DE102008041285A1 - Operationsmikroskop mit großer Schärfentiefe - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Operationsmikroskop (100) zur Untersuchung eines Objektbereichs (110) mit einem ersten Beobachtungsstrahlengang (103), der zur Erzeugung eines ersten Beobachtungsbildes für eine Beobachtungsperson dient, und mit einem zweiten Beobachtungsstrahlengang (104), der zur Erzeugung eines zweiten Beobachtungsbildes für eine Beobachtungsperson dient, wobei in dem ersten Beobachtungsstrahlengang (103) eine Einheit (120) zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des ersten Beobachtungsstrahlengangs (103) vorgesehen ist und wobei eine benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung (123) vorgesehen ist, die auf die Einheit (121) zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des ersten Beobachtungsstrahlengangs (103) wirkt. Erfindungsgemäß ist die benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung (123) so ausgebildet, dass durch Betätigen der benutzerbetätigbaren Einstellvorrichtung (123) die optischen Abbildungsparameter für den ersten Beobachtungsstrahlengang (103) und die optischen Abbildungsparameter für den zweiten Beobachtungsstrahlengang (104) wahlweise gleich oder verschieden eingestellt werden können.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Operationsmikroskop zur Untersuchung eines Objektbereichs mit einem ersten Beobachtungsstrahlengang, der zur Erzeugung eines Beobachtungsbildes für eine Beobachtungsperson dient, und mit einem zweiten Beobachtungsstrahlengang, der zur Erzeugung eines zweiten Beobachtungsbildes für eine Beobachtungsperson dient, wobei in dem ersten Beobachtungsstrahlengang eine Einheit zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des Beobachtungsstrahlengangs vorgesehen ist und wobei eine benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung vorgesehen ist, die auf die Einheit zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des ersten Beobachtungsstrahlengangs wirkt.
  • Bei Operationsmikroskopen besteht für bestimmte Anwendungen, etwa in der Neurochirurgie, das Bedürfnis, dass die Schärfentiefe des entsprechenden Abbildungssystems möglichst groß ist: Ein Operateur kann dann einen großen Tiefenbereich im Objektfeld überblicken. Das Erfordernis für häufiges Nachfokussieren auch bei Objektbereichen, in denen es große Unebenheiten gibt, lässt sich so vermeiden.
  • Um die Schärfentiefe eines von einer Beobachtungsperson wahrgenommenen Beobachtungsbildes zu erhöhen ist es bei Operationsmikroskopen bekannt, die Öffnung von im linken und rechten Beobachtungsstrahlengang angeordneten Aperturblenden gleichzeitig zu verkleinern. Dies hat jedoch zur Folge, dass die von einer Beobachtungsperson wahrgenommene Bildhelligkeit abnimmt. Die Bildauflösung des Abbildungssystems wird hierdurch zwangsläufig reduziert.
  • Ein Operationsmikroskop der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2004 006 066 B4 bekannt. Dieses Operationsmikroskop ist für stereoskopische Beobachtung eines Operationsbereichs ausgelegt und hat einen ersten und einen zweiten Beobachtungsstrahlengang. Das Operationsmikroskop umfasst ein Mikroskop-Hauptobjektiv, das von dem ersten und dem zweiten Beobachtungsstrahlengang durchsetzt wird. In den ersten und in den zweiten Beobachtungsstrahlengang ist jeweils eine einstellbare Aperturblende integriert.
  • Die DE 10 2006 036 300 A1 offenbart ein Stereomikroskop mit einem Probentisch und einer Fokussäule. Für einen linken und einen rechten Beobachtungsstrahlengang sind bei diesem Stereomikroskop unterschiedliche optisch wirksame Durchmesser vorgesehen. Die DE 10 2006 036 300 A1 gibt an, dass diese Maßnahme eine Verbesserung des Auflösungsvermögens des Mikroskops ermöglicht, ohne dabei die Schärfentiefe des Beobachtungsbildes zu beeinträchtigen.
