DE60133503T2

DE60133503T2 - Stereomikroskop

Info

Publication number: DE60133503T2
Application number: DE60133503T
Authority: DE
Inventors: Katsushige Hachioji-shi Nakamura
Original assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Current assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2021-01-27
Also published as: EP1120676A2; JP2001208979A; US20010010592A1; US6473229B2; DE60133503D1; EP1120676A3; EP1120676B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stereomikroskop, das in der Lage ist, ein stereoskopisches Bild eines Gegenstands bereitzustellen.
Ein Stereomikroskop wird beispielsweise für die Gehirnchirurgie verwendet, um ein stereoskopisches Bild eines Ziels bereitzustellen. Das Stereomikroskop besitzt eine Einlassöffnung, die an einem unteren Teil des Gehäuses des Stereomikroskops ausgebildet ist. Die Einlassöffnung empfängt einen von einem Ziel reflektierten Lichtstrom. Der Lichtstrom tritt durch ein Objektivsystem, ein Zoomsystem und ein Okularsystem in die Augen eines Beobachters. Gewöhnlich sind das Objektiv- und das Zoomsystem über einem Ziel vertikal aufeinander gestapelt. Die gestapelte Konfiguration ist in vertikaler Richtung lang, um an der Oberseite des Stereomikroskops den Abstand von den Okularen zur Einlassöffnung am unteren Teil des Stereomikroskops zu verlängern. Aufgrund des langen Abstands zu einem Ziel muss ein Arzt, der das Ziel durch das Stereomikroskop beobachtet, seine oder ihre Arme strecken, wenn er am Ziel eine Operation vornimmt. Dies verschlechtert die Arbeitsfähigkeit des Arztes.
Um mit diesem Problem zurechtzukommen, offenbart Hansawa in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 6-138394 ein Stereomikroskop mit neuer Struktur. Dieses Stereomikroskop besitzt ein Objektiv- und Zoomsystem, die horizontal über einem Ziel angeordnet sind, um die vertikale Größe des Stereomikroskops zu verringern. Das Objektiv- und Zoomsystem von Hansawa sind jeweils ein einzelnes System, das große Linsen einsetzt. Das Objektiv ist horizontal und muss daher an einer Einlassöffnung ein optisches Element verwenden, um den ankommenden Lichtstrom orthogonal zu reflektieren.
Ein Stereomikroskop ist häufig mit einem Assistentenmikroskop versehen, sodass ein Chirurgieassistent ein Ziel beobachten kann oder chirurgische Techniken studieren kann. Das Assistentenmikroskop befindet sich mit dem Stereomikroskop in einem Gehäuse, um das Objektiv- und Zoomsystem mit dem Stereomikroskop zu teilen.
Die oben genannten herkömmlichen Stereomikroskope verwenden gewöhnlich ein einziges Zoomsystem, das aus großen Linsen besteht, die zwei Lichtströme durch Randteile jeder Linse durchführen. Aufgrund der großen Linsen des Zoomsystems muss auch ein Objektivsystem, das mit dem Zoomsystem durchgehend angeordnet ist, große Linsen einsetzen. Da die Linsen des Objektivsystems sich in der Nähe einer Einlassöffnung für den Empfang von Licht von einem Ziel befinden, muss auch die Einlassöffnung groß sein. Die große Einlassöffnung hindert einen Arzt daran, ein Ziel unter der Einlassöffnung mit dem bloßen Auge zu beobachten, wenn der Arzt sein oder ihr Auge von den Okularen des Stereomikroskops verlagert. Es kommt häufig vor, dass ein Arzt ein Ziel abwechselnd mit dem Stereomikroskop und mit dem bloßen Auge beobachtet. Somit behindert das breite Stereomikroskop die Sicht des Arztes.
Das Stereomikroskop mit einem horizontalen Objektivsystem muss ein zusätzliches optisches Element an der Einlassöffnung besitzen, um einen vertikalen Lichtstrom von einem Ziel orthogonal in das Objektivsystem zu reflektieren. Solch ein zusätzliches optisches Element umfasst eine gekrümmte optische Achse, um einen optischen Weg von einem Ziel in das Objektivsystem zu verlängern. Dementsprechend muss die Einlassöffnung groß sein, um einen weiten Bereich mit niedriger Vergrößerung zu beobachten. Eine große Einlassöffnung behindert die Sicht des Arztes, erhöht die Anzahl der Teile und macht die periphere Struktur der Einlassöffnung komplizierter.
