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Die
vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine Beleuchtungseinrichtung
für eine Beobachtungseinrichtung gemäß dem
Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung
eine Beobachtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 17.
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Bei
einer Beobachtungseinrichtung kann es sich beispielsweise um ein
Operationsmikroskop handeln. Insbesondere kann die Beobachtungseinrichtung
als ophthalmologisches Operationsmikroskop ausgebildet sein, das
beispielsweise für eine spezielle Anwendung in der Augenchirurgie
eingesetzt wird, nämlich der Kataraktchirurgie.
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Bei
der Kataraktchirurgie wird eine – beispielsweise durch
den grauen Star getrübte – Augenlinse durch eine
Kunstlinse ersetzt.
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Die
Augenlinse eines Auges befindet sich in einer dünnen Umhüllung,
der so genannten Linsenkapsel. Zur Entfernung der Augenlinse wird
durch einen dünnen Schnitt in die Linsenkapsel ein Zugang zur
Augenlinse geschaffen und die Augenlinse mit einem mikrochirurgischen
Gerät zunächst in kleine Einzelstücke
zerteilt, die dann mittels einer Absaugvorrichtung entfernt werden.
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Dieser
Vorgang findet unter mikroskopischer Beobachtung – beispielsweise
unter stereomikroskopischer Beobachtung – unter Einsatz
einer für solche Eingriffe speziell ausgelegten Beleuchtungseinrichtung
statt. Diese Beleuchtungseinrichtung stellt sowohl eine für
die Ausleuchtung des gesamten Operationsfelds notwendige Umfeldbeleuchtung
als auch eine für die Kataraktoperation entscheidend wichtige rote
Hintergrundbeleuchtung für das eigentliche auf den Pupillenbereich
der Augenlinse begrenzte Operationsfeld dar. Diese rote Hintergrundbeleuchtung rührt
von dem Anteil des Beleuchtungslichts her, der über die
transparenten Augenmedien schließlich auf die wegen einer
guten Durchblutung rot erscheinenden Netzhaut trifft, von dieser
reflektiert wird und dann natürlich über das Operationsmikroskop
auch vom Chirurgen als rot erscheinende Hintergrundbeleuchtung beobachtet
werden kann. Diese in der Kataraktchirurgie ganz charakteristische
rote Hintergrundbeleuchtung ist in Fachkreisen allgemein unter dem
Begriff „roter Reflex” bekannt.
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Für
eine optimale Erkennung der für die Kataraktoperation relevanten
Details erweist sich für den Operateur eine möglichst
homogene rote Hintergrundbeleuchtung als eine notwendige Voraussetzung.
Eine erste Anforderung an die Beleuchtungseinrichtung ist also eine
möglichst gute Homogenität des roten Reflexes über
die gesamte Patientenpupille zu gewährleisten.
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Zur
vollständigen Beseitigung der Linsenreste der in winzige
Teilstücke zerkleinerten Augenlinse und zur guten Erkennung
von durchsichtigen Membranen, beispielsweise von der Linsenkapsel,
muss eine weitere Anforderung erfüllt werden, nämlich
eine gute Kontrastierung von Phasenobjekten und zwar möglichst
auch über die gesamte Patientenpupille.
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Für
die Operation am Auge, und hier insbesondere bei Kataraktoperationen,
wird ein homogener, heller „roter Reflex” und
eine gute Kontrastierung der Phasenobjekte über den gesamten
Bereich der Patienten-Augenpupille gefordert.
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Die
bisher verwendeten Operationsmikroskope erfüllen diese
Anforderungen für mehr oder weniger große Bereiche
der Augenpupille. Es muss immer ein Kompromiss zwischen den Hauptanforderungen
guter, homogener „roter Reflex” und gute Kontrastierung
der Phasenobjekte eingegangen werden.
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Zumeist
wird unter einem kleinen Winkel zur Beobachtung beleuchtet. Dies
hat jedoch zur Folge, dass der „rote Reflex” über
die Patientenpupille nicht gleichmäßig hell erscheint.
Als günstig hat sich bisher ein Beleuchtungswinkel zwischen
2 und 4 Grad bewährt. Bei diesem Winkel erhält
man einen guten Kompromiss zwischen guter Kontrastierung und Ausleuchtung
der Patientenpupille. Lösungen, bei denen unter einem Winkel
zur Beobachtung beleuchtet wird, sind beispielsweise in der
DE 43 44 770 A1 oder der
DE 20 2004 019 849
U1 beschrieben. Der „rote Reflex” reagiert
aber bei dieser Anordnung empfindlich auf ein Verrollen des Patientenauges
während der Operation. Weitere Probleme können
bei kleinen Patientenpupillen oder im Zusammenhang mit der Refraktion
des Patientenauges auftreten. Bei den bekannten Lösungen
ist der „rote Reflex” nicht so homogen ausgebildet.
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Für
die Operation am Auge, insbesondere bei Kataraktoperationen, benötigt
der Operateur aber einen homogenen, kontrastreichen „roten
Reflex”.
