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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Stereomikroskop mit einem ersten
und einen zweiten Hauptstrahlengang, deren Abstand eine Stereobasis definiert,
wobei durch die Mitte der Stereobasis parallel zu den Hauptstrahlengängen
eine Mikroskopachse verläuft, und mit einer optischen Strahlenteilereinrichtung
zur Erzeugung eines Assistenten-Strahlengangs und eines Dokumentations-Strahlengangs.
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Solche
Stereomikroskope werden insbesondere bei ophthalmologischen und
neurochirurgischen Operationen eingesetzt. Der Strahlteilereinrichtung ist
in solchen Fällen ein Binokulartubus nachgeordnet, durch
den der Chirurg oder Hauptoperateur das Objekt stereoskopisch betrachten
kann. Derartige Stereomikroskope können vom Teleskop-Typ
(Galilei-System) sein, wobei ein für beide Hauptstrahlengänge
gemeinsames Hauptobjektiv am Mikroskopkörper angeordnet
ist. Es sind auch Stereomikroskope vom Greenough-Typ bekannt, bei
denen für jeden Hauptstrahlengang ein Objektiv vorgesehen
ist. Häufig ist dem Objektiv ein Vergrößerungswechsler
oder ein Zoomsystem nachgeschaltet. Hierdurch ist es möglich,
verschiedene feste Vergrößerungen oder einen kontinuierlichen
Vergrößerungsbereich zu erzielen. Für
jeden der beiden Kanäle (Hauptstrahlengänge) des
Stereomikroskops ist jeweils ein Kanal eines Vergrößerungswechslers
(Zoomsystems) vorgesehen, wobei beide Vergrößerungswechsler-/Zoomsystem-Kanäle
synchron einzustellen bzw. zu verstellen sind. Bei einem solchen
Aufbau ist die genannte Strahlteilereinrichtung zweckmäßigerweise
dem Vergrößerungswechs ler/Zoomsystem nachgeschaltet. Derartige
Stereomikroskope sind hinlänglich bekannt und sollen daher
vorliegend nicht im Detail erörtert werden.
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Beim
Einsatz eines solchen Stereomikroskops als Operationsmikroskop wird
häufig ein Assistenten-Strahlengang aus einem der beiden
oder aus beiden Hauptstrahlengängen ausgekoppelt (ausgeblendet)
und an eine Schnittstelle für einen Assistententubus gelenkt,
wobei der Assistent oder Mitbeobachter über diesen Assistententubus
ein Bild des Objekts betrachten kann. Bei Auskopplung des Assistenten-Strahlengangs
aus nur einem der beiden Hauptstrahlengänge liegt ein monoskopisches
(nicht räumliches) Bild vor. Jedoch kann im Assistententubus
eine Aufspaltung eines solchen Assistenten-Strahlengangs in zwei
Kanäle (geringerer Stereobasis) erfolgen, wodurch ein stereoskopisches
Bild geringeren räumlichen Eindrucks erhalten werden kann.
Weiterhin ist es zweckmäßig und bekannt, ein Dokumentations-Strahlengang
auszukoppeln, der einem Dokumentationsmodul oder einer Dokumentationseinrichtung
zugeführt wird. Bei diesen Dokumentationsmodulen kann es
sich beispielsweise um elektrooptische Aufnehmer (CCD-Arrays) oder
andere Bildspeicher handeln, die Bildfolgen oder Einzelbilder aufnehmen
und speichern können. Mittels solcher Dokumentationseinrichtungen
kann beispielsweise der Verlauf einer Operation zu Dokumentationszwecken
festgehalten oder einzelne Bilder des Objekts zur späteren
Analyse gespeichert werden.
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Es
sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass die Begriffe
Assistenten-Strahlengang und Dokumentations-Strahlengang lediglich
zur besseren Anschaulichkeit der Verwendung des erfindungsgemäßen
Stereomikroskops gewählt wurden und durch die allgemeinen
Begriffe ”Sekundär-Strahlengang” bzw. ”Tertiär-Strahlengang” ersetzt
werden können, sofern diese Strahlengänge anderweitige Verwendung finden
sollen. Im Folgenden soll aus Gründen der Einfachheit von
Assistenten- und Dokumentations-Strahlengängen die Rede
sein, ohne dass die Erfindung auf ein Stereomikroskop mit entsprechenden
Assistenten- bzw. Dokumentationsmodulen beschränkt sei.
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Bei
den genannten Operationsmikroskopen besteht der Wunsch, den Assistenten
oder Mitbeobachter wahlweise auf der linken oder rechten Seite des
Mikroskops zu platzieren. Es ist zu diesem Zweck bekannt, sowohl
aus dem linken, als auch aus dem rechten Hauptstrahlengang einen
Assistenten-Strahlengang auszukoppeln und zu einer entsprechenden
Schnittstelle am Mikroskopgehäuse zu führen. Ist
das entsprechende Mikroskop jedoch nur mit einem Assistententubus
ausgestattet, so muss dieser bei einem Assistentenwechsel von der
einen auf die andere Seite ummontiert werden. Eine solche Montage
birgt Gefahren und Sterilitätsprobleme in sich. Die Ausstattung
mit zwei fixen Assistententuben wäre aus Gewichts- und
Kostengründen nicht vorteilhaft.
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Es
gibt weiterhin Lösungen, bei denen der Assistententubus
in einer horizontalen Ebene schwenkbar ausgebildet ist. Die Horizontalebene stellt
hierbei eine Ebene dar, die senkrecht auf der die beiden Hauptstrahlengänge
des Stereomikroskops enthaltenden Ebene steht. Diese Lösungen
bedingen zwei zusätzliche, zu den beiden Stereo-Hauptstrahlengängen
parallel verlaufende Assistenten-Hauptstrahlengänge mit
der Folge eines aufwendigen vierstrahligen Mikroskopaufbaus. Weiterer
Nachteil solcher Lösungen ist, dass erst der Hauptbeobachtertubus
entfernt oder zumindest weggeklappt werden muss, bevor der Assistententubus
geschwenkt werden kann.