Das Stereomikroskop mit einem integrierten Assistentenmikroskop leidet an dem Problem, dass das Assistentenmikroskop nicht entfernt werden kann, wenn es nicht benötigt wird. Das Assistentenmikroskop teilt sich die optischen Systeme mit dem Stereomikroskop, und daher ist es unmöglich, die Vergrößerungen des Assistentenmikroskops und des Stereomikroskops separat einzustellen. Dies verhindert einen kombinationschirurgischen Eingriff durch zwei Ärzte, wobei der leitende Arzt das Stereomikroskop benutzt, um an einem tief gelegenen Teil eines Ziels zu operieren und ein Assistenzarzt das Assistentenmikroskop benutzt, um an einem höher gelegenen Teil des Ziels zu operieren.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Stereomikroskop bereit, das ein Gehäuse (einen Körper) mit einer Vorderseite und einer Rückseite aufweist, wobei das Gehäuse ein Okularsystem an einem vorderen oberen Teil der Vorderseite aufweist, wobei das Okularsystem zwei Okulare umfasst, um einen Beobachter jeweils einen linken und rechten Teil eines stereoskopischen Bildes bereitzustellen, wobei das Gehäuse weiter umfasst: ein vertikales Objektivsystem, das an der Vorderseite des Gehäuses angeordnet ist und eine vertikale optische Achse aufweist; und zwei horizontale Zoomsysteme, die jeweils für einen linken bzw. rechten Teil des stereoskopischen Bildes betätigbar sind, wobei die Systeme auf derselben Höhe horizontal nebeneinander gestellt sind und so angeordnet sind, dass sie einen Lichtstrom vom Objektivsystem aufnehmen; wobei die Zoomsysteme sich jeweils von der Oberseite des Objektivsystems zur Rückseite des Gehäuses gegenüber dem Okularsystem erstrecken; und Mittel vorgesehen sind, um den Lichtstrom, der durch jedes Zoomsystem durchgetreten ist, zur Vorderseite des Gehäuses zu reflektieren, sodass er durch das Okularsystem tritt.
Das erfindungsgemäße Stereomikroskop besitzt eine verringerte vertikale Größe und ermöglicht es einem Arzt, von einer um die Okulare des Stereomikroskops herumliegenden Position ein Ziel leicht mit bloßem Auge zu beobachten.
Damit die Erfindung leichter verständlich wird, werden veranschaulichende Ausführungsformen davon in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben und werden in den beigefügten Ansprüchen angegeben, und verschiedene hier nicht genannte Vorteile werden dem Fachmann beim praktischen Umsetzen der Erfindung offensichtlich werden.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Stereomikroskop gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Schnittansicht, die optische Systeme des Stereomikroskops der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die die optischen Systeme des Stereomikroskops der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die optische Systeme eines Assistentenmikroskops zeigt, das am Stereomikroskop der ersten Ausführungsform angebracht ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die optische Systeme eines Assistentenmikroskops gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die die optischen Systeme des Assistentenmikroskops der zweiten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine Schnittansicht, die einen für die zweite Ausführungsform verwendeten Bildrotierer zeigt.
Hier offenbart wird ein Stereomikroskop, bei dem die beiden horizontalen Zoomsysteme und das vertikale Objektivsystem die vertikale Größe des Stereomikroskops und den Linsendurchmesser des Objektivsystems verringern. Die beiden Zoomsysteme sind aus kleinen Linsen hergestellt. Dies liegt daran, dass verglichen mit einer Einfach-Zoomsystem-Konfiguration, welche die beiden Lichtströme durch die peripheren Teile jeder Linse durchführt, die Doppel-Zoomsystem-Konfiguration die beiden Lichtströme durch die Mitten der jeweiligen Linsen führt. Um dieselbe Vergrößerung zu erzielen, benötigt die Doppel-Zoomsystem-Konfiguration einen kürzeren Abstand zwischen den beiden Lichtströmen (d. h. den beiden Zoomsystemen) als die Einfach-Zoomsystem-Konfiguration. Als Ergebnis kann die Doppel-Zoomsystem-Konfiguration kleine Linsen einsetzen und zusätzlich den Linsendurchmesser des Objektivsystems, das in der Nähe der Zoomsysteme angeordnet ist, verringern, wodurch die Größe der Einlassöffnung für den Empfang von Licht von einem Ziel verringert wird. Dementsprechend ist das Stereomikroskop horizontal schmal, um es einem Arzt zu erlauben, ein Ziel mit dem bloßen Auge unter dem Stereomikroskop zu beobachten, wenn der Arzt seine oder ihre Augen vom Okular des Stereomikroskops weg verlagert.
Das vertikale Objektivsystem empfängt direkt vertikal gestreutes Licht von einem Ziel. Das Objektivsystem benötigt kein zusätzliches optisches Element, um eine optische Achse zu krümmen, und daher kann die Länge eines Strahlengangs (Lichtwegs) von einem Ziel zum Objektivsystem verkürzt werden. Dies stellt selbst mit einer kleinen Einlassöffnung ein breites Blickfeld bei niedriger Vergrößerung sicher. Das Stereomikroskop ist daher kompakt, umfasst eine verringerte Anzahl an Teilen und hat eine einfache Struktur um ihre Einlassöffnung herum.
