DE10304222A1 - Medical microscope, especially for laser eye surgery, comprises a focussing objective that also serves as an observation objective in conjunction with a correction lens element in observation optics - Google Patents

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Fritz STRÄHLE
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Abstract

Optical observation unit for use in medical treatment or diagnostic systems has a focussing objective lens (10) for focussing a beam bundle, with an observation unit that is adjusted so that the focussing objective can be used as the main objective of the observation optics. The observation optics have a correction lens element (20) for correcting imaging errors in the focussing objective rather than an observation objective. The invention also relates to a corresponding correction lens element that is designed to balance out imaging errors in the focussing objective.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere ein Mikroskop, für ein optisches Behandlungs- oder Diagnosesystem, welches ein Fokussierobjektiv zum Fokussieren eines Lichtstrahls umfasst. Daneben betrifft die Erfindung ein mit einem derartigen optischen Beobachtungsgerät ausgestattetes optisches Behandlungs- oder Diagnosesystem, bspw. eine Laservorrichtung für die Augenchirurgie, insbesondere für die refraktive Hornhautchirurgie.The invention relates to an optical Monitoring device, especially a microscope, for an optical treatment or diagnostic system, which is a focusing lens for focusing a light beam. In addition, the Invention equipped with such an optical observation device optical treatment or diagnostic system, for example a laser device for the Eye surgery, especially for refractive corneal surgery.

Laservorrichtungen für die Augenchirurgie sind beispielsweise aus US 4,669,837 und DE 35 28 356 bekannt. Die dort beschriebenen Laservorrichtungen umfassen eine Laserlichtquelle, ein Objektiv zum Fokussieren des Laserlichtes auf die zu behandelnde Stelle der Auges sowie ein Operationsmikroskop zum Beobachten und Kontrollieren der Behandlung. Ihre Objektive bilden außerdem das Auge in eine zwischen dem Objektiv und dem Hauptobjektiv des Operationsmikroskops gelegene Zwischenbildebene ab. Mit dem Operationsmikroskop wird das in der Zwischenbildebene befindliche Bild des Auges betrachtet.Laser devices for eye surgery are, for example, out US 4,669,837 and DE 35 28 356 known. The laser devices described therein include a laser light source, an objective for focusing the laser light on the area of the eye to be treated, and an operating microscope for observing and controlling the treatment. Your lenses also image the eye in an intermediate image plane located between the lens and the main lens of the surgical microscope. The image of the eye located in the intermediate image plane is viewed with the surgical microscope.

Der Laserstrahl wird in den in US 4,669,837 und DE 35 28 356 beschriebenen Vorrichtungen jeweils mittels eines Umlenkelementes in den Strahlengang zwischen dem Patientenauge und dem Hauptobjektiv des Operationsmikroskops, also in den nicht parallelen Strahlengang des Operationsmikroskops, eingekoppelt. Das Umlenkelement im nicht parallelen Strahlengang verschlechtert jedoch die Bildqualität. Außerdem ist in der beschriebenen Konfiguration noch eine weitere Linse oder eine Abschlußplatte zwischen dem Patientenauge und dem Operationsmikroskop notwendig, falls die optischen Einrichtungen der Laservorrichtung gasdicht eingeschlossen sein sollen.The laser beam is in the in US 4,669,837 and DE 35 28 356 The devices described are each coupled by means of a deflection element into the beam path between the patient's eye and the main objective of the surgical microscope, that is to say into the non-parallel beam path of the surgical microscope. However, the deflection element in the non-parallel beam path deteriorates the image quality. In addition, in the configuration described, a further lens or an end plate between the patient's eye and the surgical microscope is necessary if the optical devices of the laser device are to be enclosed gas-tight.

In DE 41 03 615 ist eine Vorrichtung zur chirurgischen Behandlung einer Augenhornhautobertläche mit einer Laserlichtquelle und einem Fokussierobjektiv zum Fokussieren des Laserlichtes auf die zu behandelnde Stelle des Auges beschrieben. Mittels links und rechts vom Fokussierobjektiv angeordneter Stereoobjektive kann die an der Augenhornhautoberfläche durchgeführte chirurgische Behandlung beobachtet werden. Dies führt zu einer stark überzogenen Stereopsis (Tiefenwahrnehmung) und verschlechtert außerdem die Bildqualität. Ursache hierfür sind die beiden stark geneigten Objektebenen, welche zu einer starken Randunschärfe führen. Durch das Anordnen der Stereoobjektive links und rechts vom Fokussierobjektiv wird auch die Stereobasis aufgeweitet. Ferner erfordert diese Anordnung einen höheren mechanischen und optischen Aufwand für die Mikroskopkonstruktion und erhöht zudem die Baugröße des Mikroskops.In DE 41 03 615 describes a device for the surgical treatment of an eye cornea surface with a laser light source and a focusing lens for focusing the laser light on the area of the eye to be treated. The surgical treatment performed on the surface of the cornea can be observed by means of stereo lenses arranged to the left and right of the focusing lens. This leads to a strongly exaggerated stereopsis (depth perception) and also deteriorates the image quality. The reason for this are the two strongly inclined object planes, which lead to a strong edge blur. Arranging the stereo lenses to the left and right of the focusing lens also widens the stereo base. Furthermore, this arrangement requires a higher mechanical and optical effort for the microscope construction and also increases the size of the microscope.