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Aus
der
EP 1 486 813 A1 ist
ein Stereooperationsmikroskop mit einem Assistententubus bekannt,
der an der Rückseite des Mikroskops in einer Parallelebene
zu den Stereo-Hauptstrahlengängen schwenkbar angeordnet
ist. Der Hauptbeobachtertubus ist hierbei an der Vorderseite des
Mikroskops angeordnet. Der Assistententubus ist auf der Rückseite des
Mikroskops nach hinten hinaus geführt und kann je nach
gewünschter Position des Assistenten von der linken auf
die rechte Seite und zurück geschwenkt werden. Die Auskopplung
eines Dokumentations-Strahlenganges ist hier nicht angesprochen. Bei
einer derartigen Anordnung ist aus Stabilitätsgründen
das Anbringen eines Gegengewichts an den schwenkbaren Assistententubus
von Vorteil. Dies gestaltet sich in der Praxis aber ebenfalls aus
Kosten-, Gewichts- und Justiergründen als nachteilig.
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Aus
der
DE 195 04 427
B4 ist ein Stereomikroskop mit einer Singleoptik, d. h.
mit nur einem Kanal, bekannt, wobei dem Hauptobjektiv und einem Vergrößerungswechsler
ein Strahlteiler-Element nachgeschaltet ist. Das Strahlteiler-Element
koppelt aus dem Primär-Beobachtungsstrahlengang einen Sekundär-Beobachtungsstrahlengang
aus. Bei dem Strahlteiler-Element handelt es sich um drei separate Prismen.
Dem Strahlteiler-Element nachgeschaltet sind zwei benachbart zueinander
angeordnete optische Elemente, die ein Zwischenbild des betrachteten
Objekts liefern, das von zwei elektrooptischen Bildaufnehmern detektiert
wird. Ein solcher Aufbau ist für ein Video-Stereomikroskop
geeignet. Auch der Sekundär-Beobachtungsstrahlengang wird
auf einen solchen Bildaufnehmer abgebildet. Die gesamte Optik des
Sekundär-Beobachtungsstrahlengangs einschließlich
des Strahlteiler-Elements ist um eine Drehachse drehbar gelagert,
die durch die gemeinsam von Primär- und Sekundär-Beobachtungsstrahlengang
genutzten Pupille verläuft. Diese vorgeschlagene Konstruktion
ist für ein zweistrahliges Stereomikroskop nicht geeignet.
Das Strahlteiler-Element dreht sich hier um einen entsprechend breiten Kanal
des Haupt strahlengangs. Auch in dieser Schrift ist die Auskopplung
eines weiteren Tertiär- oder Dokumentations-Strahlengangs
nicht angesprochen.
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Schließlich
ist aus der
US 5,552,929 ein
Stereomikroskop mit einem Hauptbeobachtertubus, einem Mitbeobachtertubus
sowie einem Dokumentationsausgang bekannt. Auch hier handelt es
sich um ein sogenanntes ”Single Optical System”,
bei dem die Aufspaltung in zwei Strahlengänge erst im Tubus vorgenommen
wird. Die Auskopplung der Strahlengänge in einen Strahlengang
für den Haupt- und Mitbeobachter findet durch Strahlteiler
statt, die in einem entsprechend breiten Kanal des Hauptstrahlengangs angeordnet
sind. Die dort vorgeschlagene Konstruktion ist nicht für
zweistrahlige Stereomikroskope geeignet, da sich bei letzteren bei
einem Verschwenken eines Tubus das Bild mitdrehen würde.
Folglich müssten wiederum Prismen vorgesehen werden, die ein
Rückdrehen des Bildes bewirken. Ein ähnliches System,
allerdings ohne Dokumentationsausgang, ist aus der
EP 0 363 762 B1 bekannt.
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Bei
anderen bekannten zweistrahligen Stereomikroskopen wird bisher ein
sogenannter (Semi-)Stereoassistent seitlich am Strahlenteiler angeschlossen.
Dieser ist nicht schwenkbar, da auf der gegenüberliegenden
Seite bereits die (Video-)Dokumentation angeschlossen ist, der der
zweite Hauptstrahlengang zugeführt wird. Die fehlende Möglichkeit
des Assistentenwechsels ist für die Benutzer hier im höchsten
Maße nachteilig. Andere, bereits angesprochene Lösungen,
verwenden einen vierstrahligen Mikroskopaufbau, der zu Stereomikroskopen
in einer wesentlich höheren Preisklasse führt.
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Die
EP 1 308 766 B1 betrifft
ein Operationsstereomikroskop mit zwei ersten Strahlteilern in den beiden
Hauptstrahlengängen, die einen Teil des Beobachtungsstrahlungsgangs
zu links und rechts vom Hauptbeobachter beobachteten Videokameras
auskoppeln. Mittels Strahlumlenkelementen wird ein weiterer Teil
des Lichts des Beobachtungsstrahlengangs zu einem Hauptbeobachter-Tubus
gelenkt, während der andere Teil zu einem Mitbeobachter-Tubus
gelenkt wird, der gegenüber dem Hauptbeobachter-Tubus angeordnet
ist. Um dem Assistenten die Möglichkeit einzuräumen,
seitlich (also links oder rechts) vom Hauptbeobachter in das Mikroskop
zu blicken, ist eine um 90° drehbare Reflexionseinrichtung
vorgesehen, die den Assistenten-Strahlengang entsprechend umlenkt.