Hier wird ebenfalls ein Stereomikroskop mit einem Objektivsystem, einem Zoomsystem, einem Okularsystem und einem Assistentenmikroskop offenbart. Das Stereomikroskop besitzt eine Einlassöffnung um einen Lichtstrom von einem Ziel aufzunehmen, und das Assistentenmikroskop ist an der Einlassöffnung von einer zum Ziel gewandten Seite her anbringbar und davon abnehmbar.
Das Assistentenmikroskop wird vom Stereomikroskop abgenommen, wenn es benötigt wird, sodass ein Beobachter ein breites Blickfeld um das Stereomikroskop sicherstellen kann, wenn der Beobachter ein Ziel unter dem Stereomikroskop mit dem bloßen Auge beobachtet. Das Assistentenmikroskop wird an der Einlassöffnung des Stereomikroskops angebracht. Wenn das Assistentenmikroskop vom Stereomikroskop abgenommen ist, ist die Einlassöffnung zu einem Ziel hin offen, und das Stereomikroskop arbeitet ohne das Assistentenmikroskop vollständig alleine, sodass ein Beobachter das Ziel mit dem Stereomikroskop alleine beobachten kann. Das Assistentenmikroskop besitzt optische Systeme, die von jenen des Stereomikroskops unabhängig sind, und daher ist die Vergrößerung des Assistentenmikroskops separat von jener des Stereomikroskops einstellbar. Dies macht kombinationschirurgische Eingriffe leichter. Z. B. kann ein leitender Arzt das Stereomikroskop verwenden, um an einem tief gelegenen Teil eines Ziels zu operieren, während ein Assistenzarzt das Assistentenmikroskop verwendet, um an einem höher gelegenen Teil des Ziels zu operieren.
1 bis 4 zeigen ein Stereomikroskop gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Erläuterung ist eine in 1 gezeigte Seite X<+> eine Vorderseite, eine Seite X<–> ist eine Rückseite, eine Achse Z bezeichnet eine vertikale Richtung, und eine die X-Achse enthaltende Ebene senkrecht zur vertikalen Richtung Z entspricht einer beliebigen horizontalen Richtung Y.
Das Stereomikroskop 1 ist als Operationsmikroskop einsetzbar und besitzt ein Gehäuse 2 sowie verschiedene Zubehörteile, die am Gehäuse 2 angebracht werden. Das Gehäuse 2 besitzt an einem vorderen unteren Teil davon eine Einlassöffnung 3, um einen Lichtstrom K1 von einem Ziel T aufzunehmen. Das Gehäuse 2 besitzt an seinem vorderen oberen Teil ein variables Gehäuserohr 4. Das Gehäuserohr 4 kann vertikal geneigt werden und besitzt Okulare 5, die entsprechend dem Abstand zwischen den Augen des Beobachters nach links und rechts einstellbar sind.
Die Einlassöffnung 3 liegt im Wesentlichen unter einem Blickpunkt des Gehäuserohrs 4. Ein mittlerer Teil des Gehäuses 2 zwischen dem Gehäuserohr 4 und der Einlassöffnung 3 ist dünn und erstreckt sich zur Rückseite. Das Gehäuse 2 besitzt Seitenöffnungen 6, die jeweils einen Lichtstrom bereitstellen. Die je nach Bedarf am Stereomikroskop anzubringenden Zubehörteile umfassen ein stereoskopisches Assistentenmikroskop 7, das von unten an der Einlassöffnung 3 befestigt wird, ein monokulares Assistentenmikroskop 8, das an der Seitenöffnung 6 befestigt ist, eine fotographische Einheit 9, wie z. B. eine Videokamera, die an der Seitenöffnung 6 befestigt ist, eine Kamera (still camera) 10, die an der Seitenöffnung 6 befestigt ist, ein Gegenmikroskop 11, das am hinteren Ende des Gehäuses 2 von der Rückseite befestigt ist, und einen kompakten Bildmonitor 12, der am hinteren Ende des Gehäuses 2 von unten befestigt ist. Die fotographische Einheit 9 ist bevorzugt eine Videokamera, die fotographische Festkörperelemente, wie z. B. CCD-Bildsensoren, einsetzt, da eine solche Videokamera leicht und hochempfindlich ist. Diese Zubehörteile werden mit herkömmlichen Befestigungen am Gehäuse 2 befestigt.
Das Gehäuse 2 befindet sich genau oberhalb des Ziels C. Ein vertikaler Lichtstrom K1 vom Ziel T wird von der Einlassöffnung 3 des Gehäuses 2 empfangen. Ein unterer Teil des Gehäuses 2 enthält ein horizontales Beleuchtungssystem 13, um die Einlassöffnung 3 zu beleuchten. Eine optische Faser 14 führt Beleuchtungslicht gegebener Breite in das Beleuchtungssystem 13 und ein Spiegel M1 reflektiert das Licht, um das Ziel T unter dem gegebenen Winkel in Bezug auf den Lichtstrom K1 schräg zu beleuchten. Aufgrund des schräg beleuchtenden Lichts erzeugt das Ziel T Schatten, um eine effektive Parallaxe bereitzustellen, sodass ein Beobachter das Ziel T stereoskopisch sehen kann.