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Versuche
mit einer Koaxial-Beleuchtung führten zwar zu einem guten,
homogenen „roten Reflex”, aber zu einer schlechten
Kontrastierung der Phasenobjekte und haben sich in der Praxis daher bisher
nicht bewährt. Dabei war die Beleuchtungsoptik derart angeordnet,
dass ein Beleuchtungsspiegel (oder Prisma) zwischen den beiden Strahlengängen des
Stereomikroskops lag. Es handelte sich dabei also nicht um eine
exakte 0°-Beleuchtung, die genau aus derselben Richtung
erfolgt wie die Beobachtung.
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Eine
Möglichkeit, einen homogenen hellen „roten Reflex” bei
gleichzeitig guter Kontrastierung zu erzielen, lässt sich
dadurch erreichen, dass eine Beleuchtungseinrichtung für
eine einen, zwei oder mehr Beobachtungsstrahlengänge mit
jeweils mindestens einem Beobachtungsstrahlbündel aufweisende
Beobachtungseinrichtung, insbesondere für ein Operationsmikroskop,
vorgesehen ist, aufweisend zumindest eine Lichtquelle zum Erzeugen
wenigstens eines Beleuchtungsstrahlengangs mit wenigstens einem
Beleuchtungsstrahlbündel zum Beleuchten eines zu beobachtenden
Objekts, insbesondere eines zu beobachtenden Auges, wobei die Beleuchtungseinrichtung
wenigstens eine Beleuchtungsoptik aufweist, die nach dem Köhlerschen
Beleuchtungsprinzip aufgebaut ist, und wobei der wenigstens eine
Beleuchtungsstrahlengang oder das wenigstens eine Beleuchtungsstrahlbündel
koaxial zu einem Beobachtungsstrahlengang oder Beobachtungsstrahlbündel
verläuft. Eine derartige Lösung ist beispielsweise in
der älteren Anmeldung
DE 10 2006 013 761.2 A1 der Anmelderin beschrieben.
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In
manchen Fällen ist jedoch für die Beleuchtungseinrichtung
nur ein geringer Bauraum vorhanden, so dass eine Beleuchtungsoptik,
die nach dem Köhlerschen Beleuchtungsprinzip aufgebaut
ist, nicht immer zum Einsatz kommen kann.
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Ausgehend
vom letztgenannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung sowie eine Beobachtungseinrichtung
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Beleuchtungseinrichtung
bei geringem konstruktiven Aufwand auch in solchen Fällen
zum Einsatz kommen kann, wo nur ein geringes Bauvolumen zur Verfügung
steht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem
unabhängigen Patentanspruch 1, sowie die Beobachtungseinrichtung
mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen
Patentanspruch 17. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinrichtung beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich
auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen
Beobachtungseinrichtung, und umgekehrt.
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Gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung wird eine Beleuchtungseinrichtung für
eine einen, zwei oder mehr Beobachtungsstrahlengänge mit
jeweils mindestens einem Beobachtungsstrahlbündel aufweisende
Beobachtungseinrichtung, insbesondere für ein Operationsmikroskop,
bereitgestellt, aufweisend zumindest eine Lichtquelle zum Erzeugen wenigstens
eines Beleuchtungsstrahlengangs mit wenigstens einem Beleuchtungsstrahlbündel
zum Beleuchten eines zu beobachtenden Objekts, insbesondere eines
zu beobachtenden Auges, wobei die Beleuchtungseinrichtung wenigstens
eine Beleuchtungsoptik aufweist, die einen Kollektor aufweist, und wobei
der wenigstens eine Beleuchtungsstrahlengang oder das wenigstens
eine Beleuchtungsstrahlbündel koaxial zu einem Beobachtungsstrahlengang oder Beobachtungsstrahlbündel
verläuft. Die Beleuchtungseinrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtquelle im vorderen Brennpunkt des Kollektors liegt
und dass die wenigstens eine Beleuchtungsoptik in einer Weise ausgebildet
ist, dass die Lichtquelle auf den Fundus des zu beobachtenden Auges
ausgebildet ist/wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung lässt
sich insbesondere eine einstufige Stereo-Koaxialbeleuchtung realisieren.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung erzeugt
einen homogenen „roten Reflex”. Das Grundmerkmal der
vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Lichtquelle im vorderen
Brennpunkt des Kollektors liegt. Vorteilhaft wird die Lichtquelle
koaxial zur Beobachtung auf dem zu beobachtenden Objekt, beispielsweise
dem Fundus eines zu beobachtenden Patientenauges, abgebildet.
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Gegenüber
der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung verzichtet
die erfindungsgemäße einstufige Beleuchtung auf
eine Köhlersche Beleuchtung, und damit auf eine Abbildung
von Leuchtfeldblende und Aperturblende. Dadurch kann der erforderliche
Bauraum für die Beleuchtungseinrichtung reduziert werden.
Auch kann die Beleuchtungseinrichtung konstruktiv einfacher aufgebaut
werden, was in manchen Fällen von Vorteil ist.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird eine echte koaxiale Beleuchtung
geschaffen. Unter „koaxial” wird dabei generell
eine achsnahe Beleuchtung verstanden. Dies schließt sowohl
eine Beleuchtung unter exakt Null Grad als auch eine achsnahe Schrägbeleuchtung
unter einem sehr kleinen Winkel mit ein. Somit sind von der vorliegenden
Erfindung auch solche Lösungen mit geringen Abweichungen von
der koaxialen Beleuchtungsanordnung mit umfasst.
