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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für
ein medizinisch-optisches Beobachtungsgerät zum Beobachten
eines Beobachtungsobjekts.
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Um
einen möglichst natürlichen Farbeindruck zu vermitteln,
sind medizinisch-optische Beobachtungsgeräte wie Endoskope
oder Operationsmikroskope mit Weißlichtquellen ausgestattet,
deren Farbtemperatur der von Tageslicht entspricht und einen entsprechend
hohen Blauanteil aufweist. In manchen Systemen, beispielsweise bei
ophthalmologischen Operationsmikroskopen kann zudem ein Weißlicht
mit einem geringeren Blauanteil gewünscht sein. Insbesondere
bei Kataraktoperationen, in denen die Linse des Auges entfernt wird,
lässt sich mit Weißlicht, welches einen geringeren
Blauanteil umfasst, besonders gut ein sogenannter Rotreflex erzeugen,
der zum Beleuchten der Linse während der Kataraktoperation
Verwendung findet. Dieser Rotreflex entsteht in Folge einer rötlich
bis orangenen Reflexion des Beleuchtungslichtes an der Netzhaut.
Es ist daher vorteilhaft, wenn das Licht einen höheren Rotanteil
aufweist, was umso mehr der Fall ist, je niedriger die Farbtemperatur
ist. Operationsmikroskope, die an das Erzeugen eines Rotreflexes
angepasst sind, sind beispielsweise in
DE 10 2007 041 003 A1 ,
DE 10 2007 008 635
A1 ,
DE
10 2006 013 761 A1 ,
DE 10 2004 050 651 A1 und
DE 103 47 732 A1 beschrieben.
Die mit dem Rotreflex erzeugte rote Hintergrundbeleuchtung ermöglicht
dem Operateur dabei das Erkennen der für die Kataraktoperation
relevanten Details. Daneben erfolgt auch eine Umfeldbeleuchtung,
um das Operationsfeld ausreichend auszuleuchten. Das Weißlicht
der Umfeldbeleuchtung kann sich dabei auch vom Weißlicht
der Rotreflexbeleuchtung zu seiner Farbtemperatur unterscheiden.
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Während
die Rotreflexbeleuchtung häufig koaxial oder nahezu koaxial
zu den stereoskopischen Beobachtungsstrahlengängen eines
Operationsmikroskops stattfindet, erfolgt die Umfeldbeleuchtung
in der Regel achsfern, d. h. unter einem Winkel sowohl zu den optischen
Achsen der stereoskopischen Teilbeobachtungsstrahlengänge
und in der Regel auch unter einem Winkel zur optischen Achse des
Mikroskophauptobjektivs.
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Eine
Beleuchtungsvorrichtung für ein zur Kataraktoperation zu
verwendendes Operationsmikroskop ist beispielsweise in
DE 10 2007 041 003 A1 ausführlich
beschrieben. Darin werden die Beleuchtungssysteme im Operationsmikroskop über
gespleißte Lichtleiter aus einer Halogen oder Xenonlichtquelle
gespleißt. Damit sind die Beleuchtungsarten Koaxialbeleuchtung
und Umfeldbeleuchtung jedoch nicht unabhängig voneinander
regelbar. Im Falle der Verwendung mehrerer Lichtleiter ist zwar
die getrennte Regelung grundsätzlich möglich,
jedoch erhöht sich dadurch die Komplexität des
Beleuchtungssystems.
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Aus
DE 20 2004 019 849
U1 und
EP
0 661 020 A1 sind außerdem Beleuchtungsvorrichtungen bekannt,
die für die Rotreflexbeleuchtung und die Umfeldbeleuchtung
getrennte Lichtquellen vorsehen. In
DE 20 2004 019 849 U1 ist
außerdem erwähnt, dass Leuchtdioden als Lichtquelle
Verwendung finden können. Aufgrund der Verwendung getrennter Lichtquellen
für die Rotreflexbeleuchtung und die Umfeldbeleuchtung
ist jedoch ein erhöhter Platzbedarf notwendig.
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Gegenüber
dem zitierten Stand der Technik kann es daher als Aufgabe der vorliegenden
Erfindung angesehen werden, eine vorteilhafte Beleuchtungsvorrichtung
für ein medizinisch-optisches Beobachtungsgerät
zur Verfügung zu stellen, die sich insbesondere bei ophthalmologischen
Operationsmikroskopen vorteilhaft einsetzen lässt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vorteilhaftes
medizinisch-optisches Beobachtungsgerät zur Verfügung
zu stellen.
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Die
erste Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch
1 bzw. nach Anspruch 15 gelöst, die zweite Aufgabe durch
ein medizinisch-optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch
16. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung.
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Eine
erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für
ein medizinisch-optisches Beobachtungsgerät, bspw. ein
Operationsmikroskop und insbesondere ein ophthalmologisches Operationsmikroskop,
zur Beleuchtung eines Beobachtungsobjekts mit Beleuchtungslicht über
einen Beleuchtungsstrahlengang umfasst wenigstens einen Lumineszenzstrahler
als Lichtquelle. Beispiele für Lumineszenzstrahler sind
Leuchtdioden (LED), organische Leuchtdioden (OLED), Laser(dioden),
aber auch Elektrolumineszenzfolien, falls mit diesen eine ausreichend
hohe Leuchtintensität erzielt werden kann. Als Beleuchtungslicht
soll hierbei nicht nur Licht im sichtbaren Spektralbereich angesehen
werden, sondern auch Licht in angrenzenden Spektralbereichen, also
auch im ultravioletten Spektralbereich und im infraroten Spektralbereich.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst
weiterhin wenigstens ein von dem Lumineszenzstrahler getrennt angeordnetes
Konverterelement, welches mit einem Konverterleuchtstoff zum Konvertieren
wenigstens eines Teils der Wellenlängenverteilung des von
dem wenigstens einen Lumineszenzstrahler emittierten Lichtes versehen
ist. Das Konverterelement ist in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht
oder einbringbar.
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Im
Vergleich zu Glühlampen oder Gasentladungslampen weisen
Leuchtdioden geringere Abmessungen auf, wodurch es möglich
wird, getrennte Lichtquellen in einer Beleuchtungsvorrichtung vorzusehen,
beispielsweise für eine Rotreflexbeleuchtung und eine Umfeldbeleuchtung,
ohne dass dadurch die Baugröße der Beleuchtungsvorrichtung
im Vergleich zu einer Beleuchtungsvorrichtung mit nur einer Lichtquelle
wesentlich steigen muss. Dadurch kann auch bei geringem zur Verfügung
stehendem Bauraum auf die Verwendung eines aufwendigen Lichtleiters,
beispielsweise eines gespeisten Lichtleiters, verzichtet werden.