Das Assistentenmikroskop 7 besitzt eine Verzweigungseinheit B1, wie z. B. einen Strahlenteiler (beam splitter) oder einen Halbspiegel. Die Verzweigungseinheit B1 zweigt einen Lichtstrom K2 für das Assistentenmikroskop 7 vom Lichtstrom K1 ab. Das Assistentenmikroskop 7 besitzt ein horizontales Objektivsystem 15, welches aus drei Linsen L1 besteht, die auf derselben Höhe wie die Verzweigungseinheit B1 angeordnet sind. In 4 wird der Lichtstrom K2 durch das Objektivsystem 15 geführt und wird von einem Spiegel M2 in das linke und rechte Zoomsystem 16 reflektiert, die in Bezug auf den Spiegel M2 schräg liegen. Der Lichtstrom K2 wird durch jedes Zoomsystem 16 in ein variables Gehäuserohr 17 geführt. Dann wird der Lichtstrom K2 durch ein internes Okularsystem 18 geführt, um den Okularen 19 Bilder zu liefern.
Die stereoskopischen optischen Systeme des Assistentenmikroskops 7 sind von jenem des Gehäuses 2 unabhängig, sodass die Vergrößerung des Assistentenmikroskops 7 separat von jener des Gehäuses 2 einstellbar ist. Um einen chirurgischen Eingriff mit dem Stereomikroskop 1 durchzuführen, verwendet ein leitender Arzt das Gehäuse 2, um das Ziel T zu beobachten, und operiert an einem tief gelegenen Teil des Ziels T, während ein Assistenzarzt das Assistentenmikroskop 7 verwendet, um an einem höher gelegenen Teil des Ziels T zu operieren. Auf diese Weise ermöglichen es das Gehäuse 2 und das Assistentenmikroskop 7 des Stereomikroskops 1, dass zwei Ärzte leicht und zügig einen kombinationschirurgischen Eingriff durchführen.
Das Assistentenmikroskop 7 wird, wenn es nicht benötigt wird, vom Gehäuse 2 abgenommen. Das Abnehmen des Assistentenmikroskops 7 vom Gehäuse 2 erweitert die Sicht des leitenden Arztes, wenn der leitende Arzt seine oder ihre Augen von den Okularen 5 weg verlagert, um das Ziel T mit dem bloßen Auge zu beobachten. Das Assistentenmikroskop 7 besitzt einen Anschlussteil 7A an das Gehäuse 2. Der Anschlussteil 7A enthält die Verzweigungseinheit B1. Der Anschlussteil 7A wird von unten an der Einlassöffnung 3 des Gehäuses 2 befestigt. Wenn das Assistentenmikroskop 7 vom Gehäuse 2 abgenommen ist, ist das Gehäuse 2 selbst vollständig, wobei die Einlassöffnung 3 an der Unterseite des Gehäuses 2 offen ist. Dementsprechend genügt das Gehäuse 2 ohne zusätzliche optische Elemente dazu, das Ziel T zu beobachten. Wenn das Assistentenmikroskop 7 für einen kombinationschirurgischen Eingriff benötigt wird, wird es schnell am Gehäuse 2 befestigt. Die Verzweigungseinheit B1 des Assistentenmikroskops 7 befindet sich auf einer optischen Achse des Gehäuses 2 und zweigt einen Lichtstrom von der optischen Achse ab, ohne die optische Achse zu ändern. D. h., dass die optische Achse des Gehäuses 2 durch das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein der Verzweigungseinheit B1 nicht beeinflusst wird. Der abgezweigte Lichtstrom K2 ist erhältlich, indem lediglich zusätzlich die Verzweigungseinheit B1 in die optische Achse des Gehäuses 2 gestellt wird. D. h., dass der Lichtstrom K2 mit minimalem Einfluss auf den Strahlengang des Gehäuses 2 und mit einem Minimum an zusätzlichen Teilen für das Assistentenmikroskop 7 erhalten werden kann. Die Zoomsysteme 16 sind geneigt, um einen horizontalen Abstand D von der Einlassöffnung 3 des Gehäuses 2 zu den Okularen 19 des Assistentenmikroskops 7 zu verringern. Wenn ein Assistenzarzt an dem Ziel T operiert, bringt der kurze Abstand D den Arzt näher an das Ziel T, sodass der Arzt einfach und richtig am Ziel T arbeiten kann.
