DE102011119899A1

DE102011119899A1 - Mikroskopiesystem zur augenuntersuchung und oct-system

Info

Publication number: DE102011119899A1
Application number: DE102011119899A
Authority: DE
Inventors: Christoph Hauger
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2013-06-06
Also published as: WO2013079214A1

Abstract

Mikroskopiesystem (100a) zur Augenuntersuchung, aufweisend: eine Abbildungsoptik (50a) zur Erzeugung eines ersten Bildes in einer ersten Bildebene (IP1-A) der Abbildungsoptik (50a); ein OCT-System (60a) zur Erfassung von OCT-Daten, wobei das OCT-System (60a) eine Lichtquelle (61a) aufweist; und eine Beleuchtungsoptik (70a), um Licht der Lichtquelle (61a) auf die Objektebene (OP-A) zu lenken; wobei das Mikroskopiesystem (100a) einen OCT-Betriebsmodus aufweist, in dem die Beleuchtungsoptik (70a) einen OCT-Strahlengang (11a) des Lichts der Lichtquelle (61a) erzeugt, um einen Abtastbereich des OCT-Strahlengangs (11a) abzutasten, und wobei das Mikroskopiesystem (100a) ferner einen Auflicht-Betriebsmodus aufweist, in dem die Beleuchtungsoptik (70a) einen Auflichtstrahlengang (10a) des Lichts der Lichtquelle (61a) erzeugt, zur Erzeugung des ersten Bildes; wobei der Auflichtstrahlengang (10a) die Objektebene (OP-A) parallel beleuchtet; oder wobei der Auflichtstrahlengang (10a) in der Objektebene (OP-A) eine Divergenz oder Konvergenz aufweist, die einem Fokusabstand (d) von der Objektebene (OP-A) entspricht, der größer ist als 2 cm.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopiesystem zur Augenuntersuchung, das ein OCT-System aufweist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Mikroskopiesystem, mit dem mikroskopische Aufnahmen und OCT-Daten vom Vorderbereich und/oder der Retina des Auges gewonnen werden können. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein solches Mikroskopiesystem, das ferner ausgebildet ist, Dunkelfeld, und/oder Phasenkontrastbilder vom Vorderbereich des Auges zu erzeugen.
Kurze Beschreibung des Standes der Technik
In Augenuntersuchungen kommen OCT-Systeme zum Einsatz, die auf dem Prinzip der optischen Kohärenztomographie arbeiten. Mit heutigen OCT-Systeme können Schnitt- oder Volumenbilder von Strukturen innerhalb eines biologischen Gewebes mit einer axialen Auflösung bis im Bereich von einem Mikrometer erhalten werden. Die Eindringtiefe des Lichts kann dabei ungefähr 1 bis 3 Millimeter betragen. Als Lichtquellen werden typischerweise breitbandige Superlumineszenzdioden oder Laserlichtquellen eingesetzt. Durch den Einsatz von OCT konnten bereits Bildaufbauraten erreicht werden, die eine Beobachtung von Proben in nahezu Echtzeit erlauben.
Die erreichbare Auflösung von OCT-Systemen hat zu einem Umdenken in der Augenheilkunde geführt, da Augenärzte nunmehr Informationen erhalten können, die sie vormals nur aus dem Lehrbuch kannten. Der Einsatz von OCT ermöglicht es, kleinste Veränderungen in Gewebepartien bereits im Frühstadium zu erkennen, was mit anderen Methoden nur schwer, oder gar gänzlich unmöglich war.
Hohe Anforderungen an die Abbildung von Gewebeteilen des Auges werden bei Kataraktoperationen gestellt. Bei der Durchführung dieser Operation müssen Gewebereste aus dem Kapselsack der Augenlinse möglichst vollständig entfernt werden, um spätere Komplikationen für den Patienten zu vermeiden. Diese Gewebereste sind jedoch aufgrund ihrer hohen Transparenz in einem Operationsmikroskop nur schwer zu erkennen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei Kataraktoperationen eine Abbildung des Vorderbereiches des Auges mit Operationsmikroskopen nicht immer mit genügend hohem Kontrast erreicht werden kann.
Es ist daher eine Aufgabe, ein Mikroskopiesystem bereitzustellen, das eine effizientere Augenuntersuchung erlaubt.
Ausführungsformen stellen ein Mikroskopiesystem zur Augenuntersuchung bereit, aufweisend: eine Abbildungsoptik zur Erzeugung eines ersten Bildes in einer ersten Bildebene der Abbildungsoptik von einem Bereich einer Objektebene der Abbildungsoptik durch einen ersten Beobachtungsstrahlengang der Abbildungsoptik; ein OCT-System zur Erfassung von OCT-Daten, wobei das OCT-System eine Lichtquelle und ein Interferometer aufweist; und eine Beleuchtungsoptik, um Licht der Lichtquelle auf die Objektebene zu lenken; wobei das Mikroskopiesystem einen OCT-Betriebsmodus aufweist, in dem die Beleuchtungsoptik einen OCT-Strahlengang des Lichts erzeugt, um einen Abtastbereich des OCT-Strahlengangs abzutasten, und wobei das Mikroskopiesystem ferner einen Auflicht-Betriebsmodus aufweist, in dem die Beleuchtungsoptik einen Auflichtstrahlengang des Lichts erzeugt, zur Erzeugung des ersten Bildes; wobei der Auflichtstrahlengang die Objektebene parallel beleuchtet; oder wobei der Auflichtstrahlengang in der Objektebene eine Divergenz oder Konvergenz aufweist, die einem Fokusabstand von der Objektebene entspricht, der größer ist als 2 cm.
Dadurch wird ein Mikroskopiesystem erhalten, mit dem eine Quelle des OCT-Systems gleichzeitig zur Auflichtbeleuchtung und zur Abbildung mit dem Beobachtungsstrahlengang verwendbar ist. Insbesondere kann dadurch ein Mikroskopiesystem mit einer Auflicht-Beleuchtung erhalten werden, welches eine Abbildung mit einem erhöhten Kontrast erlaubt. Durch den erhöhten Kontrast können selbst kleine und hochtransparente Gewebereste im Kapselsack gut erkennbar sein. Dies erlaubt es insbesondere, Kataraktoperationen so durchzuführen, dass die Gefahr späterer Komplikationen für den Patienten verringert wird.
Das Mikroskopiesystem kann so ausgebildet sein, dass der Vorderbereich eines zu untersuchenden Auges in der Objektebene anordenbar ist. Der Vorderbereich des Auges kann die Hornhaut, die vordere Augenkammer, die Iris und die natürliche Linse umfassen.
Das OCT-System kann ein Time-Domain OCT-System (TD-OCT) sein, oder ein Frequency-Domain OCT-System (FD-OCT). Das Frequency-Domain OCT-System kann beispielsweise ein Spectral-Domain OCT-System (SD-OCT) oder ein Swept-Source OCT-System (SS-OCT) sein. Ein Durchmesser des OCT-Strahlengangs im Abtastbereich des OCT-Strahlengangs kann geringer sein als 10 Mikrometer, geringer sein als 5 Mikrometer oder geringer sein als 2 Mikrometer. Beim Abtasten führt der OCT-Strahlengang im Abtastbereich eine Rasterbewegung aus.
Die Lichtquelle kann so ausgebildet sein, dass sie breitbandiges Licht erzeugt. Eine Kohärenzlänge des Lichts ist umgekehrt proportional zur Bandbreite. Bandbreiten der von der Lichtquelle emittierten Wellenpakete können größer sein als 30 nm oder größer sein als 50 nm oder größer sein als 100 nm. Beispielsweise kann die Lichtquelle eine Leuchtdiode, eine Superlumineszenzdiode, oder einen Laser aufweisen. Das OCT-System und die Lichtquelle können beispielsweise für Arbeitswellenlängen von 810 Nanometer und/oder 1310 Nanometer ausgebildet sein.
Der Auflichtstrahlengang kann so konfiguriert sein oder so konfigurierbar sein, dass das Licht durch eine in der Objektebene angeordnete Pupille des zu untersuchenden Auges in das Augeninnere eintritt und auf der Retina einen Beleuchtungsfleck erzeugt. Ein Durchmesser des Beleuchtungsflecks kann geringer sein als 0,7 Millimeter, oder geringer sein als 0,5 Millimeter, oder geringer sein als 0,1 Millimeter, oder geringer sein als 50 Mikrometer, oder geringer sein als 30 Mikrometer, oder geringer sein als 25 Mikrometer.
Die Beleuchtungsoptik erzeugt den OCT-Strahlengang und den Auflichtstrahlengang. Die Beleuchtungsoptik kann aus einem oder mehreren folgender optischer Elemente bestehen: Linsen, Kittglieder, Spiegel, Strahlteiler und/oder Blenden. Der OCT-Strahlengang und der Auflichtstrahlengang können jeweils gemeinsame Komponenten der Beleuchtungsoptik durchsetzen. In anderen Worten kann die Beleuchtungsoptik Komponenten aufweisen, die vom Auflichtstrahlengang und vom OCT-Strahlengang jeweils durchsetzt werden.
Diese von beiden Strahlengängen durchsetzten Komponenten können eine Objektivlinse des Mikroskopiesystems umfassen. Ferner können diese Komponenten auch eine oder mehrere optische Komponenten aufweisen, die im Auflichtstrahlengang und im OCT-Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der Objektivlinse angeordnet sind und die jeweils eine positive oder negative Brennweite aufweisen. Diese refraktiven optischen Komponenten können beispielsweise Linsen und/oder Kittglieder sein.
Die Beleuchtungsoptik kann so konfiguriert sein, dass sie einen Lichteintritt des OCT-Strahlengangs in den Abtastbereich abbildet. Ferner kann die Beleuchtungsoptik so konfiguriert sein, dass sie einen Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs in einen parallelen, divergenten oder konvergenten Strahlengang in der Objektebene umformt. Die Abbildung und Umformung kann abhängig von einer Brennweite der Beleuchtungsoptik sein. Die Beleuchtungsoptik kann ein reelles oder virtuelles optisches Bild des Lichteintritts des Auflichtstrahlengangs erzeugen, oder den Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs nach unendlich abbilden. Der Auflichtstrahlengang kann eine Konvergenz oder Divergenz in der Objektebene aufweisen, der einem Fokusabstand von der Objektebene entspricht, der gröber ist als 2 cm. Der Fokusabstand kann ein Abstand eines reellen oder virtuellen Fokus von der Objektebene sein, wobei der reelle oder virtuelle Fokus ein Bild des Lichteintritts ist, das von der Beleuchtungsoptik erzeugt wird. Die Beleuchtungsoptik kann so ausgebildet sein, dass der Lichteintritt durch die Beleuchtungsoptik auf die Retina eines zu untersuchenden Auges abbildbar ist. Das zu untersuchende Auge kann rechtsichtig sein oder eine Fehlsichtigkeit zwischen –20 dpt und +20 dpt aufweisen.
Der Lichteintritt kann definiert sein als ein Ort, an dem Licht des Auflichtstrahlengangs und/oder des OCT-Strahlengangs in die Beleuchtungsoptik eintritt. Der Lichteintritt kann eine Grenze zwischen einem nichtabbildenden und einem abbildenden optischen System sein. Das nichtabbildende optische System kann im optischen Weg des Lichts zwischen dem OCT-System und dem Lichteinritt angeordnet sein. Das nichtabbildende optische System kann ein Lichtleiter sein. Das abbildende optische System kann das Licht vom Lichteintritt zur Objektebene führen. Das abbildende optische System kann die Beleuchtungsoptik sein. Das abbildende optische System kann ein reelles Bild oder ein virtuelles optisches Bild des Lichteintritts erzeugen, oder den Lichteintritt nach unendlich abbilden.