Insbesondere kann die Leuchtdiode eine schmalbandige Leuchtdiode,
beispielsweise eine blaue Leuchtdiode sein.
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In
der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung
für ein medizinisch-optisches Beobachtungsgerät
wird davon abgerückt, eine Weißlichtquelle als
primäre Lichtquelle zu verwenden. Stattdessen findet ein
typischerweise schmalbandiges Licht emittierender Lumineszenzstrahler,
bspw. eine Leuchtdiode, als Lichtquelle Verwendung. Das schmalbandige
Licht wird dann erst im Beleuchtungsstrahlengang in weißes
Licht oder anderes breitbandiges Licht umgewandelt. Dazu wandelt
der Konverterleuchtstoff des Konverterelementes wenigstens einen
Anteil des schmalbandigen Lichts in Licht mit einer längeren Wellenlänge
als die des ursprünglichen schmalbandigen Lichts um. Dadurch
dass ein Teil des von der Leuchtdiode emittierten Lichtes mittels
des Konverterleuchtstoffes in Licht mit einer längeren
Wellenlänge umgewandelt wird, erfolgt im Beleuchtungsstrahlengang
eine Überlagerung des umgewandelten Lichtes mit dem Rest
des ursprünglichen, nicht umgewandelten Lichtes, was zu
einer breitbandigen Wellenlängenverteilung führt,
insbesondere zu weißem Licht. So ist es etwa möglich,
eine blaues Licht emittierende Leuchtdiode zu verwenden. Um bspw. weißes
Licht zu erzeugen, kann der Konverterleuchtstoff dann so gewählt
sein, dass er einen Teil des blauen Lichtes in gelbes und/oder grünes
und/oder rotes Licht umwandelt, so dass die Überlagerung
des gelben Lichtes mit dem verbleibenden blauen Licht weißes
Licht ergibt. Wenn dagegen beispielsweise eine UV-Strahlung emittierende
Leuchtdiode Verwendung findet, ist es möglich, mittels
eines Konverterleuchtstoffes die UV-Strahlung vollständig
in Licht im sichtbaren Spektralbereich umzuwandeln. Zudem ist es
möglich, durch Verwendung mehrerer, hintereinander im Beleuchtungsstrahlengang
angeordneter oder in den Beleuchtungsstrahlengang einbringbarer
Konverterelemente mit verschiednenen Konverterleuchtstoffen oder
eines Konverterelementes mit einem Konverterleuchtstoff, der ein
Gemisch aus verschiedenen Leuchtstoffen ist, die UV-Strahlung vollständig
in Licht mit wenigstens zwei, in der Summe zu breitbandigem oder
weißem Licht führenden Wellenlängenverteilungen
umzuwandeln. Das Verwenden von hintereinander im Beleuchtungsstrahlengang
angeordneter oder in den Beleuchtungsstrahlen gang einbringbarer
Konverterelemente mit verschiednenen Konverterleuchtstoffen oder
eines Konverterelementes mit einem Konverterleuchtstoff, der ein
Gemisch aus verschiedenen Leuchtstoffen ist, zur Realisierung eines
weißen oder breitbandigen Beleuchtungslichtes ist aber
nicht nur bei Verwendung einer im UV-Bereich emittierenden LED,
sondern auch bei Verwendung einer im sichtbaren Spektralbereich
emittierenden LED möglich.
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Dadurch,
dass das Konvertermaterial räumlich getrennt vom Lumineszenzstrahler
angeordnet ist, bietet sich die Möglichkeit, durch Austausch
des Konvertermaterials in einfacher Weise die Wellenlängenverteilung
des dem Objekt über den Beobachtungsstrahlengang zugeführten
Lichtes zu beeinflussen. Insbesondere ergibt sich dadurch die Möglichkeit,
Licht unterschiedlicher Farbtemperaturen im Vergleich zur Verwendung
von Absorptionsfiltern weitgehend verlustfrei zu erzeugen. Das Erzeugen des
Lichtes unterschiedlicher Farbtemperaturen erfolgt dabei mittels
verschiedener Konverter, die sich in den Konverterleuchtstoffen
voneinander unterscheiden. Dadurch, dass im Konverter wenig Licht absorbiert
oder reflektiert wird, sondern in seiner Wellenlänge umgewandelt
wird, entstehen keine unnötigen Wärmeverluste
oder Reflexionsverluste, wie bei konventionellen Beleuchtungsvorrichtungen,
in denen zum Konvertieren der Farbtemperatur Absorptionsfilter oder
Interferenzfilter zur Anwendung kommen.
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Weiterhin
bietet die Möglichkeit, Lichtleitfaserenden durch Leuchtdioden
zu ersetzen, den Vorteil, dass, anders als bei gespleißten
Lichtleitern, das Licht unterschiedlicher Beleuchtungsarten, beispielsweise
das Licht für eine Rotreflexbeleuchtung und eine Umfeldbeleuchtung,
unabhängig voneinander in seiner Intensität einstellbar
ist. Bei Verwendung einer einzigen Lichtquelle und eines gespleißten
Lichtleiters erfolgt eine Intensitätsregelung dagegen mittels Abschwächerelementen,
die in der Regel als Blenden ausgeführt sind, was wiederum
zu einer Wärmeentwicklung und damit zu einer Vernichtung
von Lichtleistung führt.
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Typischerweise
umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung eine Kondensoroptik. Das Konverterelement
ist dann vorzugsweise zwischen dem Lumineszenzstrahler und der Kondensoroptik
in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht oder einbringbar. Weiterhin
kann zwischen der Kondensoroptik und dem Lumineszenzstrahler eine
Kollektoroptik vorhanden sein, wodurch eine Köhlersche
Optik realisierbar wird. In einer solchen erfolgt durch die Kollektoroptik
ein Abbilden der Lichtquelle in eine zwischen Kollektoroptik und
Kondensoroptik befindliche Zwischenbildebene. Das Konverterelement
kann in einer solchen Beleuchtungsoptik zwischen der Kollektoroptik
und der Kondensoroptik in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht
oder einbringbar sein.
