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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop, mit einer Beleuchtungslichtquelle, einer Beleuchtungsoptik, einer Steuereinheit und einer Blende mit einer mechanischen Vorrichtung zur Variation einer Blendenöffnung. Die Blende ist durch die Beleuchtungslichtquelle ausgeleuchtet und durch die Beleuchtungsoptik in eine Objektebene abgebildet.
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Die Beleuchtungseinrichtung eines Operationsmikroskops dient zur Beleuchtung eines Operationsfeldes mit sichtbarem Licht. Vor einer Operation wird das Operationsfeld derart präpariert, dass der Rand und umliegende Gewebeflächen eines zu operierenden Bereichs abgedeckt oder abgeklebt werden, während der zu operierende Bereich frei bleibt. Der zu operierende Bereich weicht dabei oftmals von einer runden Form ab. In manchen Fällen kann er sehr ungleichmäßig geformt sein. Bei einer Beleuchtung mit einem runden Leuchtfeld wird somit ein Teil des zu operierenden Bereichs und ein Teil des abgedeckten Bereichs beleuchtet.
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In der
DE 10 2007 054 686 A1 ist ein Operationsmikroskop mit einem Beleuchtungssystem und einer Beleuchtungssystem-Steuereinheit beschrieben. Das Operationsmikroskop hat ein Beleuchtungssystem, das Beleuchtungslicht einstellbarer Bestrahlungsstärke bereitstellt, um einen Objektbereich in einem einstellbaren Leuchtfeld auszuleuchten. Eine Beleuchtungssystem-Steuereinheit ist vorgesehen, um die Größe des Leuchtfeldes an die Größe des Sichtfeldes anzupassen.
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Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass die Form des einstellbaren Leuchtfeldes rund ausgebildet ist. Das Sichtfeld eines Operationsmikroskops weist eine runde Form auf. Bei einer Anpassung des Leuchtfeldes an das runde Sichtfeld einer Operationsmikroskops erfolgt die Anpassung ebenfalls in runder Form. Damit ist der beleuchtete Bereich eines Operationsfeldes normalerweise kreisförmig.
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Durch die Beleuchtung eines Operationsfeldes wird Energie eingetragen, was in einer Erwärmung des Operationsfeldes resultiert. Dabei kann die Erwärmung unterhalb des abgedeckten Bereichs höher sein, als die des sichtbaren zu operierenden Bereichs, weil keine Konvektionskühlung der Haut möglich ist. Dieser hohe Energieeintrag hat unerwünschte Folgen und kann zu Brandverletzungen am Rand des zu operierenden Bereiches und unterhalb der Abdeckung führen. Brandverletzungen unterhalb des Abdeckungsbereichs bleiben während der Operation in der Regel unentdeckt. Auch wenn die Haut außerhalb des zu operierenden Bereiches Operationsfeldes nicht abgedeckt ist, kann eine Beleuchtung dort bei langer Einwirkungszeit zu Brandverletzungen führen.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop zur Verfügung zu stellen, mit der eine zu große Erwärmung und daraus folgende Brandverletzungen eines Gewebes außerhalb eines zu operierenden Bereiches zuverlässig vermieden werden können.
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Die Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist die mechanische Vorrichtung zur Variation der Blendenöffnung ein erstes bewegliches Blendenelement und ein zweites bewegliches Blendenelement auf, die unabhängig voneinander durch die Steuereinheit ansteuerbar sind.
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Durch zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Blendenelemente ist die Einstellung eines von einer Kreisform abweichenden Leuchtfeldes in einer Objektebene, dem Operationsfeld, möglich. Die beiden Blendenelemente können jeweils getrennt voneinander derart eingestellt werden, dass sich der beleuchtete Bereich nur bis zu einem Grenzbereich zwischen dem zu operierenden Bereich und dem umliegenden Gewebebereich erstreckt. Durch die unabhängig voneinander steuerbaren Blendenelemente kann so ein ungleichmäßig geformtes Leuchtfeld zur Verfügung gestellt werden. Damit wird erreicht, dass der zu operierende Bereich beleuchtet ist und der umliegende Gewebebereich kein Beleuchtungslicht erhält. Der umliegende Gewebebereich kann durch eine Operationsfeldabdeckung abgedeckt sein. Da in diesem Fall die Operationsfeldabdeckung abgeschattet ist, ist der Energieeintrag unterhalb der Operationsfeldabdeckung äußerst niedrig und dadurch eine Erwärmung des Gewebes unterhalb der Operationsfeldabdeckung nur gering. Demzufolge werden Gewebeschädigungen oder Brandverletzung des Gewebes unterhalb der Operationsfeldabdeckung zuverlässig vermieden.
