CN111031892A - 用于由致动器驱动调节变倍器的放大级别的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置，利用该装置可以通过电机来调节放大级别，特别是基于伽利略望远镜系统的变倍器的放大级别。在根据本发明的装置中，变倍器具有传感器，该传感器用于将当前存在的放大级别发送至控制单元；在控制单元中存储有在变倍器上存在的放大级别对根据大小组织的放大级别序列的分配方式。对于使用者而言，存在用于选择放大级别的连接到控制单元的操作元件。为了设置使用者经由操作元件选择的放大级别，变倍器具有致动器，该致动器连接到控制单元以接收适当的控制信号。通过使用该装置，可以通过电机来调节放大级别，特别是基于伽利略望远镜系统的放大选择器的放大级别。尽管该解决方案特别是为裂隙灯和具有目镜的手术显微镜特别提供的，但是该解决方案也可以应用于其他眼科装置或来自其他技术领域的装置。

Description

用于由致动器驱动调节变倍器的放大级别的装置

技术领域

本发明涉及一种装置，利用该装置可以通过致动器来调节放大级别，特别是基于伽利略望远镜系统的变倍器的放大级别。

背景技术

从现有技术中已知许多为此目的的技术方案。

例如，在裂隙灯和手术显微镜上实现放大率变化的部件优地选布置在光路的准直区域中。该部件通常由具有三个或更多通道的圆柱形元件组成，这些通道通过旋转进入光路。通常，圆柱形元件具有自由的、与方向无关的通道，该通道对应于放大倍数1。

在其他可用通道中，在每种情况下布置至少两个光学元件，使得它们形成伽利略望远镜。在伽利略望远镜的情况下，根据方向使用光路以实现光束横截面的(平行)扩展或(平行)缩小，这相当于图像的放大或缩小。因此，带有伽利略望远镜系统的通道是与方向相关的，并且每个通道都提供两个放大级别。

然而，这里的缺点在于，对于五向变换器，不可能通过连续旋转(沿一个方向)来实现放大的升序或降序。为了连续增大或减小放大级别，在至少一次改变的情况下，需要进行一次正向旋转然后反向转旋的两个步骤。

为此，图1示出了裂隙灯的变倍器的操作按钮1的示意图。操作按钮1上存在的数值仅用于说明增大或减小的放大级别，并不与实际的光学放大值相对应。从图1可以明显看出，应将操作按钮1逐渐向左旋转，以将放大倍数从5逐渐增加到8，再进一步增加到12。从倍率12到倍率20，需要双步，而从倍率20到倍率32，则需要方向反转(即，向右)的步骤，以便以最少的切换过程达到相应的放大倍数。这将由深灰色箭头2表示。

为了逐渐地减小放大倍数，同样需要在其他放大级别之间使用双步和方向反转，这由浅灰色箭头3表示。这导致大多数操作者不(无法)知道如何移动变倍器来扩大视场或提高分辨率的情况。

特别是对于裂隙灯和带有目镜的手术显微镜上的变倍器，这意味着操作者只需进行反复试验，有时甚至立即实现所需的改变。否则，操作者看着变倍器，以便将其置于正确的位置。

两种方法都不是很直观，并且在很大程度上中断了检查过程。由于操作者离开目镜并将目光转向变倍器，他被迫重新聚焦眼睛。有时他甚至为此需要戴阅读用放大镜。

此外，在此过程中，他也失去了对患者的控制，并且增加了他对待检查的眼睛中所关注的方面的细节从其视野中丢失的风险，并且在放大倍数改变后，他必须费力地查找并再次找到它。

从现有技术中已知其他技术方案，其中，通过电机来调节变倍器的放大级别。

视觉与眼科学研究协会(ARVO)是世界上最大的眼与视觉研究者聚会，每年吸引来自75个以上国家的11000多名参与者。

在其年度会议上，报告了眼科的趋势和新发展，诸如与裂隙灯相关的趋势和新发展。

Jean-Marie A.Parel等人在2012年推出了一种针对患者无法进入区域的遥控立体裂隙灯[1]。为此，对Carl Zeiss Meditec AG的裂隙灯进行了改装，以实现电动化运动机构。此外，入射角、宽度、高度、强度和裂隙的放大倍数由计算机系统控制。摄像机捕获的图像或视频可以经由集成的图形用户界面实时显示，并经由局域网、互联网和卫星进行发送。

在2016年的年度会议上，Jean-Marie A.Parel等人报道了第二代遥控立体裂隙灯[2]。这次会议的主要重点是改进的功能集，该功能集可以经由网络或互联网连接将实时立体影像和双向音频通信实时发送至专门的眼科研究机构。

