liegt vor allem darin, dass diese Lösung nicht nur eine durchsichtige und eindeutig definierbare mathematisch optische Modellierung des roten Reflexes und der Kontrastierung ermöglicht, sondern gleichbedeutend eine leicht einsichtige und eindeutige experimentelle Darstellung des die Problematik charakterisierenden Sachverhalts ermöglicht.

[0086] Der bis heute erreichte Entwicklungsstand basiert auf folgender mathematisch -optischen Modellierung des roten Reflexes und der Kontrastierung,

   die durch praxisnahe Experimente Bestätigung findet.

[0087] Der rote Reflex entsteht durch die Ausleuchtung der jedem Objektpunkt der Phasenfläche in der Augenpupille eindeutig zugeordneten Strahlbüschelquerschnittsflächen auf der Netzhaut. Im Idealfall der Abbildung der Gerätepupille auf die Netzhaut kommen diese Strahlbüschelquerschnittsflächen für alle Objektpunkte zur Deckung. Für den Fall, dass auch die Beleuchtungspupille auf die Netzhaut und somit der Beleuchtungsspot minimiert wird, ist auch mit einem geringen Ausleuchtungsgrad der stereoskopischen Beobachtungspupillen eine homogene Ausleuchtung der Augenpupille und damit ein homogener roter Reflex möglich.

   Dies ist beispielsweise in Fig. 9 dargestellt.

[0088] Die Grösse sowohl der Strahlbüschelquerschnittsflächen als auch des Beleuchtungsspots hängt nun stark von der Fehlsichtigkeit des Auges ab, bei der ja die Länge des Glaskörpers und somit der Abstand der Netzhaut von der Phasenfläche in der Augenpupille mehr oder weniger stark variiert. Im Allgemeinen überdeckt also der Beleuchtungsspot nur einen Teil der Strahlbüschelquerschnittsflächen und dies dann auch im Allgemeinen mit unterschiedlichem Ausleuchtungsgrad. Daraus leitet sich dann eine mehr oder weniger ausgeprägte Inhomogenität des roten Reflexes ab. Eine anschauliche Erklärung dafür liefert Fig. 6.

   Ein seitlicher Versatz des Beleuchtungsspiegels und in Folge dessen des Beleuchtungsspots führt zu einer zusätzlichen Assymmetrie des Inhomogenen roten Reflexes, was wiederum auch anhand der Figur 6 gedeutet werden kann, was ebenfalls in Fig. 8 dargestellt ist.

[0089] Die Kontrastierung, also die Sichtbarmachung der Linsenreste oder Phasenobjekte in der Linsenkapsel erfolgt primär durch Beleuchtungsstrahlenbüschel, deren numerische Apertur, also der Einfallswinkel der Lichtstrahlen am Ort des Phasenobjekts, grösser ist als die numerische Apertur der Beobachtungsstrahlenbüschel.

   In diesem Fall liegt dann die physikalisch-optische Voraussetzung für eine Dunkelfeldbeleuchtung des Phasenobjekts vor, die sich beispielsweise dadurch zeigt, dass die Beleuchtungspupille auf der Netzhaut räumlich streng getrennt ist von den beiden stereoskopischen Beobachterpupillen (Fig. 10, rechtes Bild). Diese strenge Trennung bedeutet nach den bisher aufgezeigten Fakten zwar eine gute Kontrastierung, aber keinen roten Reflex, was sich beispielsweise aus Fig. 10, linkes Bild ergibt.

[0090] Daraus leitet sich aber ein ganz entscheidender Gesichtspunkt ab: Der rote Reflex ist primär nicht die Ursache für die Kontrastierung der Linsenreste und Phasenstrukturen in der Augenpupille. Bei der Kontrastierung dient der rote Reflex sekundär als Hintergrundbeleuchtung der ursprünglich mit einer Dunkelfeldbeleuchtung kontrastierten Linsenreste und Phasenobjekte.

   Für diese Hintergrundbeleuchtung reicht gemäss Fig. 9 offenbar ein sehr kleiner Anteil des Beleuchtungslichts. Ein Grossteil des Beleuchtungslichts liegt daher im Bereich der Dunkelfeldbeleuchtung, wie in Fig. 9, rechtes Bild dargestellt ist.

[0091] Entscheidend für eine optimale praktische Umsetzung der erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung ist diese Erkenntnis der strengen Trennung der Beleuchtung für den roten Reflex von der Beleuchtung für die Kontrastierung, und vor allem dann auch deren additive Überlagerung gemäss Fig. 9.

[0092] Einen weiteren Nachweis liefern die Fig. 11 und 12. Dort wird die Beleuchtungspupille direkt mit einer der beiden Beobachtungspupillen zur Deckung gebracht.

   Nach den bisherigen Erkenntnissen erwartet man dann in der beleuchteten Beobachtungspupille einen extrem intensiven, homogenen roten Reflex ohne Kontrastierung, wie in Fig. 11 dargestellt. Für den zweiten Beobachtungskanal wirkt diese Beleuchtung wieder als reine Dunkelfeldbeleuchtung mit der Konsequenz einer guten Kontrastierung ohne roten Reflex, wie dies in Fig. 12 dargestellt ist.

