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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Operationsmikroskop. In der Ophthalmochirurgie soll das Auge eines Patienten in Bezug auf einen Beobachtungsstrahlengang eines Operationsmikroskops, bzw. zu der optischen Achse eines Messsystems ausgerichtet sein. Dazu kann dem Patienten ein Fixationselement, das an einem bestimmten Platz an dem Operationsmikroskop angeordnet ist, angeboten werden. Diese Fixationselemente können starr oder beweglich an einem Operationsmikroskop angebracht sein. Wenn solche Fixationselemente an der Unterseite eines Operationsmikroskops angeordnet sind, beeinflussen diese jedoch den freien Arbeitsabstand zwischen Patientenauge und Operationsmikroskop nachteilig. Zudem kann ein an der Außenseite des Operationsmikroskops angeordnetes Fixationselement kontaminiert werden.
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In der
EP2960705A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für ein optisches Beobachtungsgerät beschrieben.
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In der
DE8227304U1 ist ein Operationsmikroskop mit einer Fixiervorrichtung beschrieben.
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In der
DE 102016001659A1 sind ein Augenoperationsmikroskop und ein Augenoperationszusatzgerät beschrieben.
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Ein Fixationselement kann in Form eines Fixierlichtes ausgebildet sein. Ein Fixierlicht ist ein Lichtpunkt, den ein Patient während einer Operation mit seinem Auge fixiert, damit sich das Patientenauges in einer definierten und stabilen Position befindet. Dazu ist das Fixierlicht während des Einsatzes des Messsystems eingeschaltet. Das Fixierlicht weist nur eine geringe Beleuchtungsstärke auf, um den Patienten nicht zu blenden, deshalb ist die Beleuchtung des Operationsmikroskops zu diesem Zeitpunkt ausgeschaltet. Dadurch ist der zu beobachtende Objektbereich jedoch nicht optimal ausgeleuchtet. Wenn jedoch die Beleuchtung des Operationsmikroskops eingeschaltet ist, besteht wiederum die Gefahr, dass der Patient geblendet wird oder das falsche Licht betrachtet.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung für ein Operationsmikroskop mit einem Messsystem ein verbessertes Fixierlicht bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile überwindet.
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Die Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie ein Operationsmikroskop gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß umfasst die Beleuchtungsvorrichtung für ein Operationsmikroskop eine Beleuchtungslichtquelle, einen Beleuchtungsstrahlengang mit einer ersten optischen Achse, eine Messeinrichtung, einen Messstrahlengang mit einer dritten optischen Achse, einen Strahlteiler zur Kopplung des Beleuchtungsstrahlengangs und des Messstrahlengangs, eine Objektebene, eine erste Optikgruppe, die zwischen dem Strahlteiler und der Objektebene angeordnet ist, eine zweite Optikgruppe, die zwischen dem Strahlteiler und der Beleuchtungslichtquelle angeordnet ist, eine dritte Optikgruppe, die zwischen dem Strahlteiler und der Messeinrichtung angeordnet ist, eine vierte Optikgruppe, die zwischen der ersten Optikgruppe und der Objektebene angeordnet ist, wobei die erste Optikgruppe und die vierte Optikgruppe einen Kondensor bilden, und eine Leuchtfeldblende, die zwischen der zweiten Optikgruppe und dem Strahlteiler angeordnet ist.
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Ein erster Teil des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtes ist entlang einer zweiten optischen Achse über die zweite Optikgruppe, den Strahlteiler, die ersten Optikgruppe und die vierten Optikgruppe zu der Objektebene geführt. Die zweite optische Achse und die dritte optische Achse verlaufen zwischen dem Strahlteiler und der Objektebene koaxial.
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Der erste Teil des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtes ist durch die Leuchtfeldblende begrenzt und die durch die Leuchtfeldblende begrenzte Leuchtfläche ist in der Objektebene fokussiert und bildet eine Beleuchtung der Objektebene. Gleichzeitig bildet ein zweiter Teil des ersten Teils des Beleuchtungslichtes ein Fixierlicht, das entlang der zweiten optischen Achse geführt ist, wobei ein Fixierlichtstrahlengang in der Objektebene als paralleler Strahlengang geführt ist.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist eine Beleuchtungslichtquelle und eine Beleuchtungsoptik mit einer ersten optischen Achse auf. Ein Beleuchtungsstrahlengang ist von einer Beleuchtungslichtquelle zu einer Objektebene geführt.
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Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ferner eine Messeinrichtung. Ein Messstrahlengang mit einer dritten optischen Achse verläuft von der Messeinrichtung zu der Objektebene. Im Beleuchtungsstrahlengang ist ein Strahlteiler zur Kopplung des Beleuchtungsstrahlengangs und des Messstrahlengangs angeordnet.
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Zwischen dem Strahlteiler und der Objektebene sind der Beleuchtungsstrahlengang und der Messstrahlengang durch eine erste Optikgruppe und eine vierte Optikgruppe, die gemeinsam einen Kondensor bilden, geführt.