Für ein ermüdungsfreies Arbeiten mit einem optischen Beobachtungsgerät, insbesondere mit einem Operationsmikroskop, ist jedoch die Bildqualität des optischen Beobachtungsgerätes von großer Bedeutung. Außerdem sollte sich aus Kostengründen der optische und mechanische Aufwand der Konstruktion in Grenzen halten.For a fatigue-free Working with an optical observation device, in particular with an operating microscope, However, the picture quality of the optical observation device of great Importance. Moreover should the cost of Keep the optical and mechanical effort of the construction within limits.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Beobachtungsgerät, bspw. ein Mikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, für ein optisches Behandlungs- oder Diagnosesystem, insbesondere für eine Laservorrichtung für die Augenchirurgie, zur Verfügung zu stellen, das die oben genannten Nachteile zu überwinden hilft. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes optisches Behandlungs- oder Diagnosesystem, insbesondere eine verbesserte Laservorrichtung für die Augenchirurgie, zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the present invention an optical observation device, for example a microscope, in particular a surgical microscope, for an optical one Treatment or diagnostic system, in particular for a laser device for eye surgery, to disposal that helps overcome the disadvantages mentioned above. It is one Another object of the invention, an improved compared to the prior art optical treatment or diagnostic system, especially an improved one Laser device for eye surgery to deliver.

Die erste Aufgabe wird durch ein optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 1 gelöst, die zweite Aufgabe durch optisches Behandlungs- oder Diagnosesystem nach Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere Ausgestaltungen der Erfindung.The first task is through a optical observation device solved according to claim 1, the second task through optical treatment or diagnostic system according to claim 10. The dependent claims include further refinements of the invention.

In einem erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgerät zur Verwendung in einem optischen Behandlungs- oder Diagnosesystem, welches ein Fokussierobjektiv zum Fokussieren eines Strahlenbündels umfasst, wird die Fokussierlinse gleichzeitig als Hauptobjektiv der Beobachtungsoptik verwendet. Außerdem ist zum Ausgleichen von Abbildungsfehlern des Fokussierobjektivs bezüglich der Beobachtungsoptik ein Korrekturglied vorhanden, welches statt des Hauptobjektivs in das optische Beobachtungsgerät einzubringen ist. Insbesondere kann das Korrekturglied an derjenigen Stelle im optischen Beobachtungsgerät angeordnet sein, an der sich sonst das Hauptobjektiv befindet. Ein derartiges optisches Beobachtungsgerät kann insbesondere in einer Laservorrichtung für die refraktive Hornhautchirurgie zur Anwendung kommen. Das optische Beobachtungsgerät kann bspw. als Mikroskop und insbesondere als Operationsmikroskop ausgebildet sein. Bei entsprechender Einschränkung der Bildqualität kann auf das Korrekturglied verzichtet werden.In an optical according to the invention monitoring device for use in an optical treatment or diagnostic system, which comprises a focusing lens for focusing a beam of rays, the focusing lens is also the main objective of the observation optics used. Moreover is to compensate for aberrations of the focusing lens in terms of the observation optics have a correction element, which takes place of the main lens in the optical observation device is. In particular, the correction element at that point in the optical observation device be arranged on which the main lens is otherwise located. On Such an optical observation device can in particular in a Laser device for refractive corneal surgery are used. The optical monitoring device can, for example, as a microscope and in particular as a surgical microscope be trained. With a corresponding restriction of the image quality can on the correction element can be dispensed with.

Das Verwenden des Fokussierobjektivs als Hauptobjektiv des optischen Beobachtungsgerätes ermöglicht einen gegenüber dem Stand der Technik einfacheren Aufbau des optischen Beobachtungsgerätes. Außerdem kann eine überzogene Stereopsis vermieden werden. Ebenso können bei Verwendung eines erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgerätes die optischen Einrichtungn der Behandlungs- oder Diagnosevorrichtung, bspw. einer Laservorrichtung für die Hornhautchirugie, ohne eine weitere Linse oder Abschlußplatte im Strahlengang zwischen dem Patientenauge und dem optischen Beobachtungsgerät gasdicht eingeschlossen werden. Da die Fokussieroptik bspw. für die refraktive Hornhautchirurgie als Einzellinse ausgebildet ist, führt ihre Verwendung als Hauptobjektiv des optischen Beobachtungsgeräts jedoch zu einer Verschlechterung der Bildqualität.The use of the focusing lens as the main lens of the optical observation device enables the optical observation device to be constructed more simply than in the prior art. Excessive stereopsis can also be avoided. Likewise, when using an optical observation device according to the invention, the optical devices of the treatment or diagnostic device, for example a laser device for corneal surgery, can be enclosed gas-tight in the beam path between the patient's eye and the optical observation device without an additional lens or end plate. Since the focusing optics are designed, for example, for refractive corneal surgery as a single lens, they are used as the main objective of optical observation device to deteriorate the image quality.

Diese Verschlechterung wird durch das Anbringen des Korrekturglieds an der Stelle im optischen Beobachtungsgerät, an der das serienmäßig vorgesehene Hauptobjektiv anzuordnen wäre, weitgehend ausgeglichen.This deterioration is due to the attachment of the correction element at the point in the optical observation device at which the standard one The main lens would be largely balanced.

Wenn das Korrekturglied in der Aufnahme für das Hauptobjektiv lösbar angeordnet ist, kann das optische Beobachtungsgerät ohne großen Aufwand jeweils an verschiedene Behandlungs- oder Diagnosesysteme angepasst werden, indem das für die jeweilige Fokussierlinse geeignete Korrekturglied im optischen Beobachtungsgerät angeordnet wird. Einem optischen Beobachtungsgerät können daher je nach Einsatzgebiet mehrere Korrekturglieder zugeordnet sein.If the correction link in the recording for the Main lens detachable is arranged, the optical observation device can each with little effort can be adapted to different treatment or diagnostic systems, by doing that for the respective focusing lens suitable correction element in the optical monitoring device is arranged. An optical observation device can therefore be used depending on the area of application several correction elements can be assigned.

Um das lösbare Anordnen des Korrekturglieds zu ermöglichen, ist das Korrekturglied in einer Ausgestaltung mit einem Gewinde ausgestattet. Das optische Beobachtungsgerät weist dann ein entsprechendes Gegengewinde auf, so dass das Korrekturglied in das optische Beobachtungsgerät einzuschrauben ist. Statt der Schraubverbindung sind auch andere Verbindungen möglich, bspw. Verbindungen nach Art eines Bajonettverschlusses. Der Bajonettverschluss ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein rascher Wechsel des Korrekturgliedes möglich sein soll.For the releasable arrangement of the correction element to allow is the correction element in an embodiment with a thread fitted. The optical observation device then has a corresponding one Counter thread on, so that the correction member can be screwed into the optical observation device is. Instead of the screw connection, other connections are also possible, for example. Connections like a bayonet lock. The bayonet catch is particularly advantageous if a quick change of the Correction element possible should be.

