DE4321934A1 - Chirurgische Mikroskopapparatur - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung a) Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine chirurgische Mikroskopappa­ ratur, die aus einem Mikroskop und einer Tragvorrichtung besteht, welche dazu dient, das Mikroskop so zu stützen, daß es bewegt werden kann.

b) Beschreibung des bisherigen Standes der Technik

Eine in der Mikrochirurgie verwendete Mikroskopapparatur besteht im allge­ meinen aus einem Mikroskop, welches die Beobachtung eines zu operierenden Teiles zuläßt, und einer Tragvorrichtung, die es ermöglicht, das Mikroskop in die gewünsch­ te Position zu bringen und es in der jeweiligen Position zu halten. Bisher ist eine Viel­ zahl verschiedener Mechanismen für die Tragvorrichtung hergestellt worden, damit sie durch einfache Handlungen während chirurgischer Operationen einem Opera­ teur die gewünschten Gesichtsfelder liefert.

Die japanische vorläufige Patentschrift Nr. Sho 53-23168 offenbart beispiels­ weise eine Tragvorrichtung, bei der ein Drehmoment eines Mikroskops M mit dem Drehmoment von Gegengewichten Ga und Gb ausbalanciert wird, während ein Ver­ schiebemechanismus für das Mikroskop M mittels einer elektromagnetischen Verrie­ gelung, die an den Lagern BL1 bis BL6 angebracht ist, befestigt ist. Diese Tragvorrich­ tung ermöglicht es einem Operateur, das Mikroskop M durch Anwendung einer sehr geringen Kraft in den gewünschten Neigungswinkel und an den gewünschten Ort zu schieben und das Mikroskop in dieser Position zu halten.

Weiterhin offenbart das Schweizer Patent Nr. 482 439 eine Tragvorrichtung, die so gestaltet ist, daß ein elektrisches Verschieben eines Mikroskops durch die Betä­ tigung von Steuergliedern ermöglicht wird, die auf einer Kopfhalterung angebracht sind. Diese Tragvorrichtung gestattet es einem Operateur, das Mikroskop ohne Benut­ zung seiner Hände zu verschieben.

Weiterhin schlägt die japanische vorläufige Patentschrift Nr. Sho 61-172552 ei­ ne Tragvorrichtung vor, die die Blickrichtung eines Beobachters innerhalb eines Be­ obachtungssichtfeldes erkennt und ein Mittel zum Verschieben des Mikroskops auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Erkennung so steuert, daß das Zentrum eines zu beobachtenden Objekts, das sich in Blickrichtung befindet, in das Zentrum des Be­ obachtungssichtfeldes eines Mikroskops rückt. Diese Tragvorrichtung ermöglicht es einem Operateur, das Mikroskop in die gewünschte Richtung zu verschieben, indem einfach die Blickrichtung des Operateurs geändert wird.

Die von der japanischen vorläufigen Patentschrift Nr. Sho 53-23168 offenbar­ te Tragvorrichtung zwingt einen Operateur, seine Hand zu benutzen, um das Mikro­ skop M zu verschieben, und zwingt ihn, eine chirurgische Operation zu unterbre­ chen, wenn er das Mikroskop während der chirurgischen Operation verschieben will. In einem solchen Falle ist es notwendig, Maßnahmen zur Unterbrechung der chirur­ gischen Operation zu treffen; eine solche Unterbrechung in einem ernsten Stadium einer chirurgischen Operation kann einen tödlichen Einfluß auf das Leben eines Pa­ tienten haben. Eine Tragvorrichtung der Art, die im Schweizer Patent Nr. 482 439 of­ fenbart wird, ist so gestaltet, daß die Steuerglieder mittels des Kopfes eines Operateurs betätigt werden und die Verschiebung eines Mikroskops zulassen, ohne eine chirurgi­ sche Operation zu unterbrechen. Wenn am Mikroskop jedoch eine starke Vergröße­ rung eingestellt ist, hat das Mikroskop einen kleinen Durchmesser der Beobachtungs­ öffnung, und eine leichte Abweichung des Auges eines Operateurs von der Okularlin­ se kann bewirken, daß er die Sicht auf das Beobachtungssichtfeld verliert, was eine Gefahr für den Patienten darstellt.

Die Tragvorrichtung, die von der japanischen vorläufigen Patentschrift Nr. Sho 61-172552 offenbart wird, bewirkt zwar die Verschiebung eines Mikroskops zwecks Beobachtung eines zu operierenden Teils, der sich innerhalb eines Beobachtungs­ sichtfeldes befindet, zwingt jedoch einen Operateur, seine Blickrichtung ständig nach außerhalb des Sichtfeldes zu lenken, wenn das Mikroskop auf einen zu operierenden Teil gerichtet werden soll, der sich außerhalb des Sichtfeldes befindet, was eine ziem­ lich lange Zeit für die Verschiebung des Mikroskops erfordert und die Tendenz zur Ermüdung des Operateurs mit sich bringt, so daß diese Vorrichtung nicht für den praktischen Einsatz geeignet ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine chirurgi­ sche Mikroskopapparatur zu liefern, die keinen Handeinsatz zur Verschiebung eines Mikroskops erfordert und in der Lage ist, ein Sichtfeld selbst bei Operationen, die ei­ ne Verschiebung des Mikroskops erfordern, fehlerfrei beizubehalten.

Die chirurgische Mikroskopapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung be­ steht aus einem Mikroskop, einer Tragvorrichtung, die eine Mikroskopverschiebevor­ richtung zur Verschiebung des Mikroskops stützt, einem Mittel, um die Beobachtungs­ öffnung des Mikroskops mit der Augenöffnung eines Beobachters in Übereinstim­ mung zu bringen, einem Erkennungsmittel, das die Position der Augenöffnung eines Beobachters relativ zum Mikroskop erkennt, und einem Steuermittel zur Betätigung der Tragvorrichtung auf der Grundlage eines Ergebnisses, das von dem Erkennungs­ mittel erkannt wurde.

Die chirurgische Mikroskopapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung ist so gestaltet, daß sie zunächst die Objektivöffnung des Mikroskops mit der Augenöff­ nung des Beobachters in Übereinstimmung bringt, eine Position der Augenöffnung des Beobachters speichert, eine Abweichung einer gegenwärtigen Position der Auge­ nöffnung des Beobachters von der gespeicherten Position erkennt, das Mikroskop und die Tragvorrichtung durch Antrieb und Steuerung auf der Grundlage des Ergeb­ nisses verschiebt, das vom Erkennungsmittel erkannt wurde, und die Mikroskopver­ schiebevorrichtung so verlagert, daß die Beobachtungsöffnung des Mikroskops mit der gegenwärtigen Position der Augenöffnung des Beobachters übereinstimmt. Da das Mikroskop und die Tragvorrichtung elektrisch auf der Grundlage eines Erken­ nungssignals verschoben werden, das durch die Erkennung der Abweichung der Au­ genöffnung des Beobachters von der Beobachtungsöffnung des Mikroskops gewon­ nen wird, ermöglicht es die chirurgische Mikroskopapparatur gemäß der vorliegen­ den Erfindung, das Mikroskop sicher und schnell an eine gewünschte Position zu ver­ schieben, ohne daß der Beobachter dafür seine Hand einsetzen muß.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Schaffung einer chirurgischen Mikroskopapparatur, die die Befürchtung, während der Ausführung von Handlungen zur Verschiebung des Mikroskops die Sicht auf das Sichtfeld zu verlieren, beseitigt und leicht zu bedienen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Außenansicht eines herkömmlichen chirurgischen Mikroskops;

