DE4204601A1 - Vorrichtung zum erfassen von lageinformationen mit einer optischen beobachtungseinheit und verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Vorrichtung zum erfassen von lageinformationen mit einer optischen beobachtungseinheit und verfahren zu deren betrieb

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Lageinformationen mit einer optischen Beobachtungseinheit und ein geeignetes Verfahren zu deren Betrieb.
Zusehends stellt sich in der Medizin bei chirurgischen Ein­ griffen das Problem, wie neben der rein optischen Information durch die vergrößernde Betrachtung mittels einer optischen Beobachtungseinheit, wie z. B. mit einem Operationsmikroskop, gleichzeitig zusätzliche Informationen für den Chirurgen oder eventuelles Assistenzpersonal bereitgestellt werden können, ohne dessen Konzentration vom Operationsgeschehen übermäßig abzulenken.
So ist hierzu aus der DE-OS 40 32 207 bekannt, ein Opera­ tionsmikroskop an einem motorischen Mehrgelenk-Stativ mit integrierten Weg- und Winkeldetektoren anzuordnen und die über die Detektoren erfaßten kartesischen Koordinaten der aktuellen Betrachtungsstelle, d. h. der Sehfeldmitte, über ein Display in das eingesehene Sehfeld einzuspiegeln. Beim Verfahren des Operationsmikroskopes von einem definierten Ausgangspunkt aus werden die Koordinaten der Betrachtungs­ stelle in diesem definierten Koordinatensystem laufend erfaßt, in den Beobachtungsstrahlengang eingespiegelt und dem eingesehenen Sehfeld überlagert. Die Schwierigkeit für den Chirurgen besteht nun darin, diese Informationen bezüglich der Koordinaten der Betrachtungsstelle zu verarbeiten bzw. zu interpretieren. Die bloße Einspiegelung der aktuellen Koordinaten eines betrachteten Punktes in einem definierten Koordinatensystem stellt für den Chirurgen demzufolge keine Hilfestellung während der Operation dar. Eine derartige Erfassung der Koordinaten der Betrachtungsstelle erfordert zudem einen groben Aufwand im Hinblick auf die Koordinaten­ erfassung durch das Operationsmikroskop bzw. das-erforder­ liche Mehrgelenk-Stativ mit den erforderlichen Weg- und Winkeldetektoren. So ist ein Operationsmikroskop nur in Verbindung mit dem aufwendigen Mehrgelenk-Stativ mit inte­ grierten Weg- und Winkeldetektoren zur Koordinatenerfassung einsetzbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vor­ richtung zum Erfassen von Lageinformationen mit einer opti­ schen Beobachtungseinheit und ein Verfahren zu deren Betrieb zu schaffen, das dem jeweiligen Beobachter unmittelbar Infor­ mationen über räumliche Relativ-Beziehungen zwischen ver­ schiedenen betrachteten Punkten zur Verfügung stellt. Die hierzu erforderlichen Modifikationen an der verwendeten opti­ schen Beobachtungseinheit bzw. dem Stativ sollen dazu mög­ lichst gering sein. Des weiteren sollen verschiedene derar­ tige Lageinformationen für den Beobachter optional verfügbar sein.
