WO2015091623A1 - Operationsmikroskop mit zusatzbeleuchtung - Google Patents

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WO2015091623A1
WO2015091623A1 PCT/EP2014/078182 EP2014078182W WO2015091623A1 WO 2015091623 A1 WO2015091623 A1 WO 2015091623A1 EP 2014078182 W EP2014078182 W EP 2014078182W WO 2015091623 A1 WO2015091623 A1 WO 2015091623A1
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WO
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illumination
main
beam path
field
surgical microscope
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/078182
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hakim El Haddouchi
Original Assignee
Leica Microsystems (Schweiz) Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Leica Microsystems (Schweiz) Ag filed Critical Leica Microsystems (Schweiz) Ag
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0012—Surgical microscopes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/20—Surgical microscopes characterised by non-optical aspects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • G02B21/08—Condensers
    • G02B21/082—Condensers for incident illumination only

Definitions

  • the present invention relates to a surgical microscope, a
  • the surgical microscope in this case comprises a main illumination device and an additional illumination device, wherein the main illumination device is adapted to a main illumination field in an object plane by means of a guided over a main objective of the surgical microscope
  • Illumination light is guided either almost coaxial to the optical axis of the observation optics ("0 ° illumination”) or at a smaller or larger angle to the optical axis of the microscope on the object in the object plane, the latter possibility is also known as oblique illumination.
  • Illuminating beam paths are operated, which are usually in one Angle relative to each other and to the optical axis of the
  • Such a lighting device is known for example from DE 197 28 035 B4 as part of an observation device, in particular in the form of a stereomicroscope.
  • Light of an illumination source is on the one hand via a deflection mirror in a
  • Main illumination beam path and additional illumination beam path each run obliquely to the optical axis of the stereomicroscope and are each other
  • a lighting device for a surgical microscope in which the illumination light is directed via a partially transmissive mirror via the lens to the object.
  • the illumination beam path is a rotatably mounted
  • Aperture disc arranged with different aperture shapes, which can optionally be introduced into the illumination beam path to produce different illumination angles and fields.
  • the said lighting devices is inherent in that the two illumination beam paths are generated by beam splitting from a single illumination source.
  • the illumination beam paths are thus coupled to one another.
  • a change of illumination parameters of the light source for example the intensity, thus requires one Change for both illumination beam paths.
  • a change in the orientation or position of individual elements of the illumination device can also affect both
  • Patent application DE 10 2012 221 955.2 discloses a lighting device for a surgical microscope with a main illumination beam path and a coaxial illumination beam path, wherein each of the illumination beam paths is assigned its own light source.
  • the coaxial illumination beam path is responsible for the so-called red-reflex illumination and the main illumination beam path for the ambient illumination during interventions on the human eye. Both illumination beam paths can optionally be switched on and off; also their illuminance levels are independently adjustable.
  • an Eclipse filter which in the
  • Main illumination beam path is introduced, can in the object field a the illumination field of the coaxial illumination beam path
  • Main illumination beam path are cut out or shadowed.
  • the surgical microscope according to the invention comprises a
  • Main illumination device and an additional illumination device wherein the main illumination device is adapted to a main illumination field in an object plane by means of a guided over a main objective of the surgical microscope
  • the additional lighting device is to
  • the additional illumination field generated by the spot-shaped additional illumination beam path in the object plane is a so-called spot illumination field.
  • a spot illumination field has a comparatively small area or a comparatively small diameter compared to the main illumination field. This comparatively small area of the spot illumination field is in particular illuminated with a comparatively high intensity in comparison with the main illumination field.
  • the spot illumination field generated by the additional illumination beam path in the object plane in particular comparatively illuminated dark or dimly lit areas and / or areas of particular interest in the object plane.
  • additional illumination beam path can be well illuminated and well recognized by a user or a surgeon.
  • the additional illumination beam path and thus the spot illumination field is thereby guided in particular to a location in the object plane which contains a deep cavity or a low-lying tissue layer. Regions of the object with a cavity can cause shading of the interior of the cavity. Shading can also be caused by protruding object structures.
  • Extra illumination beam path ensures that such a shadow or shading of these places is avoided. This ensures that the best possible illumination of all locations or areas in the object plane is ensured.
  • the main lighting device may in particular as a
  • Inclined lighting device to be formed. It is the
  • An oblique illumination device has the advantage that the
  • Lighting light of the main lighting device is not reflected back from the object in the eye of the user or surgeon.
  • Such oblique lighting devices can be smaller in height can be realized because it can be dispensed with elements that couple the main illumination beam path close to the axis in the main objective and accordingly require a certain height.
  • Illuminate additional lighting device is Illuminate additional lighting device.
  • the main illumination field and the spot illumination field at least partially overlap.
  • This overlapping or overlapping region can thus be lifted or highlighted from the remaining regions in the object plane.
  • Auxiliary illumination beam path to a specific location the field of vision of the user or the surgeon is directed to this particular location.
  • a concentration and memory support can be created for the user or the surgeon. This ensures that the user or surgeon is particularly dedicated to certain locations of the object.
  • the main illumination field can be detected by means of the
  • Main illumination field overlaps, thus can additionally
  • an illumination curve which indicates an intensity of the illumination of the object plane by the main observation device, can thus be extended by the additional illumination device by an additional peak.
  • Additional lighting device are in particular completely decoupled from each other and formed independently.
  • the main lighting device and the auxiliary lighting device each have their own light source. Furthermore, the
  • Main lighting device and the auxiliary lighting device in particular each individual optical elements for forming and guiding the respective illumination beam paths, such as screens, lighting optics or filters, which in each case exclusively by the main lighting device or the
  • Additional lighting device can be used.
