DE102012223106B4 - Wide-angle attachment for a surgical microscope and system consisting of a surgical microscope and a wide-angle attachment - Google Patents
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Abstract
Weitwinkelvorsatz für ein Operationsmikroskop, mit einer Weitwinkellinse, mit einer optischen Anordnung zur Bildaufrichtung (22, 24, 26) und mit einer Beleuchtungseinrichtung (28), um einen Beleuchtungsstrahlengang (33) koaxial zur optischen Achse der Weitwinkellinse (21) durch die Weitwinkellinse (21) hindurch auf ein Objekt (15) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (28) seitlich versetzt bezogen auf die optische Achse (32) der Weitwinkellinse (21) angeordnet ist.Wide-angle attachment for a surgical microscope, with a wide-angle lens, with an optical arrangement for erecting the image (22, 24, 26) and with an illumination device (28) around an illumination beam path (33) coaxial to the optical axis of the wide-angle lens (21) through the wide-angle lens (21 ) through to an object (15), characterized in that the lighting device (28) is arranged laterally offset with respect to the optical axis (32) of the wide-angle lens (21).
Description
Die Erfindung betrifft einen Weitwinkelvorsatz für ein Operationsmikroskop. Der Weitwinkelvorsatz umfasst eine Weitwinkellinse, eine optische Anordnung zur Bildaufrichtung und eine Beleuchtungseinrichtung, mit der ein Beleuchtungsstrahlengang durch die Weitwinkellinse hindurch auf ein Objekt geleitet werden kann.The invention relates to a wide-angle attachment for a surgical microscope. The wide-angle attachment comprises a wide-angle lens, an optical arrangement for erecting the image and an illumination device with which an illumination beam path can be guided through the wide-angle lens onto an object.
Weitwinkelvorsätze dieser Art werden in der Augenchirurgie verwendet, um dem Betrachter, der durch das Operationsmikroskop blickt, ein scharfes Bild des Augenhintergrunds zu bieten. Der Weitwinkelvorsatz wird dazu in den Zwischenraum zwischen der Frontlinse des Operationsmikroskops und dem Auge eingeschwenkt, so dass der Beobachtungsstrahlengang durch den Weitwinkelvorsatz hindurch verläuft. Der Weitwinkelvorsatz ist so eingerichtet, dass die Brechung der Augenlinse ausgeglichen wird und in den Okularen ein scharfes Bild aus dem Innenraum des Auges entsteht. Wird der Weitwinkelvorsatz aus dem Beobachtungsstrahlengang entfernt, sieht der Betrachter ganz normal den Frontabschnitt des Auges. Es kann also während der Operation zwischen verschiedenen Beobachtungsmodi gewechselt werden. Beschrieben ist ein Weitwinkelvorsatz dieser Art beispielsweise in
Wenn der Weitwinkelvorsatz mit einer internen Beleuchtungseinrichtung versehen ist, tritt der Beleuchtungsstrahlengang durch die Weitwinkellinse hindurch und fällt in das Auge. Eine zusätzliche Beleuchtung im Innenraum des Auges kann entfallen. Ein Weitwinkelvorsatz mit einer internen Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der
Damit der Chirurg in seiner Bewegungsfreiheit beim Operieren möglichst wenig eingeschränkt wird, ist es wünschenswert, den Weitwinkelvorsatz kompakt zu gestalten.So that the surgeon's freedom of movement is restricted as little as possible during the operation, it is desirable to make the wide-angle attachment compact.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Weitwinkelvorsatz vorzustellen, bei dem der in dem Weitwinkelvorsatz zur Verfügung stehende Raum effektiv genutzt wird. Ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.The invention is based on the object of presenting a wide-angle attachment in which the space available in the wide-angle attachment is used effectively. Based on the prior art mentioned at the beginning, the object is achieved with the features of claim 1. Advantageous embodiments are found in the subclaims.
Erfindungsgemäß ist die Beleuchtungseinrichtung seitlich versetzt bezogen auf die optische Achse der Weitwinkellinse angeordnet, wobei der Beleuchtungsstrahlengang koaxial zur optischen Achse der Weitwinkellinse durch die Weitwinkellinse geleitet wird. Seitlich versetzt bedeutet senkrecht zur optischen Achse der Weitwinkellinse verschoben.According to the invention, the lighting device is arranged laterally offset in relation to the optical axis of the wide-angle lens, the lighting beam path being guided through the wide-angle lens coaxially to the optical axis of the wide-angle lens. Laterally offset means shifted perpendicular to the optical axis of the wide-angle lens.