Der Lichtstrom K1 wird durch die Verzweigungseinheit B1 geführt, welche ein Strahlenteiler sein kann, und wird durch das vertikale Objektivsystem 21 fokussiert. Das Objektivsystem 21 besteht aus drei Linsen L2. Die Linsen L2 sind auf der Seite des Beleuchtungssystems 13 abgeschnitten, sodass die Linsen L2 das Beleuchtungssystem 13 nicht beeinträchtigen, wenn die Linsen L2 bewegt werden. Der durch das Objektivsystem 21 durchgetretene Lichtstrom wird von einem Prisma P1 zur Rückseite in die beiden nebeneinander liegenden horizontalen Zoomsysteme 22 reflektiert. Die Zoomsysteme 22 erstrecken sich von der Oberseite des Objektivsystems 21 zur Rückseite des Gehäuses 2 gegenüber dem variablen Gehäuserohr 4, sodass die Zoomsysteme 22 das Gehäuserohr 4 nicht beeinträchtigen. Jedes der Zoomsysteme 22 besteht aus einem Paar von Linsen mit kleinem Durchmesser und einem Paar von beweglichen Linsen mit kleinerem Durchmesser. Der kleine Durchmesser jedes Zoomsystems 22 verkleinert die Höhe des vertikalen Objektivsystems 21.
Der durch jedes Zoomsystem 22 durchgetretene Lichtstrom K1 wird von einer Verzweigungseinheit B2 verzweigt und wird von einem Prisma P2 in das variable Gehäuserohr 4 reflektiert. Der Lichtstrom K1 erreicht ein Okularsystem 23, um jedem Okular 5 Bilder zu liefern. Vor dem Okularsystem 23 befindet sich eine Verzweigungseinheit B3, um den Lichtstrom in einen linken und rechten Zweigstrom aufzuzweigen, die aus den Seitenöffnungen 6 entnommen werden.
Die Verzweigungseinheit B2 nach jedem Zoomsystem 22 lässt einen partiellen Lichtstrom K3 für das Gegenmikroskop 11 durchtreten, das an einem hinteren Ende des Gehäuses 2 befestigt ist. Das Gegenmikroskop 11 besitzt ein linkes und rechtes Prisma P3 und Linsen L3, um wie das variable Gehäuserohr 4 stereoskopische Bilder bereitzustellen. Eine Verzweigungseinheit B4 kann vor dem Gegenmikroskop 11 angeordnet sein, um einen Zweigstrom für eine (nicht gezeigte) Seitenöffnung bereitzustellen, die auf jeder Seitenfläche des Gehäuses 2 ausgebildet ist. Diese Seitenöffnungen versorgen z. B. eine Kamera mit denselben Bildern wie jenen für das Gegenmikroskop 11. Das Gegenmikroskop 11 wird verwendet, wenn zwei sich gegenüberstehende Ärzte z. B. einen plastischen chirurgischen Eingriff oder einen chirurgischen Eingriff an der Wirbelsäule durchführen. Das Gegenmikroskop 11 ist leicht abnehmbar, wenn es nicht gebraucht wird. Wenn das Gegenmikroskop 11 nicht benötigt wird, kann die Verzweigungseinheit B2 mit einem Prisma oder einem Spiegel ersetzt werden, um das variable Gehäuserohr 4 mit helleren Bildern zu versorgen.
Die Verzweigungseinheit B2, wie z. B. ein Strahlenteiler, ist gleich nach jedem Zoomsystem 23 angeordnet und besitzt einen Verschluss 24, der orthogonal zu einer optischen Achse verschiebbar ist. Hinter dem Verschluss 24 wird von unten der Monitor 12 installiert. Der Monitor 12 ist z. B. ein LCD-Monitor. Der Monitor 12 stellt ein elektronisches Bild bereit, welches durch eine Linse L4 und ein Prisma P4 in die Verzweigungseinheit B2 geführt wird. Das elektronische Bild ist durch das variable Gehäuserohr 4 und das Gegenmikroskop 11 sichtbar. Das elektronische Bild kann von den Seitenöffnungen 6 aus für ein Zubehörteil aufgenommen werden. Das elektronische Bild wird auf einem Bildschirm 25 angezeigt. Das elektronische Bild kann ein CT-Bild, eine MRI-Bild oder eine Pfeilmarkierung sein, die von einem den chirurgischen Eingriff unterstützenden Navigationssystem bereitgestellt werden. Die vom Monitor 12 bereitgestellten Bilder können ebene Bilder oder linke und rechte Bilder sein, die eine Parallaxe enthalten, um stereoskopische Bilder zu formen. Der Monitor 12 kann eine Toneinheit besitzen, um den chirurgischen Eingriff unterstützende Toninformationen bereitzustellen.