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Erfindungsgemäß ist
die Beleuchtungseinrichtung für eine Beobachtungseinrichtung
vorgesehen, wobei die Erfindung jedoch nicht auf bestimmte Typen
von Beobachtungseinrichtungen beschränkt ist. Beispielsweise,
jedoch nicht ausschließlich, kann es sich bei der Beobachtungseinrichtung
um ein Operationsmikroskop handeln. Einige nicht ausschließliche
Beispiele für mögliche Einsatzzwecke auf dem Gebiet
der Operationsmikroskope sind im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen
Beobachtungseinrichtung näher beschrieben.
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Im
einfachsten Fall ist ein einziger Beleuchtungsstrahlengang mit einem
Beleuchtungsstrahlbündel vorgesehen. Es sind jedoch auch
Ausgestaltungsformen mit einem Beleuchtungsstrahlengang mit zwei
oder mehr Beleuchtungsstrahlbündeln möglich, oder
aber Ausgestaltungsformen mit zwei oder mehr Beleuchtungsstrahlengängen,
wobei dann jeder Beleuchtungsstrahlengang wiederum wenigstens ein
Beleuchtungsstrahlbündel aufweist.
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Erfindungsgemäß ist
weiterhin vorgesehen, dass die Beleuchtungseinrichtung eine in besonderer Weise
ausgestaltete Beleuchtungsoptik aufweist. Diese Beleuchtungsoptik
ist zunächst dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Kollektor
aufweist. Dieser Kollektor kann vorteilhaft aus einem oder mehreren
einzelnen oder zusammengesetzten Linsenelement(en) bestehen. Erfindungsgemäß ist
die Beleuchtungsoptik derart aufgebaut, dass die Lichtquelle im
vorderen Brennpunkt des Kollektors liegt.
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Erfindungsgemäß ist
die wenigstens eine Beleuchtungsoptik in einer Weise ausgebildet,
dass die Lichtquelle auf dem zu beobachtenden Objekt, insbesondere
auf dem Fundus eines zu beobachtenden Auges, abgebildet wird. Wenn
es sich bei dem zu beobachtenden Objekt um ein Auge handelt, kann mit
der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung die
Cornea des Auges telezentrisch beziehungsweise annähernd
telezentrisch beleuchtet werden. Weiterhin bildet das Auge die Lichtquelle
wieder auf der Retina, in Variation mit der Fehlsichtigkeit des
Auges, ab. Dieses Licht wird dann an der roten Retina reflektiert
und beleuchtet die zu operierende Augenlinse gleichmäßig,
intensiv und kontrastreich.
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Vorteilhaft
kann die Beleuchtungseinrichtung wenigstens ein Objektivelement
aufweisen. Das Objektivelement kann dabei ebenfalls als Objektivelement
einer Beobachtungseinrichtung, insbesondere als deren Hauptobjektiv,
ausgebildet sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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Bevorzugt
kann vorgesehen sein, dass das Objektivelement Bestandteil des Kollektors
ist. Handelt es sich bei dem Objektivelement auch um das Hauptobjektiv
einer Beobachtungseinrichtung, stellt dann auch das Hauptobjektiv
einen Bestandteil des Kollektors dar. In einem solchen Fall erfolgt
die koaxiale Überlagerung von Beobachtung und Beleuchtung
vorteilhaft oberhalb des Objektivelements, beispielsweise eines
Hauptobjektivs einer Beobachtungseinrichtung.
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Die
koaxiale Überlagerung von Beobachtung und Beleuchtung kann
aber auch unter dem Objektivelement, beispielsweise einem Hauptobjektiv
einer Beobachtungseinrichtung, erfolgen. Das Objektivelement ist
dann aber nicht mehr Bestandteil des Kollektors.
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Vorzugsweise
kann zur Vermeidung von Falschlicht, auch in Kombination mit einem
weiter unten beschriebenen Mittel zur Vermeidung von Falschlicht,
das Objektivelement – in vertretbaren Grenzen – gekippt
angeordnet sein.
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In
weiterer Ausgestaltung kann im Strahlverlauf unterhalb des Objektivelements
ein Abdeckelement, insbesondere ein Abdeckglas, vorgesehen sein.
Zur Vermeidung von Falschlicht kann, auch in Kombination mit einem
weiter unten beschriebenen Mittel zur Vermeidung von Falschlicht,
auch das Abdeckelement – in vertretbaren Grenzen – gekippt
angeordnet sein.
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Vorteilhaft
können Mittel vorgesehen sein, um jeweils zumindest ein
Beobachtungsstrahlbündel und zumindest ein Beleuchtungsstrahlbündel
koaxial zu überlagern. Diese Mittel können auf
unterschiedlichste Weise ausgestaltet und an unterschiedlichsten
Orten angeordnet sein. Nachfolgend werden hierzu einige nicht ausschließliche
Beispiele erläutert.