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Die beschriebene mechanische Vorrichtung hat zudem den Vorteil, dass eine verlustfreie Transmission im offenen Bereich der Blende gewährleistet ist. Lichtverluste, wie sie beispielsweise bei LCD-Blenden, auch im offenen Bereich der Blende auftreten, sind bei mechanischen Blenden nicht zu verzeichnen. Da Beleuchtungseinrichtungen eines Operationsmikroskops möglichst klein, leicht und transportabel ausgeführt werden müssen hat die oben beschriebene Blende den weiteren Vorteil, dass diese in sehr kleiner Ausführungsform realisierbar ist. Eine kleine Ausführungsform der Blendenelemente hat zudem den Vorteil, dass nur kleine Massen auf kurzen Wegen bewegt werden müssen, was in einer schnellen Einstellcharakteristik und möglicher hoher Dynamik der Blende resultiert.
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In einer Ausgestaltungsform weist die mechanische Vorrichtung weitere bewegliche Blendenelemente auf, die jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
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Weist die Leuchtfeldblende weitere steuerbare Blendenelemente auf, lässt sich vorteilhaft eine noch genauere Anpassung der Form und/oder der Größe des Leuchtfeldes an das Operationsfeld erreichen, so dass durch die zusätzlichen Blendenelemente eine höhere Auflösung des Leuchtfeldrandes möglich ist.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform sind das erste Blendenelement und das zweite Blendenelement jeweils parallel zueinander in einer ersten Richtung verschiebbar ausgeführt.
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Eine parallele Verschiebbarkeit der Blendenelemente in einer Richtung ist mechanisch einfach umsetzbar. Dadurch, dass die Blendenelemente in nur einer Richtung bewegt werden ist ein Antrieb der Blenden kostengünstig zu realisieren.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung sind die weiteren Blendenelemente jeweils parallel zueinander in einer ersten Richtung verschiebbar ausgeführt.
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Eine parallele Verschiebbarkeit der Blendenelemente in einer Richtung ist mechanisch einfach umsetzbar und zudem ist ein kostengünstiger Antrieb der Blenden möglich. Werden weitere mechanische Blendenelemente parallel angeordnet, lassen sich die Form und die Größe des Leuchtfeldes besser variieren. Insbesondere lassen sich auf diese Weise auch komplexe und unregelmäßige Verläufe des Leuchtfeldrandes einstellen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Blendenelement und das zweite Blendenelement jeweils zusätzlich in einer zweiten Richtung, die von der ersten Richtung verschieden ist, verschiebbar ausgeführt.
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Werden nur zwei Blendenelemente eingesetzt, ist es vorteilhaft, wenn diese jeweils in zwei Achsrichtungen verschiebbar angeordnet sind. Damit lässt sich eine bessere Anpassung des Leuchtfeldes an zu operierenden Bereich erreichen, da jeweils beide Achsrichtungen unabhängig voneinander angesteuert werden können.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die weiteren Blendenelemente jeweils zusätzlich in einer zweiten Richtung, die von der ersten Richtung verschieden ist, verschiebbar ausgeführt.
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Bei einer Ausführung der mechanischen Vorrichtung mit mehreren Blendenelementen, die jeweils in zwei unterschiedlichen Achsen angesteuert werden können, lässt sich vorteilhaft eine sehr gute Anpassung des Leuchtfeldes an den Objektbereich erreichen. Auch bei einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Blendenelementen kann durch die freie Beweglichkeit der Blendenelemente innerhalb einer durch die beiden Achsen aufgespannten Ebene eine sehr variable Anpassung der Beleuchtungsform an das Operationsfeld erfolgen. Eine geringe Anzahl von Blendenelementen resultiert in einer geringeren Anzahl der dazugehörigen Antriebsvorrichtungen. Insbesondere bei beengten Platzverhältnissen kann dies einen wichtigen Vorteil darstellen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Blendenelement und das zweite Blendenelement jeweils um eine Achse drehbar angeordnet.
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Bei dieser Ausführungsform werden das erste Blendenelement und das zweite Blendenelement nicht translatorisch, sondern rotatorisch in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht. Eine Lagerung eines Blendenelementes um eine Drehachse ist sehr kostengünstig herstellbar. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einer Lagerung um eine Drehachse die Lagerreibung aufgrund der geringen Lageroberfläche geringer ist als bei einer axialen Lagerung. Damit kann der Antrieb für die Blendenelemente in kleinerer Bauform ausgeführt werden. Ein weiterer Vorteil ist, das die Drehachse gleichzeitig die Antriebsachse eines Aktuators, beispielsweise die Motorachse eines Schrittmotors, sein kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die weiteren beweglichen Blendenelemente jeweils um eine Achse drehbar angeordnet.