Am Lichteintritt kann eine Lichtaustrittsfläche eines Lichtleiters angeordnet sein oder anordenbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Leuchtfeldblende der Beleuchtungsoptik und/oder ein Fokuspunkt des Auflichtstrahlenganges und/oder des OCT-Strahlengangs am Lichteintritt angeordnet sein.
Die Beleuchtungsoptik kann so ausgebildet sein, dass eine Bildweite eines reellen oder virtuellen Bildes des Lichteintritts variierbar ist. Die Bildweite kann beispielsweise veränderbar sein durch eine variable Brennweite der Beleuchtungsoptik oder durch einen veränderbaren Abstand des Lichteintritts von einer Hauptebene der Beleuchtungsoptik.
Dadurch kann die Beleuchtungsoptik so ausgebildet sein, dass die Position des Abtastbereiches des OCT-Strahlengangs entlang einer Achse des OCT-Strahlengangs veränderbar ist. zusätzlich oder alternativ kann die Beleuchtungsoptik dadurch so ausgebildet sein, dass eine Konvergenz oder Divergenz des Auflichtstrahlengangs in der Objektebene einstellbar ist.
Der Auflichtstrahlengang kann die Objektebene parallel oder im Wesentlichen parallel beleuchten. In anderen Worten weist der Auflichtstrahlengang in der Objektebene ebene oder im Wesentlichen ebene Wellenfronten auf. Der Auflichtstrahlengang kann in der Objektebene eine Divergenz oder Konvergenz aufweisen. In anderen Worten können die Wellenfronten in der Objektebene von ebenen Wellenfronten abweichen. Dadurch kann sich ein Öffnungswinkel des Strahlengangs in der Objektebene ergeben. Der Öffnungswinkel kann einen Scheitelpunkt aufweisen, der sich an einem reellen oder virtuellen Fokuspunkt des Auflichtstrahlengangs befindet. Der reelle oder virtuelle Fokuspunkt kann ein reelles oder virtuelles Bild des Lichteintritts des Auflichtstrahlengangs sein. Der virtuelle Fokus kann beispielsweise ein Zerstreuungspunkt, Konvergenzpunkt oder Divergenzpunkt des Auflichtstrahlengangs sein. Der reelle oder virtuelle Fokus kann so angeordnet sein, dass sich die Lichtstrahlen des Auflichtstrahlengangs von der Objektebene aus zu dem reellen oder virtuellen Fokus extrapolieren lassen.
Die Konvergenz oder Divergenz des Auflichtstrahlengangs in der Objektebene kann einem Fokusabstand von der Objektebene entsprechen, der größer ist als 2 cm, oder größer ist als 5 cm, oder größer ist als 10 cm, oder größer ist als 15 cm. Der Fokusabstand kann definiert werden als ein Abstand eines reellen oder virtuellen Fokus von der Objektebene entlang einer Achse des Auflichtstrahlengangs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Auflichtstrahlengang in der Objektebene einen Durchmesser auf, der größer ist als 1 Millimeter, oder größer ist als 2 Millimeter oder größer als 4 Millimeter, oder größer als 6 Millimeter. Der Auflichtstrahlengang kann in Richtungen senkrecht zu seiner Achse durch die Beleuchtungsoptik fixiert sein. In anderen Worten führt der Auflichtstrahlengang keine Rasterbewegung aus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das OCT-System einen Lichtleiter auf, der ausgebildet ist, das Licht der Lichtquelle zum Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs und/oder des OCT-Strahlengangs zu führen. Der Lichtleiter kann eine Lichtaustrittsfläche aufweisen, durch die das Licht in die Beleuchtungsoptik eintritt. Die Lichtaustrittsfläche kann an einem Endabschnitt des Lichtleiter angeordnet sein. Die Lichtaustrittsfläche kann eine freiliegende Oberfläche eines Kerns des Lichtleiters sein. Der Lichtleiter kann beispielsweise ein Stufenindex-Lichtwellenleiter oder ein Gradientenindex-Lichtwellenleiter sein. Die Lichtaustrittsfläche kann am Lichteintritt angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Kern des Lichtleiters einen Durchmesser auf in einem Bereich zwischen 3 Mikrometer und 9 Mikrometer; oder in einem Bereich zwischen 3 Mikrometer und 50 Mikrometer; oder in einem Bereich zwischen 3 Mikrometer und 150 Mikrometer.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Mikroskopiesystem einen Bildsensor auf, der in der ersten Bildebene zu einer Lichtdetektion im Auflicht-Betriebsmodus angeordnet ist, wobei das Mikroskopiesystem so konfiguriert ist, dass die Lichtdetektion für Wellenlängen unterdrückt ist, die kürzer sind als eine Grenzwellenlänge; wobei das Licht der Lichtquelle Wellenlängen aufweist, die länger sind als die Grenzwellenlänge; und wobei die Grenzwellenlänge größer ist als 700 Nanometer.
Damit wird ein Mikroskopiesystem erhalten, mit dem eine Detektion von störenden Lichtanteilen des sichtbaren Wellenlängenbereiches im Auflicht-Betriebsmodus unterdrückt wird.
Die Grenzwellenlänge kann größer sein als 1000 Nanometer, oder größer sein als 1200 Nanometer. Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Grenzwellenlänge in einem Bereich zwischen 700 und 1300 Nanometer; oder in einem Bereich zwischen 700 und 800 Nanometer; oder in einem Bereich zwischen 1200 Nanometer und 1300 Nanometer. Das OCT-System kann eine Arbeitswellenlänge aufweisen. Die Grenzwellenlänge kann unterhalb der Arbeitswellenlänge des OCT-Systems liegen. Beispielsweise kann die Arbeitswellenlänge des OCT-Systems 810 Nanometer oder 1310 Nanometer betragen. Das OCT-System kann mehrere Arbeitswellenlängen aufweisen. Die Arbeitswellenlänge kann eine zentrale Wellenlänge der Lichtquelle des OCT-Systems sein.
Die Grenzwellenlänge kann eine Wellenlänge sein, bei der eine spektrale Empfindlichkeit der Lichtdetektion des Mikroskopiesystems 50% einer maximalen spektralen Empfindlichkeit der Lichtdetektion des Mikroskopiesystems beträgt. Die spektrale Empfindlichkeit kann als eine Abhängigkeit einer Empfindlichkeit des Mikroskopiesystems in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts des ersten und/oder zweiten Beobachtungsstrahlengangs in der Objektebene definiert werden. Die Empfindlichkeit kann beispielsweise durch ein Ausgangssignal des Mikroskopiesystems gemessen werden. Die spektrale Empfindlichkeit kann abhängig sein von einer spektralen Empfindlichkeit des Bildsensors und/oder von einem spektralen Transmissionsgrad eines optischen Filters, der im Beobachtungsstrahlengang zwischen der Objektebene und der ersten Bildebene angeordnet ist. Das Mikroskopiesystem kann so ausgebildet sein, dass bei der Arbeitswellenlänge des OCT-Systems die spektrale Empfindlichkeit der Lichtdetektion mindestens 60%, oder mindestens 70%, oder mindestens 80% der maximalen spektralen Empfindlichkeit beträgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Mikroskopiesystem ferner so ausgebildet, dass die Lichtdetektion unterdrückt wird für Wellenlängen, die größer sind als eine weitere Grenzwellenlänge. Die weitere Grenzwellenlänge kann eine Wellenlänge sein, bei der die spektrale Empfindlichkeit der Lichtdetektion des Mikroskopiesystems 50% der maximalen spektralen Empfindlichkeit des Mikroskopiesystems beträgt. Die weitere Grenzwellenlänge kann größer sein als die Grenzwellenlänge, oder größer sein als eine Arbeitswellenlänge des OCT-Systems. Die weitere Grenzwellenlänge kann größer sein als 810 Nanometer oder größer sein als 1310 Nanometer. Die weitere Grenzwellenlänge kann größer sein als 850 Nanometer; größer sein als 1350 Nanometer; oder größer sein als 1500 Nanometer.
Beispielsweise kann der Bildsensor eine spektrale Empfindlichkeit aufweisen, welche eine Lichtdetektion des Bildsensors von Wellenlängen unterhalb der Grenzwellenlänge unterdrückt. Die Grenzwellenlänge kann dann beispielsweise eine Wellenlänge sein, bei der eine spektrale Empfindlichkeit des Bildsensors 50% einer maximalen spektralen Empfindlichkeit des Bildsensors beträgt. Alternativ oder zusätzlich kann der Bildsensor ferner die Lichtdetektion oberhalb der weiteren Grenzwellenlänge unterdrücken. Die weitere Wellenlänge kann dann beispielsweise eine Wellenlänge sein, bei der eine spektrale Empfindlichkeit des Bildsensors 50% der maximalen spektralen Empfindlichkeit des Bildsensors beträgt.
Alternativ oder zusätzlich kann das Mikroskopiesystem so konfiguriert sein, dass ein optischer Filter im Beobachtungsstrahlengang zwischen der Objektebene und der ersten Bildebene angeordnet ist. Der optische Filter kann ein Kantenfilter oder ein Bandpassfilter sein. Der optische Filter kann so ausgebildet sein, dass er eine Transmission von Wellenlängen, die kürzer sind als die Grenzwellenlänge, unterdrückt. Die Grenzwellenlänge kann eine Wellenlänge sein, bei der ein spektraler Transmissionsgrad des optischen Filters 50% eines maximalen spektralen Transmissionsgrades des optischen Filters beträgt. In anderen Worten kann die Grenzwellenlänge eine 50%-cut-on-Wellenlänge des optischen Filters sein. Alternativ oder zusätzlich kann der optische Filter so ausgebildet sein, dass eine Transmission von Wellenlängen unterdrückt wird, die größer sind als die weitere Grenzwellenlänge. Die weitere Grenzwellenlänge kann dann eine Wellenlänge sein, bei welcher der spektrale Transmissionsgrad 50% des maximalen Transmissionsgrades beträgt. Das Mikroskopiesystem kann ferner so ausgebildet sein, dass der optische Filter aus dem Beobachtungsstrahlengang entfernbar ist zur Erzeugung von Bildern durch den ersten Beobachtungsstrahlengang mit einer Auflicht-Lichtquelle, die im sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Mikroskopiesystem so ausgebildet, dass an einer Einengung des Auflichtstrahlengangs gilt: D·sin(α) < M; wobei D ein Durchmesser des Auflichtstrahlengangs an der Einengung ist; und α ein Öffnungswinkel des Auflichtstrahlengangs an der Einengung ist; wobei M einen Wert von 0,9 Millimeter aufweist, oder einen Wert von 50 Mikrometern aufweist, oder einen Wert von 2 Mikrometern aufweist. Die Einengung kann eine Position entlang der Achse des Auflichtstrahlengang sein, von welcher der Auflichtstrahlengang in Richtung zur Objektebene divergiert. Der Öffnungswinkel kann ein objektseitiger Öffnungswinkel sein, d. h. gemessen auf der stromabwärts gelegenen Seite der Einengung.
Dadurch wird ein Mikroskopiesystem erhalten, mit dem eine Abbildung des Vorderbereich des Auges mit erhöhtem Kontrast erhalten werden kann. Insbesondere kann dadurch ein Rotreflex erhalten werden, der die gesamte Pupille im homogenen Durchlicht erscheinen lässt.