  • In der EP 0 988 572 B1 ist ein Operationsmikroskop beschrieben, das ein Mikroskop-Hauptobjektivsystem mit verstellbaren optischen Elementen enthält, die eine Variation der Brennweite bzw. Objektebene des Mikroskop-Hauptobjektivsystems auf der Zeitskala von Millisekunden ermöglichen. Hierzu ist den verstellbaren optischen Elementen des Mikroskop-Hauptobjektivsystems ein elektrischer Antrieb zugeordnet, mittels dessen diese im kHz-Bereich oszillatorisch bewegt werden können. Die EP 0 988 572 B1 gibt an, dass auf diese Weise die von einer Beobachtungsperson wahrgenommene Schärfentiefe erhöht werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Operationsmikroskop bereitzustellen, welches einer Beobachtungsperson mit geringem Aufwand ermöglicht, die wahrgenommene Schärfentiefe individuell einzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Operationsmikroskop der eingangs genannten Art gelöst, bei dem durch Betätigen der benutzerbetätigbaren Einstellvorrichtung die optischen Abbildungsparameter für den ersten Beobachtungsstrahlengang und die optischen Abbildungsparameter für den zweiten Beobachtungsstrahlengang wahlweise gleich oder verschieden eingestellt werden können.
  • In Weiterbildung der Erfindung umfasst die Einheit zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des ersten Beobachtungsstrahlengangs eine einstellbare Aperturblende.
  • In der Fachwelt ist es nämlich bekannt, dass durch Verändern der Öffnung einer Aperturblende die Schärfentiefe variiert werden kann. Eine große Blendenöffnung bewirkt eine relativ hohe Bildhelligkeit. Wird die Blendenöffnung verkleinert, so ist die Bildhelligkeit etwas geringer. Die Schärfentiefe des Beobachtungsbildes ist allerdings dafür erheblich vergrößert.
  • Unterschiedliche Abbildungsparameter im linken und rechten Beobachtungsstrahlengang eines Stereoabbildungssystems werden von einer Beobachtungsperson überraschenderweise nicht zwangsläufig getrennt wahrgenommen: Durch die Verarbeitung eines von einem linken und rechten Beobachterauge erfassten Beobachtungsbildes zu einem räumlichen Bild im menschlichen Gehirn nehmen Beobachtungspersonen – zwar individuell verschieden – eine nur wenig veränderte Bildhelligkeit bei sehr stark gesteigertem Schärfentiefeeindruck war. Es zeigt sich allerdings, dass individuelle Unterschiede in der Wahrnehmung entsprechender Bilder erheblich sind: Bei bestimmten Personen stellt sich der gewünschte Effekt einer gesteigerten Schärfentiefe bei unveränderter Bildhelligkeit umgehend bei Einblick in ein entsprechendes Abbildungssystem dar; andere Personen müssen sich an das entsprechende Beobachtungsbild erst über einen gewissen Zeitraum hinweg gewöhnen. Die Wahrnehmung dieser Personen ist dann aber ebenfalls ein Beobachtungsbild mit gesteigerter Schärfentiefe bei nahezu unveränderter Bildhelligkeit.
  • In Weiterbildung der Erfindung umfasst die erste Einheit zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des ersten Beobachtungsstrahlengangs eine Einrichtung zur Verschiebung der Fokuslage. Auf diese Weise kann das Operationsmikroskop für unterschiedliche Objektebenen im linken und rechten Beobachtungsstrahlengang eingestellt werden. Diese Maßnahme bewirkt ein Beobachtungsbild mit großer Schärfentiefe ohne dass ein Verlust an Bildhelligkeit in Kauf genommen werden muss.
