DE102017109202A1

DE102017109202A1 - Optische Beobachtungsgerätevorrichtung, optisches Beobachtungsgerätesystem und Verfahren zum Ausbalancieren eines optischen Beobachtungsgerätesystems

Info

Publication number: DE102017109202A1
Application number: DE102017109202.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Saur; Christian Voigt
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG; Carl Zeiss AG
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2017-11-02

Abstract

Es wird eine optische Beobachtungsgerätevorrichtung umfassend ein optisches Beobachtungsgerät (200) mit wenigstens zwei relativ zueinander beweglich angeordneten Geräteabschnitten (202, 208, 210, 214, 228), wobei wenigstens einer der beweglich zueinander angeordneten Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) wenigstens einen Beschleunigungssensor (2061, 2063, 2064) aufweist, zur Verfügung gestellt. Die optische Beobachtungsgerätevorrichtung umfasst außerdem eine zum Empfang von Beschleunigungssignalen mit dem wenigsten einen Beschleunigungssensor (2061, 2063, 2064) verbundene Auswerteeinrichtung (226), die dazu ausgebildet ist, anhand der empfangenen Beschleunigungssignale die Orientierung und/oder die Lage des mit dem wenigstens einen Beschleunigungssensor (2061, 2063, 2064) versehenen Geräteabschnittes (202, 208, 210, 214, 228) relativ zu einem anderen Geräteabschnitt (202, 208, 210, 214, 228) zu ermitteln.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Beobachtungsgerätevorrichtung mit einem optischen Beobachtungsgerät, insbesondere mit einem Operationsmikroskop. Daneben betrifft die Erfindung ein optisches Beobachtungsgerätesystem mit einem optischen Beobachtungsgerät, insbesondere mit einem Operationsmikroskop, und einem Stativ, das eine Balanciereinrichtung aufweist, sowie ein Verfahren zum Balancieren eines derartigen optischen Beobachtungsgerätesystems.
Optische Beobachtungsgeräte wie beispielsweise Operationsmikroskope weisen typischerweise einen Grundkörper und wenigstens einen am Grundkörper angeordneten Tubus auf. Der Grundkörper enthält dabei das Hauptobjektiv und gegebenenfalls einen Vergrößerungswechsler, etwa in Form eines Zoomsystems. Der Tubus weist einen ersten Tubusabschnitt mit einer Schnittstelle, mit deren Hilfe er an eine entsprechende Schnittstelle des Grundkörpers angebracht werden kann, sowie einen Einblick und/oder wenigstens einen Bildsensor auf. Er kann als monokularer oder binokularer Tubus ausgestaltet sein. Um eine für den Nutzer möglichst ergonomische Einblickposition zu gewähren, ist der Tubus häufig mit Freiheitsgraden ausgestattet, die es ermöglichen, den Tubus relativ zum Grundkörper auszurichten und/oder einzelne Tubusabschnitte relativ zueinander auszurichten. Beispiele für derartige Operationsmikroskope und Tuben sind bspw. in DE 93 14 085 U1 , DE 10 2012 222 578 A1 , JP 2005 137577 A , US 7,256,934 B2 und US 8,514,488 B2 beschrieben. Wenn eine bestimmte Positionierung oder Orientierung des optischen Beobachtungsgeräts bspw. zum Beobachtungsobjekt erfolgen soll, gibt es die Systeme, die es ermöglichen, die Position eines Operationsmikroskops oder von Teilen des Operationsmikroskops im Raum zu ermitteln. Derartige Systeme sind beispielsweise in DE 42 02 505 A1 , DE 198 37 152 B4 , DE 10 2012 222 578 A1 und EP 1 333 306 A2 beschrieben.
Optische Beobachtungsgeräte wie insbesondere die beispielhaft genannten Operationsmikroskope werden von Stativen gehalten, die ein ergonomisches Positionieren des optischen Beobachtungsgeräts in Bezug auf das Beobachtungsobjekt ermöglichen. Um das Positionieren des Operationsmikroskops mit Hilfe des Stativs mit möglichst geringen Kräften zu realisieren und um zu verhindern, dass sich das Operationsmikroskop selbständig aus einer gewählten Position heraus bewegt, werden Stative mit Hilfe verstellbarer Ausgleichsgewichte oder verstellbaren Federn und/oder rein motorisch balanciert, so dass ohne Einwirkung von außen keine die Position oder Orientierung des Gerätes verändernden Drehmomente wirken. Wenn am optischen Beobachtungsgerät etwas verändert wird, beispielsweise ein zweiter Tubus angebracht wird, kann dies zu einer Änderung der wirkenden Drehmomente führen. Um das Stativ an die veränderten Drehmomente anzupassen erfolgt eine Balancierung, in der die Positionen der Ausgleichsgewichte verlagert werden, um die veränderten Drehmomente auszugleichen. Ein Stativ mit einem Balanciersystem ist beispielsweise in EP 1 193 438 A2 beschrieben.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vorteilhafte optische Beobachtungsgerätevorrichtung mit einem optischen Beobachtungsgerät zur Verfügung zu stellen. Eine zweite Aufgabe ist es, ein vorteilhaftes optisches Beobachtungsgerätesystem mit einer optischen Beobachtungsgerätevorrichtung und einem Stativ, von dem das optische Beobachtungsgerät der optischen Beobachtungsgerätevorrichtung gehalten wird, zur Verfügung zu stellen. Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Balancieren eines optischen Beobachtungsgerätesystems zur Verfügung zu stellen.