Das Korrekturglied ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung aus mindestens zwei Linsen aufgebaut. Ein derartiger Aufbau ermöglicht insbesondere die Korrektur von Farbfehlern und sphärischen Abweichungen (sphärische Aberration) der Fokussierlinse. In einer speziellen Ausgestaltung des Korrekturgliedes kann dieses als Kittglied ausgebildet sein.The correction element is in an advantageous embodiment of the invention constructed from at least two lenses. Such one Construction enables in particular the correction of color errors and spherical deviations (spherical aberration) Focusing lens. In a special embodiment of the correction element can this be designed as a cemented member.

Ebenfalls vorteilhaft ist es, das Korrekturglied derart auszubilden, dass es zusammen mit dem Fokussierobjektiv einen Objektpunkt ins Unendliche abbildet, da dann ein optisch gleichwertiger Ersatz für das ursprüngliche Beobachtungssystem des optischen Beobachtungsgerätes, d.h. für das das ursprüngliche Hauptobjektiv umfassende Beobachtungssystem, gegeben ist.It is also advantageous that Form the correction element such that it together with the focusing lens depicts an object point to infinity because then it is an optically equivalent one Replacement for that original Observation system of the optical observation device, i.e. for that the original Main objective comprehensive observation system is given.

Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn bereits die Fokussierlinse einen Objektpunkt ins Unendliche abbildet und das Korrekturglied ein afokales Glied ist, d.h. ein Glied, dessen Brennweite im wesentlichen unendlich ist. Die Fokussierlinse wandelt in dieser Ausgestaltung in ihrer Funktion als Hauptobjektiv des optischen Beobachtungsgerätes ein aus der Fokusebene des Beobachtungssystems stammendes divergentes Strahlenbündel in ein paralleles Strahlenbündel um. Optische Elemente zum Einkoppeln des Lichtes, wie etwa Strahlteiler und Umlenkspiegel, können dann in den parallelen Strahlengang eingebracht werden, ohne die Bildqualität gegenüber der serienmäßigen Beobachtungsoptik des optischen Beobachtungsgerätes zu verschlechtern.It is particularly advantageous if the focusing lens already depicts an object point in infinity and the correction member is an afocal member, i.e. a limb whose Focal length is essentially infinite. The focusing lens changes in this embodiment in its function as the main objective of the optical observation device a divergent originating from the focal plane of the observation system ray beam into a parallel beam around. Optical elements for coupling the light, such as beam splitters and deflecting mirror, can then be introduced into the parallel beam path without the image quality compared to the standard observation optics of the optical observation device to deteriorate.

Gemäß der Erfindung wird außerdem ein optisches Behandlungs- oder Diagnosesystem, welches ein erfindungsgemäßes optischen Beobachtungsgerät umfasst, zur Verfügung gestellt.According to the invention, a optical treatment or diagnostic system, which an optical according to the invention monitoring device includes, available posed.

Im erfindungsgemäßen optisches Behandlungs- oder Diagnosesystem kann der Beobachtungsstrahlengang des optischen Beobachtungsgerätes bildseitig des Fokussierobjektivs einen parallelen Strahlengang aufweisen. Strahlteiler zum Einkoppeln des Lichtstrahls können dann im erfindungsgemäßen Behandlungs- oder Diagnosesystem im parallelen Strahlengang zwischen der Fokussierlinse und dem optischen Beobachtungsgerät angeordnet werden, ohne die Bildqualität gegenüber der serienmäßigen Beobachtungsoptik des optischen Beobachtungsgerätes zu verschlechtern.In the optical treatment or diagnostic system, the observation beam path of the optical observation device a parallel beam path on the image side of the focusing lens exhibit. Beam splitters for coupling the light beam can then in the treatment or diagnostic system in the parallel beam path between the focusing lens and the optical observation device be arranged without the image quality compared to the standard observation optics of the optical observation device to deteriorate.

Das erfindungsgemäße optische Behandlungs- oder Diagnosesystem umfasst eine Strahlungsquelle zum Aussenden eines Strahlenbündels, ein Fokussierobjektiv zum Fokussieren des Strahlenbündels, welches insbesondere von einer Einzellinse gebildet sein kann, und ein erfindungsgemäßes optischen Beobachtungsgerät als Beobachtungs- oder Kontrollgerät. Das Fokussierobjektiv dient im erfindungsgemäßen Behandlungs- oder Diagnosesystem auch als Hauptobjektiv des optischen Beobachtungsgerätes.The optical treatment or Diagnostic system includes a radiation source for emitting one Beam, a Focusing lens for focusing the beam, which in particular can be formed by a single lens, and an optical according to the invention monitoring device as an observation or control device. The focusing lens is used in the treatment or diagnostic system also as the main objective of the optical observation device.

Das erfindungsgemäße optische Behandlungs- oder Diagnosesystem kann insbesondere als Laservorrichtung für die Augenchirurgie, insbesondere für refraktive Hornhautchirurgie, ausgestaltet sein, welche als Lichtquelle einen Laser umfasst. Eine Ausgestaltung des Behandlungs- oder Diagnosesystem als Vorrichtung zum Untersuchen des Auges ist ebenfalls möglich. In diesem Fall dient der Licht- bzw. Laserstrahl statt als Behandlungsmittel als Untersuchungsmittel.The optical treatment or Diagnostic system can in particular be used as a laser device for eye surgery, especially for refractive corneal surgery, designed as a light source includes a laser. An embodiment of the treatment or diagnostic system as a device for examining the eye is also possible. In In this case, the light or laser beam is used instead of as a treatment agent as a means of investigation.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Korrekturglied zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen optischen Behandlungs- oder Diagnosesystem zur Verfügung gestellt, welches derart ausgestaltet ist, dass es Abbildungsfehler des Fokussierobjektivs bezüglich der Beobachtungsoptik ausgleicht.According to the invention, a correction element is also used Use in an optical treatment or diagnostic system available which is designed such that there are aberrations of the focusing lens balances the observation optics.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.Other features, characteristics and Advantages of the invention will appear from the following detailed Description of an embodiment with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt die Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Laservorrichtung. 1 shows the schematic diagram of a laser device according to the invention.

