DE4331635C2 - Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop mit optisch-mechanisch gekoppelten Beobachtertuben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsein­ richtung für ein Operationsmikroskop mit optisch-mechanisch gekoppelten Beobachtertuben gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Beim Einsatz von Operationsmikroskopen in der Chirurgie werden je nach medizinischer Fachrichtung verschiedene An­ forderungen an die Beleuchtung des Operationsfeldes ge­ stellt. Bei mikrochirurgischen Eingriffen am Auge wird üblicherweise angestrebt, das Beleuchtungslicht koaxial zur optischen Achse des Mikroskopobjektives auf das Opera­ tionsfeld zu richten. Diese bekannte Beleuchtungsart hat den Vorteil, daß die senkrecht einfallenden Lichtstrahlen von der Netzhaut diffus reflektiert werden. Dabei wird in der Netzhaut das auftreffende Licht weitgehend absorbiert. Reflektiert wird ein Anteil im roten Spektralbereich, so daß die Linsenkapsel, das ist die Umhüllung der Augenlinse, durch das regrediente Licht in einem rötlichen Durchlicht erscheint. In der Katarakt-Chirurgie werden mit Hilfe dieses sogenannten "Roten Reflexes" Gewebereste, die nach dem Entfernen der Augenlinse abgesaugt werden müssen, kontrastreich sichtbar gemacht. Zur Realisierung eines derartigen Roten Reflexes müssen sich demnach Beleuchtungs- und Beobachtungspupille auf der Netzhaut überlappen.

Schwierigkeiten resultieren nun, wenn eine derartige Beleuchtungseinrichtung bei einem Operationsmikroskop mit optisch-mechanisch gekoppelten Beobachtertuben realisiert werden soll. Eine mögliche Anordnung einer gattungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung wird in der DE 38 33 876 A1 der Anmelderin beschrieben. Dabei wird der Beleuchtungsstrahlengang über ein Umlenkelement in Richtung des Operationsfeldes umgelenkt, so daß der Beleuchtungsstrahlengang symmetrisch, d. h. koaxial zur optischen Achse des Hauptobjektives verläuft. Diese wahlweise zuschaltbare Be­ leuchtungseinrichtung wird auch als 0°-Beleuchtung bezeichnet und ist verantwortlich für die Entstehung des Roten Reflexes. Ferner sind zwei weitere Umlenkelemente vorgesehen, die Beleuchtungslicht in einem größeren Winkel zur optischen Achse des Hauptobjektives in Richtung Operationsfeld umlenken, woraus eine gute Kontrastierung der beobachteten Oberflächenstruktur für den Beobachter resultiert.

Ein weiteres gattungsgemäßes Operationsmikroskop ist in der US 4,783,159 offenbart.

Beim Einsatz eines Operationsmikroskopes ohne zusätzliche Beobachtertuben für eventuelle Mitbeobachter hat sich nunmehr herausgestellt, daß neben der 0°-Beleuchtung zur Erzeugung eines extrem-homogenen Roten Reflexes eine weitere Anordnungsmöglichkeit für die Beleuchtungseinrichtung besonders geeignet ist. Hierbei ist ein Beleuchtungsstrahlengang vorteilhaft, der etwa einen Winkel von 2° zur optischen Achse des Hauptobjektives ein­ nimmt.

Bei Operationsmikroskopen ohne zusätzliche Beobachtertuben, bei denen lediglich zwei Beobachtungspupillen das gemeinsame Hauptobjektiv durchsetzen, ist die Realisierung einer derartigen Beleuchtung durch die geeignete Anordnung eines Umlenkelementes nicht problematisch. Ist jedoch ein weiterer Beobachtertubus für einen Mitbeobachter erforderlich, so durchsetzen insgesamt vier Beobachtungspupillen symmetrisch um die optische Achse das gemeinsame Hauptobjektiv. Es resultieren platzbedingte Probleme, ein oder evtl. mehrere Umlenkelemente für die gewünschte Beleuchtung zur Betrachtung eines homogenen Roten Reflexes achsnah so anzuordnen, daß durch die Umlenkelemente keiner der insgesamt vier Beobachtungs­ strahlengänge abgeschattet wird und trotzdem ein möglichst homogener und kontrastreicher Roter Reflex für Haupt- und Mitbeobachter zur Verfügung steht.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung für Operationsmikroskope mit optisch-mechanisch gekoppelten Beobachtertuben zu schaffen, die einen möglichst homogenen und kontrastreichen Roten Reflex für Haupt- und Mitbeobachter liefert.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche 2-8.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gestattet es nunmehr, ohne eine wesentliche Abschattung der Hauptbeobachter- und Mitbeobachter- Beobachtungsstrahlengänge für beide Beobachter die gewünschte Beleuchtung zu realisieren. Die beiden Beobachter nehmen dabei, wie im Experiment bestätigt wurde, einen homogenen und kontrastreichen Roten Reflex wahr.

