CN103091823B - 用于体视显微镜特别是手术显微镜的照明器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于体视显微镜特别是手术显微镜的照明器件。本发明涉及一种用于体视显微镜特别是用于眼外科手术的手术显微镜的照明器件，具有：至少一个光源(10)、聚光透镜系统(14)、孔径光阑(16)、聚光镜系统(18)和物镜(22)，照明光从光源(10)通过聚光透镜系统(14)、孔径光阑(16)、聚光镜系统(18)和物镜(22)被引导到物平面(19)中，孔径光阑(16)被设置作为双孔板或者四孔板。

Description

用于体视显微镜特别是手术显微镜的照明器件

技术领域

本发明涉及用于体视显微镜特别是用于眼外科手术的手术显微镜的照明器件。本发明进一步涉及体视显微镜，特别是设置有这种照明器件的手术显微镜。

背景技术

当将体视显微镜用作眼外科手术中的手术显微镜时，对于某些应用，必须最小化显微镜的照明轴和观测轴之间的角度。结果是，垂直入射到眼睛上的光线被视网膜漫反射，眼睛的晶状体囊因此通过淡红色的透射光而可见。这个效应也被称为“红反射”。红反射的质量例如在白内障摘除术中是至关重要的。在白内障摘除术的过程中，在去除眼睛的晶状体之后，所有的组织残留必须从眼睛中去除。这只有当给予这些组织残留足够的光学对照时才能够实现。

EP 0 661 020B1公开一种用于眼外科手术的手术显微镜的可切换的照明器件。该照明系统的构造与照明系统相对应，从而在第一切换位置发光视场光阑被成像到物平面中，且光源的灯丝被成像到眼睛的视网膜上。在至少一个另一切换位置，灯丝的图像可以被转移到视场光阑的像平面上。为了确保体视照明，采用分束器对照明光束路径进行物理分离，以将光引导至观测光束路径的光轴附近。

在复杂的情况(例如，由病人眼睛的严重的色素沉着、小瞳孔或者高度白内障引起的情况)下，白内障手术所需的红反射可能并不如外科医生所希望的明显。在这种情况下，红反射可能很弱，以至于必须对待实施手术的眼睛进行特别的定向，以允许检测和去除在手术中被损坏的组织残留。

发明内容

本发明的目的因此是提供一种用于手术显微镜的照明器件，即使在上述的困难的外科手术条件下，也可以有效地获得红反射。

该目的通过具有权利要求1的特征的照明器件以及具有权利要求11的特征的相应的体视显微镜而实现。

与常规的红反射照明系统相比，用根据本发明的照明器件可以实现效率的显著提高，并且降低在外科手术中作用在眼睛上的光的总量，使得在不损坏眼睛的情况下的更长持续时间的操作成为可能。根据本发明，在外科手术中基本上所有射入眼睛的光均用于产生红反射。

例如，省略常规使用的漫射滤光片是可能的，通过消除亮度最大值，漫射滤光片使得所使用的光源不清晰地成像在视网膜上，因为根据本发明使用的光学器件不会导致灯丝清晰地成像在视网膜上。

有利的实施例为从属权利要求的主题。

孔径光阑的每个孔优选地具有(相同的)直径和与照明器件的光轴之间的相同间距。

特别有利的是，孔径光阑的每个孔与光轴之间的间距被可调节地设置。因此，照明光束路径的体视基线是可调节的，且可以最佳地适应观测光束路径以及适应显微镜的观测光束路径的体视基线。

而且，有利的是，孔径光阑的孔的直径被可变地或者可调节地设置。由此可以最佳地调节射入被观测的眼睛的光的量。

根据本发明的照明器件的特别优选的实施例，后者包括与光源相互作用的球形凹面镜。由于这种球形凹面镜的使用，不需要第二个光源就可以有效地加倍光源的照明强度。可以省略第二个光源的事实使得特别紧凑的设计成为可能。