2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 1. 2 shows an enlarged section 1 ,

3 zeigt schematisch die Anordnung der Linsen in der erfindungsgemäßen Laservorrichtung. 3 shows schematically the arrangement of the lenses in the laser device according to the invention.

4a – c zeigen Spotdiagramme, welche die Abbildungsqualität des Operationsmikroskops mit serienmäßigem Hauptobjektiv verdeutlichen. 4a - c show spot diagrams that illustrate the imaging quality of the surgical microscope with standard main objective.

5a – c zeigen Spotdiagramme, welche die Abbildungsqualität des Operationsmikroskops mit Fokussierobjektiv als Hauptobjektiv ohne Korrekturglied verdeutlichen. 5a - c show spot diagrams showing the imaging quality of the surgical microscope with a focusing lens as the main lens without correction clarify link.

6a – c zeigen Spotdiagramme, welche die Abbildungsqualität des Operationsmikroskops mit Fokussierobjektiv als Hauptobjektiv und Korrekturglied verdeutlichen. 6a - c show spot diagrams which illustrate the imaging quality of the surgical microscope with a focusing lens as the main lens and correction element.

1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Behandlungs- und Diagnosesystem schematisch eine Laservorrichtung für die refraktive Hornhautchirurgie an einem Patientenauge 1. Die Laservorrichtung umfasst einen Excimerlaser 3 als Laserlichtquelle zum Aussenden eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von λ = 193 nm, ein Operationsmikroskop 5 zum Beobachten und Kontrollieren der chirurgischen Behandlung sowie ein optionales Fixationsziel 9, auf welches das Patientenauge 1 während der chirurgischen Behandlung zum Ruhigstellen gerichtet ist. Das Fixationsziel 9 ist eine Lichtquelle, bspw. eine Laserlichtquelle, die der Patient während der Behandlung anvisiert. 1 shows schematically as an exemplary embodiment of the treatment and diagnostic system according to the invention a laser device for refractive corneal surgery on a patient's eye 1 , The laser device comprises an excimer laser 3 as a laser light source for emitting a laser beam with a wavelength of λ = 193 nm, an operating microscope 5 to monitor and control surgical treatment and an optional fixation target 9 on which the patient's eye 1 is directed to immobilization during the surgical treatment. The fixation target 9 is a light source, for example a laser light source, which the patient targets during the treatment.

Die vom Excimerlaser 3 ausgehenden Strahlen werden über einen teildurchlässigen Umlenkspiegel 11 in Richtung auf das Patientenauge 1 abgelenkt und von einem lediglich aus einer Einzellinse bestehenden Fokussierobjektiv 10 auf einen in der Fokusebene des Fokussierobjektivs 10 liegenden Punkt des Auges, den Fokuspunkt, fokussiert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Fokussierlinse als bikonvexe Linse, also als Linse mit zwei konvex (positiv) gekrümmten Linsenflächen, ausgebildet.The excimer laser 3 outgoing beams are over a partially transparent deflecting mirror 11 towards the patient's eye 1 distracted and by a focusing lens consisting only of a single lens 10 to one in the focal plane of the focusing lens 10 lying point of the eye, the focus point. In the present exemplary embodiment, the focusing lens is designed as a biconvex lens, that is to say as a lens with two convex (positive) curved lens surfaces.

Dem Umlenkspiegel 11 ist im Ausführungsbeispiel ein steuerbarer Verstellantrieb 12 zugeordnet, mit dessen Hilfe er sich verkippen lässt, so dass die Ablenkrichtung des Laserstrahls, und damit sein Auftreffpunkt auf dem Patientenauge 1 variiert werden kann. Als Hilfsmittel zum Positionieren des Laserstrahls sind außerdem zwei Positionierungslaser 13 und 14 und zwei Umlenkspiegel 15 und 16 vorhanden.The deflecting mirror 11 is a controllable adjustment drive in the embodiment 12 assigned, with the help of which it can be tilted so that the deflection direction of the laser beam, and thus its point of impact on the patient's eye 1 can be varied. Two positioning lasers are also available as aids for positioning the laser beam 13 and 14 and two deflecting mirrors 15 and 16 available.

Der vom Fixationsziel 9 ausgehende Strahlengang wird über einen zweiten, zwischen dem Operationsmikroskops 5 und dem ersten Umlenkspiegel 11 angeordneten teildurchlässigen Umlenkspiegel 17 in Richtung auf das Patientenauge 1 abgelenkt. Der erste Umlenkspiegel 11 ist derart ausge stattet, dass das Licht des Fixationsziels 9 ihn ohne eine Richtungsablenkung zu erfahren, passiert.The one from the fixation target 9 outgoing beam path is via a second, between the surgical microscope 5 and the first deflecting mirror 11 arranged partially permeable deflecting mirror 17 towards the patient's eye 1 distracted. The first deflecting mirror 11 is equipped in such a way that the light of the fixation target 9 it happens without experiencing a directional distraction.