In diesem Fall befindet sich der nur noch eine Dokumentationsanschluss
dann gegenüber dem Assistenten und seitlich vom Hauptbeobachter.
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Aus
der
DE 101 57 613
A1 sind verschiedene Anordnungen eines Operationsmikroskops
offenbart, bei denen entweder der Mitbeobachter gegenüber
dem Hauptbeobachter angeordnet ist, wobei in diesem Fall der Mitbeobachter
ein stereoskopisches Bild sieht, oder der Mitbeobachter seitlich
vom Hauptbeobachter angeordnet ist, wobei der Mitbeobachter in diesem
Fall das Mikroskopbild monoskopisch betrachtet. Strahlengänge
für eine Dokumentationseinrichtung sind hier nicht vorgesehen.
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Des
weiteren ist aus der vorangemeldeten, jedoch zum Zeitpunkt der Anmeldung
der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlichten
deutschen Patentanmeldung
DE
10 2006 050 846.7 der Anmelderin mit dem Titel ”Stereomikroskop
mit Strahlteilereinrichtung” ein Stereomikroskop mit Strahlteilereinrichtung
der eingangs genannten Art beschrieben, wobei der Assistenten-Strahlengang
in einer ersten Stellung der Strahlteilereinrichtung aus dem ersten,
in einer zweiten Stellung aus dem zweiten Hauptstrahlengang auskoppelbar
ist und der Dokumentations-Strahlengang aus dem jeweils anderen
Hauptstrahlengang auskoppelbar ist. Hierbei ist die Richtung des
Assistenten-Strahlengangs in der ersten Stellung der Strahlteilereinrichtung
zu der Richtung des Assistenten-Strahlengangs in der zweiten Stellung
der Strahlteilereinrichtung um 180° gedreht und der ausgekoppelte
Dokumentations-Strahlengang steht in beiden Stellungen der Strahlteilereinrichtung
jeweils senkrecht zum ausgekoppelten Assistenten-Strahlengang. Im
Vergleich zum Gegenstand der älteren Anmeldung soll vorliegend
mit einer geringeren Anzahl an beweglichen Elementen ausgekommen
werden, wodurch sich die Fertigung und Montage vereinfachen, wodurch
sich wiederum die Kosten senken.
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Aufgabe
vorliegender Erfindung ist daher, ein Stereomikroskop mit einem
zweistrahligen Aufbau und einer optischen Strahlteiler-Einrichtung
zur Erzeugung eines Assistenten- und eines Dokumentations-Strahlengangs
zu schaffen, bei dem ein einfacher Assistentenwechsel möglich
ist, wobei die Anzahl an beweglichen Elementen gering sein soll.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Stereomikroskop
gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ein Stereomikroskop der eingangs
genannten Art vorgeschlagen, bei dem eine optische Strahlteilereinrichtung
zur Erzeugung eines Assistenten- und eines Dokumentations-Strahlengangs
vorgesehen ist, wobei die Richtung des Assistenten-Strahlengangs
in einer ersten Stellung zu der Richtung des Assistenten-Strahlengangs
in einer zweiten Stellung der Strahlteilereinrichtung um 180° gedreht
ist und der ausgekoppelte Dokumentations-Strahlengang in beiden
Stellungen der Strahlteilereinrichtung jeweils senkrecht zum ausgekoppelten
Assistenten-Strahlengang steht, und wobei in der ersten sowie in
der zweiten Stellung der Strahlteilereinrichtung der Assistenten-Strahlengang jeweils
(zumindest) aus dem ersten Hauptstrahlengang auskoppelbar ist und
der Dokumentations-Strahlengang jeweils (zumindest) aus dem zweiten
Hauptstrahlengang auskoppelbar ist.
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Beim
erfindungsgemäßen Stereomikroskop wird folglich
der Dokumentations-Strahlengang auch bei einem Assistentenwechsel
immer aus demselben (zweiten) Hauptstrahlengang ausgekoppelt. In
analoger Weise wird der Assistenten-Strahlengang auch bei einem
Assistentenwechsel immer aus demselben, anderen der beiden Hauptstrahlengänge
ausgekopppelt. In beiden Fällen ist folglich eine monoskopische
oder stereoskopische Betrachtung geringeren räumlichen
Eindrucks des Bildes möglich. In einer anderen, weiter
unten zu erläuternden Ausführungsform kann der
Assistenten-Strahlengang aus beiden Hauptstrahlengängen
ausgekoppelt werden. Hierdurch ergibt sich prinzipiell die Möglichkeit
einer stereoskopischen Betrachtung. Die Strahlteiler-Einrichtung
ist derart ausgebildet, dass (mindestens) zwei verschiedene Stellungen
eingenommen werden können, in denen der Assistenten-Strahlengang
um 180° gedreht wird, um einen Assistentenwechsel zu ermöglichen.
Da der ausgekoppelte Dokumentations-Strahlengang in beiden Fällen
senkrecht zum ausgekoppelten Assistenten-Strahlengang steht, ist ein
solcher Assistentenwechsel ohne Kollisionsgefahr mit der Schnittstelle
für die Dokumentation möglich, da beispielsweise
letztere auf der Rückseite des Stereomikroskops angeordnet
werden kann, während die Schnittstelle zum Assistenten
sich beispielsweise auf der rechten und auf der linken Seite des
Mikroskopgehäuses befindet. Ist diese Schnittstelle verschwenkbar
ausgebildet, so kann das Verschwenken über die Vorderseite
des Mikroskops erfolgen. Da der Assistenten-Strahlengang immer,
d. h. in beiden Stellungen der Strahlteilereinrichtung, aus einem der
Hauptstrahlengänge und der Dokumentations-Strahlengang
immer aus dem anderen Hauptstrahlengang auskoppelbar ist, bleiben
die Helligkeitsverhältnisse für den Hauptbeobachter,
den Assistenten und die Dokumentation bei einem Assistentenwechsel
immer gleich.