Fig. 2 ist eine Außenansicht, die einen Teil einer Tragvorrichtung, einer Mikroskopverschiebevorrichtung und eines Mikroskops darstellt, wie sie in einer er­ sten Ausführungsform der chirurgischen Mikroskopapparatur gemäß der vorliegen­ den Erfindung zu verwenden sind;

Fig. 3 ist ein Schnittbild, das in vergrößertem Maßstab die Hauptbestandteile der in Fig. 2 gezeigten Mikroskopverschiebevorrichtung darstellt;

Fig. 4 ist ein Schnittbild, das ein in dem in Fig. 2 gezeigten Mikroskop befind­ liches optisches System darstellt;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer Antriebssteuerschaltung, die in der ersten Ausführungsform der Erfindung zu verwenden ist;

Fig. 6 ist ein Längsschnittbild, das Hauptteile eines in einer zweiten Ausfüh­ rungsform der chirurgischen Mikroskopapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Mikroskops darstellt;

Fig. 7 ist ein Schnittbild entlang einer Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 ist eine Außenansicht der zweiten Ausführungsform der chirurgischen Mikroskopapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 ist eine Außenansicht, die einen Teil einer Tragvorrichtung, einer Mikroskopverschiebevorrichtung und eines Mikroskops darstellt, wie sie in einer drit­ ten Ausführungsform der chirurgischen Mikroskopapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden sind;

Fig. 10 ist ein Teilschnittbild, das eine innere Struktur des in der dritten Aus­ führungsform verwendeten Mikroskops in Vergrößerung darstellt;

Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das eine Antriebssteuerschaltung darstellt, der in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist;

Fig. 12 ist ein Schnittbild, das eine innere Struktur eines Mikroskops darstellt, das in einer vierten Ausführungsform der chirurgischen Mikroskopapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist;

Fig. 13 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht einer Tragvor­ richtung für eine Bildlinse, die in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung zu verwenden ist;

Fig. 14A ist ein Schnittbild, das ein optisches System zur Erkennung der Posi­ tion der Augenöffnung eines Beobachters zeigt, wie es in der vierten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist; und

Fig. 14B ist die Vorderansicht eines in Fig. 14A gezeigten Zerhackers.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im Folgenden wird die erste Ausführungsform der chirurgischen Mikroskop­ apparatur gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Abbildun­ gen Fig. 2 bis Fig. 5 beschrieben.

Referenzzahl 1 in Fig. 2 bezeichnet ein Mikroskop, das auf einer Stütz- und Tragvorrichtung wie der in Fig. 1 dargestellten mittels einer Befestigungsvorrichtung 2 angebracht ist; die Referenzzahlen 3 und 4 bezeichnen eine Objektiv- bzw. eine Okularlinse, die am Mikroskop 1 angebracht sind; Referenzzahl 5 bezeichnet eine Vorrichtung zum Erkennen der Augenöffnungsposition, die aus einem ersten Ver­ schiebeglied 6, einem zweiten Verschiebeglied 7, einem dritten Verschiebeglied 8 und einer am dritten Verschiebeglied 8 befestigten Kopfhalterung 9 besteht und die Funktion hat, die Position einer Augenöffnung eines Beobachters zu erkennen. Das erste Verschieheglied 6 wird mittels einer Rollführung 10 so positioniert, daß es relativ zu einer Oberfläche 2a des Befestigungsgliedes 2 in einer durch Pfeil A bezeichneten Richtung frei verschoben werden kann; das zweite Verschiebeglied 7 wird mittels ei­ ner Rollführung 10 so positioniert, daß es relativ zu einer Oberfläche 6a des ersten Verschiebegliedes 6 in einer senkrecht zur Papieroberfläche verlaufenden Richtung frei verschoben werden kann, und das dritte Verschiebeglied 8 wird mittels einer Rollführung 10 so positioniert, daß es relativ zu einer Oberfläche 7a des zweiten Ver­ schiebegliedes 7 in einer durch Pfeil B bezeichneten Richtung frei verschoben werden kann, während die Positionen dieser Verschiebeglieder relativ zu ihren Verschiebee­ benen mittels der Kolbenwellen 14a, 14b bzw. 14c gehalten werden können.

Fig. 3 ist ein Schnittbild, das in vergrößerter Form eine Struktur zum Halten des ersten Verschiehegliedes 6 relativ zur Oberfläche 2a des Befestigungsgliedes 2 dar­ stellt. In dieser Zeichnung bezeichnet Referenzzahl 10 eine Rollführung, Referenz­ zahl 11a eine Codiereinrichtung, die am Befestigungsglied 2 befestigt ist und ein Si­ gnal aussendet, das einen Rotationswinkel darstellt, der durch eine Verschiebung des ersten Verschiebegliedes 6 ausgelöst wird; Referenzzahl 12 bezeichnet ein Ritzel, das an einer rotierenden Welle der Codiereinrichtung 11a befestigt ist und in eine Zahn­ stange 13 eingreift, die auf dem ersten Verschiebeglied 6 geformt ist; Referenzzahl 14a bezeichnet eine Kolbenwelle, an deren einem Ende ein Elektromagnet 15a befe­ stigt ist und die so eingesetzt ist, daß sie relativ zum Befestigungsglied 2 in einer durch Pfeil C bezeichneten Richtung frei beweglich ist. Der Elektromagnet 15a wird durch Antriebssignale, die von einer weiter unten beschriebenen Antriebsschaltung 28 gelie­ fert werden, erregt, um eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem Elektromag­ neten 15a und dem ersten Verschiebeglied 6 zu erzeugen und damit die Position des ersten Verschiebegliedes 6 relativ zur Oberfläche 2a zu halten. Das erste Verschiebe­ glied 6 und der Elektromagnet 15a weisen Kontaktflächen aus magnetischem Material auf. Weiterhin entsprechen die Strukturen für die Positionshaltung des zweiten Ver­ schiebegliedes 7 und des dritten Verschiebegliedes 8 relativ zu Oberfläche 6a des er­ sten Verschiebegliedes 6 bzw. Oberfläche 7a des zweiten Verschiebegliedes 7 den in Fig. 3 dargestellten Strukturen; Signale, die Rotationswinkel darstellen, die durch Ver­ schieben der Verschiebeglieder entstehen, werden von den Codiereinrichtungen 11b und 11c (Fig. 5) ausgegeben, die an den oben erwähnten Oberflächen befestigt sind; die Positionen des zweiten und des dritten Verschiebegliedes werden durch Kolben­ wellen gehalten, an denen die Elektromagneten 15b bzw. 15c befestigt sind.