在两个机构之间成功测试了第二代遥控立体裂隙灯，其中，裂隙灯在印度使用，而图像和音频通信则发送至美国。

对第二代遥控立体裂隙灯的成功测试表明，即使在农村地区也可以使用该仪器，尤其不需要专家或医生在现场。

然而，出于无法解释的原因，即使在高度现代化的遥控裂隙灯原型中，使用者也无法获得放大倍数变化的实际具有逻辑性的序列。为此，图2示出了根据[2]的遥控裂隙灯的操作者界面。上面的图像显示了整个操作者界面4，下面的图像仅列出了放大倍数5的设置选项。显然，放大级别不会形成连续增加的序列6。因此，原位操作是困难的并且与已经提到的缺点相关。

文献：

[1]Jean-Marie A.Parel等人；“可对无法进入的患者进行成像的遥控立体裂隙灯(Remote Controlled Stereo Slit-Lamp for Imaging Inaccessible Patients)”；2012年3月的ARVO年会；lOVS，第53卷，3633

[2]Jean-Marie A：Parel等人；“第二代机器人遥控立体裂隙灯(SecondGeneration Robotic Remote Controlled Stereo Slit-Lamp)”；2016年9月的ARVO年会；lOVS，第57卷，1721。

发明内容

本发明的目的是，提出一种解决方案，以简化由致动器驱动的对光学变倍器的放大级别的调节。尤其是，放大倍数变化对于操作者应该尽可能简单和直观。在此情况下，该解决方案应适用于裂隙灯或手术显微镜，特别是那些具有目镜和/或基于伽利略望远镜系统的系统的裂隙灯或手术显微镜。

该目的通过一种用于由致动器驱动调节对变倍器的放大级别的装置来实现，该变倍器具有传感器，该传感器用于将当前存在的放大级别发送至控制单元，在该控制单元中存储有存在于变倍器上的放大级别到根据大小排序的放大级别序列的分配方式，用于选择呈现给使用者的放大级别并连接到控制单元的操作元件，以及用于设置由使用者经由操作元件选择的放大级别的变倍器具有致动器，该致动器连接到控制单元以接收相应的控制信号。

根据本发明，该目的通过独立权利要求的特征来实现。优选的改进方案和实施例为从属权利要求的主题。

本发明涉及一种可以利用致动器来调节放大率的装置。尽管该解决方案尤其旨在用于裂隙灯和带有目镜的手术显微镜上的变倍器，但该解决方案原则上也可以用于其他眼科器械或其他技术领域的器械中。特别地，该装置还适用于基于伽利略望远镜系统的变倍器。

具体实施方式

下面根据示例性实施例详细描述本发明。

所提出的装置用于致动器驱动的放大级别的调节，尤其是基于伽利略望远镜系统的放大级别变换器的调节。

根据本发明，变倍器具有用于将当前存在的放大级别发送至控制单元的传感器以及用于设置由使用者经由操作元件选择的放大级别的致动器。

为此，传感器必须连续监测设置的放大倍数，并且将其绝对地(优选地)或作为相对值提供给控制单元。在此，绝对位置的检测具有以下优点：当整个器械开启时，立即知道变倍器的当前位置。此外，在检测绝对位置时，先前启用哪个放大级别以及调节是致动器驱动的还是手动的都无所谓。

在检测相对位置时，在开启整个器械后需要进行“定位运行”，并且在某些情况下会不时地确定变倍器与固定标记的相对位置。然后，必须监测变倍器中的每个运动或变化，并将其发送至控制单元。

根据本发明，传感器值到每个放大级别以及可能的放大级别的序列的分配方式存储在控制单元中。该分配方式包含达到下一个更大或更小的放大状态所需的切换步骤数。

对于使用者可用的用于选择放大级别的操作元件连接到控制单元。

控制信号从传感器检测到的当前存在的放大级别，由控制单元发送至变倍器处存在的致动器，放大级别由使用者经由操作元件选择，并且在控制单元中存储有存在于变倍器的放大级别到根据大小排序的序列的分配方式，并且因此所述致动器设置使用者选择的新放大级别。

对于视觉印象的改变，使用者仅需要确定他需要更大的视野还是更高的放大倍数(因此需要较小的视野)。因此，他操纵操作元件，使得控制单元生成相应的控制信号，将所述控制信号发送至变倍器的致动器，并因此根据控制信号设置下一个较小的放大级别或下一个较大的放大级别。

根据第一有利实施例，变倍器具有对于每个存在的放大级别一一对应的磁编码。在这种情况下，用于将当前存在的放大率发送给控制单元的传感器可以为基于霍尔效应的一个传感器或多个传感器。这样就可以利用已经提到的优点检测绝对位置。