Diese erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine optische Beob­ achtungseinheit die an einer motorischen oder manuellen Posi­ tioniermechanik angeordnet ist und eine Positionierung der optischen Beobachtungseinheit in mehreren räumlichen Frei­ heitsgraden ermöglicht. Diese Positioniermechanik weist zur Erfassung der relativen Raum-Koordinaten und der optischen Systemdaten der jeweiligen optischen Beobachtungseinheit verschiedene Weg- und/oder Winkeldetektoren auf, die über eine Auswerteeinheit die Ermittlung der aktuellen Sehfeldlage bzw. eines darin anvisierten und markierten Punktes ermögli­ chen. Die Auswerteeinheit verarbeitet die gelieferten Signale der Detektoren weiter und speichert die ermittelten Raum- Koordinaten des anvisierten Punktes. Erforderlich ist ferner eine Display-Vorrichtung, die mit dem Ausgang der Auswertein­ heit gekoppelt ist und die am Ausgang abrufbaren Informatio­ nen in eine sichtbare Darstellung umsetzt. Eine hierzu geeig­ nete Display-Vorrichtung kann dabei z. B. über ein separates Display realisiert werden, das entweder direkt am Operations­ mikroskop oder in der Nähe desselben angeordnet ist. Alterna­ tiv hierzu ist jedoch auch der Einsatz einer Einspiegelungs­ vorrichtung möglich, mit der die jeweiligen Lage-Informatio­ nen in den oder die Beobachtungsstrahlengänge eingespiegelt werden können. Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch den jeweiligen Benutzer zunächst ein Startpunkt im eingesehenen Sehfeld z. B. über ein im Beobachtungsstrahlen­ gang integriertes Strichkreuz markiert bzw. definiert. Dessen Raum-Koordinaten werden relativ zur momentanen Position der optischen Beobachtungseinheit mit Hilfe der Weg- und Winkel­ detektoren über die Auswerteeinheit ermittelt und in geeig­ neten Speichereinheiten der Auswerteeinheit festgehalten. Beim anschließenden motorischen oder manuellen Verfahren der optischen Beobachtungseinheit erfassen die Weg- und Winkel­ detektoren weiterhin laufend die aktuelle Lage der optischen Beobachtungseinheit bzw. über die optischen Systemdaten die Raum-Koordinaten des durch ein Strichkreuz definierten Punk­ tes in der Sehfeldebene.
Die Verarbeitung der erfaßten Raum-Koordinaten definierter Punkte in Relation zu einem bestimmten Startpunkt erfolgt durch die Auswerteeinheit. Dem jeweiligen Beobachter stehen hierfür verschiedene optionale Betriebsmodi zur Verfügung d. h. es besteht eine Umschaltmöglichkeit zwischen verschiede­ nen Operationsmodi. So kann beispielsweise über die Auswerte­ einheit laufend die Relativ-Entfernung zum ursprünglich defi­ nierten Startpunkt ermittelt werden und diese Entfernung vom ursprünglichen Ausgangspunkt über die jeweilige Display-Vor­ richtung als Zusatzinformation für den Beobachter dargestellt werden. Neben dem Ermitteln der Entfernung zum Ausgangspunkt ist es alternativ möglich, weitere Informationen für den Beobachter darzustellen. In Frage kommt weiterhin die Ermitt­ lung und Darstellung des Flächeninhalts eines umfahrenen Flächenstückes oder aber die Ermittlung des zurückgelegten Verfahrweges relativ zu einem Startpunkt. Desweiteren kann auch in entsprechender Art und Weise das Volumen eines inte­ ressierenden Details, beispielsweise eines Tumors, im Sehfeld ermittelt und dargestellt werden. Vorteilhaft ist zusätzlich der Einsatz eines graphikfähigen Displays, in dem dann auch z. B. abgefahrene Teilstrecken im Sehfeld graphisch darge­ stellt werden können.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren entfällt somit für den Beobachter die Interpretation von reinen Koordinaten-Informa­ tionen. Durch die Wahlmöglichkeit zwischen verschiedenen Auswertemöglichkeiten der erfaßten Koordinaten von definier­ ten Punkten im Sehfeld kann für den jeweiligen Zweck die geeignete Lageinformation laufend dem Beobachter zur Verfü­ gung gestellt werden.
Eine mögliche und besonders vorteilhafte Anwendung findet die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Medizintechnik, wo als optische Beobachtungseinheit ein Operationsmikroskop dient und über die erfindungsgemäße Vorrichtung dem Chirurgen optional verschiedenste Lageinformationen bezüglich definier­ ter Punkte im Sehfeld angeboten werden.