Die Erfindung hat erkannt, dass im Bereich der optischen Achse der Weitwinkellinse nur wenig Raum für die Anordnung einer Beleuchtungseinrichtung vorhanden ist. Versetzt man die Beleuchtungseinrichtung hingegen etwas in seitlicher Richtung, kann der dort vorhandene Raum genutzt werden. Die Erfindung ermöglicht also eine effektive Raumausnutzung innerhalb des Weitwinkelvorsatzes.The invention has recognized that in the area of the optical axis of the wide-angle lens there is only little space for the arrangement of a lighting device. If, on the other hand, the lighting device is moved a little to the side, the space available there can be used. The invention thus enables an effective use of space within the wide-angle attachment.
Die Beleuchtungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Lichtquelle, eine Kondensorlinse, mit der das von der Lichtquelle ausgehende Licht gebündelt wird, und eine Leuchtfeldblende. Bei der Lichtquelle kann es sich um eine selbstleuchtende Lichtquelle oder das Austrittsende eines Lichtleiters handeln. Die Beleuchtungseinrichtung kann eine Köhlersche Beleuchtung sein, bei der neben der Kondensorlinse eine weitere Linse vorgesehen ist und die Leuchtfeldblende zwischen den beiden Linsen angeordnet ist. The lighting device preferably comprises a light source, a condenser lens with which the light emanating from the light source is bundled, and a field diaphragm. The light source can be a self-illuminating light source or the exit end of a light guide. The illumination device can be a Koehler illumination, in which a further lens is provided in addition to the condenser lens and the luminous field diaphragm is arranged between the two lenses.
Für eine kompakte Gestaltung der Beleuchtungseinrichtung kann die Leuchtfeldblende zwischen der Lichtquelle und der Kondensorlinse angeordnet sein. Die optische Anordnung kann so sein, dass die Leuchtfeldblende auf den Augenhintergrund abgebildet wird. Um eine gleichmmäßige Ausleuchtung des Augenhintergrunds zu erreichen, kann die Lichtquelle in die Weitwinkellinse abgebildet werden. Eine vergleichbar gleichmäßige Ausleuchtung lässt sich erzeugen, indem die Lichtquelle in die Augenlinse abgebildet wird.For a compact design of the lighting device, the luminous field diaphragm can be arranged between the light source and the condenser lens. The optical arrangement can be such that the luminous field diaphragm is imaged onto the fundus. In order to achieve uniform illumination of the fundus, the light source can be mapped into the wide-angle lens. Comparably uniform illumination can be generated by mapping the light source into the eye lens.
Beim Auftreffen des Beleuchtungsstrahlengangs auf die Weitwinkellinse kann es zu Reflexionen kommen, die für den Beobachter störend sind. Solche Reflexionen können vermieden werden, indem der Beleuchtungsstrahlengang nur auf den Randbereich und nicht auf den zentralen Bereich der Weitwinkellinse auftrifft. Im Randbereich der Weitwinkellinse werden die Reflexionen so stark zur Seite abgelenkt, dass sie im Operationsmikroskop weniger störend oder im Idealfall sogar gar nicht sichtbar sind. Der Beleuchtungsstrahlengang kann zu diesem Zweck mit einer Mittenblende versehen sein. Die optische Anordnung der Beleuchtungseinrichtung kann so sein, dass die Lichtquelle in die Zwischenbildebene der Weitwinkellinse abgebildet wird. Alternativ kann die Lichtquelle etwas vor oder hinter der Zwischenbildebene der Weitwinkellinse abgebildet werden. Dadurch wird die Lichtquelle unscharf auf den Augenhintergrund abgebildet und die Beleuchtungsverteilung ist gleichmäßiger als bei einer scharfen Abbildung der Lichtquelle.When the illumination beam path strikes the wide-angle lens, reflections can occur which are disruptive to the observer. Such reflections can be avoided in that the illumination beam path only strikes the edge area and not the central area of the wide-angle lens. In the edge area of the wide-angle lens, the reflections are deflected to the side so strongly that they are less disruptive in the surgical microscope or, ideally, even not visible at all. The illumination beam path can be provided with a center screen for this purpose. The optical arrangement of the lighting device can be such that the light source is imaged in the intermediate image plane of the wide-angle lens. Alternatively, the light source can be imaged somewhat in front of or behind the intermediate image plane of the wide-angle lens. As a result, the light source and the lighting distribution are blurred on the fundus is more uniform than with a sharp image of the light source.