Durch ein geeignet gewähltes optisches System im Mitbeobachter-Strahlengang, bestehend aus mehreren einzelnen optischen Elementen, von denen mindestens eines entlang der optischen Achse verschiebar ist, besteht ferner die Möglichkeit der Fundusbetrachtung für den Mitbeobachter. Hierzu ist insbesondere keine Zusatz-Optik wie bei der üblichen Fundusbetrachtung mit einem Kontaktglas erforderlich, vielmehr kann der Mitbeobachter ohne einen Wechsel des Gerätes den Fundus betrachten.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematisierte seitliche Darstellung eines Operationsmikroskopes mit optisch-mechanisch gekoppelten Beobachtertuben inclusive der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das gemeinsame Hauptobjektiv mit den Beobachtungspupillen für Haupt- und Mitbeobachter sowie die erfindungsgemäß angeordneten Umlenkelemente;

Fig. 3a eine schematisierte Darstellung einer ersten mög­ lichen Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung mit einem einzigen Lichtleiter;

Fig. 3b eine schematisierte Darstellung einer zweiten möglichen Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung mit zwei Lichtleitern.

In Fig. 1 ist ein Operationsmikroskop mit optisch- mechanisch gekoppelten Beobachtertuben schematisch in Seitenansicht dargestellt. Die Anordnung der gekoppelten Beobachtertuben sowie der prinzipielle Aufbau des Operationsmikroskopes entsprechen dabei dem Operationsmikroskop-Aufbau aus der bereits zitierten DE 38 33 876 A1.

Die vom Objekt kommenden und ein gemeinsames Hauptobjektiv (1) durchsetzenden Beobachtungsstrahlengänge von Haupt- und Mitbeobachter werden durch ein Prisma (4) in Richtung der Beobachtungstuben (3a, 3b) von Haupt- und Mitbeobachter umgelenkt bzw. aufgeteilt. Zwischen den Okulartuben (7a, 16a, 7b) von Haupt- (3a) und Mitbeobachter- Beobachtungstubus (3b) und dem Prisma (4) ist jeweils ein Vergrößerungssystem (2a, 2b) angeordnet, das wahlweise, unabhängig einstellbare Vergrößerungen für den Haupt- und Mitbeobachter bietet. Die beiden Okulartuben (7a, 16a, 7b) können drehbar gelagert sein, beispielsweise um die Schnittstellen (11) und (16).

Im Strahlengang des Mitbeobachter-Beobachtungstubus (3b) ist ferner ein optisches System angeordnet, bestehend aus mehreren einzelnen optischen Elementen (14a, 14b, 14d). Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind hierbei ausgehend vom Prisma (4) ein erstes sammelndes optisches Element (14a) in Form eines Kittgliedes, eine Feldlinse (14b) sowie ein zweites sammelndes optisches Element (14d), ebenfalls ausgeführt als Kittglied, vorgesehen. Das zweite, dem Mitbeobachter zugewandte optische Element (14d) ist entlang der optischen Achse (10b) definiert verschiebbar angeordnet, so daß hiermit eine Fokussierung auf den Fundus des betrachteten Patientenauges möglich ist.

Das optische System (14a, 14b, 14d) im Mitbeobachter- Strahlengang dient primär zum Erzeugen eines Zwischenbildes durch das erste sammelnde optische Element (14a) in einer Zwischenbildebene (14c), wobei dieses Zwischenbild über das zweite optische Element (14d) in Richtung des Mitbeobachter-Okulartubus weiter abgebildet wird, d. h. das optische System (14a, 14b, 14d) dient als Übertragungs- Optik. Über die Auslegung des zweiten optischen Elementes (14d) als entlang der optischen Achse verschiebbar, resultiert als vorteilhafter Effekt nunmehr auch eine Möglichkeit, den Fundus zu betrachten, d. h. das erfindungsgemäße Operationsmikroskop mit gekoppelten Beoabchtertuben besitzt eine vorteilhafte Zusatzverwendungsmöglichkeit als "Funduskop" für den Mitbeobachter.

Ferner ist im Mitbeobachter-Beobachtungstubus (3b) ein Umlenkspiegel (15) angeordnet, der die vom Objekt kommenden Strahlen in Richtung Okulartuben (7b) umlenkt. Alternativ ist hierzu selbstverständlich auch der Einsatz eines Umlenkprismas möglich.