Die Einengung kann eine Einschnürung des Strahlengangs sein. Die Einengung kann ein Konvergenzpunkt oder ein Fokuspunkt des Auflichtstrahlengangs sein. In anderen Worten kann die Einengung eine Position entlang einer Achse des Auflichtstrahlengangs sein, zu welcher der Auflichtstrahlengang konvergiert. Die Einengung kann sich an Luft befinden. Ferner kann die Einengung ein Lichtaustritt aus der Lichtquelle oder aus einem Lichtleiter sein, der zwischen der Lichtquelle und der Beleuchtungsoptik angeordnet ist. Die Einengung kann eine Lichtdurchtrittsfläche einer Blende sein. Ferner kann die Einengung eine Position entlang einer Achse des Auflichtstrahlengangs sein an der ein Durchmesser des Auflichtstrahlengangs quer zur Achse ein Minimum aufweist. Das Minimum oder die Einengung kann zwischen dem Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs und einer Objektivlinse des Mikroskopiesystems angeordnet sein, wobei der Auflichtstrahlengang und der erste Beobachtungsstrahlengang die Objektivlinse jeweils durchsetzen. Der minimale Durchmesser kann ein minimaler Durchmesser der Summe aller Strahlenbündel sein, welche die Lichtquelle verlassen und durch die Beobachtungsoptik auf die Objektebene gelenkt werden. Der minimale Duchmesser kann senkrecht zum Auflichtstrahlengang gemessen werden.
Der Öffnungswinkel kann ein Fernfeld-Öffnungswinkel sein. Das Fernfeld kann in einem Abstand von einer Strahltaille des Auflicht-Strahlengangs gemessen werden, der beispielsweise einem Fünffachen oder einem Zehnfachen der Rayleighlänge beträgt.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Durchmesser und der Öffnungswinkel abhängig von Strahlen des Auflichtstrahlengangs bestimmt, die von der Lichtquelle ausgehen und ganz oder zumindest teilweise auf einen kreisförmigen Bereich in der Objektebene auftreffen, der einen Durchmesser von 8 Millimeter um die Achse des Auflichtstrahlengangs aufweist. Daher werden gemäß dieser Ausführungsform zur Bestimmung des Durchmessers und des Öffnungswinkels nur diejenigen Lichtstrahlen betrachtet, die bei einer maximal geöffneten Pupille ganz oder zumindest teilweise in das Augeninnere des zu untersuchenden Auges eintreten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist M einen Wert von 0,5 Millimeter auf, oder einen Wert von 0,1 Millimeter auf, oder einen Wert von 10 Mikrometern auf, oder einen Wert von 5 Mikrometern auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Durchmesser D geringer als 1,5 Millimeter, oder geringer als 1 Millimeter, oder geringer als 0,5 Millimeter, oder geringer als 0,1 Millimeter, oder geringer als 50 Mikrometer, oder geringer als 10 Mikrometer, oder geringer als 5 Mikrometer. Der Durchmesser D kann von einer Arbeitswellenlänge des OCT-Systems abhängen. Der Durchmesser D kann in einem Bereich liegen zwischen einem Minimaldurchmesser eines Kerns eines Lichtleiters, bei welchem Licht der Arbeitswellenlänge in den Lichtleiter noch einkoppelbar ist, und einem Maximaldurchmesser des Kerns, bei welchem Licht mit der Arbeitswellenlänge noch durch eine Einmodenausbreitung in dem Lichtleiter transportierbar ist. Der Lichtleiter kann auf einem optischen Weg des Lichts zwischen dem OCT-System und dem Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs in die Beleuchtungsoptik angeordnet sein; insbesondere zwischen einem optischen Koppler des OCT-Systems und einem Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs. Der Lichtleiter kann ein Monomode-Lichtwellenleiter für eine oder mehrere Arbeitswellenlängen des OCT-Systems sein. Alternativ kann der Lichtwellenleiter ein Multimode-Lichtwellenleiter für die eine oder mehrere Arbeitswellenlängen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Öffnungswinkel α kleiner als 45 Grad oder kleiner als 30 Grad, oder kleiner als 20 Grad, oder kleiner als 15 Grad. Der Öffnungswinkel α kann das Doppelte eines Akzeptanzwinkels eines Endabschnitts des Lichtleiters sein, wobei der Endabschnitt eine Lichtaustrittsfläche aufweist, durch welche das Licht in den Beleuchtungsstrahlengang emittiert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Mikroskopiesystem so ausgebildet, dass ein radialer Abstand einer Achse des OCT-Strahlengangs und/oder einer Achse des Auflichtstrahlengangs relativ zu einer optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs einstellbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Mikroskopiesystem ferner auf: einen Aktuator, der an einer Komponente der Beleuchtungsoptik und/oder an einem Lichtleiter befestigt ist, wobei der Lichtleiter das Licht zur Beleuchtungsoptik führt; und eine Steuereinheit, die mit dem Aktuator verbunden ist; wobei durch eine Ansteuerung des Aktuators durch die Steuereinheit ein radialer Abstand einer Achse des OCT-Strahlengangs und/oder ein radialer Abstand einer Achse des Auflichtstrahlengangs relativ zu einer optischen Achse der Beleuchtungsoptik einstellbar ist.
Dadurch wird ein Mikroskopiesystem erhalten, das verschiedene Positionen des Lichteintritts für den OCT-Strahl und für den Auflichtstrahl bereitstellen kann. Insbesondere für OCT-Aufnahmen von der Retina kann eine Ausrichtung der Achse des OCT-Strahlengangs entlang der optischen Achse der Beleuchtungsoptik vorteilhaft sein. Ein außeraxialer Verlauf der Achse des Auflichtstrahlengangs relativ zur optischen Achse der Beleuchtungsoptik kann eine Ausrichtung der Achse des Auflichtstrahlengangs entlang der Achse des ersten Beobachtungsstrahlengangs in der Objektebene ermöglichen.
Der radiale Abstand relativ zur optischen Achse kann eine Länge eines Vektors sein, der, radial zur optischen Achse verläuft. Die Achse des Auflichtstrahlengangs und/oder die Achse des OCT-Strahlengangs können in der Objektivlinse und/oder am Lichteintritt des jeweiligen Strahlengangs parallel zur optischen Achse der Beleuchtungsoptik ausgerichtet sein.
Die Beleuchtungsoptik kann mehrere optische Achsen aufweisen. Die optische Achse der Objektivlinse kann eine optische Achse der Beleuchtungsoptik sein. Die optische Achse der Beleuchtungsoptik kann einen abgewinkelten Verlauf aufweisen. Der radiale Abstand des OCT-Strahlengangs relativ zur optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs kann am Lichteintritt des OCT-Strahlengangs oder in der Objektivlinse gemessen werden. Der radiale Abstand des Auflichtstrahlengangs relativ zur optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs kann am Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs oder in der Objektivlinse gemessen werden. Ist der Lichteintritt eine ausgedehnte Fläche, kann der Abstand relativ zur optischen Achse ein minimaler Abstand zwischen einem Punkt im jeweiligen Lichteintritt und der optischen Achse sein.
Der Aktuator kann an einem Endabschnitt des Lichtleiters befestigt sein, wobei der Endabschnitt der Beleuchtungsoptik zuweist. Die Komponente der Beleuchtungsoptik kann eine oder mehrere Linsen oder Kittglieder umfassen. Die Komponente der Beleuchtungsoptik kann zusammen mit dem Lichtleiter verschiebbar sein.
Der Aktuator kann so ausgebildet sein, dass ein radialer Abstand einer Lichtaustrittsfläche des Lichtwellenleiters relativ zur optischen Achse der Beleuchtungsoptik einstellbar ist. Die Lichtaustrittsfläche kann eine Fläche sein, an der das Licht aus dem Lichtleiter in die Beleuchtungsoptik emittiert wird. Der Aktuator kann so ausgebildet sein, dass die Achse des OCT-Strahlengangs auf der optischen Achse der Beleuchtungsoptik ausgerichtet ist, oder auf ihr verläuft. Der Aktuator kann so ausgebildet sein, dass der radiale Abstand des Auflichtstrahlengangs einen größeren Wert aufweist, als der radiale Abstand des OCT-Strahlengangs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Mikroskopiesystem ferner auf: einen Lichtleiter, der das Licht der Lichtquelle zu einem Lichteintritt des OCT-Strahlengangs in die Beleuchtungsoptik führt; und einen weiteren Lichtleiter, der das Licht der Lichtquelle zu einem Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs in die Beleuchtungsoptik führt.
Ein erster Endabschnitt des Lichtleiters und ein erster Endabschnitt des weiteren Lichtleiters können jeweils an einem optischen Koppler, an einem Strahlteiler oder an einem optischen Schalter angeordnet sein. Ein zweiter Endabschnitt des Lichtleiters kann an einem Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs angeordnet sein und ein zweiter Endabschnitt des weiteren Lichtleiters kann an einem Lichteintritt des OCT-Strahlengangs angeordnet sein.
Der Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs und der Lichteintritt des OCT-Strahlengangs können eine unterschiedliche Position aufweisen. Insbesondere kann ein radialer Abstand des Lichteintritts des Auflichtstrahlengangs relativ zur optischen Achse der Beleuchtungsoptik größer sein als ein radialer Abstand eines Lichteintritts des OCT-Strahlengangs. Der Lichteintritt des OCT-Strahlengangs kann auf der optischen Achse der Beleuchtungsoptik ausgerichtet sein, insbesondere kann der Lichteintritt des OCT-Strahlengangs auf der optischen Achse der Beleuchtungsoptik liegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Mikroskopiesystem einen optischen Schalter, der ausgebildet ist, dass ein Lichtweg des Lichts in den Lichtleiter und/oder ein Lichtweg des Lichts in den weiteren Lichtleiter freischaltbar oder blockierbar ist. Durch ein Betätigen des optischen Schalters kann das Mikroskopiesystem zwischen dem Auflicht-Betriebsmodus in den OCT-Betriebsmodus umschaltbar sein. Der optische Schalter kann mit einer Steuereinheit des Mikroskopiesystems verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Beleuchtungsoptik ferner eine Fokussieroptik auf, wobei der OCT-Strahlengang die Fokussieroptik durchsetzt und der Auflichtstrahlengang die Fokussieroptik umgeht; oder wobei der OCT-Strahlengang die Fokussieroptik umgeht und der Auflichtstrahlengang die Fokussieroptik durchsetzt.
Dadurch ist es möglich gleichzeitig den Abtastbereich des OCT-Strahlengangs im Vorderbereich des Auges zu positionieren und die Objektebene mit dem Auflichtstrahlengang zu beleuchten.
Die Fokussieroptik kann zwischen einem Lichteintritt des OCT-Strahlengangs und der Beleuchtungsoptik angeordnet sein; oder zwischen einem Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs und der Beleuchtungsoptik angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist in der Objektebene eine Achse des Auflichtstrahlengangs und/oder eine Achse des OCT-Strahlengangs mit einer Achse des ersten Beobachtungsstrahlenganges einen Winkel auf, der geringer ist als 6 Grad, oder geringer ist als 4 Grad.