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Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass die Mittel zum Überlagern derart
angeordnet sind, dass eine Überlagerung von Beobachtungsstrahlbündel
und Beleuchtungsstrahlbündel oberhalb des Objektivelements
erfolgt. Die Überlagerung von Beobachtungsstrahlbündel
und Beleuchtungsstrahlbündel kann beispielsweise im parallelen
Strahlengang über dem Hauptobjektiv erfolgen.
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Beispielsweise
kann auch vorgesehen sein, dass die Mittel zum Überlagern
derart angeordnet sind, dass eine Überlagerung von Beobachtungsstrahlbündel
und Beleuchtungsstrahlbündel unterhalb des Objektivelements
erfolgt. Es besteht somit auch die Möglichkeit, das Beleuchtungsstrahlbündel und
die Beobachtungsstrahlbündel unterhalb des Hauptobjektivs
zu überlagern. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn
die Beleuchtungsstrahlbündel entsprechend der Hauptobjektivbrennweite
geneigt werden.
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Wie
oben schon ausgeführt wurde, ist die Erfindung nicht auf
bestimmte Ausgestaltungstypen von „Überlagerungsmitteln” beschränkt.
Beispielsweise können die Mittel zum Überlagern
wenigstens ein optisches Element in Form eines Prismas und/oder
einer Strahlteilerplatte und/oder eines Spiegels, etwa eines teildurchlässigen
Spiegels und/oder eines durchbohrten Spiegels, aufweisen. Natürlich können
die Mittel auch anders ausgestaltet sein, so dass die Erfindung
nicht auf die genannten Beispiele beschränkt ist.
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In
weiterer Ausgestaltung kann die Beleuchtungseinrichtung vorteilhaft
wenigstens ein optisches Element zur Vermeidung von Falschlicht
aufweisen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Blende handeln,
die als fixe oder variable Blende ausgestaltet sein kann.
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Wie
weiter oben ausgeführt wurde, ist die Erfindung nicht auf
eine bestimmte Anzahl von Lichtquellen oder deren Ausgestaltung
beschränkt. Beispielsweise können zwei oder mehr
Lichtquellen vorgesehen sein, wobei mittels jeder Lichtquelle ein
Beleuchtungsstrahlengang oder ein Beleuchtungsstrahlbündel
erzeugt wird. Es können somit unabhängige Lichtquellen
verwendet werden, wobei jede Lichtquelle ein eigenes Beleuchtungsteilstrahlbündel erzeugt.
Oder aber es kann nur eine einzige Lichtquelle vorgesehen sein,
wobei dann Mittel zum Aufteilen des Beleuchtungsstrahlengangs oder
des Beleuchtungsstrahlbündels der Lichtquelle in zwei oder mehr
Beleuchtungsstrahlengänge oder Beleuchtungsteilstrahlbündel
vorgesehen sind. Hierbei kann es sich um geeignete Strahlteiler
in Form von Prismen, teildurchlässigen Spiegeln und dergleichen handeln.
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Vorzugsweise
kann die Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung von zwei Beleuchtungsstrahlengängen
oder zwei Beleuchtungsstrahlbündeln ausgebildet sein, wobei
die Achsen der Beleuchtungsstrahlengänge oder Beleuchtungsstrahlbündel
zur Symmetrieebene insbesondere geneigt sind. Dabei kann die Neigung
der Beleuchtungsachsen zur Symmetrieebene vorteilhaft entsprechend
dem Stereowinkel der Beobachtung gewählt werden oder sein. Insbesondere
bei einer solchen Neigung kann vorgesehen sein, dass eine Beobachtungseinrichtung
ein Hauptobjektivelement aufweist, das nicht Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung
ist und somit kein Element der Beleuchtungseinrichtung ist. Die
Beleuchtungseinrichtung weist dann insbesondere kein Objektivelement
auf.
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In
weiterer Ausgestaltung kann die Beleuchtungseinrichtung wenigstens
eine zusätzliche Beleuchtungseinrichtung zur achsfernen
Beleuchtung aufweisen Dabei kann es sich beispielsweise um eine
eigenständige Beleuchtungseinrichtung handeln, beispielsweise
für eine Umfeldbeleuchtung. Es ist aber auch denkbar, eine
gemeinsame Koaxial- und Umfeldbeleuchtung zu realisieren, beispielsweise
mittels einer zweiten Beleuchtungsoptik oder Beleuchtung durch Strahlteilung
oder dergleichen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung bestimmter Lichtquellen
beschränkt. Nachfolgend werden hierzu einige nicht ausschließliche,
vorteilhafte Beispiele genannt. Beispielsweise kann die wenigstens
eine Lichtquelle als Lampe, insbesondere als Halogenlampe oder Xenonlampe,
als Laser, als nicht thermischer Strahler, als Lichtleiter, insbesondere
als Faserlichtleiterbündel, als wenigstens eine LED (Licht
emittierende Diode), als wenigstens eine OLED (organische Licht
emittierende Diode) oder dergleichen ausgebildet sein. Natürlich
sind auch Kombinationen verschiedener Lichtquellen möglich.