Vorzugsweise wird als erforderliche Positioniermechanik für das Operationsmikroskop eine übliche Anordnung zur Richtungs­ verstellung verwendet, die mit geeigneten Weg- und/oder Winkeldetektoren ausgestattet ist, um die Relativ-Positionie­ rung in verschiedenen Freiheitsgraden zu erfassen und so eine Bestimmung der Raum-Koordinaten eines definierten Punktes in der Sehfeldebene ermöglicht. Diese Anordnung zur Richtungs­ verstellung kann dabei entweder manuell positionierbar oder aber über geeignete motorische Antriebe mit Hilfe einer Kontrolleinheit in der Auswerteeinheit verstellbar sein.
Daneben ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der entsprechenden Verfahren jedoch auch auf vielen weiteren gebieten möglich.
Weitere Vorteile, sowie Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zu deren Betrieb ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungs­ beispiels anhand der beigefügten Figuren.
Dabei zeigt
Fig. 1a ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung, wobei die Lageinformationen auf einer separaten Display-Vorrichtung dargestellt werden;
Fig. 1b ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung, wobei die Lageinformationen in einen der Stereo-Beobachtungsstrahlengänge einge­ spiegelt werden;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine geeignete Positioniermechanik des Operationsmikroskopes;
Fig. 3a bis 3c verschiedene Lageinformationen, dargestellt auf einem separaten Display;
Fig. 4a und 4b verschiedene Lageinformationen, eingespiegelt in einem der Beobachtungsstrahlengänge.
In Fig. 1a ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung dargestellt, wobei als optische Beobach­ tungseinheit ein übliches Operationsmikroskop dient (1). Das verwendete Operationsmikroskop (1) ist hierbei lediglich schematisch dargestellt und weist ein Haupt-Objektiv (2), eine Vergrößerungswechsel-Einrichtung (3), wie z. B. einen Pankraten, sowie zwei Binokular-Tuben (4a; 4b) mit den ent­ sprechenden Tubuslinsen (5a, 6a; 5b, 6b) auf. Dabei sei dar­ auf hingewiesen, daß dieser Aufbau nicht erfindungswesentlich ist, d. h. es sind Alternativen hierzu möglich. In mindestens einem der Stereo-Beobachtungsstrahlengänge ist des weiteren eine Meßmarke, z. B. ein Strichkreuz, angeordnet, mit dem definierte Punkte im Sehfeld markiert bzw. anvisiert werden können. Vorzugsweise befindet sich in derartiges Strichkreuz in der Sehfeldmitte. Das Operationsmikroskop (1) ist deswei­ teren an einer motorischen Positionier-Mechanik (11) angeord­ net, die in Fig. 1a lediglich schematisch dargestellt wird. Mit Hilfe dieser Positioniermechanik (11) ist ein Positionie­ ren des Operationsmikroskopes in bis zu sechs räumlichen Freiheitsgraden möglich. Desweiteren kann über die Positio­ nier-Mechanik auch eine Fokussierung des Operationsmikrosko­ pes erfolgen. Eine hierzu geeignete Positioniermechanik (14) wird anhand von Fig. 2 im folgenden noch detaillierter be­ schrieben. Die Positioniermechanik (11) ist mit Weg- und/oder Winkeldetektoren versehen, die dabei die Operationsmikro­ skop-Koordinaten beim Verfahren oder Positionieren, sowie den jeweiligen Fokussierzustand des Operationsmikroskopes (1) erfassen. Somit ist von einem festen Startpunkt im Sehfeld ausgehend jederzeit die Relativ-Position eines definierten weiteren Punktes im Sehfeld zum Startpunkt von der Auswerte­ einheit (10) erfaßbar. Die Positioniermechanik (11) kann dabei entweder manuell bedient oder aber über Antriebsein­ heiten motorisch verfahren werden. Eine derartige motorische Positionierung kann durch Steuersignale der Auswerteeinheit (10) erfolgen, die hierzu eine Kontrolleinheit aufweist. Möglich ist beim Positionieren auch ein eingeschränktes Ver­ fahren in weniger als sechs Freiheitsgraden, wie etwa das Verfahren entlang einer vorgegebenen Strecke oder auf einer Kugelschale. Die Auswerteeinheit (10) umfaßt des weiteren Speicherelemente, in denen neben erfaßten Raum-Koordinaten von definierten Punkten im Sehfeld auch die Endlagen der Antriebseinheiten festgehalten werden.
