DE3602095A1

DE3602095A1 - Stereomikroskop

Info

Publication number: DE3602095A1
Application number: DE19863602095
Authority: DE
Inventors: Shinya Tokio/Tokyo Tanaka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-01-25
Filing date: 1986-01-24
Publication date: 1986-07-31
Also published as: JPH0554087B2; JPS61172111A; DE3602095C2; US4640588A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stereomikroskop, z.B. ein Mikroskop, das bei Augenoperationen od. dgl. Verwendung findet, und insbesondere auf ein Stereomikroskop,
das mit einem zweiten stereoskopischen optischen Beobachtungssystem für eine schnelle sowie qualifizierte Unterstützung eines Operateurs während einer Operation ausgestattet ist.

Stereomikroskope finden bei medizinischen Behandlungen,
wie Operationen und Untersuchungen, bei Forschungsarbeiten sowie in der Industrie in großem Maßstab Anwendung und
sind bei Operationen zur Erhöhung deren Exaktheit und
Zuverlässigkeit von Nutzen.

Wenn eine Operation mit Hilfe eines Mikroskops auszuführen ist, so unterstützt im allgemeinen ein Assistent den

Dresdner Bank I Kv .- li».i> KIi, 1009 841

Sayef /eretnsbank München) KIc 503 94·

Posiscneck iMu"-:^ot- Kw e~ 43-804

Operateur, indem er den Patienten seitwärts vom Operateur beobachtet. Es ist insofern für den Assistenten notwendig, ständig den gleichen kranken oder betroffenen Körperteil, den der Operateur betrachtet, stereoskopisch zu beobachten. Bei einem herkömmlichen, zu diesem Zweck ausgebildeten Stereomikroskop liegt jedoch häufig der Fall vor, daß das optische Beobachtungsystem für den Assistenten von der Beobachtungsrichtung des Operateuers stark getrennt ist oder daß eine stereoskopische Betrachtung unmöglich ist. Die in der JP-GM-Schrift Nr. 39 364/1980 offenbarte Vorrichtung, die dieses Problem ausschaltet, ist so ausgebildet, daß der Assistent ein zu dem des Operateurs im wesentlichen gleichartiges stereoskopisches Betrachtungsvermögen erlangen kann. In diesem Fall kann der Assistent jedoch nur eine Position in einer vorgegebenen Richtung mit Bezug zum Operateur einnehmen und ist die Bewgungsfähigkeit des Assistenten beschränkt. Es wurde zwar ein Vorschlag zur Verbesserung dieser Begrenzung in der Bewegungsfähigkeit gemacht, jedoch kann die erreichte Beweglichkeit noch nicht zufriedenstellen, d.h., der Bewegungsbereich des Assistenten ist unzureichend.

Die Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt ein optisches System eines Operationsmikroskops nach dem Stand der Technik. Der kranke Körperteil E (im folgenden als Objekt bezeichnet) wird vom Operateur über zwei Okulare 4a und 4b, zwei Sätze von Varioobjektiven 2a und 2b sowie zwei Strahlenteiler 3a und 3b durch ein Objektiv 1 stereoskopisch betrachtet. Andererseits betrachtet der Assistent des Objekt E aus einer zur Beobachtungsrichtung des Operateurs unterschiedlichen Richtung L¹ zwischen dem Objektiv 1 und dem Objekt E oder er betrachtet das Objekt E aus einer Richtung L der linken sowie rechten Beobachtungssysteme durch den Strahlenteiler 3b unter Teilung des Lichtstrahls.

Die Fig. 2 zeigt ein anderes Beispiel für den Stand der Technik, wonach der Assistent auch eine stereoskopische Beobachtung ausführen kann. Die nutzbaren Bereiche (Nutzbereiche) A im Objektiv 1 eines optischen Beobachtungssystems (einer Beobachtungsoptik) für den Operateur und die Nutzbereiche Aa einer Beobachtungsoptik für den Assistenten sind an Orten fixiert, die miteinander einen Winkel von 90° - gesehen aus der Richtung der optischen Achse ^;

0 des Objektivs 1 - bilden. Somit erhebt sich bei diesen Beispielen nach dem Stand der Technik, die in den Fig.

1 und 2 gezeigt sind, ein Problem insofern, als der gewünschte oder notwendige Freiheitsgrad für die Position des Assistenten nicht erlangt werden kann.