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Zwischen der Beleuchtungslichtquelle und dem Strahlteiler sind eine zweite Optikgruppe und eine Leuchtfeldblende angeordnet. Zwischen der Messeinrichtung und dem Strahlteiler ist eine dritte Optikgruppe angeordnet.
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Ein erster Teil des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtes ist entlang einer zweiten optischen Achse über die zweite Optikgruppe, den Strahlteiler, die ersten Optikgruppe und die vierten Optikgruppe zu der Objektebene geführt.
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Durch den ersten Teil des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtes wird eine Leuchtfeldblende ausgeleuchtet. Die Leuchtfeldblende ist zwischen der zweiten Optikgruppe und dem Strahlteiler angeordnet. Die ausgeleuchtete Leuchtfeldblende ist in der Objektebene fokussiert abgebildet. Der erste Teil des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtes ist durch die Leuchtfeldblende begrenzt. Die durch die Leuchtfeldblende begrenzte Leuchtfläche ist in der Objektebene fokussiert und bildet eine Beleuchtung der Objektebene. Die Objektebene ist bei einem Patientenauge durch die Cornea, dem vorderen Augenabschnitt, gebildet. Durch den ersten Teil des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtes wird somit ein Leuchtfeld auf der Cornea erzeugt.
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Gleichzeitig bildet ein zweiter Teil des ersten Teils des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtes ein Fixierlicht. Ein Fixierlichtstrahlengang ist entlang der zweiten optischen Achse geführt. Der Fixierlichtstrahlengang verläuft nach der vierten Optikgruppe in einem parallelen Strahlenbündel und wird in nach Unendlich abgebildet. Das Fixerlichtstrahlenbündel ist deshalb in der Objektebene als paralleler Strahlengang geführt. Das Fixierlichtstrahlenbündel trifft auf das zu beobachtende Messobjekt, ein Patientenauge, und durchstrahlt die Augenpupille. In dem Patientenauge wird das Lichtquellenbild des Fixierlichtes bei einem rechtssichtigen Auge auf dem Fundus abgebildet. Das Fixierlicht kann vom Auge eines Patienten betrachtet werden. Durch die Betrachtung des Fixierlichtes ist die Sehachse des Auges auf das Fixierlicht ausgerichtet.
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Die zweite optische Achse und die dritte optische Achse verlaufen zwischen dem Strahlteiler und der Objektebene koaxial. Damit sind der Messstrahlengang und der Fixierlichtstrahlengang zueinander ausgerichtet. Damit ist die Sehachse des Auges, welches das Fixierlicht betrachtet, auch zum Messstrahlengang ausgerichtet.
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Der erste Teil und der zweite Teil des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtes sind entlang der zweiten optischen Achse geführt. Vorteilhaft ist eine Doppelfunktion von Beleuchtung und Fixierlicht während eines Messvorganges bewirkbar. Während einer Messung ist das Patientenauge gleichzeitig beleuchtet, so dass ein Beobachter das Patientenauge während eines Messvorganges beobachten und kontrollieren kann. Dies erhöht vorteilhaft die Patientensicherheit. Weil der Beleuchtungsstrahlengang und der Fixierlichtstrahlengang entlang der zweiten optischen Achse geführt sind, verlaufen diese koaxial zueinander. Das Patientenauge nimmt somit nur eine einzige Lichtquelle wahr, da das Fixierlicht den zweiten Teil, bzw. eine Teillichtquelle der Beleuchtungslichtquelle bildet. Ein Lichtpunkt des Fixierlichtes ist durch einen Lichtpunkt der Beleuchtungslichtquelle auf der optischen Achse gebildet. Damit besteht keine Gefahr, dass der Patient eine falsche Lichtquelle betrachtet. Gleichzeitig kann ein Beobachter nur die Beleuchtung des Patientenauges sehen, ohne das Fixierlicht wahrnehmen zu können.