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Der
Aufbau eines erfindungsgemäßen Stereomikroskops
kann abgesehen von der Strahlteiler-Einrichtung dem bereits bekannten
und oben beschriebenen Aufbau entsprechen. Im Folgenden soll ohne
Beschränkung der Allgemeinheit von einem Aufbau mit einem
Hauptobjektiv ausgegangen werden, dem üblicherweise ein
Vergrößerungswechsler oder Zoomsystem mit zwei
Kanälen nachgeschaltet ist, die die beiden Hauptstrahlengänge
definieren, wobei sich die Strahlteiler-Einrichtung dem Vergrößerungswechsler/Zoomsystem
anschließt. Nachgeordnet können ein Binokulartubus
zur stereoskopischen Betrachtung des Objekts und/oder ein Anschluss
für ein Dokumentationsmodul zur (elektrooptischen) Dokumentation
der Objektbetrachtung sein. Dieser Binokulartubus wird üblicherweise
von einem Hauptbeobachter (Chirurgen) benutzt. Zur Vereinfachung
der nachfolgenden Beschreibung sei davon ausgegangen, dass der Hauptbeobachter
an der Vorderseite des Mikroskops platziert ist, dass die Schnittstelle
zur Dokumentation auf der Rückseite des Mikroskops angeordnet
ist, und dass vorteilhafterweise eine Schnittstelle zu einem Assistentenmodul
vorgesehen ist, die sich in einem um mindestens 180° um
die Mikroskopachse drehbaren Gehäuse befindet. Es sei jedoch
darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung auch realisieren lässt,
wenn zwei einander gegenüberliegenden Schnittstellen zu
einem Assistentenmodul (beispielsweise links und rechts am Mikroskopgehäuse)
vorgesehen sind. Nachteilig bei einer solchen Lösung wäre
jedoch die Notwendigkeit der Demontage und Montage eines Assistententubus
oder die Notwendigkeit zweier fixer Assistententuben. Anstelle des
erwähnten Binokulartubus lässt sich selbstverständlich
auch ein (Video-)Bildaufnehmer anordnen, mit dem beispielsweise
eine räumliche Bildbetrachtung ermöglicht werden
kann.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn das genannte drehbare Gehäuse,
das die Schnittstelle zum Assistentenmodul trägt, die optische
Strahlteilereinrichtung umgibt und durch eine Drehbewegung des Gehäuses
(zwecks Assistentenwechsel) diese Strahlteilereinrichtung in ihre
genannte erste oder zweite Stellung zu bringen ist. Da mit dem Assistentenwechsel
eine Drehung des Gehäuses um 180° verbunden ist,
kann diese Drehung für eine Drehung zumindest eines Teils
der optischen Komponenten der Strahlteilereinrichtung eingesetzt
werden. Sollte beispielsweise nur eine 90°-Drehung dieser
optischen Komponenten notwendig sein, so ist eine entsprechende Übersetzung
der Drehbewegungen nötig. Es sei an dieser Stelle nochmals
betont, dass nicht zwingend eine mechanische Kopplung des drehbaren
Gehäuses mit der Strahlteilereinrichtung bzw. deren optischen
Komponenten notwendig ist. Es ist nämlich auch denkbar,
dass eine 180°-Drehung des Gehäuses mit der Assistenten-Schnittstelle detektiert
wird und daraufhin die Strahlteilereinrichtung von ihrer ersten
Stellung in ihre zweite Stellung (oder zurück), beispielsweise
durch einen eigenen der Strahlteilereinrichtung zugeordneten Antrieb,
gebracht wird.
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Es
ist weiterhin von Vorteil, wenn am Mikroskopgehäuse ein
fester Anschluss für ein Dokumentationsmodul angebracht
ist. Da nämlich bei einem Assistentenwechsel der Dokumentations-Strahlengang weiterhin
aus demselben (zweiten) Hauptstrahlengang ausgekoppelt wird, muss
die Dokumentations-Schnittstelle nicht verschiebbar ausgestaltet sein,
sondern kann mikroskopfest sein.
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Bei
einer derartigen Anordnung ist es vorteilhaft, wenn der Anschluss
für das Dokumentationsmodul außerhalb des Drehbereichs
der am drehbaren Gehäuse angebrachten Schnittstelle zum
Assistentenmodul angeordnet ist.
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Ohne
Beschränkung der Allgemeinheit wird im Folgenden davon
ausgegangen, dass die ausgekoppelten Assistenten-Strahlengänge
(in den beiden Stellungen der Strahlteiler-Einrichtung) in einer
Horizontalebene liegen, die auf derjenige Ebene, in der die beiden
Hauptstrahlengänge des Mikroskops liegen, senkrecht steht.
Der ausgekoppelte Dokumentations-Strahlengang soll in derselben
oder in einer hierzu parallelen Horizontalebene liegen.
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Es
seien im Folgenden zwei bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung, insbesondere der Strahlteiler-Einrichtung, näher
erläutert, wobei der Fachmann anhand der erläuterten
Grundprinzipien durch Kombination von Merkmalen andere mögliche Lösungen
auffinden kann, die im Rahmen vorliegender Erfindung liegen.