Die Auswerteeinheit (10) bietet nun verschiedene Möglich­ keiten, die Raum-Koordinaten von definierten bzw. markierten Punkten im Sehfeld relativ zu einem erstmals festgehaltenen Punkt im Sehfeld weiterzuverarbeiten und diese Lageinforma­ tionen über eine Display-Vorrichtung (9) darzustellen und dem Chirurgen oder Assistenzpersonal zur Verfügung zu stellen. So ist es beispielsweise möglich, in einem ersten Operationsmo­ dus die auf der betrachteten Objektoberfläche (30) zurückge­ legte Entfernung von einem festgehaltenen Startpunkt im Seh­ feld laufend aus den ermittelten Raum-Koordinaten zu bestim­ men und beim Positionieren auf einem Display darzustellen. Hierzu kann beispielsweise ein herkömmliches LC-Display ein­ gesetzt werden, das am Operationsmikroskop oder in dessen Nähe angeordnet ist. Ein weiterer Operationsmodus sieht vor, die Distanz zwischen einem definierten Startpunkt und dem aktuell markierten Punkt in der Sehfeldebene zu ermitteln und auf der Display-Vorrichtung (9) wiederzugeben. Ein dritter Operationsmodus ermöglicht des weiteren, den Flächeninhalt eines umfahrenen Flächenstückes zu bestimmen und über die Display-Vorrichtung dem Chirurgen diese Informationen zur Verfügung zu stellen. Daneben existieren weitere Möglichkei­ ten, die ermittelten Koordinatenmeßwerte von markierten Punk­ ten im Sehfeld beim Positionieren weiterzuverarbeiten und dem Chirurgen im Verlauf eines Eingriffs anzubieten. Dabei hat dieser die Möglichkeit zwischen verschiedenen Lageinforma­ tionen zu wählen.
In Fig. 1b ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Das als optische Beob­ achtungseinheit eingesetzte Operationsmikroskop (101) ist lediglich wieder schematisch dargestellt und weist ein Haupt- Objektiv (102), eine Vergrößerungswechsel-Einrichtung (103) sowie zwei Binokular-Tuben (104a, 104b) mit den entsprechen­ den Tubenlinsen auf (105a, 105b, 106a, 106b). Das Operations­ mikroskop (101) ist erneut an einer Positionier-Mechanik (111) angeordnet, mit der ein Positionieren in bis zu sechs räumlichen Freiheitsgraden möglich ist. Zur Erfassung der Raum-Koordinaten des Operationsmikroskopes und des aktuellen Fokussierzustandes ist die Positionier-Mechanik (111) wieder mit Weg- und/oder Winkeldetektoren versehen, die laufend von der Auswerteeinheit (110) ausgelesen werden. Diese umfaßt ebenfalls wieder Speicherelemente zum Festhalten der Raum- Koordinaten definierter Punkte im Sehfeld. Wie im ersten dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 1a verarbeitet die Auswerteeinheit (110) die ermittelten Raum-Koordinaten weiter- und stellt verschiedene optionale Lageinformationen auf einem Display-Vorrichtung (409) dar. Dabei wird in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel die jeweilige Lageinformation über eine Projek­ tions-Optik (109) und ein Einkoppelelement (107), z. B. ein Strahlteilerelement, in mindestens einen der beiden Stereo- Beobachtungsstrahlengänge eingespiegelt und dem eingesehenen Sehfeld überlagert. In diesem Fall hat der Chirurg diese Lageinformationen laufend im Sehfeld, ohne seine Konzentra­ tion vom Operationsgeschehen abwenden zu müssen. Die mögli­ chen Operationsmodi sind äquivalent zu denen des ersten Aus­ führungsbeispieles in Fig. 1a.