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Auf diese Weise kann vorteilhaft ein Fixierlicht in die Leuchtfläche einer Beleuchtungslichtquelle integriert werden oder durch einen Teil der Beleuchtungslichtquelle gebildet sein. Dies ermöglicht eine hohe Integrationsdichte der Beleuchtungsvorrichtung. Zudem kann ein Fixierlicht mit einer geringen Leuchtstärke und gleichzeitig eine Beleuchtung der Objektebene sehr schnell bereitgestellt werden. Der zweite Teil des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtes kann wesentlich kleiner sein, als der erste Teil. Damit kann das Fixierlicht eine geringe Beleuchtungsstärke ausweisen, um den Patienten nicht zu blenden. Gleichzeitig ist die Beleuchtung der Objektebene jedoch hell genug, um eine ausreichende Beleuchtung der Objektebene zu bewirken.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vor der Beleuchtungslichtquelle eine erste Blende angeordnet. Vorteilhaft kann ein erster Teil als Teilbereich des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtstrahlenbündels ausgeschnitten und selektiv zu der Objektebene geführt werden. Vorteilhaft kann der erste Teil des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtstrahlenbündels eine Beleuchtung der Objektebene und ein zweiter Teil, als Teilbereich des ersten Teils, gleichzeitig ein Fixierlicht bilden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Blende in Bezug auf den Mittelpunkt der Beleuchtungslichtquelle und/oder auf die erste optische Achse dezentriert angeordnet. Durch die Dezentrierung kann vorteilhaft eine Beleuchtung unter einem geringen Winkel zur ersten optischen Achse erreicht werden. Dadurch kann vorteilhaft eine Beleuchtung in der Objektebene unter einem Winkel, beispielsweise zwischen 1° und 4°, insbesondere 2°, erzeugt werden. Die Blende kann in Bezug auf die Blendenebene senkrecht zur optischen Achse in einer Richtung oder in zwei Richtungen dezentriert sein.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Blende in den Beleuchtungsstrahlengang einschwenkbar. Die erste Blende kann an einem Blendenrad oder einem Blendenschieber angeordnet sein. Damit können verschiedene erste Blenden in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden. Diese Blenden können in Größe und Form unterschiedlich ausgebildet sein. Diese Blenden können auch jeweils verschiedene Bereiche des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtstrahlenbündels ausschneiden, so dass verschiedene Beleuchtungsvarianten erzeugbar sind. Der Durchlassbereich der Blende kann rund oder vieleckig sein.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Blende als LCD-Blende ausgebildet. Eine LCD-Blende umfasst eine flächige Matrix mit einzeln elektrisch ansteuerbaren Pixeln. Damit weist die LCD-Blende keine mechanisch bewegten Teile auf und kann sehr schnell elektrisch angesteuert werden. Eine LCD-Blende ermöglicht eine Vielzahl variabler Blendenformen mit beliebigen Umrissformen und unterschiedlichen Größen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Optikgruppe und die vierte Optikgruppe durch eine erste Hauptebene H1 definiert, die einen ersten Brennpunkt P1 aufweist. Die dritte Optikgruppe ist durch eine dritte Hauptebene H3 definiert und weist einen dritten Brennpunkt P3 auf. Der erste Brennpunkt P1 und der dritte Brennpunkt P3 fallen zusammen.
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Dadurch ist durch die erste Optikgruppe, die vierte Optikgruppe und die dritte Optikgruppe ein Kepler-Fernrohr definiert. Zwischen der ersten Optikgruppe und der dritten Optikgruppe ist ein konvergenter, gekreuzter Strahlengang ausgebildet. Dadurch kann vorteilhaft der Strahlteiler kleiner ausgebildet sein. Die Beleuchtungsvorrichtung ist insgesamt kompakter.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Strahlteiler im konvergenten Strahlengang zwischen der ersten Optikgruppe und dem ersten Brennpunkt P1 angeordnet. Der Strahlteiler kann mit kleineren Abmessungen ausgeführt werden. Damit ist vorteilhaft ein kompakter Aufbau der Beleuchtungseinrichtung möglich.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung bildet der erste Teil des von der Beleuchtungslichtquelle abgestrahlten Beleuchtungslichtes eine Rotreflex-Beleuchtung. Damit kann vorteilhaft eine Rotreflexbeleuchtung und ein Fixierlicht gleichzeitig erzeugt werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Beleuchtungslichtquelle als LED-Array oder OLED-Array ausgebildet. Eine LED-Array oder OLED-Array umfasst mehrere, in einer Array-Ebene angeordnete Einzellichtquellen. Vorteilhaft kann eine Einzellichtquelle als Fixierlicht und diese oder mehrere Einzellichtquellen eine Beleuchtung der Objektebene bewirken. In einem LED-Array oder OLED-Array können einzelne oder mehrere Einzellichtquellen in einer anderen Farbe oder Form ausgebildet sein.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Beleuchtungslichtquelle als Array aus angeregten Konvertern oder Lasern ausgebildet. Die Vorteile sind die gleichen, wie bei einem LED-Array.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Beleuchtungslichtquelle als Array von Lichtleitfasern ausgebildet. Lichtleitfasern können eine Kaltlichtquelle bilden und am distalen Lichtaustrittsende dicht gebündelt sein.