Bezugszeichenliste

[0093] 
10 : Beobachtungseinrichtung (Operationsmikroskop)
11 : Objektivelement (Hauptobjektiv)
12 : Objektebene
13 : Beobachtungsstrahlengang
14 : optische Achse
15 : Gerätepupille
16 : Vergrösserungssystem
17 : Strahlbüschel
18 : Mittenbüschel
19 : Strahlkegel
20 : Basis Strahlkegel
21 : Spitze Strahlkegel
30 : zu untersuchendes Objekt (Auge/Modellauge)
31 : Hornhaut
32 : Fundus
40 : Beleuchtungseinrichtung
41 : Lichtquelle (Lichtleiter)
42 : Lichtleiterende
43 :

   Beleuchtungspupille
44 : erste Blende (Leuchtfeldblende)
45 : zweite Blende (Aperturblende)
46 : erstes optisches Element
47 : zweites optisches Element
48 : Kittglied
49 : Linsenelement
50 : Linsenelement
51 : Umlenkelement (Umlenkspiegel)
52 : erste Teiloptik
53 : zweite Teiloptik
54 : afokaler Strahlengang
55 : afokaler Strahlengang
56 : Beleuchtungsstrahlengang
F1 : vorderer Brennpunkt der ersten Teiloptik
F2 : vorderer Brennpunkt der zweiten Teiloptik

Claims (25)

1. Beleuchtungseinrichtung (40) für eine Beobachtungseinrichtung (10), insbesondere für ein Operationsmikroskop, mit einer Lichtquelle (41) und mit optischen Elementen, die zwischen der Lichtquelle (41) und einem Objektivelement (11) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die Abbildung einer Beleuchtungspupille (43) auf einen Fundus (32) eines zu beobachtenden Objekts (30) erfolgt.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes optisches Element (46) und eine erste Blende (44), insbesondere eine Leuchtfeldblende, vorgesehen ist und dass die erste Blende (44) mit dem ersten optischen Element (46) ausleuchtbar ist.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites optisches Element (47) und eine zweite Blende (45), insbesondere eine Aperturblende, vorgesehen ist und dass die Lichtquelle (41) mit dem zweiten optischen Element (47) in die zweite Blende (45) abbildbar ist.

4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste optische Element (46) und/oder das zweite optische Element (47) als Plankonvexlinse ausgebildet ist.

5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3 sowie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite optische Element (46, 47) identisch gleich ausgebildet ist.

6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches Element als Kittglied (48) aus wenigstens zwei Linsenelementen (49, 50) ausgebildet ist.

7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, sowie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kittglied (48) und das zweite optische Element (47) zu einer gedachten ersten Teiloptik (52) zusammengesetzt sind.

8. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teiloptik (52) zum Erzeugen eines afokalen Strahlengangs (54) ausgebildet ist.

9. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, sowie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Blende (44) in einem vorderen Brennpunkt (F1) der ersten Teiloptik (52) angeordnet ist.

10. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kittglied (48) und das Objektivelement (11) zu einer gedachten zweiten Teiloptik (53) zusammengesetzt sind.

11. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenbild der Beleuchtungspupille (43) in einem vorderen Brennpunkt (F2) der zweiten Teiloptik (53) angeordnet ist.

12. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umlenkelement (51) zum Umlenken des Beleuchtungsstrahlengangs (56) vorgesehen ist.

13. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, das die Lichtquelle (41) aus wenigstens einer Lampe, oder wenigstens einem Lichtleiter oder wenigstens einer LED gebildet ist.

14. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektivelement (11) ebenfalls als Objektivelement einer Beobachtungseinrichtung (10), insbesondere als deren Hauptobjektiv, ausgebildet ist.

15. Beobachtungseinrichtung (10), insbesondere Operationsmikroskop, mit Mitteln zum Erzeugen wenigstens eines Beobachtungsstrahlengangs (13), aufweisend ein Hauptobjektiv (11), und mit Mitteln zum Erzeugen wenigstens eines Beleuchtungsstrahlengangs (56), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen des wenigstens einen Beobachtungsstrahlengangs (13) ausgebildet sind, um ein Bild der Gerätepupillen (15) der Beobachtungseinrichtung (10) auf einen Fundus (32) eines zu untersuchenden Objekts (30) abzubilden, und dass die Mittel zum Erzeugen des wenigstens einen Beleuchtungsstrahlengangs (56) ausgebildet sind, um eine Beleuchtungspupille (43) auf den Fundus (32) des zu untersuchenden Objekts (30) abzubilden und dadurch das Bild der Gerätepupillen (15) auf den Fundus (32) des zu untersuchenden Objekts (30) auszuleuchten.

16. Beobachtungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung des wenigstens einen Beleuchtungsstrahlengangs (56) als Beleuchtungseinrichtung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet sind.

17. Beobachtungseinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung des wenigstens einen Beleuchtungsstrahlengangs (56) auf einer dem zu untersuchenden Objekt (30) abgewandten Seite des Hauptobjektivs (11) angeordnet sind.

18. Beobachtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang (13) wenigstens ein Vergrösserungssystem (16) vorgesehen ist.

19. Beobachtungseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gerätepupille (15) der Beobachtungseinrichtung (10) im Vergrösserungssystem (16) vorgesehen ist.

20. Beobachtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in dem wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang (13) ein Tubuselement und/oder ein Okularelement vorgesehen ist/sind.

21. Beobachtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Objektebene (12) des zu untersuchenden Objekts (30) im vordersten Brennpunkt des Hauptobjektivs (11) ausgebildet ist.

22. Beobachtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass diese als stereoskopische Beobachtungseinrichtung, insbesondere als Stereomikroskop, ausgebildet ist.

23. Beobachtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass diese als ophthalmologisches Beobachtungsgerät, insbesondere als für die Kataraktextraktion ausgebildetes Operationsmikroskop, ausgebildet ist.

24. Verwendung einer Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einem ophthalmologischen Beobachtungsgerät, insbesondere in einem für die Kataraktextraktion ausgebildeten Operationsmikroskop.

25. Verwendung einer Beobachtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23 als ophthalmologisches Beobachtungsgerät, insbesondere als für die Kataraktextraktion ausgebildetes Operationsmikroskop.