  • the main illumination device and the additional illumination device are separate components or elements of the surgical microscope and spatially separated from one another.
  • the main lighting device or the
  • Main illumination beam path and the additional illumination device or the additional illumination beam path each independently
  • Geometric parameters influence, for example, the location, shape or diameter of the respective illumination fields.
  • optical parameters in particular influence light intensity
  • Illumination beam path In order to change geometric parameters, in particular individual optical elements of the respective
  • Lighting device are driven accordingly.
  • Illuminating beam path runs, or the opening of corresponding aperture and the tilt angle of a deflection mirror
  • Direction of illumination beam path in the direction of the object plane be changed to the location, shape and / or diameter of the respective
  • Adjust the illumination field in order to change optical parameters, the type of light source, its power and the type and position of filters in the illumination beam path can be changed in order to influence the light intensity, color temperature and / or wavelength (n) of the respective illumination beam path
  • a separate control device may be provided which controls or controls the two illumination devices, for example, it is also possible to provide only one control device which controls or activates the two illumination devices separately.
  • the main illumination field and the spot illumination field are thus decoupled.
  • the main illumination field and the spot illumination field can be adapted to each other independently of each other, individually adjusted to each other.
  • the object in the object plane can thus be best illuminated, whereby a best possible observation of the object for a Observers is guaranteed.
  • a best possible observation of the object for a Observers is guaranteed.
  • the surgical microscope can thus be ensured that the user or surgeon can best recognize the object, in particular an area to be operated.
  • the spot illumination field generated by the additional illumination beam path in the object plane is preferably at least 50% smaller than that produced by the main illumination beam path
  • the diameter or the area of the spot illumination field can be 50%, in particular between 10% and 25%, of the diameter or the area of the main illumination field.
  • the additional lighting device is adapted to the additional illumination beam path via the main objective of
  • the main illumination beam path and the auxiliary illumination beam path can be coupled in via suitable optical elements and guided onto the main objective of the surgical microscope. Alternatively, it is also possible to guide the additional illumination beam path past the main objective to the object plane. This allows the
  • Additional illumination beam path can be flexibly guided to the predetermined location in the object plane.
  • the additional lighting device is arranged in a module independent of the main lighting device.
  • this module can be flexibly connected to or separated from the surgical microscope.
  • Main lighting device and auxiliary lighting device are thus in particular completely separate elements of the Operating microscopes and are controlled completely independently of each other.
  • the invention further relates to an additional illumination device for a surgical microscope and a method for illuminating a
  • FIG. 1 schematically shows a preferred embodiment of a surgical microscope according to the invention.
  • FIG. 2 schematically shows a lighting curve which can be generated by means of a preferred embodiment of a surgical microscope according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a preferred embodiment of one
  • the surgical microscope 100 in this case has a tube 110.
  • suitable optical elements such as lenses,
  • FIG. 1 shows by way of example a main objective 111 of the surgical microscope 100.
  • an object field of an object 400 in an object plane can be observed enlarged by a user, in particular by a surgeon during an operation.
  • the surgical microscope 100 further has a
  • Main lighting device 200 has a light source 210.
  • illumination light of the light source 210 is directed onto a deflection mirror 230.
  • lenses and a diaphragm are shown as optical elements 220 only by way of example. From the deflection mirror 230, the illumination light is deflected via the main objective 111 onto the object 400 in the object plane.
  • a main illumination beam 240 becomes the
  • Main illumination device 200 via the optical elements 220, the deflection mirror 230 and the main lens 111 guided in the object plane.
  • the main lighting device 200 is thus a
  • Main illumination field 250 illuminated in the object plane.
  • An illuminated region 410 of the object 400 which has a comparatively deep cavity, can lead to shading of a location or area 420 of the object within the cavity 400. This may be the case in particular if the main illumination device 200 is designed as an oblique illumination device, as here.
  • an additional lighting device 300 is provided
  • the auxiliary lighting device 300 has its own light source 310.
  • illumination light of the light source 310 is guided here via the main objective 111 to a predetermined location of the object 400 in the object plane.
  • the additional illumination device 300 generates a spot-shaped additional illumination beam path 340, which in turn generates a spot illumination field 350 in the object plane.
  • the spot illumination field 350 may, in principle, be inside or outside the main illumination field 250 or with the
  • the spot lighting panel 350 has a much smaller one
  • Main illumination field 250 In particular, the shadowed area 420 of the object 400 is illuminated as a specific location by means of the spot illumination field 350. Thus, this (partially) shadowed area 420 are well lit so that the surgeon can easily see the area 420.
  • a specific area of the object 400 can also be illuminated by means of the spot illumination field 350, to which the surgeon should concentrate with particular attention in the course of the operation.
  • the spot illumination field 350 By means of the spot illumination field 350, the surgeon's view can thus be implicitly directed to the spot illumination field 350.
  • Additional lighting device 300 are completely independent of each other and completely decoupled.
  • Additional illumination device 300 in particular do not use any common optical elements except the main objective 111.
  • auxiliary illumination device 300 is arranged in a separate module.
  • Additional illumination beam path 340 are each independently driven, positioned, metered and / or adjusted.
  • the main illumination device 200 is controlled by means of its own control device 260.
  • the additional lighting device 300 is here also controlled by means of a control device 360.
  • Additional lighting device 300 also by means of a common Controllers are controlled, but completely decoupled and independently.
  • Optical parameters relating to the illumination light of the main illumination device 200 or the auxiliary illumination device 300 can be changed or adjusted independently of one another by means of the control device 260 or 360.