Der Verschluss 24 besteht aus einem ersten Verschluss 24A zum selektiven Blockieren eines Lichtstroms von einem Ziel und aus einem zweiten Verschluss 24B zum selektiven Blockieren eines Lichtstroms vom Monitor 12. Der erste Verschluss 24A ist auf jeder optischen Achse S1 angeordnet, die einen Lichtstrom von einem Ziel führt. Der erste Verschluss 24A ist auf der Zielseite eines Punkts (B2) positioniert, wo ein Lichtstrom von einem Ziel mit einem Lichtstrom vom Monitor 12 kombiniert wird. Wenn der erste Verschluss 24A betätigt wird, um einen Lichtstrom von einem Ziel zu blockieren, liefern das variable Gehäuserohr 4 (optische Achsen S3) und das Gegenmikroskop 11 (optische Achsen S4) nur elektronische Bilder vom Monitor 12. Der zweite Verschluss 24B ist auf jedem Strahlengang S2 angeordnet, der einen Lichtstrom vom Monitor 12 führt. Der zweite Verschluss 24B wird betätigt, um einen Lichtstrom vom Monitor 12 zu blockieren und das variable Gehäuserohr 4 und das Gegenmikroskop 11 liefern lediglich Bilder von einem Ziel. Die Ausführungsform der 3 integriert den ersten und den zweiten Verschluss 24A und 24B in den Verschluss 24, um einen Lichtstrom von einem Ziel oder einen Lichtstrom vom Monitor 12 selektiv zu blockieren. Es ist möglich, den ersten und zweiten Verschluss 24A und 24B separat anzuordnen, sodass sie unabhängig voneinander betätigt werden können.
Wenn der Verschluss 24 betätigt wird, um keine Lichtströme zu blockieren, stellen das variable Gehäuserohr 4 und das Gegenmikroskop 11 ein Bild eines Ziels zur Verfügung, das mit einem elektronischen Bild vom Monitor 12 überlappt ist. In diesem Fall überlappt das elektronische Bild das Zielbild, ohne dabei das Zielbild partiell zu blockieren. D. h., dass ein breites Blickfeld des Ziels sichergestellt wird. Das überlappende elektronische Bild kann ein dreidimensionales Bild oder eine Anweisung sein. Wenn der Monitor 12 kein elektronisches Bild bereitstellt, wird man nur das Bild des Ziels sehen.
Der Monitor 12 ist leicht zur Reparatur oder zur Einstellung zu entfernen. Der Monitor 12 liegt dem variablen Gehäuserohr 4 gegenüber, wobei das Gehäuse 2 zwischen ihnen liegt, und macht daher den Aufbau des variablen Gehäuserohrs 4 nicht komplizierter. Wenn der Monitor 12 auf der Seite des variablen Gehäuserohrs 4 angeordnet werden muss, müssen der Mechanismus zum Einstellen des Augenabstands und der Neigungsmechanismus des variablen Gehäuserohrs 4 aufwändige optische Systeme besitzen, um die afokalen (parallelen) Lichtströme zu handhaben. Um dies zu vermeiden, ist der Monitor 12 dem variablen Gehäuseohr 4 gegenüber angeordnet. Dies bewahrt einen Beobachter, der am variablen Gehäuserohr 4 arbeitet, davor, gegen den Monitor 12 zu stoßen.
Gemäß der ersten Ausführungsform verwendet das Gehäuse 2 die beiden horizontalen Zoomsysteme 22 und das vertikale Objektivsystem 21. Diese Anordnung behält die Höhe des Gehäuses 2 bei und verringert die Durchmesser der Linsen L2 des Objektivsystems 21. Die erste Ausführungsform wählt nämlich vor den Zoomsystemen 22 die Lichtströme für die Zoomsysteme 22 aus und blockiert im Wesentlichen die verbleibenden Lichtströme. Dies führt zu einer Verringerung des Linsendurchmessers der Zoomsysteme 22 und zum Durchtreten jedes Lichtstroms K1 durch die Mitte der Linsen jedes Zoomsystems 22. Andererseits führt ein herkömmliches Mikroskop, das ein Einfach-Zoomsystem verwendet, zwei Lichtströme durch Randteile jeder Linse des Zoomsystems und muss daher eine Toleranz oder einen Zwischenraum zwischen den beiden Lichtströmen berücksichtigen, sodass sie einander nicht beeinträchtigen. Um demzufolge dieselbe Vergrößerung wie die erste Ausführungsform zu erzielen, muss das herkömmliche Mikroskop Linsen mit großem Durchmesser einsetzen, die nutzlosen Raum mit sich bringen, wo keine effektiven Lichtströme durchtreten. Die Zoomsysteme 22 der ersten Ausführungsform führen die Lichtströme entlang separater Strahlengänge, um den Durchmesser jeder Linse zu verringern. Dies führt zu einer Verringerung des Durchmessers der Einlassöffnung 3. Die Größen und Formen der Linsen der ersten Ausführungsform können entsprechend den Lichtströmen geeignet bestimmt werden, um nutzlosen Raum zu minimieren, wo keine effektiven Lichtströme durchtreten. Die Verringerung der Linsengrößen minimiert die horizontale Breite eines unteren Teil des Gehäuses 2, sodass ein am Gehäuse 2 arbeitender Arzt seine oder ihre Augen von den Okularen 5 weg verschieben kann, um ein Ziel unter dem Gehäuse 2 leicht mit dem bloßen Auge zu sehen. Jede Linse des Gehäuses 2 führt einen Lichtstrom axialsymmetrisch, um die Auflösungs- und Operationseigenschaften des Stereomikroskops 1 zu verbessern.