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Vorteilhaft
ist die Lichtquelle aus einer Anordnung von einer oder mehreren
einzeln oder bereichsweise schaltbaren Kleinstlichtquelle(n) gebildet.
Die Beleuchtungseinrichtung ist dabei so ausgestaltet, dass sie
bezüglich der von ihr erzeugten Leuchtfeldgeometrie einfach
variiert werden kann. Dabei werden die Kleinstlichtquellen – insbesondere
elektronisch – von außen, vorzugsweise von einer
Steuereinrichtung, angesteuert. Ein weiteres Merkmal sieht vor,
dass die Kleinstlichtquellen zumindest bereichsweise ansteuerbar
sind, um variable Beleuchtungsgeometrien einstellen zu können.
Dies ist insbesondere bei der Erzeugung von ringförmigen
Beleuchtungsstrahlbündeln von Vorteil. Dabei ist die Erfindung
nicht auf bestimmte Größen und/oder Formen von
Bereichen beschränkt. Im einfachsten Fall kann ein einziger
Punkt in solch einer Weise ansteuerbar sein. Insbesondere dann,
wenn die Leuchtquelle aus einer Matrix bestehend aus einzelnen Kleinstlichtquellen
gebildet ist, kann eine oder können mehrere Kleinstlichtquellen
einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sein, wobei im letztgenannten
Fall einzelne Kleinstlichtquellen zu einem Bereich zusammengefasst
werden können. Auch diesbezüglich ist die Erfindung
nicht auf konkrete Ausgestaltungsformen beschränkt.
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Vorteilhaft
kann die Lichtquelle aus einer Anordnung von einer oder mehreren
Leuchtdiode(n) (LED), insbesondere organischen Leuchtdiode(n) (OLED),
gebildet sein. Organische Leuchtdioden sind ursprünglich
als Mikrodisplays entwickelt worden. Anders als LCDs, die eine Hinterleuchtung
benötigen, leuchten OLEDs selber als Lambertstrahler (Flächenemitter).
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Als
strukturierte Beleuchtungsquelle bieten OLEDs eine gute Lichteffizienz
und kleine Strukturen ohne dunkle Zwischenräume. Entsprechend
einer gewünschten Beleuchtungsgeometrie können
einzelne der Kleinstlichtquellen angeschaltet werden und andere
ausgeschaltet bleiben. Gegenüber LEDs ist bei OLEDs der
Füllfaktor höher was bedeutet, dass eine höhere
Packungsdichte realisierbar ist. Die Verwendung eines Displays aus
LEDs oder OLEDs ermöglicht ein programmierbares, und beispielsweise auch
automatisierbares Schalten unterschiedlicher Beleuchtungsmodi, ohne
dass mechanische Komponenten, wie etwa Phasenkontrastringe, Filter,
Abschwächer und dergleichen bewegt werden müssten. Besonders
geeignet sind beispielsweise weiße OLEDs, deren Spektrum
durch eine Mischung von organischen Molekülen bestimmt
wird.
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In
weiterer Ausgestaltung kann zur koaxialen Beleuchtung von zwei Beobachtungsstrahlengängen eine
gemeinsame Beleuchtungsoptik oder zwei getrennte Beleuchtungsoptiken
vorgesehen sein. Insbesondere können die Beleuchtungsstrahlengänge oder
Beleuchtungsstrahlenbündel des Kollektors zur koaxialen
Beleuchtung von zwei Beobachtungsstrahlengängen oder Beobachtungsstrahlbündeln
beispielsweise mit einer gemeinsamen Beleuchtungsoptik oder zwei
getrennten Beleuchtungsoptiken erzeugt werden. Beispielsweise kann
bei mehreren Beleuchtungsstrahlengängen oder Beleuchtungsstrahlbündeln
vorgesehen sein, dass jeder Beleuchtungsstrahlengang oder jedes
Beleuchtungsstrahlbündel über eine eigene Beleuchtungsoptik
verfügt. In anderer Ausgestaltung kann für jeden
Beleuchtungsstrahlengang oder jedes Beleuchtungsstrahlbündel
eine einzige, gemeinsame Beleuchtungsoptik vorgesehen sein.
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Besonders
vorteilhaft kann die Beleuchtungseinrichtung als Beleuchtungseinrichtung
in einem Operationsmikroskop, insbesondere in einer ophthalmologischen
Beobachtungseinrichtung, vorzugsweise in einem für die
Kataraktextraktion ausgebildeten Operationsmikroskop, ausgebildet
sein.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Beobachtungseinrichtung,
insbesondere ein Operationsmikroskop, bereitgestellt, mit einem, zwei
oder mehr Beobachtungsstrahlengängen mit jeweils wenigstens
einem Beobachtungsstrahlbündel und mit einer Beleuchtungseinrichtung,
aufweisend zumindest eine Lichtquelle zum Erzeugen wenigstens eines
Beleuchtungsstrahlengangs mit wenigstens einem Beleuchtungsstrahlbündel
zum Beleuchten eines zu beobachtenden Objekts, insbesondere eines
zu beobachtenden Auges, wobei die Beleuchtungseinrichtung wenigstens
eine Beleuchtungsoptik aufweist, die einen Kollektor aufweist, und
wobei der wenigstens eine Beleuchtungsstrahlengang oder das wenigstens
eine Beleuchtungsstrahlbündel koaxial zu einem Beobachtungsstrahlengang
oder Beobachtungsstrahlbündel verläuft. Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass die Lichtquelle im vorderen Brennpunkt des Kollektors
liegt und dass die wenigstens eine Beleuchtungsoptik in einer Weise
ausgebildet ist, dass die Lichtquelle auf den Fundus des zu beobachtenden
Auges abgebildet wird.