Desweiteren ist eine Beleuchtungseinrichtung (6) - vorzugs­ weise in modularer Bauweise - vorgesehen, die ein oder mehrere Lichtquellen (6a) und eine Abbildungsoptik (6b) umfaßt. Selbstverständlich ist anstelle der in der Beleuchtungseinrichtung (6) angeordneten Lichtquelle (6a) auch die Einkopplung des erforderlichen Beleuchtungslichtes über einen oder mehrere faseroptische Lichtleiter und extern angeordnete Lichtquellen möglich. Entsprechende Ausführungsbeispiele werden im folgenden anhand der Fig. 3a und 3b noch näher beschrieben. Die schematisiert dargestellte, erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung (6) des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 umfaßt desweiteren mindestens zwei Umlenkelemente (5b), von denen in dieser Darstellung lediglich eines sichtbar ist. Die Umlenkelemente (5b) sind im dargestellten Ausführungsbeispiel vor dem objektseitigen Teil des Hauptobjektives (1) angeordnet. Als Umlenkelemente (5b) kommen beispielsweise Umlenkspiegel oder aber Umlenkprismen bzw. Kombinationen hiervon in Frage. Die beiden Umlenkelemente (5b) bewirken aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung im Operationsmikroskop, daß die Beleuchtungsstrahlenbündel der Beleuchtungseinrichtung (6) nach erfolgter Umlenkung jeweils benachbart zu den Beobachtungsstrahlengängen von Haupt- und Mitbeobachter verlaufen. Dabei überlappen die Beleuchtungsstrahlenbündel zumindest partiell mit den Beobachtungsstrahlengängen von Haupt- und Mitbeobachter. Günstig für die optimale Wahrnehmung des Roten Reflexes ist sowohl für den Haupt- als auch für den Mitbeobachter die Überlappung der Beleuchtungsstrahlenbündel mit den jeweiligen Beobachtungs-Strahlengängen auf der Netzhaut des betrachteten Auges. Dies wird beispielsweise erreicht, indem die Umlenkelemente (5b) so innerhalb der Be­ leuchtungseinrichtung angeordnet werden, daß deren in die Hauptobjektiv-Ebene projizierte Flächen jeweils zur teilweisen Überlappung mit den beiden nächstliegenden Beobachtungspupillen gebracht werden, die das gemeinsame Hauptobjektiv (1) durchsetzen. Hierbei überlappen die beiden Beleuchtungsstrahlenbündel partiell mit je einem der Beobachtungsstrahlengänge des Hauptbeobachters und mit dem jeweils gleichen Beobachtungsstrahlengang des Mitbeobachters. Der Grad der Überlappung kann dabei je nach in Kauf genommenen Vignettierungen variieren. Um eine derartige Überlappung der umgelenkten Beleuchtungsstrahlenbündel mit den benachbarten Beobachtungsstrahlenbündeln von Haupt- und Mitbeobachter zu erreichen, müssen die reflektierenden Flächen der Umlenkelemente (5b) um zwei Achsen leicht verkippt angeordnet werden, wobei diese beiden Achsen im dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Stereobasen von Haupt- und Mitbeobachter definiert sind. Die optischen Achsen der Beleuchtungsstrahlenbündel nach erfolgter Umlenkung bzw. die Mittelpunkte der Umlenkelemente (5b) nehmen bei der dargestellten Anordnung beispielsweise jeweils einen Winkel von ca. 5° zu den optischen Achsen der Hauptbeobachter-Beobachtungsstrahlengänge ein.