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Zunächst
ist es gemäß erster bevorzugter Ausführungsform
vorteilhaft, wenn die Strahlteiler-Einrichtung nur zwei optische
Strahlteiler aufweist, die jeweils in einem der beiden Hauptstrahlengänge,
insbesondere in Richtung der Mikroskopachse versetzt zueinander,
angeordnet sind. Die beiden Strahlteiler koppeln somit einen Assistenten-
bzw. Dokumentations-Strahlengang aus. Da die Richtung des ausgekoppelten
Assistenten-Strahlengangs senkrecht zu derjenigen des ausgekoppelten
Dokumentations-Strahlengangs steht, kann in einfacher Weise bei
einem Assistentenwechsel lediglich der den Assistenten-Strahlengang
auskoppelnde Strahlteiler um 180° um die eigene (Mittel-)Achse,
die mit dem entsprechenden Hauptstrahlengang zusammenfällt,
gedreht werden. Somit koppelt der Strahlteiler, der in der ersten
Stellung den Assistenten-Strahlengang auskoppelt, diesen in der
zweiten Stellung ebenfalls aus. Gleiches gilt analog für
den anderen Strahlteiler, der den Dokumentations-Strahlengang auskoppelt,
und der vorzugsweise drehfest angeordnet ist, so dass die Dokumentations-Schnittstelle
mikroskopfest angebracht sein kann. Bei entsprechender (1:1-)Übersetzung
der Drehungen kann beispielsweise eine Drehung des (oder der) Strahlteiler(s),
insbesondere des Strahlteilers für den Assistenten-Strahlengang,
mit einer Drehung des Gehäuses, das die Schnittstelle zum
Assistentenmodul aufweist, gekoppelt werden.
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Es
ist sinnvoll und zweckmäßig, die beiden optischen
Strahlteiler jeweils in einem der beiden Hauptstrahlengänge
derart anzuordnen, dass sie in Richtung parallel zur Mikroskopachse
zueinander versetzt sind. Unterstellt man, dass die beiden Hauptstrahlengänge
in einer vertikal ausgerichteten Ebene liegen, so kann bei dieser
Anordnung der Strahlteiler beispielsweise der obere Strahlteiler
immer den Dokumentations-Strahlengang aus dem zweiten Hauptstrahlengang
auskoppeln, während der untere Strahlteiler immer den Assistenten-Strahlengang
aus dem ersten Hauptstrahlengang ausgekoppelt. Da die Strahlteiler
nicht nebeneinander, sondern versetzt zueinander angeordnet sind,
kann der Assistenten-Strahlengang in beiden Stellungen der Strahlteilereinrichtung
ungehindert zur Schnittstelle eines Assistentenmoduls gelangen.
Wären hingegen die beiden Strahlteiler nebeneinander angeordnet,
so müsste zumindest in einer Stellung der Strahlteilereinrichtung
der Assistenten-Strahlengang um den Strahlteiler für den
Dokumentations-Strahlengang herum gelenkt werden.
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Wie
bereits erwähnt, ist es besonders vorteilhaft, wenn für
den Übergang der Strahlteilereinrichtung von der ersten
in die zweite Stellung einer der beiden optischen Strahltei ler,
nämlich der für die Auskopplung des Assistenten-Strahlengangs,
um die eigene Achse, die mit dem entsprechenden Hauptstrahlengang
zusammenfällt, um 180° drehbar ist. Die Drehung
der Strahlteilereinrichtung kann mit derjenigen des betreffenden
Strahlteilers zwangsgekoppelt sein. Bei dieser Ausführungsform
werden somit bis auf einen Strahlteiler keine weiteren optischen Elemente
bei einem Assistentenwechsel bewegt (gedreht und/oder linear verschoben).
Die Dokumentations-Schnittstelle ist fix dem aus dem anderen (zweiten)
Hauptstrahlengang ausgekoppelten Dokumentations-Strahlengang zugeordnet.
Dies sind die beiden Hauptunterscheidungsmerkmale zur bereits oben
genannten älteren Anmeldung
DE 10 2006 050 846.7 . Aufgrund
der geringen Anzahl der zu bewegenden Elemente sind Fertigung und
Montage deutlich vereinfacht und die Kosten geringer.
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In
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform weist die Strahlteiler-Einrichtung
vier optische Strahlteiler auf, von denen jeweils zwei in einem
der beiden Hauptstrahlengänge angeordnet sind. Aufgrund
der jeweils übereinander angeordneten Strahlteiler in Richtung
eines Hauptstrahlengangs ergibt sich ein Lichtverlust für
den Hauptbeobachter. Ein Vorteil einer solchen Lösung kann
jedoch sein, dass der Übergang der Strahlteilereinrichtung
von ihrer ersten Stellung in die zweite Stellung (und umgekehrt)
mittels Drehung aller vier optischen Strahlteiler als eine Einheit
realisiert werden kann.
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Beispielsweise
ist es sinnvoll, wenn zwei in unterschiedlichen Hauptstrahlengängen,
insbesondere nebeneinander, angeordnete Strahlteiler jeweils einen
Assistenten-Strahlengang auskoppeln, wobei hierzu beispielsweise
die beiden unteren (vom Objekt her gesehen) Strahlteiler verwendet
werden. In gleicher Weise ist es sinnvoll, wenn die zwei anderen in
unterschiedlichen Hauptstrahlengängen, insbesondere neben einander,
angeordneten Strahlteiler jeweils einen Dokumentations-Strahlengang
auskoppeln. Es kann sich hierbei um die beiden oberen (vom Objekt
her betrachtet) Strahlteiler handeln. Bei einer solchen Anordnung
wird folglich aus jedem Hauptstrahlengang ein Assistenten-Strahlengang
ausgekoppelt. Gleiches gilt analog für den Dokumentations-Strahlengang,
wobei der Einfachheit halber insbesondere nur ein Dokumentations-Strahlengang tatsächlich
genutzt werden kann.