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Beleuchtungslichtquelle durch das distale Ende eines strukturierten Lichtleiters gebildet. Durch die Ausgestaltung des distalen Endes der Beleuchtungslichtquelle in einer bestimmten Form oder Struktur, können vorteilhaft verschiedene Beleuchtungsgeometrien und/oder Beleuchtungswinkel erreicht werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das strukturierte Ende eines Lichtleiters eine Vielzahl einzelner Lichtleitfasern. Durch das selektive Beleuchten einzelner Fasern können vorteilhaft verschiedene Beleuchtungsgeometrien und/oder Beleuchtungswinkel erreicht werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Fixierlicht als ein Lichtkreuz ausgebildet. Ein Lichtkreuz ist von einem Auge als Fixationselement durch die geometrische Form sehr leicht wahrnehmbar.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Fixierlicht farbig ausgebildet. Eine Beleuchtungslichtquelle strahlt im normalen Betrieb weißes Beleuchtungslicht ab, um dem Beobachter einen möglichst guten Farbeindruck der beleuchteten Objektebene zu ermöglichen. Ein farbiges Fixierlicht leuchtet somit in einem anderen oder spezifischen Wellenlängenbereich und ist von einem zu untersuchenden Auge sehr schnell und leicht wahrnehmbar. Ein farbiges Fixerlicht kann durch eine farbige Einzellichtquelle oder durch einen in den zweiten Strahlengang eingebrachten Farbfilter erzeugt werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Fixierlicht rot. Ein rotes Fixierlicht unterscheidet sich von der weißen Farbe des Beleuchtungslichtes und ist damit optisch gut wahrnehmbar. Da rotes Licht eine geringere Energiedichte aufweist als weißes Licht, wird es von einem Patienten auch bei geöffneter Pupille als angenehm empfunden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Fixierlicht grün. Das menschliche Auge ist im grünen Spektralbereich besonders empfindlich. Damit kann ein grünes Fixierlicht, auch bei geringer Leuchtintensität, sehr gut wahrgenommen werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine Steuerungsvorrichtung. Eine Steuerungsvorrichtung kann die Beleuchtungslichtquelle in der Helligkeit steuern. Wenn die Beleuchtungslichtquelle eine Vielzahl von Einzellichtquellen umfasst, können diese selektiv ein- oder ausgeschaltet werden und/oder durch Strom-, Spannungs- und/oder Pulsweitenmodulation mit geringerer oder höherer Intensität und/oder mit einem anderen Frequenzmuster angesteuert werden. Vorteilhaft ist auch die Steuerung der Blenden und der Messeinrichtung möglich.
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Ein Operationsmikroskop umfasst vorteilhaft eine wie vorstehend beschriebene Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
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Durch die kompakte Bauform der Beleuchtungsvorrichtung kann diese vorteilhaft in ein Operationsmikroskop integriert werden. Da das Patientenauge während der Messung und der Ausrichtung auf das Fixierlicht auch gleichzeitig beleuchtet wird, kann ein Beobachter durch das Operationsmikroskop das Patientenauge kontrollieren. Dies erhöht die Patientensicherheit.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen erklärt, in welchen zeigen:
- 1 ein Auge, das auf ein Fixierlicht ausgerichtet ist;
- 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit einem Operationsmikroskop und einem Fixierlicht in einer schematischen Darstellung;
- 3 das erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit einem Operationsmikroskop in einer Beleuchtungssituation in einer schematischen Darstellung;
- 4 ein Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungslichtquelle in Form eines strukturierten Lichtleiters.
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Die 1 zeigt ein Auge, das auf ein Fixierlicht ausgerichtet ist.
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Ein Auge 100 hat eine optische Achse 101 und eine Sehachse 102, die unterschiedlich im Auge 100 verlaufen können. Ebenso verläuft die Sehachse 102 nicht zwingend durch die Pupillenmitte. Die Ausrichtung des Auges 100 kann dadurch erfolgen, dass dem Auge 100 ein Fixierlicht als Fixationspunkt angeboten wird. Ist das Auge auf das Fixierlicht ausgerichtet, ist eine Fixierlinie 103 definiert, die parallel zur Sehachse 102 verläuft. Die Fixierlinie 103 kann dabei einen Winkel 104 bezüglich der optischen Achse 101 des Auges 100 einschließen. Bei einer Ausrichtung auf den Fixationspunkt befindet sich die Sehachse 102 des Auges 100 in einer definierten Position. Eine Fovea 105, der Bereich des schärfsten Sehens der Netzhaut, befindet sich am Schnittpunkt zwischen der Sehachse 102 und der Netzhaut.
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Die 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit einem Operationsmikroskop und einem Fixierlicht in einer schematischen Darstellung.
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Eine Beleuchtungsvorrichtung 200 umfasst eine Beleuchtungslichtquelle 201, eine erste Blende 203, eine zweite Optikgruppe 212, eine Leuchtfeldblende 204, einen ersten Strahlteiler 210 und eine erste Optikgruppe 211. Die Beleuchtungsvorrichtung 200 umfasst ferner eine Messeinrichtung 220 und eine dritte Optikgruppe 213.
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Ein Operationsmikroskop 230 umfasst eine nur schematisch angedeutete Beobachtungseinheit 231, einen zweiten Strahlteiler 233 und ein Hauptobjektiv 234. Ein stereoskopischer Beobachtungsstrahlengang für einen ersten Beobachter ist parallel zu einer vierten optischen Achse 232 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der stereoskopische Beobachtungsstrahlengang mit einem linken und einem rechten Beobachtungsstrahlengang senkrecht zu der dargestellten Bildebene angeordnet, so dass die beiden optischen Achsen des linken und des rechten Beobachtungsstrahlenganges in dieser Ansicht deckungsgleich sind.