  • Such parameters are in particular an intensity, color temperature and a wavelength of the respective observation light.
  • control device 260 Furthermore, by means of the control device 260 or 360 geometric parameters with respect to the main illumination field 250 and the
  • Spot lighting field 350 are independently changed or adjusted. Such parameters are in particular location, shape and diameter of the main illumination field 250 or the
  • the illumination of the object 400 by the main illumination field 250 and the spot illumination field 350 will be explained in detail below with reference to FIG.
  • the main illumination field 250 according to FIG. 1 is shown in a plan view. Schematically, the region 420 of the object 400 with a lower cavity is shown. This (partially) shadowed area 420 is illuminated by the spot illumination field 350.
  • a lighting curve of the object 400 or the object plane is shown schematically and with 500 designated.
  • a (mean) intensity of the illumination light is shown on the vertical axis, which illuminates the object 400 (applied on the horizontal axis in one spatial direction) .
  • the average intensity distribution of the main illumination field 250 by the main illumination device 200 corresponds in particular to a Gaussian curve 510. Due to the illumination of the spot illumination field 350 by means of the auxiliary illumination device 300 receives the
  • Lighting curve 500 an additional 520 peak.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Operationsmikroskop (100), eine Zusatzbeleuchtungseinrichtung (300) für ein Operationsmikroskop (100) sowie ein Verfahren zur Beleuchtung eines Objektfeldes in einer Objektebene eines Operationsmikroskops (100). Das Operationsmikroskop (100) umfasst eine Hauptbeleuchtungseinrichtung (200) und einer Zusatzbeleuchtungseinrichtung (300), wobei die Hauptbeleuchtungseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Hauptbeleuchtungsfeld (250) in einer Objektebene mittels eines über ein Hauptobjektiv (111) des Operationsmikroskops (100) geführten Hauptbeleuchtungsstrahlengangs (240) auszuleuchten, wobei die Zusatzbeleuchtungseinrichtung (300) dazu eingerichtet ist, einen spotförmigen Zusatzbeleuchtungsstrahlengang (340) zu erzeugen und diesen an einen vorbestimmten Ort innerhalb oder außerhalb des Hauptbeleuchtungsfelds (250) oder überlappend zu diesem in die Objektebene zu führen.

Description

Operationsmikroskop
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Operationsmikroskop, eine
Zusatzbeleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop sowie ein Verfahren zur Beleuchtung eines Objektfeldes in einer Objektebene eines Operationsmikroskops. Das Operationsmikroskop umfasst dabei eine Hauptbeleuchtungseinrichtung und eine Zusatzbeleuchtungseinrichtung, wobei die Hauptbeleuchtungseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Hauptbeleuchtungsfeld in einer Objektebene mittels eines über ein Hauptobjektiv des Operationsmikroskops geführten
Hauptbeleuchtungsstrahlengangs auszuleuchten.
Stand der Technik
Bei Operationsmikroskopen, insbesondere ophthalmologischen
Operationsmikroskopen, mit Auflichtbeleuchtung wird das
Beleuchtungslicht entweder nahezu koaxial zu der optischen Achse der Beobachtungsoptik ("0°-Beleuchtung"] oder unter einem geringeren oder größeren Winkel zur optischen Achse des Mikroskops auf das Objekt in die Objektebene geführt. Letztere Möglichkeit ist auch als Schrägbeleuchtung bekannt.
Um eine Abschattung des zu beleuchtenden Objekts durch etwaige höher liegende Objektbereiche zu vermeiden, können
Beleuchtungseinrichtungen für Operationsmikroskope mit zwei
Beleuchtungsstrahlengängen betrieben werden, die zumeist in einem Winkel relativ zueinander und zu der optischen Achse des
Operationsmikroskops verlaufen.
Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise aus der DE 197 28 035 B4 als Teil einer Beobachtungsvorrichtung, insbesondere in Form eines Stereomikroskops, bekannt. Licht einer Beleuchtungsquelle wird dabei einerseits über einen Umlenkspiegel in einem
Hauptbeleuchtungsstrahlengang und andererseits über weitere (Umlenk- } Spiegel in einem Zusatzbeleuchtungsstrahlengang auf ein zu
beobachtendes Objekt geführt. Hauptbeleuchtungsstrahlengang und Zusatzbeleuchtungsstrahlengang verlaufen dabei jeweils schräg zur optischen Achse des Stereomikroskops und sind zueinander
schnittweitenabhängig geneigt.
Weitere Ausgestaltungen einer Beleuchtungseinrichtung mit zwei Beleuchtungsstrahlengängen sind beispielsweise auch aus der
DE 10 2008 011 527 AI oder der DE 296 01 263 Ul bekannt.
Aus der JP 11-109254 A ist beispielsweise eine Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop bekannt, bei dem das Beleuchtungslicht über einen teildurchlässigen Spiegel über das Objektiv auf das Objekt gelenkt wird. Im Beleuchtungsstrahlengang ist eine drehbar gelagerte
Blendenscheibe mit unterschiedlichen Blendenformen angeordnet, die wahlweise in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden können, um unterschiedliche Beleuchtungswinkel und -felder zu erzeugen.
