DE102015103426A1 - Mikroskopsystem und Verfahren zum automatisierten Ausrichten eines Mikroskops - Google Patents

Abstract

Es wird ein Mikroskopsystem zur Verfügung gestellt, welches umfasst: – ein Mikroskop (1) mit einem Beobachterstrahlengang (9A, 9B) mit wenigstens einer Kamera (21A, 21B) zum Gewinnen wenigstens eines elektronischen Bildes (210A, 210B) von einem Beobachtungsobjekt (3) mit tiefem Kanal mit einem Boden (4), – eine motorisierte Aufhängung und/oder ein motorisiertes Stativ (101), an der bzw. dem das Mikroskop (1) aufgehängt ist, – eine Erfassungseinheit (207) zu Erfassen der am Mikroskop (1) eingestellten Fokustiefe, – eine mit der Erfassungseinheit (207) zum Empfang Fokustiefe sowie mit der wenigstens einen Kamera (21A, 21B) zum Empfang des wenigstens eines elektronischen Bildes (210A, 210B) verbundenen Bildverarbeitungseinheit (203), die auf der Basis einer Information über die Lage des Bodens (4) des tiefen Kanals und der empfangenen Fokustiefe im wenigstens einen elektronischen Bild (210A, 210B) denjenigen Bildausschnitt ermittelt, der den Boden (4) des tiefen Kanals im elektronischen Bild (210A, 210B) darstellt, und eine derartige Ausrichtung des Mikroskops (1) ermittelt, dass in dem wenigstens einen elektronischen Bild (210A, 210B) ein maximaler Ausschnitt des Bodens (4) des tiefen Kanals sichtbar ist, und – eine mit der Bildverarbeitungseinheit (203) zum Empfang der ermittelten Ausrichtung verbundene und mit der motorisierten Aufhängung und/oder dem motorisierten Stativ (101) zur Abgabe von Steuersignalen verbundene Steuereinheit (201), die anhand der ermittelten Ausrichtung Steuersignale generiert, die die motorisierte Aufhängung und/oder das motorisierte Stativ (101) dazu veranlassen, das Mikroskop (1) entsprechend auszurichten.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Ausrichten eines Mikroskops im Hinblick auf die Sichtbarkeit des Bodens eines tiefen Kanals. Daneben betrifft die Erfindung ein Mikroskopsystem zum Durchführen des Verfahrens.
• Das Beobachten des Bodens eines tiefen Kanals in einem Beobachtungsobjekt ist in der Materialprüfung sowie in der Medizin von Bedeutung. Beispielsweise bei Operationen unter Zuhilfenahme von Operationsmikroskopen kann die Situation auftreten, dass sich der Operationssitus am Boden eines tiefen Kanals befindet. Beispielsweise wird in der Neurochirurgie versucht, tiefliegende Tumore oder Aneurysmen (Arterienerweiterungen) durch einen engen, tiefen Kanal zur erreichen, um bei der Operation das umliegende Gewebe möglichst wenig zu beeinträchtigen. Ein anderes Beispiel für tiefe Operationskanäle findet sich in der Ophthalmologie, wo die Iris als Blende wirkt und der Weg zwischen Iris und Retina bei einem auf der Retina liegenden Operationssitus ebenfalls als tiefer Operationskanal angesehen werden kann.
• Ein tiefer Operationskanal bringt jedoch Herausforderungen im Hinblick auf die Beobachtung des Bodens des tiefen Operationskanals, welcher den eigentlichen Operationssitus darstellt, mit sich. Die Beobachtung des Bodens eines tiefen Operationskanals erfordert sowohl eine exakte Ausrichtung des Beobachterstrahlengangs des Operationsmikroskops als auch eine hinreichende Ausleuchtung des Bodens des tiefen Operationskanals, wenn das Operationsmikroskop ausgerichtet ist. Um letzteres zu erreichen schlagen bspw. aus US 2004/0057108 A1 oder in US 4,783,159 vor, die optische Achse des Beleuchtungsstrahlengangs möglichst nahe an den Beobachterstrahlengang heranzuführen. In US 5,446,582 ist außerdem ein Operationsmikroskop beschrieben, in dem ein Beleuchtungsstrahlengang zumindest teilweise koaxial mit einem zu einer Kamera führenden Beobachtungsstrahlengang ausgerichtet ist. Es bleibt jedoch die Schwierigkeit bestehen, dass der Beobachterstrahlengang präzise ausgerichtet sein muss, um einen hinreichenden Ausschnitt des Bodens eines tiefen Operationskanals beobachten zu können und diesen Ausschnitt hinreichend auszuleuchten.
• Operationsmikroskope sind in der Regel als Stereomikroskope ausgebildet, bei denen der Beobachterstrahlengang jeweils einen ersten und einen zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang (für das rechte Auge und für das linke Auge) umfasst, wobei die stereoskopischen Teilstrahlengänge geometrisch voneinander getrennt sind, so dass ihre Pupillen nicht überlappen. Außerdem umfassen viele Operationsmikroskope auch einen Mitbeobachterstrahlengang für einen Zweitbeobachter, der in der Regel auch als stereoskopischer Strahlengang ausgebildet ist, also einen ersten stereoskopischen Mitbeobachter-Teilstrahlengang und einen zweiten stereoskopischen Mitbeobachter-Teilstrahlengang umfasst. Zwar können die stereoskopischen Teilstrahlengänge für den Mitbeobachter aus den stereoskopischen Teilstrahlengängen für den Hauptbeobachter ausgekoppelt werden, jedoch führt das Auskoppeln der stereoskopischen Teilstrahlengänge für den Mitbeobachter aus den stereoskopischen Teilstrahlengängen für den Hauptbeobachter dazu, dass sowohl für den Hauptbeobachter als auch für den Mitbeobachter nur ein Teil der maximal möglichen Lichtintensität des jeweiligen Beobachterstrahlengangs zur Verfügung steht. Daher werden die stereoskopischen Mitbeobachter-Teilstrahlengänge häufig geometrisch von den stereoskopischen Hauptbeobachter-Teilstrahlengängen getrennt, d.h. die stereoskopischen Mitbeobachter-Teilstrahlengänge werden nicht aus den stereoskopischen Hauptbeobachter-Teilstrahlengängen ausgekoppelt, sondern so geführt, dass die Pupillen der stereoskopischen Hauptbeobachter-Teilstrahlengänge und der stereoskopischen Mitbeobachter-Teilstrahlengänge nicht überlappen. In modernen Operationsmikroskopen führt dies dazu, dass häufig nicht nur zwei geometrisch voneinander getrennte stereoskopische Teilstrahlengänge für den Hauptbeobachter vorhanden sind, sondern häufig sogar vier geometrisch voneinander getrennte stereoskopische Beobachterstrahlengänge vorhanden sind (zwei für den Hauptbeobachter und zwei für den Mitbeobachter).
• Für das Beobachten des Bodens eines tiefen Operationskanals muss das Operationsmikroskop derart ausgerichtet werden, dass von einem möglichst großen Bereich des Bodens des tiefen Operationskanals ausgehende Strahlenbündel in den Beobachterstrahlengang des Operationsmikroskops gelangen können, ohne von der Wand des tiefen Operationskanals geblockt zu werden. Die Ausrichtung des Operationsmikroskops ist dabei umso schwieriger, je mehr Beobachter-Teilstrahlengänge vorhanden sind da die zu dem jeweiligen stereoskopischen Teilstrahlengang gelangenden Teilstrahlenbündel in unterschiedlichen, nicht überlappenden Raumwinkelbereichen verlaufen, wenn die Pupillen der stereoskopischen Teilstrahlengänge nicht überlappen. 12 verdeutlicht anhand des skizzenhaft dargestellten Verlaufs stereoskopischer Teilstrahlengänge eines Mikroskops mit einem stereoskopischen Hauptbeobachterstrahlengang 301 und einem stereoskopischen Mitbeobachterstrahlengang 303 die Problematik des Beobachtens von Böden 4 tiefer Kanäle von Beobachtungsobjekten 3. Eine manuelle Ausrichtung eines Operationsmikroskops bspw. derart, dass der Boden 4 eines tiefen Operationskanals sowohl im rechten als auch im linken stereoskopischen Teilstrahlengang eines Beobachterstrahlengangs optimal sichtbar ist oder derart, dass der Boden eines tiefen Operationskanals 4 in den stereoskopischen Teilstrahlengängen eines Hauptbeobachterstrahlengangs 301 und eines Mitbeobachterstrahlengangs 303 optimal sichtbar ist, ist daher schwierig und zeitaufwendig.
• Ähnlich Problematiken beim Beobachten des Bodens von tiefen Kanälen können auch im Rahmen der Materialprüfung mit Hilfe von Mikroskopen auftreten.
• Im Lichte des beschriebenen Standes der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum automatisierten Ausrichten eines Mikroskops im Hinblick auf die Sichtbarkeit des Bodens eines tiefen Kanals zur Verfügung zu stellen. Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mikroskopsystem zu schaffen, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
• Die erste Aufgabe wird durch ein Verfahren zum automatisierten Ausrichten eines Mikroskops im Hinblick auf die Sichtbarkeit des Bodens eines tiefen Kanals nach Anspruch 1 gelöst, die zweite Aufgabe durch ein Mikroskopsystem nach Anspruch 19. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
• Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum automatisierten Ausrichten eines an einer motorisierten Aufhängung und/oder einem motorisierten Stativ befestigten und einen Beobachterstrahlengang aufweisenden Mikroskops, bspw. eines Operationsmikroskops, im Hinblick auf die Sichtbarkeit des Bodens eines tiefen Kanals in einem Beobachtungsobjekt, bspw. eines tiefen Operationskanals, zur Verfügung gestellt. In diesem wird
• – aus dem Beobachtungsstrahlengang wenigstens ein elektronisches Bild gewonnen,
• – die Fokustiefe erfasst,
• – in dem wenigstens einen elektronischen Bild auf der Basis der erfassten Fokustiefe und einer Information über die Lage des Bodens im tiefen Kanal derjenige Bildausschnitt ermittelt, der den Boden des tiefen Kanals im elektronischen Bild darstellt,
• – anhand des ermittelten Bildausschnittes eine derartige Ausrichtung des Mikroskops, d.h. eine derartige Position und/oder Orientierung des Mikroskops, ermittelt, dass in dem elektronischen Bild der den Boden des tiefen Kanals darstellende Bildausschnitt maximiert wird, und
• – mit Hilfe der motorisierten Aufhängung die ermittelte Ausrichtung des Mikroskops, d.h. die ermittelte Position des Mikroskops und/oder die ermittelte Orientierung des Mikroskops, eingestellt.
• Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein mitunter langwieriges manuelles Ausrichten des Mikroskops im Hinblick auf eine möglichst gute Sichtbarkeit des Bodens eines tiefen Kanals entfallen. Zur Ermittlung der Information über die Lage des Bodens im tiefen Kanal gibt es mehrere Ansätze, wovon einer bspw. das Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts ist. Ein anderer Ansatz beruht auf dem relativ geringen Tiefenschärfenbereich optischer Mikroskopsysteme.
• Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch für Mikroskope bei denen der Beobachterstrahlengang einen ersten stereoskopischen Teilstrahlengang und einen zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang umfasst. In diesem Fall werden aus dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang ein erstes elektronisches stereoskopisches Teilbild und aus dem zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang ein zweites elektronisches stereoskopisches Teilbild gewonnen. Im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild wird dann auf der Basis der erfassten Fokustiefe und der Information über die Lage des Bodens im tiefen Kanal derjenige erste Bildausschnitt ermittelt, der den Boden des tiefen Kanals im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild darstellt. Entsprechend wird im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild auf der Basis der erfassten Fokustiefe und der Information über die Lage des Bodens im tiefen Kanal derjenige zweite Bildausschnitt ermittelt, der den Boden des tiefen Kanals im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild darstellt. Mithilfe einer Bilderverarbeitungseinheit wird dann anhand des ersten Bildausschnittes und des zweiten Bildausschnittes eine derartige Ausrichtung des Mikroskops ermittelt, das in dem ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild der erste, den Boden des tiefen Kanals im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild darstellende Bildausschnitt maximiert wird und in dem zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild der zweite, den Boden des tiefen Kanals im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild darstellende Bildausschnitt maximiert wird. Mithilfe der motorisierten Aufhängung wird dann die ermittelte Ausrichtung, d.h. die ermittelte Position des Mikroskops und/oder die ermittelte Orientierung des Mikroskops, eingestellt. Auf diese Weise kann die Sichtbarkeit des Bodens in beiden stereoskopischen Teilstrahlengängen maximiert werden. In bestimmten Fällen, beispielsweise bei sehr engen Operationskanälen, kann es eventuell vorteilhaft oder erforderlich sein, nur in einem der beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge einen maximalen Ausschnitt des Bodens des tiefen Kanals darzustellen. In diesem Fall wird das erfindungsgemäße Verfahren an lediglich einem stereoskopischen Teilstrahlengang durchgeführt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der stereoskopische Teilstrahlengang, in dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird, auswählbar ist, da dann bspw. ein behandelnder Arzt die Sichtbarkeit des Bodens eines tiefen Operationskanals für sein bevorzugtes Auge einstellen kann.