Bei der Weitwinkellinse handelt es sich innerhalb des Weitwinkelvorsatzes um eine dem Objekt zugewandte Linse, die ein seitenverkehrtes und höhenverkehrtes Bild erzeugt. Die Weitwinkellinse kann eine kurze Brennweite beispielsweise zwischen 5 mm und 20 mm haben. Die optische Anordnung zur Bildaufrichtung dient dazu, das Bild sowohl in Seitenrichtung als auch in Höhenrichtung erneut umzukehren, so dass das Bild wieder die richtige Ausrichtung hat.The wide-angle lens is a lens facing the object within the wide-angle attachment that produces a reversed and vertically reversed image. The wide-angle lens can have a short focal length, for example between 5 mm and 20 mm. The optical arrangement for erecting the image serves to reverse the image again both in the lateral direction and in the vertical direction, so that the image has the correct alignment again.
Die optische Anordnung zur Bildaufrichtung umfasst vorzugsweise ein erstes optisches Element, das hinter der Weitwinkellinse angeordnet ist, so dass der durch die Weitwinkellinse in den Weitwinkelvorsatz eintretende Beobachtungsstrahlengang auf das erste optische Element trifft. Das erste optische Element kann dazu ausgelegt sein, den Beobachtungsstrahlengang in seitlicher Richtung umzulenken. Vorzugsweise wird der Mittelstrahl des Beobachtungsstrahlengangs um 90° umgelenkt. Das erste optische Element kann zu diesem Zweck eine Reflexionsfläche aufweisen, die relativ zu der optischen Achse der Weitwinkellinse geneigt ist. Die Neigung kann beispielsweise 45° betragen.The optical arrangement for image erection preferably comprises a first optical element which is arranged behind the wide-angle lens, so that the observation beam path entering through the wide-angle lens into the wide-angle attachment strikes the first optical element. The first optical element can be designed to deflect the observation beam path in a lateral direction. The central beam of the observation beam path is preferably deflected by 90 °. For this purpose, the first optical element can have a reflection surface which is inclined relative to the optical axis of the wide-angle lens. The inclination can for example be 45 °.
Ein zweites optisches Element der Anordnung zur Bildaufrichtung ist vorzugsweise seitlich versetzt zu dem ersten optischen Element positioniert. Bei dem zweiten optischen Element kann es sich um ein Prisma mit Dachkante handeln, wobei das Prisma beispielsweise ein Bauernfeind-Prisma ist. Das zweite optische Element kann so angeordnet sein, dass bezogen auf den Mittelstrahl die Austrittsrichtung des Beobachtungsstrahlengangs parallel zu der Eintrittsrichtung ist. Dabei ist die Ausbreitungsrechtung beim Eintritt entgegengesetzt wie beim Austritt. Das zweite optische Element kann in seitlicher Richtung verschiebbar sein, um die Länge des optischen Wegs durch den Weitwinkelvorsatz einzustellen.A second optical element of the arrangement for erecting the image is preferably positioned laterally offset from the first optical element. The second optical element can be a prism with a roof edge, the prism being, for example, a Bauernfeind prism. The second optical element can be arranged in such a way that, in relation to the central beam, the exit direction of the observation beam path is parallel to the entry direction. The right of propagation on entry is the opposite of that on exit. The second optical element can be displaceable in the lateral direction in order to adjust the length of the optical path through the wide-angle attachment.