In Fig. 2 wird eine bevorzugte Möglichkeit für eine geeignete Positioniermechanik der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar­ gestellt, welche eine freie Positionierung eines Operationsmi­ kroskopes in mehreren räumlichen Freiheitsgraden ermöglicht. Eine ähnliche Positioniermechanik ist beispielsweise auch in der DE-OS 36 37 311 beschrieben und wird zudem von der Anmel­ derin bereits vertrieben, so daß an dieser Stelle nur kurz darauf eingegangen wird. Das Operationsmikroskop (1) kann über eine derartige Positioniermechanik an einem herkömmli­ chen Boden- oder Deckenstativ befestigt werden, d. h. die erforderlichen Modifikationen am üblichen Aufbau sind gering. Zur Befestigung am jeweiligen Stativ dient dabei ein Adapter­ teil (16). Das Operationsmikroskop (1) ist über die Positio­ niermechanik um eine erste Achse (A1) schwenkbar, die pa­ rallel zur Ebene verläuft, die durch die beiden Stereo-Beob­ achtungsstrahlengänge definiert wird, aber eine - nicht dar­ gestellte - Schlittenführung ist das Operationsmikroskop (1) inklusive Zwischenstück (13) an einem Führungsteil (12) in vertikaler Richtung verschiebbar. Das Führungsteil (12) in­ klusive Operationsmikroskop (1) und Zwischenstück (13) ist des weiteren um eine Achse (A2) schwenkbar, die vorzugsweise horizontal und senkrecht zur ersten Achse (A1) orientiert ist. Die Positionierung um bzw. entlang der Achsen (A1) und (A2) sowie in vertikaler Richtung kann hierbei entweder moto­ risch mittels - nicht dargestellter - geeigneter Antriebe oder aber manuell erfolgen. Ebenfalls nicht dargestellt sind in Fig. 1 die erforderlichen Weg- und Winkeldetektoren, die laufend die Relativ-Positionen des Operationsmikroskopes (1) in einem definierten Koordinatensystem erfassen. Ebenfalls erforderlich ist die Erfassung des aktuellen Fokussierzustan­ des des Operationsmikroskopes (1), d. h. die Relativ-Lage der Sehfeldebene zum Operationsmikroskop (1). Der Fokussierzu­ stand wird dabei durch weitere Weg- und/oder Winkeldetektoren an der jeweiligen Fokussier-Vorrichtung erfaßt und von der Auswerteeinheit weiterverarbeitet. Die laufende Erfassung des aktuellen Fokussierzustandes durch die integrierten Weg­ und/oder Winkeldetektoren kann desweiteren dazu dienen, eine Fokusnachverstellung beim Positionieren des Operationsmikro­ skopes (1) zu realisieren. Die Display-Vorrichtung, z. B. ausgeführt als übliches LC-Display (19) ist im dargestellten Ausführungsbeispiel am Zwischenstück (13) neben dem Opera­ tionsmikroskop angeordnet. Alternativ hierzu kann ein derar­ tiges LC-Display auch an geeigneten anderen Stellen am oder in der Nähe des Operationsmikroskopes (1) angeordnet werden.
Neben der dargestellten Positioniermechanik sind zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung alternative Positionier­ möglichkeiten jederzeit einsetzbar, vorausgesetzt, sie ermög­ lichen gleichzeitig die Erfassung der Raum-Koordinaten defi­ nierter Punkte im Sehfeld.
Anhand der Fig. 3a-3c werden im folgenden verschiedene Operationsmodi bzw. entsprechende Display-Darstellungen erläu­ tert, die mit Hilfe des in Fig. 1a beschriebenen Ausführungs­ beispiels realisiert werden können. So kann der Chirurg in einem Operationsmodus laufend den zurückgelegten Verfahrweg auf der Objektoberfläche relativ zu einem erstmals definierten Startpunkt abrufen. Dies ist mit Hilfe eines herkömmlichen LC-Displays (40) als Display-Vorrichtung möglich, das von der Auswerteeinheit entsprechend angesteuert wird (Fig. 3a). Weiterhin ist es möglich laufend die unmittelbare Entfernung zwischen dem ursprünglichen Startpunkt und dem momentan anvi­ sierten Zielpunkt auf dem LC-Display (40) darzustellen (Fig. 3b). Neben einem LC-Display kommen weitere Display-Vorrich­ tungen zu diesem Zweck in Frage, wie etwa LED-Anordnungen etc.