• Wenn der sichtbare Bereich des Bodens eines tiefen Kanals für einen ersten und einen zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang eines Beobachterstrahlengangs maximiert werden soll, kann dies beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Bildverarbeitungseinheit den Betrag und die Richtung des Versatzes des zweiten, den Boden des tiefen Kanals im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild darstellenden Bildausschnittes in Bezug auf den ersten, den Boden des tiefen Kanals im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild darstellenden Bildausschnitt ermittelt und derartige Steuersignale an die Aufhängung ausgibt, dass die motorisierte Aufhängung und/oder das motorisierte Stativ (101) zum Ausrichten des Mikroskops das Mikroskop so lange entlang der Linie des Versatzes bewegt, bis im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild und im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild der Betrag des Versatzes minimiert ist, und anschließend das Mikroskop so lange in eine Richtung senkrecht zur Linie des Versatzes bewegt, bis in dem ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild und dem zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild ein Maximum an sichtbarem Boden des tiefen Kanals dargestellt ist.
• In einer alternativen Vorgehensweise wird eine Transformation ermittelt, welche ein Distanzmaß zwischen einer im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild dargestellten Szene und einer im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild dargestellten Szene minimiert. Die Transformation, die beispielsweise mittels eines Variationsverfahrens gefunden werden kann, kann insbesondere auf eine sogenannte rigide Transformation, welche lediglich Translationen und Rotationen beinhaltet und daher auch starre Transformation genannt wird, beschränkt sein. Den Vorgang des Minimierens des Distanzmaßes mittels einer rigiden Transformation nennt man rigide Registrierung. Aus der ermittelten Transformation wird dann die optimale Ausrichtung des Mikroskops derart, dass in dem ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild und dem zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild jeweils der den Boden des tiefen Kanals darstellende Bildausschnitt maximiert ist, ermittelt.
• In einer Vorgehensweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Ermittlung der Information über die die Lage des Bodens im tiefen Kanal der relativ geringe Tiefenschärfenbereich optischer Mikroskopsysteme ausgenutzt. In dieser Vorgehensweise, die auch dann herangezogen werden kann, wenn keine stereoskopischen Teilstrahlengänge vorliegen oder lediglich der sichtbare Bereich des Bodens eines tiefen Kanals in einem von zwei stereoskopischen Teilstrahlengängen maximiert werden soll, wird die Information über die Lage des Bodens des tiefen Kanals gewonnen, indem der im elektronischen Bild scharf dargestellte Bereich mit der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche identifiziert wird. Mit anderen Worten, die Information über die Lage des Bodens ist die, dass sich der Boden in der eingestellten Fokustiefe befindet. Dabei wird das Mikroskop vorläufig derart ausgerichtet, dass sich der Boden des tiefen Kanals in der ausgewählten Fokustiefe befindet, also im elektronischen Bild scharf dargestellt wird.. Mit dem vorläufig ausgerichteten Mikroskop wird dann für das elektronische Bild der Anteil der scharf dargestellten Fläche an der Bildfläche ermittelt. Das Ausrichten und das Ermitteln des Anteils der der scharf dargestellten Fläche an der Bildfläche wird iterativ so lange fortgesetzt, bis im elektronischen Bild der Anteil der scharf dargestellten Fläche an der Bildfläche maximal ist. Diese Vorgehensweise eignet sich, wenn bspw. ein Benutzer des Mikroskopsystems die Bildschärfe in der gewünschten Fokustiefe optimiert hat. Es wird dann ausgenutzt, dass bedingt durch eine geringe Tiefenschärfe des optischen Systems des Beobachterstrahlengangs die Bildschärfe an den Rändern des Kanals stark abnimmt. Wenn der sichtbare Bereich des Bodens eines tiefen Kanals sowohl im ersten als auch im zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang eines stereoskopischen Beobachterstrahlengangs maximiert werden soll, wird das Mikroskop vorläufig ausgerichtet und mit dem ausgerichteten Mikroskop für das erste und das zweite elektronische stereoskopische Teilbild jeweils der Anteil der scharf dargestellten Fläche an der Bildfläche ermittelt. Das Ausrichten und Ermitteln des Anteils der scharf dargestellten Fläche an der Bildfläche erfolgt dann iterativ so lange, bis im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild und im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild jeweils der Anteil der scharf dargestellten Fläche an der Bildfläche maximal ist.
• In einem anderen Ansatz zur Ermittlung der Information über die Lage des Bodens im tiefen Kanal wird die Topographie des Beobachtungsobjekts mit dem tiefen Kanal ermittelt. Die Information über die Lage des Bodens des tiefen Kanals wird dann mit Hilfe der ermittelten Topographie des Beobachtungsobjekts ermittelt. Die Information über die Lage des Bodens des tiefen Kanals kann dabei insbesondere die Lage des Bodens in Bezug auf das Mikroskop in einem vorgegebenen Koordinatensystem sein, bspw. in einem mit dem Mikroskop verknüpften Koordinatensystem. Aus der ermittelten Topographie kann zudem eine über den Boden des tiefen Kanals gemittelte Oberflächennormale ermittelt werden. Dies ermöglich es, beim Ausrichten des Mikroskops die optische Achse des Mikroskops derart zu orientieren, dass sie parallel zur gemittelten Oberflächennormalen verläuft. Wenn zum Offenhalten eines tiefen Operationskanals eine Trokarhülse mit einer longitudinalen Achse Verwendung findet, kann beim Ausrichten eines Operationsmikroskops die optische Achse des Operationsmikroskops auch derart orientiert werden, dass sie parallel zur longitudinalen Achse der Trokarhülse verläuft. Auf diese Weise kann die Orientierung des Operationsmikroskops optimal an den Verlauf des mit der Trokarhülse versehenen tiefen Operationskanals angepasst werden. Ein Mitteln der Oberflächennormalen über den Boden des tiefen Kanals ist dann nicht nötig. Im Allgemeinen wird eine Trokarhülse ein Zylinder sein. Damit ist bekannt, dass die Achse senkrecht zu den Stirnflächen des Zylinders verläuft, nicht aber wie ihre Orientierung im Raum ist. Eine Ausrichtung der optischen Achse des Operationsmikroskops parallel zur Trokarachse, insbesondere koaxial zur Trokarachse, kann z.B. erfolgen, indem anhand des mit dem Operationsmikroskop gewonnenen Bildes der Trokarhülse der im Bild sichtbare Bereich der inneren Mantelfläche der Trokarhülse bestimmt wird und durch Anpassen der Ausrichtung des Operationsmikroskops der im Bild sichtbare Bereich der inneren Mantelfläche der Trokarhülse minimiert wird. Wenn die sichtbare innere Mantelfläche minimiert ist, verläuft die optische Achse des Mikroskops entlang der optischen Achse der Trokarhülse. Alternativ kann auch ein 3D Modell des Trokars im System hinterlegt werden, so dass man nur die Draufsicht (2D oder 3D) auf den Zylinder benötigt. Mit dem Modellwissen und der Draufsicht kennt man die Lage des Trokars und folglich auch die Orientierung der longitudinalen Achse, auf die man das Operationsmikroskop ausrichten muss. In diesem Fall kann die optische Achse des Operationsmikroskops parallel zur longitudinalen Achse der Trokarhülse ausgerichtet werden, indem mit Hilfe eines hinterlegten 3D-Modells der Trokarhülse aus einem mit dem Operationsmikroskop gewonnenen Bild der Trokarhülse die Orientierung der longitudinalen Achse der Trokarhülse ermittelt und das Operationsmikroskop anschließend parallel zur ermittelten longitudinalen Achse ausgerichtet wird.
• Zum Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts mit dem tiefen Kanal können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens aus dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang ein erstes elektronisches stereoskopisches Teilbild und aus dem zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang ein zweites elektronisches stereoskopisches Teilbild gewonnen werden. Die Topographie des Beobachtungsobjekts kann dann bspw. mittels Triangulation aus dem ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild und dem zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild ermittelt werden. Wenn die Bildausschnitte in den stereoskopischen Teilbildern zu unterschiedlich sind kann es jedoch vorkommen, dass Korrespondenzen zum Ermitteln von Deformations- und/oder Tiefenkarten nicht für das gesamte stereoskopische Bild erstellt werden können. Die fehlenden Korrespondenzen bieten jedoch auch einen Ansatz zum Maximieren der den Boden (4) des tiefen Kanals darstellende Bildausschnitte in den elektronischen stereoskopischen Teilbildern (210A, 210B), d.h. zum optimalen Ausrichten des Mikroskops. Hierzu wird das Mikroskop vorläufig ausgerichtet. Bei vorläufig ausgerichtetem Mikroskop werden dann für das erste elektronische stereoskopische Teilbild und das zweite stereoskopische Teilbild im Rahmen der Ermittlung der Topographie die fehlenden Korrespondenzen für Deformations- und/oder Tiefenkarten in der eingestellten Fokustiefe ermittelt. Das Ausrichten und Ermitteln der fehlenden Korrespondenzen erfolgt dann iterativ solange, bis die fehlenden Korrespondenzen minimiert sind. Dann sind die sichtbaren Bereiche des Bodens des tiefen Kanals in den stereoskopischen Teilbildern maximiert.
• Statt mittels zwei stereoskopischer Teilbilder kann die Topographie des Beobachtungsobjekts auch ermittelt werden, indem der Kanal mit einem konfokalen Sensor abgetastet wird. Der konfokale Sensor ist dabei vorzugsweise ein chromatisch kodierter konfokaler Sensor, da dann die Tiefeninformation im Spektrum des empfangenen Lichts kodiert ist und somit kein Scannen in longitudinaler Richtung nötig ist.
• Eine weitere Alternative zum Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts besteht darin, das Beobachtungsobjekt mit einem Laserpuls zu beleuchten, wodurch Reflexionspulse aus vom Beobachtungsobjekt reflektiertem Laserlicht generiert werden. Die Reflexionspulse werden dann von einem Detektor detektiert, und die Topographie wird aus der Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Aussendens des Laserpulses und der Ankunftszeit der Reflexionspulse am Detektor ermittelt. Diese Methode, die als sogenannte Time of Flight (TOF) Methode bekannt ist, kann scannend durchgeführt werden, d.h. die Oberfläche des Beobachtungsobjekts wird mit Laserpulsen abgetastet und in jedem Abtastschritt erfolgt eine Detektion der Ankunftszeit des entsprechenden Reflexpulses, oder abbildend durchgeführt werden, d.h. die Oberfläche des Beobachtungsobjekts wird mit einem Laserpuls ausgeleuchtet und die von den einzelnen Bereichen der Oberfläche reflektieren Reflexpulse werden auf ein Detektorfeld abgebildet. Für jeden Detektor des Detektorfeldes wird dann die Ankunftszeit des Reflexpulses am jeweiligen Detektor ermittelt. Der Detektor kann dabei eine sog. TOF-Kamera sein.