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Typischerweise
befinden sich zwischen der Kollektoroptik und der Kondensoroptik
auch Blenden, beispielsweise eine Leuchtfeldblende und eine Aperturblende
im Falle einer Köhlerschen Beleuchtung. Das Konverterelement
kann dann Teil einer im Beleuchtungsstrahlengang befindlichen Blende
oder einer in den Beleuchtungsstrahlengang einbringbaren Blende
sein. Da dann die Blende als Träger des Konverterelementes
dienen kann, ist kein zusätzliches Bauelement im Beleuchtungsstrahlengang
nötig. Insbesondere kann das Konverterelement in einer
zur Objektebene des Beobachtungsobjekts konjugierten Ebene in den
Beleuchtungsstrahlengang eingebracht oder einbringbar sein. In dieser
Ebene befindet sich im Falle einer Köhlerschen Beleuchtung
die Leuchtfeldblende, so dass das Konverterelement Teil der Leuchtfeldblende
sein kann. Die Leuchtfeldblende hat dabei die Aufgabe, das Leuchtfeld
im Objekt scharf zu begrenzen. Da sie in einer konjugierten Ebene
zur Objektebene des Beobachtungsobjektes liegt, wird der Rand der
Blende scharf auf das Objekt abgebildet. Gleichzeitig befindet sich
die Leuchtfeldblende außerhalb der Bildebene, in die der
Lumineszenzstrahler von der Kollektoroptik abgebildet wird, so dass
im Bereich der Leuchtfeldblende ein homogenes Leuchtfeld vorliegt.
Dadurch wird auch der Konverter homogen beleuchtet, so dass sich
lokale Sättigungen des Konverterleuchtstoffes aufgrund von
Inhomogenitäten im Leuchtfeld weitgehend vermeiden lassen.
Gleichzeitig kann die Leuchtfeldblende als Träger für
das Konvertermaterial dienen.
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Alternativ
zur Anordnung in einer zur Objektebene konjugierten Ebene kann das
Konverterelement auch unmittelbar vor oder hinter einer zur Objektebene
konjugierten Ebene in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht oder
einbringbar sein. Dadurch, dass das Konverterelement in unmittelbarer Nähe
zur konjugierten Ebene angeordnet ist, werden die mit der Anordnung
direkt in der konjugierten Ebene erzielbaren Vorteile ebenfalls
weitgehend realisiert. Andererseits kann das Konverterelement dann ausgetauscht
werden, ohne gleichzeitig die Leuchtfeldblende austauschen zu müssen.
Ebenso wird ein Verändern des Durchmessers der Leuchtfeldblende nicht
durch das Konverterelement behindert. So ist es beispielsweise möglich,
die Leuchtfeldblende als Irisblende auszugestalten, was mit in die
Blende integriertem Konverterelement nur schwierig zu realisieren
wäre.
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Statt
in oder in der Nähe einer zur Objektebene konjugierten
Ebene kann das Konverterelement auch in einer zur Leuchtfläche
des Lumineszenzstrahlers konjugierten Ebene in den Beleuchtungsstrahlengang
eingebracht oder einbringbar sein. Da in einer solchen Ebene ein
Bild der Leuchtfläche des Lumineszenzstrahlers vorliegt,
ist ein relativ kleines Konverterelement ausreichend. Im Falle einer
Köhlerschen Beleuchtung befindet sich zudem in dieser Ebene
typischerweise die Aperturblende, so dass das Konverterelement als
Teil der Aperturblende ausgebildet werden kann. Es besteht aber
auch die Möglichkeit, dass das Konverterelement unmittelbar
vor oder hinter einer zur Leuchtfläche des Lumineszenzstrahlers
konjugierten Ebene in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht oder
einbringbar ist. Dadurch können die Vorteile der Anordnung
direkt in der konjugierten Ebene nahezu realisiert werden, ohne dass
die Selbstständigkeit der Aperturblende beeinträchtigt
wird. Konverterelement und Öffnung der Aperturblende können
dann unabhängig voneinander ausgetauscht bzw. verändert
werden.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Beleuchtungsvorrichtung ist das Konverterelement zwischen dem Lumineszenzstrahler
und der Kollektoroptik in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht
oder einbringbar. Insbesondere ist das Konverterelement dann unmittelbar
benachbart zur Leuchtfläche des Lumineszenzstrahlers in den
Beleuchtungsstrahlengang eingebracht oder einbringbar. Auch in diesem
Fall können die Abmessungen des Konverterelements relativ
klein gehalten werden, da sie die Abmessungen der Leuchtfläche nicht
wesentlich überschreiten müssen.
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Das
Konverterelement kann eine dem Lumineszenzstrahler zugewandte Eintrittsfläche
für das vom Lumineszenzstrahler ausgehende Beleuchtungslicht
aufweisen, die mit einer dichroitischen Schicht versehen ist, welche
für in das Konverterelement eintretendes unkonvertiertes
Licht transparent ist. Für in Richtung des Lumineszenzstrahlers
gerichtetes konvertiertes Licht ist diese dichroitische Schicht
hingegen hoch reflektiv. Auf diese Weise kann verhindert werden,
dass konvertiertes Licht in Richtung des Lumineszenzstrahlers aus
dem Konverterelement austritt und so für die Beleuchtung
verloren ist.
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Die
erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst
in einer weiteren Ausgestaltung wenigstens zwei Konverterelemente,
die wie zuvor beschrieben ausgestaltet sein können und
die einzeln oder zusammen in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht
bzw. einbringbar sind. Insbesondere kann jedes dieser Konverterelemente
in oder in der Nähe einer der zuvor beschriebenen konjugierten Ebenen
oder in der Nähe des Lumineszenzstrahlers angeordnet sein.
Dabei ist es insbesondere möglich, zwei Konverterelemente
in bzw. in der Nähe derselben Ebene anzuordnen. Alternativ
können sie in oder in der Nähe verschiedener Ebenen
angeordnet sein. Durch Verwendung wenigstens zweier Konverterelemente
lassen sich für einen Lumineszenzstrahler vier verschiedene
Wellenlängenverteilungen des Beleuchtungslichtes realisieren.
Mit einer größeren Zahl an Konverterelementen
kann die Zahl der unterschiedlichen spektralen Verteilungen weiter
erhöht werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit,
die Konverterelemente so anzuordnen, dass jeweils nur eins der Konverterelemente
in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden kann. Auf diese Weise
kann sicher gestellt werden, dass sich der Konverterleuchtstoff
immer am selben Ort im Beleuchtungsstrahlengang befindet.