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Vorteilhaft
ist die Beleuchtungseinrichtung in der wie vorstehend beschriebenen,
erfindungsgemäßen Weise ausgebildet, so dass auf
die entsprechenden Ausführungen Bezug genommen und verweisen wird.
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Die
Beobachtungseinrichtung kann beispielsweise ein Hauptobjektivelement
aufweisen, welches identisch mit einem Objektivelement der Beleuchtungseinrichtung
ist, wobei Mittel vorgesehen sind, um jeweils einen Beobachtungsstrahlengang oder
ein Beobachtungsstrahlbündel und einen Beleuchtungsstrahlengang
oder ein Beleuchtungsstrahlbündel zu überlagern
und wobei die Mittel zum Überlagern derart angeordnet sind,
dass eine Überlagerung von Beobachtungsstrahlengang oder
Beobachtungsstrahlbündel und Beleuchtungsstrahlengang oder
Beleuchtungsstrahlbündel oberhalb des Hauptobjektivelements
erfolgt.
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In
anderer Ausgestaltung kann die Beobachtungseinrichtung ein Hauptobjektivelement
aufweisen, welches nicht identisch mit einem Element der Beleuchtungseinrichtung
ist, wobei Mittel vorgesehen sind, um jeweils einen Beobachtungsstrahlengang
oder ein Beobachtungsstrahlbündel und einen Beleuchtungsstrahlengang
oder ein Beleuchtungsstrahlbündel zu überlagern
und wobei die Mittel zum Überlagern derart angeordnet sind,
dass eine Überlagerung von Beobachtungsstrahlengang oder
Beobachtungsstrahlbündel und Beleuchtungsstrahlengang oder
Beleuchtungsstrahlbündel unterhalb des Hauptobjektivelements
erfolgt.
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Die
Beobachtungseinrichtung kann vorteilhaft als Operationsmikroskop,
insbesondere als ophthalmologische Beobachtungseinrichtung, vorzugsweise
als für die Kataraktextraktion ausgebildetes Operationsmikroskop,
ausgebildet sein.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
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1 in
Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinrichtung;
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2 eine
Draufsicht der in 1 dargestellten Beleuchtungseinrichtung;
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3 in
Draufsicht eine erste und zweite Alternative der in 1 dargestellten
Beleuchtungseinrichtung;
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4 in
Seitenansicht eine dritte Alternative der in 1 dargestellten
Beleuchtungseinrichtung;
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5 in
Seitenansicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinrichtung;
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6 eine
Draufsicht und eine erste Alternative der in 5 dargestellten
Beleuchtungseinrichtung; und
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7 in
Draufsicht eine zweite Alternative der in 5 dargestellten
Beleuchtungseinrichtung.
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In
den 1 bis 7 ist jeweils eine Beleuchtungseinrichtung 10 dargestellt,
die als Beleuchtungseinrichtung in einem Operationsmikroskop 100,
insbesondere in einer ophthalmologischen Beobachtungseinrichtung,
vorzugsweise in einem für die Kataraktextraktion ausgebildeten
Operationsmikroskop, zum Einsatz kommt. Das Operationsmikroskop 100 weist
zwei Beobachtungsstrahlengänge 16, 17 auf,
in denen weitere optische Elemente 30 vorgesehen sein können,
auf die nachfolgend jedoch nicht näher eingegangen wird.
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In
den Figuren sind Ausführungsbeispiele dargestellt, bei
denen die Beleuchtungseinrichtung ein Objektivelement 13 aufweist,
das gleichzeitig auch das Hauptobjektiv des Operationsmikroskops 100 darstellt.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, verfügt
die Beleuchtungseinrichtung 10 zunächst über wenigstens
eine Lichtquelle 11 zur Erzeugung wenigstens eines Beleuchtungsstrahlengangs 14, 15 mit
wenigstens einem Beleuchtungsstrahlbündel, das koaxial
mit wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang 16, 17 oder
Beobachtungsstrahlbündel überlagert werden soll.
Durch die Lichtquelle 11 wird eine Koaxialbeleuchtung erzeugt.
Das von der Lichtquelle 11 erzeugte Licht durchläuft eine
Beleuchtungsoptik in Form eines Kollektors 18 mit einer
Anzahl Kollektorlinsen 19, wobei erfindungsgemäß vorgesehen
ist, dass die Lichtquelle 11 im vorderen Brennpunkt des
Kollektors 18 liegt. Das Objektivelement 13, das
auch das Hauptobjektiv des Operationsmikroskops 100 darstellt,
ist in dem gezeigten Beispiel ein Teil des Kollektors 18.