• Noch eine weitere Alternative zum Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts besteht darin, das Beobachtungsobjekt mit einem strukturierten Lichtmuster zu beleuchten und aus dem Verlauf der Struktur in dem wenigstens einen elektronischen Bild des Beobachtungsobjekts die Topographie des Beobachtungsobjekts zu ermitteln.
• Noch eine weitere Alternative zum Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts besteht darin, die Topographie mittels optischer Kohärenztopographie (OCT, optical coherence tomography) zu ermitteln.
• Wenn das Mikroskop ein Mikroskop ist, welches einen Hauptbeobachterstrahlengang, insbesondere einen solchen mit einem ersten und einem zweiten stereoskopischen Hauptbeobachter-Teilstrahlengang, und einen Mitbeobachterstrahlengang, insbesondere einen solchen mit einem ersten und einem zweiten stereoskopischen Mitbeobachter-Teilstrahlengang, umfasst, kann in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zuerst ein Ausrichten des Mikroskops derart erfolgen, dass der mit dem Hauptbeobachterstrahlengang des Mikroskops sichtbare Bereich des Bodens des tiefen Kanals maximiert wird, bevor ein Variieren der Ausrichtung des Mikroskops unter der Nebenbedingung, dass der mit dem Hauptbeobachterstrahlengang des Mikroskops sichtbare Bereich des tiefen Kanals für den Hauptbeobachterstrahlengang maximal bleibt, derart erfolgt, dass unter Einhaltung der Nebenbedingung der mit dem Mitbeobachterstrahlengang des Mikroskops sichtbare Bereich des Bodens des tiefen Kanals maximal wird. Diese Ausgestaltung des Verfahrens ist insbesondere beim Ausrichten von Operationsmikroskopen vorteilhaft, da diese häufig neben einem Hauptbeobachterstrahlengang noch einen Mitbeobachterstrahlengang besitzen.
• Im erfindungsgemäßen Verfahren kann zudem auch die Beleuchtung des Bodens des tiefen Kanals optimiert werden.
• Ein erfindungsgemäßes Mikroskopsystem umfasst:
• – ein Mikroskop mit einem Beobachtungsstrahlengang mit wenigstens einer Kamera zum Gewinnen wenigstens eines elektronischen Bildes von einem Beobachtungsobjekt mit tiefen Kanal,
• – eine motorisierte Aufhängung und/oder ein motorisiertes Stativ, an der bzw. dem das Mikroskop aufgehängt ist,
• – eine Erfassungseinheit zum Erfassen der Fokustiefe,
• – eine mit der Erfassungseinheit zum Empfang der erfassten Fokustiefe sowie mit der wenigstens einen Kamera zum Empfang des wenigstens einen elektronischen Bildes verbundene Bildverarbeitungseinheit, die auf der Basis einer Information über die Lage des Bodens des tiefen Kanals und der empfangenen Fokustiefe in dem wenigstens einen elektronischen Bild denjenigen Bildausschnitt ermittelt, der den Boden des tiefen Kanals im wenigstens einen elektronischen Bild darstellt, und eine derartige Ausrichtung des Mikroskops ermittelt, dass in dem wenigstens einen elektronische Bild ein maximaler Ausschnitt des Bodens des tiefen Kanals sichtbar ist und,
• – eine mit der Bildverarbeitungseinheit zum Empfang der ermittelten Ausrichtung verbundene und mit der motorisierten Aufhängung und/oder dem motorisierten Stativ zur Abgabe von Steuersignalen verbundene Steuereinheit, die anhand der ermittelten Ausrichtung Steuersignale generiert, die motorisierten Aufhängung und/oder das motorisierten Stativ dazu veranlassen, das Mikroskop entsprechend auszurichten.
• Mit dem erfindungsgemäßen Mikroskopsystem, das insbesondere als Operationsmikroskopsystem ausgestaltet sein kann, kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden. Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden daher auch mit dem erfindungsgemäßen Mikroskopsystem realisiert.
• Das erfindungsgemäße Mikroskopsystem kann insbesondere ein Mikroskop umfassen, in dem der Beobachterstrahlengang einen ersten stereoskopischen Teilstrahlengang und einen zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang umfasst. Aus dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang wird dann ein erstes elektronisches stereoskopisches Teilbild gewonnen. Entsprechend wird aus dem zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang ein zweites elektronisches stereoskopisches Teilbild gewonnen. Die Bildverarbeitungseinheit ermittelt dann im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild auf der Basis der Information über die Lage des Bodens im tiefen Kanal und der empfangenen Fokustiefe denjenigen ersten Bildausschnitt der den Boden des tiefen Kanals im ersten stereoskopischen Teilbild darstellt. Entsprechend ermittelt die Bildverarbeitungseinheit im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild auf der Basis der Information über die Lage des Bodens im tiefen Kanal und der empfangenen Fokustiefe denjenigen zweiten Bildausschnitt, der den Boden des tiefen Kanals im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild darstellt. Anhand des ersten Bildausschnittes und des zweiten Bildausschnittes ermittelt die Bildverarbeitungseinheit dann eine derartige Ausrichtung des Mikroskops, dass sowohl im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild als auch im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild ein maximaler Ausschnitt des Bodens des tiefen Kanals sichtbar ist. Diese Ausgestaltung des Mikroskopsystems ermöglicht es, die Sichtbarkeit des Bodens in beiden stereoskopischen Teilstrahlengängen zu maximieren.
• Im erfindungsgemäßen Mikroskopsystem, insbesondere wenn dieses als Operationsmikroskopsystem ausgestaltet ist, kann zudem der Beobachterstrahlengang einen Hauptbeobachterstrahlengang mit wenigstens einer Kamera umfassen, insbesondere einen solchen mit einem ersten und einem zweiten stereoskopischen Hauptbeobachter-Teilstrahlengang und jeweils einer Kamera in den beiden Teilstrahlengängen, sowie einen Mitbeobachterstrahlengang mit wenigstens einer Kamera, insbesondere einen solchen mit einem ersten und einem zweiten stereoskopischen Mitbeobachter-Teilstrahlengang und mindestens einer Kamera zur Aufnahme jeweils eines Bildes in den Teilstrahlengängen. Es kann hierbei insbesondere auch eine HD-Kamera genutzt werden, auf deren Chip die beiden Teilbilder nebeneinander abgebildet werden. Die Bildverarbeitungseinheit kann dann dazu ausgestaltet sein, zuerst das Mikroskop derart auszurichten, dass der mit dem Hauptbeobachterstrahlengang sichtbare Bereich des Bodens des tiefen Kanals maximal ist, bevor sie die Ausrichtung des Mikroskops unter der Nebenbedingung, dass der mit dem Hauptbeobachterstrahlengang sichtbare Bereich des tiefen Kanals maximal bleibt, so lange variiert, bis der mit dem Mitbeobachterstrahlengang sichtbare Bereich des Bodens des tiefen Kanals maximal ist. Dadurch kann auch die Sichtbarkeit des Bodens des tiefen Kanals im Mitbeobachterstrahlengang soweit möglich maximiert werden, ohne dabei die Sichtbarkeit des Bodens im Hauptbeobachterstrahlengang zu verschlechtern.
• Das erfindungsgemäße Mikroskopsystem kann zudem eine Topographieeinheit zum Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts mit dem tiefen Kanal umfassen.
• Die Sichtbarkeit des Bodens des tiefen Kanals im Beobachtungsstrahlengang ist umso besser, je besser der Boden ausgeleuchtet ist. In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mikroskopsystems umfasst dieses daher auch eine Beleuchtungseinheit und eine Optimierungseinrichtung zum Optimieren der Beleuchtung des Bodens des tiefen Kanals,
• Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
• 1 zeigt ein Beispiel für ein Operationsmikroskop, wie es im Rahmen eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems zur Anwendung kommen kann.
• 2 zeigt ein Beispiel für ein Stativ, wie es im Rahmen eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems zur Anwendung kommen kann.
• 3 zeigt die Freiheitsgrade, welche das Stativ aus 2 zur Verfügung stellt.
• 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Operationsmikroskopsystem.
• 5 zeigt anhand eines Ablaufdiagramms ein erstes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren.
• 6 zeigt ein erstes Beispiel für die Ausrichtung eines Operationsmikroskops im Rahmen des in 5 dargestellten Verfahrens.
• 7 zeigt ein zweites Beispiel für die Ausrichtung eines Operationsmikroskops im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• 8 zeigt ein zweites Beispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Operationsmikroskopsystem.
• 9 zeigt anhand eines Ablaufdiagramms ein zweites Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren.
• 10 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Operationsmikroskopsystem.
• 11 zeigt schematisch die Pupillen für eine Konfiguration eines Operationsmikroskops mit einem Hauptbeobachterstrahlengang und einem Mitbeobachterstrahlengang.
• 12 zeigt eine Skizze, die die Problematik des Beobachtens von Böden tiefer Kanäle verdeutlicht.
• Nachfolgend werden mit Bezug auf die 1 bis 3 ein Beispiel für ein Operationsmikroskop und ein Beispiel für ein Stativ beschrieben, wie sie im erfindungsgemäßen Mikroskopsystem Verwendung finden können, bevor Beispiele für erfindungsgemäß ausgestaltete Operationsmikroskopsysteme und Verfahren zum automatisierten Ausrichten von Mikroskopen am Beispiel der Ausrichtung von Operationsmikroskopen beschrieben werden.
• Das Operationsmikroskop 1 umfasst ein Objektiv 5, das einem Objektfeld 3 in einem Beobachtungsobjekt zuzuwenden ist und das im vorliegenden Beispiel als eine aus wenigstens zwei miteinander verkitteten Teillinsen aufgebaute Achromatlinse dargestellt ist. Das Objektfeld, hier der Boden 4 eines tiefen Operationskanals, wird in der Brennebene des Objektivs 5 angeordnet, so dass es nach Unendlich abgebildet wird, also ein vom Boden 4 ausgehendes divergentes Strahlenbündel 7 bei seinem Durchgang durch das Objektiv 5 in ein paralleles Strahlenbündel 9 umgewandelt wird.
• Statt lediglich einer Achromatlinse, wie sie im vorliegenden Beispiel als Objektiv 5 Verwendung findet, kann auch ein Objektivlinsensystem aus mehreren Einzellinsen Verwendung finden, etwa ein so genanntes Vario-Objektiv, mit dem sich die Schnittweite des Operationsmikroskops 1, d.h. der Abstand der Brennebene vom Objektiv 5, variieren lässt. Durch Variieren der Schnittweite kann ein Operationsmikroskop 1 mit Vario-Objektiv an unterschiedliche Arbeitsabstände angepasst werden, ohne dass die Position des Operationsmikroskops 1 selbst verändert zu werden braucht. Auch in einem solchen Vario-System wird das in der Brennebene angeordnete Objektfeld 4 nach Unendlich abgebildet, so dass auch bei einem Vario-Objektiv beobachterseitig eine paralleles Strahlenbündel vorliegt.
• Beobachterseitig des Objektivs 5 ist eine Vergrößerungsvorrichtung 11A, 11B angeordnet, die entweder wie im dargestellten Beispiel als Zoom-System zur stufenlosen Änderung des Vergrößerungsfaktors oder als so genannter Galilei-Wechsler zur stufenweisen Änderung des Vergrößerungsfaktors ausgebildet sein kann. In einem Zoom-System, das beispielhaft als eine Linsenkombination mit drei Linsen dargestellt ist, können die beiden objektseitigen Linsen verschoben werden, um den Vergrößerungsfaktor zu variieren. Tatsächlich kann das Zoom-System aber auch mehr als drei Linsen, bspw. vier oder mehr Linsen aufweisen, wobei dann beide äußeren Linsen fest angeordnet sein können. In einem Galilei-Wechsler existieren dagegen mehrere feste Linsenkombinationen, die unterschiedliche Vergrößerungsfaktoren repräsentieren und im Wechsel in den Strahlengang eingebracht werden können. Sowohl ein Zoom-System, als auch ein Galilei-Wechsler wandeln ein objektseitiges paralleles Strahlenbündel in ein beobachterseitiges paralleles Strahlenbündel mit einem anderen Bündeldurchmesser um. Die Vergrößerungsvorrichtung 11A, 11B ist dabei häufig bereits Teil des binokularen Strahlengangs des Operationsmikroskops 1, d.h. er weist eine eigene Linsenkombination für jeden stereoskopischen Beobachtungsteilstrahlengang des Operationsmikroskops 1 auf.