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Eine Lagerung der weiteren Blendenelemente um jeweils eine Drehachse ist sehr kostengünstig herstellbar und weist eine sehr geringe Lagerreibung auf. Damit kann der Antrieb für die weiteren Blendenelemente vorteilhaft in kleinerer Bauform ausgeführt werden. Insbesondere kann die jeweilige Drehachse vorteilhaft die Antriebsachse eines Aktuators, beispielsweise eines Schrittmotors, sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen erklärt, in welchen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung;
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2 eine schematische Darstellung eines Operationsfeldes;
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3 eine Blende einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in einer schematischen Darstellung;
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4 eine Blende einer zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in einer schematischen Darstellung;
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5 eine erste Ausführungsform eines Antriebs einer Blendenlamelle in einer schematischen Darstellung;
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6 eine zweite Ausführungsform eines Antriebs einer Blendenlamelle in einer schematischen Darstellung;
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7 eine erste Ausführungsform einer Führung der Blendenlamellen in einer schematischen Darstellung;
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8a eine zweite Ausführungsform einer Führung einer Blendenlamelle im Querschnitt;
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8b eine dritte Ausführungsform einer Führung einer Blendenlamelle im Querschnitt;
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8c eine vierte Ausführungsform einer Führung einer Blendenlamelle im Querschnitt;
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8d eine fünfte Ausführungsform einer Führung einer Blendenlamelle im Querschnitt;
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8e eine sechste Ausführungsform einer Führung einer Blendenlamelle im Querschnitt;
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9a eine siebte Ausführungsform einer Führung einer Blendenlamelle im Querschnitt;
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9b eine achte Ausführungsform einer Führung eines Blendenelementes im Querschnitt.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung.
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Ein schematisch dargestelltes Operationsmikroskop 100 weist eine Beleuchtungseinrichtung 101 mit einer Beleuchtungslichtquelle 102, einer Beleuchtungsoptik 103, einer Steuereinheit 104 und einer Blende 105 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 101 stellt Beleuchtungslicht für einen Objektbereich 120 bereit. Das Licht der Beleuchtungslichtquelle 102 wird durch die Beleuchtungsoptik 103 und ein Umlenkelement 106 zu dem Objektbereich 120 geführt, dargestellt durch eine optische Achse des Beleuchtungsstrahlenganges 107. Im Beleuchtungsstrahlengang 107 befindet sich die Blende 105. Die Blende 105 wird durch die Beleuchtungslichtquelle 102 voll ausgeleuchtet und durch die Beleuchtungsoptik 103 scharf in eine Objektebene 121 im Objektbereich 120 abgebildet. Dazu ist die Blende 105 in einer zur Objektebene 121 konjugierten oder im wesentlichen konjugierten Ebene angeordnet. Die Blende 105 ist mit einer Steuereinheit 104 verbunden. Die Steuereinheit 104 ist dazu ausgebildet, einzelne Blendenelemente der Blende 105 unabhängig voneinander anzusteuern.
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Das Operationsmikroskop 100 weist eine Beobachtungseinrichtung 110 auf. Die Beobachtungseinrichtung 110 umfasst ein Hauptobjektiv 111, eine Vergrößerungsoptik 112 und eine Okulareinheit 113. Ein Beobachtungsstrahlengang 114 ist durch dessen optische Achse schematisch dargestellt. Das von dem Objektbereich 120 reflektierte Licht wird dabei durch das Hauptobjektiv 111 und die Vergrößerungsoptik 112 zur der Okulareinheit 113 geleitet. Das Operationsmikroskop 100 kann als Stereomikroskop ausgeführt sein und kann einen oder mehrere nicht dargestellte Mitbeobachter-Strahlengänge aufweisen.
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Das Operationsmikroskop weist ferner eine elektronische Aufnahmeeinheit 115 auf, die durch einen Strahlteiler 116 an den Beobachtungsstrahlengang angekoppelt ist. Die elektronische Aufnahmevorrichtung weist einen Bildaufnahmesensor 117 auf. Dieser kann ein CCD-Chip oder der Sensor einer Videokamera sein.
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Der Beleuchtungsstrahlengang 107 ist in diesem Beispiel nicht durch das Hauptobjektiv 111 geführt. Das Umlenkelement 106 kann unterhalb oder oberhalb des Hauptobjektivs 111 angeordnet sein. Es ist somit auch möglich, dass der Beleuchtungsstrahlengang durch das Hauptobjektiv 111 geführt ist. Der Beleuchtungsstrahlengang 107 kann beispielsweise als 0°-Beleuchtung oder unter einem bestimmten Winkel zur optischen Achse des Beobachtungsstrahlengangs 114 zum Objektbereich 120 geführt sein. Für die erfinderische Beleuchtungseinrichtung ist es unerheblich, ob die optische Achse des Beobachtungsstrahlengangs 114 und die optische Achse des Beleuchtungsstrahlengangs 107 koaxial verlaufen oder einen bestimmten Winkel einschließen. Bei einem Stereomikroskop sind zwei Beobachtungskanäle vorhanden. Bei einem Stereomikroskop kann das Beleuchtungslicht sowohl in einen Beobachtungskanal als auch in beide Beobachtungskanäle eingekoppelt sein. Es ist auch möglich, dass das Beleuchtungslicht zwischen den beiden Beobachtungskanälen hindurch zum Objektbereich 120 geführt ist. Die Beleuchtungseinrichtung kann auch als Köhler'sche-Beleuchtung ausgeführt sein.