经证实在这种情况下特别有利的是，将光源相对于照明光束路径的光轴以特定量偏心布置。由于在球形凹面镜处的反射，这然后在光源的平面上产生光源的图像，该光源的图像相对于光轴以相同的量在相反方向上偏心。

分束器被有利地布置在聚光镜系统和物镜之间。该分束器优选地被配备为物理分束器。通过这种分束器，照明光束路径和观测光束路径可以基本上彼此重合。

特别地，这种分束器的使用使得关于观测光束路径的零度照明成为可能。

经证实，除了这种零度照明(为了红反射的最佳观测)，另外还提供环境照明(特别是6度照明)是有用的。有利地，照明器件可以在零度照明和6度照明之间来回切换，同时进行零度照明和6度照明当然也是可能的。

根据本发明的照明器件的特别优选的实施例，发光视场光阑被设置在聚光透镜系统和孔径光阑之间。物平面上的照明视场可以通过这种发光视场光阑清晰地被限定，结果是可以避免由病人的眼睛的巩膜引起的且干扰外科医生的不希望的白反射。发光视场光阑被布置在聚光镜系统的焦平面上。

应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，以上所列举的特征和以下将被说明的特征可以不仅被使用在所说明的各个组合中，而且可以被使用在其他组合中或者独立地被使用。

现在将参考附图基于优选的示例性实施例进一步详细描述本发明。

附图说明

图1为具有相关联的光束路径的根据本发明的照明器件的优选实施例的简化的剖视图；

图2为根据本发明可用的孔径光阑的平面示意图；和

图3为与图1对应的剖视图，该图示出发光视场光阑优选地成像到发光视场中。

部件列表

E-1，E0，E8，E9，E19光轴上的平面

1光轴

10光源(卤素灯丝)

12玻璃圆柱体

14聚光透镜系统

16孔径光阑

16a，16b，16c，16d孔径光阑中的孔

18聚光镜系统

20分束器

22物镜

26棱镜(棱镜系统)

100照明器件

a 孔径光阑的孔的间距

b 孔径光阑的孔的直径

具体实施方式

图1示出按照用于体视显微镜的根据本发明的照明器件的优选实施例的“展开”形式的照明光束路径。换句话说，实际上将分束器20以45°的角度引入光束路径，如稍后将进一步详细说明的。例如，典型地，将照明光最初基本水平地(图1中偏转元件20左边的部件)引入至偏转元件20的左边，以及偏转之后基本垂直地(图1中偏转元件20右边的部件)引入。

所示出的照明器件的优选实施例一般标记为100。需要指出的是，仅仅示出那些对于本发明的说明必不可少的部件。为了清楚起见，为了实现光束路径的偏转除了分束器20之外还可以使用的偏转棱镜的描述已从图1的描述中被省略。

将构成光源10的卤素灯丝布置在平面E0中的玻璃圆柱体12内部。如从图1中明白的，卤素灯丝10相对于光轴1以量x(如图1所示的相对于光轴1向下)偏心布置。

球形凹面镜8被设置在平面E-1(如图1所示的在平面E0的左边)上。通过该球形凹面镜8的反射，卤素灯丝10被返回成像在平面E0上，但是相对于光轴具有相反的偏心(以光轴之上的量x)。

设置在平面E0上的卤素灯丝因此直接地，另一方面经过球形凹面镜8间接地，通过聚光透镜系统14被成像在平面E9上。为了清楚起见，图1中仅仅示出卤素灯丝的直接成像及其光学光束路径。间接成像相对于光轴1镜像对称地延伸。据此，不需设置另一卤素灯丝就可以有效地加倍照明强度。

双孔板16在平面E9上被布置作为孔径光阑。该孔径光阑16如图2所示，且包括至少两个孔16a和16b，每个孔具有直径d以及与光轴1之间的间距a/2。孔16a和16b的中心点之间的间距因此等于a。

孔16a和16b在图1中完全示意性地(为了说明的目的被旋转90°)被示出。

聚光透镜系统14将卤素灯丝10成像在平面E9上在孔径光阑16的孔16a的位置处。类似地，将通过球形凹面镜8产生的平面E0上的卤素灯丝10的图像成像在孔径光阑16的第二个孔16b上。