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Weiterhin
kann gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung
wenigstens ein zweiter Lumineszenzstrahler vorhanden sein, der anstelle
des ersten Lumineszenzstrahlers in den Beleuchtungsstrahlengang
einbringbar ist und dessen Licht eine von der spektralen Wellenlängenverteilung
aufweist, die sich von der spektralen Wellenlängenverteilung
des von dem ersten Lumineszenzstrahler abgegebenen Lichtes unterscheidet.
Beispielsweise kann der erste Lumineszenzstrahler eine blaue LED
und der zweite Lumineszenzstrahler eine im grünen Spektralbereich emittierende
LED sein. In diesem Fall können unterschiedliche spektrale
Wellenlängenverteilungen statt durch Konverterelemente
durch einen Wechsel zwischen den Lumineszenzstrahlern realisiert
werden. Ein Konverterelement im Beleuchtungsstrahlengang ist dann
nicht unbedingt nötig. Wenn aber ein Konverterelement oder
eine Mehrzahl unterschiedlicher Konverterelemente in den Beleuchtungsstrahlengang
einbringbar ist bzw. sind, kann so eine Vielzahl von spektralen
Wellenlängenverteilungen im Beleuchtungslicht realisiert
werden.
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Obwohl
nicht ausdrücklich erwähnt, können in
der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung wenigstens
zwei gleichzeitig in den Beleuchtungsstrahlengang eingebrachte oder
einbringbare Lumineszenzstrahler vorhanden sein, die unterschiedliche
Lichtquellen repräsentieren, beispielsweise eine Lichtquelle
für die Rotreflexbeleuchtung und eine Lichtquelle für
die Umfeldbeleuchtung oder zwei getrennte Lichtquellen für
die Rotreflexbeleuchtung, nämlich eine für einen
zum linken stereoskopischen Beobachtungsstrahlengang koaxialen Beleuchtungsstrahlengang
und eine zum rechten stereoskopischen Beobachtungsstrahlengang koaxialen
Beleuchtungsstrahlengang. Selbstverständlich kann im Falle
zweier getrennter Lumineszenzstrahler für die Teilstrahlengänge
einer koaxialen Rotreflexbeleuchtung ein dritter Lumineszenzstrahler
für die Umfeldbeleuchtung vorhanden sein.
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Ein
erfindungsgemäßes medizinisch-optisches Beobachtungsgerät,
das beispielsweise als Endoskop oder als Operationsmikroskop und
insbesondere als ophthalmologisches Operationsmikroskop ausgebildet
sein kann, ist mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet.
Die mit Bezug auf die Beleuchtungsvorrichtung beschriebenen Vorteile
ergeben sich damit auch beim erfindungsgemäßen
medizinisch-optischen Beobachtungsgerät.
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Weitere
Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
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Die 1 bis 16 zeigen
Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße
Beleuchtungsoptik.
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17 zeigt
in einer stark schematisierten Darstellung ein Operationsmikroskop
als Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße
medizinisch-optische Beobachtungsgerät in einer Seitenansicht.
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18 zeigt
das Operationsmikroskop aus 17 in
einer Draufsicht.
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Eine
erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist in
einer stark vereinfachten Darstellung in 1 gezeigt.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Leuchtdiode 1 als
Lichtquelle und eine Kondensoroptik 3, mit deren Hilfe
die Beleuchtung für die Beobachtung optimiert wird. Die
Kondensoroptik 3 ist in den 1 bis 16 schematisch
als Linse dargestellt. In der Regel ist sie jedoch aus mehreren
Linsen aufgebaut. Falls die Beleuchtungseinrichtung zusammen mit
einem Operationsmikroskop Verwendung findet, kann der Beleuchtungsstrahlengang
grundsätzlich am Hauptobjektiv des Operationsmikroskops vorbeigeführt
werden oder alternativ durch das Hauptobjektiv hindurch. Falls der
Beleuchtungsstrahlengang durch das Hauptobjektiv hindurchgeführt wird,
kann das Hauptobjektiv als Teil der Kondensoroptik des Beleuchtungsstrahlengangs
angesehen werden. In diesem Fall umfasst die Kondensoroptik zusätzlich
zu den optischen Komponenten des Hauptobjektivs weitere optische
Komponenten die so ausgeführt sind, dass sie zusammen mit
dem Hauptobjektiv für die optimale Beleuchtung des Beobachtungsobjekts
sorgen. In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele
für die Beleuchtungsvorrichtung, die mit Bezug auf die 1 bis 16 erfolgt,
kann die Kondensoroptik 3 also auch das Hauptobjektiv eines
Operationsmikroskops umfassen, wenn die Beleuchtungsvorrichtung
in Verbindung mit einem Operationsmikroskop zur Anwendung kommt.
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Außerdem
ist in allen Ausführungsbeispielen ein Licht ablenkendes
Element 5 angeordnet, mit dessen Hilfe das Beleuchtungslicht
in Richtung auf das Beobachtungsobjekt 7 abgelenkt wird.
Obwohl das Licht ablenkende Element 5 in den Ausführungsbeispielen
zwischen der Lichtquelle 1 und der Kondensoroptik 3 angeordnet
ist, kann die Kondensoroptik 3 auch zwischen der Lichtquelle 1 und
dem Licht ablenkenden Element 5 angeordnet sein. Außerdem kann
das Licht ablenkende Element 5 ein Strahlteiler, beispielsweise
ein teildurchlässiger Spiegel sein, wenn der Beleuchtungsstrahlengang
durch das Hauptobjektiv eines Operationsmikroskops hindurchfährt.
In diesem Fall besteht die Möglichkeit, das Licht ablenkende
Element 5 im Beobachtungsstrahlengang anzuordnen, so dass
das Beleuchtungslicht den stereoskopischen Teilbeobachtungsstrahlengängen
des Operationsmikroskops koaxial überlagert werden kann.
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In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
ein Blendenrad 9 mit wenigstens zwei Blenden 11, 13 vorhanden,
die Wechselweise in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden
können. Die Blenden 11, 13 können
dieselben Blendendurchmesser aufweisen oder aber verschiedene Blendendurchmesser.
An beiden Blenden 11, 13 sind Konverterelemente 15, 17 angeordnet.
Die beiden Konverterelemente 15, 17 unterscheiden
sich in ihren Konverterleuchtstoffen. Statt wie in 1 gezeigt unmittelbar
vor den Leuchtfeldblenden 11, 13 können die
Konverterelemente 15, 17 auch direkt in der Blendenöffnung
angeordnet sein.