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In
einer ersten Stellung der Strahlteilereinrichtung wird nun der Assistenten-Strahlengang
(zumindest aus dem ersten Hauptstrahlengang) zum Assistentenmodul
geleitet, während der Dokumentations-Strahlengang (zumindest
aus dem zweiten Hauptstrahlengang) zum Dokumentationsmodul geleitet
wird. Bei einem Assistentenwechsel werden dieselben Hauptstrahlengänge
für die ausgekoppelten Assistenten- und Dokumentations-Strahlengänge benutzt.
Hierzu ist insbesondere eine Anordnung sinnvoll, bei der die vier
optischen Strahlteiler eine Einheit bilden, die für den Übergang
der Strahlteilereinrichtung von der ersten in die zweite Stellung
um 180° um die Mikroskopachse drehbar angeordnet ist. Auch
diese Ausführungsform hat somit den Vorteil der geringen
Anzahl beweglicher Elemente, was wiederum die Fertigung und Montage
vereinfacht und die Kosten senkt.
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Selbstverständlich
können auch beide ausgekoppelten Assistenten-Strahlengänge
benutzt werden, beispielsweise um die Helligkeit zu erhöhen und/oder
um stereoskopische Betrachtung zu ermöglichen. Gleiches
gilt analog wieder für den Dokumentations-Strahlengang.
Unter Umständen müssen hierzu jedoch zusätzliche
Strahlumlenker vorgesehen werden. In jedem Fall bleibt jedoch in
der genannten zweiten Ausführungsform für den
Hauptbeobachter der Nachteil des Lichtverlusts bestehen.
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Die
vorliegend geschilderten Merkmale der Erfindung können
nicht nur in der hier angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendet werden, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Im
Folgenden sollen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
die Erfindung und ihre Vorteile in Zusammenhang mit den beigefügten
Figuren näher erläutern.
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1 zeigt
schematisch den Grundaufbau eines Stereomikroskops gemäß Erfindung
in einer Seitenansicht;
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2 zeigt
perspektivisch eine Draufsicht auf einen Teil des Stereomikroskops
gemäß 1, der die Schnittstellen für
das Assistentenmodul und für die Dokumentation enthält;
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3 zeigt
eine perspektivische Detailansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform
mit der Strahlteilereinrichtung in ihrer ersten Stellung;
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4A zeigt
eine perspektivische Detailansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
mit der Strahlteilereinrichtung in ihrer ersten Stellung und
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4B zeigt
eine perspektivische Detailansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
mit der Strahlteilereinrichtung in ihrer zweiten Stellung.
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1 zeigt
schematisch den Grundaufbau eines Stereomikroskops 20 gemäß Erfindung
in einer Seitenansicht. Ein im Fokus des Objektivs 50 des Stereomikroskops 20 befindliches
Objekt 55 wird über ein Binokulartubus 40 mit
zwei Okularen 35 (in der Seitenansicht ist nur eines der
Okulare 35 sichtbar) abgebildet, wobei dieses Bild von
einem Hauptbeobachter (beispielsweise Chirurg) betrachtet werden
kann. Üblicherweise sind bei derartigen Stereomikroskopen 20 zwischen
Objektiv 50 und Binokulartubus 40 zwei Kanäle
eines Vergrößerungssystems, wie Zoomsystem oder
Vergrößerungswechsler, zur kontinuierlichen oder
stufenweise Änderung der Vergrößerung
vorgesehen. Da dieser Aufbau an sich bekannt ist, wird er im Folgenden
nicht weiter erläutert. Die beiden optischen Kanäle
des Vergrößerungssystems sind nebeneinander in
einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene im Mikroskopkörper 2 angeordnet. Sie
definieren einen ersten und einen zweiten Hauptstrahlengang 21 bzw. 22.
In diesen beiden Hauptstrahlengängen 21, 22 ist
eine Strahlteilereinrichtung 30 vorgesehen, die aus den
Hauptstrahlengängen jeweils ein Assistenten-Strahlengang 31 und
ein Dokumentations-Strahlengang 32 auskoppelt. In dem in 1 betrachteten
Ausführungsbeispiel wird der Dokumentations-Strahlengang 32 in
Richtung Rückseite des Stereomikroskops 20 ausgekoppelt
und zu einem Anschluss 4 für die Dokumentation
geleitet. Die Strahlteilereinrichtung 30 ist in diesem
Fall schematisch als Strahlteiler dargestellt. Der Assistenten-Strahlengang 31 wird
senkrecht zum Dokumentations-Strahlengang 32 ausgekoppelt,
wobei sich eine Schnittstelle zum Assistentenmodul in einer Ebene
befindet, die senkrecht zur Zeichenebene beispielsweise durch den
skizzierten Strahlteiler verläuft. Die Schnittstelle 6 zum
Assistentenmodul befindet sich folglich auf der linken oder rechten
Seite des Mikroskopgehäuses. Mit 24 ist die Mikroskopachse bezeichnet,
die in diesem Fall symmetrisch zwischen den beiden Hauptstrahlengängen 21, 22 verläuft.
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2 zeigt
perspektivisch eine Draufsicht auf einen Teil des Stereomikroskops 20 gemäß 1,
der die Schnittstellen 6 für das Assistentenmodul
und den Anschluss 4 für die Dokumentation enthält.
Bei der hier betrachteten Ausführungsform sei die Schnittstelle 6 zum
Assistentenmodul in einer Ebene, die den Querschnitt des Mikroskopkörpers 2 enthält,
um mindestens 180° schwenkbar um die Mikroskopachse 24 ausgeführt.
Weiterhin sei angenommen, dass der Anschluss 4 für
die Dokumentation mikroskopfest und zentriert zu den beiden Hauptstrahlengängen 21, 22 in
der dargestellten Weise angeordnet ist. In diesem Beispiel wird
durch eine Verschwenkung der Schnittstelle 6 zum Assistentenmodul
um 180° die Strahlteilereinrichtung 30 (vgl. 3) von
der ersten in die zweite Stellung (oder umgekehrt) übergeführt.