Alternativ zum in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Umlenkelemente (5b) auch zwischen dem Hauptobjektiv (1) und dem Umlenkprisma (4) anzuordnen. Die erfindungsgemäße Anordnung der Umlenkelemente (5a, 5b) relativ zu den Beobachtungspupillen (12a, 12b/13a, 13b) im Hauptobjektiv (1) wird anhand von Fig. 2 veranschaulicht. In Fig. 2 ist hierzu eine Draufsicht auf das gemeinsame Hauptobjektiv (1) inclusive einer Projektion der Umlenkelemente (5a, 5b) in die Ebene des Hauptobjektives (1) dargestellt. Insgesamt vier Beobachtungspupillen (12a, 12b/13a, 13b) bzw. Beobachtungsstrahlengänge durchsetzen das Hauptobjektiv (1), wobei zwei der Beobachtungspupillen (13a, 13b) dem Hauptbeobachter und die beiden anderen Beobachtungspupillen (12a, 12b) dem Mitbeobachter zuzuordnen sind. In der Darstellung von Fig. 2 sind nunmehr auch die beiden Umlenk­ elemente (5a, 5b) erkennbar, die das Beleuchtungslicht in Richtung Objekt umlenken und im dargestellten Ausführungsbeispiel als Umlenkspiegel ausgeführt sind. Erfindungsgemäß sind die beiden Umlenkelemente (5a, 5b) derart relativ zu den Beobachtungsstrahlengängen bzw. Beobachtungspupillen angeordnet, daß die umgelenkten Beleuchtungsstrahlbündel benachbart zu den Beobachtungsstrahlengängen von Haupt- und Mitbeobachter verlaufen und mindestens partiell mit diesen überlappen, insbesondere in der betrachteten Objektebene, d. h. der betrachteten Netzhaut. Dies wird bei einer Anordnung ereicht, bei der wie in Fig. 1 die in die Hauptobjektiv- Ebene projizierten Flächen der Umlenkelemente (5a, 5b) jeweils mit einer Hauptbeobachter- (13a, 13b) und der jeweils gleichen Mitbeobachter-Beobachtungspupille (12a) überlappen. Wichtig ist hierbei wieder, daß die Überlappung mit den Haupt- und Mitbeobachter-Beobachtungspupillen (12a, 12b/13a, 13b) in der Ebene des Hauptobjektives (1) nicht zu groß wird, da ansonsten Informationsverluste aufgrund von Abschattungen der Beobachtungsstrahlengänge durch die Umlenkelemente (5a, 5b) für die Beobachter resultieren würden.

Selbstverständlich ist neben der erfindungsgemäßen Anordnung von Umlenkelementen zur Erzeugung eines Roten Reflexes auch die Anordnung weiterer Umlenkelemente möglich, die das Beleuchtungslicht unter anderen Winkeln auf das betrachtete Objekt fallen lassen und für eine gute Kontrastierung des betrachteten Objektfeldes sorgen. Anhand der Fig. 3a und 3b werden im folgenden noch zwei mögliche Alternativen zur Beleuchtungsanordnung aus Fig. 1 beschrieben. Derartige alternative Beleuchtungsanordnungen können aufgrund des modularen Aufbaus des Operationsmikroskopes wahlweise eingesetzt werden, d. h. ein Wechsel verschiedener Module, in denen die Beleuchtungseinrichtung untergebracht ist, ist jederzeit möglich. Dargestellt ist hierbei jeweils wie in Fig. 2 eine Draufsicht auf das gemeinsame Hauptobjektiv (1) inclusive der Umlenkelemente (5a, 5b). Entsprechend zur Fig. 2 werden die gleichen Bezugszeichen für das Hauptobjektiv (1), die Hauptbeobachter- (12a, 12b) und die Mitbeobachter- Beobachtungspupillen (13a, 13b) sowie die Umlenkelemente (5a, 5b) verwendet.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a ist ein einziger Licht­ leiter (20) vorgesehen, in den Licht einer - nicht darge­ stellten - leistungsstarken Strahlungsquelle eingekoppelt wird. Über ein der Lichtleiter-Austrittsfläche (21) nachge­ ordnetes optisches System (22) gelangt das Beleuchtungs- Strahlbündel auf ein strahlteilendes optisches Element (23), das eine Aufteilung in zwei Teilstrahlenbündel bewirkt. Über zwei Ablenkelemente (24a, 24b) in den Strahlengängen der Teilstrahlenbündel gelangen diese schließlich auf die Umlenkelemente (5a, 5b), die wie oben bereits beschrieben eine bestimmte Relativanordnung zu den Beobachtungspupillen (12a, 12b, 13a, 13b) bzw. - Strahlengängen aufweisen und das Beleuchtungslicht in Richtung Objektfeld umlenken. Die umgelenkten Beleuchtungsstrahlenbündel verlaufen dabei jeweils wieder benachbart zu den Beobachtungsstrahlengängen von Haupt- und Mitbeobachter, bzw. überlappen zumindest partiell mit diesen. Den Umlenkelementen (5a, 5b) ist in diesem Aus­ führungsbeispiel ein einziges Beleuchtungsstrahlenbündel zugeordnet, das in zwei Teilstrahlenbündel aufgeteilt wird.

Eine alternative Anordnung ist in Fig. 3b dargestellt, wo zwei Lichtleiter (25, 26) vorgesehen sind, in die ebenfalls wieder Licht externer - nicht dargestellter - Strahlungsquellen eingekoppelt wird, d. h. hier liegen vollkommen seperate Beleuchtungsstrahlenbündel für jedes der beiden Umlenkelemente (5a, 5b) vor. Den Lichtleiter- Austrittsflächen (27, 28) ist jeweils ein optisches System (29, 30) nachgeordnet. Daran anschließend sind die Umlenkelemente (5a, 5b) in erfindungsgemäßer Art und Weise in den Beleuchtungsstrahlenbündeln angeordnet, die eine Umlenkung in Richtung Objektfeld bewirken.

