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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Operationsmikroskop mit einem sich entlang einer Objektivebene erstreckenden und von einem binokularen Hauptbeobachterstrahlengang sowie einem binokularen Mitbeobachterstrahlengang durchsetzten Hauptobjektiv. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschwenken eines Mitbeobachtermikroskops um ein Hauptbeobachtermikroskop.
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Während chirurgischer Operationen, die mithilfe eines Operationsmikroskops durchgeführt werden, ist es häufig wünschenswert oder gar notwendig, dass ein Assistent des behandelnden Chirurgen den Operationssitus ebenfalls durch das Operationsmikroskop hindurch vergrößert beobachten kann. Aus diesem Grund sind Operationsmikroskope häufig außer mit einem Binokulartubus für den Hauptbeobachter, dem so genannten Hauptbeobachtertubus oder Hauptbeobachtermikroskop, mit einem Binokulartubus für einen Assistenten, den so genannten Assistententubus oder Mitbeobachtertubus, auch Mitbeobachtermikroskop genannt, ausgestattet. Dabei weist jeder Tubus einen eigenen stereoskopischen Strahlengang auf, wobei die stereoskopischen Strahlengänge beide ein gemeinsames Hauptobjektiv durchsetzen. Operationsmikroskope für Haupt- und Mitbeobachter werden beispielsweise von der Anmelderin unter der Bezeichnung OPMI und unter der Bezeichnung OPMI Lumera vertrieben.
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Das Auskoppeln des stereoskopischen Strahlengangs für die Mitbeobachter kann beispielsweise über physikalische Strahlteiler (bspw. teilreflektierende Spiegelflächen oder nicht total reflektierende Prismenflächen) erfolgen, die einen Teil der Beobachtungslichtintensität aus dem Strahlengang des Hauptbeobachters auskoppeln und in den Mitbeobachterstrahlengang einkoppeln. Operationsmikroskope, in denen physikalische Strahlteiler zum Auskoppeln des Mitbeobachterstrahlengangs Verwendung finden sind beispielsweise in
US 2006/0023300 A1 in
DE 102 43 852 B4 ,
DE 197 18 102 A1 ,
DE 33 33 471 A1 und in
DE 1 217 099 beschrieben. Die Verwendung eines Strahlteilers zum Auskoppeln des Mitbeobachterstrahlengangs ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass weder dem Hauptbeobachter, noch dem Mitbeobachter die volle Intensität des Beobachterstrahlengangs und damit die volle Bildhelligkeit zur Verfügung steht. Während dies bei Operationen, in denen mit einer intensiven Beleuchtung gearbeitet werden kann, nur eine untergeordnete Rolle spielt, ist der Lichtverlust für den Hauptbeobachter und Mitbeobachter insbesondere bei Augenoperationen nicht immer hinnehmbar. Beispielsweise bei Kataraktoperationen, in denen die Linse des Auges entfernt wird, erfolgt das Beleuchten der Linse während der Operation unter Verwendung eines so genannten Rotreflexes. Der Rotreflex entsteht infolge einer rötlichen bis orangenen Reflexion des Beleuchtungslichtes an der Netzhaut. Diese Art der Linsenbeleuchtung ist wenig intensiv, da einerseits nicht das gesamte Beleuchtungslicht an der Netzhaut reflektiert wird und andererseits die Beleuchtungsintensität auf der Netzhaut nicht zu hoch sein darf, um diese nicht zu schädigen. Ein Lichtverlust durch Strahlteilung ist daher bei ophthalmologischen Operationsmikroskopen in der Regel nicht erwünscht.
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In Operationsmikroskopen, in denen beim Hauptbeobachter und beim Mitbeobachter keine Helligkeitsverluste auftreten sollen, erfolgt das Auskoppeln des Mitbeobachterstrahlengangs statt über physikalische Strahlteiler über spiegelnde Flächen (auch geometrische Strahlteiler genannt), die beispielsweise als klassische Spiegel oder als total reflektierende Prismenflächen ausgebildet sein können. Dabei werden die Spiegelflächen zum Auskoppeln des Mitbeobachterstrahlengangs so angeordnet, dass sie nicht in die Teilstrahlengänge des Hauptbeobachters hineinragen. Ein solches Hineinragen würde zu einer so genannten Vignettierung führen, also zu einem Lichtabfall im Hauptbeobachterstrahlengang. Daher soll eine Vignettierung möglichst vermieden werden. Operationsmikroskope mit Spiegeln statt mit physikalischen Strahlteilern zum Auskoppeln des Mitbeobachterstrahlengangs sind beispielsweise in
US 2008/0239473 A1 , in
DE 10 2004 049 368 A1 und in
EP 1 089 107 A1 beschrieben.
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Weiterhin ist es bei ophtalmologischen Operationsmikroskopen wünschenswert oder gar notwendig, dass der Rotreflex auch für den Mitbeobachter sichtbar ist. Da das Entstehen des Rotreflexes voraussetzt, dass der Winkel zwischen dem Beobachtungsstrahlengang und dem Beleuchtungsstrahlengang möglichst gering ist, muss die Anordnung der Beobachtungspupillen in der Objektivebene des Hauptobjektivs so gewählt sein, dass sowohl der Winkel zwischen dem Beleuchtungsstrahlengang und dem Beobachtungsstrahlengang des Hauptbeobachters als auch der Winkel zwischen dem Beleuchtungsstrahlengang und dem Beobachtungsstrahlengang des Mitbeobachters möglichst gering ist. Aus diesem Grund findet häufig eine Pupillenanordnung Verwendung, in der die beiden Pupillen des stereoskopischen Mitbeobachterstrahlengangs um 90° verdreht zwischen den beiden Pupillen des stereoskopischen Hauptbeobachterstrahlengangs angeordnet sind. Derartige Anordnungen sind beispielsweise in
EP 1 089 107 A1 und in
US 5,898,518 beschrieben. Der Mitbeobachtertubus kann dabei typischerweise um 180° versetzt werden, um die Position des Mitbeobachters für eine Operation am rechten beziehungsweise am linken Auge geeignet wählen zu können. Eine solche Versetzbarkeit kann durch eine Rotation des Mitbeobachtertubus erreicht werden, wie sie in
EP 1 089 107 A1 und in
US 5,898,518 beschrieben ist. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, im Hauptmikroskop Öffnungen zum Einstecken des Mitbeobachtertubus an zwei gegenüberliegenden Seiten des Hauptmikroskops vorzusehen, wie es beispielsweise in
US 5,898,518 erwähnt ist.