Das vertikale Objektivsystem 21 empfängt direkt den vertikal vom Ziel T reflektierten Lichtstrom K1. Das Objektivsystem 21 verwendet keine zusätzlichen optischen Elemente, um einen Strahlengang des Lichtstroms K1 zu ändern. Dies verkürzt die Länge eines Strahlengangs vom Ziel T zum Objektivsystem 21, ermöglicht es der kleinen Einlassöffnung 3, bei niedriger Vergrößerung ein breites Blickfeld zu beobachten, und macht den Rand der Einlassöffnung 3 kompakt. Indem keine zusätzlichen optischen Elemente wie z. B. Prismen benötigt werden, um eine optische Achse zu ändern, verringert das Objektivsystem 21 die Anzahl der Teile, vereinfacht den Aufbau der Einlassöffnung 3 und ihres Randes und stellt einen Arbeitsraum sicher.
5 bis 7 zeigen ein Assistentenmikroskop 26 gemäß der zweiten Ausführungsform der zweiten Erfindung. Das Assistentenmikroskop 26 besitzt eine Kröpfung 20, die sich von einem Ziel T weg erstreckt, um einen Arbeitsraum S für einen Arzt sicherzustellen. Das Assistentenmikroskop 26 besitzt ein variables Gehäuserohr 27, das mit einem Drehmechanismus versehen ist, um das variable Gehäuserohr 27 um eine horizontale Achse α zu drehen.
Das Assistentenmikroskop 26 besitzt einen Spiegel M3. Der Spiegel M3 ist von einer optischen Achse eines Lichtstroms K1, der in eine Einlassöffnung des Gehäuses eines Stereomikroskops, an dem das Assistentenmikroskop 26 befestigt ist, eingeführt ist, verlagert. Der Spiegel M3 empfängt einen Lichtstrom K4 von einem Ziel T. Der Winkel des Spiegels M3 wird abhängig von einem Abstand vom Ziel T geändert, sodass der Spiegel M3 den Lichtstrom K4 horizontal reflektieren kann. Der Winkel des Spiegels M3 kann von Hand oder durch einen Drehbetätiger, der mit einem Kontroller verbunden ist, geändert werden. Die optische Achse des Lichtstroms K4 ist durch einen Kröpfungspfad, der die drei Spiegel M3, M4 und M5 umfasst, nach oben orientiert, um den Arbeitsraum S unter dem Assistentenmikroskop 26 sicherzustellen.
Der gekrümmte (gekröpfte) Lichtstrom wird durch ein Objektivsystem 15 und ein Zoomsystem 16, die horizontal angeordnet sind, zu einem in 7 gezeigten Bildrotierer IR geführt. Aufgrund des Bildrotierers IR ist das variable Gehäuserohr 27 um die horizontale Achse α drehbar. Der Lichtstrom wird durch den Bildrotierer IR geführt, von einem Spiegel M6 reflektiert, durch ein Okularlinsensystem 18 im variablen Gehäuserohr 27 geführt und bildet auf den Okularen 19 Bilder. Anstatt den Lichtstrom K4 vom in das Gehäuse des Stereomikroskops eingeführten Lichtstrom K1 abzuzweigen, empfängt die zweite Ausführungsform den Lichtstrom K4 unter Verwendung des Spiegels M3 direkt vom Ziel T. Als Ergebnis besitzt der Lichtstrom K4 eine ausreichende Intensität, um große und helle Bilder bereitzustellen. Alternativ kann eine Verzweigungseinheit H, wie z. B. ein Halbspiegel oder ein Strahlenteiler, angeordnet werden, um den Lichtstrom K4 für das Assistentenmikroskop 26 vom Lichtstrom K1 für das Stereomikroskop abzuzweigen.
Zusammenfassend verwendet das Stereomikroskop ein vertikales Objektivsystem und ein horizontales Zoomsystem, um die Breite des Stereomikroskops dünner zu machen und es einem Beobachter zu erlauben, ein Ziel unter dem Stereomikroskop mit dem bloßen Auge leichter zu sehen, wenn der Beobachter seine oder ihre Augen von den Okularen des Stereomikroskops weg verlagert. Das horizontale Zoomsystem besteht aus zwei nebeneinander liegenden Systemen, um die vertikale Größe des Gehäuses des Stereomikroskops zu verringern. Das vertikale Objektivsystem empfängt einen Lichtstrom direkt von einem Ziel, ohne eine optische Hauptachse durch zusätzliche optische Elemente zu ändern. Diese Anordnung verringert die Anzahl der Teile und vereinfacht den Aufbau des Randes einer Einlassöffnung des Stereomikroskops.