Das Fokussierobjektiv 10 dient außer zum Fokussieren des Laserstrahls auf einen ausgewählten Punkt des Patientenauges 1 gleichzeitig als Hauptobjektiv für das zur Beobachtung der chirurgischen Behandlung verwendete Operationsmikroskop 5. Das Fokussierobjektiv 10 hat jedoch bei Wellenlängen des sichtbaren Lichts (λ = ca. 400 – 750 nm) eine andere Brennweite als bei der Wellenlänge des Excimerlasers, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel λ = 193 nm beträgt (andere Wellenlängen sind jedoch auch möglich). Um die Unterschiede in den Brennweiten auszugleichen, d.h. die Umgebung des Fokuspunktes des Laserstrahls mit dem Operationsmikroskop schart abbilden zu können, ist zwischen dem Excimerlaser 3 und dem Umlenkspiegel 11 eine optische Einheit 8, bspw. eine Konvexlinse oder ein teleskopartiges System, angeordnet, die dazu dient, das Strahlenbündel des Laserstrahls so zu beeinflussen, dass der Abstand des Brennpunktes des Laserstrahls in etwa der Brennweite des Fokussierobjektivs 10 bei Wellenlängen des sichtbaren Lichts, insbesondere bei Wellenlängen zwischen λ = 436 – 648 nm, entspricht, so dass die Fokussierebene des Laserstrahls mit der Objektebene des Beobachtungssystems zusammenfällt.The focusing lens 10 serves to focus the laser beam on a selected point of the patient's eye 1 at the same time as the main objective for the surgical microscope used to observe the surgical treatment 5 , The focusing lens 10 However, the wavelength of visible light (λ = approx. 400 - 750 nm) has a different focal length than the wavelength of the excimer laser, which in the present exemplary embodiment is λ = 193 nm (however, other wavelengths are also possible). In order to compensate for the differences in the focal lengths, ie to be able to map the surroundings of the focal point of the laser beam with the surgical microscope, there is between the excimer laser 3 and the deflecting mirror 11 an optical unit 8th , for example a convex lens or a telescopic system, which serves to influence the beam of the laser beam in such a way that the distance of the focal point of the laser beam is approximately the focal length of the focusing lens 10 at wavelengths of visible light, in particular at wavelengths between λ = 436 - 648 nm, so that the focusing plane of the laser beam coincides with the object plane of the observation system.

Da die Fokussierlinse 10 als Hauptobjektiv des Operationsmikroskops 5 dient, findet ein serienmäßiges Operationsmikroskop Verwendung, dessen serienmäßiges Hauptobjektiv entfernt worden ist. Wie das entfernte serienmäßige Hauptobjektiv bildet auch das Fokussierobjektiv 10 einen Objektpunkt in der Objektebene des Mikroskops 5 nach unendlich ab, d.h. aus einem vom Objektpunkt ausgehenden Strahlenbündel wird nach dem Durchtritt durch das Fokussierobjektiv 10 ein paralleles Strahlenbündel. Im Vergleich zum serienmäßigen Hauptobjektiv des Operationsmikroskops induziert das Verwenden des aus einer Einzellinse bestehenden Fokussierobjektivs 10 als Hauptobjektiv jedoch Abbildungsfehler, welche die Bildqualität des Operationsmikroskops 5 herabsetzen. Wird als Fokussierlinse 10 wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Einzellinse, bspw. eine Bikonvexlinse oder eine Plankonvexlinse, verwendet, so treten als Abbil dungsfehler vor allem chromatische Fehler und sphärische Aberration auf. Derartige Abbildungsfehler treten jedoch nicht nur bei Verwendung einer Bikonvexlinse auf, sondern auch bei Verwendung anderer Einzellinsen, wie bspw. einer Plankonvexlinse, also einer Linse mit einer konvex gekrümmten und einer planen Linsenfläche. Um die Abbildungsfehler zu korrigieren, ist im Operationsmikroskop 5 an der Stelle, an der sich sonst das serienmäßige Hauptobjektiv befindet, ein Korrekturglied 20 eingesetzt.Because the focusing lens 10 as the main objective of the surgical microscope 5 is used, a standard surgical microscope is used, the standard main lens has been removed. Like the removed standard main lens, the focusing lens forms 10 an object point in the object plane of the microscope 5 towards infinity, ie a beam of rays emanating from the object point becomes after passing through the focusing lens 10 a parallel beam. In comparison to the standard main lens of the surgical microscope, the use of the focusing lens consisting of a single lens induces 10 as the main objective, however, aberrations that affect the image quality of the surgical microscope 5 decrease. Used as a focusing lens 10 As in the present exemplary embodiment, a single lens, for example a biconvex lens or a plano-convex lens, is used as the aberration above all chromatic errors and spherical aberration. Such aberrations occur not only when using a biconvex lens, but also when using other individual lenses, such as, for example, a plano-convex lens, that is to say a lens with a convexly curved and a flat lens surface. To correct the aberrations is in the surgical microscope 5 at the point where the standard main lens is otherwise located, a correction element 20 used.

Das Korrekturglied 20 ist wie das entfernte Hauptobjektiv des Operationsmikroskops 5 mit einer Fassung ausgestattet, die ein feingängiges Gewinde aufweist. Das Gehäuse des Operationsmikroskops 5 weist ein entsprechendes Gegengewinde auf, welches ursprünglich zum Einschrauben des Hauptobjektivs gedient hat. Mittels des Gewindes und der Gegengewindes kann das Korrekturglied 20 in das Operationsmikroskop 5 eingeschraubt werden.The correction link 20 is like the distant main lens of the surgical microscope 5 equipped with a socket that has a fine thread. The surgical microscope housing 5 has a corresponding counter thread, which originally served to screw in the main lens. By means of the thread and the counter thread, the correction member can 20 into the surgical microscope 5 be screwed in.

Der Abstand zwischen dem Korrekturglied 20 und der Fokussierlinse 10 liegt im Bereich von 20 mm bis 200 mm, insbesondere im Bereich von 50 mm bis 100 mm. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt er 87 mm.The distance between the correction element 20 and the focusing lens 10 lies in the range from 20 mm to 200 mm, in particular in the range from 50 mm to 100 mm. In the exemplary embodiment described, it is 87 mm.