• An die Vergrößerungsvorrichtung 11A, 11B schließt sich beobachterseitig eine Auskopplungsanordnung 8A, 8B mit Strahlteilerprismen 10A, 10B an, mit deren Hilfe aus jedem stereoskopischen Teilstrahlenbündel 9A, 9B jeweils ein Teil ausgekoppelt und an eine an den entsprechenden Teilstrahlengang des Operationsmikroskops 1 angeschlossene Kamera 21A, 21B mit einem digitalen Bildsensor 23A, 23B weitergeleitet wird. Die Kameras 21A, 21B, die an die Auskopplungsanordnung 8A, 8B unter Zwischenschaltung von Kameraadaptern 19A, 19B, mit denen eine Brennweitenanpassung erfolgt, gekoppelt sind, sind mit einer Bildverarbeitungseinheit 50 verbunden (siehe 4 und 7), an die mittels der Bildsensoren 23A, 23B generierte digitale Bilder ausgegeben werden.
• Das Operationsmikroskop 1 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel zudem Displays 37A, 37B, auf denen Einblendbilder zum Einblenden in die Beobachtungsteilstrahlengänge dargestellt werden können. Jedem Display 37A, 37B ist eine Einblendoptik 39A, 39B und ein Strahlteilerprisma 15A, 15B einer Einkopplungsanordnung 13A, 13B zugeordnet, mit deren Hilfe in dem zu einem Binokulartubus 27 führenden Teil des Beobachtungsstrahlengangs des Operationsmikroskops 1 ein vom einem Display 37A, 37B ausgehendes, ein Einblendbild repräsentierendes Strahlenbündel dem entsprechenden stereoskopischen Teilstrahlenbündel 9A, 9B überlagert werden kann.
• Der Binokulartubus 27, der sich beobachterseitig an die Einkopplungsanordnung 13A, 13B anschießt, weist zwei Tubusobjektive 29A, 29B auf, welche das jeweilige parallele Strahlenbündel 9A, 9B auf eine Zwischenbildebene 31A, 31B fokussieren, also das Beobachtungsobjekt 3 auf die jeweilige Zwischenbildebene 31A, 31B abbilden. Die in den Zwischenbildebenen 31A, 31B befindlichen Zwischenbilder werden schließlich von Okularlinsen 35A, 35B wiederum nach Unendlich abgebildet, so dass ein Chirurg das Zwischenbild mit entspanntem Auge betrachten kann. Außerdem erfolgt im Binokulartubus mittels eines Spiegelsystems oder mittels Prismen 33A, 33B eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den beiden Teilstrahlenbündeln 9A, 9B, um diesen an den Augenabstand des Betrachters anzupassen. Mit dem Spiegelsystem oder den Prismen 33A, 33B erfolgt zudem eine Bildaufrichtung.
• Das Operationsmikroskop 1 ist auch mit einer Beleuchtungsvorrichtung 40 ausgestattet, mit der das Objektfeld 4 mit Beleuchtungslicht beleuchtet werden kann. Hierzu weist die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichtquelle 41, etwa eine Halogenglühlampe, Gasentladungslampe, eine oder mehrere LEDs, etc. auf. Die Lichtquelle 41 kann unmittelbar am Operationsmikroskop 1 oder vom Operationsmikroskop 1 entfernt, etwa am Mikroskopstativ, angeordnet sein. Das Licht der Lichtquelle 41 wird bei entfernter Anordnung mittels eines Lichtleiters zum Operationsmikroskop 1 geleitet.
• Das von der Lichtquelle 41 stammende Licht wird über einen Umlenkspiegel 43 in Richtung auf das Objektfeld 4 gelenkt. Im dem in dem in 1 gezeigten Operationsmikroskop 1 ist der Beleuchtungsstrahlengang als sog. 0°-Beleuchtung ausgeführt. Bei einer solchen wird der Beleuchtungsstrahlengang mittels des Umlenkspiegels 43 zwischen den beiden Teilstrahlengängen 9A, 9B durch das Objektiv 5 hindurch entlang der optischen Achse des Objektivs 5 – oder in einem Winkel kleiner 6° zur optischen Achse des Objektivs 5 – in Richtung auf das Objektfeld 4 in das Hauptobjektiv 5 eingekoppelt. Aufgrund des geringen Winkels zur optischen Achse des Hauptobjektivs 5 kann das Beleuchtungslicht auch durch einen engen Operationskanal zu einem am Boden 4 des tiefen Operationskanals gelegenen Objektfeld gelangen. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Beleuchtungsstrahlengang vorhanden sein, der eine sogenannte koaxiale Beleuchtung ermöglicht. In der koaxialen Beleuchtung sind ein erster Beleuchtungsteilstrahlengang und ein zweiter Beleuchtungsteilstrahlengang vorhanden, die über einen oder mehrere Strahlteiler koaxial oder in einem keinen Winkel (kleiner 6°) zu den optischen Achsen der Beobachtungsteilstrahlengänge, also koaxial mit den stereoskopischen Teilstrahlenbünden 9A, 9B, in das Operationsmikroskop 1 eingekoppelt werden. Wie mit der 0°-Beleuchtung kann auch mit der koaxialen Beleuchtung das Beleuchtungslicht durch einen engen Operationskanal zu einem am Boden 4 des tiefen Operationskanals gelegenen Objektfeld gelangen.
• Zusätzlich kann im Operationsmikroskop 1 auch ein Beleuchtungsstrahlengang realisiert sein, der als sog. Schrägbeleuchtung ausgeführt ist. In einer solchen Schrägbeleuchtung verläuft der Strahlengang in einem relativ großen Winkel (6° oder mehr) zur optischen Achse des Objektivs 5 und kann vollständig außerhalb des Objektivs 5 verlaufen. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Beleuchtungsstrahlengang der Schrägbeleuchtung durch einen Randbereich des Objektivs 5 hindurch verlaufen zu lassen. Mit der Schrägbeleuchtung lässt sich bspw. das Beobachtungsobjekt 3 im Umfeld des Operationssitus (der durch den Boden 4 des tiefen Operationskanals gegeben ist) beleuchten.
• Das Operationsmikroskop 1 ist an einem motorisierten Stativ befestigt. Nachfolgend werden das Stativ 101 sowie die vom Stativ 101 für die Bewegung des Operationsmikroskops 1 zur Verfügung gestellten Freiheitsgrade anhand der 2 und 3 näher erläutert.
• In dem in 2 gezeigten Beispiel für ein Stativ 101 ruht das Stativ auf einem Stativfuß 105, an dessen Unterseite Rollen 106 vorhanden sind, die ein Verfahren des Stativs 101 ermöglichen. Um ein ungewolltes Verfahren des Stativs 101 zu verhindern, besitzt der Stativfuß 205 außerdem eine Fußbremse 107.
• Das eigentliche Stativ 101 umfasst als Stativglieder eine höhenverstellbare Stativsäule 108, einen Tragarm 109, einen Federarm 110, und eine Mikroskopaufhängung 111, welche ihrerseits ein Verbindungselement 113, einen Schwenkarm 115 und einen Haltearm 114 umfasst. Die Freiheitsgrade, welche die Stativglieder zum Positionieren des Operationsmikroskops 1 zur Verfügung stellen, sind in 3 gezeigt. Der Tragarm 109 ist an seinem einen Ende um eine Achse A drehbar mit der Stativsäule 108 verbunden. Am anderen Ende des Tragarms 109 ist ein Ende des Federarms 110 um eine zur Achse A parallele Achse B drehbar befestigt, so das der Tragarm 109 und der Federarm 110 einen Gelenkarm bilden. Das andere Ende des Federarms 110 ist von einem Kippmechanismus gebildet (nicht dargestellt), an dem die Mikroskopaufhängung 111 befestigt ist und der ein Verkippen der Mikroskopaufhängung 111 um die Achse C ermöglicht.
• Die Mikroskopaufhängung 111 weist eine Drehachse D, eine Schwenkachse E sowie eine Kippachse F auf, um die sich das Mikroskop 1 drehen, schwenken bzw. verkippen lässt. Mit einem Verbindungselement 113 ist die Mikroskopaufhängung 111 am äußeren Ende des Federarms 110 um die Drehachse D drehbar befestigt. Die Drehachse D erstreckt sich entlang des Verbindungselementes 113. An das Verbindungselement 113 schließt sich ein Schwenkarm 115 an, mit dessen Hilfe sich ein am Schwenkarm 115 angebrachter Haltearm 114 um die Schwenkachse E schwenken lässt. Die Schwenkachse E erstreckt sich durch den Schwenkarm 115. Der Winkel zwischen Schwenkarm 115 und Verbindungselement 113, d.h. der Winkel zwischen der Schwenkachse E und der Drehachse D, kann mittels einem zwischen dem Verbindungsteil 113 und dem Schwenkarm 115 angeordneten Verstellmechanismus variiert werden. Durch den Haltearm 114 verläuft senkrecht zur Darstellungsebene die Kippachse F, die ein Verkippen des Operationsmikroskops 1 ermöglicht. Das Operationsmikroskop 1 ist mittels einer nicht dargestellten Mikroskophalterung am Haltearm 114 befestigt.
• Die Bewegung des Stativs 101 und der Aufhängung 111 um die beschrieben Achsen erfolgt motorisiert anhand von Steuersignalen, die von einer Steuereinheit an entsprechende Aktoren im Stativ 101 bzw. der Halterung 111 ausgegeben werden.
• Nachfolgend wird mit Bezug auf 4 ein erfindungsgemäß ausgebildetes Operationsmikroskopsystem beschrieben. Das Operationsmikroskopsystem umfasst ein Operationsmikroskop 1 welches wenigstens einen Beobachterstrahlengang mit einer Kamera 21A, 21B zum Gewinnen eines elektronischen Bildes insbesondere von einem Beobachtungsobjekt 3 mit einem tiefen Operationskanal aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kommt ein Operationsmikroskop 1 zum Einsatz, wie es mit Bezug auf 1 beschrieben worden ist. Der Beobachterstrahlengang ist dementsprechend ein stereoskopischer Beobachterstrahlengang mit einem ersten und einen zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang. Aus jedem der beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge wird ein Strahlenbündel in Richtung auf eine digitale Kamera 21A, 21B ausgekoppelt, mit denen das jeweilige stereoskopische Teilbild aufgenommen und in ein elektronisches stereoskopisches Teilbild umgewandt wird.
• Als Stativ kommt ein motorisch angetriebenes Stativ 101 zur Anwendung, wie es mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben worden ist. Dieses erhält seine Steuersignale von einer Steuereinheit 201, welche mit einer Bildverarbeitungseinheit 203 verbunden ist. Die Bildverarbeitungseinheit 203 ist außer mit der Steuereinheit 201 zum Empfang der elektronischen stereoskopischen Teilbilder auch mit den Kameras 21A, 21B verbunden. Darüber hinaus ist die Bildverarbeitungseinheit 203 mit einer Verarbeitungseinheit 205 verbunden, welche auf der Basis der Topographie eines mit dem Operationsmikroskop 1 beobachteten Beobachtungsobjekts 3 mit einem tiefen Operationskanal sowie der am Operationsmikroskop eingestellten Fokustiefe die Lage des Bodens 4 des tiefen Operationskanals im Koordinatensystem des Operationsmikroskops 1 ermittelt. Die eingestellte Fokustiefe des Operationsmikroskops 1 empfängt die Verarbeitungseinheit 205 von einer Erfassungseinheit 207 des Operationsmikroskops 1, welche die eingestellte Fokustiefe erfasst und ein elektronisches Signal ausgibt, das die erfasste Fokustiefe repräsentiert. Die Topographie des Beobachtungsobjekts 3 empfängt die Verarbeitungseinheit 205 in Form die Topographie repräsentierender elektronischer Signale von einer mit der Verarbeitungseinheit 205 verbundenen Topographieeinheit 209. Außer mit der Verarbeitungseinheit 205 ist die Topographieeinheit 209 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Empfang der elektronischen stereoskopischen Teilbilder auch mit den Kameras 21A, 21B des Operationsmikroskops 1 verbunden.