Die Verzweigungseinheiten B1 bis B4 sind geeignet im Stereomikroskop angeordnet, um die Strahlengänge so abzuzweigen, dass Zubehörteile wie z. B. das stereoskopische Assistentenmikroskop 7, das Gegenmikroskop 11, das monokulare Assistentenmikroskop 8, die fotographische Einheit 9, die Kamera 10 und der Monitor 12 optional am Gehäuse 2 des Stereomikroskops angebracht werden können, ohne dabei den Hauptstrahlengang, der sich vom Ziel T zu jedem Okular 5 des Gehäuses 2 erstreckt, zu beeinträchtigen. Diese Zubehörteile werden verwendet, um die Konfiguration des Stereomikroskops schnell entsprechend dem durchzuführenden chirurgischen Eingriff zu ändern.
Das Assistentenmikroskop der ersten und/oder zweiten Ausführungsform ist leicht abzunehmen, wenn es nicht benötigt wird, und das Stereomikroskop ohne das Assistentenmikroskop ist allein einsetzbar, um ein Ziel zu beobachten. Wenn das Assistentenmikroskop entfernt wird, kann ein Beobachter auf dem Stereomikroskop ein breites Blickfeld um das Stereomikroskop herum sicherstellen, wenn er ein Ziel mit dem bloßen Auge beobachtet. Selbst ohne das Assistentenmikroskop ist das Stereomikroskop strukturell vollständig, wobei seine Einlassöffnung zu einem Ziel hin offen ist. Das Stereomikroskop kann nämlich ein Ziel eigenständig korrekt beobachten. Wenn das Assistentenmikroskop am Stereomikroskop angebracht wird, ist die Vergrößerung des Assistentenmikroskops unabhängig von der Vergrößerung des Stereomikroskops einstellbar, sodass zwei oder mehr Ärzte auf einfache Weise einen kombinationschirurgischen Eingriff unter Verwendung des Stereomikroskops und des Assistentenmikroskops gleichzeitig durchführen können.

Claims

Stereomikroskop mit einem Körper (2) mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei der Körper ein Okularsystem (23) an einem vorderen oberen Teil der Vorderseite aufweist, und das Okularsystem zwei Okulare (5) umfasst, um einen Beobachter jeweils einen linken und rechten Teil eines stereoskopischen Bildes bereitzustellen, wobei der Körper weiter umfasst: ein vertikales Objektivsystem (21), das an der Vorderseite des Körpers platziert ist und eine vertikale optische Achse aufweist; und zwei horizontale Zoomsysteme (22), die jeweils für den linken bzw. den rechten Teil des stereoskopischen Bilds wirksam sind, wobei die Systeme auf derselben Höhe horizontal nebeneinander liegen und angeordnet sind, um vom Objektivsystem einen Lichtfluss zu empfangen; wobei die Zoomsysteme (22) sich jeweils von der Oberseite des Objektivsystems (21) zur dem Okularsystem gegenüberliegenden Rückseite des Körpers erstrecken; und Mittel (B2, P2) vorgesehen sind, um den Lichtstrom, der durch jedes Zoomsystem hindurch getreten ist, zur Vorderseite des Körpers zu reflektieren, damit er durch das Okularsystem durchtritt.
Stereomikroskop nach Anspruch 1, weiter eine Bildprojektionseinheit (12) umfassend, die an einem Teil des Stereomikroskops anbringbar und von ihm abnehmbar ist, wobei die Bildprojektionseinheit dem Okularsystem des Stereomikroskops gegenüberliegt, wobei ein Lichtstrom aus der Bildprojektionseinheit selektiv auf eine optische Achse des Stereomikroskops geführt wird.
Stereomikroskop nach Anspruch 2, weiter einen Verschluss (24A) umfassend, der auf einer optischen Achse des Stereomikroskops auf einer Seite eines Beobachtungsziels angeordnet ist, und zwar ausgehend von einer Position zum Empfangen eines Lichtstroms von der Bildprojektionseinheit, um einen Lichtstrom von einem Beobachtungsziel zu blockieren.
Stereomikroskop nach Anspruch 2, weiter einen Verschluss (24B) umfassend, der zwischen einer Einlassöffnung des Stereomikroskops zur Aufnahme eines Lichtstroms von der Bildprojektionseinheit angeordnet ist, um einen Lichtstrom von der Bildprojektionseinheit zu blockieren.
Stereomikroskop nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter ein Hilfsmikroskop (7) umfassend, das an dem Stereomikroskop anbringbar und von ihm abnehmbar ist, wobei das Hilfsmikroskop ein Objektivsystem (15), ein Zoomsystem (17) und ein Okularsystem (18) umfasst, die von jenem des Stereomikroskops unabhängig sind, wobei: das Hilfsmikroskop an der Einlassöffnung (3) des Stereomikroskops von einer Seite des Beobachtungsziels angebracht ist, wobei die Einlassöffnung einen Lichtstrom von einem Beobachtungsziel empfängt.