Durch einen Einstrahlwinkel von weniger als 6 Grad ist es möglich, einen Rotreflex durch den ersten Abbildungsstrahlengang zu erzeugen, der die gesamte Pupille im homogenen Durchlicht beleuchtet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet in der Objektebene die Achse des Auflichtstrahlengangs und/oder die Achse des OCT-Strahlengangs mit einer Achse des ersten Beobachtungsstrahlengangs einen Winkel, der geringer ist als 3 Grad, geringer ist als 2 Grad, oder geringer ist als 1 Grad.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Abbildungsoptik ein erstes Kontrastelement auf, das in einer ersten Zwischenebene des ersten Beobachtungsstrahlengangs angeordnet ist, wobei die erste Zwischenebene zwischen der Objektebene und der ersten Bildebene angeordnet ist; wobei das erste Kontrastelement so ausgebildet ist, dass Licht, welches auf einen zentralen Bereich eines Querschnitts des ersten Beobachtungsstrahlengangs innerhalb der ersten Zwischenebene auftrifft: (a) stärker absorbiert wird als in der ersten Zwischenebene außerhalb des zentralen Bereiches; und/oder (b) eine Phasenverschiebung erfährt, die unterschiedlich ist zu einer Phasenverschiebung in der ersten Zwischenebene außerhalb des zentralen Bereiches.
Dadurch wird ein Mikroskopiesystem erhalten, das eine verbesserte Phasenkontrast- oder Dunkelfeldabbildung des Vorderbereiches des Auges ermöglicht.
Das Mikroskopiesystem kann einen zweiten Beobachtungsstrahlengang aufweisen, der den Bereich der Objektebene in eine zweite Bildebene der Abbildungsoptik abbildet. Das Mikroskopiesystem kann ferner ein zweites Kontrastelement aufweisen, das in einer zweiten Zwischenebene des zweiten Beobachtungsstrahlenganges angeordnet ist. Die zweite Zwischenebene kann zwischen der Objektebene und der zweiten Bildebene angeordnet sein. Das zweite Kontrastelement kann entsprechend ausgebildet sein, wie das erste Kontrastelement hinsichtlich der Absorption und/oder Phasenverschiebung von Licht, welches auf einen zweiten zentralen Bereich in der zweiten Zwischenebene auftrifft.
Die erste Zwischenebene kann zwischen einer Objektivlinse und der ersten Bildebene oder einem ersten Zoomsystem angeordnet sein. Entsprechendes kann für die zweite Zwischenebene gelten. Die Abbildungsoptik kann so konfiguriert sein, dass Strahlenbündel, welche die Objektebene als ebene Wellenfronten in Richtung der Achse des ersten Beobachtungsstrahlengangs verlassen, durch die Abbildungsoptik in einen Punkt der ersten Zwischenebene fokussiert werden. Entsprechend kann die Abbildungsoptik so konfiguriert sein, dass Strahlenbündel, welche die Objektebene als ebene Wellenfront in Richtung der Achse der des zweiten Beobachtungsstrahlengangs verlassen, durch die Abbildungsoptik in einen Punkt der zweiten Zwischenebene fokussiert werden. Die Zwischenebenen können Ebenen sein, die optisch konjugiert zur Retina des Auges sind, oder optisch konjugiert zu einem Bereich der Retina, in dem sich einer oder mehrere durch die Beleuchtungsoptik erzeugte Beleuchtungsflecke befinden. Die Abbildungsoptik kann eine variable Brennweite aufweisen, so dass bei zu untersuchenden Augen, die eine Fehlsichtigkeit zwischen –20 dpt und +20 dpt aufweisen, durch Variieren der Brennweite die Zwischenebene optisch konjugiert zur Retinaebene einstellbar ist.
Der erste und der zweite zentrale Bereich können jeweils so konfiguriert sein, dass sie Bilder, die von den Beleuchtungsflecke auf der Retina in den Zwischenebenen erzeugt werden, zumindest teilweise abdecken.
Die Phasenverschiebung, die das Licht in den zentralen Bereichen innerhalb der ersten und der zweiten Zwischenebene erfährt, kann abhängig von einer Phasenverschiebung eingestellt sein oder einstellbar sein, welche die zu beobachtenden Objekte im Objektbereich erzeugen. Insbesondere kann die Phasenverschiebung so eingestellt sein, dass die Phasenverschiebung des gestreuten Lichts relativ zur Phasenverschiebung des ungestreuten Lichts so ist, dass das gestreute Licht durch Interferenz mit dem ungestreuten Licht möglichst stark geschwächt wird. Dadurch können im Bild, das in der Bildebene erzeugt wird, die zu beobachtenden Objekte dunkel vor einem hellen Hintergrund erscheinen.
Beispielsweise kann eine Phasenverschiebung von Licht, in den zentralen Bereichen, +/–90 Grad oder +/–45 Grad oder +/–22,5 Grad betragen, relativ zu Licht außerhalb der zentralen Bereiche, oder in einem Umgebungsbereich um die zentralen Bereiche.
Das Kontrastelement kann so ausgebildet sein, dass es für Licht, das auf die erste oder zweite Zwischenebene außerhalb des ersten und des zweiten Bereiches auftritt, transparent oder im Wesentlichen transparent ist und/oder keine oder im Wesentlichen keine Phasenverschiebung erzeugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform deckt der erste und/oder zweite zentrale Bereiche einen Durchstoßpunkt der Achse des ersten und/oder zweiten Beleuchtungsstrahlenganges in der ersten und/oder zweiten Zwischenebene ab.
Der erste zentrale Bereich und/oder der zweite zentrale Bereich können Bereiche des Strahlquerschnitts des jeweiligen Beobachtungsstrahlenganges umfassen, die innerhalb eines Kreises um den Durchstoßpunkt liegen, wobei der Durchmesser des Kreises geringer ist als 50% oder geringer ist als 30% des Durchmessers des jeweiligen Querschnitts des Beobachtungsstrahlenganges.
Der erste zentrale Bereich und der zweite zentrale Bereich können insbesondere kreisförmige Bereiche sein. Das erste und/oder das zweite Kontrastelement können so ausgebildet sein, dass Lichtstrahlen, welche die Objektebene in einem kleineren Winkel als einen Mindeststreuwinkel relativ zur Achse des ersten oder zweiten Beobachtungsstrahlengangs verlassen, auf den ersten oder den zweiten zentralen Bereich auftreffen. Die Abbildungsoptik so ausgebildet sein, dass Lichtstrahlen, welche die Objektebene der Abbildungsoptik in einem größeren Winkel als den Mindeststreuwinkel relativ zur Achse des ersten und zur Achse des zweiten Beobachtungsstrahlenganges verlassen, auf keinen der zentralen Bereiche auftreffen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Beleuchtungsoptik ferner eine Ablenkeinheit auf, die im OCT-Strahlengang angeordnet ist.
Das Mikroskopiesystem kann so ausgebildet sein, dass der Auflichtstrahlengang die Ablenkeinheit durchsetzt oder dass der Auflichtstrahlengang die Ablenkeinheit umgeht. Ferner kann das Mikroskopiesystem so ausgebildet sein, dass die Ablenkeinheit im Auflicht-Betriebsmodus deaktiviert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Beleuchtungsoptik eine variable Brennweite auf; wobei das Mikroskopiesystem ferner eine Brennweiten-Steuereinheit aufweist, die mit der Beleuchtungsoptik verbunden ist; wobei durch eine Ansteuerung der Beleuchtungsoptik durch die Brennweiten-Steuereinheit die Brennweite variierbar ist.
Gemäß eine weiteren Ausführungsform kann die Beleuchtungsoptik so ausgebildet sein, dass eine Vergenz des Auflichtstrahlengangs in der Objektebene und/oder eine Position des Abtastbereiches des OCT-Strahls variierbar ist.
Die Beleuchtungsoptik kann so konfiguriert sein, dass eine Brennweite der Beleuchtungsoptik variierbar ist und/oder dass ein Abstand eines Lichteintritts des Auflichtstrahlengangs und/oder der OCT-Strahlengangs in die Beleuchtungsoptik von einer Hauptebene der Beleuchtungsoptik variierbar ist.
Beispielsweise kann ein Endabschnitt eines Lichtleiters mit einem Aktuator verbunden sein, sodass ein Abstand einer Lichtaustrittsfläche des Endabschnitts von einer Hauptebene der Beleuchtungsoptik variierbar ist.
Die Vergenz des Auflichtstrahls kann so variierbar sein, dass Augen mit einer Fehlsichtigkeit von –20 dpt bis +20 dpt so beleuchtbar sind, dass ein Durchmesser des Beleuchtungsflecks auf der Retina geringer ist als 0,7 Millimeter, oder geringer ist als 0,3 Millimeter, oder geringer ist als 0,1 Millimeter, oder geringer ist als 50 Mikrometer, oder geringer ist als 25 Mikrometer. Der Durchmesser des Beleuchtungsflecks kann größer sein als 15 Mikrometer. Dadurch kann beispielsweise bei Kataraktoperationen selbst dann ein Beleuchtungsfleck mit kleinem Durchmesser auf der Retina erzeugt werden, nachdem die Linse aus dem Kapselsack des Auges entfernt wurde.
Das Mikroskopiesystem kann so ausgebildet sein, dass der Abtastbereich des OCT-Strahlengangs in einem Vorderbereich oder auf der Retina des zu untersuchenden Auges positionierbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abbildungsoptik ferner konfiguriert zur Erzeugung eines zweiten Bildes in einer zweiten Bildebene der Abbildungsoptik vom Objektbereich durch einen zweiten Beobachtungsstrahlengang der Abbildungsoptik; wobei die Beleuchtungsoptik ferner ausgebildet ist, Licht einer weiteren Lichtquelle des Mikroskopiesystems auf die Objektebene zu lenken; wobei im Auflicht-Betriebsmodus die Beleuchtungsoptik einen weiteren Auflichtstrahlengang erzeugt zur Erzeugung des zweiten Bildes; wobei eine Achse des Auflichtstrahlengangs mit einer Achse des ersten Beobachtungsstrahlengangs in der Objektebene einen Winkel aufweist, der geringer ist als 6 Grad oder geringer ist als 4 Grad; und wobei eine Achse des weiteren Auflichtstrahlengangs mit einer Achse des zweiten Beobachtungsstrahlengangs in der Objektebene einen weiteren Winkel aufweist, der geringer ist als 6 Grad oder geringer ist als 4 Grad.
Dadurch wird ein Mikroskopiesystem erhalten, das eine stereoskopische Untersuchung des Auges ermöglicht.
Eine Achse des Beobachtungsstrahlengangs und eine Achse des weiteren Beobachtungsstrahlengangs können in der Objektebene einen Stereowinkel bilden. Der Stereowinkel kann beispielsweise zwischen 5 Grad und 20 Grad oder zwischen 10 Grad und 16 Grad betragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beleuchtet der weitere Auflichtstrahlengang die Objektebene parallel; oder der weitere Auflichtstrahlengangs weist in der Objektebene eine Divergenz oder Konvergenz auf, die einem Fokusabstand von der Objektebene entspricht, der größer ist als 2 cm.
Der Fokusabstand kann entlang einer Achse des weiteren Auflichtstrahls gemessen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Mikroskopiesystem ferner so konfiguriert, dass an einer Einengung des weiteren Auflichtstrahlengangs, von welcher der weitere Auflichtstrahlengang divergiert, gilt: D₂·sin(α₂) < M₂; wobei D₂ ein Durchmesser des weiteren Auflichtstrahlengangs an der Einengung ist; und α₂ ein Öffnungswinkel des weiteren Auflichtstrahlengangs an der Einengung ist; wobei M₂ einen Wert von 0,9 Millimeter aufweist, oder einen Wert von 50 Mikrometern aufweist, oder einen Wert von 2 Mikrometern aufweist.