被配备作为双孔板或者光圈的孔径光阑16因此首先用于两个照明光束路径的机械(或者几何)分离，两个照明光束路径被配备作为体视光束路径，如以下将进一步说明的。因此，如从现有技术可知的，可以省略照明光束路径的物理分离。结果是可以避免当使用物理分束器时按照惯例发生的吸收损耗。

孔径光阑16还用于消除不希望的漫散光源。

通过孔径光阑16之后，光束路径到达聚光镜系统18，聚光镜系统18将平面E9虚拟成像在物镜22的焦平面上。因此在物镜22和位于平面E19上的病人的眼睛之间存在准直光束或者照明光束路径。换句话说，总的结果是光源10被成像在无穷远处，且通过被布置在平面E19(物平面)上的眼睛晶状体被成像在被观测的或者实施手术的病人的眼睛的视网膜上。该光束轮廓在病人的眼睛的视网膜上产生清晰限定的光斑，这是在囊(眼睛晶状体的包膜)内产生高对比度所必需的和希望的。

为了提供最好的可能的红反射，同轴照明是有必要的，即，照明光束路径的光轴1应当最大可能程度地重合在观测光束路径的光轴上。在这种情况下，小的偏转(例如高达2°，特别地0.5°至1.5°)是可忽略的，且小的偏转不会降低红反射的质量。这个要求可以通过已经提到的分束器20而满足，分束器20的分束比(反射与透射的比)可以为例如20∶80。关于反射和透射的比例的选择，传送至病人的眼睛的足够的光强和从病人的眼睛传送出通过显微镜到观测者(外科医生)的眼睛的最大可能的光强之间存在权衡。分束器20的反射比例越大，越多的光从光源10传播至病人的眼睛，而同时越少的光从病人的眼睛通过显微镜传播到外科医生。

再一次参考图2，将孔径光阑16的特别的性质和可能的变化讨论如下。

当仅仅设置两个前面讨论的孔16a和16b时，孔径光阑16表示双孔板。另外的孔16c和16d(在图2中以虚线所示出的)可以获得四孔板或者“双-双孔板”。通过这种配置，通过将另外的据此所获得的照明光束路径重合在用于助手的观测光束路径上，还可以为第二位观测者(外科医生的助手)产生优异的红反射。

改变孔径光阑16的孔的直径d也允许病人的眼睛的视网膜上的各个光斑的直径被改变。同时，也因此可以改变传送到病人的眼睛上的光量。因此通常将孔径光阑16的孔设置为具有可变的直径，以使外科医生和/或助手可以在手术之前或手术过程中使孔径光阑最佳地适应特定的情况。

另外，两个孔16a和16b之间的间距a以及对应的孔16c和16d之间的间距可以被可变地设置。改变这些间距允许两个照明光束路径的体视基线被调节，且尽可能精确地适应对应的观测光束路径的体视基线。

在聚光透镜系统14和孔径光阑16之间的平面E8上设置另一光阑经证实是特别有利的。这是发光视场光阑15。这种光视场光阑在平面E8上的设置带来照明的实现。发光视场光阑15(以及因此平面E8)位于聚光镜系统18的焦平面上，结果是，产生在无限远处的视场光阑的图像。发光视场光阑15的设置确保物镜22在平面E19上产生清晰限定的照明视场或者发光视场。因此，例如，可以选择发光视场，以可以避免由巩膜引起的干扰外科医生的白反射。

图3再一次示出发光视场光阑15在平面E19上的发光视场(病人的眼睛的角质层)的优选的成像。可以看见从平面E8上的视场光阑15行进的光束。如已经提到的，视场光阑15位于聚光镜系统18的焦平面上。在通过聚光镜系统18之后，物镜22在平面19上产生清晰成像。总的结果是，已经提到的在平面E19上的清晰限定的发光视场。