Das jeweilige LC-Display kann hierzu entweder unmittelbar am Operationsmikroskop oder aber in dessen Nähe angeordnet sein, wo etwa Assistenz-Personal diese Lageinformationen auswertet.
Desweiteren ist der Einsatz graphikfähiger LC-Displays (41) möglich, wie in Fig. 3c dargestellt wird. Neben dem unmittel­ baren Darstellen der jeweils interessierenden Lageinformatio­ nen kann damit auch der zurückgelegte Verfahrweg, sowie Start- (42) und Zielpunkt (43) graphisch dargestellt werden.
In den Fig. 4a und 4b werden Möglichkeiten dargestellt, wie die optionalen Lageinformationen mit Hilfe des in Fig. 1b beschriebenen Ausführungsbeispiels dem eingesehenen Sehfeld überlagert werden können.
In mindestens einem der Stereo-Beobachtungsstrahlengänge wird dabei mit Hilfe eines Strichkreuzes (20) die Sehfeldmitte markiert. Über die Weg- und/oder Winkeldetektoren der Posi­ tioniermechanik und die ebenfalls erfaßten optischen System­ daten bezüglich des Fokusierzustandes werden durch die Aus­ werteeinheit laufend die Raum-Koordinaten dieses markierten Punktes erfaßt. Ein möglicher Betriebsmodus, dargestellt anhand von Fig. 4a, sieht nun vor, laufend den zurückgelegten Verfahrweg (24) von einem zu Beginn des Positioniervorganges markierten Punkt (21) zu bestimmen und über ein Display un­ mittelbar als Anzeigefeld (22) dem eingesehenen Sehfeld (23) zu überlagern. Der erstmals markierte Punkt ist in dieser Darstellung durch das gestrichelte Strichkreuz (21) gekenn­ zeichnet, die zurückgelegte Entfernung zwischen den beiden Punkten (21, 20) wird eingespiegelt.
In einem hierzu ähnlichen-Betriebsmodus ist es möglich, die Distanz, d. h. die kürzeste Entfernung zwischen einem defi­ nierten Startpunkt und dem aktuell markierten Punkt im Seh­ feld einzuspiegeln.
Ein dritter möglicher Betriebsmodus wird anhand von Fig. 4b beschrieben. Hier wurde, ausgehend von einem definierten Startpunkt (21), eine etwa quadratische Fläche (25) umfahren. Der aktuell markierte und erfaßte Punkt wird erneut durch das Strichkreuz (20) gekennzeichnet. Als relevante Lageinforma­ tion wird nunmehr von der Auswerteeinheit der Flächeninhalt des umfahrenen Flächenstückes ermittelt und ebenfalls unmit­ telbar als Anzeigefeld (22) dem eingesehenen Sehfeld (23) überlagert.
Neben den beschriebenen möglichen Betriebsmodi sind diverse weitere Auswertemöglichkeiten im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. entsprechenden Verfahren realisierbar.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Erfassen von Lageinformationen mit einer optischen Beobachtungseinheit, die an einer motorisch oder manuell verfahrbaren Positioniermechanik angeordnet ist, welche Weg- und/oder Winkeldetektoren zum Erfassen der Raum-Koordinaten eines definierten Punktes im ein­ gesehenen Sehfeld umfaßt und eine Auswerteeinheit zum Ermitteln der Raum-Koordinaten definierter Punkte und eine Display-Vorrichtung vorgesehen ist, die die von der Auswerteeinheit verarbeiteten Signale in eine sichtbare Darstellung umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (10) die von den Weg- und/oder Winkel­ detektoren gelieferten Signale laufend erfaßt, die Raum- Koordinaten definierter Punkte im eingesehenen Sehfeld ermittelt und in Lageinformationen bezüglich verschiede­ ner definierter Punkte im eingesehenen Sehfeld umsetzt und weiterhin eine Umschaltmöglichkeit zwischen verschie­ denen Operationsmodi der Auswerteeinheit (10) bezüglich der erfaßten Signale vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (10) Speicherelemente zum Speichern von Raum-Koordinaten definierter Punkte im eingesehenen Sehfeld umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermechanik (11) eine Positionierung der optischen Beobachtungseinheit in mindestens drei räumli­ chen Freiheitsgraden ermöglicht.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Display-Vorrichtung an der optischen Beobachtungseinheit oder in dessen Nähe angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Display-Vorrichtung ein LC-Display vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Display-Vorrichtung eine Einspiegelungsvorrichtung für mindestens einen Beobach­ tungsstrahlengang vorgesehen ist.