  • In Weiterbildung der Erfindung gibt es in dem zweiten Beobachtungsstrahlengang eine zweite Einheit zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des zweiten Beobachtungsstrahlenganges, wobei eine benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung vorgesehen ist, die auf die Einheit zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des ersten Beobachtungsstrahlenganges wirkt und wobei durch Betätigen der benutzerbetätigbaren Einstellvorrichtung die optischen Abbildungsparameter für den ersten Beobachtungsstrahlengang und die optischen Abbildungsparameter für den zweiten Beobachtungsstrahlengang wahlweise gleich oder verschieden eingestellt werden können. Auf diese Weise wird ein Operationsmikroskop geschaffen, das individuell für ein linkes und rechtes Beobachterauge konfiguriert werden kann.
  • In Weiterbildung der Erfindung umfasst die Einheit zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des zweiten Beobachtungsstrahlengangs eine einstellbare Aperturblende. Es ist auch möglich, dass die Einheit zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des zweiten Beobachtungsstrahlengangs eine Einrichtung zur Verschiebung der Fokuslage ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist die benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung eine erste Einstellvorrichtung zur Einstellung eines optischen Abbildungsparameters des ersten Beobachtungsstrahlengangs und eine zweite Einstellvorrichtung zur Einstellung eines Abbildungsparameters des zweiten Beobachtungsstrahlengangs auf. Die entsprechenden Einstellvorrichtungen können mit Stellrad oder auch Druckknopfanordnung ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung als Sprachsteuereinrichtung ausgebildet. Auf diese Weise werden Einstellvorrichtungen geschaffen, welche einen sicheren Betrieb des Systems ermöglichen, das mit einem sterilen Drape überzogen ist.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Operationsmikroskop mit einstellbaren Aperturblenden;
  • 2 einen Schnitt des Operationsmikroskops aus 1 entlang der Linie II-II;
  • 3 und 4 alternative Ausführungsformen für ein Operationsmikroskop mit einstellbaren Aperturblenden; und
  • 5 ein Operationsmikroskop mit einer Einrichtung zur Verschiebung der Fokuslage im linken und rechten Beobachtungsstrahlengang.
  • Das Operationsmikroskop 100 aus 1 hat ein in einem Mikroskop-Grundkörper 101 angeordnetes Mikroskop-Hauptobjektiv 102, das von einem linken Beobachtungsstrahlengang 103 und einem rechten Beobachtungsstrahlengang 104 durchsetzt wird. Im Mikroskop-Grundkörper 101 ist für den linken und rechten Beobachtungsstrahlengang 103, 104 ein getrennt ansteuerbares Zoomsystem 105, 106 vorgesehen.
  • Das Operationsmikroskop 100 weist einen Binokulartubus 107 auf. Durch diesen Binokulartubus 107 kann eine Beobachtungsperson mit linkem und rechtem Beobachterauge 108, 109 einen Objektbereich 110 vergrößert und mit stereoskopischem Seheindruck betrachten. Zwischen dem Mikroskop-Grundkörper 101 und dem Binokulartubus 107 ist eine Einrichtung 120 zum Einstellen optischer Abbildungsparameter des ersten und zweiten Beobachtungsstrahlengangs 103, 104 vorgesehen, die eine benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung 123, 124 aufweist. Die Einrichtung 120 umfasst eine erste Aperturblende 121 und eine zweite Aperturblende 122. Die erste Aperturblende 121 kann über ein manuell betätigbares Stellrad 123 als benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung kontinuierlich verstellt werden. Zum Verstellen der zweiten Aperturblende 122 ist an der Einrichtung 120 ein manuell betätigbares Stellrad 124 als benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung ausgebildet. Mittels des Stellrades 123 und des Stellrades 124 können die Öffnungen der Aperturblenden 121 und 122 unabhängig voneinander eingestellt werden. Die Aperturblenden 121, 122 dienen jeweils als Einheit zur Einstellung eines optischen Abbildungsparameters des ersten bzw. zweiten Beobachtungsstrahlengangs 103, 104.