• Mit dem in 4 gezeigten Operationsmikroskopsystem ist ein automatisiertes Ausrichten des Operationsmikroskops 1 im Hinblick auf die Sichtbarkeit des Bodens 4 des tiefen Operationskanals möglich. Wie diese Ausrichtung geschieht, wird mit Bezug auf 5 anhand eines ersten Ausführungsbeispiels für das automatisierte Ausrichten des Operationsmikroskops beschrieben. Die 5 zeigt dabei ein Ablaufdiagramm, welches die einzelnen Schritte beim Ausrichten des Operationsmikroskops 1 darstellt. In einem ersten Schritt S1 werden mit Hilfe der Kameras 21A, 21B des Operationsmikroskops 1 elektronische stereoskopische Teilbilder vom Beobachtungsobjekt 3 gewonnen, die dann an die Topographieeinheit 209 und die Bildverarbeitungseinheit 203 ausgegeben werden. In der Topographieeinheit 209 wird anhand der empfangenen elektronischen stereoskopischen Teilbilder die Topographie des Beobachtungsobjekts 3 im Koordinatensystem des Operationsmikroskops 1 mit Hilfe eines Triangulationsverfahrens ermittelt. Die ermittelte Topographie wird in Form eines die Topographie repräsentierenden elektronischen Signals an die Verarbeitungseinheit 205 weiter gegeben. Parallel dazu erfasst die Erfassungseinheit 207 in Schritt S3 die am Operationsmikroskop 1 eingestellte Fokustiefe und gibt ein die erfasste Fokustiefe repräsentierendes elektronisches Signal an die Verarbeitungseinheit 205 aus. Obwohl die Schritte des Ermittelns der Topographie und des Erfassens der Fokustiefe im vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens parallel ausgeführt werden, können diese Schritte auch sequentiell ausgeführt werden.
• In Schritt S4 ermittelt die Verarbeitungseinheit 205 auf der Basis des von der Topographieeinheit 209 empfangenen, die Topographie des Beobachtungsobjekts 3 repräsentierenden Signals und des von der Erfassungseinheit 207 empfangenen, die am Operationsmikroskop 1 eingestellte Fokustiefe repräsentierenden Signals die Lage des Bodens 4 des tiefen Operationskanals in den elektronischen stereoskopischen Teilbildern und gibt ein die Lage des Bodens 4 des tiefen Operationskanals repräsentierendes Signal aus. Dieses Signal wird von der Bildverarbeitungseinheit 203 empfangen, die außerdem die elektronischen stereoskopischen Teilbilder von den Kameras 21A, 21B empfängt. Auf der Basis der Lage des Bodens 4 des tiefen Operationskanals im Beobachtungsobjekt 3 in den elektronischen stereoskopischen Teilbildern ermittelt die Bildverarbeitungseinheit 203 eine derartige Ausrichtung des Operationsmikroskops 1, d.h. eine derartige Position und/oder eine derartige Orientierung des Operationsmikroskops 1, dass der in den stereoskopischen Teilbildern des Beobachterstrahlengangs sichtbare Bereich des Bodens 4 des tiefen Operationskanals maximiert wird (Schritt S5). Anschließend gibt die Bildverarbeitungseinheit 203 ein die ermittelte Ausrichtung des Operationsmikroskops 1 repräsentierendes elektronisches Signal an die Steuereinheit 201 aus, die dann in Schritt S6 das Operationsmikroskop 1 mit Hilfe des Stativs 101 entsprechend der in dem von der Bildverarbeitungseinheit 203 empfangenen Signal ausrichtet.
• Mit Bezug auf 6 wird nun ein mögliches Verfahren zum Auffinden der optimalen Position und/oder der optimalen Orientierung des Operationsmikroskops 1 beschrieben. 6 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung die mit dem Beobachterstrahlengang des Operationsmikroskops 1 gewonnenen stereoskopischen Teilbilder 210A, 210B sowie den Boden 4 des tiefen Operationskanals, wie er in den stereoskopischen Teilbildern 210A, 210B nach einer Grobausrichtung des Operationsmikroskops 1 zu sehen ist. Die Figur zeigt dabei die Darstellung des Bodens 4 in den stereoskopischen Teilbildern 210A, 210B während verschiedener Stufen der Ausrichtung des Operationsmikroskops 1, die mit den römischen Ziffern I bis III bezeichnet sind. Die schraffierte Fläche zeigt jeweils den in den stereoskopischen Teilbildern 210A, 210B sichtbaren Abschnitt des Bodens 4 des tiefen Operationskanals.
• Nach einer ersten Grobausrichtung des Operationsmikroskops 1 sind in beiden stereoskopischen Teilbildern 210A, 210B Ausschnitte des Bodens 4 des tiefen Operationskanals zu sehen (Abschnitt I von 6). Die in den stereoskopischen Teilbildern 210A, 210B dargestellten Ausschnitte des Bodens 4 weisen jedoch entlang der Linie 212 einen unterschiedlichen Versatz V zur Mittellinie M des jeweiligen Bildes auf, so dass die beiden Ausschnitte in den stereoskopischen Teilbildern unterschiedlich sind. In einem ersten Schritt des Ausrichteverfahrens ermittelt die Bildverarbeitungseinheit 203 nunmehr den Versatz V der Ausschnitte des Bodens 4 in den stereoskopischen Teilbildern 210A, 210B und eine Verschiebung des Operationsmikroskops 1 entlang der Linie 212 des Versatzes, die dazu führt, dass der Versatz V zur Mitttellinie M des jeweiligen Bildes in beiden Bildern gleich groß ist, d.h. der Versatz zwischen den beiden Teilbildern minimiert ist. Die Darstellung des Bodens 4 des tiefen Operationskanals in den stereoskopischen Teilbildern 210A, 210B nach einer entsprechenden Verschiebung des Operationsmikroskops 1 entlang der Linie des Versatzes 212 ist schematisch in Abschnitt II von 6 dargestellt. Wie in Abschnitt II dargestellt ist, führt die Verschiebung dazu, dass in beiden stereoskopischen Teilbildern 210A, 210B jeweils ein gleichgroßer Ausschnitt des Bodens 4 des tiefen Operationskanals zu sehen ist.
• Anschließend ermittelt die Bildverarbeitungseinheit 203 eine Verschiebung des Operationsmikroskops 1 senkrecht zur Linie 212 des Versatzes derart, dass der in den stereoskopischen Teilbildern 210A, 210B sichtbare Ausschnitt des Bodens 4 des tiefen Operationskanals maximal wird. Die Darstellung des Bodens 4 des tiefen Operationskanals in den stereoskopischen Teilbildern 210A, 210B nach einer entsprechenden Verschiebung des Operationsmikroskops 1 ist im Abschnitt III der 6 gezeigt. Die Verschiebungen parallel und senkrecht zur Linie 212 des Versatzes werden von der Bildverarbeitungseinheit 203 in Form die Verschiebung repräsentierender Signale an die Steuereinheit 201 ausgegeben, die anhand der empfangenen Signale geeignete Steuersignale für das motorisierte Stativ 101 ausgibt, anhand derer das Stativ 101 das Operationsmikroskop 1 dann ausrichtet.
• In dem beschriebenen Verfahren können nach der Grobausrichtung des Operationsmikroskops 1 zuerst die Verschiebungen des Operationsmikroskops 1 parallel und senkrecht zur Linie 212 des Versatzes zwischen den in den stereoskopischen Teilbildern 210A, 210B dargestellten Ausschnitten des Bodens 4 des tiefen Operationskanals berechnet werden, bevor die Ausrichtung des Operationsmikroskops 1 in einem einzigen Ausrichteschritt erfolgt. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, am Operationsmikroskop 1 in einem ersten Ausrichteschritt zuerst eine die Verschiebung parallel zur Linie 212 des Versatzes repräsentierende Ausrichtung vorzunehmen, bevor die Bildverarbeitungseinheit 203 die Verschiebung senkrecht zur Linie 212 des Versatzes ermittelt. Das Ausrichten des Operationsmikroskops 1 senkrecht zur Linie des Versatzes 212 erfolgt dann in einem zweiten Ausrichteschritt. Zudem besteht die Möglichkeit, die Ausrichtung parallel und senkrecht zur Linie 212 des Versatzes jeweils in kleinen Schritten vorzunehmen und anhand nach jedem Schritt neu aufgenommener stereoskopischer Teilbilder 210A, 210B die weitere benötigte Verschiebung neu zu berechnen. Auf diese Weise entsteht eine Rückkopplungsschleife, mit der das Ausrichten des Operationsmikroskops 1 überwacht werden kann.
• Die mit Bezug auf 6 beschriebene Vorgehensweise zum Ausrichten des Operationsmikroskops 1 ist jedoch lediglich eine von einer Mehrzahl möglicher Vorgehensweisen zum Ausrichten des Operationsmikroskops 1. Eine alternative Vorgehensweise besteht zum Beispiel darin, die beiden stereoskopischen Teilbilder rigide zu registrieren. Beim rigiden Registrieren der stereoskopischen Teilbilder wird eine Transformation ermittelt, welche dazu führt, dass die in den beiden stereoskopischen Teilbildern dargestellten Szenen eine möglichst große Ähnlichkeit zueinander aufweisen. Bei einer rigiden Transformation, die zur rigiden Registrierung Verwendung findet, sind dabei nur Translationen und Rotationen zugelassen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann dabei auf die Rotationen verzichtet werden, da die Szenen in den stereoskopischen Teilbildern nicht gegeneinander verdreht sind. Zum Ermitteln derjenigen Transformation, welche zur größten Ähnlichkeit zwischen den in den beiden stereoskopischen Teilbildern dargestellten Szenen führt, wird ein Distanzmaß, welches Unterschiede zwischen den Szenen mit einem festzulegenden Maß bestraft, definiert. Das Distanzmaß zwischen den beiden Szenen wird dann mittels eines Variationsverfahrens minimiert. Im Rahmen des Variationsverfahrens werden Parameter der Transformation, im vorliegenden Ausführungsbeispiel bspw. die Länge der Strecken zweier zueinander senkrechter Translationen, so lange variiert, bis diejenigen Parameterwerte, also diejenigen Streckenlängen gefunden sind, für die das Distanzmaß minimal ist. Aus den Streckenlängen, für die das minimale Distanzmaß aufgefunden wurde, kann die Bildverarbeitungseinheit 203 dann diejenige Verschiebung des Operationsmikroskops 1 ermitteln, die nötig ist, um die zur Minimierung des Distanzmaßes benötigte Verschiebung der stereoskopischen Teilbilder relativ zueinander in der Realität vorzunehmen.
• Wenn beim Ausrichten des Operationsmikroskops 1 nicht nur die Position des Operationsmikroskops 1 optimiert werden soll, sondern auch dessen Orientierung, besteht die Möglichkeit, das Verfahren derart zu erweitern, dass anhand der Topologie des Beobachtungsobjekts 3 eine über die gesamte Bodenfläche 4 des tiefen Operationskanals gemittelte Oberflächennormale berechnet wird und das Operationsmikroskop 1 dann parallel zur gemittelten Oberflächennormalen orientiert wird.
• Ein weiteres Verfahren zum Maximieren des in den stereoskopischen Teilbildern des Beobachterstrahlengangs sichtbaren Bereichs des Bodens 4 eines tiefen Operationskanals besteht darin, beim Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts 3 nach fehlenden Korrespondenzen zwischen den in den stereoskopischen Teilbildern dargestellten Szenen zu suchen. Derartige fehlende Korrespondenzen entstehen, wenn die Szenen in beiden stereoskopischen Teilbildern unterschiedlich sind. Je größer die Unterschiede in den Szenen sind, desto mehr fehlende Korrespondenzen sind vorhanden. Beispielsweise durch iteratives Ausrichten des Operationsmikroskops 1 können die fehlenden Korrespondenzen minimiert werden, was im Ergebnis dazu führt, dass der in den stereoskopischen Teilbildern sichtbare Bereich des Bodens 4 des tiefen Operationskanals maximal ist.
• Wenn zum Offenhalten eines tiefen Operationskanals beispielsweise ein Trokar Verwendung findet, kann das Ausrichten der Orientierung des Operationsmikroskops statt an einer gemittelten Oberflächennormalen des Bodens 4 des tiefen Operationskanals auch an der Längsachse A der Hülse 214 des Trokars erfolgen, wie dies in 7 dargestellt ist. Dabei wird ausgenutzt, dass die Längsachse A der Trokarhülse 214 im Wesentlichen einer gemittelten Oberflächennormalen des Bodens 4 des tiefen Operationskanals entspricht.
• Ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Operationsmikroskopsystem wird nachfolgend mit Bezug auf 8 beschrieben. Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels, die sich nicht von Elementen des ersten Ausführungsbeispiels unterscheiden, sind in 8 mit denselben Bezugsziffern wie die entsprechenden Elemente in 4 bezeichnet und werden nicht noch einmal erläutert, um Wiederholungen zu vermeiden.