Den genannten Beleuchtungseinrichtungen ist dabei zu Eigen, dass die zwei Beleuchtungsstrahlengänge durch Strahlteilung aus einer einzigen Beleuchtungsquelle erzeugt werden. Die Beleuchtungsstrahlengänge sind somit aneinander gekoppelt. Eine Änderung von Beleuchtungsparametern der Lichtquelle, beispielsweise der Intensität, bedingt somit eine Änderung für beide Beleuchtungsstrahlengänge. Des Weiteren kann sich beispielsweise eine Änderung der Ausrichtung oder Position einzelner Elemente der Beleuchtungseinrichtung ebenfalls auf beide
Beleuchtungsstrahlengänge auswirken.
Aus der vorangemeldeten, noch nicht veröffentlichten deutschen
Patentanmeldung DE 10 2012 221 955.2 ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop mit einem Hauptbeleuchtungsstrahlengang und einem Koaxialbeleuchtungsstrahlengang bekannt, wobei beiden Beleuchtungsstrahlengängen jeweils eine eigene Lichtquelle zugeordnet ist. Der Koaxialbeleuchtungsstrahlengang ist hierbei für die sogenannte Red-Reflex-Beleuchtung und der Hauptbeleuchtungsstrahlengang für die Umgebungsbeleuchtung bei Eingriffen am menschlichen Auge zuständig. Beide Beleuchtungsstrahlengänge sind wahlweise ein- und ausschaltbar; auch deren Beleuchtungsstärken sind unabhängig voneinander einstellbar. Mittels eines Eclipsefilters, der in den
Hauptbeleuchtungsstrahlengang eingebracht wird, kann im Objektfeld ein dem Beleuchtungsfeld des Koaxialbeleuchtungsstrahlengangs
entsprechendes Beleuchtungsfeld aus dem Beleuchtungsfeld des
Hauptbeleuchtungsstrahlengangs ausgeschnitten bzw. abgeschattet werden.
Es ist daher wünschenswert, eine Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop mit zwei Beleuchtungsstrahlengängen dahingehend zu verbessern, dass eine flexiblere Ausleuchtung eines Objekts in der Objektebene ermöglicht wird.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Operationsmikroskop, eine
Zusatzbeleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop sowie ein Verfahren zur Beleuchtung eines Objektfeldes in einer Objektebene eines Operationsmikroskops mit den Merkmalen der unabhängigen
Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Das erfindungsgemäße Operationsmikroskop umfasst dabei eine
Hauptbeleuchtungseinrichtung und eine Zusatzbeleuchtungseinrichtung, wobei die Hauptbeleuchtungseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Hauptbeleuchtungsfeld in einer Objektebene mittels eines über ein Hauptobjektiv des Operationsmikroskops geführten
Hauptbeleuchtungsstrahlengangs auszuleuchten.
Erfindungsgemäß ist die Zusatzbeleuchtungseinrichtung dazu
eingerichtet, einen spotförmigen Zusatzbeleuchtungsstrahlengang zu erzeugen und diesen an einen vorbestimmten Ort innerhalb oder außerhalb des Hauptbeleuchtungsfelds oder überlappend zu diesem in die Objektebene zu führen.
Das von dem spotförmigen Zusatzbeleuchtungsstrahlengang in der Objektebene erzeugte Zusatzbeleuchtungsfeld ist ein sogenanntes Spotbeleuchtungsfeld. Ein derartiges Spotbeleuchtungsfeld besitzt dabei eine vergleichsweise kleine Fläche bzw. einen vergleichsweise kleinen Durchmesser im Vergleich zu dem Hauptbeleuchtungsfeld. Diese vergleichsweise kleine Fläche des Spotbeleuchtungsfeldes wird dabei insbesondere mit einer vergleichsweise hohen Intensität beleuchtet im Vergleich zu dem Hauptbeleuchtungsfeld.
Vorteile der Erfindung
Mittels des von dem Zusatzbeleuchtungsstrahlengang in der Objektebene erzeugten Spotbeleuchtungsfelds können insbesondere vergleichsweise dunkle bzw. schwach beleuchtete Bereiche und/oder Bereiche von besonderem Interesse in der Objektebene beleuchtet werden. Somit wird gewährleistet, dass solche Bereiche der Objektebene, welche von der Hauptbeleuchtungseinrichtung bzw. dem Hauptbeleuchtungsstrahlengang nur unzureichend beleuchtet werden, mittels der
Zusatzbeleuchtungseinrichtung bzw. dem spotförmigen
Zusatzbeleuchtungsstrahlengang dennoch gut ausgeleuchtet und von einem Benutzer bzw. einem Operateur gut erkannt werden können.
Der Zusatzbeleuchtungsstrahlengang und somit das Spotbeleuchtungsfeld wird dabei insbesondere auf einen Ort in der Objektebene geführt, der eine tiefe Kavität oder eine tief liegende Gewebeschicht enthält. Bereiche des Objekts mit einer Kavität können eine Abschattung des Inneren der Kavität bewirken. Eine Abschattung kann auch durch überstehende Objektstrukturen verursacht sein. Durch die spotförmigen
Zusatzbeleuchtungsstrahlengang wird gewährleistet, dass ein derartiger Schattenwurf oder eine Abschattung dieser Orte vermieden wird. Somit wird gewährleistet, dass eine bestmögliche Beleuchtung sämtlicher Orte bzw. Bereiche in der Objektebene sichergestellt wird.
Die Hauptbeleuchtungseinrichtung kann insbesondere als eine
Schrägbeleuchtungseinrichtung ausgebildet sein. Dabei wird der
Hauptbeleuchtungsstrahlengang unter einem unter einem größeren Winkel zur optischen Achse des Operationsmikroskops als der des Zusatzbeleuchtungsstrahlengangs in die Objektebene geführt. Eine Schrägbeleuchtungseinrichtung besitzt den Vorteil, dass das
Beleuchtungslicht der Hauptbeleuchtungseinrichtung nicht vom Objekt in das Auge des Benutzers bzw. Operateurs zurückreflektiert wird.