特别是在安装空间有限的情况下，可以以如下方式执行磁编码，使得待检测的磁体例如为在仅一个轨道上以不同的磁极方向和不同的安装深度交替布置，并且由霍尔传感器检测不同的磁通密度。

在磁性霍尔传感器系统中，还可以使用基于格雷码编码的磁体布置。后者允许对切换时可能发生的任何错误状态进行简单分析。

对于放大级别的绝对编码，也可以使用光学(例如叉形或反射式联接器)或电感式联接器。

根据第二有利实施例，另外存储在控制单元中额外存储有例程，该例程包含在到达相应的最终位置之后的进一步程序。

原则上，在达到最大或最小放大级别时，变倍器不会向前切换，并且使用者必须沿相反方向移动操作元件以进行改变。另外，系统仍可以向使用者提供到达终点的声音或视觉反馈。

另一有利的实施例涉及用于使用者的操作元件。例如，对于使用者可用的是仅一个操作元件或两个操作元件、或用于“变大”和“变小”的功能来选择放大级别，或者可以使用单独的操作元件来选择每个放大级别。

然而，如果对于使用者，仅有一个操作元件可用以选择放大倍数，则应有可能多次操纵该操作元件，以便使放大倍数改变不止一个倍率。传感器、控制单元和致动器应能够一个接着另一个地立即执行。

在对于每个放大级别使用单独的操作元件的情况下，使用者可以直接选择他想要的放大级别，而不仅是逐步地进行调节。

开关、按钮、旋钮、脚踏板或操纵杆和触摸板用作操作元件。

另一个有利的实施例涉及存在于变倍器处的致动器。用于调节变倍器的致动器优选为电动机，该电动机直接或经由变速箱安装在其轴上，并且被设计成使得它也可以(优选地)用手移动。然而，致动器也可能是变倍器的一部分，作为圆形线性或行波马达，并且不可能进行手动调节。

根据另一实施例，用于检测变倍器的绝对位置的传感器集成在致动器中。

在此，致动器控制装置可以设计为：在达到所选的放大级别后致动器关闭，致动器被提供不同于工作电压的辅助电压或保持全电压。

特别有利，变倍器上的传感器被设计成还捕获手动进行的运动并且将当前存在的放大级别发送至控制单元。

这样做的优点在于，即使手动调节变倍器，也可以捕获其绝对位置并将其发送至控制单元。

另一个有利的实施例涉及控制单元，该控制单元被设计为使用当前存在的放大级别、由使用者经由操作元件选择的放大级别并且在控制单元中存储的分配方式以生成适当的控制信号并将其发送至致动器。

优选地，控制单元还被设计为记录经由光学、声学或类似方式传讯给使用者的放大变化或到达的最终位置。

可以在对于查看来说符合人体工程学的位置上或在操作元件附近的显示元件上提供关于当前设置的放大倍数的视觉反馈。此外，可以给出关于工作状态的信息，例如在听觉上或触觉上到达当前的最终位置的信息。在此，可以经由另外存在的成像单元显示当前的放大级别。

本发明所基于的变倍器具有一个自由通道和各自具有伽利略望远镜系统的两个通道，这些通道以约60°错开地布置，并且可以通过旋转运动进入光路；然而，所述变倍器同样可以只刚好具有2个通道(例如，1个自由通道，1个光学通道)，或者总共不止3个通道。

自由通道双向地存在(分别为前向和后向)，而没有提供与之相关的用途。根据最后的有利实施例，倍率变换器具有一个或多个光学元件，如果变换器沿一个方向取向，则光学元件可选地可插入到自由通道中，如果变换器沿另一相应的方向取向，则光学元件可以不插入。结果，可以使变倍器的自由通道在至少一个方向上光学地激活。因此有可能例如为三倍或五倍变倍器的通常离散的放大级别增加一个附加倍率。例如，这对于特别高的放大倍数或大视野是有利的。根据变倍器的方向，可以插入或阻止插入一个或多个附加光学元件。这可以通过经由传感器和控制单元评估位置来实现，或者通过使用机械部件的简单措施来实现，该机械部件在例如经由小齿轮、凸轮、重力或弹簧元件枢转通过时激活和停用光学元件。

在这种情况下，可插入变倍器的自由通道中的光学元件例如为附加的透镜，从而可以另外在光学上使用两个自由通道中的一个。

利用根据本发明的解决方案，提供了一种装置，利用该装置可以以致动器驱动的方式调节基于伽利略望远镜系统的变倍器的放大级别。特别地，该装置的特征在于，放大变化对于操作者而言是简单而直观的。在第二独立实施例中，通过使用具有选择性光学效果的两个自由通过方向中的一者，可以将可用放大倍数或视场直径的范围增加另外的级别。