• Das in 8 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Operationsmikroskopsystem unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Operationsmikroskopsystem dadurch, dass zum Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjektes 3 nicht die elektronischen stereoskopischen Teilbilder 210A, 210B herangezogen werden. Stattdessen ist das Operationsmikroskop 1 mit einer Topographieeinheit 215 ausgestattet, welche die Topographie des Beobachtungsobjekts ohne Zuhilfenahme der elektronischen stereoskopischen Teilbilder 210A, 210B ermittelt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Topographieeinheit 215 um einen chromatisch kodierten konfokalen Sensor. In einem konfokalen Sensor befindet sich vor einer Lichtquelle eine sehr kleine Lochblende, die als näherungsweise punktförmige Lichtquelle dient. Diese punktförmige Lichtquelle wird mithilfe einer Abbildungsoptik auf eine Objektebene des Beobachtungsobjekts fokussiert. Von Beobachtungsobjekt reflektiertes oder gestreutes Licht wird von derselben Abbildungsoptik wieder fokussiert, wobei sich am Ort des Fokus eine zweite Lochblende befindet. Licht, das aus der Fokusebene der Abbildungsoptik reflektiert bzw. gestreut wird, wird von der Abbildungsoptik am Ort der zweiten Lochblende erneut fokussiert und kann daher die zweite Lochblende passieren. Licht, das von außerhalb der Fokusebene der Abbildungsoptik stammt, wird von der Abbildungsoptik am Ort der zweiten Lochblende nicht fokussiert, sodass es von der zweiten Lochblende im Wesentlichen geblockt wird. Der Abstand der Fokusebene von der Abbildungsoptik kann nun so lange variiert werden, bis hinter der zweiten Lochblende eine maximale Intensität detektiert wird. Der Abstand der Fokusebene von der Abbildungsoptik repräsentiert dann den Abstand des reflektierenden bzw. streuenden Abschnitts des Beobachtungsobjekts 3 von der Abbildungsoptik. In einem chromatisch kodierten konfokalen Sensor wird eine dispersive Abbildungsoptik verwendet, die für unterschiedliche Wellenlängen unterschiedliche Fokusebenen aufweist. Aus der Wellenlänge des die zweite Lochblende passierenden Lichtes kann dann auf die Lage der Fokusebene im Beobachtungsobjekt 3 geschlossen werden. Durch laterales Scannen des Beobachtungsobjekts 3 mit dem Bild der vor der Lichtquelle angeordneten Lochblende kann mit Hilfe des konfokalen Sensors die Topographie der Beobachtungsobjekts ermittelt werden. Die von der Topographieeinheit 215 ermittelte Topographie wird dann wie im ersten Ausführungsbeispiel an die Verarbeitungseinheit 205 weitergegeben, wo sie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weiter verarbeitet wird.
• Neben der Verwendung einer Topographieeinheit 215, die auf einem chromatisch kodierten konfokalen Sensor beruht, besteht auch die Möglichkeit, eine Topographieeinheit zu verwenden, die auf einer Laufzeitmessung von reflektierten Laserpulsen beruht. Die Laufzeit der Laserpulse hängt dabei von der Entfernung der reflektierenden Oberfläche vom Laser sowie der Entfernung des Detektors für die reflektierten Laserpulse von der reflektierenden Oberfläche ab, sodass aus der Laufzeit die Topographie ermittelt werden kann, wenn das Beobachtungsobjekt mit den Laserpulsen lateral gescannt wird.
• In einer weiteren Alternative kann die Topographieeinheit eine Vorrichtung zum Beleuchten des Beobachtungsobjekts mit einem strukturierten Lichtmuster umfassen. Aus dem Verlauf des Lichtmusters in einem vom Beobachtungsobjekt aufgenommenen Bild kann dann die Topographie des Beobachtungsobjekts ermittelt werden. Der Verlauf der Struktur des Lichtmusters kann beispielsweise aus einem der beiden elektronischen stereoskopischen Teilbilder ermittelt werden.
• In noch einer weiteren Alternative kann die Topographieeinheit auf optischer Kohärenztomografie (OCT optical coherence tomography) beruhen. In einer optischen Kohärenztomografie wird ein Lichtstrahl in einen Messzweig und einen Referenzzweig aufgespalten, wobei der Messzweig auf das Beobachtungsobjekt gerichtet ist und der Referenzzweig zu einem Reflektor führt. Die von dem Beobachtungsobjekt und dem Reflektor reflektierten Strahlen werden dann wieder zusammengeführt, wobei konstruktive Indifferenz auftritt, wenn die Lichtstrahlen im Messzweig und im Referenzzweig dieselbe Strecke zurückgelegt haben. Bei Verwendung von breitbandigem Licht besteht dabei die Möglichkeit, die Weglänge im Referenzzweig wellenlängenabhängig auszugestalten, sodass konstruktive Interferenzen bei verschiedenen Wellenlängen verschiedenen Abständen des Beobachtungsobjekts entsprechen. Durch laterales Scannen des Beobachtungsobjekts mit dem Messstrahl kann dann die Topographie des Beobachtungsobjekts ermittelt werden.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein derartiges automatisiertes Ausrichten des Operationsmikroskops, dass die in den stereoskopischen Teilbildern sichtbare Fläche des Bodens 4 des tiefen Operationskanals maximiert wird, wird nachfolgend mit Bezug auf 9 beschrieben. In einem ersten Schritt 101 dieses Ausführungsbeispiels stellt der das Operationsmikroskop 1 benutzende Arzt das Operationsmikroskop so ein, dass die Bildschärfe in der gewünschten Fokustiefe optimiert ist Mit der eingestellten Fokustiefe erfährt das Operationsmikroskop 1 in Schritt 102 eine vorläufige Ausrichtung derart, dass ein Abschnitt des Bodens 4 des tiefen Operationskanals in den stereoskopischen Teilbildern scharf abgebildet wird. Bereiche des Beobachtungsobjekts 3, die sich nicht in der eingestellten Fokustiefe befinden wie etwa die Wände des tiefen Operationskanals werden aufgrund der geringen Schärfentiefe der Beobachterstrahlengänge von Operationsmikroskopen im elektronischen Bild unscharf dargestellt. Der im elektronischen Bild scharf dargestellte Bereich kann daher mit der sich in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche, nämlich dem Boden 4 des tiefen Operationskanals, gleichgesetzt werden.
• Ausgehend von der vorläufigen Ausrichtung des Operationsmikroskops 1 wird das Operationsmikroskop in Schritt S103 in kleinen Schritten bewegt, und nach jedem Bewegen ermittelt die Bildauswerteeinheit für die stereoskopischen Teilbilder, wie hoch der Anteil der sich in der am Operationsmikroskop 1 ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche an der Gesamtfläche des Bildes ist. Das Ausrichten des Operationsmikroskops 1 und das Ermitteln des Anteils der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche an der Gesamtbildfläche des jeweiligen stereoskopischen Teilbildes wird in Schritt S103 so lange fortgesetzt, bis der Anteil der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche an der Gesamtbildfläche des jeweiligen stereoskopischen Teilbildes maximal ist. Dieses Verfahren kann auch dann zum Einsatz kommen, wenn der Beobachterstrahlengang kein stereoskopischer Beobachterstrahlengang ist. Außerdem kann es zum Einsatz kommen, wenn die Sichtbarkeit des Bodens eines tiefen Operationskanals lediglich in einem von zwei stereoskopischen Teilbildern maximiert werden soll.
• Um das Verfahren zum automatisierten Ausrichten des Operationsmikroskops gemäß dem mit Bezug auf 9 beschriebenen Ausführungsbeispiel durchzuführen wird keine Ermittlung der Topographie des Beobachtungsobjekts 3 und keine Ermittlung der Lage des Bodens des tiefen Operationskanals in Koordinatensystem des Operationsmikroskops 1 benötigt. Das in 4 dargestellte Operationsmikroskopsystem kann daher durch Weglassen der Verarbeitungseinheit 205 und der Topographieeinheit 209 vereinfacht werden. Ein entsprechendes Operationsmikroskopsystem ist in 10 dargestellt. Elemente des in 10 dargestellten Operationsmikroskopsystems die Elementen des in 4 dargestellten Operationsmikroskopsystems entsprechen, sind in 10 mit denselben Bezugsziffern wie in 4 bezeichnet und werden nicht noch einmal erläutert, um Wiederholungen zu vermeiden. Die Beschreibung des in 10 dargestellten Operationsmikroskopsystems beschränkt sich daher auf die Beschreibung der Unterschiede zum in 4 dargestellten Operationsmikroskopsystem. In dem in 10 dargestellten Operationsmikroskopsystem sind die Kameras 21A, 21B lediglich mit der Bildverarbeitungseinheit verbunden. Zudem ist die Erfassungseinheit zum Erfassen der eingestellten Fokustiefe nicht mit einer Verarbeitungseinheit 205, sondern direkt mit der Bildverarbeitungseinheit 203 verbunden. Im Übrigen unterscheidet sich das in 10 dargestellte Operationsmikroskopsystem nicht von dem in 4 dargestellten Operationsmikroskopsystem.
• Das Operationsmikroskopsystem kann anders als in den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen, in denen das Operationsmikroskop lediglich einem einzigen Beobachterstrahlengang umfasst, ein Operationsmikroskop mit einem Hauptbeobachterstrahlengang und einem Mitbeobachterstrahlengang beinhalten. Der Hauptbeobachterstrahlengang und der Mitbeobachterstrahlengang können dabei jeweils grundsätzlich so aufgebaut sein, wie der Strahlengang in dem mit Bezug auf 1 beschriebenen Operationsmikroskop 1. Eine typische Konfiguration eines Operationsmikroskops mit Haupt- und Mitbeobachterstrahlengang, in der die Beobachterpupillen des Hauptbeobachterstrahlengangs und des Mitbeobachterstrahlengangs nicht überlappen, also die stereoskopischen Teilstrahlengänge des Mitbeobachterstrahlengangs und die die stereoskopischen Teilstrahlengänge des Hauptbeobachterstrahlengangs geometrisch voneinander getrennt sind, ist in 11 gezeigt. In dieser Konfiguration, für die 11 schematisch das Hauptobjektiv 218, die Pupillen 220A, 220B des Hauptbeobachterstrahlengangs sowie die Pupillen 222A, 222B des Mitbeobachterstrahlengangs zeigt, sind die stereoskopischen Teilstrahlengänge des Mitbeobachterstrahlengangs um 90 Grad gegenüber den stereoskopischen Teilstrahlengängen des Hauptbeobachterstrahlengangs verdreht. Wenn ein derartiges derartiges Operationsmikroskop Verwendung findet, ist es vorteilhaft, wenn anhand einer der zuvor beschriebenen Vorgehensweisen zuerst das Operationsmikroskop derart ausgerichtet wird, dass der mit dem Hauptbeobachterstrahlengang sichtbare Bereich des Bodens 4 des tiefen Operationskanals maximal ist, bevor eine Ausrichtung des Operationsmikroskops unter der Nebenbedingung, dass der mit dem Hauptbeobachterstrahlengang sichtbare Bereich des Bodens des tiefen Operationskanals maximal bleibt, derart erfolgt, dass auch der mit dem Mitbeobachterstrahlengang sichtbare Bereich des Bodens des tiefen Operationskanals maximal ist. In dem mit Bezug auf 6 beschriebenen Beispiel könnte zum Maximieren des mit dem Mitbeobachterstrahlengang sichtbaren Bereichs des Bodens des tiefen Operationskanals ausgehend von der in Abschnitt III der 6 dargestellten Ausrichtung des Operationsmikroskops eine Verschiebung des Operationsmikroskops senkrecht zur Linie 212 erfolgen. Dadurch kann ggf. wenigstens ein Versatz zwischen den sichtbaren Bereichen des Bodens des tiefen Operationskanals in den stereoskopischen Teilbildern des Mitbeobachterstrahlengangs beseitigt werden. Aufgrund der Nebenbedingung kann es jedoch sein, dass im Mitbeobachterstrahlengang als maximal sichtbarer Bereich des Bodens des tiefen Operationskanals nur einen Ausschnitt des im Hauptbeobachterstrahlengang maximal sichtbaren Bereichs des Bodens des tiefen Operationskanals zu sehen ist.
• Mit den beschriebenen Verfahren kann grundsätzlich auch die Beleuchtung des Bodens des tiefen Operationskanals optimiert werden. Statt des Ausschnitts des Bodens des tiefen Operationskanals wird dann die sichtbare Fläche eines Beleuchtungsflecks auf dem Boden des Operationskanals oder die Bildhelligkeit optimiert. Dadurch kann die Beleuchtungseinheit so eingestellt werden, dass eine optimale Beleuchtung des Bodens eines tiefen Operationskanals erfolgt. Die Steuersignale für das Ausrichten der Beleuchtungseinrichtung können grundsätzlich mit denselben Verfahren ermittelt werden, die zum Ermitteln der Steuersignale für das Ausrichten des Operationsmikroskops verwendet wurden.
• Die vorliegende Erfindung wurde zu Erläuterungszwecken anhand von Ausführungsbeispielen ausführlich beschrieben. Ein Fachmann erkennt jedoch, dass von den beschriebenen Ausführungsbeispielen abgewichen werden kann und dass Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können. Die vorliegende Erfindung soll daher nicht auf einzelne Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.
• Bezugszeichenliste