Die erste Aufgabe wird durch eine optische Beobachtungsgerätevorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, die zweite Aufgabe durch optisches Beobachtungsgerätesystem gemäß Anspruch 9. Die dritte Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerätevorrichtung umfasst ein optisches Beobachtungsgerät mit wenigstens zwei relativ zueinander beweglich angeordneten Geräteabschnitten, wobei wenigstens einer der beweglich zueinander angeordneten Geräteabschnitte wenigstens einen Beschleunigungssensor aufweist. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerätevorrichtung eine zum Empfang von Beschleunigungssignalen mit dem wenigstens einen Beschleunigungssensor verbundene Auswerteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, anhand der empfangenen Beschleunigungssignale die Orientierung und/oder die Lage des mit dem wenigstens einen Beschleunigungssensor versehenen Geräteabschnitts relativ zu einem anderen Geräteabschnitt zu ermitteln. Die Beschleunigungssignale zeigen vor und nach der Bewegung dabei die Richtung an, die die Gravitationskraft in einem mit dem Geräteabschnitt verknüpften Koordinatensystem aufweist. Das optische Beobachtungsgerät kann hierbei bspw. ein Mikroskop und insbesondere ein Operationsmikroskop sein. Die Auswerteeinrichtung kann dabei in das optische Beobachtungsgerät oder in das Stativ integriert sein, oder sie kann eine sowohl vom optischen Beobachtungsgerät als auch vom Stativ getrennte Einheit sein. Weiterhin kann die Auswerteeinrichtung in Form von Software, die auf einer Datenverarbeitungseinheit wie bspw. einem Computer läuft, oder als Anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC Application Specific Integrated Circuit) realisiert sein.
Das optische Beobachtungsgerät kann einen Grundkörper und einen Tubus umfassen. Ein erster Geräteabschnitt des optischen Beobachtungsgeräts kann dann beispielsweise der Grundkörper sein, ein zweiter Geräteabschnitt der Tubus, wobei wenigstens der Tubus wenigstens einen Beschleunigungssensor aufweist. Wenn der Tubus einen ersten Tubusabschnitt und einen zweiten Tubusabschnitt umfasst, kann aber auch ein erster Geräteabschnitt der erste Tubusabschnitt und ein zweiter Geräteabschnitt der zweite Tubusabschnitt sein, wobei wenigstens einer der Tubusabschnitte, insbesondere der Tubusabschnitt, der die Okulare enthält, wenigstens einen Beschleunigungssensor aufweist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der den ersten Tubusabschnitt und den zweiten Tubusabschnitt aufweisende Tubus beweglich am Grundkörper angeordnet ist und ein erster Geräteabschnitt vom Grundkörper gebildet ist, ein zweiter Geräteabschnitt vom ersten Tubusabschnitt gebildet ist und ein dritter Geräteabschnitt vom zweiten Tubusabschnitt gebildet ist, wobei wenigstens der erste oder der zweite Tubusabschnitt, bspw. wenigstens der Tubusabschnitt, der die Okulare enthält, wenigstens einen Beschleunigungssensor aufweist. In einem Tubus mit einem ersten und einem zweiten Tubusabschnitt wäre der erste Tubusabschnitt bspw. ein Verbindungsabschnitt zur Verbindung des Tubus mit dem Grundkörper. Der zweite Tubusabschnitt kann dann wenigstens ein Okular und/oder wenigstens einen elektronischen Bildsensor umfassen. Im Falle eines elektronischen Bildsensors kann der Tubus einen digitalen Einblick umfassen, also einen Einblick, in dem das mit den Bildsensoren aufgenommene Bild auf wenigstens einem Display wiedergegeben wird, welches vom Nutzer betrachtet wird. Der digitale Einblick kann direkt am Tubus angeordnet sein. Anstatt eines digitalen Einblicks oder zusätzlich zu einem digitalen Einblick besteht aber auch die Möglichkeit, das wenigstens eine Display beispielsweise in einer am Kopf zu tragenden Vorrichtung, einem sog. Head Mounted Display (HMD) anzuordnen, so dass der Einblick völlig losgelöst von dem Tubus ist. In diesem Fall ist eine Einstellung des Tubus nicht notwendig, um einen ergonomischen Einblick zu gewährleisten. Dennoch kann ein Verlagern des Tubus auch in diesem Fall sinnvoll sein, beispielsweise etwa um zu verhindern, dass der Tubus einen behandelnden Arzt stört. Je nach Positionierung des optischen Beobachtungsgeräts kann der Tubus dann bspw. in eine andere Position geschwenkt werden, wo er nicht in den Arbeitsbereich des Arztes hineinragt.