Fig. 4 ist ein Schnittbild, das die innere Struktur des Mikroskops 1, die die Okularlinse 4 aufweist, darstellt in dieser Zeichnung bezeichnen die Referenzzahlen 16a und 16b Fokussierplatten, in die Markierungen, z. B. Fadenkreuze, eingraviert sind und die in einem bestimmten Abstand voneinander in der Nähe eines Bildschär­ fepunktes 17 angebracht sind. Die Fokussierplatten 16a und 16b werden durch das Auge eines Operateurs durch die Okularlinse 4 betrachtet.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung für Antrieb und Steuerung der Vorrichtung zur Erkennung der Augenöffnungsposition (Erkennungsvorrichtung 5) und einer Tragvorrichtung. In Fig. 5 bezeichnet die Referenzzahl 19 eine Positionser­ kennungsschaltung, die Werte (x, y und z) in einem dreidimensionalen Koordinaten­ system erkennt, welche die Position der Kopfhalterung 9 anhand von Signalen der Rotationswinkel repräsentieren, die durch Verschiebungen der Verschiebeglieder 6, 7 und 8 entstehen, die von den Codiereinrichtungen 11a, 11b und 11c erkannt werden, und die Ausgangssignale, die den Werten des Koordinatensystems entsprechen, ab­ gibt Referenzzahl 20 bezeichnet einen Speicher für die aufgrund eines von einem Einstellschalter 21 kommenden Signals vorgenommene temporäre Speicherung der Signale, die die Position der Kopfhalterung 9 darstellen, die von der Positionserken­ nungsschaltung 19 erkannt wurden. Referenzzahl 22 bezeichnet eine Verschiebungs­ berechnungsschaltung für die Berechnung einer Verlagerung zwischen den Signalen, die die von Speicher 20 temporär gespeicherte Position der Kopfhalterung 9 darstel­ len, und den Signalen, die die von der Positionserkennungsschaltung 19 erkannte Po­ sition der Kopfhalterung 9 darstellen, wie sie von der Positionserkennungsschaltung 19 nach Verschiebung der Kopfhalterung 9 erkannt wurden. Wenn die im Speicher 20 gespeicherten Signale, die die Position der Kopfhalterung 9 darstellen, als (x_s, y_s und z_s) und die Signale, die die Position der Kopfhalterung 9 nach Verschiebung der Kopfhalterung 9 darstellen, als (x, y und z) bezeichnet werden, so berechnet die Ver­ schiebungsberechnungsschaltung 22 eine Verschiebung a durch die Ausführung ei­ ner durch die folgende Formel (1) darstellbare Operation:

Referenzzahl 23 bezeichnet einen Speicher für die Speicherung einer zulässi­ gen Verschiebung β, der für die Verschiebung der Kopfhalterung 9 in drei Dimensio­ nen innerhalb eines Bereichs zu verwenden ist, in dem die Augenöffnung des Opera­ teurs nicht von der Beobachtungsöffnung des Mikroskops 1 abweicht. Referenzzahl 24 bezeichnet eine Vergleichsschaltung, die die Verschiebung α mit der zulässigen Ver­ schiebung β vergleicht und ein Betätigungssignal zur Umschaltschaltung 25 sendet, unmittelbar bevor die Verschiebung α den zulässigen Wert der Verschiebung β über­ schreitet. Beim Erhalt des Betätigungssignals sendet die Umschalt-Schaltung 25 An­ triebssignale zu einer Verriegelungsbetätigungsschaltung 26 und einer Antriebsschal­ tung 27, wodurch die elektromagnetischen Verriegelungen für die Lager BL1 bis BL6 sowie die Elektromagnete 15a, 15b und 15c, die auf der Tragvorrichtung montiert sind, angetrieben und gesteuert werden.

Im Folgenden werden die Funktionen der ersten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung beschrieben. In einem Anfangszustand sind die elektromagneti­ schen Verriegelungen an der Tragvorrichtung in Betrieb und halten das Mikroskop 1 in einer bestimmten Position. Weiterhin sind die Elektromagnete 15a, 15b und 15c nicht erregt, und die Kopfhalterung 9 kann mittels des Befestigungsgliedes 2, des er­ sten Verschiebegliedes 6, des zweiten Verschiebegliedes 7 und des dritten Verschie­ begliedes 8 frei relativ zum Mikroskop 1 verschoben werden.

Ein Beobachter betrachtet ein vergrößertes Bild eines zu operierenden Teiles P durch die Okularlinse 4 in einem Zustand, bei dem die Kopfhalterung 9 auf und am Kopf des Operateurs selbst befestigt ist, so daß seine Augenöffnung nicht von der Kopfhalterung 9 abweicht. Da die vom zu operierenden Teil P ausgehenden Strahlen nur einmal am Bildpunkt 17 im Mikroskop 1 als Bild dargestellt werden, kann der Operateur die auf den Fokussierplatten 16a und 16b als Indizes eingravierten Faden­ kreuze gleichzeitig mit dem vergrößerten Bild des zu operierenden Teiles P betrach­ ten und so ein Zentrum seiner Augenöffnung mit dem Beobachtungsobjektiv des Mikroskops 1 einfach dadurch in Übereinstimmung bringen, daß er das Zentrum sei­ ner Augenöffnung die Fadenkreuze überlappen läßt.

Als Positionsinformation der Kopfhalterung 9 in dem Zustand, in dem die Augenöffnung des Beobachters mit der Beobachtungsöffnung des Mikroskops 1 über­ einstimmt, werden eine Position des ersten Verschiebegliedes 6 relativ zum Befest­ igungsglied 2, eine Position des zweiten Verschiebegliedes 7 relativ zum ersten Ver­ schiebeglied 6 und eine Position des dritten Verschiebegliedes 8 relativ zum zweiten Verschiebeglied 7 von den Codiereinrichtungen 11a, 11b bzw. 11c als Drehwinkelsi­ gnale zur Positionserkennungsschaltung 19 geschickt und in Koordinatensignale um­ gewandelt. Durch Betätigung des Einstellschalters 21 werden diese Signale temporär im Speicher 20 als Ursprungssignale (x_s, y_s und z_s) für das dreidimensionale Koordina­ tensystem an der Position gespeichert, an der Augenöffnung und Beobachtungsobjek­ tiv übereinstimmen.

Wenn der Operateur zur Verschiebung des Mikroskops 1 seinen Kopf in eine beliebige Richtung bewegt, werden Positionsdaten, die eine Position des ersten Ver­ schiebegliedes 6 relativ zum Befestigungsglied 2, eine Position des zweiten Verschie­ begliedes 7 relativ zum ersten Verschiebeglied 6 und eine Position des dritten Ver­ schiebegliedes 8 relativ zum zweiten Verschiebeglied 7 darstellen, von den Codierein­ richtungen 11a, 11b und 11c zur Positionserkennungsschaltung 19 geschickt und in die Koordinatensignale (x, y und z) umgewandelt. Daraufhin berechnet die Verschie­ bungsberechnungsschaltung 22 eine Verschiebung a durch Ausführung der in der oben erwähnten Formel (1) gegebenen Rechenoperation unter Verwendung der Koordinatensignale (x, y und z) und der im Speicher 20 gespeicherten Ursprungssi­ gnale (x_s, y_s und z_s) und schickt Signale, die der Verschiebung entsprechen, zur Ver­ gleichsschaltung 24.

Die Vergleichsschaltung 24 liest die zulässige Verschiebung β aus Speicher 23 aus, vergleicht sie mit der Verschiebung α und schickt ein Betätigungssignal an die Umschalt-Schaltung 25, unmittelbar bevor die Verschiebung α die zulässige Verschie­ bung β überschreitet. Die Umschalt-Schaltung 25 gibt alle elektromagnetischen Ver­ riegelungen an der Tragvorrichtung durch Steuerung der Verriegelungsbetätigungs­ schaltung 26 frei und führt gleichzeitig den Elektromagneten 15a, 15b und 15c durch Steuerung der Antriebsschaltung 27 Erregungsstrom zu. Die dreidimensionale Ver­ schiebung des Mikroskops 1 wird bei Freigabe der elektromagnetischen Verriegelun­ gen möglich, wohingegen Verschiebungen des ersten Verschiebegliedes 6 relativ zum Befestigungsglied 2, des zweiten Verschiebegliedes 7 relativ zum ersten Verschiebeg­ lied 6 und des dritten Verschiebegliedes 8 relativ zum zweiten Verschiebeglied 7 be­ schränkt sind, da Oberflächen der Verschiebeglieder mittels der Kolbenwellen und durch die Funktion der Elektromagneten zu den Elektromagneten gezogen werden. D. h. der Kopf des Operateurs und das Mikroskop 1 sind integral an Positionen fi­ xiert, bei denen die Augenöffnung des Operateurs nicht von der Beobachtungsöff­ nung des Mikroskops 1 abweicht. Die Freigabe des Kopfes des Operateurs und des Mikroskops 1 aus dem Fixierungszustand, d. h. die Freigabe der Antriebsschaltung 27 für die Umschalt-Schaltung 25, kann zum Beispiel durch Betätigung eines gut bekann­ ten Fußschalters oder eines ähnlichen, mit dem Fuß zu betätigenden Mittels ausge­ führt werden.