Bei einem Übergang der Strahlteilereinrichtung 30 von
der ersten in die zweite Stellung (und umgekehrt) müssen
die Elemente der Strahlteilereinrichtung 30 derart bewegt
werden, dass der aus dem ersten Hauptstrahlengang 21 ausgekoppelte Assistenten-Strahlengang 31 an
die um 180° gedrehte Schnittstelle 6 zum Assistentenmodul
ausgegeben wird, während der aus dem zweiten Hauptstrahlengang 22 ausgekoppelte
Dokumentations-Strahlengang 32 unverändert an
den mikroskopfesten Anschluss 4 für die Dokumentation
geleitet wird. Der dies bewirkende Mechanismus sei im folgenden
anhand von 3 beschrieben.
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Die 3 zeigt
eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Stereomikroskops,
bei der eine Drehung des die Schnittstelle 6 zum Assistentenmodul
enthaltenden Gehäuses 1 bei mikroskopfestem Anschluss 4 für
die Dokumentation einen Wechsel der Strahlteilereinrichtung 30 von
einer ersten in eine zweite Stellung bewirkt (vgl. 2). 3 zeigt
eine schematische, perspektivische Ansicht der Strahlteilereinrichtung 30 sowie
des Anschlusses 4 für die Dokumentation. Dargestellt
sind zwei Strahlteiler 7 und 8, wobei in dieser
Ausführungsform der Strahlteiler 7 den Assistenten-Strahlengang 31 aus
dem ersten Hauptstrahlengang 21 auskoppelt, während
der Strahlteiler 8 den Dokumentati ons-Strahlengang 32 aus
dem zweiten Hauptstrahlengang 22 auskoppelt. Die beiden
Strahlteiler 7 und 8 sind nicht nebeneinander,
sondern in Richtung der Mikroskopachse 24 versetzt zueinander
angeordnet. Auf diese Weise kann der ausgekoppelte Assistenten-Strahlengang 31 ungehindert
am Strahlteiler 8 für den Dokumentations-Strahlengang
vorbei, wenn der Assistenten-Strahlengang 31 in die in 3 dargestellte
Richtung ausgekoppelt wird.
-
In
der in 3 dargestellten Ausführungsform ist der
erste Strahlteiler 21 (mindestens) um 180° drehbar
gelagert, während der andere Strahlteiler 8 drehfest
angeordnet ist. Bei einem Übergang der Strahlteilereinrichtung
von einer ersten in eine zweite Stellung wird der Strahlteiler 7 um
180° um seine Achse, die auf der Achse des Hauptstrahlengangs 21 liegt,
gedreht. Auf diese Weise wird der Assistenten-Strahlengang 31 von
einer seitlich rechts ausgekoppelten Richtung in eine seitlich links
ausgekoppelte Richtung übergeführt. Die Auskopplung
zur Dokumentation bleibt hiervon unberührt. Der Dokumentations-Strahlengang 32 wird
unabhängig von einem Übergang der Strahlteilereinrichtung 30 von
einer ersten in eine zweite Stellung immer aus dem zweiten Hauptstrahlengang 22 in
der in 3 dargestellten Weise ausgekoppelt. 3 zeigt
schematisch weitere optische Elemente, die in dem Anschluss 4 für
die Dokumentation untergebracht sind. Es handelt sich hierbei um
Strahlumlenker 14, 15, die den ausgekoppelten
Dokumentations-Strahlengang an die Schnittstelle für die
Dokumentation (Kamera oder Ähnliches) lenken.
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Die
in 3 dargestellte Ausführungsform hat den
Vorteil einer minimierten Anzahl bewegbarer Elemente, da lediglich
ein einziges Element, nämlich der Strahlteiler 7 drehbar
sein muss. Alle anderen Elemente können fest montiert werden.
Ein weiterer Vorteil ist der geringe Lichtverlust im Binokulartubus 40 des
Hauptbeobachters, das sich in der durch die Pfeile an den Hauptstrahlengängen 21, 22 in 3 angedeuteten
Richtung befindet. Unter der Annahme, dass die Strahlteiler jeweils
50% des Lichtes reflektieren bzw. durchlassen, stehen dem Hauptbeobachter
zwei Betrachtungskanäle (Hauptstrahlengänge 21 und 22)
mit jeweils 50% Lichtausbeute zur Verfügung, während
die Dokumentation und der Assistent ebenfalls jeweils 50% der ursprünglichen Lichtausbeute
bei monokularer Betrachtung erhalten.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform
einer Strahlteilereinrichtung 30 mit vier Strahlteilern
in perspektivischer Ansicht.
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Die 4A und 4B werden
im folgenden gemeinsam behandelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
der bevorzugten zweiten Ausführungsform ist, wie bei der
bereits behandelten ersten Ausführungsform, der Anschluss 4 für
die Dokumentation mikroskopfest angeordnet. Der ausgekoppelte Dokumentations-Strahlengang 32 wird
wieder mittels Strahlumlenker 14 und 15 zum Anschluss 4 für
die Dokumentation gelenkt. Die Auskopplung des Dokumentations-Strahlengangs 32 erfolgt
wiederum (nur) aus dem zweiten Hauptstrahlengang 22.
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Die
Strahlteilereinrichtung 30 umfasst vorliegend vier Strahlteiler 70, 70', 80, 80',
wobei jeweils zwei Strahlteiler übereinander in jedem der
beiden Hauptstrahlengänge 21 und 22 angeordnet
sind. Die Strahlteiler 70 und 70' sind hierbei
für den Assistenten-Strahlengang, die Strahlteiler 80 und 80' für
den Dokumentations-Strahlengang vorgesehen. In der dargestellten
Ausführungsform liegen die Strahlteiler 70 und 70' sowie 80 und 80' jeweils
nebeneinander.