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Generell ist es jedoch wünschenswert, die Orientierung des Mitbeobachtertubus relativ zum Hauptbeobachtertubus nicht nur in zwei fixen Positionen zu Verfügung stellen zu können, sondern die Orientierung über einen Bereich wählbar einstellen zu können. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass eine Vignettierung soweit möglich vermieden werden soll, um keinen merkbaren Lichtverlust Hauptbeobachter herbeizuführen. Gleichzeitig soll möglichst auch dem Mitbeobachter die Option erhalten bleiben, einen Rotreflex beobachten zu können.
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Aus
DE 10 2008 024 732 A1 ist ein Verfahren bekant, in dem mittels eines Bildverarbeitungsverfahrens eine stereoskopischen Zwischenperspektive ohne Verwendung eines verschwenkbaren Mitbeobachtertubus generiert wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Operationsmikroskop zu Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Anforderungen erfüllt. Diese Aufgabe wird durch ein Operationsmikroskop nach Anspruch 1 gelöst. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verschwenken eines Mitbeobachtertubus in einem Operationsmikroskop zur Verfügung zu stellen mit dem sich die genannten Anforderungen erfüllen lassen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Verschwenken eines Mitbeobachtertubus gelöst, wie es in Anspruch 13 definiert ist. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßes Operationsmikroskop umfasst ein sich entlang einer Objektivebene erstreckendes und von einem binokularen Hauptbeobachterstrahlengang sowie von einem binokularen Mitbeobachterstrahlengang durchsetztes Haupotobjektiv. Der binokulare Hauptbeobachterstrahlengang weist in der Objektivebene ein Paar von Hauptbeobachtungspupillen auf, deren Zentren durch eine erste in der Objektivebene verlaufende gedachte gerade Linie miteinender verbunden sind. Ebenso weist der binokulare Mitbeobachterstrahlengang in der Objektivebene ein Paar von Mitbeobachtungspupillen auf, deren Zentren durch eine zweite in der Objektivebene verlaufende gedachte gerade Linie miteinander verbunden sind. Die erste gedachte gerade Linie und die zweite gedachte gerade Linie schneiden sich in einem Winkel. Außerdem umfasst das Operationsmikroskop eine Verlagerungseinrichtung, die ein Verlagern des Mitbeobachterstrahlengangs gegenüber dem Hauptbeobachterstrahlengang derart ermöglicht, dass sich beim Verlagern der Winkel zwischen der ersten gedachten geraden Linie und der zweiten gedachten geraden Linie ändert. Diese Verlagerungseinrichtung führt zudem bei einer Änderung des Winkels zwischen der ersten gedachten geraden Linie und der zweiten gedachten geraden Linie eine Verlagerung des Mittelpunkts zwischen den Mitbeobachtungspupillen in der Objektivebene herbei.
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Bei einer Anordnung der Mitbeobachtungspupillen zwischen den Hauptbeobachtungspupillen besteht nur ein äußerst geringer Spielraum für ein Verdrehen der Verbindungslinie zwischen den Mitbeobachtungspupillen gegenüber der Verbindungslinie der Hauptbeobachterpupillen. Dieser Spielraum ist durch den Abstand der Pupillen eines Pupillenpaares voneinander sowie durch den Durchmesser der Pupillen eines Pupillenpaares bestimmt. Da, wie Eingangs ausgeführt worden ist, möglichst für den Hauptbeobachter und den Mitbeobachter die Beobachtung des Rotreflexes möglich sein soll, sind die Pupillen möglichst groß gewählt, um eine möglichst hohe Bildhelligkeit zu ermöglichen. Andererseits sind dem Abstand zwischen den Pupillen eines Pupillenpaares durch die Größe der Objektivlinse Grenzen gesetzt, so dass Operationsmikroskope nach Stand der Technik in der Regel derart ausgestaltet sind, dass eine Anordnen der beiden Pupillenpaare unter einem Winkel von 90° zueinander nicht zu einer Vignettierung des Hauptbeobachterstrahlengangs führt. Der Erfindung liegt nun die Kenntnis zugrunde, dass eine solche Vignettierung umgangen werden kann, wenn bei einer Veränderung des Winkels, unter dem sich die erste und die zweite gedachte Linie schneiden gleichzeitig auch der Mittelpunkt zwischen den Mitbeobachterpupillen in der Ebene des Hauptobjektivs verlagert wird. Diese Verlagerung ermöglicht es, den Raum zwischen den beiden Pupillen des Hauptbeobachterstrahlengangs besser auszunutzen. Gleichzeitig kann der Winkel zwischen dem Beleuchtungsstrahlengang und dem Mitbeobachterstrahlengang klein gehalten werden, so dass eine Beobachtung des Rotreflexes auch für den Mitbeobachter möglich bleibt.