7. Verfahren zum Erfassen von Lageinformationen mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - im eingesehenen Sehfeld ein Startpunkt definiert wird und von der Auswerteeinheit (10) anhand der ein­ gelesenen Weg- und Winkelmeßwerte der entsprechenden Detektoren die Raum-Koordinaten dieses Punktes ermittelt werden,
  • - die ermittelten Raum-Koordinaten des definierten Startpunktes von der Auswerteeinheit (10) gespeichert werden,
  • - beim anschließenden manuellen oder motorischen Verfahren der optischen Beobachtungseinheit laufend die Raum-Koordinaten eines definierten Punktes im Sehfeld ermittelt werden,
  • - die Auswerteeinheit anhand der ermittelten Raum-Koor­ dinaten der definierten Punkte im Sehfeld laufend Lageinformationen bezüglich der Relativ-Lage zwischen dem ursprünglich definierten Startpunkt und dem aktuell definierten Punkt im Sehfeld ermittelt und diese Lageinformationen über die Display-Vorrichtung laufend dargestellt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Startpunkt als auch der jeweils aktuell definierte Punkt im eingesehenen Sehfeld mit Hilfe eines Strichkreuzes markiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Lageinformationen laufend der auf der Objektober­ fläche zurückgelegte Verfahrweg, ausgehend vom Start­ punkt, durch die Auswerteeinheit (10) ermittelt und über die Display-Vorrichtung dargestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Lageinformationen laufend die Strecke zwischen dem definierten Startpunkt und dem aktuell markierten Punkt im Sehfeld durch die Auswerteeinheit (10) ermittelt und über die Display-Vorrichtung dargestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Lageinformationen der Flächeninhalt einer umfahrenen Fläche auf der Objektoberfläche, ausgehend von einem definierten Startpunkt, durch die Auswerteeinheit (10) ermittelt und über die Display-Vorrichtung dargestellt wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19751781C2 (de) * 1996-11-22 2002-02-14 Leica Mikroskopie Systeme Ag H Mikroskop mit Positionsüberwachung
DE10100335A1 (de) * 2001-01-03 2002-08-01 Zeiss Carl Verfahren und Vorrichtung zum Festlegen eines Ortes
DE19640907B4 (de) * 1995-10-12 2005-09-22 Carl Zeiss Operationsmikroskop mit integriertem Operationsnavigationssystem

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3021561B2 (ja) * 1989-10-16 2000-03-15 オリンパス光学工業株式会社 観察点座標表示機能を有する手術用顕微鏡装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19640907B4 (de) * 1995-10-12 2005-09-22 Carl Zeiss Operationsmikroskop mit integriertem Operationsnavigationssystem
DE19751781C2 (de) * 1996-11-22 2002-02-14 Leica Mikroskopie Systeme Ag H Mikroskop mit Positionsüberwachung
DE10100335A1 (de) * 2001-01-03 2002-08-01 Zeiss Carl Verfahren und Vorrichtung zum Festlegen eines Ortes
US6741948B2 (en) 2001-01-03 2004-05-25 Carl-Zeiss-Stiftung Method and apparatus for fixing a location
DE10100335B4 (de) * 2001-01-03 2017-02-09 Carl Zeiss Meditec Ag Vorrichtung zur Anzeige einer Größe im Blickfeld eines Benutzers und Verwendung der Vorrichtung

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