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Die Beleuchtungslichtquelle kann eine Halogenlampe oder eine Xenonlampe umfassen. Es ist auch möglich, dass die Lichtquelle als Kaltlichtquelle ausgeführt und die Beleuchtungslichtquelle durch das Austrittsende einer Lichtleitfaser gebildet ist. Auch die Verwendung einer oder mehrerer Leuchtdioden als Beleuchtungslichtquelle ist vorstellbar. Die Beleuchtungslichtquelle kann auch einen Laser aufweisen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Operationsfeldes.
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Ein Operationsfeld 200 zeigt einen zu operierenden offenen Gewebebereich 202, der von einem Hautbereich 203 mit sichtbarer Haut umgeben ist. Zwischen dem offene Gewebebereich 202 und dem Hautbereich 203 kann eine Gewebegrenzkante 204 definiert werden. Das umliegende Gewebe ist durch eine Operationsfeldabdeckung 206 abgedeckt oder abgeklebt. Die Operationsfeldabdeckung 206 umschließt das Operationsfeld außerhalb einer Abdeckungsöffnung 205. Die Abdeckungsöffnung 205 hat meist eine von einer Kreisform abweichende Geometrie. Bei einer vollständigen Öffnung der Blende 105 ist die Fläche innerhalb des gestrichelt dargestellte Kreises 201 von der Beleuchtungseinrichtung 101 ausgeleuchtet. Das Sehfeld der Beobachtungseinrichtung 110, d. h. der im Okular sichtbare Objektbereich, eines Operationsmikroskops 100 kann derart eingestellt sein, dass es mit dem Bereich des Kreises 201 übereinstimmt.
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Bei einem herkömmlichen Operationsmikroskop ist der beleuchtete Bereich des Operationsfeldes 200 kreisförmig und kann beispielsweise der Fläche des Kreises 201 entsprechen. Damit wird jedoch nicht nur der offenen Gewebebereich 202 beleuchtet, sondern auch ein Teil des Hautbereiches 203 und die durch die Operationsfeldabdeckung 206 abgedeckte Fläche zwischen der Gewebegrenzkante 204 und dem Kreis 201. Durch den Energieeintrag des Beleuchtungslichts erwärmt sich der Hautbereich 203, sowie das Haut- und Körpergewebe unterhalb der beleuchteten Fläche der Operationsfeldabdeckung 206. Während der Hautbereich 203 für das medizinische Personal sichtbar ist, gibt es keine Information darüber, ob sich unterhalb der Operationsfeldabdeckung 206 bereits Gewebeschädigungen infolge überhöhter Temperatur ereignet haben. Deshalb wird durch eine erfindungsgemäße Blende erreicht, dass lediglich der offenen Gewebebereich 202 beleuchtet ist.
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3 zeigt eine Blende einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in einer schematischen Darstellung;
Eine mechanische Blende 300 weist eine Vielzahl von parallel in einer Richtung verschiebbaren Blendenelementen auf, die in diesem Ausführungsbeispiel als Blendenlamellen ausgeführt sind, aufgeteilt in zwei Gruppen, eine Gruppe von rechten Blendenlamellen 303 und eine Gruppe von linken Blendenlamellen 304. Die rechten Blendenlamellen 303 sind rechts einer Mittellinie 305 angeordnet und können so entlang einer X-Richtung bewegt werden, dass sie einen Bereich zwischen der Mittellinie 305 und einer maximalen Blendenöffnung 301 abdecken oder schließen können. Die linken Blendenlamellen 304 sind links von der Mittellinie 305 angeordnet und können derart entlang einer Richtung bewegt werden, dass sie einen Bereich zwischen der Mittellinie 305 und der maximalen Blendenöffnung 301 abdecken oder schließen können. Die Vielzahl der parallel verschiebbaren Blendenlamellen 303, 304 bildet eine Blende mit einem Öffnungsbereich 302. Der Öffnungsbereich 302 wird vollständig von der Beleuchtungslichtquelle 102 ausgeleuchtet. Im Ausgangszustand, bei maximaler Öffnung der Blende 300, sind alle Blendenelemente derart parallel in X-Richtung verschoben, dass sie annähernd die runde maximale Blendenöffnung 301 ausbilden. Die mechanische Blende 300 ist senkrecht zu der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlenganges 107, der sich parallel zu einer Y-Achse erstreckt, angeordnet. Diese Art der Anordnung ist nicht zwingend. Es ist auch vorstellbar, dass die Blendenlamellen parallel zu einer Z-Richtung oder parallel zu einer beliebigen Richtung innerhalb der dargestellten X/Z-Ebene angeordnet sind.