Das Fokussierobjektiv 10, das Korrekturglied 20 sowie der Strahlengang von einem Objektpunkt des Patientenauges 1 bis zum Operationsmikroskop 5 sind in 2 vergrößert dargestellt. Außerdem sind in 2 der erste und der zweite Umlenkspiegel 11, 17 sowie Linsen 25a, 27a eines ersten Galilei-Wechslers 23a und Linsen 25b, 27b eines zweiten Galilei-Wechslers 23b, welche stellvertretend für das weitere optische System des Operationsmikroskops 5 stehen, dargestellt. Wie in 2 zu erkennen ist, befinden sich der erste Umlenkspiegel 11 sowie der optionale Umlenkspiegel 17 (falls ein Fixationsziel vorhanden ist) in der erfindungsgemäßen Laservorrichtung im Gegensatz zu den Laservorrichtungen nach Stand der Technik im parallelen Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskops 5, was die Bildqualität gegenüber den Laservorrichtungen nach Stand der Technik verbessert.The focusing lens 10 , the correction link 20 as well as the beam path from an object point of the patient's eye 1 to the surgical microscope 5 are in 2 shown enlarged. In addition, in 2 the first and the second deflecting mirror 11 . 17 as well as lenses 25a . 27a of a first Gali lei-changer 23a and lenses 25b . 27b of a second Galileo changer 23b , which is representative of the other optical system of the surgical microscope 5 stand, shown. As in 2 the first deflecting mirror can be seen 11 and the optional deflecting mirror 17 (if a fixation target is present) in the laser device according to the invention in contrast to the laser devices according to the prior art in the parallel observation beam path of the surgical microscope 5 , which improves the image quality compared to the laser devices according to the prior art.

Eine schematische Linsenanordung der Linsen (ohne den zweiten Umlenkspiegel 17) im Strahlengang der Laservorrichtung bzw. des Operationsmikroskops 5 zeigt 3. Es sind schematisiert das Patientenauge 1 (als Pfeil), das Fokussierobjektiv 10, der erste Umlenkspiegel 11, das Korrekturglied 20 sowie die Gallileiwechsler 23a, 23b dargestellt.A schematic lens arrangement of the lenses (without the second deflecting mirror 17 ) in the beam path of the laser device or the surgical microscope 5 shows 3 , The patient's eye is schematized 1 (as an arrow), the focusing lens 10 , the first deflecting mirror 11 , the correction link 20 as well as the Gallilei changers 23a . 23b shown.

Die Bikonvexlinse des Fokussierobjektivs 10 hat einen Arbeitsabstand von 290,0 mm zum Patientenauge 1. Sie besteht aus Quarzglas, wie es bspw. unter der Marke SUPRASIL erhältlich ist, und hat bei λ = 193 nm eine Brennweite, die zwischen f = 150 mm und f = 400 mm, vorzugsweise zwischen f = 230 mm und f = 250 mm liegt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Brennweite f = 241,0 mm. Bei λ = 546,1 nm ist die Brennweite der Bikonvexlinse gemäß den Eigenschaften des verwendeten Materials länger und beträgt im Ausführungsbeispiel f = 293,6 mm. Der Durchmesser der Bikonvexlinse liegt im Bereich zwischen 30 mm und 80 mm, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt er 65 mm. Objektseitig beträgt der Krümmungsradius der Linse –530,88 mm (das Minuszeichen zeigt an, dass der Krümmungsmittelpunkt auf der objektabgewandten, d.h. der dem Patientenauge 1 abgewandten, Seite der Linsenfläche liegt, ein positiver Krümmungsradius bedeutet dagegen, dass der Krümmungsmittelpunkt auf der objektzugewandten Seite der entsprechenden Linsenfläche liegt). Der bildseitige Krümmungsradius der Bikonvexlinse beträgt 180,41 mm und die Linsendicke 7 mm.The biconvex lens of the focusing lens 10 has a working distance of 290.0 mm from the patient's eye 1 , It consists of quartz glass, such as is available under the brand name SUPRASIL, and has a focal length at λ = 193 nm, which lies between f = 150 mm and f = 400 mm, preferably between f = 230 mm and f = 250 mm , In the present exemplary embodiment, the focal length is f = 241.0 mm. At λ = 546.1 nm, the focal length of the biconvex lens is longer in accordance with the properties of the material used and, in the exemplary embodiment, is f = 293.6 mm. The diameter of the biconvex lens is in the range between 30 mm and 80 mm, in the present exemplary embodiment it is 65 mm. On the object side, the radius of curvature of the lens is –530.88 mm (the minus sign indicates that the center of curvature is on the side facing away from the object, ie that of the patient's eye 1 opposite side of the lens surface, a positive radius of curvature means that the center of curvature is on the side of the corresponding lens surface facing the object). The radius of curvature of the biconvex lens on the image side is 180.41 mm and the lens thickness is 7 mm.

Im Abstand von 40 mm folgt bildseitig der teildurchlässige Umlenkspiegel 11 (im sichtbaren Wellenlängenbereich durchlässig), der ebenfalls eine Dicke von 7 mm aufweist und aus Glas der Sorte N-BK7 hergestellt ist. Er weist sowohl objektseitig als auch bildseitig eine Planfläche auf.The partially transparent deflection mirror follows on the image side at a distance of 40 mm 11 (transparent in the visible wavelength range), which also has a thickness of 7 mm and is made of glass of type N-BK7. It has a flat surface on both the object and image side.