In einem besonderen Fall, wenn die oben beschriebene erste Ausführungs­ form auf einer Tragvorrichtung montiert ist, die eine Struktur wie in Fig. 1 aufweist, kann die erste Ausführungsform Positionen der Augenöffnung des Operateurs relativ zum Mikroskop mittels der Vorrichtung zur Erkennung der Position der Augenöff­ nung erkennen, das Mikroskop mittels der Tragvorrichtung frei in drei Dimensionen verschieben und den Kopf des Operateurs und das Mikroskop integral in Position hal­ ten. Dementsprechend macht es die erste Ausführungsform möglich, das Mikroskop so zu bewegen, daß es Bewegungen des Kopfes oder der Augenöffnung des Beobach­ ters fehlerfrei folgt; daher ist diese Ausführungsform für den Einsatz bei chirurgi­ schen Eingriffen geeignet, die weitreichende und schnelle Bewegungen der Opera­ teure erfordern. Weiterhin kann die erste Ausführungsform als selbständiges Mikro­ skopsystem gestaltet werden, indem eine Okularlinse der herkömmlichen chirurgi­ schen Mikroskopapparatur wie der in der japanischen vorläufigen Patentschrift Nr. Sho 53-23168 offenbarten verbessert und die Vorrichtung zum Erkennen der Position der Augenöffnung an der verbesserten Okularlinse angebracht wird. Obgleich die er­ ste Ausführungsform so konfiguriert ist, daß sie eine Abweichung einer Position der Augenöffnung als Variation der linearen Verschiebung in drei Dimensionen von ei­ ner Ursprungsposition erkennt, erübrigt sich die Feststellung, daß eine Abweichung einer Position der Augenöffnung auch erkannt werden kann, indem eine Verschie­ bung in zwei Richtungen x und y, d. h. auf einer Ebene, erkannt wird.

Im Folgenden wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Abbildungen Fig. 6 bis Fig. 8 beschrieben. In dieser Ausführungsform be­ steht ein Mikroskop 28 aus einem ersten Gehäuse 31, das eine Objektivlinse 29 und ei­ ne afokale vari-fokale Linse 30 aufweist; ein zweites Gehäuse 34, das mit dem ersten Gehäuse 31 in einer später zu beschreibenden Weise verbunden ist, weist eine Bildlin­ se 32 und eine Okularlinse 33 sowie eine Kopfhalterung 9 auf. Zur Verbindung des ersten Gehäuses 31 mit dem zweiten Gehäuse 34 ist in einer rückwärtigen Aussparung des ersten Gehäuses 31 ein ausgebohrter Zylinder 35 angebracht, der senkrecht zur optischen Achse gleitbar ist und in Kontakt zu einem Zylinder 34a steht, welcher an einem Ende des zweiten Gehäuses 34 geformt ist. Eine Anzahl von Druckfedern 36 be­ findet sich zwischen dem Endzylinder 34a und dem ausgebohrten Zylinder 35 sowie zwischen dem ersten Gehäuse 31 und dem ausgebohrten Zylinder 35, wie in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigt, so daß das zweite Gehäuse 34 in einer definierten Position (einer Position, in der das Beobachtungsobjektiv des Mikroskops mit der Augenöffnung des Operateurs übereinstimmt) relativ zum ersten Gehäuse 31 gehalten wird. Referenz­ zahl 37 bezeichnet einen Druckschalter, der sich gegenüber dem ausgebohrten Zylin­ der 35 befindet und durch einen Bund betätigt werden kann, der am Ende des Endzy­ linders 34a geformt ist. Referenzzahl 38 bezeichnet einen weiteren Druckschalter, der sich innerhalb des ersten Gehäuses 31 befindet und durch eine äußere umlaufende Oberfläche am ausgebohrten Zylinder 35 betätigt werden kann; diese Schalter sind mit der an der Tragvorrichtung angebrachten Antriebssteuerung verbunden. Ein Me­ chanismus zum Aufhängen des Mikroskops 28 an einem Arm 39 der Tragvorrichtung ist in Fig. 8 dargestellt, wobei die Referenzzahl 40 einen Stützarm bezeichnet, der am ersten Gehäuse 31 angebracht ist und an dessen einem Ende eine Zahnstange 40a ge­ formt ist. Referenzzahl 41 bezeichnet ein Stützglied, dessen eines Ende am Arm 39 der Tragvorrichtung mittels einer Mikroskopverschiebevorrichtung 42 befestigt und dessen anderes Ende mittels eines Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus mit dem Stüt­ zarm 40 verbunden ist. Als Mikroskopverschiebevorrichtung 42 wird ein Mechanismus verwendet, der dem im U.S. Patent Nr. 4714328 (Deutsches Patent Nr. 31 47 836) of­ fenbarten Mechanismus entspricht und in der Lage ist, das Stützglied 41 mittels eines in die Mikroskopverschiehevorrichtung 42 eingebauten Motors in einer durch den Pfeil E gezeigten Richtung sowie in eine weitere Richtung senkrecht zur Papierober­ fläche zu bewegen. Weiterhin ist der oben erwähnte Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus so aufgebaut, daß ein motorgetriebenes Ritzel 43, das am Ende des Stützgliedes 41 mit Lagern, die gleitbar über dessen Ende geschoben sind, befestigt ist, in Kontakt zur Zahnstange 40a des Stützarms 40 steht, so daß das Mikroskop 28 in Richtung des Pfei­ les D verschoben wird, wenn das Ritzel 43 gedreht wird.

Außerdem werden eine Drehrichtung eines in die Mikroskopverschiehevor­ richtung 42 und eine Drehrichtung eines Motors für die Rotation des Ritzels 43 in Ab­ hängigkeit von der gedrückten Position eines Fußschalters 45 bestimmt, wenn dieser mittels der Antriebssteuerung 44 niedergedrückt wird.

Im Folgenden werden die Funktionen der zweiten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung beschrieben. Auch im Falle der zweiten Ausführungsform wird eine Anfangsposition des Mikroskops 28 durch entsprechende Betätigung des Fuß­ schalters 45 bestimmt, und der Operateur kann ein vergrößertes Bild des zu operie­ renden Teiles P betrachten, wobei ein Kopfriemen 9 am Kopf des Operateurs befe­ stigt ist und seine Augenöffnung mit einer Eintrittsöffnung der Okularlinse 33 über­ einstimmt. In der zweiten Ausführungsform befindet sich ein Lichtbündel afokal in ei­ nem Abschnitt zwischen der afokalen vari-fokalen Linse 30 und der Bildlinse 32.