尽管该解决方案尤其旨在用于裂隙灯和带有目镜的手术显微镜上的变倍器，但该解决方案原则上也可以用于其他眼科器械或其他技术领域的器械中。

可以看出该装置的特殊优点在于，裂隙灯或带有目镜的手术显微镜的使用者可以改变放大级别而无需将目光从目镜上进而不从待检查的眼睛上移开。如果使用者考虑需要更大的视野或更高的放大倍数，则可以操纵相应的操作元件。

此处描述的解决方案也可以类似地应用于使用摄像头代替目镜并在监视器上显示图像的系统。

Claims (21)

1.一种用于由致动器驱动调节变倍器的放大级别的装置，其特征在于，所述变倍器具有至少一个传感器，所述传感器用于检测当前存在的放大级别并将所述放大级别发送给控制单元，在所述控制单元中存储有将存在于所述变倍器上的所述放大级别分配到根据大小排序的放大级别序列的分配方式，用于选择所述放大级别的操作元件被呈现给使用者并连接到所述控制单元，并且用于设置由使用者经由所述操作元件选择的所述放大级别的所述变倍器具有致动器，所述致动器连接到所述控制单元以接收相应的控制信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于将当前存在的所述放大级别发送至所述控制单元的所述传感器被设计用于检测所述变倍器的绝对位置。

3.根据权利要求1和2所述的装置，其特征在于，所述变倍器具有对于每个存在的所述放大级别一一对应的磁编码，并且用于将当前存在的所述放大级别发送至所述控制单元的传感器基于霍尔效应。

4.根据权利要求1和2所述的装置，其特征在于，存储在所述控制单元中的所述分配方式还包含例程，所述例程包含如何处理当所述变倍器处于相应的最终位置时接收到的控制信号的程序。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，对于使用者，仅有一个用于选择放大级别的操作元件可用。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，对于使用者，有正好两个用于选择放大级别的操作元件可用。

7.根据权利要求1和6所述的装置，其特征在于，对于使用者，可用以选择放大级别的所述操作元件可以在触觉上区分。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，使用者被提供有针对每个所述放大级别的单独的操作元件来选择放大级别。

9.根据权利要求1和5至8所述的装置，其特征在于，开关、按钮、旋钮、脚踏板或操纵杆和触摸板被用作所述操作元件。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于调节所述变倍器的致动器为电动机，所述电动机直接地或经由变速器固定在所述电动机的轴，并且被设计为使得所述变倍器也能够被手动移动。

11.根据权利要求1和10所述的装置，其特征在于，用于检测所述变倍器的绝对位置的所述传感器被集成在所述致动器中。

12.根据权利要求1至3所述的装置，其特征在于，所述变倍器处的传感器被设计为还捕获手动进行的移动并且将当前存在的所述放大级别发送至所述控制单元。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元被设计为使用当前存在的所述放大级别、由使用者经由所述操作元件所选择的所述放大级别和在所述控制单元中存储的所述分配方式来生成适当的控制信号并将所述控制型号发送至所述致动器。

14.根据权利要求1和13所述的装置，其特征在于，所述控制单元还被设计为记录经由光学、声学或类似方式传讯给使用者的实现的放大变化或到达的最终位置。

15.根据权利要求1和13所述的装置，其特征在于，所述控制单元还被设计为经由额外存在的成像单元来示出当前的放大级别。

16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变倍器基于伽利略望远镜系统。

17.根据权利要求1和16所述的装置，其特征在于，所述变倍器具有一个自由通道和各自具有伽利略望远镜系统的两个通道，所述自由通道和所述两个通道以约60°错开地布置并且通过旋转运动而进入光路中。

18.根据权利要求1和16所述的装置，其特征在于，所述变倍器具有一个自由通道和具有伽利略望远镜系统的至少一个通道，所述自由通道和所述至少一个通道以均匀分布的方式布置并且通过旋转运动而进入光路中。

19.根据权利要求1、16、17和18所述的装置，其特征在于，所述变倍器具有至少一个光学元件，所述光学元件只能沿一个方向并且不能沿相反方向插入所述变倍器的自由通道中。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，可插入所述变倍器的所述自由通道中的所述光学元件为另一伽利略望远镜系统。

21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，当沿预定方向激活所述自由通道时，可插入所述变倍器的所述自由通道中的所述光学元件自动地插入。

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