Das Korrekturglied 20 befindet sich im Abstand von 40 mm bildseitig vom Umlenkspiegel 11. Bei dem Korrekturglied 20 handelt es sich um ein Kittglied, welches aus zwei Linsen 21 und 22 zusammengesetzt ist, wobei die beiden Linsen 21 bzw. 22 aus unterschiedlichen Gläsern bestehen. Die Gläser und die Radien der Linsen 21 und 22 sind dabei so gewählt, dass sie den durch die Fokussierlinse 10 induzierten Farbfehler und sphärische Abweichungen korrigieren können. Als Glas der ersten Linse 21 kommt im vorliegenden Ausführungsbeispiel F5 und als Glas der zweiten Linse SF4 zur Anwendung. Beide Linsen 21 und 22 weisen objektseitig eine konkav gewölbte und bildseitig eine konvex gewölbte Linsenfläche auf. Die bildseitige Konvexfläche der ersten Linse 21 des Kittgliedes 20 ist mit der objektseitigen Konkavfläche der zweiten Linse 22 des Kittgliedes 20 verkittet. Die miteinander verkitteten Flächen haben einen Kümmingsradius von 90,417 mm, während die erste Linse 21 objektseitig einen Krümmungsradius von 339,82 mm und die zweite Linse 22 bildseitig einen Krümmungsradius von 220,67 mm hat. Mit diesen Krümmungsradien hat die erste Linse 21 des Kittgliedes eine Brennweite von 201,1 mm, die zweite Linse 22 eine Brennweite von –204,3 mm, und das Kittglied ist in seiner Gesamtheit afokal, d.h. sein Brennpunkt liegt im Unendlichen. Typischerweise ist das Kittglied afokal, d.h. so langbrennweitig, dass seine Wirkung im Wesentlichen der einer unendlichen Brennweite entspricht.The correction link 20 is at a distance of 40 mm on the image side from the deflecting mirror 11 , With the correction link 20 is a putty, which consists of two lenses 21 and 22 is composed, the two lenses 21 respectively. 22 consist of different glasses. The glasses and the radii of the lenses 21 and 22 are chosen so that they pass through the focusing lens 10 can correct induced color errors and spherical deviations. As the glass of the first lens 21 F5 is used in the present exemplary embodiment and as the glass of the second lens SF4. Both lenses 21 and 22 have a concavely curved lens surface on the object side and a convexly curved lens surface on the image side. The convex surface of the first lens on the image side 21 the putty 20 is with the object-side concave surface of the second lens 22 the putty 20 cemented. The cemented surfaces have a Kümmingsradius of 90.417 mm, while the first lens 21 on the object side a radius of curvature of 339.82 mm and the second lens 22 has a radius of curvature of 220.67 mm on the image side. With these radii of curvature the first lens has 21 of the putty a focal length of 201.1 mm, the second lens 22 a focal length of –204.3 mm, and the putty is afocal in its entirety, ie its focal point is infinite. Typically, the putty is afocal, that is, so long that its effect essentially corresponds to that of an infinite focal length.

Die Farbkorrektur hängt nur von den gewählten Gläsern und den Brennweiten der Linsen 21 und 22 ab. Die Linsenform des Kittgliedes, insbesondere seine Durchbiegung ist im Ausführungsbeispiel so gewählt, dass weitere durch die Einzellinse des Fokussierobjektivs induzierte Abbildungsfehler, insbesondere die sphärische Aberration, korrigiert werden.The color correction only depends on the selected glasses and the focal lengths of the lenses 21 and 22 from. The lens shape of the cemented member, in particular its deflection, is selected in the exemplary embodiment in such a way that further aberrations, in particular the spherical aberration, induced by the individual lens of the focusing objective are corrected.

Wie erwähnt, beträgt die Brennweite des Fokussierobjektivs f = 293,6 mm bei λ = 546,1 nm und sein Abstand zum afokalen Korrekturglied 87 mm. Die Brennweite des Gesamtsystems beträgt dann in diesem Wellenlängenbereich mit dem oben beschriebenen Korrekturglied 20 fges = 298,3 mm.As mentioned, the focal length of the focusing lens is f = 293.6 mm at λ = 546.1 nm and its distance from the afocal correction element is 87 mm. The focal length of the overall system is then in this wavelength range with the correction element described above 20 f tot = 298.3 mm.

Die Wirkung des Korrekturgliedes 20 auf die Abbildungsqualität des Operationsmikroskops 5 ist in den 4 bis 6 anhand von sog. Spotdiagrammen dargestellt, welche die mit der verwendeten Optik erzielbare Ausdehnung eines Bildpunktes in verschieden Bereichen des Bildes bei einer Wellenlänge von 543 nm darstellen. In den Figuren repräsentiert ein Kreis jeweils die visuelle Auflösungsgrenze des Beobachterauges.The effect of the correction link 20 on the imaging quality of the surgical microscope 5 is in the 4 to 6 represented on the basis of so-called spot diagrams which show the extent of a pixel that can be achieved with the optics used in different areas of the image at a wavelength of 543 nm. In the figures, a circle represents the visual resolution limit of the observer's eye.

4 verdeutlicht die Abbildungsqualität eines Operationsmikroskops mit serienmäßigem Hauptobjektiv für einen auf der optischen Achse liegenden Bildpunkt (4a), einen beim 0,7-fachen des Bildradius liegenden Bildpunkt (4b) sowie einen am Bildrand liegenden Bildpunkt (4c). Es ist zu erkennen, dass die Ausdehnung der Bildpunkte in allen Bildbereichen im Wesentlichen innerhalb der visuellen Auflösungsgrenze liegt. 4 illustrates the imaging quality of a surgical microscope with a main objective as standard for a pixel lying on the optical axis ( 4a ), a pixel that is 0.7 times the image radius ( 4b ) and a pixel at the edge of the image ( 4c ). It can be seen that the extent of the image points in all image areas lies essentially within the visual resolution limit.

On 5, welche die Abbildungsqualität mit dem Fokussierobjektiv 10 als Hauptobjektiv und ohne Korrekturglied 20 darstellt, zeigen alle Bildpunkte (5a: auf der opt. Achse, 5b: beim 0,7-fachen des Bildradius, 5c: am Bildrand) eine Ausdehnung, welche deutlich größer ist als die visuellen Auflösungsgrenze des Mikroskops.on 5 which the image quality with the focusing lens 10 as the main lens and without a correction element 20 shows all pixels ( 5a : on the opt. Axis, 5b : at 0.7 times the image radius, 5c : at the edge of the image) an extension that is significantly larger than the visual resolution limit of the microscope.