Ein drittes optisches Element der Anordnung zur Bildaufrichtung kann wiederum eine Reflexionsfläche umfassen, mit der der Beobachtungsstrahlengang umgelenkt wird. Vorzugsweise ist der Mittelstrahl des Beobachtungsstrahlengangs nach der Reflexion koaxial zur optischen Achse der Weitwinkellinse. Das dritte optische Element kann ein Prisma sein. Die Reflexionsfläche kann eine Neigung relativ zur optischen Achse der Weitwinkellinse haben. Die Neigung kann beispielsweise 45° betragen.A third optical element of the arrangement for erecting the image can in turn comprise a reflection surface with which the observation beam path is deflected. After reflection, the central ray of the observation beam path is preferably coaxial with the optical axis of the wide-angle lens. The third optical element can be a prism. The reflection surface can be inclined relative to the optical axis of the wide-angle lens. The inclination can for example be 45 °.
Zwischen der Reflexionsfläche des ersten optischen Elements und der Reflexionsfläche des dritten optischen Elements kann es einen keilförmigen Freiraum geben. Die Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise in diesem Bereich angeordnet. Durch den seitlichen Versatz wird die Beleuchtungseinrichtung dort positioniert, wo ausreichend Platz innerhalb des keilförmigen Freiraums ist. Bezogen auf die optische Achse der Weitwinkellinse ist die Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise in der entgegengesetzten Richtung seitlich versetzt wie das zweite optische Element der Anordnung zur Bildaufrichtung.There can be a wedge-shaped free space between the reflection surface of the first optical element and the reflection surface of the third optical element. The lighting device is preferably arranged in this area. Due to the lateral offset, the lighting device is positioned where there is sufficient space within the wedge-shaped free space. In relation to the optical axis of the wide-angle lens, the lighting device is preferably laterally offset in the opposite direction to the second optical element of the arrangement for erecting the image.
Das erste optische Element der Anordnung zur Bildaufrichtung kann zugleich ein Einkoppelelement für den Beleuchtungsstrahlengang bilden. Der Beleuchtungsstrahlengang kann durch die Reflexionsfläche hindurchtreten, an der der Beobachtungsstrahlengang reflektiert wird. Die Reflexionsfläche ist vorzugsweise als Strahlenteilerfläche ausgebildet, so dass ein Teil des auftreffenden Lichts reflektiert wird und ein Teil durchgelassen wird. Eine Strahlenteilerfläche kann beispielsweise realisiert werden, indem die Reflexionsfläche mit einer teildurchlässigen Beschichtung versehen wird. Alternativ kann die Reflexionfläche zusammengesetzt sein aus Bereichen, in denen das Licht vollständig hindurchgelassen wird, und Bereichen, in denen das Licht vollständig reflektiert wird. Vorzugsweise wechseln diese Bereiche sich ab und bilden ein kleinteiliges Muster. Es kann eine Lichtfalle vorgesehen sein, um den reflektierten Teil des Beleuchtungsstrahlengangs zu absorbieren.The first optical element of the arrangement for erecting the image can at the same time form a coupling element for the illuminating beam path. The illuminating beam path can pass through the reflection surface on which the observation beam path is reflected. The reflection surface is preferably designed as a beam splitter surface, so that part of the incident light is reflected and part is let through. A beam splitter surface can be implemented, for example, by providing the reflective surface with a partially transparent coating. Alternatively, the reflection surface can be composed of areas in which the light is completely allowed through and areas in which the light is completely reflected. These areas preferably alternate and form a small-scale pattern. A light trap can be provided in order to absorb the reflected part of the illuminating beam path.
Die Reflexionsfläche ist vorzugsweise die Vorderfläche des ersten optischen Elements, also die Fläche, auf die der Beobachtungsstrahlengang als erstes trifft. Gegenüber Gestaltungen, bei denen der Beobachtungsstrahlengang zunächst in das erste optische Element eintritt und erst dann reflektiert wird, hat dies den Vorteil, dass störende Lichtreflexe vermindert sind.The reflection surface is preferably the front surface of the first optical element, that is to say the surface that the observation beam path hits first. Compared to designs in which the observation beam path first enters the first optical element and is only then reflected, this has the advantage that disruptive light reflections are reduced.
Nach dem Durchtritt durch das erste optische Element ist der Mittelstrahl des Beleuchtungsstrahlengangs vorzugsweise koaxial zur optischen Achse der Weitwinkellinse. War der Beleuchtungsstrahlengang vor dem Eintritt in das erste optische Element parallel zur optischen Achse, so ist das erste optische Element vorzugsweise so gestaltet, dass der Beleuchtungsstrahlengang beim Durchtritt parallel versetzt wird. Beispielsweise kann das erste optische Element eine planparallele Platte sein.After passing through the first optical element, the central beam of the illumination beam path is preferably coaxial with the optical axis of the wide-angle lens. If the illuminating beam path was parallel to the optical axis before entering the first optical element, the first optical element is preferably designed in such a way that the illuminating beam path is offset in parallel when it passes through. For example, the first optical element can be a plane-parallel plate.