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Die Blendenlamellen 303, 304 sind rechteckig dargestellt. Insbesondere kann das zum Öffnungsbereich 302 der Blende 300 zeigende Ende der Blendenlamellen 303, 304 auch einen Radius aufweisen und derart gestaltet sein, dass bei einer vollständigen Öffnung der Blende 300 die Blendenlamellen 303, 304 die exakt runde maximale Blendenöffnung 301 ausbilden. Es ist auch vorstellbar, dass die Enden der zum Öffnungsbereich 302 der Blende 300 zeigende Teil der Blendenlamellen 303, 304 als Vereinfachung für den Radius eine schräge Kante aufweisen.
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Die Blendenlamellen 303, 304 können durch nicht dargestellte kleine Stellmotoren, beispielsweise Schrittmotoren, Spulenantriebe oder Piezostacks angetrieben werden. Es ist vorstellbar, dass die Blendenlamellen 303, 304 stufenlos oder in vorgegebenen Schrittweiten bewegt werden.
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Die Blendenlamellen 303, 304 können auch durch jeweils ein Federelement in eine bestimmte Richtung gezogen werden. Durch ein nicht dargestelltes Spulenelement, das eine magnetische Kraftwirkung auf jeweils eine Blendenlamelle 303, 304 ausübt, kann die Blendenlamelle 303, 304 in die jeweils entgegengesetzte Richtung bewegt werden, so dass für jede einzelne Blendenlamelle 303, 304 eine Vielzahl von unterschiedlichen Positionen einstellbar ist. Durch diese Art der mechanischen Lamellenbewegung lässt sich die Blende 300 sehr schnell ansteuern.
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5 zeigt eine erste Ausführungsform eines Antriebs einer Blendenlamelle in einer schematischen Darstellung.
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Eine Blendenlamelle 500 ist in einer nicht dargestellten Führung derart gelagert, dass sie eine translatorische Bewegung entlang einer Achsrichtung ausführen kann. Die Blendenlamelle 500 ist über ein Verbindungselement 502 mit einem rotatorischen Antrieb 501 verbunden. Der rotatorische Antrieb 501 kann beispielsweise einen Schrittmotor aufweisen. Bei einer Winkeländerung bezüglich der Drehachse des rotatorischen Antriebs 501 wird über das Verbindungselement 502 die Blendenlamelle entlang ihrer Achsrichtung bewegt.
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6 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Antriebs einer Blendenlamelle in einer schematischen Darstellung.
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Eine Blendenlamelle 600 ist in einer nicht dargestellten Führung derart gelagert, dass sie eine translatorische Bewegung entlang einer Achsrichtung ausführen kann. Die Blendenlamelle 600 ist über ein Verbindungselement 602 mit einem Linearantrieb 601 verbunden. Durch den Linearantrieb 601 wird das Verbindungselement 602 und damit die Blendenlamelle 600 entlang der Achsrichtung bewegt. Der Linearantrieb 601 kann beispielsweise ein Schrittmotor mit einer Spindel, ein Linearmotor, eine Spule oder ein Piezostack sein.
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7 zeigt eine erste Ausführungsform einer Führung der Blendenlamellen in einer schematischen Darstellung.
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Die 7 zeigt einen Ausschnitt einer Blende 700 mit einer ersten Blendenlamelle 701, einer zweiten Blendenlamelle 702, einer dritten Blendenlamelle 703, einer vierten Blendenlamelle 704 und einer fünften Blendenlamelle 705. Die Blendenlamellen 701, 702, 703, 704, 705 weisen jeweils ein Langloch 707 auf. Das Langloch 707 ist jeweils durch ein erstes Stiftelement 706 und ein zweites Stiftelement 708 entlang einer Richtung geführt. Die Blendenlamellen 701, 702, 703, 704, 705 sind somit parallel entlang einer Richtung bewegbar. Das erste Stiftelement 706 jeder Blendenlamelle 701, 702, 703, 704, 705 liegt auf einer Kontur 709. Die Kontur 709 kann die Form eines Kreises aufweisen.
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8a zeigt eine zweite Ausführungsform einer Führung der Blendenlamellen im Querschnitt.