Die Fig. 3 der beigefügten Zeichnungen zeigt ein im Stand der Technik vorgeschlagenes Beispiel, wonach der oben erwähnte Nachteil überwunden werden soll. Hierbei wird wie im Fall der Fig. 1 das Objekt E vom Operateur durch ein Objektiv 1, zwei Sätze von Varioobjektiven 2a und 2b, von Strahlenteilern 3a und 3b sowie Okularen 4a und 4b betrachtet. Andererseits betrachtet der Assistent das Objekt E durch das Objektiv 1, Varioobjektive 2a¹ und 2b¹, Spiegel 5a und 5b sowie Okulare 4a¹ und 4b', wobei die Elemente 2b¹, 5b und 4b* in Fig. 3 nicht zu sehen sind, und die Nutzbereiche Aa im Objektiv 1 dieser Beobachtungsoptik für den Assistenten sind mit Bezug zur Beobachtungsoptik des Operateurs, wie Fig. 4 zeigt, drehbar, d.h., daß die beiden Nutzbereiche Aa für das linke sowie rechte Auge in der Beobachtungsoptik für den Assistenten mit Bezug zu den Nutzbereichen A der Beobachtungsoptik für den Operateur um die optische Achse 0 des Objektivs 1 gedreht werden.

Dieses Beispiel nach dem Stand der Technik stellt im Vergleich mit den beiden vorherigen Beispielen vom Gesichtspunkt des Freiheitsgrades für die Position des Assistenten eine bemerkenswerte Verbesserung dar, jedoch sind die Nutzbereiche A und Aa der beiden Beobachtungsoptiken für eine Drehung im selben Raum vorgesehen und angeordnet, weshalb der Drehungsgrad oder Drehbereich der Nutzbereiche Aa mit Bezug zu den Nutzbereichen A ebenfalls beschränkt ist. Es ist nun insbesondere bei Mikroskopoperationen in der Zerebralchirurgie häufig der Fall, daß der innerste Teil eines tiefen Lochs oder einer tiefen Öffnung zu betrachten ist, daß aber der Abstand d zwischen den beiden optischen Systemen in Fig. 3 nicht mit einem größeren Wert als notwendig gewählt werden kann, weshalb der Drehungsgrad der Nutzbereiche Aa beschränkt ist. In den letzten Jahren wurden insbesondere auch Mikroskope gefordert, die es ermöglichen, Objekte im Hinblick auf einen erhöhten Präzisionsgrad bei Operationen od. dgl. hell und gut beobachten zu können, weshalb es ungeeignet ist, den Durchmesser der Varioobjektive 2a und 2b kleiner zu machen, und das führt ebenfalls zu einem Nachteil dahingehend, daß der Drehungsgrad für die Nutzbereiche Aa begrenzt wird.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Stereomikroskop zu schaffen, bei dem die gegen- oder wechselseitigen Beobachtungsr-ichtungen von zwei stereoskopischen Beobachtungsoptiken für den gleichen zu untersuchenden oder zu prüfenden Teil frei in ihrer Lage eingestellt werden können.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 den Aufbau eines optischen Systems für ein Stereomikroskop in einer ersten, zweiten sowie dritten Ausführungsform nach dem Stand der Technik;

Fig. 4 eine weitere Darstellung zur dritten Ausführungsform (Fig. 3) ;

Fig. 5A und 5B den Aufbau einer ersten erfindungsgemäßen

Ausführungsform; '

Fig. 6A und 6B die Einrichtung zur Verteilung der Lichtstrahlen bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ;

Fig. 7A den Aufbau einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 7B die Einrichtung zur Lichtstrahlverteilung bei der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Die Fig. 5A und 5B sind in zueinander rechtwinkligen Richtungen gesehene Ansichten einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei der Aufbau der Haupt-Beobachtungsoptik im wesentlichen zu demjenigen der Haupt-Beobachtungsoptik bei dem in Fig. 1 zum Stand der Technik gegebenen Beispiel gleichartig ist. Es ist jedoch ein um die optische Achse 0 eines Objektivs 11 drehbarer prismatischer Strahlenteiler 13 als Einrichtung zur Lichtstrahlenverteilung zwischen das Objektiv 11 und stufenlos veränderliche Vergrößerungssysteme 12a sowie 12b eingefügt. Der Haupt-Untersuchende kann ein zu prüfendes Objekt E stereoskopisch durch das Objektiv 11, dessen objektseitiger Fokus mit dem zu prüfenden Objekt E zur Übereinstimmung oder Deckung gebracht wurde, den eine Kombination von zwei Prismen umfassenden Strahlenteiler 13, der die Funktion hat, teilweise eine Lichtstrahlenverteilung zu bewirken, die stufenlos veränderlichen Vergrößerungssysteme 12a und 12b, die in Form eines Paares auf einer linken sowie rechten parallelen optischen Achse angeordnet sind, und Okulare 14a sowie 14b betrachten.