Möglich sind auch leicht keilförmige Ausführungen des ersten optischen Elements, wobei der Winkel zwischen der Vorderfläche und der Rückfläche vorzugsweise kleiner als 10 ° ist. Der Beleuchtungsstrahlengang kann dann unter einem Winkel relativ zur optischen Achse in das erste optische Element eintreten und beim Austritt koaxial zur optischen Achse sein.Slightly wedge-shaped designs of the first optical element are also possible, the angle between the front surface and the rear surface preferably being less than 10 °. The illuminating beam path can then enter the first optical element at an angle relative to the optical axis and be coaxial with the optical axis when it emerges.
Die Erfindung betrifft außerdem ein System aus einem Operationsmikroskop und einem solchen Weitwinkelvorsatz, wobei der Weitwinkelvorsatz dazu ausgelegt ist, vor der Frontlinse des Operationsmikroskops angeordnet zu werden. Der Weitwinkelvorsatz ist vorzugsweise so an das Operationsmikroskop angeschlossen, dass zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand gewechselt werden kann, wobei im ersten Zustand der Weitwinkelvorsatz in dem Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskops angeordnet ist und wobei im zweiten Zustand der Weitwinkelvorsatz außerhalb des Beobachtungsstrahlengangs des Operationsmikroskops angeordnet ist. Es kann ein Schwenkmechanismus für den Wechsel zwischen den beiden Zuständen vorgesehen sein. Das Operationsmikroskop kann eine eigene Beleuchtungseinrichtung umfassen. Der Beleuchtungsstrahlengang kann durch die Frontlinse des Operationsmikroskops hindurch verlaufen.The invention also relates to a system comprising a surgical microscope and such a wide-angle attachment, the wide-angle attachment is designed to be arranged in front of the front lens of the surgical microscope. The wide-angle attachment is preferably connected to the surgical microscope in such a way that it is possible to switch between a first state and a second state, wherein in the first state the wide-angle attachment is arranged in the observation beam path of the surgical microscope and in the second state the wide-angle attachment is arranged outside the observation beam path of the surgical microscope . A pivot mechanism can be provided for changing between the two states. The surgical microscope can have its own lighting device. The illumination beam path can run through the front lens of the surgical microscope.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
-
1 : ein Operationsmikroskop mit einem erfindungsgemäßen Weitwinkelvorsatz; -
2 : die Ansicht aus2 in einem anderen Zustand des Operationsmikroskops; -
3 : das Operationsmikroskop gemäß2 aus einer anderen Perspektive; -
4 : eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Weitwinkelvorsatzes; -
5 : eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Weitwinkelvorsatzes; und -
6 : die Ansicht aus5 bei einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Weitwinkelvorsatzes.
-
1 : a surgical microscope with a wide-angle attachment according to the invention; -
2 : the view off2 in a different state of the surgical microscope; -
3 : the surgical microscope according to2 from a different perspective; -
4th : a schematic representation of the wide-angle attachment according to the invention; -
5 : an alternative embodiment of a wide-angle attachment according to the invention; and -
6th : the view off5 in an alternative embodiment of a wide-angle attachment according to the invention.
Ein in
Zwischen der Frontlinse
Das Operationsmikroskop ist stereoskopisch, definiert also für das rechte und das linke Auge des Betrachters jeweils einen eigenen Beobachtungsstrahlengang. Indem die beiden Beobachtungsstrahlengänge, die üblicherweise beide durch die Frontlinse
Die Brennweite der Frontlinse
Der Weitwinkelvorsatz
Die Anordnung zur Bildaufrichtung in dem Weitwinkelvorsatz
Das zweite optische Element der Anordnung zur Bildaufrichtung ist ein Bauernfeind-Prisma
Mittels einer Exzenter-Einrichtung
Zwischen der planparallelen Platte
Bezogen auf die optische Achse
Der von der Beleuchtungseinrichtung
In
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