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Typischerweise werden sich die erste gedachte gerade Linie und die zweite gedachte gerade Linie in einer ersten Stellung des Mitbeobachterstrahlengangs in einem Winkel von 90° schneiden. Die Verlagerungseinrichtung ermöglicht dann ein Verdrehen der zweiten gedachten geraden Linie, also der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der Mitbeobachterpupillen, gegenüber der ersten gedachten geraden Linie, also der Verbindungslinie zwischen den Hauptbeobachtungspupillen, um einen Winkel von mindestens 5°, insbesondere von mindestens 10° und vorzugsweise von mindestens 15°. Vorzugsweise ist hierbei sowohl ein Verdrehen der zweiten gedachten geraden Linie gegenüber der ersten gedachten geraden Linie im Uhrzeigersinn, als auch ein Verdrehen der zweiten gedachten geraden Linie gegenüber der ersten gedachten geraden Linie entgegen dem Uhrzeigersinn ermöglicht. Die genannten Spielräume beim Verdrehen des Mitbeobachterstrahlengangs ermöglichen ein Optimieren der Positionierung des Mitbeobachters im Verhältnis zum Hauptbeobachter durch Verschwenken des Mitbeobachtertubus, wobei natürlich ein größerer Verdrehspielraum die Positionierungsmöglichkeiten deutlich erhöht.
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Die Verlagerung des Mittelpunkts zwischen den Zentren der Mitbeobachtungspupillen in der Objektivebene erfolgt vorteilhafterweise entlang einer vorgegebenen Bahn. Diese kann insbesondere um eine der beiden Hauptbeobachtungspupillen herum führen. Sie kann zudem insbesondere als elliptische Bahn ausgestaltet sein, die zu dem zuvor genannten Herumführen um eine Pupille des Hauptbeobachterstrahlengangs führt.
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Um das Verlagern entlang einer vorgegebenen Bahn zu realisieren, kann die Verlagerungseinrichtung eine Zwangsführung aufweisen, die bei einem Verdrehen der zweiten gedachten geraden Linie gegenüber der ersten gedachten geraden Linie eine Verschiebung des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen in der Objektivebene entlang der vorgegebenen Bahn herbeiführt. Eine solche Ausgestaltung des Operationsmikroskops ist mit rein mechanischen Mitteln realisierbar, so dass eine definierte Verlagerung des Mittelpunktes auch bei einem per Hand durchgeführten Verschwenken des Mitbeobachtertubus herbeigeführt werden kann.
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In einer konstruktiven Ausgestaltung der Zwangsführung weist das Operationsmikroskop ein Hauptmikroskop mit einer optischen Achse und einem stereoskopischen Hauptbeobachtungsstrahlengang sowie mit einem um die optische Achse herum schwenkbares Mitbeobachtermikroskop, welches einen stereoskopischen Mitbeobachterstrahlengang besitzt, auf. Der Mitbeobachterstrahlengang wird mittels wenigstens eines lichtlenkenden Elementes des Mitbeobachtermikroskops, das insbesondere als Spiegel, aber auch als geeignet ausgewähltes Prisma ausgebildet sein kann, aus dem Hauptmikroskop herausgeleitet. Das Hauptmikroskop oder das Mitbeobachtermikroskop weist einen Vorsprung, etwa einen Zapfen oder einen Nocken auf, der mit einem Führungselement, etwa einem Langloch oder einer Führungsfläche, zusammenwirkt. Falls das Hauptmikroskop den Vorsprung aufweist, ist das Führungselement am Mitbeobachtermikroskop angeordnet, falls der Vorsprung am Mitbeobachtermikroskop angeordnet ist, befindet sich das Führungselement am Hauptmikroskop. Das Führungselement ist derart ausgelegt, dass es dem Mitbeobachtermikroskop bei einem Verschwenken eine translatorische Bewegung aufprägt, etwa mittels eines in eine Führungsnot eingreifenden Zapfens oder eines gegen eine Führungsfläche angedrückten Nockens.
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Alternativ zur rein mechanisch geführten Verlagerung des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen beim Verschwenken des Mitbeobachterstrahlengangs gegenüber dem Hauptbeobachterstrahlengang besteht auch die Möglichkeit, das Verlagern des Mittelpunktes auf elektronische Weise zu realisieren. In diesem Fall weist die Verlagerungseinrichtung des Operationsmikroskops einen Antrieb auf, beispielsweise einen elektrischen Antrieb, der ein elektronisch gesteuertes Verschieben des Mitbeobachterstrahlengangs in einer zur Objektebene parallelen Ebene ermöglicht. Es ist dann weiterhin eine Steuereinheit vorhanden, die für jeden einstellbaren Winkel zwischen der zweiten gedachten geraden Linie und der ersten gedachten geraden Linie eine verlagerte Position des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen ermittelt. Das Ermitteln der verlagerten Position des Mittelpunktes kann hierbei insbesondere anhand einer Formelbeziehung für die Position des Mittelpunktes in Abhängigkeit vom Winkel oder anhand einer Tabelle, in der für eine Anzahl Winkel die jeweilige verlagerte Position angegeben ist, erfolgen.