Die Werte für M₂, α₂ und D₂ können jeweils gleich oder unterschiedlich sein, zu den entsprechenden Werten von M, α und D. Die Einengung kann eine Position entlang der Achse des weiteren Auflichtstrahlengang sein, von welcher der Auflichtstrahlengang in Richtung zur Objektebene divergiert. Der Öffnungswinkel kann ein objektseitiger Öffnungswinkel sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch ein Mikroskopiesystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2a und 2b zeigen schematisch den Auflichtstrahlengang in der Objektebene, wie er durch das in der 1 gezeigte Mikroskopiesystem erzeugt wird;
3 illustriert schematisch die Erzeugung des Rotreflexes durch den Auflichtstrahlengang des in der 1 dargestellten Mikroskopiesystem;
4a zeigt schematisch einen Endabschnitt des Lichtwellenleiters des in der 1 dargestellten Mikroskopiesystems;
4b zeigt schematisch den Verlauf des Transmissionsgrades im optischen Filter des in der 1 gezeigten Mikroskopiesystems;
5 zeigt schematisch ein Mikroskopiesystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
6 zeigt schematisch das Umschalten vom Auflicht-Beleuchtungsmodus in den OCT-Beleuchtungsmodus bei dem in der 5 gezeigten Mikroskopiesystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
7 zeigt einen Teil eines Mikroskopiesystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
1 illustriert schematisch ein Mikroskopiesystem 100a gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Mikroskopiesystem 100a weist eine Abbildungsoptik 50a auf, die einen Beobachtungsstrahlengang 20a erzeugt, mit dem ein Bild eines Bereiches einer Objektebene OP-A in einer Bildebene IP1-A erzeugt wird. Der Abbildungsstrahlengang 20a weist insbesondere eine Objektivlinse 30a, ein Zoomsystem 32a, eine Bildebenen-Fokussierungsoptik 35a, 36a, sowie eine weitere Bildebenen-Fokussierungsoptik 37a auf.
Das Mikroskopiesystem 100a weist ferner ein OCT-System 60a auf, mit dem ein Abtastbereich abtastbar ist, der sich im Vorderbereich des Auges 1 oder in der Retina 6 des Auges 1 befinden kann. Das Licht für die Messungen des OCT-Systems 60a wird durch eine Lichtquelle 61a erzeugt, die beispielsweise eine Superlumineszenzdiode ist.
Das Mikroskopiesystem 100a weist zwei Betriebsmodi auf: einen OCT-Betriebsmodus, in dem der Abtastbereich abgetastet wird, um OCT-Daten zu erzeugen und einen Auflicht-Betriebsmodus, in dem mit dem Bildsensor 34a und/oder mit dem Bildsensor 38a ein Bild eines Bereiches der Objektebene OP-A über die Abbildungsoptik 50a erfasst wird. In beiden Betriebsmodi wird die Lichtquelle 61a des OCT-Systems 60a verwendet.
Im OCT-Betriebsmodus wird das von der Lichtquelle 61a emittierte Licht wird über einen Lichtwellenleiter 68a einem optischen Koppler 63a zugeführt. Über den optischen Koppler 63a wird das Licht in einen Referenzpfad und einen Messpfad eingekoppelt. Im Referenzpfad durchläuft das Licht einen Lichtwellenleiter 69a, eine Optik 65a, und wird an einem Spiegel 64a reflektiert, der beweglich ausgebildet ist, sodass eine Länge des Referenzpfades einstellbar ist. Im Messpfad wird das Licht über einen Lichtwellenleiter 66a einer Beleuchtungsoptik 70a zugeführt. Die Beleuchtungsoptik 70a erzeugt einen OCT-Strahlengang 11a, der im Abtastbereich einen Fokus F aufweist. Der Abtastbereich kann beispielsweise im Vorderbereich des Auges 1 oder in. der Retina 6 liegen. Licht, das von den Gewebestrukturen des Auges rückgestreut wird, gelangt über die Beleuchtungsoptik 70a und den Lichtwellenleiter 66a in den optischen Koppler 63a, wird dem am Spiegel 64a reflektiertem Licht überlagert und über einen Lichtwellenleiter 67a einem Detektor 62a zugeleitet. Der Detektor 62a kann beispielsweise eine Photodiode aufweisen, welche eine Interferenz zwischen Messarm und Referenzarm detektiert.
Im Auflicht-Betriebsmodus wird das Licht der Lichtquelle 61a dazu verwendet, die Objektebene OP-A des Mikroskopiesystems so zu beleuchten, dass mit dem Bildsensor 34a und/oder dem Bildsensor 38a ein Bild eines Bereiches der Objektebene OP-A erfassbar ist.
Die Beleuchtungsoptik 70a ist so ausgebildet, dass im Auflicht-Betriebsmodus ein Auflichtstrahlengang 10a des Lichts der Lichtquelle 61a erzeugbar ist. Der Auflichtstrahlengang 10a beleuchtet die Objektebene OP-A parallel oder ist so konfiguriert, dass eine Divergenz oder Konvergenz des Auflichtstrahlengangs in Objektebene OP-A einem Abstand eines Fokuspunkts von der Objektebene OP-A entspricht, der größer ist als 2 cm.
In beiden Betriebsmodi wird das Licht der Lichtquelle 61a über den Lichtleiter 66a der Beleuchtungsoptik 70a zugeführt. Der Auflichtstrahlengang 10a und der OCT-Strahlengang 11a durchsetzen jeweils die Objektivlinse 30a des Mikroskopiesystems. Über einen Strahlteiler 31a wird der Auflicht-Strahlengang und der OCT-Strahlengang auf die Objektivlinse 31a gelenkt. Daher weist die Beleuchtungsoptik 70a die Objektivlinse 30a auf. Des Weiteren weist die Beleuchtungsoptik ein optisches System 13a auf, das eine Positive oder eine negative Brennweise aufweist, und das eine oder mehrere Linsen und/oder Kittglieder aufweisen kann. Ferner ist im OCT-Strahlengang und im Auflichtstrahlengang eine Ablenkeinheit 15a angeordnet. Die Ablenkeinheit 15a ist so ausgebildet, dass der Abtastbereich durch den OCT-Strahlengang mittels einer X-Auslenkung und eine Y-Auslenkung abtastbar ist. Die X-Achse und die Y-Achse definieren hierbei eine Ebene, die zur Objektebene OP-A der Abbildungsoptik parallel angeordnet ist. Die Ablenkeinheit kann beispielsweise mehrere Spiegel aufweisen.
2a zeigt schematisch den Auflichtstrahlengang 10a in der Objektebene OP-A entlang einer Achse OA-I des Auflicht-Strahlengangs bei einer parallelen Beleuchtung. Bei der parallelen Beleuchtung bildet der Auflichtstrahl 10a ebene oder im Wesentlichen ebene Wellenfronten in der Objektebene OP-A. In anderen Worten weist der Auflichtstrahl 10a in der Objektebene OP-A einen Öffnungswinkel von Null Grad oder im Wesentlichen von Null Grad auf. Diese Beleuchtung bewirkt, dass an einem rechtsichtigen, auf unendlich akkommodierten Auge ein Rotreflex erzeugt werden kann, der eine Beobachtung des Vorderbereiches des Auges mit einem genügend hohen Kontrast ermöglicht. Die Erzeugung des Rotreflexes ist schematisch in der 3 dargestellt. Einfallendes Licht 10, das zumindest näherungsweise aus ebenen Wellenfronten besteht, wird durch die Hornhaut 2 und die natürliche Linse 7 auf einen Beleuchtungsfleck 5 auf der Retina 6 gebündelt. An diesem Beleuchtungsfleck 5 wird das einfallende Licht diffus gestreut, so dass das diffus reflektierte Licht den Beleuchtungsfleck 5 in Form sphärischer (oder näherungsweise sphärischer) Wellenfronten 8 verlässt. Die sphärischen Wellenfronten 8 werden durch die natürliche Linse 7 und die Hornhaut 2 in ausgehendes Licht 9 umgewandelt, das wiederum näherungsweise aus ebenen Wellenfronten besteht. Das ausgehende Licht 9 hat eine Ausgangsrichtung, die entgegengesetzt zur Einfallsrichtung des einfallenden Lichts 10 ist. Dies ist durch entsprechende Pfeile in der 1 angedeutet.
Der Rotlichtreflex kann bei einer mikroskopischen Untersuchung am Auge 1 dazu benutzt werden, um Objekte 23 im Vorderbereich des Auges 1 durch das an der Retina reflektierte Licht 8, 9 im Durchlicht zu beleuchten. Der Vorderbereich kann die Hornhaut 2, die vordere Augenkammer 11, die Linse 7 und die hintere Augenkammer 22 umfassen. Wird – wie in der 1 gezeigt – die Objektebene OP-A des Mikroskopiesystems 100a im Vorderbereich des Auges 1 angeordnet und wird die Beleuchtung des Mikroskops so konfiguriert, dass ein Rotlichtreflex erzeugt wird, so erscheinen die Objekte 23 in rötlichem Durchlicht. Somit ist es beispielsweise möglich, dass bei einer Kataraktoperation selbst kleine Gewebereste im Kapselsack beobachtbar sind.
Durch eine Fehlsichtigkeit des Auges 1 kann der Beleuchtungsfleck 5 bei paralleler Beleuchtung durch das einfallende Licht 10 vergrößert werden. Dies kann zu Abweichungen der Wellenfronten des ausgehenden Lichts 9 von führen, welche einen Kontrast bei einer mikroskopischen Abbildung mit dem Rotreflex herabsetzen. Die Beleuchtungsoptik kann so ausgebildet sein, dass ein Auflichtstrahl erzeugbar ist, der von der parallelen Beleuchtung abweicht. Dadurch kann selbst bei fehlsichtigen Augen ein Beleuchtungsfleck 5 auf der Retina erzeugt werden, der einen genügend kleinen Durchmesser aufweist. Dadurch kann eine kontrastreiche Abbildung des Vorderbereiches des Auges 1 erhalten werden.
Diese Anpassung des Auflichtstrahlengangs ist schematisch in der 2b dargestellt.
Der Auflichtstrahlengang 10a weist in der Objektebene OP-A einen Öffnungswinkel θ auf. Der Öffnungswinkel kann als größter Winkel definiert werden, den die Lichtstrahlen des Auflichtstrahlengangs 10a in der Objektebene OP-A bilden.
Der Öffnungswinkel kann ein Fernfeld-Öffnungswinkel sein. Ein Scheitelpunkt des Öffnungswinkels θ ist entweder ein Konvergenzpunkt CP der einen Abstand d von der Objektebene aufweist, oder aber ein Divergenzpunkt, je nachdem, ob sich der Auflichtstrahlengang 10a. vor oder hinter der Objektebene OP-A bündelt. Der Konvergenzpunkt oder Divergenzpunkt kann ein virtueller Fokuspunkt sein. Der Abstand d wird entlang der Achse OA-I des Auflichtstrahls 10a gemessen. Die Beleuchtungsoptik ist so konfiguriert, dass der Abstand des Konvergenzpunktes CP oder des Divergenzpunktes größer ist als 2 cm.
Dadurch wird im Auflicht-Betriebsmodus eine Beleuchtung erhalten, mit der selbst bei einem fehlsichtigen Auge, oder bei einem Auge, von welchem die natürliche Linse entfernt wurde, ein Beleuchtungsfleck 5 (gezeigt in 3) auf der Retina 6 erzeugt werden kann, der einen genügend kleinen Durchmesser aufweist.