6 zeigt, dass die Abbildungsqualität mit dem Fokussierobjektiv 10 als Hauptobjektiv und dem Korrekturglied 20 gegenüber dem Fokussierobjektiv 10 ohne Korrekturglied 20 deutlich verbessert ist und fast die Werte des Operationsmikroskops mit serienmäßigem Hauptobjektiv erreicht. Auf der optischen Achse (6a) liegt die Ausdehnung eines Bildpunktes innerhalb der visuellen Auflösungsgrenze des Operationsmikroskops und beim 0,7-fachen des Bildradius (6b) sowie am Bildrand (6c) nur knapp darüber. 6 shows that the image quality with the focusing lens 10 as the main lens and the correction element 20 compared to the focusing lens 10 without correction element 20 is significantly improved and almost reaches the values of the surgical microscope with the main objective as standard. On the optical axis ( 6a ) the extent of a pixel lies within the visual resolution limit of the surgical microscope and at 0.7 times the image radius ( 6b ) and at the edge of the picture ( 6c ) just above.

Claims (14)

Optisches Beobachtungsgerät zur Verwendung in einem Behandlungs- oder Diagnosesystem, welches ein Fokussierobjektiv (10) zum Fokussieren eines Strahlenbündels umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Beobachtungsgerät (5) dadurch an eine Verwendung des Fokussierobjektivs (10) als Hauptobjektiv seiner Beobachtungsoptik angepasst ist, dass es statt eines eigenen Hauptobjektivs ein Korrekturglied (20) umfasst, welches Abbildungsfehler des Fokussierobjektivs (10) bezüglich der Beobachtungsoptik ausgleicht.Optical observation device for use in a treatment or diagnostic system, which uses a focusing lens ( 10 ) for focusing a beam, characterized in that the optical observation device ( 5 ) thereby using the focusing lens ( 10 ) is adapted as the main lens of his observation optics so that instead of his own main lens there is a correction element ( 20 ) includes which aberration of the focusing lens ( 10 ) with regard to the observation optics. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturglied in der Aufnahme für das Hauptobjektiv lösbar angeordnet ist.Optical observation device according to claim 1, characterized characterized that the correction element in the recording for the main lens solvable is arranged. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturglied (20) mit einem Gewinde ausgestattet ist und das optische Beobachtungsgerät (5) ein entsprechendes Gegengewinde aufweist, so dass das Korrekturglied (20) in das optische Beobachtungsgerät (5) einzuschrauben ist.Optical observation device according to claim 2, characterized in that the correction element ( 20 ) is equipped with a thread and the optical observation device ( 5 ) has a corresponding counter thread, so that the correction element ( 20 ) into the optical observation device ( 5 ) is to be screwed in. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturglied (20) mit einem Verschluss nach Art eines Bajonettverschlusses ausgestattet ist und das optische Beobachtungsgerät (5) ein entsprechendes Gegenstück aufweist.Optical observation device according to claim 2, characterized in that the correction element ( 20 ) is equipped with a bayonet-type lock and the optical observation device ( 5 ) has a corresponding counterpart. Optisches Beobachtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturglied (20) als zumindest zweiteiliges System ausgebildet ist.Optical observation device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the correction element ( 20 ) is designed as an at least two-part system. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturglied (20) als Kittglied ausgebildet ist.Optical observation device according to claim 5, characterized in that the correction element ( 20 ) is designed as a putty. Optisches Beobachtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturglied (20) derart ausgebildet ist, dass es zusammen mit dem Fokussierobjektiv (10) einen Objektpunkt ins Unendliche abbildet.Optical observation device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the correction element ( 20 ) is designed in such a way that, together with the focusing lens ( 10 ) depicts an object point to infinity. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussierobjektiv (10) zum Abbilden eines Objektpunktes ins Unendliche ausgebildet ist und das Korrekturglied (20) ein afokales Glied ist.Optical observation device according to claim 7, characterized in that the focusing lens ( 10 ) is designed to image an object point to infinity and the correction element ( 20 ) is an afocal link. Optisches Beobachtungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Ausbildung als Mikroskop, insbesondere als Operationsmikroskop.Optical observation device according to one of the preceding Expectations, characterized by his training as a microscope, in particular as a surgical microscope. Optisches Behandlungs- oder Diagnosesystem, umfassend eine Strahlungsquelle (3) zum Aussenden eines Strahlenbündels, ein Fokussierobjektiv (10) zum Fokussieren des Strahlenbündels und ein optisches Beobachtungsgerät (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Beobachtungs- und Kontrollgerät, wobei das Fokussierobjektiv (10) als Hauptobjektiv des optischen Beobachtungsgeräts (5) dient.Optical treatment or diagnostic system, comprising a radiation source ( 3 ) for emitting a beam, a focusing lens ( 10 ) for focusing the beam and an optical observation device ( 5 ) according to one of claims 1 to 9 as an observation and control device, wherein the focusing lens ( 10 ) as the main objective of the optical observation device ( 5 ) serves. Optisches Behandlungs- oder Diagnosesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussierobjektiv (10) von einer Einzellinse gebildet ist.Optical treatment or diagnostic system according to claim 9, characterized in that the focusing lens ( 10 ) is formed by a single lens. Optisches Behandlungs- oder Diagnosesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzellinse eine Plankonvexlinse oder Bikonvexlinse ist.Optical treatment or diagnostic system after Claim 10, characterized in that the single lens is a plano-convex lens or biconvex lens. Optisches Behandlungs- oder Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch seine Ausgestaltung als Laservorrichtung für die Augenchirurgie.Optical treatment or diagnostic system after one of the claims 9 to 11, characterized by its configuration as a laser device for the Eye surgery. Korrekturglied zur Verwendung in einem optischen Behandlungs- oder Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch seine Ausgestaltung derart, dass es Abbildungsfehler des Fokussierobjektivs (10) bezüglich der Beobachtungsoptik ausgleichtCorrection element for use in an optical treatment or diagnostic system according to one of Claims 10 to 13, characterized by its configuration in such a way that there are aberrations of the focusing lens ( 10 ) with regard to the observation optics
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