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In einer weiteren alternativen Ausgestaltung, mit der sich das Verlagern des Mittelpunktes realisieren lässt, umfasst das Operationsmikroskop ein Hauptmikroskop mit einer optischen Achse, einem Gehäuse sowie wenigstens einer im Gehäuse vorhandenen Einsatzöffnung zum Einsetzen eines Mitbeobachtermikroskops. Die Einsatzöffnung weist in einer Umfangsrichtung des Gehäuses bezogen auf die optische Achse eine größere Abmessung als das einzusetzende Mitbeobachtermikroskop auf, so dass das Mitbeobachtermikroskop in unterschiedlichen Schwenkpositionen bezogen auf die optische Achse in die Einsatzöffnung eingesetzt werden kann. Weiterhin sind Abstandhalter vorhanden, die das Mitbeobachtermikroskop in der Einsatzöffnung in einer festgelegten Schwenkposition fixieren und den Abstand des Mitbeobachtermikroskops von der optischen Achse in Abhängigkeit von der Schwenkposition festlegen.
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Insbesondere können die Abstandhalter als Adaptereinsätze realisiert sein, deren Außenabmessungen derart an die Innenabmessungen der Einsatzöffnung im Gehäuse des Hauptmikroskops angepasst sind, dass sie sich spielfrei in die Einsatzöffnung einsetzen lassen. Außerdem weisen die Adaptereinsätze eine an die Außenabmessungen des Mitbeobachtermikroskops derart angepasste Adapteröffnung auf, dass das Mitbeobachtermikroskop spielfrei in die Adapteröffnung einsetzbar ist. In der Adapteröffnung ist ein Anschlag vorhanden, der festlegt, wie weit das Mitbeobachtermikroskop in die Adapteröffnung eingesetzt werden kann. In dieser Ausgestaltung sind wenigstens zwei Adaptereinsätze vorhanden, die sich in der Position ihrer Adapteröffnung und der Tiefe ihrer der Anschläge in der Adapateröffnung voneinander unterscheiden. Mit Hilfe einer geeignet gewählten Adapteröffnung kann so der Ort der Mitbeobachtungspupillen in der Objektivebene des Hauptobjektivs festgelegt werden, so dass die Erfindung auch in Verbindung mit Einsteckbaren Mitbeobachtermikroskopen realisiert werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Operationsmikroskops weist diese eine Beleuchtungseinrichtung zur 0°-Beleuchtung oder Koaxialbeleuchtung eines Beobachtungsobjektes auf. Im Falle der 0°-Beleuchtung ist die Beleuchtungseinrichtung derart ausgestaltet, dass der Beleuchtungsstrahlengang parallel zur optischen Achse des Hauptobjektivs durch den Mittelpunkt zwischen den Hauptbeobachtungspupillen auf das Beobachtungsobjekt geleitet wird. Im Falle einer Koaxialbeleuchtung findet die Beleuchtung dagegen mittels zweier Teil-Beleuchtungsstrahlengänge statt, die koaxial zu den Teil-Beobachtungsstrahlengängen des Hauptbeobachterstrahengangs auf das Beobachtungsobjekt gerichtet werden. Sowohl bei der 0°-Beleuchtung als auch bei der Koaxialbeleuchtung können die Beleuchtungsrichtungen geringfügig von der strengen 0°-Beleuchtung beziehungsweise der strengen Koaxialbeleuchtung abweichen, ohne dass dadurch die Beobachtung eines Rotreflexes verhindert würde. Insbesondere sind Abweichungen bis zu maximal 6°, vorzugsweise bis zu maximal 2°, im Rahmen der Erfindung auch als 0°-Beleuchtung beziehungsweise Koaxialbeleuchtung anzusehen.
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Erfindungsgemäße wird außerdem ein Verfahren zum Verschwenken eines Mitbeobachtermikroskops eines Operationsmikroskops mit einem Hauptmikroskop, welches einen stereoskopischen Hauptbeobachterstrahlengang aufweist, einem Mitbeobachtermikroskop, welches einen stereoskopischen Mitbeobachterstrahlengang aufweist, und einem sich entlang einer Objektivebene erstreckenden und sowohl von dem binokularen Hauptbeobachterstrahlengang als auch von einem binokularen Mitbeobachterstrahlengang durchsetzten Hauptobjektiv, wobei der binokulare Hauptbeobachterstrahlengang in der Objektivebene ein Paar von Hauptbeobachtungspupillen aufweist, deren Zentren durch eine erste in der Objektivebene verlaufende gedachte gerade Linie miteinander verbunden sind, der binokulare Mitbeobachterstrahlengang in der Objektivebene ein Paar von Mitbeobachtungspupillen aufweist, deren Zentren durch eine zweite in der Objektivebene verlaufende gedachte gerade Linie miteinander verbunden sind, und sich die erste gedachte gerade Linie und die zweite gedachte gerade Linie sich in einem Winkel schneiden, zur Verfügung gestellt. Bei einem Verschwenken des Mitbeobachtermikroskops um die optische Achse des Hauptobjektivs wird erfindungemäß der Mittelpunkt zwischen den Mitbeobachtungspupillen in Objektivebene verlagert. Dabei kann das Verlagern des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen in der Objektivebene entlang einer vorgegebenen Bahn erfolgen. Diese Bahn kann insbesondere den Mittelpunkt zwischen den Mitbeobachterpupillen um eine der beiden Hauptbeobachterpupillen herumführen, beispielweise auf einer vorgegebenen elliptischen Bahn.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die bereits mit Bezug auf das erfindungsgemäße Operationsmikroskop beschriebenen Eigenschaften und Vorteile realisieren.
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Weiter 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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1 zeigt die Hauptbeobachtungspupillen und die Mitbeobachtungspupillen eines Operationsmikroskops in einem Schnitt durch die Objektivebene des Hauptobjektivs, wobei die Pupillen im Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.
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2 zeigt den Schnitt aus 1 bei der Anordnung der Beobachtungspupillen in einem Winkel ungleich 90° ohne Realisierung der Erfindung.