Beispielsweise kann somit bei Operationsmikroskopen vermieden werden, dass ein Operateur geblendet und gestört wird. Derartige Schrägbeleuchtungseinrichtungen können mit geringerer Bauhöhe realisiert werden, da auf Elemente verzichtet werden kann, die den Hauptbeleuchtungsstrahlengang achsnah in das Hauptobjektiv einkoppeln und dementsprechend eine gewisse Bauhöhe bedingen.
Da bei einer Schrägbeleuchtung verstärkt die Gefahr besteht, dass Orte in der Objektebene mit tieferen Kavitäten und/oder mit überstehenden Objektstrukturen abgeschattet werden, ist es besonders zweckmäßig, diese Orte zusätzlich mittels des Spotbeleuchtungsfeldes der
Zusatzbeleuchtungseinrichtung auszuleuchten.
Insbesondere überschneiden sich das Hauptbeleuchtungsfeld und das Spotbeleuchtungsfeld zumindest teilweise. Dieser überlappende bzw. überschneidende Bereich kann somit von den übrigen Bereichen in der Objektebene abgehoben bzw. hervorgehoben werden. Somit kann die Aufmerksamkeit des Benutzers auf diesen mittels des
Spotbeleuchtungsfeldes hervorgehobenen Bereich der Objektebene gerichtet werden. Dadurch wird gewährleistet, dass ein Benutzer, insbesondere ein Operateur, einen wichtigen Bereich in der Objektebene nicht vernachlässigt. Durch zweckmäßiges Führen des
Zusatzbeleuchtungsstrahlengangs auf einen bestimmten Ort wird das Sichtfeld des Benutzers bzw. des Operateurs auf diesen bestimmten Ort gelenkt. Somit kann für den Benutzer bzw. den Operateur insbesondere eine Konzentrations- und Gedächtnisstütze geschaffen werden. Dadurch wird gewährleistet, dass sich der Benutzer bzw. Operateur bestimmten Orten des Objekts besonders widmet.
Des Weiteren kann das Hauptbeleuchtungsfeld mittels des
Spotbeleuchtungsfeldes erweitert werden. Der Objektbereich des Spotbeleuchtungsfeldes, welcher sich nicht mit dem
Hauptbeleuchtungsfeld überschneidet, kann somit zusätzlich
ausgeleuchtet werden. Durch die Zusatzbeleuchtungseinrichtung kann somit insgesamt ein größeres Beleuchtungsfeld in der Objektebene ausgeleuchtet werden als mit der Hauptbeleuchtungseinrichtung alleine. Eine Beleuchtungskurve, welche eine Intensität der Beleuchtung der Objektebene durch die Hauptbeobachtungseinrichtung angibt, kann somit durch die Zusatzbeleuchtungseinrichtung um einen zusätzlichen Peak ausgeweitet werden.
Die Hauptbeleuchtungseinrichtung und die
Zusatzbeleuchtungseinrichtung sind insbesondere vollkommen voneinander entkoppelt und unabhängig voneinander ausgebildet. Die Hauptbeleuchtungseinrichtung und die Zusatzbeleuchtungseinrichtung weisen jeweils eine eigene Lichtquelle auf. Weiterhin weisen die
Hauptbeleuchtungseinrichtung und die Zusatzbeleuchtungseinrichtung insbesondere jeweils individuelle optische Elemente zur Ausbildung und zum Führen der jeweiligen Beleuchtungsstrahlengänge, wie Blenden, Beleuchtungsoptiken oder Filter, auf, welche jeweils ausschließlich von der Hauptbeleuchtungseinrichtung oder der
Zusatzbeleuchtungseinrichtung genutzt werden. Insbesondere sind die Hauptbeleuchtungseinrichtung und die Zusatzbeleuchtungseinrichtung separate Bauteile bzw. Elemente des Operationsmikroskops und räumlich voneinander getrennt.
Insbesondere sind die Hauptbeleuchtungseinrichtung bzw. der
Hauptbeleuchtungsstrahlengang und die Zusatzbeleuchtungseinrichtung bzw. der Zusatzbeleuchtungsstrahlengang jeweils unabhängig
voneinander steuerbar, positionierbar, dosierbar und/oder justierbar. Dabei sind insbesondere sämtliche Parameter der
Hauptbeleuchtungseinrichtung bzw. des Hauptbeleuchtungsstrahlengangs und der Zusatzbeleuchtungseinrichtung bzw. des
Zusatzbeleuchtungsstrahlengangs unabhängig voneinander veränderbar. Vorzugsweise sind hierbei geometrische und/oder optische Parameter für die beiden Beleuchtungseinrichtungen unabhängig voneinander veränderbar. Geometrische Parameter beeinflussen dabei beispielsweise Ort, Form oder Durchmesser der jeweiligen Beleuchtungsfelder. Optische Parameter hingegen beeinflussen insbesondere Lichtintensität,
Farbtemperatur oder Wellenlängefn] des jeweiligen
Beleuchtungsstrahlengangs. Um geometrische Parameter zu verändern, können insbesondere einzelne optische Elemente der jeweiligen
Beleuchtungseinrichtung entsprechend angesteuert werden.