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In einer Objektebene 241 ist ein Messobjekt 240, ein Patientenauge, angeordnet. Das Messobjekt 240 kann durch einen Beobachter durch die Beobachtungseinheit 231 betrachtet werden. Die Beobachtungseinheit 231 umfasst eine Vergrößerungsoptik.
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Durch den Mittelpunkt der ersten Optikgruppe 211, der zweite Optikgruppe 212, der dritten Optikgruppe 213 und durch das Hauptobjektiv 234 verläuft eine erste optische Achse 202. Da die erste optische Achse 202 zentriert zum Außendurchmesser der erste Optikgruppe 211, der zweiten Optikgruppe 212, der dritten Optikgruppe 213 und zu dem Hauptobjektiv 234 verläuft, wird die erste optische Achse 202 auch als mechanische Achse bezeichnet.
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Ein Teil des von der Beleuchtungslichtquelle 201 abgestrahlten Beleuchtungslichtes bildet ein Fixierlicht 209. Ein Fixierlichtstrahlengang 206 ist entlang einer zweiten optischen Achse 205 von der Beleuchtungslichtquelle 201 durch die zweite Optikgruppe 212, in Reflexionsrichtung über den ersten Strahlteiler 210, durch die erste Optikgruppe 211, in Reflexionsrichtung über den zweiten Strahlteiler 233 und durch das Hauptobjektiv 234 zu dem Messobjekt 240, dem Patientenauge, geführt. Das Fixierlicht 209 ist nicht auf der ersten optischen Achse 202 angeordnet, sondern dezentriert, bzw. seitlich versetzt zu dieser. Damit verläuft die die zweite optische Achse 205 durch die Beleuchtungsoptik als schiefe Achse vom Mittelpunkt des Fixierlichtes 209 zu der Objektebene 241. Das Fixierlicht 209 ist in diesem Ausführungsbeispiel punktförmig.
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Das Fixierlicht 209 ist unterhalb des Hauptobjektivs 234 in einem parallelen Strahlenbündel geführt und wird in nach Unendlich abgebildet. Der Fixierlichtstrahlengang ist somit auch in der Objektebene 241 parallel. Das Fixierlicht 209 trifft auf das zu beobachtende Messobjekt 240, ein Patientenauge. Bei einem rechtssichtigen Auge wird das Lichtquellenbild des Fixierlichtes 209 auf dem Fundus scharf abgebildet.
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Ein Messstrahlengang 221 der Messeinrichtung 220 verläuft entlang einer dritten optischen Achse 222 durch die dritte Optikgruppe 213, in Durchlassrichtung durch den ersten Strahlteiler 210, durch die erste Optikgruppe 211, in Reflexionsrichtung über den zweiten Strahlteiler 233 und durch das Hauptobjektiv 234 zu dem Messobjekt 240, dem Patientenauge.
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Durch den Strahlteiler 210 sind der Fixierlichtstrahlengang 206 und der Messstrahlengang 221 gekoppelt. Der Strahlteiler 210 ist zwischen der ersten Optikgruppe 211 und der dritten Optikgruppe 213 angeordnet.
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Das Hauptobjektiv 234 bildet eine vierte Optikgruppe für die Beleuchtungsvorrichtung 200 und gleichzeitig eine Optikgruppe für das Operationsmikroskop 230. Die erste Optikgruppe 211 bildet zusammen mit dem Hauptobjektiv 234 einen Kondensor mit einer ersten Hauptebene H1 und hat eine erste Brennweite und einen ersten Brennpunkt P1. Die dritte Optikgruppe 213 ist durch eine dritte Hauptebene H3 definiert und hat eine dritte Brennweite und einen dritten Brennpunkt P3. Die dritte Optikgruppe 213 ist derart entlang der ersten optischen Achse 202 angeordnet, dass der erste Brennpunkt P1 und der dritte Brennpunkt P3 zusammenfallen. Damit bilden die erste Optikgruppe 211, das Hauptobjektiv 234 als vierte Optikgruppe und die dritte Optikgruppe 213 ein Kepler-Fernrohr. Der Strahlengang zwischen der ersten Optikgruppe 211 und der dritten Optikgruppe 213 ist gekreuzt. Die erste Brennweite ist größer als die dritte Brennweite. Der erste Strahlteiler 210 ist im konvergenten Strahlengang zwischen der ersten Optikgruppe 211 und dem ersten Brennpunkt P1 angeordnet.
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Die zweite optische Achse 205 und die dritte optische Achse 222 verlaufen zwischen dem ersten Strahlteiler 210 und der Objektebene 241 koaxial, d. h. sie bilden eine gemeinsame optische Achse. Damit sind der Fixierlichtstrahlengang 206 und der Messstrahlengang 221 zueinander ausgerichtet. Wenn das Patientenauge das Fixierlicht betrachtet, befindet sich das Patientenauge somit in der korrekten Position für eine Messung mit der Messeinrichtung 220.