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3 zeigt den Schnitt aus 2 mit einer Anordnung der Mitbeobachtungspupillen im Winkel aus 2 bei Realisierung der Erfindung.
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4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Operationsmikroskop in einer schematisierten Darstellung, wobei die Mitbeobachtungspupillen in einem Winkel von 90° zu den Hauptbeobachtungspupillen angeordnet sind.
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5 zeigt das Operationsmikroskop aus 4, wobei die Mitbeobachtungspupillen in einem Winkel ungleich 90° zu den Hauptbeobachtungspupillen angeordnet sind.
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6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Operationsmikroskop in einer schematisierten Darstellung.
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7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Operationsmikroskop in einer schematisierten Darstellung.
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Nachfolgend wird zuerst anhand der 1 bis 3 das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip erläutert, bevor anschließend Ausführungsbeispiele für Operationsmikroskope beschrieben werden, in denen das erfindungsgemäße Prinzip realisiert ist.
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1 zeigt einen Schnitt entlang der Objektivebene des Hauptobjektivs 1 eines Operationsmikroskops mit einem Hauptbeobachtermikroskop und einem Mitbeobachtermikroskop sowie die Beobachtungspupillen 3a, 3b des stereoskopischen Hauptbeobachterstrahlengangs und die Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b des stereoskopischen Mitbeobachterstrahlengangs. Außerdem sind gedachte Verbindungslinien 7, 9 eingezeichnet, welche die Zentren der beiden Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b bzw. der beiden Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b miteinander verbinden.
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Der Hauptbeobachtungsstrahlengang mit den Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b verläuft durch ein in den 1 bis 3 nicht dargestelltes Hauptbeobachtermikroskop, wohingegen der Mitbeobachtungsstrahlengang mit den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b durch ein ebenfalls in den 1 bis 3 nicht dargestelltes Mitbeobachtermikroskop verläuft. Dabei ist das Hauptobjektiv 1 beiden Strahlengängen gemeinsam, d. h. es wird sowohl vom Hauptbeobachterstrahlengang als auch vom Mitbeobachterstrahlengang durchsetzt. Der Mitbeobachtungsstrahlengang wird mittels eines gemeinsamen Spiegels für beide Teilstrahlengänge oder mittels zweier getrennter Spiegel aus dem Hauptbeobachtermikroskop in das Mitbeobachtermikroskop eingekoppelt. Um ein Überdecken der Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b durch den bzw. die Spiegel zu vermeiden, ist der Spiegel bzw. sind die Spiegel in ihrer Größe gerade groß genug gewählt, dass sie in der Lage sind, die beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge des Mitbeobachterstrahlengangs auszukoppeln. Ihre Größe entspricht daher weitgehend der Größe der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b.
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Eine häufige Konfiguration von Hauptbeobachtermikroskop und Mitbeobachtermikroskop ist die, dass die gedachte Verbindungslinie 9 zwischen den Zentren der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b die gedachte Verbindungslinie 7 zwischen den Zentren der Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b im Winkel von 90° schneidet, wie dies in 1 dargestellt ist. Der Mitbeobachter befindet sich dann in einer um einen Winkel von 90° zum Hauptbeobachter versetzten Position, wobei er sich grundsätzlich zur Linken oder zur Rechten des Hauptbeobachters befinden kann. Beispielsweise im Rahmen von Augenoperationen kann die Seite, an der sich der Mitbeobachter befindet, davon abhängig sein, welches Auge operiert werden soll. Wie eingangs erwähnt, weisen Operationsmikroskope daher häufig die Möglichkeit auf, das Mitbeobachtermikroskop um 180° zu schwenken oder es aus einer ersten Einbaulage auszubauen und in einer um 180° geschwenkten Lage wieder einzubauen.
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Generell ist es aber wünschenswert, dass das Mitbeobachtermikroskop nicht nur in diesen beiden Einbaulagen bzw. Schwenkpositionen verwendet werden kann. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, dass der Winkel, in dem der Mitbeobachter relativ zum Hauptbeobachter positioniert ist, größer als 90° ist, um den Beobachtern mehr Platz beispielsweise für chirurgische Handlungen zu bieten. Hierbei besteht jedoch die Schwierigkeit, dass ein Vergrößern des Winkels zwischen der gedachten, die Zentren der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b verbindenden Linie 9 und der gedachten, die Zentren 3a, 3b der Hauptbeobachterpupillen verbindenden Linie 7 durch ein Verschwenken des Mitbeobachtermikroskops dazu führen würde, dass die Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b die Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b teilweise überdecken, wie dies in 2 dargestellt ist. Dies würde wiederum dazu führen, dass der bzw. die Auskoppelspiegel für den Mitbeobachtungsstrahlengang in den Hauptbeobachtungsstrahlengang hineinragen und so eine Vignettierung des Hauptbeobachterstrahlengangs herbeiführen würden. Da insbesondere bei Augenoperationen mit Rotreflexbeleuchtung die Helligkeit des Beobachtungsbildes gering ist, ist ein weiterer Helligkeitsverlust durch Vignettierung nicht erwünscht.