Wenn der Operateur das zweite Gehäuse 34 schräg nach oben in Richtung des Pfeiles D verschiebt, um das Mikroskop 28 in die Anfangsposition zu bringen, ist der Schalter 37, der sich in der hinteren Aussparung des ersten Gehäuses 31 an der zum zweiten Gehäuse gerichteten Seite befindet, geschlossen, da er durch den Bund des Endzylinders 34a des zweiten Gehäuses 34 niedergedrückt wird. Beim Schließen des Schalters 37 schickt die Antriebssteuerung 44 ein Antriebssignal zu dem Motor, um das Ritzel 43 zu drehen, wodurch das Ritzel 43 im Uhrzeigersinn rotiert. Dement­ sprechend verschiebt der Stützarm 40 das erste Gehäuse 31 mittels der Zahnstange 40a schräg nach oben in Richtung des Pfeiles D. Damit folgt das erste Gehäuse 31 in seiner Verschiebung dem zweiten Gehäuse 34. Bei Freigabe des Schalters 37 aus sei­ ner niedergedrückten Position wird der Druckschalter 37 abgeschaltet, und das Ritzel 43 dreht sich nicht mehr weiter, wodurch die Verschiebung des ersten Gehäuses 31 beendet wird. Wenn weiterhin das zweite Gehäuse 34 nach schräg unten in Richtung des Pfeiles D verschoben wird, wird der Druckschalter 37, der sich an der vom zweiten Gehäuse 34 entfernten Seite befindet, geschlossen, und das Ritzel 43 wird mittels der Antriebssteuerung 44 und des Ritzelantriebsmotors entgegen dem Uhrzeigersinn ge­ dreht. Dementsprechend verschiebt sich das erste Gehäuse 31 schräg nach unten in Richtung des Pfeiles D und beendet die Verschiebebewegung dann, wenn der Druck­ schalter 37 aus seinem niedergedrückten Zustand freigegeben wird.

Wenn weiterhin der Operateur mittels des Kopfriemens das zweite Gehäuse 34 in Richtung des Pfeiles E verschiebt, wird der Druckschalter 38, der sich auf einer Oberseite in Fig. 6 befindet, geschlossen, weil er durch den ausgebohrten Zylinder 35 niedergedrückt wird. Beim Schließen des Druckschalters 38 schickt die Antriebssteue­ rung 44 ein Antriebssignal zu dem in die Mikroskopverschiebevorrichtung eingebau­ ten Motor, und das Stützglied 41 wird durch die Rotation des Motors schräg nach oben in Richtung des Pfeiles E verschoben. Damit folgt das erste Gehäuse 31 in seiner Verschiebung dem zweiten Gehäuse 34 mittels des Stützarms 40. Wenn der Druck­ schalter 38 aus seinem niedergedrückten Zustand freigegeben wird, wird der Druck­ schalter 38 abgeschaltet, und das erste Gehäuse 31 verschiebt sich nicht weiter. Die Funktionen der Mikroskopverschiebevorrichtung 42 werden hier nicht detailliert be­ schrieben, weil diese Funktionen im oben erwähnten U.S. Patent Nr. 4714328 (Deutsches Patent Nr. 31 47 836) offenbart werden. Wenn das zweite Gehäuse 34 schräg nach unten in Richtung des Pfeiles E verschoben wird, wird der Druckschalter 38, der sich an einer Unterseite in Fig. 6 befindet, geschlossen, und das Stützglied 41 wird mittels der Antriebssteuerung 44 und der Mikroskopverschiebevorrichtung 42 schräg nach unten in Richtung des Pfeiles E verschoben. Das Stützglied 41 beendet seine Verschiebebewegung, wenn der Druckschalter 38 aus seiner niedergedrückten Position freigegeben wird. Da der Druckschalter 38 in mehrfacher Ausführung in gleichmäßigen Abständen angebracht ist, wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, kann das erste Gehäuse 31 so verschoben werden, daß es dem zweiten Gehäuse 34 in der gleichen Weise wie oben beschrieben folgt, selbst wenn es in einer Richtung senkrecht zur Pa­ pieroberfläche verschoben wird.

Da die zweite Ausführungsform so gestaltet ist, daß die Augenöffnung des Operateurs auf eine Eintrittsöffnung der Bildlinse 32 projiziert und deren Position re­ lativ zu einer Austrittsöffnung der afokalen vari-fokalen Linse 80 mit den Schaltern 37 und 38 erkannt wird, besitzt die zweite Ausführungsform einen einfachen Aufbau und ist in der Lage, das Mikroskop so zu verschieben, daß es einer Verschiebung des Kop­ fes oder der Augenöffnung des Operateurs fehlerfrei folgt. Obgleich die Beschrei­ bung der zweiten Ausführungsform zwei Fälle schilderte, in denen das Mikroskop li­ near in Richtung der Pfeile D und E verschoben wird, erübrigt es sich zu sagen, daß das erste Gehäuse 31 dem zweiten Gehäuse 34 auch folgen kann, wenn letzteres Ge­ häuse in zwei oder drei Dimensionen verschoben wird.

Im Folgenden wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Abbildungen Fig. 9 bis Fig. 11 beschrieben. In dieser Ausführungsform be­ steht ein Mikroskop 46 aus einem ersten Gehäuse 47, das an einer Tragvorrichtung angebracht ist, und einem zweiten Gehäuse 48, das mittels eines Kopfriemens 9 an Kopf eines Operateurs zu befestigen ist, wie in Fig. 9 dargestellt. Eingebaut in das erste Gehäuse 47 sind eine Objektivlinse 49, eine afokale vari-fokale Linse 50, eine Bildlinse 51 und einem Mittel 53 zur Erzeugung eines Videosignals, das die Funktion hat, ein von einem Bilderfassungselement 52 erfaßtes Bild in Videosignale umzuwandeln. Ein Ultraschall-Oszillator 54 ist an einer rückwärtigen Oberfläche des ersten Gehäuses 47 angebracht. Eingebaut in das zweite Gehäuse 48 sind ein Monitor 55 für die Darstel­ lung eines vom Bilderfassungselement 52 mittels des videosignalerzeugenden Mittels 53 erfaßten Bildes und ein beweglicher Spiegel 56 für die Weiterleitung eines auf dem Monitor 55 dargestellten Bildes zum Auge des Operateurs, wobei der Spiegel durch einen (nicht dargestellten) Elektromagneten o. ä. in eine mit durchgezogenen Linien bezeichnete oder eine andere, mit unterbrochenen Linien bezeichnete Position be­ wegt wird. An einer rückwärtigen Oberfläche des zweiten Gehäuses 48 ist ein Paar von Ultraschallempfängern 57 angebracht. Außerdem unterscheidet sich die in Fig. 9 dar­ gestellte Tragvorrichtung in einer Struktur ihres Endes leicht von der in Fig. 1 darge­ stellten Vorrichtung. Konkret gesagt, bezeichnet das Referenzsymbol DU₁ in Fig. 9 ei­ ne Antriebseinheit, die einen eingebauten Motor für das Drehen eines Arms R₁ um ei­ ne x-Achse aufweist, wobei von einer später zu beschreibenden Stützarm- Steuerschaltung ein Antriebssignal geliefert wird. Das Referenzsymbol DU₂ bezeichnet eine weitere Antriebseinheit mit einem eingebauten Motor für das Drehen eines Ar­ mes R₂ um eine y-Achse senkrecht zur Papieroberfläche, wobei von einer später zu be­ schreibenden Stützarm-Steuerschaltung ein Antriebssignal geliefert wird. Weiterhin bilden der Ultraschall-Oszillator 54 und der Ultraschallempfänger 57 eine Positionser­ kennungsvorrichtung zum Erkennen einer Position und eines Winkels des zweiten Gehäuses 48 relativ zum ersten Gehäuse 47.