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Die erste Optikgruppe 211 bildet eine Sammellinse und kann eine oder mehrere Einzellinsen umfassen. Die erste Optikgruppe 211 kann als Kittglied ausgebildet sein und eine achromatische Korrektur aufweisen.
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Die zweite Optikgruppe 212 bildet eine Sammellinse und kann eine oder mehrere Einzellinsen umfassen. Die zweite Optikgruppe 212 kann als Kittglied ausgebildet sein und eine achromatische Korrektur aufweisen.
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Die dritte Optikgruppe 213 bildet eine Sammellinse und kann eine oder mehrere Einzellinsen umfassen. Die dritte Optikgruppe 213 kann als Kittglied ausgebildet sein und eine achromatische Korrektur aufweisen.
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Die erste Optikgruppe 211 und die dritte Optikgruppe 213 bilden Optikelemente des Messstrahlenganges 221. Die optische Qualität dieser beiden Optikgruppen 211, 213 ist deshalb höher oder gleichwertig wie die optische Qualität der zweiten Optikgruppe 212, die lediglich von Beleuchtungslicht oder Fixierlicht durchstrahlt wird.
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Das Operationsmikroskop 230 ist als Stereomikroskop ausgebildet. Das Operationsmikroskop 230 kann ein konventionelles optisches Stereo-Operationsmikroskop sein, bei dem das Messobjekt 240 durch Okulare beobachtet werden kann. Das Operationsmikroskop 230 kann auch als rein digitales Operationsmikroskop ausgebildet sein, bei dem das Messobjekt 240 mit der Objektebene 241 von einer oder mehreren Kameras aufgenommen wird und auf einem Bildschirm dargestellt wird. Das Operationsmikroskop 230 kann auch als Hybrid-System ausgebildet sein und sowohl eine Beobachtung durch Okulare ermöglichen, als auch eine oder mehrere Kameras zur Darstellung des Messobjektes 240 aufweisen.
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Die Messeinrichtung 220 kann ein Messsystem zur intraoperativen Refraktionsmessung, beispielsweise ein Wellenfrontmesssystem, sein. Die Messeinrichtung 220 kann alternativ ein OCT-System sein. In den Messstrahlengang 221 kann ein nicht dargestelltes Messlicht, beispielsweise ein Laser, eingekoppelt sein.
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Der erste Strahlteiler 210 ist ein dichroitischer Strahlteiler. In dem Ausführungsbeispiel ist der erste Strahlteiler 210 derart angeordnet, dass der Fixierlichtstrahlengang 206 den ersten Strahlteiler 210 in Reflexionsrichtung durchläuft und der Messstrahlengang 221 in Durchlassrichtung angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform kann der Fixierlichtstrahlengang in Durchlassrichtung durch den ersten Strahlteiler geführt sein, während der Messstrahlengang in Reflexionsrichtung durch den ersten Strahlteiler verläuft.
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Die erste Blende 203 ist eine Fixierlichtblende. Die Fixierlichtblende blendet einen Teil des von der Beleuchtungslichtquelle 201 abgestrahlten Lichtes aus.
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Die Beleuchtungslichtquelle 201 kann eine Einzellichtquelle sein oder eine Anordnung von Einzellichtquellen. Die Einzellichtquellen können beliebig oder in Form eines Arrays, d. h. in Zeilen und Spalten, angeordnet sein. Die Einzellichtquellen können das Ende eines Lichtleiters, der einzelne Fasern umfasst, bilden. Damit ist eine sehr kompakte Bauform der Einzellichtquellen erreichbar. Bei der Ausgestaltung als Austrittsende von Lichtleitfasern wird in der Ebene des zweidimensionalen Arrays keine Wärme erzeugt und es kann an dieser Stelle auf wärmeableitende Maßnahmen verzichtet werden. Die Einzellichtquellen können auch LED-, OLED-, angeregte Konverter, Laserlichtquellen oder eine Kombination der genannten Lichtquellen umfassen. In einer alternativen Ausführungsform bildet die Beleuchtungslichtquelle 201 das distale Ende eines strukturierten Lichtleiters. Einzellichtquellen sind vorteilhaft einzeln ansteuerbar. Die Ansteuerung kann strom-, und/oder spannungsgesteuert oder pulsweitenmoduliert erfolgen, um die die Helligkeit und/oder Frequenz einer Einzellichtquelle zu steuern. Einzelne Einzellichtquellen können eine spezifische Form aufweisen und beispielsweise eine kreuzförmige, runde, quadratische oder rechteckige Abstrahlfläche haben.
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Eine Einzellichtquelle kann eine spezifische Farbe aufweisen. Entweder strahlt die Einzellichtquelle in einem spezifischen Wellenlängenbereich oder das Fixierlicht 209 durchstrahlt einen Farbfilter. Da das menschliche Auge im grünen Spektralbereich besonders empfindlich ist, kann das Fixierlicht beispielsweise grün ausgebildet sein.