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Um die Vignettierung des Hauptbeobachterstrahlengangs bei einem Verschwenken des Mitbeobachtermikroskops um die optische Achse des Hauptbeobachtermikroskops zu vermeiden, wird daher gemäß der Erfindung beim Verschwenken gleichzeitig der Mittelpunkt 6 zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b in der Objektivebene verlagert. Dadurch ist beispielsweise die in 3 dargestellte Anordnung der Mitbeoachtungspupillen 5a, 5b relativ zu den Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b zu erreichen. Der in 3 dargestellte Schwenkwinkel entspricht hierbei dem in 2 dargestellten Schwenkwinkel. Es ist zu erkennen, dass eine Vignettierung des Hauptbeobachterstrahlengangs dadurch, dass der Mittelpunkt zwischen den Mittelbeobachtungspupillen 5a, 5b im Vergleich zu der in 2 dargestellten Anordnung um einen Betrag entlang der Verbindungslinie 7 zwischen den Zentren der Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b sowie um einen Betrag senkrecht zu dieser Verbindungslinie verschoben ist zumindest weitgehend vermieden werden kann. Diese Verschiebung kann insbesondere vom Schwenkwinkel abhängig gemacht sein, beispielsweise indem bei kleineren als dem in 3 dargestellten Schwenkwinkel auch die Verschiebung geringer ausfällt. Es kann so erreicht werden, dass sich der Mittelpunkt 6 zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b bei einem Verschwenken des Mitbeobachtungsmikroskops um einen der Teilstrahlengänge des Hauptbeobachterstrahlengangs herum bewegt.
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Das Verschieben des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b innerhalb der Objektivebene des Hauptobjektivs 1 kann grundsätzlich durch mechanische Mittel oder, im Falle von motorisch angetriebenen Schwenkbewegungen, durch elektronische Mittel realisiert werden.
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Es sei noch darauf hingewiesen, dass die in 3 dargestellte Verschiebung des Mittelpunkts 6 zwar nach oben und nach rechts erfolgt ist, grundsätzlich aber auch nach unten und nach links erfolgen kann. Ebenso kann statt einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn grundsätzlich auch eine Drehung im Uhrzeigersinn realisiert werden. In diesem Fall würde beispielsweise sich eine Konfiguration der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b ergeben, wie man sie durch Spiegeln der dargestellten Konfiguration an der gestrichelt eingezeichneten Spiegelgeraden S erhalten würde.
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Ein das erfindungsgemäße Prinzip realisierendes Operationsmikroskop kann ein Verschwenken des Mitbeobachtermikroskops von der in 1 gezeigten 90°-Stellung um bis zu 25° oder mehr sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn ermöglichen. Welche Schwenkwinkel realisierbar sind, hängt dabei vom Abstand zwischen den Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b sowie dem Durchmesser der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b ab. Bei großen Abständen und kleinen Durchmessern sind größere Schwenkwinkel realisierbar als bei kleinen Abständen und großen Durchmessern der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b. Hierbei ist anzumerken, dass die Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b in der Regel einen kleineren Durchmesser als die Hauptbeobachtungspupillen aufweisen.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Realisierung der beschriebenen Verlagerung des Mittelpunktes 6 zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b bei einem Schwenken des Mitbeobachtermikroskops ist in den 4 und 5 dargestellt. Die Figuren zeigen ein Operationsmikroskop, das ein Hauptmikroskop 11 und ein Mitbeobachtermikroskop 13 umfasst. Das Mitbeobachtermikroskop 13 ist um einen zylindrischen Abschnitt 15 des Hauptmikroskops herum schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkmechanik sowie der bzw. die Auskoppelspiegel für den Mitbeobachterstrahlengang und ggf. weitere optische Elemente wie etwa Prismen zur Bildaufrichtung in das Gehäuse des Hauptmikroskops integriert sind.
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Der um den zylindrischen Abschnitt 15 herum angeordnete Abschnitt 17 des Mitbeobachtermikroskops 13 ist mit einer Langlochführung 19 versehen, durch die sich der zylindrische Abschnitt 15 des Hauptmikroskops erstreckt. Die Langlochführung 19 erlaubt dadurch zusätzlich zu einer Schwenkbewegung des Mitbeobachtermikroskops 13 um die optische Achse des Hauptbeobachtermikroskops 11 auch eine Längsverschiebung des Mitbeobachtermikroskops 13 in dessen Längsrichtung.
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Die Verknüpfung einer Schwenkbewegung mit einer definierten Längsbewegung wird durch einen Bolzen 21 realisiert, der am Mitbeobachtermikroskop 13 angeordnet ist und in eine am Hauptmikroskop 11 befindliche Führungsnut 23 eingreift. Diese Nut folgt in einem Schwenkbereich von ±25°, ausgehend von der in 4 dargestellten Stellung, einer von der Kreisform abweichenden Bahn, die bewirkt, dass sich der bzw. die Auskoppelspiegel bei einem Schwenken des Mitbeobachtermikroskops 13 in diesem Winkelbereich um einen Teilstrahlengang des Hauptmikroskops herum bewegen – und damit die Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b um eine der Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b, wie dies mit Bezug auf 3 beschrieben worden ist. Insbesondere kann die Führungsnut so ausgebildet sein, dass die Bewegung des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b einer elliptischen Bahn folgt. Eine verschwenkte Lage des Mitbeobachtermikroskops 13 ist in 5 dargestellt.
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Da die beschriebene Ausgestaltung die Verlagerung des Mittelpunktes 6 zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b alleine auf Basis mechanischer Mittel realisiert, eignet sich diese Ausgestaltung insbesondere auch für Operationsmikroskope, in denen die Schwenkbewegung manuell ausgeführt werden soll. Sie kann grundsätzlich aber auch in Operationsmikroskopen zum Einsatz kommen, in denen die Schwenkbewegung motorisch angetrieben erfolgt.