Fig. 11 zeigt die Schaltungen in einer Antriebssteuerung für das Mikroskop 46 und die Tragvorrichtung. In Fig. 11 bezeichnet die Referenzzahl 58 eine Positionser­ kennungsschaltung zum Erkennen einer räumlichen Position des zweiten Gehäuses 48 relativ zum ersten Gehäuse 47 unter Verwendung des Ultraschall-Oszillators 54 und des Ultraschallempfängers 57. Referenzzahl 59 bezeichnet eine Verschiebungsbe­ rechnungsschaltung, die Abweichungen des Mikroskops 46 von einer Ursprungsposi­ tion (Anfangsposition) in x-, y- und z-Richtung auf der Grundlage von dreidimensio­ nalen Koordinatensignalen, die von der Positionserkennungsschaltung 58 geliefert werden, und von Ursprungskoordinaten, die in einem Speicher 61 durch Betätigung eines Einstellschalters 60 gespeichert wurden. Referenzzahl 62 bezeichnet eine Stützarm-Steuerschaltung, die Antriebssignale zu den Antriebseinheiten DU₁ und DU₂ schickt, um die Tragvorrichtung in eine Richtung zu bewegen, die einer Ausgabe der Verschiebungsberechnungsschaltung 59 entspricht.

Im Folgenden werden die Funktionen der dritten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung beschrieben. In einem Zustand, bei dem der Operateur den Kopfriemen 9 an seinem Kopf befestigt, beobachtet er unter entsprechendem Bewe­ gen des ersten Gehäuses 47 das vergrößerte Bild des zu operierenden Teils P mittels der Objektivlinse 49, der afokalen vari-fokalen Linse 50, der Bildlinse 51, des Monitors 51 und des beweglichen Spiegels 56. Bei Betätigung des Einstellschalters 60, nachdem der Operateur seinen Kopf in eine Position gebracht hat, die seine Arbeit am zu ope­ rierenden Teil P erleichtert, werden Ultraschallsignale vom Ultraschall-Oszillator 54 ausgesendet und von den Ultraschallempfängern 57 empfangen, und eine Informa­ tion über Position und Winkel des zweiten Gehäuses 48 relativ zum ersten Gehäuse 47 wird zur Positionserkennungsschaltung 58 geschickt. Die Information über Position und Winkel, die zur Positionserkennungsschaltung 58 geschickt wird, wird in dieser in Koordinatensignale umgewandelt und temporär im Speicher 61 als Ursprung in ei­ nem dreidimensionalen Koordinatensystem gespeichert.

Wenn der Operateur seinen Kopf und damit das zweite Gehäuse 48 in einer beliebigen Richtung verschiebt, um das Mikroskop 46 zu verschieben, wird die Infor­ mation über eine neue Position und einen neuen Winkel des zweiten Gehäuses 48 zur Positionserkennungsschaltung 58 geschickt und in dieser, wie oben beschrieben, in dreidimensionale Koordinatensignale umgewandelt. Eine Verschiebung im Koordina­ tensystem wird von der Verschiebungserkennungsschaltung 59 aus den umgewandel­ ten Koordinatensignalen und den im Speicher 61 gespeicherten, oben erwähnten Ur­ sprungssignalen errechnet; dieser Verschiebung entsprechende Antriebssignale wer­ den von der Stützarm-Steuerschaltung 62 ausgegeben und zur Antriebseinheit DU₁ und/oder DU₂ usw. geschickt, um das erste Gehäuse 47 zu verschieben. Die Verschie­ bung des ersten Gehäuses 47 wird gestoppt, wenn die Verschiebungsberechnungs­ schaltung eine Verschiebung von 0 errechnet. Das Mikroskop 46 wird durch die oben beschriebenen Funktionen verschoben. Da die dritte Ausführungsform so konfigu­ riert ist, daß das erste Gehäuse 47 verschoben wird, unmittelbar bevor eine errechnete Verschiebung die zulässige Verschiebung überschreitet, kann die dritte Ausführungs­ form eine Vergleichsschaltung wie die der ersten Ausführungsform enthalten. Wenn des weiteren der bewegliche Spiegel 56 bei Bedarf in die durch unterbrochene Linien dargestellte Position gebracht wird, kann der Operateur das zu operierende Teil P und die Operationswerkzeuge direkt beobachten.

Da die dritte Ausführungsform so gestaltet ist, daß es dem Operateur möglich ist, das zu operierende Teil P, wie oben beschrieben, mittels des Monitors 55 zu be­ obachten, erlaubt es die dritte Ausführungsform einem chirurgischen Operateur, chi­ rurgische Operationen in bequemer Haltung auszuführen, indem er freie Positionen seines Kopfes wählen und entsprechende Werte der zulässigen Verschiebung unab­ hängig von der Beobachtungsöffnung des Mikroskops 46 einstellen kann, wodurch ein sehr einfacher Einsatz gewährleistet ist. Darüber hinaus ist die dritte Ausführungs­ form sehr praktisch, da sie die direkte Betrachtung des zu operierenden Teiles P und der Operationswerkzeuge zuläßt.

Im Folgenden wird die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Abbildungen Fig. 12 bis Fig. 14 beschrieben. In Fig. 12 bezeichnet die Re­ ferenzzahl 63 ein Mikroskop einer chirurgischen Mikroskopapparatur, das mittels ei­ nes Stützarms 40 von einer Tragvorrichtung gehalten wird, die der in Fig. 8 gezeigten entspricht, und das durch eine Motorantriebsvorrichtung in den Richtungen bewegt werden kann, die durch die Pfeile E und/oder D gekennzeichnet sind. Referenzzahl 64 bezeichnet eine Objektivlinse, Referenzzahl 65 eine afokale vari-fokale Linse, Refe­ renzzahl 66 eine Bildlinse und Referenzzahl 67 eine Okularlinse; diese Linsen bilden ein optisches Beobachtungssystem des Mikroskops 63. Referenzzahl 68 bezeichnet ei­ nen ersten Halbspiegel, der im optischen Beobachtungssystem angebracht ist, Refe­ renzzahl 69 einen zweiten Halbspiegel, Referenzzahl 70 eine Übertragungslinse, Refe­ renzzahl 71 eine lichtdurchlässige Anzeige, Referenzzahl 72 eine Lichtquelle, Refe­ renzzahl 73 eine Vorrichtung zum Erkennen der Position eines Auges eines Opera­ teurs, die so gestaltet ist, wie es in der japanischen vorläufigen Patentschrift Nr. Hei 3-5810 offenbart wurde. Referenzzahl 74 bezeichnet eine Linsenfassung, die durch ei­ nen Mechanismus wie den in Fig. 13 dargestellten in einer Richtung entlang einer op­ tischen Achse und/oder senkrecht zur optischen Achse verschoben werden kann. Re­ ferenzzahl 75 bezeichnet zweite Schalter zur Erkennung einer Verschiebung der Lin­ senfassung 74 senkrecht zur optischen Achse, d. h. in einer durch den Pfeil E bezeich­ neten Richtung, Referenzzahl 76 erste Schalter zur Erkennung einer Verschiebung der Linsenfassung 74 entlang der optischen Achse, d. h. in einer durch den Pfeil D bezeichneten Richtung. Diese Bestandteile bilden ein optisches System zur Erken­ nung einer Position eines Auges eines Operateurs.