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4A zeigt
die Strahlteilereinrichtung 30 in ihrer ersten Stellung,
wobei in diesem Fall der Assistenten- Strahlengang 31 zur
rechten Seite hin ausgekoppelt wird. Diese Auskopplung erfolgt (zumindest) über
den Strahlteiler 70, der im ersten Hauptstrahlengang 21 angeordnet
ist. Aufgrund der Symmetrieverhältnisse der in 4A dargestellten
Anordnung der Strahlteilereinrichtung 30 erfolgt in diesem
Ausführungsbeispiel eine weitere Auskopplung eines Assistenten-Strahlengangs 31 aus
dem zweiten Hauptstrahlengang 22 mittels des Strahlteilers 70'.
Der Dokumentations-Strahlengang 32 wird vorliegend mittels
des Strahlteilers 80' aus dem zweiten Hauptstrahlengang 22 ausgekoppelt.
Aus Symmetriegründen der hier dargestellten Anordnung erfolgt
eine weitere Auskopplung aufgrund des im ersten Hauptstrahlengang 21 angeordneten
Strahlteilers 80. Diese Auskopplung wird vorliegend jedoch
nicht weiter verwendet und ist daher nicht eigens dargestellt.
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Zusammenfassend
läßt sich feststellen, dass bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4A der
Assistenten-Strahlengang 31 aus dem ersten Hauptstrahlengang 21 (sowie
dem zweiten Hauptstrahlengang 22) und der Dokumentations-Strahlengang 32 (nur)
aus dem zweiten Hauptstrahlengang 22 ausgekoppelt wird.
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Durch
Schwenken des in 2 dargestellten Gehäuses 1 kann
die Schnittstelle 6 für das Assistentenmodul um
180° (vorliegend nach links) gedreht werden. Die Strahlteilereinrichtung 30 wird
hierdurch von ihrer ersten in die zweite Stellung übergeführt. Hiermit
gekoppelt ist eine entsprechende 180°-Drehung der aus den
vier Strahlteilern 70, 70', 80, 80' bestehenden
Einheit um die Mikroskopachse 24. Die entsprechende Endposition
ist in 4B dargestellt.
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Wie
in 4B gezeigt, wird der Dokumentations-Strahlengang 32 weiterhin
aus dem zweiten Hauptstrahlengang 22 nunmehr mittels des
Strahlteilers 80 ausgekoppelt. Der Assistentenstrahlengang 31 wird
wiederum aus dem ersten Hauptstrahlengang 21 mittels des
Strahlteilers 70' ausgekoppelt. Zusätzlich erfolgt
hier eine weitere (nicht dargestellte) Auskopplung aus dem zweiten
Hauptstrahlengang 22 mittels des Strahlteilers 70.
-
Das
in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel
der bevorzugten zweiten Ausführungsform der Erfindung hat
den Vorteil, dass die Strahlteiler zu einer Einheit zusammengefügt
sind, die als solche um die Mikroskopachse 24 drehbar ausgeführt
ist, so dass lediglich ein einziges Element beweglich (drehbar)
ausgeführt sein muss. Dies führt zu den bereits besprochenen
Vorteilen.
-
Die
Erfindung stellt ein Stereomikroskop mit Assistenten- und Dokumentationsausgang
bereit, das insbesondere in der Chirurgie mit Vorteil eingesetzt
werden kann. Es gestattet einen bequemen Assistentenwechsel, ohne
in Kollision mit der Dokumentationsschnittstelle oder mit dem Hauptbeobachtertubus
zu geraten. Die vorgeschlagenen Anordnungen (vgl. erste und zweite
Ausführungsform) sind ergonomisch und funktional. Das vorgeschlagene drehbare
Gehäuse für den Assistentenwechsel mit der zwangsweisen
Mitnahme der Komponenten der Strahlteilereinrichtung 30,
die bei Verschwenken des drehbaren Gehäuses von ihrer ersten
in die zweite Stellung wechselt, gestattet einen automatischen und
für den Benutzer in hohem Maße komfortablen Assistentenwechsel,
der sich überdies nicht auf die Bildhelligkeit oder die
Bildorientierung auswirkt. Die vorgeschlagenen Ausführungsformen
sind vergleichsweise kostengünstig zu realisieren, ohne
dass ein vierstrahliger Mikroskopaufbau notwendig wäre, der überproportional
hohe Kosten verursachen würde.
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- 1
- drehbares
Gehäuse
- 2
- Mikroskopgehäuse
- 4
- Anschluss
für Dokumentation
- 6
- Schnittstelle
Assistentenmodul
- 7
- Strahlteiler,
Teilerprisma
- 8
- Strahlteiler,
Teilerprisma
- 14,
15
- Strahlumlenker
- 20
- Stereomikroskop
- 21
- erster
Hauptstrahlengang
- 22
- zweiter
Hauptstrahlengang
- 23
- Stereobasis
- 24
- Mikroskopachse
- 30
- optische
Strahlteilereinrichtung
- 31
- ausgekoppelter
Assistenten-Strahlengang
- 32
- ausgekoppelter
Dokumentations-Strahlengang
- 35
- Okular
- 40
- Binokulartubus
- 50
- Objektiv
- 55
- Objekt
- 70,
70'
- Strahlteiler,
Teilerprisma
- 80,
80'
- Strahlteiler,
Teilerprisma
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1486813
A1 [0007]
- - DE 19504427 B4 [0008]
- - US 5552929 [0009]
- - EP 0363762 B1 [0009]
- - EP 1308766 B1 [0011]
- - DE 10157613 A1 [0012]
- - DE 102006050846 [0013, 0026]