Die in der 1 gezeigte Abbildungsoptik des Mikroskopiesystems 100a weist ferner einen Strahlteiler 43a auf, mit dem der Beobachtungsstrahlengang 20a in zwei Zweige geteilt wird. Der durch den Strahlteiler 43a transmittierte Anteil des Lichtes wird über die Bildebenen-Fokussierungsoptik 35a, 36a auf die erste Bildebene IP1-A abgebildet. Der durch den Strahlteiler reflektierte Teil des Lichtes wird über eine weitere Bildebenen-Fokussierungsoptik 37a auf eine weitere Bildebene IP2-A abgebildet, die ebenfalls zur Objektebene OP-A optisch konjugiert ist.
In der ersten Bildebene IP1-A ist der erste Bildsensor 34a in einer Kamera 39a angeordnet; und in der weiteren Bildebene IP2-A ist der weitere Bildsensor 38a in einer weiteren Kamera 42a angeordnet. Die Bildsensoren 34a, 38a können beispielsweise CCD-Bildsensoren sein.
Im Abbildungsstrahlengang 20a zwischen der Objektebene OP-A einerseits und den Bildebenen IP1-A, IP2-A ist ein Farbfilter 40a angeordnet. Ein spektraler Transmissionsgrad r(λ) des Farbfilters 40a ist in 4b dargestellt. Bei einer Grenzwellenlänge λ_c beträgt der Transmissionsgrad 50% eines maximalen Transmissionsgrades, der bei einer Wellenlänge λ_max in einem Durchlassbereich des Filters 40a auftritt. Die OCT-Lichtquelle 61a emittiert Licht mit Wellenlängen, die länger sind als die Grenzwellenlänge λ_c. Insbesondere kann eine Arbeitswellenlänge des OCT-Systems 60a oberhalb der Grenzwellelänge λ_c liegen.
Alternativ oder zusätzlich zu den in der 1 dargestellten Bildsensoren 37a, 38a kann die Abbildungsoptik 50a Okulare aufweisen (nicht in der 1 dargestellt). Die Okulare können so ausgebildet sein, dass für einen Betrachter das Bild in der Bildebene IP1-A und/oder in der Bildebene IP2-A betrachtbar ist.
Die Abbildungsoptik 50a weist ferner ein Zoomsystem 32a auf, das im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Strahlteiler 31a und dem Strahlteiler 43a angeordnet ist.
Eine erste Komponente 36a der Bildebenen-Fokussierungsoptik ist so ausgebildet, dass die Zwischenebene IMP-A eine zur Retina-Ebene RP-A optisch konjugierte Ebene ist. Beispielsweise können Strahlenbündel, die von der Objektebene OP-A als paralleles Strahlenbündel entlang einer Achse OA-A des Beobachtungsstrahlengangs ausgehen, in einer Zwischenebene IMP-A in einem Punkt fokussiert werden. In anderen Worten wird durch die natürliche Linse 7, die Hornhaut 2 und die Abbildungsoptik 50a die Retina-Ebene RP-A in die Zwischenebene IMP-A abgebildet. Die Abbildungsoptik 50a kann eine variable Brennweite aufweisen, die so ausgebildet ist, dass selbst bei einem fehlsichtigen Auge; oder bei einem Auge, von dem die natürliche Linse entfernt wurde, die Zwischenebene IMP-A weiterhin optisch konjugiert zur Retina-Ebene RP-A ist.
In der Zwischenebene IMP-A ist ein Kontrastelement 33a angeordnet. Das Kontrastelement ist so ausgebildet, dass es (a) in einem zentralen Bereich eines Querschnitts des Beobachtungsstrahlengangs innerhalb der Zwischenebene IMP-A Licht stärker absorbiert, als außerhalb des zentralen Bereichs; und/oder dass (b) Licht im zentralen Bereich innerhalb der Zwischenebene IMP-A eine Phasenverschiebung erfährt, die unterschiedlich ist zu einer Phasenverschiebung außerhalb des zentralen Bereiches innerhalb der Zwischenebene IMP-A.
Dadurch ist es möglich, im Auflicht-Betriebsmodus ein phasenkontrastmikroskopisches Bild und/oder ein Dunkelfeld-Bild von Objekten in der Objektebene OP-A zu erhalten. Durch die Verwendung der OCT-Lichtquelle 61a als Auflichtbeleuchtung, wie unter Bezugnahme auf die 2a und 2b beschrieben, kann ein besonders kontrastreiches Phasenkontrast- oder Dunkelfeldbild erhalten werden.
Wie in der 1 ferner dargestellt ist, weist ein Endabschnitt 14a des Lichtleiters 66a, welcher der Beleuchtungsoptik zugewandt ist, eine Lichtaustrittsfläche 12a auf.
4a ist eine schematische Darstellung des Endabschnitts 14a des Lichtleiters 66a. Aus einer Lichtaustrittsfläche 12a des Endabschnitts 14a tritt das Licht aus dem Lichtleiter aus und in die Beleuchtungsoptik ein. Die Lichtaustrittsfläche 12a ist eine freiliegende Oberfläche eines Kerns 80a des Endabschnitts 14a. Der Kern ist von einem Mantel 82a umgeben. Für den Auflichtstrahlengang 10a stellt die Lichtaustrittsfläche 12a eine Einengung dar, von der aus der Auflichtstrahlengang 10a divergiert. Ein Querschnitt der Austrittsfläche bildet einen Durchmesser D des Auflichtstrahlengangs 10a an der Einengung. Der Querschnitt D entspricht einem Durchmesser des Kerns 80a.
Wie in 4a gezeigt ist, tritt das Licht aus der Lichtaustrittsfläche 12a objektseitig mit einem Öffnungswinkel α aus und bildet einen Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs 10a. Der Auflichtstrahlengang 10a verläuft entlang einer Achse OA-I zur Objektebene. Das Mikroskopiesystem ist so ausgebildet, dass für die Einengung des Auflichtstrahlengangs 10a gilt: D·sin(α) < M; wobei D der Durchmesser des Auflichtstrahlengans 10a an der Einengung ist; und α der objektseitige Öffnungswinkel des Auflichtstrahlengangs 10a an der Einengung ist; wobei M einen Wert von 0,9 Millimeter aufweist, oder einen Wert von 50 Mikrometer aufweist, oder einen Wert von 2 Mikrometer aufweist.
Der Öffnungswinkel α kann ein zweifaches eines Akzeptanzwinkels des Endabschnitts 14a des Lichtwellenleiters betragen. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine Blende 81a im Auflichtstrahlengang 10a den Öffnungswinkel α des Auflichtstrahlengangs 10a begrenzt.
Durch die Verwendung eines Lichtwellenleiters wird ein kleiner Durchmesser der Austrittsfläche 12a und ein geringer Öffnungswinkel des Auflichtstrahlengangs erreicht, wodurch ein kleiner Beleuchtungsfleck 5a auf der Retina 6 des Auges 1 bei genügend hoher Leistung der Beleuchtungslichts erzeugt werden kann. Der Lichtwellenleiter 66a kann ein Multimode-Lichtwellenleiter oder ein Monomode-Lichtellenleiter für eine Arbeitswellenlänge des OCT-Systems sein.
Es ist ferner denkbar, dass das OCT-System 60a (gezeigt in der 1) so konfiguriert ist, dass Licht eines Lasers auf das optische System 13a gelenkt wird, ohne dass das Licht des Lasers durch einen Lichtleiter geführt wird. In diesem Fall kann die Einengung beispielsweise ein Fokuspunkt des Laserstrahls sein, oder an einer Lichtaustrittsfläche des Laserstrahls aus dem Laser angeordnet sein.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Stereo-Mikroskopiesystems 100b, das – in analoger Weise, wie das in 1 dargestellte Mikroskopiesystem 100a – ausgebildet ist, mikroskopische Aufnahmen des Auges 1 zu erzeugen. Das Stereo-Mikroskopiesystem 100b weist Komponenten auf, die zu Komponenten des Mikroskopiesystems 100a analog sind. Daher sind diese Komponenten mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, die jedoch das Begleitzeichen b für einen ersten Beleuchtungs- bzw. Abbildungsstrahlengang und das Begleitzeichen b' für einen zweiten Beleuchtungs- bzw. Abbildungsstrahlengang aufweisen.
Das Stereo-Mikroskopiesystem 100b weist eine Abbildungsoptik 50b auf, die eine erste Achse OA-B eines ersten Beobachtungsstrahlengangs 20b, und eine zweite Achse OA-B' eines zweiten Beobachtungsstrahlengang 20b' aufweist. In der Objektebene OP-B bilden die Achsen. OA-B und OA-B' einen Stereowinkel θ.
Das Stereo-Mikroskopiesystem 100b weist eine Objektivlinse 30b auf, die von beiden Beobachtungsstrahlengängen 20b, 20b' durchsetzt wird. Des Weiteren weist das Stereo-Mikroskopiesystem 100b eine Beleuchtungsoptik 70b auf, die ausgelegt ist, zwei Auflichtstrahlengänge 10b, 10b' auf die Objektebene OP-B zu lenken. Die Beleuchtungsoptik 70b ist so konfiguriert, dass eine Achse des ersten Auflichtstrahlengangs 10b mit der Achse des ersten Beobachtungsstrahlengangs 20b einen Winkel von weniger als 6 Grad bildet. Ferner ist die Beleuchtungsoptik so konfiguriert, dass eine Achse des Auflichtstrahlengangs 10b' mit einer Achse des zweiten Beobachtungsstrahlengangs 20b' einen Winkel von weniger als 6 Grad bildet.
Die Auflichtstrahlengänge 10b, 10b bilden in der Objektebene OP-B jeweils eine parallele Beleuchtung. Alternativ weist der erste und/oder der zweite Auflichtstrahlengang 20b, 20b' in der Objektebene OP-B eine Konvergenz oder Divergenz auf, welcher einem Fokusabstand von der Objektebene, gemessen entlang der Achse des jeweiligen Auflichtstrahlengangs, entspricht, der größer ist als 2 cm, oder größer ist als 5 cm, oder größer ist als 10 cm; oder gröber ist als 15 cm.
Die Strahlenbündel der Auflichtstrahlengänge 10b, 10b' durchsetzen die Hornhaut 2 und die natürliche Linse 7 und werden auf die jeweiligen Beleuchtungsflecke 5b und 5b' auf der Retina fokussiert. An jedem der Beleuchtungsflecke 5b und 5b' wird das Beleuchtungslicht diffus reflektiert und geht von jedem der Beleuchtungsflecke 5b und 5b' als näherungsweise sphärische Wellenfunktion aus.
Ferner weist das Mikroskopiesystem 100b ein erstes und ein zweites Kontrastelement 33b, 33b' auf zur Erzeugung von Phasenkontrast- oder Dunkelfeldbildern.
Das Stereo-Mikroskopiesystem 100b kann so ausgebildet sein, dass die Auflichtstrahlengänge 10b, 10b' alternierend aktiviert werden. In diesem Fall kann Licht des ersten Abbildungsstrahlengangs 20b und des zweiten Abbildungsstrahlengangs 20b' nach dem Durchsetzen einer gemeinsamen Abbildungsoptik (nicht illustriert) auf einen gemeinsamen Bildsensor (nicht illustriert) gelenkt werden. Der gemeinsame Bildsensor erzeugt dann alternierend Bilder durch Lichtstrahlen des ersten Abbildungsstrahlengangs 20b und durch Lichtstrahlen des zweiten Abbildungsstrahlengangs 20b'.