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Die 3 zeigt die gleiche Beleuchtungsvorrichtung mit einem Operationsmikroskop in einer schematischen Darstellung, die in 2 dargestellt ist. Die Bezugszeichen sind um 100 erhöht. In 2 sind ein Fixierlicht 209 und ein Fixierlichtstrahlengang 206 gezeigt.
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Die 3 unterscheidet sich von 2 dadurch, dass ein Beleuchtungslicht 315 mit einem Beleuchtungsstrahlengang 316 dargestellt ist. Die in 2 und in 3 dargestellten Beleuchtungssituationen sind gleichzeitig erreichbar.
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Ein Teil des von der Beleuchtungslichtquelle 301 abgestrahlten Beleuchtungslichtes 315 wird von einer ersten Blende 303 ausgeschnitten, ist entlang einer zweiten optischen Achse 305 in dem Beleuchtungsstrahlengang 316 durch eine zweite Optikgruppe 312, in Reflexionsrichtung über einen ersten Strahlteiler 310, durch eine erste Optikgruppe 311, in Reflexionsrichtung über einen zweiten Strahlteiler 333 und durch ein Hauptobjektiv 334 zu einer Objektebene 341 geführt. Zwischen der zweiten Optikgruppe 312 und dem ersten Strahlteiler 310 ist eine Leuchtfeldblende 304 angeordnet. Die Leuchtfeldblende 304 wird von dem von der ersten Blende 303 ausgeschnitten Beleuchtungslicht ausgeleuchtet und in die Objektebene 341 fokussiert abgebildet. Der Teil des von der Beleuchtungslichtquelle 301 abgestrahlten und durch die ersten Blende 303 ausgeschnittenen Beleuchtungslichtes wird durch die Leuchtfeldblende 304 begrenzt. Die durch die Leuchtfeldblende 304 begrenzte Leuchtfläche ist in der Objektebene 341 fokussiert und bildet eine Beleuchtung der Objektebene 341. Das Messobjekt 340 ist ein Patientenauge. Die Objektebene 341 die Cornea.
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Der Beleuchtungsstrahlengang 316 ist in Bezug auf die erste optische Achse 302 dezentriert angeordnet. Damit verläuft die die zweite optische Achse 305 als schiefe Achse vom Mittelpunkt der ersten Blende 303 zu der Objektebene 341. In der Objektebene 341 ist zwischen der ersten optischen Achse 302 und der zweiten optischen Achse 305 ein Beleuchtungswinkel 308 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Beleuchtungswinkel 308 einen Betrag von 2°. Unter diesem geringen, zur ersten optischen Achse 302 achsnahen Beleuchtungswinkel 308, ist vorteilhaft eine Rotreflexbeleuchtung mit gutem Kontrast und guter Homogenität erreichbar.
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Durch Variation des ersten Teils des von der Beleuchtungslichtquelle 301 abgestrahlten Beleuchtungslichtes 315 sind verschiedene Beleuchtungssituationen bereitstellbar. Die Variation des ersten Teils kann durch eine Positionsänderung der ersten Blende 303 oder verschiedene erste Blenden 303 erfolgen. Damit können verschiedene Beleuchtungswinkel und Beleuchtungsgeometrien erzeugt werden.
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Das in 2 dargestellte Fixierlicht 209 ist gleichzeitig als ein zweiter Teil des ersten Teils des Beleuchtungslichtes 315 gemäß 3 gebildet. Das Fixierlicht 209 gemäß 2 und das Beleuchtungslicht 315 gemäß 3 sind entlang der zweiten optischen Achse 205, 305 geführt. Dabei ist der Fixierlichtstrahlengang 206 in der Objektebene 241, 341 als paralleler Strahlengang geführt. Der Beleuchtungsstrahlengang 316 dagegen leuchtet die Leuchtfeldblende 304 aus, die in der Objektebene 341 fokussiert abgebildet wird.
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Der Beleuchtungszustand mit einem Fixierlicht 209 gemäß 2 und einem Beleuchtungslicht 315 gemäß 3 erfolgt gleichzeitig, so dass vorteilhaft eine Doppelfunktion von Beleuchtung und Fixierlicht bewirkt wird. Das Fixierlicht ist als ein zweiter Teil der Beleuchtungslichtquelle 201, 301 gebildet. Ist das Messobjekt 240, 340, das Patientenauge, auf das Fixierlicht ausgerichtet, ist es auf den Messstrahlengang 221, 321 ausgerichtet. Während einer Messung ist das Patientenauge gleichzeitig beleuchtet, so dass ein Beobachter das Patientenauge während eines Messvorganges beobachten und kontrollieren kann. Dies erhöht vorteilhaft die Patientensicherheit. Das Patientenauge nimmt nur eine einzige Lichtquelle wahr, da das Fixierlicht 209 eine Teillichtquelle der Beleuchtungslichtquelle 201, 301 bildet. Damit besteht keine Gefahr, dass der Patient eine falsche Lichtquelle betrachtet. Gleichzeitig kann ein Beobachter nur die Beleuchtung des Patientenauges sehen, ohne das Fixierlicht wahrnehmen zu können.