  • Die 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II aus 1. Die Aperturblende 121 im linken Beobachtungsstrahlengang 103 ist für eine Blendenöffnung mit Durchmesse d1 eingestellt, die von der Öffnung der Aperturblende 122 mit Durchmesser d2 im rechten Beobachtungsstrahlengang verschieden ist. Das Beobachtungsbild im linken Beobachtungsstrahlengang 103 hat somit eine größere Schärfentiefe als das Beobachtungsbild im rechten Beobachtungsstrahlengang 104, welches dafür eine erhöhte Bildhelligkeit aufweist.
  • Die 3 und 4 betreffen alternative Verstellmechanismen für ein entsprechend der 1 aufgebautes Operationsmikroskop 300 bzw. 400 mit einer Aperturblende im linken und rechten Beobachtungsstrahlengang. Sie zeigen einen der 2 entsprechenden Schnitt eines modifizierten Operationsmikroskops. Soweit in 3 und 4 Baugruppen zu sehen sind, die mit Baugruppen des Operationsmikroskops aus 1 und 2 identisch sind, sind diese mit denselben in 1 und 2 verwendeten Bezugszeichen kenntlich gemacht. Das Operationsmikroskop nach 3 hat nur eine einzige verstellbare Aperturblende 321. Zur Einstellung der Aperturblende 321 ist eine Druckknopfanordnung 302 ausgebildet.
  • 4 betrifft ein Operationsmikroskop, bei dem zur Einstellung einer Aperturblende 421 eine Sprachsteuereinrichtung 402 vorgesehen ist.
  • Die 5 zeigt ein Operationsmikroskop 500 mit Mikroskop-Hauptobjektiv 502, bei dem für den linken und rechten Beobachtungsstrahlengang 503, 504 eine unterschiedliche Fokuslage einstellbar ist. Das Operationsmikroskop 500 enthält im linken und rechten Beobachtungsstrahlengang 503, 504 je ein Vergrößerungssystem 505, 506. Es umfasst einen Binokulartubus 507 und ermöglicht so einer Beobachtungsperson mit einem linken und rechten Beobachtungsauge 508, 509 das stereoskopische Betrachten des Objektbereichs 510. Bei dem Operationsmikroskop 500 ist eine Einheit 520 zur Einstellung wenigstens eines optischen Abbildungsparameters vorgesehen. Zwischen Mikroskop-Hauptobjektiv 502 und Vergrößerungssystem 505, 506 ist im linken und rechten Beobachtungsstrahlengang 503, 504 je eine Linse 530, 540 angeordnet. Die Linse 540 im rechten Beobachtungsstrahlengang 504 kann bewegt werden: Ihr ist eine Einstelleinrichtung 531 zugeordnet, welche es ermöglicht, sie entsprechend dem Doppelpfeil 532 zu bewegen. Entsprechend ist für die Linse 530 im linken Beobachtungsstrahlengang 503 eine Einstelleinrichtung 533 vorgesehen, um die Linse 530 entsprechend dem Doppelpfeil 534 bewegen zu können. Die Position der Linsen 530, 540 kann mittels der Einheit 520 zur Einstellung des wenigstens einen optischen Abbildungsparameters gesteuert werden. Damit kann die Fokusebene 535 für den linken Beobachtungsstrahlengang 503 im Objektbereich 510 entsprechend dem Doppelpfeil 536 relativ zur Fokusebene 537 des rechten Beobachtungsstrahlengangs variiert werden.
  • Es sei bemerkt, dass anstelle einer Bewegbarkeit der Linsen 530, 540 oder zusätzlich dazu bei dem Operationsmikroskop 500 auch z. B. eine entsprechende Bewegbarkeit der Okularlinsen im Tubus vorgesehen sein kann, um die Fokusebene für den linken und rechten Beobachtungsstrahlengang verschieden einzustellen.