Damit das Beleuchtungslicht koaxial zur Beobachtung auf dem Fundus
eines zu beobachtenden Auges abgebildet werden kann, ist ein Umlenkelement 20 vorgesehen. Dieses
Umlenkelement 20 stellt ein optisches Element zur koaxialen Überlagerung
von Beobachtungsstrahlengängen 16, 17 und
Beleuchtungsstrahlengängen 14, 15 dar
und kann beispielsweise als teildurchlässiger Spiegel oder
dergleichen ausgebildet sein. Zur Vermeidung von Falschlicht kann
des Weiteren ein entsprechendes Mittel 21, 24 beispielsweise
eine Blende, vorgesehen sein.
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Es
können zwei Lichtquellen 11, 12 vorgesehen
sein, die jeweils einen Beleuchtungsstrahlengang 14, 15 mit
jeweils wenigstens einem Beleuchtungsstrahlbündel erzeugen.
Jeder Beleuchtungsstrahlengang 14, 15 durchläuft
eine eigene Beleuchtungsoptik in Form eines Kollektors 18, 22.
Jeder Kollektor 18, 22 weist eine Anzahl von Kollektorlinsen 19, 23 auf.
Es ist jedoch nur ein Objektivelement 13 vorgesehen, das
jedoch einen Bestandteil beider Kollektoren 18, 22 darstellt.
In jedem Beleuchtungsstrahlengang 14, 15 befindet
sich eine Blende 21, 24 zur Vermeidung von Falschlicht.
Die Lichtquellen 11,12 liegen wiederum im vorderen
Brennpunkt der Kollektoren 18, 22. Die Beleuchtungsstrahlengänge 14, 15 werden
durch ein gemeinsames Umlenkelement 20 umgelenkt und den
Beobachtungsstrahlengängen 16, 17 überlagert.
Alternativ kann auch nur eine einzige Lichtquelle vorgesehen sein,
die dann über geeignete Strahlteilermittel 25 in
zwei Beleuchtungsstrahlengänge 14, 15 aufgeteilt
wird.
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In 3 ist
eine erste Alternative der in 1 gezeigten
Beleuchtungseinrichtung 10 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind zwei Lichtquellen 11, 12 vorgesehen, die
jeweils einen Beleuchtungsstrahlengang 14, 15 mit
jeweils wenigstens einem Beleuchtungsstrahlbündel erzeugen.
Jeder Beleuchtungsstrahlengang 14, 15 durchläuft
eine einzige gemeinsame Beleuchtungsoptik in Form eines Kollektors 18.
Der Kollektor 18 weist eine Anzahl von Kollektorlinsen 19 auf.
Es ist jedoch nur ein Objektivelement 13 vorgesehen, das
jedoch einen Bestandteil beider Kollektoren 18 darstellt.
In jedem Beleuchtungsstrahlengang 14, 15 befindet
sich eine Blende 21, 24 zur Vermeidung von Falschlicht.
Die Lichtquellen 11,12 liegen wiederum im vorderen Brennpunkt
des Kollektors 18. Die Beleuchtungsstrahlengänge 14, 15 werden
durch ein gemeinsames Umlenkelement 20 umgelenkt und den
Beobachtungsstrahlengängen 16, 17 überlagert.
Alternativ kann auch nur eine einzige Lichtquelle vorgesehen sein,
die dann über geeignete Strahlteilermittel in zwei Beleuchtungsstrahlengänge 14, 15 aufgeteilt wird.
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Das
in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht
von seinem Grundaufbau her dem in 1 dargestellten
Beispiel, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen zunächst
auf dieses Beispiel vollinhaltlich Bezug genommen und verwiesen wird.
Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Zusätzlich verfügt die in 4 dargestellte
Beleuchtungseinrichtung 10 noch über eine zusätzliche
Beleuchtungseinrichtung zur achsfernen Beleuchtung. Dabei kann es
sich beispielsweise um eine separate Beleuchtungseinrichtung 26 zur
Erzeugung einer Umfeldbeleuchtung handeln. Alternativ ist auch denkbar,
dass nur eine einzige Beleuchtungseinrichtung zum Einsatz kommt,
wobei die gleichzeitige Erzeugung einer Koaxialbeleuchtung sowie
einer Umfeldbeleuchtung durch geeignete Strahlteilermittel 27 erfolgt.
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In
den 5 bis 7 ist eine andere Ausführungsform
dargestellt, bei der die Beleuchtungsstrahlengänge 14, 15 nicht
oberhalb des Objektivelements 13, sondern unterhalb des
Objektivelements 13 mit den Beobachtungsstrahlengängen 16, 17 überlagert
werden.
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In
den 5 und 6 ist eine Variante dargestellt,
bei der zwei Lichtquellen 11, 12 zwei Beleuchtungsstrahlengänge 14, 15 erzeugen.
Jeder Beleuchtungsstrahlengang 14, 15 durchläuft
einen Kollektor 18, 22 mit entsprechenden Kollektorlinsen 19, 23.