Die Beleuchtungsoptik 70b umfasst ein optisches System 13b, das von beiden Auflichtstrahlengängen 10b, 10b' durchsetzt wird und das eine Brennweite aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass jeder der Auflichtstrahlengänge 10b, 10b' ein separates optisches System durchsetzt.
Das Mikroskopiesystem 100b weist ein erstes OCT-System 60b auf. Die Beleuchtungsoptik 10b erzeugt den ersten Auflichtstrahlengang 10b aus Licht der Lichtquelle des ersten OCT-Systems 60b. Das Mikroskopiesystem 100b kann ferner ein zweites OCT-System 60b' aufweisen, wobei die Beleuchtungsoptik 70b den zweiten Auflichtstrahl 10b' aus Licht der Lichtquelle des zweiten OCT-Systems 60b' erzeugt. Alternativ ist es denkbar, dass das zweite OCT-System 60b' durch eine Lichtquelle ersetzt wird. Das erste OCT-System 60b und das zweite OCT-System 60b' können unterschiedliche Arbeitswellenlängen aufweisen. Beispielsweise kann das erste OCT-System 60b eine Arbeitswellenlänge von 810 Nanometer aufweisen, während das zweite OCT-System 60b' eine Arbeitswellenlänge von 1310 Nanometer aufweist. Für OCT-Untersuchungen in der Retina kann eine Wellenlänge von 810 Nanometer vorteilhaft sein, während für den Vorderbereich des Auges eine Wellenlänge von 1310 nm vorteilhaft sein kann.
Die Achse OA-I des ersten Auflichtstrahlengangs 10b und die Achse OA-I' des zweiten Auflichtstrahlengangs 10b' verlaufen jeweils in einem radialen Abstand relativ zu einer optischen Achse OA-C der Beleuchtungsoptik 70b.
6 illustriert einen Umschaltvorgang der Beleuchtungsoptik 70b des in der 5 gezeigten Mikroskopiesystems 100b vom Auflicht-Betriebsmodus zum OCT-Betriebsmodus.
Das Mikroskopiesystem 100b ist so ausgebildet, dass ein Endabschnitt 14b eines Lichtwellenleiters, der im optischen Weg des Lichts zwischen dem OCT-System 60b und der Beleuchtungsoptik 70b angeordnet ist, bewegbar ist. Beispielsweise kann ein Aktuator (nicht gezeigt in der 6) am Endabschnitt 14b so angeordnet sein, dass die Lichtaustrittsfläche 12b des Lichtleiters 66b in einer Richtung bewegbar ist, so dass ein radialer Abstand der Lichtaustrittsfläche 12b von der optischen Achse OA-C der Beleuchtungsoptik 70b veränderbar ist. Wie in der 6 dargestellt, ist der Endabschnitt 14b des Lichtwellenleiters 66b beim Umschalten vom Auflicht-Betriebsmodus in den OCT-Betriebsmodus von einer Position A in eine Position B überführbar, wodurch die Achse des OCT-Strahlengangs 10b auf der optischen Achse OA-C des Beleuchtungssystems ausrichtbar ist. In anderen Worten verläuft der OCT-Strahl 10b im Wesentlichen entlang der optischen Achse OA-C des Beleuchtungssystems, wenn die Ablenkeinheit 15b den OCT-Strahl nicht auslenkt, um eine Abtastbewegung auszuführen. Im Bereich des Lichteintritts und in der Objektivlinse 30b verlaufen die Auflichtstrahlengänge 10b, 10b' jeweils beabstandet relativ zur optischen Achse OA-C des Beleuchtungssystems 70b.
Mit einem OCT-Strahl 10b, der entlang der optischen Achse OA-C der Beleuchtungsoptik 70b ausgerichtet ist, kann eine verbesserte Abbildung der Gewebestrukturen mit OCT erreicht werden. Insbesondere ist dies vorteilhaft wenn die Retina 6 des Auges 1 abgebildet wird.
Das Mikroskopiesystem 100b ist ferner so ausgebildet, dass beim Umschalten vom Auflicht-Betriebsmodus zum OCT-Betriebsmodus auch die Brennweite der Beleuchtungsoptik 70b so veränderbar ist. Dadurch kann der Abtastbereich des OCT-Strahls 11b beispielsweise in den Vorderbereich des Auges 1 positionierbar sein. Die Veränderung der Brennweite kann beispielsweise durch eine Änderung der Brennweite des optischen Systems 13b der Beleuchtungsoptik 70b erfolgen. In der 6 ist dies schematisch durch den Doppelpfeil 90 angedeutet.
7 illustriert einen Teil eines stereoskopischen Mikroskopiesystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das in der 7 gezeigte Mikroskopiesystem weist Komponenten auf, die zu Komponenten des in der 5 gezeigten Mikroskopiesystems 100b analog sind. Daher sind diese Komponenten mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, die jedoch das Begleitzeichen c aufweisen. Auch in dem in der 7 gezeigten Mikroskopiesystem kann das weitere OCT-System 60c' durch eine weitere Lichtquelle ersetzt werden.
Das in der 7 gezeigte Mikroskopiesystem weist einen optischen Schalter 82c auf, der im optischen Weg zwischen dem OCT-System 60c und der Beleuchtungsoptik 70c, sowie im optischen Weg zwischen dem weiteren OCT-System 60c' und der Beleuchtungsoptik 70c angeordnet ist. Der optische Schalter 82c ist so ausgebildet, dass wahlweise ein erster optischer Weg zwischen dem OCT-System 60c und der Lichtaustrittsfläche 12c'' oder ein optischer Weg zwischen dem weiteren OCT-System 60c' und der Lichtaustrittsfläche 12c'' freischaltbar ist. Die Lichtaustrittsfläche 12c' ist ferner so angeordnet, dass der OCT-Strahl auf der optischen Achse OA-C der Beleuchtungsoptik 70c ausgerichtet ist. Es ist denkbar, dass anstatt eines optischen Schalters ein optischer Koppler verwendet wird.
Der optische Schalter 82c kann ferner so ausgebildet sein, dass gleichzeitig Licht zu jeder der Lichtaustrittsfläche 12c, 12c', 12c'' geführt wird. Dadurch ist das Mikroskopiesystem gleichzeitig im Auflicht-Betriebsmodus und im OCT-Betriebsmodus betreibbar. Beispielsweise kann dadurch gleichzeitig eine OCT-Datenerfassung durch den OCT-Strahlengang 11c und eine Bestrahlung der Objektebene durch den Auflichtstrahlengang 10c und den weiteren Auflichtstrahlengang 10c' erfolgen. Dies ist für Eingriffe an der Vorderkammer, insbesondere für Katarakt-Operationen vorteilhaft.
Das in der 7 dargestellte Beleuchtungssystem 70c weist des Weiteren eine Fokussieroptik 83c auf. Der OCT-Strahl 11c durchsetzt die Fokussieroptik 83c und die Auflichtstrahlengänge 10c, 10c' umgehen die Fokussieroptik. Dadurch ist es möglich, alternativ oder zusätzlich zu einer Brennweitenanpassung durch bewegliche optische Komponenten der Beleuchtungsoptik (angedeutet durch den Doppelpfeil 90c) eine veränderte Brennweite der vom OCT-Strahl durchsetzen Beleuchtungsoptik im Vergleich zum Auflichtstrahlengang zu erhalten. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Fokussieroptik 83c so ausgebildet ist, dass die Auflichtstrahlengänge 10c, 10c' die Fokussieroptik durchsetzen und der OCT-Strahlengang 11c die Fokussieroptik umgeht. Durch die Fokussieroptik 83c wird ein Mikroskopiesystem erhalten, das schnell zwischen dem OCT-Betriebsmodus und dem Auflicht-Betriebsmodus umschaltbar ist. Ferner kann das Mikroskopiesystem dadurch gleichzeitig im Auflicht-Betriebsmodus und im OCT-Betriebsmodus betreibbar sein.
Das in der 7 dargestellte Mikroskopiesystem weist einen Vorderbereich-OCT-Betriebsmodus auf und einen Retina-OCT-Betriebsmodus, die beide einen OCT-Betriebsmodus darstellen.
Das Mikroskopiesystem weist eine Reduzierlinse 91c und eine Ophthalmoskopierlupe 92c auf, die in den OCT-Strahlengang 11c einbringbar sind. Anstelle der Ophthalmoskopierlupe 92c kann ein Kontaktglas verwendet werden. Durch die Reduzierlinse 91c und die Ophthalmoskopierlupe 92c wird der Abtastbereich des OCT-Strahlengangs in die Retina 6 verlagert. Dadurch können im OCT-Betriebsmodus OCT-Daten von der Retina durch einen Fundusscan gewonnen werden. Das Mikroskopiesystem ist so ausgebildet, dass im Retina-OCT-Betriebsmodus die Reduzierlinse 91c und die Ophthalmoskopierlupe 92c in den OCT-Strahlengang zwischen der Objektivlinse 30c und der Objektebene OP-B in den OCT-Strahlengang 11c angeordnet sind, sodass der Lichteintritt des OCT-Strahlengangs über eine Zwischenebene IP auf die Retina 6 des Auges 1 abgebildet wird. Im Vorderbereich-OCT-Betriebsmodus sind die Reduzierlinse 91c und die Ophthalmoskopierlupe 92c außerhalb des OCT-Strahlengangs 11c angeordnet.
Das Mikroskopiesystem ist ferner so ausgebildet, dass bei einem Umschalten zwischen dem Vorderbereich-OCT-Betriebsmodus und dem Retina-OCT-Betriebsmodus die Länge des Referenzpfades verändert wird. Beispielsweise kann dies durch ein Ändern einer Position des Spiegels im Referenzarm erreicht werden. Ferner kann das Mikroskopiesystem so ausgelegt sein, dass beim Umschalten zwischen dem Vorderbereich-OCT-Betriebsmodus und dem Retina-OCT-Betriebsmodus ein optisches Element in den Referenzarm eingeschwenkt wird. Das optische Element kann so ausgebildet sein, dass es eine Differenz in einer Dispersion im Messarm kompensiert, die zwischen dem Vorderbereich-OCT-Betriebsmodus und dem Retina-OCT-Betriebsmodus auftritt.

Claims

Mikroskopiesystem (100a) zur Augenuntersuchung, aufweisend: eine Abbildungsoptik (50a) zur Erzeugung eines ersten Bildes in einer ersten Bildebene (IP1-A) der Abbildungsoptik (50a) von einem Bereich einer Objektebene (OP-A) der Abbildungsoptik (50a) durch einen ersten Beobachtungsstrahlengang (20a) der Abbildungsoptik (50a); ein OCT-System (60a) zur Erfassung von OCT-Daten, wobei das OCT-System (60a) eine Lichtquelle (61a) und ein Interferometer aufweist; und eine Beleuchtungsoptik (70a), um Licht der Lichtquelle (61a) auf die Objektebene (OP-A) zu lenken; wobei das Mikroskopiesystem (100a) einen OCT-Betriebsmodus aufweist, in dem die Beleuchtungsoptik (70a) einen OCT-Strahlengang (11a) des Lichts der Lichtquelle (61a) erzeugt, um einen Abtastbereich des OCT-Strahlengangs (11a) abzutasten, und wobei das Mikroskopiesystem (100a) ferner einen Auflicht-Betriebsmodus aufweist, in dem die Beleuchtungsoptik (70a) einen Auflichtstrahlengang (10a) des Lichts der Lichtquelle (61a) erzeugt, zur Erzeugung des ersten Bildes; wobei der Auflichtstrahlengang (10a) die Objektebene (OP-A) parallel beleuchtet; oder wobei der Auflichtstrahlengang (10a) in der Objektebene (OP-A) eine Divergenz oder Konvergenz aufweist, die einem Fokusabstand (d) von der Objektebene (OP-A) entspricht, der größer ist als 2 cm.