1

Operationsmikroskop

3

Beobachtungsobjekt

4

Boden

5

Objektiv

7

Strahlenbündel

8A, B

Auskopplungseinrichtung

9A, B

Teilstrahlengang

10A, B

Strahlteilerprisma

11A, B

Vergrößerungsvorrichtung

13A, B

Einkopplungseinrichtung

15A, B

Strahlteilerprisma

19A, B

Kameraadapter

21A, B

Kamera

23A, B

Bildsensor

27

Binokulartubus

29A, B

Tubusobjektive

31A, B

Zwischenbildebene

33A, B

Prisma

35A, B

Okularlinse

37A, B

Display

39A, B

Einblendoptik

40

Beleuchtungsvorrichtung

41

Lichtquelle

42

Beleuchtungsoptik

43

Umlenkspiegel

101

Stativ

102

Fußschaltpult

105

Stativfuß

106

Rolle

107

Fußbremse

108

Stativsäule

109

Tragarm

110

Federarm

111

Mikroskopaufhängung

113

Verbindungselement

114

Haltearm

115

Schwenkarm

201

Steuereinheit

203

Bildverarbeitungseinheit

205

Verarbeitungseinheit

207

Erfassungseinheit

209

Topographieeinheit

210A, B

stereoskopisches Teilbild

212

Linie des Versatzes

214

Trokarhülse

215

Topographieeinheit

218

Hauptobjektiv

220A, B

Pupille

222A, B

Pupille

301

Hauptbeobachterstrahlengang

303

Mitbeobachterstrahlengang

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 2004/0057108 A1 [0003]
• US 4783159 [0003]
• US 5446582 [0003]

Claims (24)