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Der gezeigte Ausschnitt einer Blende 800 weist eine untere Führungsplatte 806 und eine obere Führungsplatte 807 auf. Zwischen der unteren Führungsplatte 806 und der oberen Führungsplatte 807 sind eine erste Blendenlamelle 801, eine zweite Blendenlamelle 802, eine dritte Blendenlamelle 803, eine vierte Blendenlamelle 804, sowie eine fünfte Blendenlamelle 805 angeordnet. Die Blende 800 weist weitere, nicht dargestellte Blendenlamellen auf. Die Blendenlamellen sind derart ausgestaltet, dass sie parallel zueinander leicht beweglich sind. Die Blende 800 setzt sich aus zwei verschieden Formen von Blendenlamellen zusammen, die jeweils abwechselnd angeordnet sind. Die erste Blendenlamelle 801, die dritte Blendenlamelle 803 und die fünfte Blendenlamelle 805 sind im Querschnitt rechteckig ausgebildet. Die zweite Blendenlamelle 802 und die vierte Blendenlamelle 804 zeigen eine Querschnitt, der einem U-Profil entspricht, wobei die oberen beiden Schenkelenden jeweils um 90° nach außen abgebogen sind. Dadurch ergibt sich eine sich selbst stabilisierende Konstruktion der Blendenlamellen, ohne dass Licht durch die Spalte zwischen den Blendenlamellen 801, 802, 803, 804, 805 durchdringen kann.
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Die 8b, 8c, 8d und 8e zeigen alternative Ausführungsformen der Blendenlamellen 801, 802, 803, 804, 805 aus 8a. Die 8b, 8c, 8d und 8e zeigen dabei Blendenlamellen, die jeweils den gleichen Querschnitt aufweisen und zwischen zwei Führungsplatten 806, 807 angeordnet sind.
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8b zeigt eine dritte Ausführungsform einer Führung einer Blendenlamelle im Querschnitt. Eine erste Blendenlamelle 810 entspricht der Form nach der zweiten Blendenlamelle 802 aus 8a, jedoch nur mit einem abgebogenen Schenkel. Eine zweite Blendenlamelle 811, eine dritte Blendenlamelle 812 und eine vierte Blendenlamelle 813 weisen alle die gleiche Querschnittsform wie die erste Blendenlamelle 810 auf. Alle Blendenlamellen 810, 811, 812, 813 sind parallel zueinander leicht beweglich angeordnet. Auch in diesem Beispiel kann kein Licht die Spalte zwischen den Blendenlamellen durchdringen, jedoch mit dem Vorteil, dass nur eine einzige Bauform von Blendenlamellen 810, 811, 812, 813 eingesetzt ist.
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8c zeigt eine vierte Ausführungsform einer Führung einer Blendenlamelle im Querschnitt. Eine erste Blendenlamelle 820, eine zweite Blendenlamelle 821, eine dritte Blendenlamelle 822 und eine vierte Blendenlamelle 823 entsprechen jeweils der Form der zweite Blendenlamelle 802 und der vierten Blendenlamelle 804 aus 8a. Während die erste Blendenlamelle 820 und die dritte Blendenlamelle 822 ebenso wie die die zweite Blendenlamellen 802 und die vierte Blendenlamelle 804 aus 8a mit der offenen Seite nach oben angeordnet sind, sind die zweite Blendenlamelle 821 und die vierte Blendenlamelle 823 mit der offenen Seite nach unten angeordnet. Bei einer Anordnung der Blendenlamellen 820, 821, 822, 823 dieser Ausführungsform lässt sich eine sehr geringe Reibung der Blendenlamellen zwischen zwei Führungsplatten 806, 807 erreichen.
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8d zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Führung einer Blendenlamelle im Querschnitt. In diesem Beispiel sind trapezförmige Blendenlamellen 830, 831, 832, 833 wechselseitig derart zusammengesetzt, dass sie eine ebene Fläche ausbilden. Durch die Trapezform lässt sich eine Lichttransmission durch die Blendenlamellen verhindern. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass sich dadurch eine sehr schmale Blende konstruieren lässt.
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8e zeigt eine sechste Ausführungsform einer Führung einer Blendenlamelle im Querschnitt. In diesem Beispiel sind T-förmige Blendenlamellen 840, 841, 842, 843 wechselseitig derart zusammengesetzt, dass sie eine ebene Fläche ausbilden. Auch durch diese Bauform ergibt sich eine sehr dünne Blende, wobei die Blendenlamellen 840, 841, 842, 843 kostengünstig und sehr einfach herzustellen sind.
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Die 9a und 9b zeigen weitere Ausführungsbeispiele. Die Blendenlamellen weisen sehr einfache Querschnittsformen auf, die in profilgeformten Führungselementen angeordnet sind. Diese Ausführungsformen lassen sich sehr einfach und kostengünstig produzieren.