Zusätzlich zu den dargestellten Ausführungsbeispielen ist es möglich, im Beleuchtungsstrahlengang den jeweiligen Umlenkelementen angepaßte, einschwenkbare Blenden anzuordnen, die wahlweise eine Ausblendung eines Teiles der Beleuchtungsstrahlenbündel ermöglichen, der auf die Umlenkelemente trifft. Derartige Blenden sind vorteilhafterweise zwischen der Lichtquelle und den Umlenkelementen angeordnet. Mithilfe derartiger Blenden kann der Anteil des Beleuchtungslichtes eingestellt werden, der für die Entstehung des Roten Reflexes verantwortlich ist, insbesondere der Anteil, des Beleuchtungsstrahlenbündels auf der Netzhaut, das mit den jeweils benachbarten Beobachtungsstrahlengängen überlappt.

Ferner ist es möglich, zwei optische Strahlteilerelemente symmetrisch zu den beiden Umlenkelementen (5a, 5b) relativ zur optischen Achse des Hauptobjektives anzuordnen, so daß ein bestimmter Anteil des vom Objekt kommenden Lichtes in verschiedenste Dokumentationseinrichtungen auskoppelbar ist.

Claims (8)

1. Ophtalmologisches Operationsmikroskop,

• - mit je einem Binokular (3a, 3b) für einen Haupt- und einen Mitbeobachter sowie einem Strahlteiler (4), der das Objektlicht auf den Haupt- und Mitbeobachter aufteilt,
• - mit einem einzigen, für beide Beobachter gemeinsamen Hauptobjektiv (1), welches von je zwei Beobachtungsstrahlenbüscheln (13a, 13b; 12a, 12b) für den Hauptbeobachter und den Mitbeobachter durchsetzt ist,
• - und mit einer Beleuchtungsvorrichtung (5a, 5b; 6a, 6b), die Beleuchtungslicht über eine Reflexionsanordnung (5a, 5b) auf das Objekt reflektiert, dadurch gekennzeichnet,
• - daß die Reflexionsanordnung (5a, 5b) aus zwei Umlenkelementen (5a, 5b) besteht,
• - daß die in die Ebene des Hauptobjektivs (1) projizierte Projektionsfläche des einen Umlenkelementes (5a) partiell mit dem einen Beobachtungsstrahlenbüschel (13b) für den Hauptbeobachter überlappt
• - und die in die Ebene des Hauptobjektivs (1) projizierte Projektionsfläche des anderen Umlenkelementes (5b) partiell mit dem anderen Beobachtungsstrahlenbüschel (13a) für den Hauptbeobachter überlappt
• - und beide Projektionsflächen mit dem jeweils gleichen Beobachtungsstrahlenbüschel (12a) für den Mitbeobachter überlappen, nicht jedoch mit dessem anderen Beobachtungsstrahlenbüschel (12b).

2. Operationsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Beleuchtungslicht zu den beiden Umlenkelementen (5a, 5b) übertragende Lichtleiteranordnung (25, 26; 20, 23) vorgesehen ist.

3. Operationsmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung das Beleuchtungslicht jedem der beiden Umlenkelemente (5a, 5b) über zwei separate Lichtleiter (25, 26) getrennt zuführt.

4. Operationsmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung über einen einzigen Lichtleiter (20) mit zugehörigem Strahlteiler (23) verfügt, der das Beleuchtungslicht auf die beiden Umlenkelemente (5a, 5b) aufteilt.

5. Operationsmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang des Mitbeobachters ein ein Zwischenbild erzeugendes optisches System (14a, 14b, 14c, 14d) mit einer beobachterseitigen und längs der optischen Achse verschiebbaren Sammellinse (14d) eingebracht ist, mit welcher der Mitbeobachter auf den Fundus eines Patientenauges fokussieren kann.

6. Operationsmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Umlenkelemente (5a, 5b) durch Prismen gebildet sind.

7. Operationsmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkelemente (5a, 5b) objektseitig des Hauptobjektivs angeordnet sind.

8. Operationsmikroskop nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß objektseitig des Hauptobjektivs die Reflexionsrichtung eines jeden Umlenkelementes (5a, 5b) relativ zu dem ihm zugeordneten Beobachtungsstrahlengang des Hauptbeobachters einen Winkel im Bereich von fünf Grad einnimmt.