In Fig. 13 bezeichnet die Referenzzahl 77 einen festen Rahmen, an dem die zweiten Schalter 75 angebracht sind, Referenzzahl 78 einen beweglichen Rahmen, der mit einer Führungsschraube 79, die drehbar in den Feststellrahmen 77 eingebracht ist, verschraubt ist und gleitbar von einem Führungsstift 80 geführt wird, der in den Feststellrahmen eingenietet ist. Referenzzahl 81 bezeichnet einen beweglichen Rah­ men, der verschiebbar auf dem beweglichen Rahmen 78 mit einer Führungsschraube 82 und einem Führungsstift 83 montiert ist, die drehbar am beweglichen Rahmen 78 angebracht sind. Die Linsenfassung 74 ist verschiebbar auf dem beweglichen Rahmen 81 mit einer Führungsschraube 84 und einem Führungsstift montiert, die drehbar am beweglichen Rahmen 81 angebracht sind. Die ersten Schalter 76 sind am beweglichen Rahmen 78 und am beweglichen Rahmen 81 angebracht und werden durch die Lin­ senfassung 74 bzw. den beweglichen Rahmen 81 betätigt. Weiterhin sind die Schalter 76 am festen Rahmen 77 angebracht und werden durch den beweglichen Rahmen 78 betätigt. Die Führungsschrauben 79, 82 und 84 werden von (nicht gezeigten) Moto­ ren gedreht anhand von Ausgabesignalen, die von der in Fig. 8 gezeigten Antriebs­ steuerung 44 geliefert werden.

Fig. 14A zeigt ein optisches Erkennungssystem, das sich in der Vorrichtung 73 befindet. In dieser Zeichnung bezeichnen die Referenzzahlen 86, 87, 88 und 89 ein lichtaussendendes Element, einen Splintlochanschlag, eine fotografische Linse und einen Halbspiegel, die auf einer zentralen Achsenlinie des Auges eines Operateurs an­ gebracht sind, die Referenzzahlen 90, 91, 92 und 93 eine Bildlinse, einen Anschlag, ei­ nen Zerhacker und ein zweidimensionales lichtempfangendes Element, die in einer optischen Reflexionsachse vom Halbspiegel 89 angebracht sind, und die Referenzzah­ len 94 und 95 ein lichtaussendendes Element bzw. ein lichtempfangendes Element für Standardsignale, angebracht zu beiden Seiten des Zerhackers 92. Der Zerhacker 92 besteht aus einer Scheibe mit einer Anzahl sektorartig angeordneter Öffnungen 92a, wie in Fig. 14B gezeigt, und ist um eine Welle 92b drehbar. Ein Abbild des Splint­ lochanschlages 87 wird mittels der fotografischen Linse 88 auf einem vorderen Teil 97 des Auges 96 des Operateurs mittels des Halbspiegels 89 erzeugt, von der Hornhaut des Auges 96 reflektiert und erneut auf dem zweidimensionalen lichtempfangenden Element 93 mittels des Halbspiegels 89, der Bildlinse 90, des Anschlags 91 und der Öffnungen 92a des Zerhackers 92 abgebildet. Die vierte Ausführungsform ist in der Lage, Richtung und Entfernung einer Abweichung des Scheitelpunktes der Hornhaut des Auges 96 von einer Standardposition auf der Grundlage einer Veränderung des Bildpunktes auf dem lichtempfangenden Element 93 zu erkennen, die durch das Ro­ tieren des Zerhackers 92 verursacht wird.

Im Folgenden werden die Funktionen der vierten Ausführungsform erklärt. Der Operateur betrachtet ein vergrößertes Bild des zu operierenden Teiles P durch die Objektivlinse 64, die afokale vari-fokale Linse 65, den ersten Halbspiegel 68, die Bildlinse 66 und die Okularlinse 67, während er das Mikroskop 63 insgesamt mittels eines Fußschalters 45 und einer Mikroskopverschiebevorrichtung 42, wie sie in Fig. 8 dargestellt sind, verschiebt. Andererseits wird ein Abbild der Vorderansicht des Auges des Operateurs durch die Okularlinse 67, die Bildlinse 66, den ersten Halbspiegel 68 und den zweiten Halbspiegel 69 zur Vorrichtung 73 geschickt, wodurch eine Position des Auges oder der Augenöffnung des Operateurs relativ zum Mikroskop 63 erkannt wird. Wenn die Position der Augenöffnung des Operateurs von der Beobachtungsöff­ nung des Mikroskops 63 abgewichen ist, sendet die Antriebssteuerung 44 (Fig. 8) mo­ torantreibende Signale auf der Grundlage eines Abweichungssignals aus, das von der Vorrichtung 63 erkannt wurde, wodurch die Führungsschrauben 79, 82 und 84 ent­ sprechend gedreht werden, um die Linsenfassung 74 zu verschieben, bis der Verschie­ bungswert Null wird. Der erste Schalter 76 und der zweite Schalter 75 sind an solchen Stellen angebracht, daß sie durch Verschieben der Linsenfassung 74 zur Nulleinstel­ lung der Abweichung betätigt werden, unmittelbar bevor ein korrigierbarer Grenz­ punkt erreicht ist. Wenn der erste Schalter 76 oder der zweite Schalter 75 aufgrund der Verschiebung der Linsenfassung 74 betätigt werden, werden die Mikroskopver­ schiebevorrichtung 42 und/oder die Ritzel-Zahnstangen-Vorrichtung 40a-43 (Fig. 8) durch die Ausgangssignale von der Antriebssteuerung 44 (Fig. 8) betätigt, wodurch die Beobachtungsöffnung des Mikroskops mit der Position der Augenöffnung des Operateurs in Übereinstimmung gebracht wird, indem das Mikroskop 63 insgesamt verschoben wird. In der vierten Ausführungsform leuchtet oder blinkt die Lichtquelle 72 beim Verschieben des Mikroskops 63, und Informationen auf der Anzeige 71 (zum Beispiel "Mikroskop wird verschoben") werden durch die Übertragungslinse 70, den zweiten Halbspiegel 69, den ersten Halbspiegel 68, die Bildlinse 66 und die Okularlin­ se 67 zum Auge des Operateurs übertragen, damit dieser über die Tatsache informiert wird, daß die Tragvorrichtung, d. h. das Mikroskop 63, verschoben wird.

Wie aus der obigen Beschreibung zu ersehen ist, gestattet es die vierte Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung dem Operateur, seinen Kopf frei zu bewegen und die lästige Prozedur der Befestigung eines Kopfriemens um seinen Kopf zu elimi­ nieren, wodurch ein chirurgischer Operateur in die Lage versetzt wird, seine Auf­ merksamkeit auf eine chirurgische Operation zu konzentrieren.

Geschaffen wurde also eine chirurgische Mikroskopapparatur, die eine Trag­ vorrichtung (BL₁-BL₄, DU₁, DU₂, R₁, R₂, 39) zum Aufhängen eines Mikroskops (1, 28, 46, 63), ein Erkennungsmittel (4, 5, 16a, 16b, 19, 29, 30, 32, 33, 35-38, 49-58, 64-68, 73-76) zum Erkennen einer Position einer Augenöffnung eines Beobachters rela­ tiv zu einer Beobachtungsöffnung des Mikroskops und eine Antriebssteuerung (20-27, 59-62) zum automatischen Bewegen des Mikroskops auf der Grundlage eines vom Erkennungsmittel erkannten Ergebnisses aufweist, so daß die Beobachtungsöff­ nung des Mikroskops mit der Augenöffnung des Beobachters übereinstimmt. Diese chirurgische Mikroskopapparatur erfordert kein manuelles Handeln zur Verschie­ bung des Mikroskops und gestattet die kontinuierliche und fehlerfreie Beobachtung eines Beobachtungssichtfeldes.