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Die
im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Leuchtdiode 1 emittiert
schmalbandiges Licht, von dem ein Teil mittels des Konverterleuchtstoffes
in grünes Licht und/oder gelbes Licht und/oder rotes Licht,
also in Licht mit einer längeren Wellenlänge,
umgewandelt wird. Die Überlagerung des blauen Ausgangslichtes
und des umgewandelten Lichtes führt dann zu einer breiten
oder weißen spektralen Wellenlängenverteilung.
Durch geeignete Wahl der Leuchtstoffe lassen sich so unterschiedliche
breite spektrale Wellenlängenverteilungen realisieren,
beispielsweise um eine Beleuchtung mit unterschiedlichen Farbtemperaturen
zu ermöglichen.
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Auch
in dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel
kommt eine schmalbandiges blaues Licht emittierende Leuchtdiode 1 als
Lumineszenzstrahler zur Anwendung. Wie in allen anderen Ausführungsbeispielen
kann aber auch eine andere Art Lumineszenzstrahler, beispielsweise
eine organische Leuchtdiode oder, sofern die Leuchtintensität ausreichend
ist, eine Elektrolumineszenzfolie zur Anwendung kommen. Ebenso braucht
der Lumineszenzstrahler kein blaues Licht zu emittieren. Statt dessen
kann er auch in einem anderen spektralen Wellenlängenbereich
emittieren, der das Konvertieren wenigstens eines Teil des Lichtes
in Licht mit einer längeren Wellenlänge zulässt.
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Im
Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
eine feststehende Blende 19 vorhanden, der lichtquellenseitig
ein Konverterelementrad 21 mit wenigstens zwei unterschiedlichen Konverterelementen 23, 25 vorgelagert
ist. Durch Drehen des Konverterelementrades 21 können
so unterschiedliche Konverterelemente 23, 25 wechselweise
in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden, um eine Beleuchtung
mit verschiedenen spektralen Wellenlängenverteilungen zu
ermöglichen.
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3 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung, in der ein Beleuchtungsstrahlengang mit
Zwischenabbildung vorliegt. In einer solchen Beleuchtungsvorrichtung
ist zwischen der Lichtquelle 1, die wiederum eine schmalbandige
Leuchtdiode ist, und der Kondensoroptik 3 eine Kollektoroptik 27 vorhanden,
die ein Zwischenbild der Leuchtdiode 1 generiert. Am Ort
des Zwischenbildes befindet sich eine Aperturblende 29,
mit deren Hilfe sich die Helligkeit der Beleuchtung einstellen lässt.
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel
befindet sich ein Konverterelementrad 31 mit wenigstens
zwei unterschiedlichen Konverterelementen 33, 35,
die wechselweise in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden
können, zwischen der Leuchtdiode 1 und der Kollektoroptik 27.
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Analog
zur Kondensoroptik 3 ist die Kollektoroptik 27 der
Einfachheit halber lediglich als Linse dargestellt. In der Regel
umfasst sie jedoch mehrere optische Elemente, um die Abbildungsqualität
der Kollektoroptik 27 zu erhöhen. Dies gilt selbstverständlich
auch für alle anderen Ausführungsbeispiele, in
denen die Kollektoroptik lediglich als Einzellinse dargestellt ist.
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Ein
viertes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung ist in 4 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel stellt eine Kombination der
Ausführungsbeispiele aus 1 und 2 dar.
Wie bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein Blendenrad 37 mit wenigstens zwei unterschiedlichen,
in den Beleuchtungsstrahlengang eindringbaren Blenden 39, 41 vorhanden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind wenigstens eine
Einzelblende 39 und eine Doppelblende 41 vorhanden.
Die Doppelblende 41 dient hierbei dazu, einen koaxialen
Beleuchtungsstrahlengang zu realisieren, in dem zwei Teilstrahlengänge der
Beleuchtung den stereoskopischen Teilbeobachtungsstrahlengängen
eines Operationsmikroskops koaxial überlagert werden.
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Im
Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Konverterelemente jedoch nicht direkt an den Blenden angeordnet,
sondern befinden sich an einem eigenen Konverterelementrad 43.
Dieses umfasst wenigstens zwei Konverterelemente 45, 47,
die sich in ihren Konverterleuchtstoffen voneinander unterscheiden.
Die Konverterelemente 45, 47 können wechselweise
in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden, um Beleuchtungslicht
mit verschiedenen spektralen Wellenlängenverteilungen zu
realisieren.
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Die
Anzahl der Konverterelemente 45, 47 des Konverterelementrades 43 braucht
hierbei nicht mit der Anzahl der Blenden 39, 41 des
Blendenrades 37 übereinzustimmen. Durch das getrennte
Anordnen der Blenden und der Konverterelemente an verschiedenen
Rädern ergeben sich besonders viele Kombinationsmöglichkeiten
zwischen Blenden und Konverterelementen, so dass eine besonders
flexible Beleuchtungsvorrichtung realisiert werden kann.
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Ein
fünftes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung ist in 5 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch von
dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel,
dass statt des Konverterelementrades 43 ein LED-Rad 49 vorhanden
ist. An diesem sind wenigstens zwei Leuchtdioden 51, 53 angeordnet,
die sich hinsichtlich der spektralen Wellenlängenverteilung
des von ihnen emittierten Lichtes voneinander unterscheiden. Die
beiden Leuchtdioden 51, 53 können mit
Hilfe des Leuchtdiodenrades 49 wechselweise in den Beleuchtungsstrahlengang
eingebracht werden. Selbstverständlich kann das Leuchtdiodenrad 49 auch
mehr als zwei Leuchtdioden aufweisen. Vorzugsweise unterscheiden
sich alle an dem Leuchtdiodenrad 49 angeordnete Leuchtdioden
hinsichtlich der spektralen Wellenlängenverteilung des
von ihnen emittierten Lichtes voneinander.
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Da
in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
verschieden farbiges Licht emittierende Leuchtdioden als Lumineszenzstrahler
vorhanden sind, kann auf die Verwendung von Konverterelementen verzichtet
werden. Besonders flexibel ist dieses Ausführungsbeispiel
jedoch, wenn zusätzlich wenigstens ein in den Beleuchtungsstrahlengang
einbringbares Konverterelement vorhanden ist, da dadurch die Anzahl
an generierbaren Wellenlängenverteilungen weiter erhöht
wird.
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Ein
sechstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung ist in 6 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt dem mit Bezug
auf 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel dahingehend,
dass eine Beleuchtungsvorrichtung mit Zwischenabbildung, d. h. eine
Beleuchtungsvorrichtung mit einer Kollektoroptik 27, zur Anwendung
kommt. Das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem mit Bezug auf 3 beschriebenen
Ausführungsbeispiel dadurch, dass ein Blendenrad 9 zur
Anwendung kommt, wie es auch in dem mit Bezug auf 1 beschriebenen
ersten Ausführungsbeispiel zur Anwendung gekommen ist.