1. Verfahren zum automatisierten Ausrichten eines an einer motorisierten Aufhängung und/oder einem motorisierten Stativ (101) befestigten und einen Beobachterstrahlengang (9A, 9B) aufweisenden Mikroskops (1) im Hinblick auf die Sichtbarkeit des Bodens (4) eines tiefen Kanals in einem Beobachtungsobjekt (3), in dem – aus dem Beobachterstrahlengang (9A, 9B) wenigstens ein elektronisches Bild (210A, 210B) gewonnen wird, – die Fokustiefe erfasst wird, – im wenigstens einen elektronischen Bild auf der Basis der erfassten Fokustiefe und einer Information über die Lage des Bodens (4) im tiefen Kanal derjenige Bildausschnitt ermittelt wird, der den Boden (4) des tiefen Kanals im elektronischen Bild (210A, 210B) darstellt, – mit Hilfe einer Bildverarbeitungseinheit (203) anhand des ermittelten Bildausschnittes eine derartige Ausrichtung des Mikroskops (1) ermittelt wird, dass in dem elektronischen Bild (210A, 210B) der den Boden (4) des tiefen Kanals darstellende Bildausschnitt maximiert wird, und – mit Hilfe der motorisierten Aufhängung und/oder des motorisierten Stativs (101) die ermittelte Ausrichtung des Mikroskops (1) eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem – der Beobachterstrahlengang einen ersten stereoskopischen Teilstrahlengang (9A) und einen zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang (9B) umfasst, – aus dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang (9A) eine erstes elektronisches stereoskopisches Teilbild (210A) gewonnen wird und aus dem zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang (9B) ein zweites elektronisches stereoskopisches Teilbild (210B) gewonnen wird, – im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) auf der Basis der erfassten Fokustiefe und der Information über die Lage des Bodens (4) im tiefen Kanal derjenige erste Bildausschnitt ermittelt wird, der den Boden (4) des tiefen Kanals im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) darstellt, und im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) auf der Basis der erfassten Fokustiefe und der Information über die Lage des Bodens (4) im tiefen Kanal derjenige zweite Bildausschnitt ermittelt wird, der den Boden (4) des tiefen Kanals im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) darstellt, und – mit Hilfe einer Bildverarbeitungseinheit (203) anhand des ersten Bildausschnittes und des zweiten Bildausschnitts eine derartige Ausrichtung des Mikroskops (1) ermittelt wird, dass in dem ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) der erste, den Boden (4) des tiefen Kanals im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) darstellende Bildausschnitt maximiert wird und in dem zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) der zweite, den Boden (4) des tiefen Kanals im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) darstellende Bildausschnitt maximiert wird, und – mit Hilfe der motorisierten Aufhängung und/oder des motorisierten Stativs (101) die ermittelte Ausrichtung des Mikroskops (1) eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, in dem zum Maximieren der den Boden (4) des tiefen Kanals darstellende Bildausschnitte in den elektronischen stereoskopischen Teilbildern (210A, 210B) die Bildverarbeitungseinheit (203) den Betrag und die Richtung des Versatzes des zweiten, den Boden (4) des tiefen Kanals im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) darstellenden Bildausschnitts in Bezug auf den ersten, den Boden (4) des tiefen Kanals im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) darstellenden Bildausschnitt ermittelt und derartige Steuersignale an die motorisierte Aufhängung und/oder das motorisierte Stativ (101) ausgibt, dass die motorisierte Aufhängung und/oder das motorisierte Stativ (101) zum Ausrichten des Mikroskops (1) das Mikroskop (1) so lange entlang der Linie (212) des Versatzes bewegt, bis im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) und im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) der Betrag des Versatzes minimiert ist und anschließend das Mikroskop (1) so lange in einer Richtung senkrecht zur Linie (212) des Versatzes bewegt, bis in dem ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) und dem zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) ein Maximum an sichtbarem Boden (4) des tiefen Kanals dargestellt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, in dem eine Transformation ermittelt wird, welche ein Distanzmaß zwischen einer im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) dargestellten Szene und einer im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) dargestellten Szene minimiert, und aus der ermittelten Transformation die optimale Ausrichtung des Mikroskops (1) derart, dass in dem ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) und dem zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) jeweils der den Boden (4) des tiefen Kanals darstellende Bildausschnitt maximiert ist, ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, in dem – die Information über die Lage des Bodens (4) des tiefen Kanals gewonnen wird, indem der im elektronischen Bild (210A, 210B) scharf dargestellte Bereich mit der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche identifiziert wird, und – das Mikroskop (1) vorläufig ausgerichtet wird und mit dem vorläufig ausgerichteten Mikroskop (1) für das elektronische Bild (210A, 210B) der Anteil der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche an der Bildfläche ermittelt wird, wobei das Ausrichten und das Ermitteln des Anteils der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche an der Bildfläche iterativ so lange fortgesetzt wird, bis im elektronischen Bild (210A, 210B) der Anteil der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche an der Bildfläche maximal ist.
6. Verfahren nach Anspruch 2, in dem – die Information über die Lage des Bodens (4) des tiefen Kanals gewonnen wird, indem der im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) scharf dargestellte Bereich mit der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche identifiziert wird und der im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) scharf dargestellte Bereich mit der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche identifiziert wird, und – das Mikroskop vorläufig ausgerichtet wird und mit dem vorläufig ausgerichteten Mikroskop für das erste elektronische stereoskopische Teilbild (210A) und das zweite elektronische stereoskopische Teilbild (210B) jeweils der Anteil der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche an der Bildfläche ermittelt wird, wobei das Ausrichten und das Ermitteln des Anteils der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche an der Bildfläche iterativ so lange fortgesetzt wird, bis im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) und im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) der Anteil der in der ausgewählten Fokustiefe befindlichen Fläche an der Bildfläche maximal ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem zum Gewinnen der Information über die Lage des Bodens (4) des tiefen Kanals die Topographie des Beobachtungsobjekts (3) mit dem tiefen Kanal ermittelt wird und die Information über die Lage des Bodens (4) des tiefen Kanals mit Hilfe der ermittelten Topographie des Beobachtungsobjekts (3) ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, in dem aus der ermittelten Topographie eine über den Boden (4) des tiefen Kanals gemittelte Oberflächennormale ermittelt wird und beim Ausrichten des Mikroskops (1) die optische Achse des Mikroskops (1) derart orientiert wird, dass sie parallel zur gemittelten Oberflächennormalen verläuft.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, in dem zum Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts (3) mit dem tiefen Kanal aus dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang (9A) eine erstes elektronisches stereoskopisches Teilbild (210A) gewonnen wird, aus dem zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang (9B) ein zweites elektronisches stereoskopisches Teilbild (210B) gewonnen wird und die Topographie des Beobachtungsobjekts (3) aus dem ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) und dem zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, in dem zum Maximieren der den Boden (4) des tiefen Kanals darstellende Bildausschnitte in den elektronischen stereoskopischen Teilbildern (210A, 210B) das Mikroskop (1) vorläufig ausgerichtet wird, bei vorläufig ausgerichtetem Mikroskop (1) für das erste elektronische stereoskopische Teilbild (210A) und das zweite elektronische stereoskopische Teilbild (210B) im Rahmen der Ermittlung der Topographie fehlende Korrespondenzen für Deformations- und/oder Tiefenkarten in der eingestellten Fokustiefe ermittelt werden und das Ausrichten sowie das Ermitteln der fehlenden Korrespondenzen iterativ so lange fortgesetzt wird, bis die fehlenden Korrespondenzen minimiert sind.
11. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, in dem zum Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts (3) der Kanal mit einem konfokalen Sensor (215) abgetastet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, in dem zum Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts (3) – das Beobachtungsobjekt (3) mit einem Laserpuls beleuchtet wird, wodurch Reflexionspulse aus vom Beobachtungsobjekt (3) reflektiertem Laserlicht generiert werden, – die Reflexionspulse von einem Detektor detektiert werden und – die Topographie aus der Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Aussendens des Laserpulses und der Ankunftszeit der Reflexionspulse am Detektor ermittelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, in dem zum Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts (3) das Beobachtungsobjekt (3) mit einem strukturierten Lichtmuster beleuchtet wird und aus dem Verlauf der Struktur in wenigstens einem elektronischen Bild (210A, 210B) vom Beobachtungsobjekt (3) die Topographie des Beobachtungsobjekts (3) ermittelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, in dem die Topographie des Beobachtungsobjekts (3) mittels optischer Kohärenztomographie ermittelt wird.
15. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 14, in dem ein Mikroskop (1) Verwendung findet, welches einen Hauptbeobachterstrahlengang und einen Mitbeobachterstrahlengang umfasst, und in dem zuerst ein Ausrichten des Mikroskops (1) derart erfolgt, dass der mit dem Hauptbeobachterstrahlengang des Mikroskops (1) sichtbare Bereich des Bodens (4) des tiefen Kanals maximiert wird, bevor ein Variieren der Ausrichtung des Mikroskops (1) unter der Nebenbedingung, dass der mit dem Hauptbeobachterstrahlengang des Mikroskops (1) sichtbare Bereich des tiefen Kanals für den Hauptbeobachterstrahlengang maximal bleibt, derart erfolgt, dass unter Einhaltung der Nebenbedingung der mit dem Mitbeobachterstrahlengang des Mikroskops (1) sichtbare Bereich des Bodens des tiefen Kanals maximal wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, in dem das Mikroskop ein Operationsmikroskop (1) ist, der tiefe Kanal ein Operationskanal ist, zum Offenhalten des tiefen Operationskanals eine Trokarhülse (214) mit einer longitudinalen Achse (A) Verwendung findet und beim Ausrichten des Operationsmikroskops (1) die optische Achse des Operationsmikroskops (1) derart orientiert wird, dass sie parallel zur longitudinalen Achse (A) der Trokarhülse (214) verläuft.
17. Verfahren nach Anspruch 16, in dem die optische Achse des Operationsmikroskops (1) parallel zur longitudinalen Achse (A) der Trokarhülse (214) ausgerichtet wird, indem anhand eines mit dem Operationsmikroskop (1) gewonnenen Bildes der Trokarhülse (214) der im Bild sichtbare Bereich der inneren Mantelfläche der Trokarhülse (214) bestimmt wird und durch Anpassen der Ausrichtung des Operationsmikroskops (1) der im Bild sichtbare Bereich der inneren Mantelfläche der Trokarhülse (214) minimiert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, in dem die optische Achse des Operationsmikroskops (1) parallel zur longitudinalen Achse (A) der Trokarhülse (214) ausgerichtet wird, indem mit Hilfe eines hinterlegten 3D-Modells der Trokarhülse (214) aus einem mit dem Operationsmikroskop (1) gewonnenen Bild der Trokarhülse (214) die Orientierung der longitudinalen Achse (A) der Trokarhülse (214) ermittelt und das Operationsmikroskop (1) anschließend parallel zur ermittelten longitudinalen Achse (A) ausgerichtet wird.
19. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 18, in dem außerdem die Beleuchtung des Bodens des tiefen Kanals optimiert wird.
20. Mikroskopsystem umfassend: – ein Mikroskop (1) mit einem Beobachterstrahlengang (9A, 9B) mit wenigstens einer Kamera (21A, 21B) zum Gewinnen wenigstens eines elektronischen Bildes (210A, 210B) von einem Beobachtungsobjekt (3) mit tiefem Kanal mit einem Boden (4), – eine motorisierte Aufhängung und/oder ein motorisiertes Stativ (101), an der bzw. dem das Mikroskop (1) aufgehängt ist, – einer Erfassungseinheit (207) zum Erfassen der Fokustiefe, – einer mit der Erfassungseinheit (207) zum Empfang der erfassten Fokustiefe sowie mit der wenigstens einen Kamera (21A, 21B) zum Empfang des wenigstens eines elektronischen Bildes (210A, 210B) verbundenen Bildverarbeitungseinheit (203), die auf der Basis einer Information über die Lage des Bodens (4) des tiefen Kanals und der empfangenen Fokustiefe im wenigstens einen elektronischen Bild (210A, 210B) denjenigen Bildausschnitt ermittelt, der den Boden (4) des tiefen Kanals im elektronischen Bild (210A, 210B) darstellt, und eine derartige Ausrichtung des Mikroskops (1) ermittelt, dass in dem wenigstens einen elektronischen Bild (210A, 210B) ein maximaler Ausschnitt des Bodens (4) des tiefen Kanals sichtbar ist, und – einer mit der Bildverarbeitungseinheit (203) zum Empfang der ermittelten Ausrichtung verbundene und mit der motorisierten Aufhängung und/oder dem motorisierten Stativ (101) zur Abgabe von Steuersignalen verbundene Steuereinheit (201), die anhand der ermittelten Ausrichtung Steuersignale generiert, die die motorisierte Aufhängung und/oder das motorisierte Stativ (101) dazu veranlassen, das Mikroskop (1) entsprechend auszurichten.
21. Mikroskopsystem nach Anspruch 20, in dem – der Beobachterstrahlengang des Mikroskops einen ersten stereoskopischen Teilstrahlengang (9A) und einen zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang (9B) umfasst, – aus dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang (9A) eine erstes elektronisches stereoskopisches Teilbild (210A) gewonnen wird und aus dem zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang (9B) ein zweites elektronisches stereoskopisches Bild (210B) gewonnen wird, – die Bildverarbeitungseinheit (203) im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) auf der Basis der Information über die Lage des Bodens (4) des tiefen Kanals und der empfangenen Fokustiefe denjenigen ersten Bildausschnitt ermittelt, der den Boden (4) des tiefen Kanals im ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) darstellt, im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) auf der Basis der Information über die Lage des Bodens (4) des tiefen Kanals und der empfangenen Fokustiefe denjenigen zweiten Bildausschnitt ermittelt, der den Boden (4) des tiefen Kanals im zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) darstellt, und anhand des ersten Bildausschnittes und des zweiten Bildausschnitts eine derartige Ausrichtung des Mikroskops (1) ermittelt, dass sowohl in dem ersten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210A) als auch in dem zweiten elektronischen stereoskopischen Teilbild (210B) ein maximaler Ausschnitt des Bodens (4) des tiefen Kanals sichtbar ist.
22. Mikroskopsystem nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, in dem – der Beobachterstrahlengang einen Hauptbeobachterstrahlengang mit wenigstens einer Kamera sowie einen Mitbeobachterstrahlengang mit wenigstens einer Kamera umfasst, und – die Bildverarbeitungseinheit (203) dazu ausgestaltet ist, zuerst das Mikroskop (1) derart auszurichten, dass der mit dem Hauptbeobachterstrahlengang sichtbare Bereich des Bodens (4) des tiefen Kanals maximal ist, bevor sie die Ausrichtung des Mikroskops (1) unter der Nebenbedingung, dass der mit dem Hauptbeobachterstrahlengang sichtbare Bereich des Bodens des tiefen Kanals maximal bleibt, so lange variiert, bis der unter Einhaltung der Nebenbedingung mit dem Mitbeobachterstrahlengang sichtbare Bereich des Bodens (4) des tiefen Kanals maximal ist.
23. Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 20 bis 22, das außerdem eine Topographieeinheit (209, 215) zum Ermitteln der Topographie des Beobachtungsobjekts (3) mit dem tiefen Kanal umfasst.
24. Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 20 bis 23, das außerdem eine Beleuchtungseinheit und eine Optimierungseinrichtung zum Optimieren der Beleuchtung des Bodens (4) des tiefen Kanals umfasst.

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