Mikroskopiesystem (100a) nach Anspruch 1, wobei das Mikroskopiesystem (100a) einen Bildsensor (34a) aufweist, der in der ersten Bildebene (IP-A) zu einer Lichtdetektion im Auflicht-Betriebsmodus angeordnet ist, wobei das Mikroskopiesystem (100a) so konfiguriert ist, dass die Lichtdetektion für Wellenlängen unterdrückt ist, die kürzer sind als eine Grenzwellenlänge (λ_c); wobei das Licht der Lichtquelle (61a) Wellenlängen aufweist, die länger sind als die Grenzwellenlänge (λ_c); und wobei die Grenzwellenlänge (λ_c) größer ist als 700 Nanometer.
Mikroskopiesystem (100a) zur Augenuntersuchung, aufweisend: eine Abbildungsoptik (50a) zur Erzeugung eines ersten Bildes in einer ersten Bildebene (IP-A) der Abbildungsoptik (50a) von einem Bereich einer Objektebene (OP-A) der Abbildungsoptik (50a) durch einen ersten Beobachtungsstrahlengang (20a) der Abbildungsoptik (50a); einen ersten Bildsensor (34a), der in der ersten Bildebene (IP-A) angeordnet ist; ein OCT-System (60a) zur Erfassung von OCT-Daten, wobei das OCT-System (60a) eine Lichtquelle (61a) und einen Interferometer aufweist; eine Beleuchtungsoptik (70a), um Licht der Lichtquelle (61a) auf die Objektebene (OP-A) zu lenken; wobei das Mikroskopiesystem (100a) einen OCT-Betriebsmodus aufweist, in dem die Beleuchtungsoptik (70a) einen OCT-Strahlengang (11a) des Lichts der Lichtquelle (61a) erzeugt um einen Abtastbereich des OCT-Strahlengangs (11a) abzutasten, und wobei das Mikroskopiesystem (100a) ferner einen Auflicht-Betriebsmodus aufweist, in dem die Beleuchtungsoptik (70a) einen Auflichtstrahlengang (10a) des Lichts der Lichtquelle (61a) erzeugt zur Erzeugung des ersten Bildes; wobei das Mikroskopiesystem (100a) einen Bildsensor (34a) aufweist, der in der ersten Bildebene (IP-A) zu einer Lichtdetektion im Auflicht-Betriebsmodus angeordnet ist, wobei das Mikroskopiesystem (100a) so konfiguriert ist, dass die Lichtdetektion für Wellenlängen unterdrückt ist, die kürzer sind als eine Grenzwellenlänge; wobei das Licht der Lichtquelle (61a) Wellenlängen aufweist, die länger sind als die Grenzwellenlänge (λ_c); und wobei die Grenzwellenlänge (λ) größer ist als 700 Nanometer.
Mikroskopiesystem (100a) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Mikroskopiesystem (100a) so ausgebildet ist, dass an einer Einengung des Auflichtstrahlengangs (10a), von welcher der Auflichtstrahlengang (10a) divergiert, gilt: D·sin(α) < M; wobei D ein Durchmesser des Auflichtstrahlengangs (10a) an der Einengung ist; und α ein objektseitiger Öffnungswinkel des Auflichtstrahlengangs (10a) an der Einengung ist; wobei M einen Wert von 0,9 Millimeter aufweist, oder einen Wert von 50 Mikrometern aufweist, oder einen Wert von 2 Mikrometern aufweist.
Mikroskopiesystem (100a) zur Augenuntersuchung, aufweisend: eine Abbildungsoptik (50a) zur Erzeugung eines ersten Bildes in einer ersten Bildebene (IP-A) der Abbildungsoptik (50a) von einem Bereich einer Objektebene (OP-A) der Abbildungsoptik (50a) durch einen ersten Beobachtungsstrahlengang (20a) der Abbildungsoptik (50a); ein OCT-System (60a) zur Erfassung von OCT-Daten, wobei das OCT-System (60a) eine Lichtquelle (61a) und einen Interferometer aufweist; und eine Beleuchtungsoptik (70a), um Licht der Lichtquelle (61a) auf die Objektebene (OP-A) zu lenken; wobei das Mikroskopiesystem (100a) einen OCT-Betriebsmodus aufweist, in dem die Beleuchtungsoptik (70a) einen OCT-Strahlengang (11a) des Lichts erzeugt um einen Abtastbereich des OCT-Strahlengangs (11a) abzutasten, und wobei das Mikroskopiesystem (100a) ferner einen Auflicht-Betriebsmodus aufweist, in dem die Beleuchtungsoptik (70a) einen Auflichtstrahlengang (10a) des Lichts erzeugt zur Erzeugung des ersten Bildes; wobei an einer Einengung des Auflichtstrahlengangs (10a), von welcher der Auflichtstrahlengang (10a) divergiert, gilt: D·sin(α) < M; wobei D ein Durchmesser des Auflichtstrahlengangs (10a) an der Einengung ist; und α ein objektseitiger Öffnungswinkel des Auflichtstrahlengangs (10a) an der Einengung ist; wobei M einen Wert von 0,9 Millimeter aufweist, oder einen Wert von 50 Mikrometern aufweist, oder einen Wert von 2 Mikrometern aufweist.
Mikroskopiesystem (100b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Aktuator, der an einer Komponente der Beleuchtungsoptik (70b) und/oder an einem Lichtleiter (66b) befestigt ist, wobei der Lichtleiter das Licht zur Beleuchtungsoptik (70b) führt; und eine Steuereinheit, die mit dem Aktuator verbunden ist; wobei durch eine Ansteuerung des Aktuators durch die Steuereinheit ein radialer Abstand einer Achse des OCT-Strahlengangs (11b) und/oder ein radialer Abstand einer Achse des Auflichtstrahlengangs (10b) relativ zu einer optischen Achse der Beleuchtungsoptik (OA-C) einstellbar ist.
Mikroskopiesystem (100c) nach einem der vorangehenden Ansprüche; wobei das Mikroskopiesystem (100c) ferner aufweist: einen Lichtleiter (93c), der das Licht der Lichtquelle zu einem Lichteintritt des OCT-Strahlengangs (11c) in die Beleuchtungsoptik (70c) führt; und einen weiteren Lichtleiter (93c), der das Licht der Lichtquelle zu einem Lichteintritt des Auflichtstrahlengangs (10c) in die Beleuchtungsoptik (70c) führt.
Mikroskopiesystem (100c) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsoptik (70c) ferner eine Fokussieroptik (83c) aufweist, wobei der OCT-Strahlengang (11c) die Fokussieroptik (83c) durchsetzt und der Auflichtstrahlengang (10c) die Fokussieroptik (83c) umgeht; oder wobei der OCT-Strahlengang (11c) die Fokussieroptik (83c) umgeht und der Auflichtstrahlengang (10c) die Fokussieroptik (83c) durchsetzt.
Mikroskopiesystem (100c) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der Objektebene (OP-A) eine Achse des Auflichtstrahlengangs (10a) und/oder eine Achse des OCT-Strahlengangs (11a) mit einer Achse (OA-A) des ersten Beobachtungsstrahlenganges (20a) einen Winkel aufweist, der geringer ist als 6 Grad; oder geringer ist als 4 Grad.
Mikroskopiesystem (100a) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Abbildungsoptik (50a) ein erstes Kontrastelement (33a) aufweist, das in einer ersten Zwischenebene (IMP-A) des ersten Beobachtungsstrahlengangs (20a) angeordnet ist, wobei die erste Zwischenebene (IMP-A) zwischen der Objektebene (OP-A) und der ersten Bildebene (IP-A) angeordnet ist; wobei das erste Kontrastelement (33a) so ausgebildet ist, dass Licht, welches auf einen zentralen Bereich eines Querschnitts des ersten Beobachtungsstrahlengangs (20a) innerhalb der ersten Zwischenebene (IMP-A) auftrifft: a) starker absorbiert wird als in der ersten Zwischenebene (IMP-A) außerhalb des zentralen Bereiches; und/oder b) eine Phasenverschiebung erfährt, die unterschiedlich ist zu einer Phasenverschiebung in der ersten Zwischenebene (IMP-A) außerhalb des zentralen Bereiches.
Mikroskopiesystem (100a) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsoptik (70a) ferner eine Ablenkeinheit (15a) aufweist, die im OCT-Strahlengang (11a) angeordnet ist.
Mikroskopiesystem (100a) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsoptik (70a) eine variable Brennweite aufweist; wobei das Mikroskopiesystem (100a) ferner eine Brennweiten-Steuereinheit aufweist, die mit der Beleuchtungsoptik (70a) verbunden ist; wobei durch eine Ansteuerung der Beleuchtungsoptik (70a) durch die Brennweiten-Steuereinheit die Brennweite variierbar ist.
Mikroskopiesystem (100b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Abbildungsoptik (50b) ferner konfiguriert ist zur Erzeugung eines zweiten Bildes in einer zweiten Bildebene (IMP-B') der Abbildungsoptik (50b) vom Objektbereich durch einen zweiten Beobachtungsstrahlengang (20b') der Abbildungsoptik (50b); wobei die Beleuchtungsoptik (70b) ferner ausgebildet ist, Licht einer weiteren Lichtquelle des Mikroskopiesystems auf die Objektebene (OP-B) zu lenken; wobei im Auflicht-Betriebsmodus die Beleuchtungsoptik (70b) einen weiteren Auflichtstrahlengang (10b') erzeugt zur Erzeugung des zweiten Bildes; wobei in der Objektebene (OP-B) eine Achse (OA-I) des Auflichtstrahlengangs (10b) mit einer Achse (OA-B) des ersten Beobachtungsstrahlengangs (20b) einen Winkel aufweist, der geringer ist als 6 Grad oder geringer ist als 4 Grad; und wobei in der Objektebene (OP-B) eine Achse (OA-I') des weiteren Auflichtstrahlengangs (10b') mit einer Achse (OA-B') des zweiten Beobachtungsstrahlengangs (20b') einen weiteren, Winkel aufweist, der geringer ist als 6 Grad oder geringer ist als 4 Grad.
Mikroskopiesystem (100b) nach Anspruch 13, wobei der weitere Auflichtstrahlengang (10b') die Objektebene (OP-B) parallel beleuchtet; oder wobei der weitere Auflichtstrahlengang (10b') in der Objektebene (OP-B) eine Divergenz oder Konvergenz aufweist, die einem Fokusabstand (d) von der Objektebene (OP-B) entspricht, der größer ist als 2 cm.
Mikroskopiesystem nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Mikroskopiesystem (100b) ferner so konfiguriert ist, dass an einer Einengung des weiteren Auflichtstrahlengangs (10b'), von welcher der weitere Auflichtstrahlengang (10b') divergiert, gilt: D₂·sin(α₂) < M₂; wobei D₂ ein Durchmesser des weiteren Auflichtstrahlengangs (10b') an der Einengung ist; und α₂ ein objektseitiger Öffnungswinkel des weiteren Auflichtstrahlengangs (10b') an der Einengung ist; wobei M₂ einen Wert von 0,9 Millimeter aufweist, oder einen Wert von 50 Mikrometern aufweist, oder einen Wert von 2 Mikrometern aufweist.