Beispielsweise kann die Position der Linsen, durch die ein
Beleuchtungsstrahlengang läuft, oder die Öffnung entsprechender Blenden sowie der Kippwinkel eines Umlenkspiegel, der den
Beleuchtungsstrahlengang in Richtung Objektebene lenkt, verändert werden, um Ort, Form und/oder Durchmesser des jeweiligen
Beleuchtungsfeldes einzustellen. Um hingegen optische Parameter zu verändern, kann die Art der Lichtquelle, deren Leistung sowie die Art und Stellung von Filtern im Beleuchtungsstrahlengang verändert werden, um Lichtintensität, Farbtemperatur und/oder Wellenlänge (n] des jeweiligen Beleuchtungsstrahlengangs zu beeinflussen. Dabei kann beispielsweise für jede Beleuchtungseinrichtung ein separates Steuergerät vorgesehen sein, welche die beiden Beleuchtungseinrichtungen steuert bzw. ansteuert. Es kann auch beispielsweise nur ein Steuergerät vorgesehen sein, welches die beiden Beleuchtungseinrichtungen separat steuert bzw. ansteuert.
Das Hauptbeleuchtungsfeld und das Spotbeleuchtungsfeld werden somit entkoppelt. Hauptbeleuchtungsfeld und Spotbeleuchtungsfeld können unabhängig voneinander an jeweilige Situationen angepasst, individuell eingestellt aufeinander abgestimmt werden.
Das Objekt in der Objektebene kann somit bestmöglich ausgeleuchtet werden, wodurch eine bestmögliche Beobachtung des Objekts für einen Beobachter gewährleistet wird. Insbesondere während einer Operation mittels des Operationsmikroskops kann somit gewährleistet werden, dass der Benutzer bzw. Operateur das Objekt, insbesondere einen zu operierenden Bereich, bestmöglich erkennen kann.
Bevorzugt ist das von dem Zusatzbeleuchtungsstrahlengang in der Objektebene erzeugtes Spotbeleuchtungsfeld um mindestens 50% kleiner als das von dem Hauptbeleuchtungsstrahlengang erzeugte
Hauptbeleuchtungsfeld. Weiter bevorzugt beträgt die Größe des
Spotbeleuchtungsfeldes 10% bis 25% des Hauptbeleuchtungsfeldes. Dabei kann der Durchmesser oder die Fläche des Spotbeleuchtungsfelds 50%, insbesondere zwischen 10% bis 25%, des Durchmessers oder der Fläche des Hauptbeleuchtungsfelds betragen.
Bevorzugt ist die Zusatzbeleuchtungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Zusatzbeleuchtungsstrahlengang über das Hauptobjektiv des
Operationsmikroskops auf die Objektebene zu führen. Der
Hauptbeleuchtungsstrahlengang und der Zusatzbeleuchtungsstrahlengang können über zweckmäßige optische Elemente eingekoppelt und auf das Hauptobjektiv des Operationsmikroskops geführt werden. Alternativ ist es auch möglich, den Zusatzbeleuchtungsstrahlengang an dem Hauptobjektiv vorbei auf die Objektebene zu führen. Dadurch kann der
Zusatzbeleuchtungsstrahlengang flexibel an den vorbestimmten Ort in der Objektebene geführt werden.
Vorzugsweise ist die Zusatzbeleuchtungseinrichtung in einem von der Hauptbeleuchtungseinrichtung unabhängigen Modul angeordnet. Dieses Modul kann insbesondere flexibel mit dem Operationsmikroskop verbunden bzw. von diesem getrennt werden.
Hauptbeleuchtungseinrichtung und Zusatzbeleuchtungseinrichtung sind somit insbesondere vollkommen voneinander getrennte Elemente des Operationsmikroskops und werden vollkommen unabhängig voneinander gesteuert.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Zusatzbeleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop sowie ein Verfahren zur Beleuchtung eines
Objektfeldes in einer Objektebene eines Operationsmikroskops.
Ausgestaltungen dieser erfindungsgemäßen
Zusatzbeleuchtungseinrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Operationsmikroskops in analoger Art und Weise.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in
Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
Figur 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Operationsmikroskops. Figur 2 zeigt schematisch ist eine Beleuchtungskurve, welche mittels einer bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Operationsmikroskops erzeugt werden kann.
In Figur 1 ist schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung eines
erfindungsgemäßen Operationsmikroskops dargestellt und mit 100 bezeichnet.
Das Operationsmikroskop 100 weist dabei einen Tubus 110 auf. In dem Tubus 110 können zweckmäßige optische Elemente wie Linsen,
Zoomsysteme und Blenden angeordnet sein (In Figur 1 der
Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt}. In Figur 1 ist beispielhaft ein Hauptobjektiv 111 des Operationsmikroskops 100 dargestellt.
Mittels eines Okulars 112 kann ein Objektfeld eines Objekts 400 in einer Objektebene durch einen Benutzer, insbesondere durch einen Operateur während einer Operation, vergrößert beobachtet werden.
Das Operationsmikroskop 100 weist weiterhin eine
Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 auf. Die
Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 weist eine Lichtquelle 210 auf. Mittels zweckmäßiger und an sich bekannter optischer Elemente 220 wird Beleuchtungslicht der Lichtquelle 210 auf einen Umlenkspiegel 230 gelenkt. In Figur 1 sind dabei lediglich beispielhaft Linsen und eine Blende als optische Elemente 220 dargestellt. Von dem Umlenkspiegel 230 aus wird das Beleuchtungslicht über das Hauptobjektiv 111 auf das Objekt 400 in der Objektebene umgelenkt.
Somit wird ein Hauptbeleuchtungsstrahlengang 240 der
Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 über die optischen Elemente 220, den Umlenkspiegel 230 und das Hauptobjektiv 111 in die Objektebene geführt. Durch die Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 wird somit ein
Hauptbeleuchtungsfeld 250 in der Objektebene ausgeleuchtet.