Im Strahlenteiler 13 ist eine mit Bezug zur optischen Achse 0 des Objektivs 11 geneigte Lichtstrahl-Verteilungsfläche P vorhanden, und ein halbdurchlässiges Spiegelteil ist nur in den zwei wirksamen Nutzbereichen Aa (s. Fig.6) der Hi Ifs-Beobachtungsoptik der Verteilungsfläche P ausgebildet. Ein von diesem halbdurchlässigen Spiegelteil reflektierter Lichtstrahl wird von der Bodenfläche Q des Strahlenteilers 13 total reflektiert, tritt von den zwei Bereichen Ab einer Austrittsfläche R aus und wandert unter einem Winkel von 45° mit Bezug zur optischen Achse 0 zur Hilfs-Beobachtungsoptik. Demzufolge kann das zu untersuchende Objekt E in der Hi Ifs-Beobachtungsoptik vom Hi Ifs-Untersuchenden ebenfalls stereoskopisch durch die stufenlos veränderlichen Vergrößerungssyssteme 12a¹ und 12b¹, die optisch mit dem Strahlenteiler 13 sowie den Okularen 14a¹ und 14b¹ gekoppelt sind, betrachtet werden.

Die Fig. 6A und 6B zeigen den Strahlenteiler 13 aus der Sicht der Richtung der optischen Achse 0 des Objektivs 11. Der Strahlengang für den Haupt-Untersuchenden verläuft durch den Nutzbereich A des Strahlenteilers 13, und dieser Strahlenteiler 13 ist für eine Drehung mit Bezug zum Zentrum 0 des Objektivs 11 angeordnet, so daß auf diese Weise die beiden wirksamen Nutzbereiche Aa der Hi Ifs-Beobachtungsoptik irgendeinen Winkel mit Bezug zum Nutzbereich A der Haupt-Beobachtungsoptik annehmen könne.n.

Die Fig. 6A zeigt einen Fall, wobei der Haupt-Untersuchende M und der Hi Ifs-Untersuchende S aus Positionen, die in bezug zueinander einen Winkel von 90° bilden, die Beobachtung vornehmen, während im Fall der Fig. 6B die beiden Untersuchenden M und S aus Positionen beobachten, die einen Winkel von 180° mit Bezug zueinander bilden. Die Nutzbereiche Aa der Hi Ifs-Beobachtungsoptik werden

- ίο -

von dem halbdurchlässigen Spiegelteil gebildet, weshalb dann, wenn die Nutzbereiche A und Aa miteinander zusammenfallen, wie Fig. 6B zeigt, der vom zu untersuchenden Objekt E austretende Lichtstrahl zur Haupt- sowie Hilfs-Beobachtungsoptik mit jeweils 50% verteilt wird. Im zu Fig. 6B anderen Fall, wenn also die Nutzbereiche A und Aa nicht zusammenfallen, gehen 100% des Lichtstrahls durch den Nutzbereich A der Haupt-Beobachtungsoptik und 50% des Lichtstrahls durch die Nutzbereiche Aa der Hi Ifs-Beobachtungsoptik.

Demzufolge tritt im zu Fig. 6B unterschiedlichen Fall der vom zu prüfenden Objekt E ausgehende Lichtstrahl durch das Objektiv 11, worauf er durch den Nutzbereich A des Strahlenteilers 13 übertragen wird und 100% des Lichtstrahls in die Haupt-Beobachtungsoptik zur Beobachtung von seiten des Haupt-Untersuchenden durch die stufenlos veränderlichen Vergrößerungssysteme 12a, 12b sowie die Okulare 14a, 14b eintreten. Andererseits werden in der Hi Ifs-Beobachtungsoptik 50% des Lichtstrahls durch den Nutzbereich Aa des Strahlenteilers 13 reflektiert, dann von der Bodenfläche Q des Strahlenteilers 13 total reflektiert, hierauf durch den Bereich Ab der Austrittsfläche R übertragen und vom Hi Ifs-Untersuchenden bei einer Lichtmenge von 50% durch die stufenlos veränderlichen Vergrößerungssysteme 12a¹, 12b' sowie die Okulare 14a¹ und 14b¹ betrachtet.

Wenn die Nutzbereiche A und Aa zusammenfallen wie im Fall der Fig. 6B, dann werden 50% des Lichtstrahls jeweils auf die Haupt- und die Hi Ifs-Beobachtungsoptik verteilt, womit also der Haupt- und der Hi Ifs-Untersuchende M bzw. S das zu prüfende Objekt E jeweils bei der gleichen Helligkeit aus der gleichen Richtung betrachten. Es ist auch möglich, 70% des Lichtstrahls zur Haupt-Beobachtungsoptik und 30% des Lichtstrahls zur Hi Ifs-Beobachtungsoptik zu

verteilen, so daß der Lichtstrahl in der Hauptsache der Haupt-Beobachtungsoptik zugeführt wird.