Das Blendenrad 9 befindet sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel
im Bereich einer zur Objektebene des Beobachtungsobjekts 7 konjugierten
Ebene, so dass die Blenden 11, 13 des Blendenrades
Leuchtfeldblenden darstellen. Zusätzlich kann eine Aperturblende
vorhanden sein, wie sie in 3 dargestellt
ist. Statt am Ort einer Leuchtfeldblende oder in der Nähe
des Ortes einer Leuchtfeldblende kann das Blendenrad am Ort einer
Aperturblende oder in der Nähe des Ortes einer Aperturblende
angeordnet sein. Dies gilt auch für andere Ausführungsbeispiele,
in denen ein Blendenrad Verwendung findet.
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7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung, in dem eine Zwischenabbildung der Leuchtdiode 1 stattfindet.
Der Aufbau der Beleuchtungsoptik entspricht dem mit Bezug auf 3 beschriebenen Aufbau
mit dem Unterschied, dass kein Konverterelementrad vorhanden ist.
Stattdessen ist ein Konverterelement 55 im Beleuchtungsstrahlengang
der Beobachtungsvorrichtung fest angeordnet. Das in 7 dargestellte
Ausführungsbeispiel stellt ein Ausführungsbeispiel
für die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit Zwischenabbildung dar, welches einen besonders einfachen Aufbau
besitzt.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungsvorrichtung
mit Zwischenabbildung ist in 8 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt dem mit Bezug
auf 3 beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel
bis auf die Tatsache, dass statt einer einzigen Leuchtdiode 1 und
einem Konverterelementrad 31 ein Leuchtdiodenrad 49 mit
wenigstens zwei Leuchtdioden 51, 53, die sich
hinsichtlich der spektralen Wellenlängenverteilung des
von Ihnen emittierten Lichtes voneinander unterscheiden, ausgestattet
ist. Die Leuchtdioden 51, 53 können mit
Hilfe des Leuchtdiodenrades 49 wechselweise in den Beleuchtungsstrahlengang
eingebracht werden. Selbstverständlich kann das Leuchtdiodenrad 49 auch
mehr als zwei Leuchtdioden 51, 53 aufweisen. Zusätzlich
kann das in 8 dargestellte Ausführungsbeispiel
aber auch ein oder mehrere Konverterelemente aufweisen, die in den
Strahlengang einbringbar sind, um die Anzahl der möglichen
spektralen Wellenlängenverteilungen des Beleuchtungslichtes
weiter zu erhöhen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung ohne Zwischenabbildung ist in 9 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt dem mit Bezug
auf 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
bis auf die Tatsache, dass statt des Blendenrades 9 mit
den Blenden 11, 13 und den Konverterelementen 15, 17 eine
feststehende Leuchtfeldblende 55 im Beleuchtungsstrahlengang
angeordnet ist, an der auch ein Konverterelement 57 angebracht
ist. Das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel
stellt eine besonders einfach aufgebaute erfindungsgemäße
Beleuchtungsoptik dar.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsoptik ohne Zwischenabbildung ist in 10 dargestellt.
Auch dieses Ausführungsbeispiel stellt eine Abwandlung
des mit Bezug auf 1 beschriebenen Ausführungsbeispiels
dar. Statt des Blendenrades 9 mit daran angeordneten Blenden 11, 13 und
Konverterelementen 15, 17 ist eine feststehende
Blende wie im zuvor beschriebenen neunten Ausführungsbeispiel
vorhanden. Im Unterschied zum neunten Ausführungsbeispiel
ist an der feststehenden Leuchtfeldblende jedoch kein Konverterelement 57 angeordnet.
Stattdessen ist ein Leuchtdiodenrad 49 vorhanden, wie es mit
Bezug auf 5 beschrieben worden ist. Dieses umfasst
wenigstens zwei Leuchtdioden 51, 53 die sich hinsichtlich
der spektralen Wellenlängenverteilung des von ihnen emittierten
Lichtes voneinander unterscheiden. Die Leuchtdioden 51, 53 können wechselweise
in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden, um unterschiedliche
spektrale Wellenlängenverteilungen des Beleuchtungslichtes
zu realisieren.
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11 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung mit Zwischenabbildung. Das Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass als Aperturblende
statt einer Einzelblende eine Doppelblende 59 mit zwei
Blendenöffnungen vorhanden ist. Mittels der Doppelblende 59 lässt
sich eine koaxiale Beleuchtung realisieren.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung ohne Zwischenabbildung ist in 12 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt dem mit Bezug
auf 9 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Statt einer Einzelblende 55 mit daran angeordnetem Konverterelement 57 findet
im zwölften Ausführungsbeispiel jedoch eine Doppelblende 61 mit
daran angeordnetem Konverterelement 63 als Leuchtfeldblende
Verwendung. Außerdem sind zwei Leuchtdioden 1A, 1B vorhanden,
die als Lumineszenzstrahler das Beleuchtungslicht generieren. Mit
der in 12 beschriebenen Anordnung lässt
sich eine koaxiale Beleuchtung realisieren.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung ohne Zwischenabbildung ist in 13 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt in seinem Aufbau
dem mit Bezug auf 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
Der Unterschied besteht lediglich darin, dass statt des Blendenrades 9 mit
Einzelblenden 11, 13 und daran angeordneten Konverterelementen 15, 17 ein
Blendenrad 65 mit wenigstens zwei Doppelblenden 67, 69 und
den Doppelblenden 67, 69 im Strahlengang vorgelagerten
Konverterelementen 71, 73 vorhanden ist. Mit diesem
Blendenrad 65 lässt sich die bereits angesprochene
Koaxialbeleuchtung realisieren.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung mit Zwischenabbildung ist in 14 dargestellt.
Diese Beleuchtungsvorrichtung entspricht weitgehend dem mit Bezug
auf 6 beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiel
mit dem Unterschied, dass das Blendenrad 9 mit den Einzelblenden 11, 13 durch
ein Blendenrad 65 ersetzt ist, wie es mit Bezug auf 13 beschrieben
worden ist. Mittels der Doppelblenden 67, 69 können
koaxiale Beleuchtungsstrahlengänge realisiert werden.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung ohne Zwischenabbildung ist in 15 dargestellt.