Ein ausgeleuchteter Bereich 410 des Objekts 400, der eine vergleichsweise tiefe Kavität aufweist, kann dabei zu einer Abschattung eines Orts bzw. Bereichs 420 des Objekts innerhalb der Kavität 400 führen. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn die Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 wie hier als eine Schrägbeleuchtungseinrichtung ausgebildet ist.
Damit ein Operateur auch diesen (teilweise] abgeschatteten Bereich 420 gut erkennen kann, ist eine Zusatzbeleuchtungseinrichtung 300
vorgesehen, die als eine Spotlight-Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist.
Die Zusatzbeleuchtungseinrichtung 300 weist eine eigene Lichtquelle 310 auf. Mittels zweckmäßiger und an sich bekannter optischer Elemente 320 wird Beleuchtungslicht der Lichtquelle 310 hier über das Hauptobjektiv 111 auf einen vorbestimmten Ort des Objekts 400 in der Objektebene geführt. Die Zusatzbeleuchtungseinrichtung 300 erzeugt dabei einen spotförmigen Zusatzbeleuchtungsstrahlengang 340, der seinerseits ein Spotbeleuchtungsfeld 350 in der Objektebene erzeugt.
Das Spotbeleuchtungsfeld 350 kann prinzipiell innerhalb oder außerhalb des Hauptbeleuchtungsfelds 250 liegen oder mit dem
Hauptbeleuchtungsfelds 250 überlappen.
Das Spotbeleuchtungsfeld 350 weist einen sehr viel geringeren
Durchmesser bzw. eine sehr viel geringere Fläche auf, als das
Hauptbeleuchtungsfeld 250. Insbesondere wird der abgeschattete Bereich 420 des Objekts 400 als bestimmter Ort mittels des Spotbeleuchtungsfelds 350 beleuchtet. Somit kann auch dieser (teilweise] abgeschattete Bereich 420 gut ausgeleuchtet werden, damit der Operateur den Bereich 420 gut erkennen kann.
Alternativ kann auch ein spezieller Bereich des Objekts 400 mittels des Spotbeleuchtungsfelds 350 ausgeleuchtet werden, auf den sich der Operateur im Zuge der Operation mit besonderer Aufmerksamkeit konzentrieren soll. Mittels des Spotbeleuchtungsfeldes 350 kann somit die Sicht des Operateurs implizit auf das Spotbeleuchtungsfeld 350 gelenkt werden. Somit kann für den Operateur insbesondere eine
Konzentrations stütze geschaffen werden.
Die Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 und die
Zusatzbeleuchtungseinrichtung 300 sind vollkommen unabhängig voneinander und vollständig entkoppelt. Die
Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 und die
Zusatzbeleuchtungseinrichtung 300 nutzen insbesondere keine gemeinsamen optischen Elemente außer dem Hauptobjektiv 111.
Insbesondere ist die Zusatzbeleuchtungseinrichtung 300 in einem separaten Modul angeordnet.
Die Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 bzw. der
Hauptbeleuchtungsstrahlengang 240 und die
Zusatzbeleuchtungseinrichtung 300 bzw. der spotförmige
Zusatzbeleuchtungsstrahlengang 340 werden jeweils unabhängig voneinander angesteuert, positioniert, dosiert und/oder justiert. Dazu wird die Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 mittels eines eigenen Steuergeräts 260 gesteuert. Die Zusatzbeleuchtungseinrichtung 300 wird hier ebenfalls mittels eines Steuergeräts 360 gesteuert. Alternativ können die Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 und die
Zusatzbeleuchtungseinrichtung 300 auch mittels eines gemeinsamen Steuergeräts gesteuert werden, jedoch vollkommen entkoppelt und unabhängig voneinander.
Mittels des Steuergeräts 260 bzw. 360 können jeweils optische Parameter bezüglich des Beleuchtungslichts der Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 bzw. der Zusatzbeleuchtungseinrichtung 300 unabhängig voneinander verändert bzw. eingestellt werden. Derartige Parameter sind insbesondere eine Intensität, Farbtemperatur und eine Wellenlänge des jeweiligen Beobachtungslichts.
Weiterhin können mittels des Steuergeräts 260 bzw. 360 geometrische Parameter bezüglich des Hauptbeleuchtungsfelds 250 bzw. des
Spotbeleuchtungsfelds 350 unabhängig voneinander verändert bzw. eingestellt werden. Derartige Parameter sind insbesondere Ort, Form und Durchmesser des Hauptbeleuchtungsfelds 250 bzw. des
Spotbeleuchtungsfelds 350. Somit werden das Hauptbeleuchtungsfeld 250 und das Spotbeleuchtungsfeld 350 vollkommen entkoppelt und unabhängig voneinander erzeugt.
Die Ausleuchtung des Objekts 400 durch das Hauptbeleuchtungsfeld 250 und das Spotbeleuchtungsfeld 350 wird im Folgenden anhand von Figur 2 detailliert erläutert.
In dem oberen Teil von Figur 2 ist das Hauptbeleuchtungsfeld 250 gemäß Figur 1 in einer Draufsicht dargestellt. Schematisch ist dabei der Bereich 420 des Objekts 400 mit tieferer Kavität dargestellt. Dieser (teilweise] abgeschattete Bereich 420 wird durch das Spotbeleuchtungsfeld 350 ausgeleuchtet.