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9a zeigt eine siebte Ausführungsform einer Führung einer Blendenlamelle im Querschnitt. Eine Blende 900 weist ein unteres Lamellenprofil 906 und ein oberes Lamellenprofil 907 auf. Beide Lamellenprofile 906, 907 weisen gegenseitig zugewandte Längsnuten auf, die sich geringfügig überlappen. In die Längsnuten können Blendenelemente eingefügt werden, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Ein erstes Blendenelement 901, ein drittes Blendenelement 903 und ein fünftes Blendenelement 905 sind im oberen Lamellenprofil 907 geführt. Ein zweites Blendenelement 902 und ein viertes Blendenelement 904 sind im unterem Lamellenprofil 906 geführt. Durch die Überlappung der Blendenelemente 901, 902, 903, 904, 905 gibt es keine unerwünschten Lichtspalte zwischen den Blendenelementen 901, 902, 903, 904, 905.
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9b zeigt eine achte Ausführungsform einer Führung eines Blendenelementes im Querschnitt. Eine Blende 910 hat ein Lamellenprofil 920, in welchem runde oder drahtförmige Blendenelemente geführt sind. Um eine unerwünschte Lichttransmission zu verhindern sind die drahtförmigen Blendenelemente in zwei Reihen angeordnet, die jeweils einen Überschneidungsbereich in Richtung der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs aufweisen. Dabei sind erstes Blendenelement 911, ein drittes Blendenelement 913, ein fünftes Blendenelement 915, ein siebtes Blendenelement 917 und ein neuntes Blendenelement 919 in der oberen Reihe angeordnet. Ein zweites Blendenelement 912, ein viertes Blendenelement 914, ein sechstes Blendenelement 916 und ein achtes Blendenelement 918 sind in der unteren Reihe angeordnet. Da die Blendenelemente sehr klein ausgeführt sind, ist es bei dieser Ausführungsform auch vorstellbar, dass zwei oder mehr Blendenelemente gekoppelt sind und gemeinsam durch eine einzige Antriebsvorrichtung bewegt werden.
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4 zeigt eine Blende einer zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in einer schematischen Darstellung;
Eine mechanische Blende 400 weist ein erstes Blendenelement 403, ein zweites Blendenelement 404, ein drittes Blendenelement 405 und ein viertes Blendenelement 406 auf. Die vier Blendenelemente 403, 404, 405, 406 sind als Rechteckelemente ausgeführt, die jeweils zu dem Beleuchtungsstrahlengang hin einen viertelkreisförmigen Ausschnitt aufweisen. Das erste Blendenelement 403 hat eine erste Blendenkante 407, das zweite Blendenelement 404 eine zweite Blendenkante 408, das dritte Blendenelement 405 eine dritte Blendenkante 409 und das vierte Blendenelement 406 hat eine vierte Blendenkante 410. Die vier Blendenelemente 403, 404, 405, 406 bilden eine variable Blende mit einem Öffnungsbereich 402.
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Bei einer vollständigen Öffnung der Blende 400 sind die vier Blendenelemente 403, 404, 405, 406 derart positioniert, dass die Blendenkanten 407, 408, 409, 410 deckungsgleich mit einer maximalen Blendenöffnung 401 sind.
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Die mechanische Blende 400 ist senkrecht zu der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlenganges 107, der sich parallel zu einer Y-Achse erstreckt, angeordnet. Die vier Blendenelemente 403, 404, 405, 406 lassen sich jeweils unabhängig voneinander in jeweils zwei unterschiedliche Richtungen, parallel zu einer X/Z-Ebene bewegen. Dadurch lässt sich ein individuelles Leuchtfeld für den offenen Gewebebereich 202 des Operationsfeldes 200 einstellen.
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Die dem Licht zugewandte Oberfläche der Blendenlamellen aller Ausführungsbeispiele sind vorteilhaft in einer lichtabsorbierenden, matten, schwarzen, grauen oder dunklen Farbe gehalten, um unerwünschte Lichtreflexionen weitgehend zu vermeiden. Es ist auch vorstellbar, die Lamellen teilweise lichtdurchlässig auszuführen, so dass mit dem Restlicht eine abgeschwächte Beleuchtung des Bereiches außerhalb des zu operierenden Bereichs gewährleistet werden kann. Eine lichtdurchlässige Ausführung der Lamellen kann erreicht werden, indem die Lamellen im Bereich der Blendenöffnung ein getöntes transparente Material aufweisen oder ein transparentes Material umfassen, dass ganz oder teilweise beschichtet ist. Alternativ ist auch vorstellbar, dass die Lamellen kleine lichtdurchlässige Öffnungen aufweisen.
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Alle dargestellten Bauformen der Blendenlamellen haben den Vorteil, dass sich damit sehr kleine, dünne und leichte Blenden realisieren lassen. Durch die geringen Massen der kleinen Blendenelemente reicht eine sehr geringe Antriebskraft zur Positionsänderung der Blendenelemente. Aus diesem Grunde sind auch nur kleine Antriebsvorrichtungen zur Bewegung der Blendenelemente notwendig. Dadurch lassen sich Blenden mit kleiner Bauform und geringem Gewicht konstruieren, die dennoch, bedingt durch die geringen bewegen Massen, eine sehr schnelle Reaktionszeit aufweisen. Damit sind dynamisch einstellbare Blenden leicht zu realisieren.