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Die Abstrahlungsrichtung der Beleuchtungslichtquelle 301 kann ungerichtet sein und/oder eine große numerische Apertur aufweisen. Durch die erste Blende 303 wird ein paralleles Strahlenbündel aus dem Strahlenbündel des Beleuchtungslichtes 315 ausgeschnitten. Wenn die Beleuchtungslichtquelle 301 mehrere Einzellichtquellen umfasst, kann die erste Blende 303 genau eine Einzellichtquelle ausschneiden. Die erste Blende 303 kann auch ein Strahlenbündel aus dem Beleuchtungslicht mehrerer Einzellichtquellen ausschneiden. Dies ist insbesondere bei einer oder LED- oder OLED-Beleuchtung vorteilhaft, wenn technisch bedingt geringe Abstände zwischen den Einzellichtquellen vorhanden sind, beispielsweise durch Anschlussleitungen. Die numerische Apertur der Beleuchtungslichtquelle 301 kann durch die Leuchtfeldblende 304 begrenzt werden.
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Die erste Blende 303 kann eine mechanische Blende sein, die auf einem Blendenrad oder einem Blendenschieber angeordnet ist. Auf einem Blendenrad oder -Schieber können auch verschiedene erste Blenden 303, zur Bereitstellung verschiedener Beleuchtungsvarianten, angeordnet sein. Die erste Blende 303 kann auch eine elektronisch ansteuerbare Matrix-Blende, beispielsweise eine LCD-Blende sein, um verschiedene Beleuchtungsvarianten bereitzustellen.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 3 ist der Messstrahlengang 221, 321 in Durchlassrichtung durch den ersten Strahlteiler 210, 310 geführt und die Beleuchtungslichtquelle 201, 301 mit dem Beleuchtungsstrahlengang 316 und dem Fixierlichtstrahlengang 206 in Reflexionsrichtung angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform können der Beleuchtungsstrahlengang in Durchlassrichtung und der Messstrahlengang in Reflexionsrichtung durch den ersten Strahlteiler geführt sein.
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Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungslichtquelle in Form eines strukturierten Lichtleiters.
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Das distale Ende eines strukturierten Lichtleiters 400 umfasst einen ersten Beleuchtungsbereich 401, einen zweiten Beleuchtungsbereich 402 und einen dritten Beleuchtungsbereich 403. Jeder Beleuchtungsbereich kann eine spezifische Beleuchtungssituation der Objektebene bewirken. Mit einer ersten Blende, der Fixierlichtblende 404, kann ein Beleuchtungslicht 405 als ein Beleuchtungsbereich des strukturierten Lichtleiters 400 selektiert werden. Der erste Teil des durch die Fixierlichtblende 404 geführten Beleuchtungslichtes 405 bildet eine Rotreflexbeleuchtung, sodass das Patientenauge während der Messung mit einer Messeinrichtung durch ein Operationsmikroskop betrachtet werden kann. Gleichzeitig bildet ein zweiter Teil des ersten Teils des durch die Fixierlichtblende 404 selektierten Bereiches des Lichtleiters für ein Patientenauge ein Fixierlicht, dessen Strahlengang koaxial zu dem Strahlengang der Messeinrichtung verläuft.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Auge
- 101
- Optische Achse
- 102
- Sehachse
- 103
- Fixierlinie
- 104
- Winkel
- 105
- Fovea
- 200, 300
- Beleuchtungsvorrichtung
- 201, 301
- Beleuchtungslichtquelle
- 202, 302
- Erste optische Achse
- 203, 303
- Erste Blende
- 204, 304
- Leuchtfeldblende
- 205, 305
- Zweite optische Achse
- 206
- Fixierlichtstrahlengang
- 209
- Fixierlicht
- 210, 310
- Erster Strahlteiler
- 211, 311
- Erste Optikgruppe
- 212, 312
- Zweite Optikgruppe
- 213, 313
- Dritte Optikgruppe
- 220, 320
- Messeinrichtung
- 221, 321
- Messstrahlengang
- 222, 322
- Dritte optische Achse
- 230, 330
- Operationsmikroskop
- 231,231
- Beobachtungseinheit
- 232, 332
- Vierte optische Achse
- 233, 333
- Zweiter Strahlteiler
- 234, 334
- Hauptobjektiv
- 240, 340
- Messobjekt
- 241, 341
- Objektebene
- 308
- Beleuchtungswinkel
- 315
- Beleuchtungslicht
- 316
- Beleuchtungsstrahlengang
- 400
- Strukturierter Lichtleiter
- 401
- Erster Beleuchtungsbereich
- 402
- Zweiter Beleuchtungsbereich
- 403
- Dritter Beleuchtungsbereich
- 404
- Fixierlichtblende
- 405
- Beleuchtungslicht
