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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 äStrahlteiler-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.
-
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.
-
4 zeigt eine weitere Ausführungsform
einer Strahlteilereinrichtung 30 mit vier Strahlteilern
in perspektivischer Ansicht.
-
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.
-
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.
-
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