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Durch die beschriebenen Ausführungsformen der Blenden 300, 400, 700, 800, 900 lässt sich das resultierende Leuchtfeld in der Objektebene 121 derart einstellen, dass es dem offenen Gewebebereich 202 entspricht, während der Hautbereiches 203 und die durch die Operationsfeldabdeckung 206 abgedeckte Fläche zwischen der Gewebegrenzkante 204 und dem Kreis 201 nicht beleuchtet werden. Somit ergeben sich für den unbeleuchteten Bereich keine gefährlichen Temperaturerhöhungen. Damit werden Haut- oder Gewebeschädigungen unterhalb der Operationsfeldabdeckung 206 zuverlässig vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Operationsmikroskop
- 101
- Beleuchtungseinrichtung
- 102
- Beleuchtungslichtquelle
- 103
- Beleuchtungsoptik
- 104
- Steuereinheit
- 105
- Blende
- 106
- Umlenkelement
- 107
- Optische Achse des Beleuchtungsstrahlenganges
- 110
- Beobachtungseinrichtung
- 111
- Hauptobjektiv
- 112
- Vergrößerungsoptik
- 113
- Okulareinheit
- 114
- Optische Achse des Beobachtungsstrahlenganges
- 115
- Bildaufnahmeeinheit
- 116
- Strahlteiler
- 117
- Bildaufnahmesensor
- 120
- Objektbereich
- 121
- Objektebene
- 200
- Operationsfeld
- 201
- Kreis
- 202
- Offener Gewebebereich
- 203
- Hautbereich
- 204
- Gewebegrenzkante
- 205
- Abdeckungsöffnung
- 206
- Operationsfeldabdeckung
- 300
- Blende
- 301
- Maximale Blendenöffnung
- 302
- Öffnungsbereich
- 303
- Rechte Blendenlamellen
- 304
- Linke Blendenlamellen
- 305
- Mittellinie
- 400
- Blende
- 401
- Maximale Blendenöffnung
- 402
- Öffnungsbereich
- 403
- Erstes Blendenelement
- 404
- Zweites Blendenelement
- 405
- Drittes Blendenelement
- 406
- Viertes Blendenelement
- 407
- Erste Blendenkante
- 408
- Zweite Blendenkante
- 409
- Dritte Blendenkante
- 410
- Vierte Blendenkante
- 500
- Blendenlamelle
- 501
- Rotatorischer Antrieb
- 502
- Verbindungselement
- 600
- Blendenlamelle
- 601
- Linerarantrieb
- 602
- Verbindungselement
- 700
- Blende
- 701
- Erste Blendenlamelle
- 702
- Zweite Blendenlamelle
- 703
- Dritte Blendenlamelle
- 704
- Vierte Blendenlamelle
- 705
- Fünfte Blendenlamelle
- 706
- Erstes Stiftelement
- 707
- Langloch
- 708
- Zweites Stiftelement
- 709
- Kontur
- 800
- Blende
- 801
- Erste Blendenlamelle
- 802
- Zweite Blendenlamelle
- 803
- Dritte Blendenlamelle
- 804
- Vierte Blendenlamelle
- 805
- Fünfte Blendenlamelle
- 806
- Untere Führungsplatte
- 807
- Obere Führungsplatte
- 810
- Erste Blendenlamelle
- 811
- Zweite Blendenlamelle
- 812
- Dritte Blendenlamelle
- 813
- Vierte Blendenlamelle
- 820
- Erste Blendenlamelle
- 821
- Zweite Blendenlamelle
- 822
- Dritte Blendenlamelle
- 823
- Vierte Blendenlamelle
- 830
- Erste Blendenlamelle
- 831
- Zweite Blendenlamelle
- 832
- Dritte Blendenlamelle
- 833
- Vierte Blendenlamelle
- 840
- Erste Blendenlamelle
- 841
- Zweite Blendenlamelle
- 842
- Dritte Blendenlamelle
- 843
- Vierte Blendenlamelle
- 900
- Blende
- 901
- Erstes Blendenelement
- 902
- Zweites Blendenelement
- 903
- Drittes Blendenelement
- 904
- Viertes Blendenelement
- 905
- Fünftes Blendenelement
- 906
- Unteres Lamellenprofil
- 907
- Oberes Lamellenprofil
- 910
- Blende
- 920
- Lamellenprofil
- 911
- Erstes Blendenelement
- 912
- Zweites Blendenelement
- 913
- Drittes Blendenelement
- 914
- Viertes Blendenelement
- 915
- Fünftes Blendenelement
- 916
- Sechstes Blendenelement
- 917
- Siebtes Blendenelement
- 918
- Achtes Blendenelement
- 919
- Neuntes Blendenelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007054686 A1 [0003]