Claims (8)

1. Chirurgische Mikroskopapparatur, die ein Mikroskop (1, 28, 46, 63) und ein Stütz- und Tragmittel (BL₁-BL₄, DU₁, DU₂, R₁, R₂, 39) zum Stützen und Tragen des Mikroskops aufweist, um eine Verschiebung des Mikroskops in drei Dimensionen zuzulassen, gekennzeichnet dadurch, daß die chirurgische Mikroskopapparatur dar­ über hinaus ein Erkennungsmittel (4, 5, 16a, 16b, 19, 29, 30, 32, 33, 35-38, 49-58, 64-68, 73-76) zum Erkennen einer Position einer Augenöffnung eines Beobachters re­ lativ zu einer Beobachtungsöffnung des Mikroskops und ein Antriebssteuermittel (20-27, 59-62) aufweist, das mit dem Erkennungsmittel verbunden und in der Lage ist, das Stütz- und Tragmittel auf der Grundlage eines vom Erkennungsmittel erkannten Ergebnisses zu betätigen bzw. anzutreiben, um dadurch die Beobachtungsöffnung mit der Augenöffnung des Beobachters in Übereinstimmung zu bringen.

2. Chirurgische Mikroskopapparatur nach Anspruch 1, gekennzeichnet da­ durch, daß das Erkennungsmittel eine Kopfhalterung (9), ein Mittel zur Erkennung der Augenöffnungsposition (6-8, 10), das die Kopfhalterung so mit dem Mikroskop verbindet, daß eine relative Verschiebung zwischen beiden möglich ist, und ein Codie­ rungsmittel (11a, 11b, 11c), das in der Lage ist, die relative Verschiebung zwischen der Kopfhalterung und dem Mikroskop zu erkennen, um diese relative Verschiebung in das Antriebssteuermittel einzugeben, sowie ein elektromagnetisches Mittel (14a, 14b, 14c; 15a, 15b, 15c) aufweist, das in der Lage ist, das Erkennungsmittel durch ein vom Antriebssteuermittel ausgegebenes Signal zu verriegeln, unmittelbar bevor die re­ lative Verschiebung einen zulässigen Betrag überschreitet

3. Chirurgische Mikroskopapparatur nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich­ net dadurch, daß das Mikroskop ein erstes Gehäuse (31), das eine Objektivlinse (29) und eine afokale vari-fokale Linse (30) aufweist und mittels einer Mikroskopverschie­ bevorrichtung (40-43), die mit dem Antriebssteuermittel verbunden ist, am Stützmit­ tel aufgehängt ist, ein zweites Gehäuse (34), das eine Bildlinse (32), eine Okularlinse (33) und eine Kopfauflage (9) aufweist, sowie ein Kopplungsmittel (34a, 35, 36) auf­ weist, das dazu dient, das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse elastisch so zu bewe­ gen, daß diese beiden Gehäuse relativ zueinander verschiebbar sind und die opti­ schen Achsen dieser Gehäuse übereinstimmen können; daß das Erkennungsmittel in Verbindung mit dem Kopplungsmittel angeordnet ist und eine Anzahl von Schaltmit­ teln (37, 38) aufweist, die mit dem Antriebssteuermittel verbunden sind; daß das An­ triebssteuermittel von mindestens einem der Schaltmittel betätigt wird, welches ge­ schlossen wird, wenn das zweite Gehäuse verschoben wird; und daß das erste Gehäuse von der Mikroskopverschiebevorrichtung durch ein Ausgabesignal verschoben wird, das vom Antriebssteuermittel ausgesendet wird.

4. Chirurgische Mikroskopapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge­ kennzeichnet dadurch, daß das Mikroskop ein erstes Gehäuse (47), das eine Objektiv­ linse (49), eine afokale vari-fokale Linse (50), eine Bildlinse (51), ein Bilderfassungse­ lement (52) und einen Ultraschall-Oszillator (54) aufweist, wobei das erste Gehäuse am Stützmittel aufgehängt ist, und ein zweites Gehäuse (48) aufweist, das einen mit dem Bilderfassungselement verbundenen Monitor zur Darstellung eines erfaßten Bil­ des, einen drehbaren Spiegel (56), der zur Weiterleitung eines auf dem Monitor ge­ zeigten Bildes zum Auge eines Beobachters in der Lage ist, Ultraschallempfänger (57) und eine Kopfhalterung (9) aufweist; daß das Antriebssteuermittel auf der Grundlage von Ausgangssignalen von den Ultraschallempfängern betätigt wird, wenn das zweite Gehäuse verschoben wird; und daß das erste Gehäuse durch ein Ausgangssignal vom Antriebssteuermittel mittels des Stützmittels verschoben wird.

5. Chirurgische Mikroskopapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ge­ kennzeichnet dadurch, daß das Mikroskop eine Objektivlinse (64), eine afokale vari- fokale Linse (65), einen ersten Halbspiegel (68), eine Bildlinsenvorrichtung (66, 74), die in einer Weise montiert ist, daß sie in Richtungen entlang einer und senkrecht zu der optischen Achse beweglich ist, eine Anzahl von Schaltmitteln (57, 56), die in Ver­ bindung mit der Bildlinsenvorrichtung angebracht und mit dem Antriebssteuermittel verbunden sind, eine Okularlinse (67) und ein Augenerkennungsmittel (73) aufweist, das in der Lage ist, vom ersten Halbspiegel reflektierte Strahlen zu empfangen, um die Position des Auges eines Beobachters zu erkennen; und daß die Bildlinsenvorrich­ tung vom Antriebssteuermittel auf der Grundlage eines Ausgangssignals verschoben wird, welches vom Augenerkennungsmittel ausgesandt wird, wenn vom Augenerken­ nungsmittel eine Abweichung der Augenöffnung des Beobachters von der Beobach­ tungsöffnung des Mikroskops erkannt wird.

6. Chirurgische Mikroskopapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge­ kennzeichnet dadurch, daß das Mikroskop darüber hinaus einen zweiten Halbspiegel (69), der neben dem ersten Halbspiegel angebracht ist, eine Lichtquelle (72) zur Aus­ sendung von Strahlen zum zweiten Halbspiegel, eine Anzeige (71) und eine Übertra­ gungslinse (70) aufweist; daß das Mikroskop durch den Antrieb des Stützmittels durch ein Ausgangssignal vom Antriebssteuermittel verschoben wird, damit die Beobach­ tungsöffnung des Mikroskops mit der Augenöffnung des Beobachters übereinstimmt; und daß die Lichtquelle leuchtet oder blinkt, wenn das Schaltmittel durch die Bildlin­ senvorrichtung betätigt wird.

7. Chirurgische Mikroskopapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ge­ kennzeichnet dadurch, daß das Erkennungsmittel so eingestellt wird, daß es den Be­ trag einer relativen Verschiebung zwischen dem Beobachter und dem Mikroskopkör­ per durch eine relativ bewegliche Verbindung des Mikroskops mit dem Beobachter erkennt.

8. Chirurgische Mikroskopapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ge­ kennzeichnet dadurch, daß das Erkennungsmittel so eingestellt wird, daß es den Be­ trag einer relativen Verschiebung zwischen Beobachter und Mikroskop erkennt, ohne daß der Mikroskopkörper mit dem Beobachter verbunden ist.