Diese Beleuchtungsvorrichtung entspricht weitgehend der mit Bezug
auf 10 beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung mit dem
Unterschied, dass statt der Einzelblende 55 eine Doppelblende 75 vorhanden
ist, mit deren Hilfe eine koaxiale Beleuchtung realisiert werden kann.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung mit Zwischenabbildung ist in 16 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt dem in 8 gezeigten
Ausführungsbeispiel. Die in 8 vorhandene
Einzelblende 29 ist jedoch durch eine Doppelblende 77 ersetzt,
um eine koaxiale Beleuchtung zu realisieren. Im Übrigen
unterscheidet sich das in 16 gezeigte Ausführungsbeispiel
nicht von dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel.
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Als
Beispiel für ein medizinisch-optisches Beobachtungsgerät
mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung
ist in 17 ein Operationsmikroskop in
einer schematischen Seitenansicht und in 18 in
einer schematischen Draufsicht dargestellt. Neben zwei Leuchtdiode 77A, 77B oder
anderen Lumineszenzstrahlern als Lichtquellen und einem Auge als
Beobachtungsobjekt 7, zeigen die 17 und 18 eine
Beleuchtungsoptik 79, die eine Kollektoroptik 81 und
eine Kondensoroptik 83 umfasst, das Hauptobjektiv 85 des
Operationsmikroskops sowie – als Funktionsblöcke – eine
Vergrößerungseinstelleinrichtung 87 und
einen Binokulartubus 89 des Operationsmikroskops.
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Das
Hauptobjektiv 85 ist in erster Linie ein Teil der Beobachtungsoptik
des Operationsmikroskops. Da es im vorliegenden Ausführungsbeispiel aber
auch vom Beleuchtungsstrahlengang 90 durchsetzt wird und
so zum Projizieren des Beleuchtungslichtes auf das Beobachtungsobjekt 7 beiträgt,
kann es außerdem als Teil der Beleuchtungsoptik 79 angesehen
werden.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sowohl die Kollektoroptik 81 als
auch die Kondensoroptik 83 aus Linsengruppen aufgebaut,
um Abbildungsfehler im Beleuchtungsstrahlengang 90 weitgehend
zu reduzieren. Über einen Strahlteiler 91, beispielsweise
einen teildurchlässigen Spiegel, wird der Beleuchtungsstrahlengang 90 in
das Hauptobjektiv 85 eingekoppelt und über das
Hauptobjektiv 85 dem Beobachtungsobjekt 7 zugeführt.
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Neben
dem Beleuchtungsstrahlengang 90, welcher die optischen
Elemente Kollektor 81, Kondensor 83, Strahlteiler 91 und
Hauptobjektiv 85 umfasst, weist das Operationsmikroskop
einen Beobachtungsstrahlengang 92 auf. Dieser verläuft
vom Beobachtungsobjekt 7 ausgehend durch das Hauptobjektiv 85 und
den Strahlteiler 91, wobei der Beobachtungsstrahlengang 92 im
Unterschied zum Beleuchtungsstrahlengang 90 vom Strahlteiler 91 nicht abgelenkt
wird. Lichtquellenseitig des Strahlteilers 91 ist außerdem
eine Reflexblende 84 im Beleuchtungsstrahlengang 90 angeordnet,
die ein Einspiegeln von Reflexen der Beleuchtung in den Beobachtungsstrahlengang 92 verhindert.
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Im
Beobachtungsstrahlengang 92 schließt sich an den
Strahlteiler 91 die Vergrößerungseinstelleinrichtung 87 an,
mit der sich der Vergrößerungsfaktor einstellen
lässt, mit dem im Beobachtungsstrahlengang 92 eine
Vergrößerung erfolgt. Die Vergrößerungseinstelleinrichtung 87 kann
insbesondere als Zoomsystem ausgebildet sein, in dem mindestens
drei Linsen oder Linsengruppen vorhanden sind, wobei zwei Linsen
bzw. Linsengruppen entlang der optischen Achse verschiebbar sind,
so dass sich der Vergrößerungsfaktor stufenlos
einstellen lässt. Alternativ ist es auch möglich,
die Vergrößerungseinstelleinrichtung 87 als
stufigen Vergrößerungswechsler auszugestalten.
In einem solchen sind mehrere Linsenanordnungen vorhanden, wobei
die Linsen einer Linsenanordnung in einer fest vorgegebenen Position
zueinander fixiert sind. Ein Wechsel des Vergrößerungsfaktors
erfolgt in einem solchen stufigen Vergrößerungswechsler
durch wechselweises Einbringen verschiedener derartiger Linsenanordnungen
in den Beobachtungsstrahlengang 92.
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Die
Vergrößerungseinstelleinrichtung 87 kann
bereits als zweikanalige Optik ausgebildet sein, d. h. sie weist
einen linken und einen rechten stereoskopischen Teilstrahlengang
auf, wobei jeder Teilstrahlengang eigene optische Elemente aufweist.
Alternativ kann die Vergrößerungseinstelleinrichtung 87 aber
auch als sogenannte „große Optik” ausgebildet
sein, d. h. ihre optischen Elemente sind so groß, dass
sie gleichzeitig von beiden stereoskopischen Teilstrahlengängen
durchsetzt werden.
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An
die Vergrößerungseinstelleinrichtung 87 schließt
sich dann ein rein optischer oder ein optisch/elektronischer Binokulartubus 89 an.
In einem rein optischen Binokulartubus 89 sind in jedem
stereoskopischen Teilstrahlengang ein Tubusobjektiv und ein Okular
angeordnet. Mittels der Tubusobjektive werden in den stereoskopischen
Teilstrahlengängen jeweils Zwischenbilder generiert, die
mittels der Okularoptik nach unendlich abgebildet werden, so dass ein
Betrachter die Zwischenbilder mit entspanntem Auge beobachten kann.
In einem kombinierten optischen und elektronischen Binokulartubus 89 befindet sich
in jedem stereoskopischen Teilstrahlengang eine Abbildungsoptik,
welche das Beobachtungsobjekt 7 auf zwei elektronische
Bildsensoren abbildet.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Beleuchtungsvorrichtung
des Operationsmikroskops als sogenannte Köhlersche Beleuchtung
ausgebildet. In einer solchen werden die Leuchtdiode 77A, 77B in
eine Zwischenbildebene abgebildet, in der sich eine Aperturblende 93 befindet,
mit deren Hilfe sich die Helligkeit der Beleuchtung gezielt einstellen lässt.