  • Die erläuterten Operationsmikroskope ermöglichen es einer Beobachtungsperson, mittels einer benutzerbetätigbaren Einstellvorrichtung 590 den Schärfeeindruck des Beobachtungsbildes, das von der physikalischen Schärfentiefe, dem Kontrast des untersuchten Objekts und des physikalischen Auflösungsvermögens des Abbildungssystems beeinflusst, zu optimieren. Insbesondere ist es so möglich, für eine Beobachtungsperson während einer Operation eine Veränderung des Schärfentiefeindrucks vorzusehen, so dass diese einen stets optimalen Seheindruck einstellen kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004006066 B4 [0004]
    • - DE 102006036300 A1 [0005, 0005]
    • - EP 0988572 B1 [0006, 0006]

Claims (10)

  1. Operationsmikroskop (100, 300, 400, 500) zur Untersuchung eines Objektbereichs (110, 510) – mit einem ersten Beobachtungsstrahlengang (103, 503), der zur Erzeugung eines ersten Beobachtungsbildes für eine Beobachtungsperson dient; und – mit einem zweiten Beobachtungsstrahlengang (104, 504), der zur Erzeugung eines zweiten Beobachtungsbildes für eine Beobachtungsperson dient; wobei – in dem ersten Beobachtungsstrahlengang (103, 503) eine Einheit (121, 520, 533, 540) zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des ersten Beobachtungsstrahlengangs (103, 503) vorgesehen ist; und wobei – eine benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung (123, 590) vorgesehen ist, die auf die Einheit (121, 520, 533, 540) zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des ersten Beobachtungsstrahlengangs (103, 503) wirkt; dadurch gekennzeichnet, dass – die benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung (123, 590) so ausgebildet ist, dass durch Betätigen der benutzerbetätigbaren Einstellvorrichtung (123, 590) die optischen Abbildungsparameter für den ersten Beobachtungsstrahlengang (103, 503) und die optischen Abbildungsparameter für den zweiten Beobachtungsstrahlengang (104, 504) wahlweise gleich oder verschieden eingestellt werden können.
  2. Operationsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des ersten Beobachtungsstrahlengangs (103) eine einstellbare Aperturblende (121) umfasst.
  3. Operationsmikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (520) zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des ersten Beobachtungsstrahlengangs (503) eine Einrichtung (533, 540, 531, 530) zur Verschiebung der Fokuslage umfasst.
  4. Operationsmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einheit (122, 520) zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des zweiten Beobachtungsstrahlengangs (104, 504) vorgesehen ist; wobei eine benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung (124, 590) vorgesehen ist, die auf die zweite Einheit (122, 520) zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des ersten Beobachtungsstrahlengangs wirkt; und wobei durch Betätigen der benutzerbetätigbaren Einstellvorrichtung (124, 590) die optischen Abbildungsparameter für den ersten Beobachtungsstrahlengang (103, 503) und die optischen Abbildungsparameter für den zweiten Beobachtungsstrahlengang (104, 504) wahlweise gleich oder verschieden eingestellt werden können.
  5. Operationsmikroskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparamter des zweiten Beobachtungsstrahlengangs (104) eine einstellbare Aperturblende (122) umfasst.
  6. Operationsmikroskop nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (520) zur Einstellung von wenigstens einem optischen Abbildungsparameter des Beobachtungsstrahlengangs eine Einrichtung (530, 531) zur Verschiebung der Fokuslage umfasst.
  7. Operationsmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung (123, 124, 590) eine erste Einstellvorrichtung (123, 590) zur Einstellung eines optischen Abbildungsparamters des ersten Beobachtungsstrahlengangs (103) und eine zweite Einstellvorrichtung (124, 590) zur Einstellung eines zweiten Abbildungsparameters des zweiten Beobachtungsstrahlengangs (104) aufweist.
  8. Operationsmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung (123, 124) zur kontinuierlichen Einstellung eines optischen Abbildungsparameters ein Stellrad (123, 124) zugeordnet ist.
  9. Operationsmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der benutzerbetätigbaren Einstellvorrichtung eine Druckknopfanordnung (302) zur Auswahl von voreingestellten optischen Abbildungsparametern zugeordnet ist.
  10. Operationsmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die benutzerbetätigbare Einstellvorrichtung zur Einstellung eines optischen Abbildungsparameters als Sprachsteuereinrichtung (402) ausgebildet ist.
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