In dem unteren Teil von Figur 2 ist eine Beleuchtungskurve des Objekts 400 bzw. der Objektebene schematisch dargestellt und mit 500 bezeichnet. Auf der vertikalen Achse ist dabei eine (mittlere] Intensität des Beleuchtungslichts dargestellt, mit dem das Objekt 400 (auf der horizontalen Achse in einer Raumrichtung aufgetragen] beleuchtet wird. Die mittlere Intensitätsverteilung des Hauptbeleuchtungsfelds 250 durch die Hauptbeleuchtungseinrichtung 200 entspricht dabei insbesondere einer Gaußkurve 510. Durch die Beleuchtung des Spotbeleuchtungsfelds 350 mittels der Zusatzbeleuchtungseinrichtung 300 erhält die
Beleuchtungskurve 500 einen zusätzlichen Peak 520.
Bezugszeichenliste
100 Operationsmikroskop
110 Tubus
111 Hauptobjektiv
112 Okular
200 Hauptbeleuchtungseinrichtung
210 Lichtquelle
220 optische Elemente
230 Umlenkspiegel
240 Hauptbeleuchtungsstrahlengang
250 Hauptbeleuchtungsfeld
260 Steuergerät
300 Zusatzbeleuchtungseinrichtung
310 Lichtquelle
320 optische Elemente
340 spotförmiger Zusatzbeleuchtungsstrahlengang 350 Spotbeleuchtungsfeld
360 Steuergerät
400 Objekt
410 Bereich des Objekts
420 Bereich mit Kavität
500 Beleuchtungskurve
510 Gaußkurve
520 Peak

Claims

Patentansprüche
1. Operationsmikroskop (100} mit einer
Hauptbeleuchtungseinrichtung (200} und einer
Zusatzbeleuchtungseinrichtung (300}, wobei die
Hauptbeleuchtungseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein
Hauptbeleuchtungsfeld (250} in einer Objektebene mittels eines über ein Hauptobjektiv (111} des Operationsmikroskops (100} geführten
Hauptbeleuchtungsstrahlengangs (240} auszuleuchten, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzbeleuchtungseinrichtung (300} dazu eingerichtet ist, einen spotförmigen Zusatzbeleuchtungsstrahlengang (340} zu erzeugen und diesen an einen vorbestimmten Ort innerhalb oder außerhalb des Hauptbeleuchtungsfelds (250} oder überlappend zu diesem in die Objektebene zu führen.
2. Operationsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Zusatzbeleuchtungsstrahlengang (340} in der
Objektebene erzeugte Spotbeleuchtungsfeld (350} um mindestens 50% kleiner ist als das von dem Hauptbeleuchtungsstrahlengang (240} erzeugte Hauptbeleuchtungsfeld (250}.
3. Operationsmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Spotbeleuchtungsfeldes (350} 10% bis 25% des Hauptbeleuchtungsfeldes (250} beträgt.
4. Operationsmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtintensität, die Farbtemperatur und/oder Wellenlängen des Zusatzbeleuchtungsstrahlengangs (340} unabhängig von den entsprechenden Größen des Hauptbeleuchtungsstrahlengangs (240} einstellbar sind.
5. Operationsmikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ort, Form und/oder Durchmesser des Spotbeleuchtungsfeldes (350} unabhängig vom Hauptbeleuchtungsfeld (250} einstellbar sind.
6. Operationsmikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzbeleuchtungseinrichtung (300} dazu eingerichtet ist, den Zusatzbeleuchtungsstrahlengang (340} über das Hauptobjektiv (111} des Operationsmikroskops (100} auf die Objektebene zu führen.
7. Operationsmikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzbeleuchtungseinrichtung (300} in einem von der Hauptbeleuchtungseinrichtung (200} unabhängigen Modul angeordnet ist.
8. Zusatzbeleuchtungseinrichtung (300} für ein Operationsmikroskop (100} nach Anspruch 7.
9. Verfahren zur Beleuchtung eines Objektfeldes in einer Objektebene eines Operationsmikroskops (100}, wobei ein
Hauptbeleuchtungsstrahlengang über ein Hauptobjektiv (111} des Operationsmikroskops (100} geführt wird, um das Objektfeld in Form eines Hauptbeleuchtungsfeldes (250} auszuleuchten, und wobei die Objektebene zusätzlich durch einen auf sie gerichteten
Zusatzbeleuchtungsstrahlengang (340} in Form eines
Zusatzbeleuchtungsfeldes (350} beleuchtet wird, dadurch
gekennzeichnet, dass als Zusatzbeleuchtungsstrahlengang (340} ein spotförmiger Beleuchtungsstrahlengang mit einem spotförmigen
Beleuchtungsfeld (350} an einem vorbestimmten Ort innerhalb oder außerhalb des Hauptbeleuchtungsfeldes (250} oder überlappend zu diesem erzeugt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Spotbeleuchtungsfeldes (350} auf eine Größe von weniger als
50%, insbesondere 10 - 25% der Größe des Hauptbeleuchtungsfeldes (250} eingestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtintensität, die Farbtemperatur und/oder Wellenlängen des
Spotbeleuchtungsstrahlengangs (340} unabhängig von den
entsprechenden Größen des Hauptbeleuchtungsstrahlengangs (240} eingestellt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lichtintensität des Spotbeleuchtungsfeldes (350} höher als die des Hauptbeleuchtungsfeldes (250} eingestellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass Ort, Form und/oder Durchmesser des
Spotbeleuchtungsfeldes (350} unabhängig von dem
Hauptbeleuchtungsfeld (250} eingestellt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zusatzbeleuchtungsstrahlengang (340} über das
Hauptobjektiv (111} des Operationsmikroskops (100} auf die Objektebene geführt wird.
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