Weiterhin ist eine Leuchtfeldblende 95 vorhanden, die sich
im Beobachtungsstrahlengang 92 in einer zur Objektebene
des Beobachtungsobjekts 7 konjugierten Ebene befindet.
Objekte, die in einer solchen konjugierten Ebene angeordnet sind,
werden in der Objektebene scharf abgebildet. Mittels der Leuchtfeldblende 95 kann
daher eine scharfe Begrenzung des Leuchtfeldes im Objekt 7 realisiert
werden. Insgesamt lässt sich mit einer Köhlerschen
Optik ein scharf begrenztes homogenes Leuchtfeld im Objekt 7 generieren.
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Die
in den
17 und
18 dargestellte Beleuchtungsoptik
entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau der in
DE 10 2006 013 761
A1 beschriebenen Beleuchtungsoptik mit dem Unterschied,
dass statt dem dort beschriebenen Lichtleitfaseraustrittsende zwei
Leuchtdioden als Lichtquellen
77A,
77B dienen.
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Die
Beleuchtungsoptik 79 ist als große Optik ausgebildet,
d. h die. Kollektoroptik 81 und die Kondensoroptik 83 werden
sowohl von dem von der Leuchtdiode 77A ausgehenden Teilstrahlengang 90A als
auch von dem von der Leuchtdiode 77B ausgehenden Teilstrahlengang 90B durchsetzt
(siehe 18). Lediglich die in der Zwischenbildebene
der Beleuchtungsoptik 79 befindliche Aperturblende 93 und
die in der zur Objektebene konjugierten Ebene befindliche Leuchtfeldblende 95 sind
als Doppelblenden ausgestattet, d. h. sie weisen jeweils eine eigene Blendenöffnung
für jeden Teilstrahlengang 90A, 90B der
Beleuchtung auf.
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Als
Leuchtdioden 77A, 77B kommen im vorliegenden Ausführungsbeispiel
blaue Leuchtdioden zur Anwendung. Um dennoch breitbandiges – und insbesondere
weißes – Beleuchtungslicht zur Verfügung
stellen zu können, ist wenigstens ein Konverterelement 97, 98, 99, 100, 101, 102 in
den Beleuchtungsstrahlengang 90 eingebracht. Dieses ist
vorzugsweise leicht auswechselbar ausgebildet, so dass durch Wechseln
des wenigstens einen Konverterelementes die spektrale Wellenlängenverteilung im
Beleuchtungslicht verändert werden kann. Mögliche
Positionen für das Anordnen des wenigstens einen Konverterelements 97, 98, 99, 100, 101, 102 sind
in den 17 und 18 angegeben.
Es sei angemerkt, dass die sechs Konverterelemente 97 bis 102 lediglich
zum Kennzeichnen der möglichen Positionen eingezeichnet
sind. Typischerweise ist von den sechs eingezeichneten Konverterelementen
lediglich eins vorhanden. Dieses kann insbesondere in oder in der
Nähe der Leuchtfeldblende 95 angeordnet sein,
wie dies in den 17 und 18 durch
die Konverterelemente 97 und 98 angedeutet ist.
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Das
wenigstens eine Konverterelement 97, 98, 99, 100, 101, 102 umfasst
einen Konverterleuchtstoff, der so gewählt ist, dass er
wenigstens einen Teil des Lichtes der Leuchtdioden 77A, 77B in
Licht mit einer längeren Wellenlänge umwandelt.
Um im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus dem blauen Licht der
Leuchtdioden 77A, 77B bspw. weißes Licht
zu erzeugen, ist der Konverterleuchtstoff des Konverterelementes
so gewählt, dass er einen Teil des blauen Lichtes in gelbes
Licht umwandelt, so dass die Überlagerung des gelben Lichtes
mit dem verbleibenden blauen Licht weißes Licht ergibt.
Er kann aber auch so gewählt sein, dass er das gesamte
Licht der Leuchtdioden 77A, 77B in Licht mit einer
oder mehreren längeren Wellenlängen umwandelt,
insbesondere wenn die Leuchtdioden 77A, 77B statt
Licht im sichtbaren Spektralbereich Licht im ultravioletten Spektralbereich
emittieren. Um eine breite Wellenlängenverteilung zu erzeugen,
kann das Konverterelement dann ein Gemisch aus mehreren Konverterleuchtstoffen
umfassen. Alternativ können aber auch wenigstens zwei Konverterelemente 97, 98, 99, 100, 101, 102 mit
verschiedenen Konverterleuchtstoffen im Beleuchtungsstrahlengang 90 angeordnet
sein. Um bspw. aus dem ultravioletten Licht weißes Licht zu
erzeugen, kann das ultraviolette Licht von einem ersten Konverterelement
mit einem ersten Konverterleuchtstoff teilweise oder vollständig
in blaues Licht umwandelt werden. Ein zweites Konverterelement mit
einem zweiten Konverterleuchtstoff wandelt dann das restliche ultraviolette
Licht oder einen Teil des blauen Lichts in grünes Licht
und/oder gelbes Licht und/oder rotes Licht um. Die Überlagerung
des blauen Lichtes mit dem grünen Licht und/oder dem gelben
Licht und/oder dem roten Licht ergibt dann breitbandiges Licht.
Insbesondere kann sie weißes Licht ergeben. Alternativ
kann zum Erzeugen des weißen Lichtes aus dem ultravioletten
Licht auch lediglich ein einziges Konverterelement zum Einsatz kommen, das
ein Gemisch aus den beiden Konverterleuchtstoffen enthält.
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Das
wenigstens eine Konverterelement 97, 98, 99, 100, 101, 102 kann
außerdem eine den Leuchtdioden 77A, 77B zugewandte
Eintrittsfläche aufweisen, die mit einer dichroitischen
Schicht versehen ist, welche für in das Konverterelement 97, 98, 99, 100, 101, 102 eintretendes
Licht mit der Wellenlängenverteilung des unkonvertiertes
Lichtes transparent ist. Für in Richtung auf die Leuchtdioden 77A, 77B gerichtetes
konvertiertes Licht ist diese dichroitische Schicht hingegen hoch
reflektiv. Auf diese Weise kann die Effizienz der Konversion gesteigert
werden. Eine derartige dichroitische Schicht kann auch in den Konverterelementen
der anderen Ausführungsbeispiele vorhanden sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007041003
A1 [0002, 0004]
- - DE 102007008635 A1 [0002]
- - DE 102006013761 A1 [0002, 0060]
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- - DE 202004019849 U1 [0005, 0005]
- - EP 0661020 A1 [0005]