Bei der in Rede stehenden Ausführungsform ist der Strahlenteiler 13 also für eine Drehung um die optische Achse 0 des Objektivs 11 mit den stufenlos veränderlichen Vergrößerungssystemen 12a¹, 12b¹ sowie den Okularen 14a' und 14b¹. die zusammen die Hilfs-Beobachtungsoptik darstellen, angeordnet, so daß folglich der Hilfs-Untersuchende eine Beobachtung in irgendeiner Position vornehmen kann. In zu dem Fall, da der Haupt- sowie der Hi Ifs-Untersuchende an einen Winkel von 180° zueinander bildenden Positionen sind, unterschiedlichen Fällen kann der Haupt-Untersuchende 100% des Lichtstrahls zugeführt erhalten, so daß dem Haupt-Untersuchenden eine helle Abbildung zur Beobachtung geboten wird.

Bei der in Fig. 7 gezeigten zweiten Ausführungsform, wobei die Fig. 7A eine Seitenansicht zeigt, kommt ein dünner, halbdurchlässiger Spiegel als Strahlenteiler bzw. als Einrichtung zur Lichtstrahlenverteilung zur Anwendung. Das zu untersuchende Objekt E kann vom Hilfs-Untersuchenden durch den dünnen, halbdurchlässigen Spiegel 15, der für eine Drehung um die optische Achse 0 des Objektivs 11 angeordnet ist, einen Umlenkspiegel 16 sowie stufenlos veränderliche, in die Hi Ifs-Beobachtungsoptik eingebaute Vergrößerungssysteme 12a' und 12b¹, die mit dem Umlenkspiegel 16 und dem halbdurchlässigen Spiegel 15 drehbar sind, betrachtet werden.

Die Fig. 7B zeigt den dünnen, halbdurchlässigen Spiegel 15 und den Umlenkspiegel 16 aus der Blickrichtung von der optischen Achse 0 des Objektivs 11 her. Die Nutzbereiche Aa, die ein halbdurchlässiges Spiegelteil umfassen, sind

an den entgegengesetzten Enden des dünnen Spiegels (Membranspiegel) 15 angeordnet. Der halbdurchlässige Spiegel 15, der Umlenkspiegel 16 und die Hi Ifs-Beobachtungsoptik werden zusammen um die optische Achse 0 des Objektivs 11 gedreht, weshalb der vom zu untersuchenden Objekt E kommende, unter Verwendung der Nutzbereiche Aa des Spiegels 15 mit 50% reflektierte Lichtstrahl, dessen Winkel durch die Bereiche Ab des Umlenkspiegels 16 verändert wurde, vom Hi Ifs-Untersuchenden empfangen wird, wobei das zu prüfende Objekt E aus irgendeiner Richtung betrachtet werden kann. Solange die Nutzbereiche A und Aa nicht miteinander zusammenfallen, kann der Haupt-Untersuchende 100% des vom zu prüfenden Objekt E ausgehenden Lichtstrahls durch einen Abschnitt, in dem der dünne, halbdurchlässige Spiegel 15 nicht vorhanden ist, nutzen.

Diese zweite Ausführungsform weist nicht nur einen Vorzug insofern auf, als die Vorrichtung mit leichtem Gewicht gefertigt werden kann, sondern auch insofern, als ihre folgende Anwendung ermöglicht wird. Gemäß Fig. 7B ist der Umlenkspiegel 16 unter einem Winkel von 45° mit Bezug zur optischen Achse 0 des Objektivs 11 angeordnet, weshalb der Hi Ifs-Untersuchende das zu prüfende Objekt E von einer lotrechten Richtung her betrachtet. Wenn jedoch der Umlenkspiegel 16 mit beispielsweise einem Winkel von 67,5° in bezug zur optischen Achse 0 des Objektivs 11 angeordnet wird, so kann der Hi Ifs-Untersuchende eine stereoskopische Beobachtung aus einem Winkel von 45° zur optischen Achse 0 des Objektivs 11 vornehmen. Darüber hinaus wird, wenn der Neigungswinkel des Umlenkspiegels 16 variabel gemacht sowie eine Einrichtung zur Ausstattung der Hilfs-Beobachtungsoptik mit einem dazu entsprechenden Winkel ausgebildet wird, eine Beobachtung aus irgendeinem Winkel möglich.