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Obwohl in dem mit Bezug auf die 4 und 5 beschriebenen Ausführungsbeispiel der Bolzen 21 am Mitbeobachtermikroskop 13 und die Führungsnut 23 am Hauptmikroskop 11 angeordnet sind, ist es auch möglich, die Führungsnut 23 am Mitbeobachtermikroskop 13 und den Bolzen 21 am Hauptmikroskop anzuordnen. Außerdem besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, die Führung auf andere Weise zu realisieren, beispielsweise mittels eines Nockens, welcher an eine Führungsfläche angedrückt wird.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Operationsmikroskop, mit dem sich das Verlagern des Mittelpunktes 6 zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b realisieren lässt, ist in 6 dargestellt. Die Figur zeigt neben einem Operationsmikroskop mit einem Hauptbeobachtermikroskop 11 und einem Mitbeobachtermikroskop 13, welches beispielsweise elektromotorisch angetrieben um das Hauptmikroskop 11 herum geschwenkt werden kann, eine Steuereinheit 25, die als Blockschaltbild dargestellt ist. Die Steuereinheit 25 wirkt zum elektronischen Steuern auf den Antrieb zum Verschwenken des Mitbeobachtermikroskops 13 ein.
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Die Steuereinheit 25 umfasst eine zentrale Recheneinheit 27, die einerseits zur Ausgabe von Steuersignalen mit dem Antrieb des Mikroskops und andererseits zum Empfang gespeicherter Daten mit einem Speicher 29 verbunden ist. Darüber hinaus ist die zentrale Recheneinheit 27 mit einer Eingabeeinheit 31, beispielsweise einem Touchscreen, verbunden, über den ein Schwenkwinkel für das Mitbeobachtermikroskop 13 ausgewählt werden kann. Der Speicher 29 enthält eine Tabelle, in der für eine Anzahl Schwenkwinkel die jeweils durchzuführende Verlagerung des Mittelpunktes 6 zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b in der Objektivebene hinterlegt ist.
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Wenn ein Benutzer des Operationsmikroskops mit Hilfe der Eingabeeinrichtung 31 einen Schwenkwinkel für das Mitbeobachtermikroskop 13 auswählt, greift die zentrale Recheneinheit 27 auf die im Speicher 29 befindliche Tabelle zurück, um die zugehörige Verlagerung des Mitbeobachtermikroskops 13 parallel zur Objektivebene abzurufen. Auf der Basis der die einzustellende Verlagerung repräsentierenden Daten erzeugt die zentrale Recheneinheit 27 dann Steuerdaten für den Antrieb, welcher das Mitbeobachtermikroskop 13 dann in die entsprechende Position verfahrt.
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Statt in Form einer Tabelle kann die Zuordnung geeigneter Verlagerungen des Mittelpunktes 6 zwischen dem Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b in der Objektivebene zu den jeweiligen Schwenkwinkeln auch in Form einer funktionalen Beziehung hinterlegt sein. In diesem Fall rechnet die zentrale Recheneinheit bei Empfang des einzustellenden Schwenkwinkels eine zugehörige Verschiebung des Mittelpunktes 6 anhand der funktionalen Beziehung aus.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Operationsmikroskop, in dem das Verlagern des Mittelpunktes 6 zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b bei einer Änderung der Schwenkstellung des Mitbeobachtermikroskops 13 realisiert ist, ist in 7 dargestellt. Diese Figur zeigt ein Operationsmikroskop in einer stark schematisierten Darstellung, bei welchem das Mitbeobachtermikroskop 13 nicht fest angeordnet ist, sondern durch Öffnungen 35 im Gehäuse 33 des Hauptmikroskops 11 eingesetzt werden kann. Die Figur zeigt das im vorliegenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen zylinderförmige Gehäuse 33 des Hauptmikroskops 33 und ein Mitbeobachtermikroskop 13.
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Das Gehäuse 33 des Hauptmikroskops 11 weist zwei einander gegenüberliegende Öffnungen 35 auf, die sich über einen vorgegebenen Winkelbereich in Umfangsrichtung des Gehäuses 33 bezogen auf die optischen Achse des Hauptmikroskops 11 erstrecken. Dieser Winkelbereich ist größer, als er für das Einsetzen des Mitbeobachtermikroskops 13 notwendig wäre. Dadurch wird es möglich, das Mitbeobachtermikroskop 13 in verschiedenen Schwenkpositionen in eine Öffnung im Gehäuse 33 des Hauptbeobachtermikroskops 11 einzusetzen.
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Zum Festlegen der Schwenkposition – und damit des Winkels zwischen der die Zentren der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b verbindenden gedachten Linie 9 und der die Zentren der Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b verbindenden gedachten Line 7 – finden Adaptereinsätze 37 Verwendung, deren Außenabmessungen an die Innenabmessungen der Öffnungen 35 im Gehäuse 33 des Hauptmikroskops 11 derart angepasst sind, dass sie spielfrei in die Öffnungen 35 eingesetzt werden können. Die Adaptereinsätze 37 weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen die Form eines Zylindermantelausschnitts auf. Sie sind mit Adapteröffnungen 39 versehen, die sich im wesentlichen in Radialrichtung durch die Adaptereinsätze 37 erstrecken und die in ihren Abmessungen an die Abmessungen des in das Hauptmikroskop 11 einzusetzenden Teils des Mitbeobachtermikroskops 13 derart angepasst sind, dass das Mitbeobachtermikroskop 13 spielfrei in die Öffnungen eingesetzt werden kann. Die Lage der Adapteröffungen 39 in verschiedenen Adaptereinsätzen 37, 37' in Umfangsrichtung des Zylindermantelausschnittes können unterschiedlich sein, so dass diem jeweilige Lage die Schwenkposition eines eingesetzten Mitbeobachtermikroskops 13 bestimmt. Die Adapteröffnungen 39 sind außerdem mit Anschlägen 41, 41' versehen, die festlegen, wie tief das Mitbeobachtermikroskop 13 in die Adapteröffnung 39 eingeschoben werden kann.