根据如图1和图3所示的优选实施例，聚光镜系统18由三个透镜构成，且物镜22由两个透镜构成。具有不同数量的透镜的实施例当然是可能的和有用的。

在图3的描述中，示出在同样示出的孔径光阑16和聚光镜系统18之间的棱镜或者棱镜系统26，照明光束路径在到达图1所示的分束器20之前通过棱镜或者棱镜系统26被偏转和/或压缩。这种棱镜或者棱镜系统26的使用是可选的。有利地，棱镜或者棱镜系统26用于精确地引导照明光束路径。与图1中分束器20的描述类似，以展开的方式示出棱镜或者棱镜系统26。在图3中未示出分束器20。

如以上已经提到的，卤素灯丝首先被成像在孔径光阑16的平面E9上。以降低在卤素灯丝中可辨认的亮度差异(亮度最大值和亮度最小值之间的差异)的方式发生该成像。特别地，降低亮度最大值的光强。因为平面E9与病人的眼睛的视网膜是共轭的，并且因为视网膜上的亮度最大值因此也被降低，故省略在常规照明器件中使用的漫射滤光片是可能的。然而，优选地使用这样的漫射滤光片，该漫射滤光片可以布置在例如聚光透镜系统中。由此显著提高照明光束路径的效率。

有利地，在光源10和分束器20之间设置挡板或者散射光屏(图1中未示出)。这使得防止观测光束路径受重合在观测光束路径上的照明光束路径负面影响成为可能。

除了所示出的红反射照明，还提供可以同样地被配备为照明的环境照明是有用的。该光束路径的光轴(与红反射照明分开)与观测光束路径的光轴典型地形成大约6°的角度。因此环境照明也可以被称为“6度照明”。

Claims (12)

1.一种用于体视显微镜的照明器件，具有：至少一个相对于照明光束路径的光轴(1)以非零量(x)偏心的光源(10)、与所述光源(10)相互作用的球形凹面镜(8)、聚光透镜系统(14)、孔径光阑(16)、聚光镜系统(18)和物镜(22)，照明光从所述光源(10)通过所述聚光透镜系统(14)、所述孔径光阑(16)、所述聚光镜系统(18)和所述物镜(22)被引导到物平面(19)中，所述球形凹面镜(8)用于形成从所述光源(10)相对于所述光轴(1)以非零量相反地偏心的所述光源(10)的间接成像，

其特征在于，所述孔径光阑(16)被设置作为具有两个孔(16a，16b)的双孔板或者具有四个孔(16a，16b，16c，16d)的四孔板。

2.根据权利要求1所述的照明器件，其特征在于，所述体视显微镜为用于眼外科手术的手术显微镜。

3.根据权利要求1所述的照明器件，其特征在于，所述孔径光阑(16)的每个孔(16a，16b；16a，16b，16c，16d)具有直径(d)和与所述照明光束路径的光轴(1)之间的间距(a/2)。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的照明器件，其特征在于，所述孔径光阑的每个孔与所述光轴(1)之间的间距被可调节地设置。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的照明器件，其特征在于，所述孔径光阑(16)的孔的直径(d)被可调节地设置。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的照明器件，其特征在于布置在所述聚光镜系统(18)和所述物镜(22)之间的分束器(20)。

7.根据权利要求1至3中的任一项所述的照明器件，其特征在于，所述照明器件表现为关于观测光束路径的零度照明。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的照明器件，其特征在于，所述照明器件表现为另外的环境照明。

9.根据权利要求8所述的照明器件，其特征在于，所述另外的环境照明是6度照明，所述照明光束路径的所述光轴与观测光束路径的光轴形成6°的角度。

10.根据权利要求1至3中的任一项所述的照明器件，其特征在于设置在所述聚光透镜系统(14)和所述孔径光阑(16)之间的发光视场光阑(15)。

11.一种体视显微镜，具有根据前述权利要求中的任一项所述的照明器件。

12.根据权利要求11所述的体视显微镜，其中所述体视显微镜是用于眼外科手术的手术显微镜。