Das Objektivelement 13 stellt in diesem Fall keinen Bestandteil
der Kollektoren 18, 22 dar. Auch hier liegen die
Lichtquellen 11, 12 wiederum im vorderen Brennpunkt
der Kollektoren 18, 22. Die Überlagerung der
Beleuchtungsstrahlengänge 14, 15 mit den
Beobachtungsstrahlengängen 16, 17 erfolgt
wiederum über ein gemeinsames Umlenkelement 20 in
Form eines teildurchlässigen Spiegels.
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Bei
den in den 5 bis 7 dargestellten Beispielen
ist für jeden Beleuchtungsstrahlengang 14, 15 jeweils
eine eigene Beleuchtungsoptik mit jeweils einem eigenen Kollektor 18, 22 vorgesehen.
Es können wiederum zwei Lichtquellen 11, 12 vorgesehen
sein. Alternativ ist auch nur eine Lichtquelle denkbar, die mittels
eines Strahlteilermittels 25 aufgeteilt wird. Vorteilhaft
kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsachsen zur Symmetrieebene 28 geneigt
sind, vorzugsweise entsprechend dem Stereowinkel der Beobachtung.
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Zusätzlich
kann bei den in den 5 bis 7 dargestellten
Beispielen auch noch ein Abdeckglas 29 vorgesehen sein.
Zur Vermeidung von Falschlicht kann das Abdeckglas 29 gekippt
sein. Auch können wiederum, wie im Zusammenhang mit 4 beschrieben,
zusätzliche Beleuchtungseinrichtungen 26, 27 zur
achsfernen Beleuchtung vorgesehen sein. Dies ist in 7 dargestellt.
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Die
in den 1 bis 7 dargestellten Beleuchtungseinrichtungen 10 erzeugen
einen homogenen „roten Reflex”. Die Lichtquellen 11, 12 liegen im
vorderen Brennpunkt der Kollektoren 18, 22 und werden
koaxial zu den Beobachtungsstrahlengängen 16, 17 auf
dem zu beobachtenden Objekt, beispielsweise dem Fundus eines Auges,
abgebildet. Das Objektivelement 13 kann Bestandteil der
Kollektoren 18, 22 sein, wie im Zusammenhang mit
den 1 bis 4 dargestellt ist. Zur Überlagerung
der Beleuchtungsstrahlengänge 14, 15 und
der Beobachtungsstrahlengänge 16, 17 sind
optische Elemente in Form von Umlenkelementen 20 vorgesehen,
die als teildurchlässige Spiegel ausgebildet sein können.
Zur Vermeidung von Falschlicht können geeignete Mittel 21, 24,
etwa in Form einer Blende, vorgesehen sein.
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Die
koaxiale Überlagerung der Beleuchtungsstrahlengänge 14, 15 und
der Beobachtungsstrahlengänge 16, 17 kann
auch unterhalb des Objektivelements 13 erfolgen, wie in
den 5 bis 7 dargestellt ist. Das Objektivelement 13 ist
dann nicht mehr Bestandteil der Kollektoren 18, 22.
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Es
können zusätzliche Beleuchtungsmittel 26, 27 vorgesehen
sein, um achsfern zu beleuchten, beispielsweise mit einer zweiten
Beleuchtungseinrichtung 26, oder durch Schaffung einer
gemeinsamen Koaxial- und Umfeldbeleuchtung durch Einsatz von Strahlteilermitteln 27.
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Die
Beleuchtungsstrahlengänge 14, 15 des Kollektors
können zur koaxialen Beleuchtung von zwei Beobachtungsstrahlengängen 16, 17 mit
einer gemeinsamen Beleuchtungsoptik, oder aber mit getrennten Beleuchtungsoptiken
erzeugt werden.
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Zur
Vermeidung von Falschlicht kann auch, in Kombination mit den Blenden 21, 24,
das Objektivelement 13 oder, falls vorhanden, ein Abdeckglas 29 in
vertretbaren Grenzen gekippt werden.
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Als
Lichtquellen 11, 12 können beispielsweise
Halogenlampen oder Xeonlampen, ein oder zwei Lichtleiter, LED's
oder dergleichen zum Einsatz kommen.
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- 10
- Beleuchtungseinrichtung
- 11
- Lichtquelle
- 12
- Lichtquelle
- 13
- Objektivelement
- 14
- Beleuchtungsstrahlengang
- 15
- Beleuchtungsstrahlengang
- 16
- Beobachtungsstrahlengang
- 17
- Beobachtungsstrahlengang
- 18
- Kollektor
- 19
- Kollektorlinsen
- 20
- Umlenkelement
- 21
- Mittel
zur Vermeidung von Falschlicht (Blende)
- 22
- Kollektor
- 23
- Kollektorlinsen
- 24
- Mittel
zur Vermeidung von Falschlicht (Blende)
- 25
- Strahlteilermittel
- 26
- Zusätzliche
Beleuchtungseinrichtung
- 27
- Strahlteilermittel
- 28
- Symmetrieebene
- 29
- Abdeckelement
(Abdeckglas)
- 30
- Optisches
Element
- 100
- Beobachtungseinrichtung
(Operationsmikroskop)
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4344770
A1 [0010]
- - DE 202004019849 U1 [0010]
- - DE 102006013761 A1 [0013]