Um den Untersuchenden die Mög-1ichkeit zu geben, Positionen für eine leichte und bequeme Beobachtung einnehmen zu können, ist auch bei der ersten Ausführungsform die durch den Strahlenteiler 13 erzeugte optische Achse der Hilfs-Beobachtungsoptik um 45° mit Bezug zur optischen Achse des Objektivs 11 geneigt, jedoch kann durch Änderung der Neigung der Lichtstrahl-Verteilungsfläche P, wie es notwendig ist, und durch entsprechende Auswahl des Prismen- ' Strahlenteilers 13 das zu untersuchende Objekt E unter irgendeinem anderen Winkel betrachtet werden. Die Verwendung des Prismenstrahlenteilers in der in Fig. 5 gezeigten Ausgestaltung wird jedoch aus dem Gesichtspunkt, daß die Vorrichtung mit leichtem Gewicht gefertigt werden kann und die Untersuchenden bequeme Beobachtungspositionen einnehmen können, als vorteilhafter angesehen.

In einem Mikroskop, wie einem Operationsmikroskop, bei dem es notwendig ist, zwischen einem Haupt-und einem Hilfsteil zu unterscheiden, ist das System zur teilweisen Ausbildung eines halbdurchlässigen Spiegels an der Lichtstrahl-Verteilungsfläche von größerem Vorteil und besser, in einem Fall jedoch, in dem der Erfindungsgegenstand bei einem Mikroskop, wie einem Stereomikroskop für den Unterricht, zur Anwendung kommt, wobei eine Mehrzahl von gleichen Beobachtungsoptiken benötigt wird, ist es auch möglich, halbdurchlässige Spiegel an der-gesamten Lichtstrahl-Verteilungsfläche P des prismatischen Strahlenteilers auszubilden und die Gesamtfläche des dünnen, halbdurchlässigen Spiegels 15 im Inhalt zu erweitern, um eine Beobachtung aus irgendeiner Richtung mit derselben Helligkeit zu ermöglichen,

Claims

Patentansprüche

1. Stereomikroskop mit einem für einen linken sowie rechten Beobachtungsstrahlengang gemeinsam benutzten optischen Objektivsystem und mit einem Paar von linken sowie rechten ersten stereoskopischen optischen Beobachtungssystemen, die hinter dem optischen Objektivsystem angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ersten optischen stereoskopischen Beobachtungssystemen (12a, 12b, 14a, 14b) und dem optischen Objektivsystem (11) eine Lichtstrahl-Verteilungseinrichtung (13, 15) angeordnet ist, die um die optische Achse (O) des Objektivsystems (11) drehbar ist sowie wenigstens einen durch das Objektivsystem getreteten zweiten stereoskopischen Beobachtungslichtstrahl ablenkt, und daß ein zweites optisches stereoskopisches Beobachtungssystem (12a¹, 12b¹, 14a^!, 14b¹) vorhanden ist, das mit der Drehung der Lichtstrahl-Verteilungseinrichtung (13, 15) um die optische Achse (O) des optischen Objektivsystems

(11) drehbar ist, wobei der zweite, durch die Lichtstrahl-Verteilungseinrichtung getretene stereoskopische Beobachtungslichtstrahl in das zweite stereoskopische Beobachtungssystem eintritt.

2. Stereomikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahl-Verteilungseinrichtung (13, 15) mit einer Lichtstrahl-Verteilungsfläche versehen ist, die einen Lichtstrahl nur im Durchtrittsbereich des zweiten stereoskopischen Beobachtungslichtstrahls verteilt.

3. Stereomikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahl-Verteilungsflache ein halbdurchlässiger Spiegel ist.

4. Stereomikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahl-Verteilungseinrichtung ein prismatischer Strahlenteiler (13) ist.

5. Stereomikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahl-Verteilungseinrichtung mit einer Lichtstrahl-Verteilungsfläche, die einen Lichtstrahl im Durchtrittsbereich des zweiten stereoskopischen Beobachtungslichtstrahls verteilt, und mit einer die beiden Durchtrittsbereiche miteinander verbindenden Fläche versehen ist.

6. Stereomikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahl-Verteilungseinrichtung ein Strahlenteiler (15) der dünnen, halbdurchlässigen Spiegelbauart ist.

7. Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Neigungswinkel der

optischen Achse des zweiten optischen stereoskopischen Beobachtungssystems (12a¹, 12b¹, 14a¹, Hb¹) variabel gestaltender Umlenkspiegel (16) dem Mikroskop eingegliedert ist.

8. Stereomikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der halbdurchlässige Spiegel den Lichtstrahl mit 50% für eine Übertragung und mit 50% für eine Reflexion verteilt.