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Wie in 7 zu erkennen ist, sind beim erfindungsgemäßen Operationsmikroskop wenigstens zwei unterschiedliche Adaptereinsätze 37, 37' vorhanden, die sich sowohl in der Lage ihrer Adapteröffnungen 39, 39', als auch durch die Tiefenlage ihrer Anschläge 41, 41' in der Adapteröffnung 39 voneinander unterscheiden. Auf diese Weise wird es möglich, die Position der Auskoppelspiegel 8a, 8b bei einem in das Hauptmikroskop 11 eingesetzten Mitbeobachtermikroskop 13 in ihrer Lage parallel zur Ebene des Hauptobjektivs 1 daran anzupassen, welche Schwenkstellung das Mitbeobachtermikroskop 13 nach dem Einsetzen in die Adapteröffnung 39, 39' in Bezug auf die optische Achse des Hauptmikroskops 11 einnimmt.
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Obwohl mit Bezug auf 7 lediglich zwei unterschiedliche Adaptereinsätze 37, 37' beschrieben worden sind, kann die Zahl der Adaptereinsätze auch höher sein, wenn eine größere Zahl von Schwenkstellungen realisierbar sein soll.
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Die jeweils nicht vom Mitbeobachtermikroskop 13 benutzte Öffnung 35 im Gehäuse 33 des Hauptmikroskops 11 kann mit einem Lamellenverschluss verschlossen werden, um Streulicht und Verschmutzung zu vermeiden.
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Die beschriebenen Operationsmikroskope können insbesondere als ophthalmologische Operationsmikroskope ausgebildet sein, die eine Beleuchtungseinrichtung umfassen, welche entweder eine Null-Grad-Beleuchtung oder eine Koaxialbeleuchtung des Operationsfeldes ermöglichen. Bei einer Null-Grad-Beleuchtung würde die Beleuchtung parallel zur optischen Achse des Hauptobjektivs 1 oder in einem kleinen Winkel von maximal 2 bis 6° zur optischen Achse des Hauptobjektivs erfolgen. In einer Koaxialbeleuchtung würde die Beleuchtung dagegen über zwei Teilbeleuchtungsstrahlengänge erfolgen, die koaxial (oder in einem kleinen Winkel von maximal 2 bis 6°) zu den Teilbeobachtungsstrahlengängen des Hauptbeobachters verlaufen. Derartige Beleuchtungen sind insbesondere dann notwendig, wenn ein Rotreflex des Auges beobachtbar sein soll. In solchen Operationsmikroskopen ist die in 1 dargestellte Anordnung der Beobachtungspupillen derart, dass sich die gedachten Verbindungslinien 7, 9 zwischen den Beobachtungspupillen 3a, 3b des Hauptbeobachtungsstrahlengangs und den Beobachtungspupillen 5a, 5b des Mitbeobachtungsstrahlengangs schneiden, vorteilhaft, da sich dann gleichzeitig sowohl für den Hauptbeobachterstrahlengang als auch für den Mitbeobachterstrahlengang eine Koaxial- oder Null-Grad-Beleuchtung realisieren lässt, die ein Beobachten des Rotreflexes ermöglicht. Beispielsweise im Falle einer Koaxialbeleuchtung entlang des Hauptbeobachterstrahlengangs stellt diese für den Mitbeobachtungsstrahlengang eine Null-Grad-Beleuchtung dar, wobei, wie zuvor erwähnt, eine Abweichung von bis zu 2 bis 6° von der optischen Achse noch als Null-Grad-Beleuchtung für den Hauptbeobachter angesehen werden soll. Im Falle einer Null-Grad-Beleuchtung bezogen auf den Hauptbeobachter, also einer Beleuchtung, die entlang der optischen Achse des Hauptobjektivs 1 verläuft, stellt diese sowohl für den Hauptbeobachter als auch für den Mitbeobachter eine Null-Grad-Beleuchtung dar. Diese Zusammenhänge ändern sich durch das erfindungsgemäße Verlagern des Mittelpunkts 6 zwischen den Beobachtungspupillen 5a, 5b des Mitbeobachtungsstrahlengangs nicht wesentlich. Im Ergebnis kann daher auch bei einem erfindungsgemäßen Schwenken mit gleichzeitiger Verlagerung des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen sowohl für den Hauptbeobachter, als auch für den Mitbeobachter die Beobachtung eines Rotreflexes ermöglicht werden.
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Anhand der Ausführungsbeispiele wurden Operationsmikroskope beschrieben, die das erfindungsgemäße Prinzip des Verlagerns des Mittelpunkts zwischen den Mitbeobachtungspupillen in einer Ebene parallel zur Objektivebene bei einem Ändern der Schwenkposition des Mitbeobachtermikroskops zu realisieren ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hauptobjektiv
- 3a, 3b
- Hauptbeobachtungspupillen
- 5a, 5b
- Mitbeobachtungspupillen
- 6
- Mittelpunkt
- 7
- gedachte Linie
- 8a, 8b
- Auskoppelspiegel
- 9
- gedachte Linie
- 11
- Hauptbeobachtermikroskop
- 13
- Mitbeobachtermikroskop
- 14
- Abschnitt
- 15
- zylindrischer Abschnitt
- 17
- Abschnitt des Mitbeobachtermikroskops
- 19
- Langlochführung
- 21
- Bolzen
- 23
- Führungsnut
- 25
- Steuereinheit
- 27
- zentrale Steuereinheit
- 29
- Speicher
- 31
- Eingabeeinrichtung
- 33
- Gehäuse
- 35
- Öffnung
- 37, 37'
- Adaptereinsatz
- 39
- Adapteröffnung
- 41, 41'
- Anschlag