Die erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerätevorrichtung ermöglicht es, nach einem Verstellen der Geräteabschnitte relativ zueinander die Orientierung und/oder Lage der Geräteabschnitte relativ zueinander automatisiert zu ermitteln, woraus sich Änderungen in den auftretenden Momenten ableiten lassen. Aus der Kenntnis der veränderten Momente können dann Informationen ermitteltet werden, die zum Anpassen der Balancierung der optischen Beobachtungsgerätevorrichtung herangezogen werden können, wenn diese an einem Stativ mit einer Balanciereinrichtung befestigt ist. Die durch eine bestimmte Konfiguration der optischen Beobachtungsgerätevorrichtung verursachten Momente können bei Kenntnis der Konfiguration aus den Massen und Schwerpunktslagen der Geräteabschnitte berechnet werden. Die Konfiguration kann dabei durch die Orientierung der Geräteabschnitte relativ zueinander, der Geometrie der Geräteabschnitte, den Freiheitsgraden, die diese Geräteabschnitte bei der Bewegung haben, bestimmt werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind in der Auswerteeinrichtung daher die Freiheitsgrade sowie die Geometrie der Geräteabschnitte hinterlegt, und die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet, anhand der erfassten Beschleunigungswerte und der Freiheitsgrade sowie der Geometrie der Geräteabschnitte die Lage und/oder die Orientierung der Geräteabschnitte relativ zueinander zu ermitteln. Aus der so ermittelten Lage und/oder Orientierung können dann unter Zuhilfenahme der Massen und Schwerpunktslagen der Geräteabschnitte die verursachten Momente ermittelt werden.
Das Berechnen der durch eine bestimmte Konfiguration verursachten Momente anhand der Orientierung der Geräteabschnitte relativ zueinander, der Geometrie der Geräteabschnitte, der Freiheitsgrade, die diese Geräteabschnitte bei der Bewegung haben, und der Massen und Schwerpunktslagen funktioniert insbesondere dann, wenn ausschließlich rotatorische Freiheitsgrade zur Verfügung stehen. Wenn dagegen translatorische Freiheitsgrade zur Verfügung stehen, beispielsweise wenn ein Tubus entlang einer linearen Strecke ausgezogen werden kann, kann es passieren, dass sich Orientierung in der Endposition gegenüber der Ausgangsposition nicht ändert, sich die auf das Stativ einwirkenden Momente aufgrund eines durch den Auszug verlängerten Hebels jedoch verändern. In diesem Fall ist die Kenntnis der Orientierung der Geräteabschnitte relativ zueinander in Verbindung mit der Geometrie der Geräteabschnitte und den Freiheitsgraden nicht ausreichend, um die durch die Verlagerung auftretenden Momente zu ermitteln. Insbesondere kann der Betrag der linearen Verlagerung oder einer Rotation um eine Achse parallel zum Schwerefeld durch die zur Verfügung stehenden Parameter nicht ermittelt werden. Es ist aber möglich, die während der Verlagerung auftretenden Beschleunigungen zu integrieren und dadurch den Weg, entlang dem die Verlagerung erfolgt, durch zweimalige Integration der Beschleunigung zu ermitteln. Mit dieser Kenntnis ist dann eine Berechnung der nach der Verschiebung vorliegenden räumlichen Lage der Geräteabschnitte relativ zueinander möglich. Die Auswerteeinrichtung kann daher in einer Ausgestaltung der Erfindung ein Integrationsmodul zum Integrieren der zeitlichen Abfolge der erfassten Beschleunigungswerte oder der Differenzen der erfassten Beschleunigungswerte unterschiedlicher Beschleunigungssensoren umfassen. Die Auswerteeinrichtung ist dann dazu ausgebildet, Lage und Orientierung der Geräteabschnitte relativ zueinander durch Integration der zeitlichen Abfolge der erfassten Beschleunigungswerte bzw. der Differenzen erfasster Beschleunigungswerte zu ermitteln. Durch das Integrieren von Differenzen von mittels Beschleunigungssensoren unterschiedlicher Geräteabschnitte gewonnenen Beschleunigungswerten ist es möglich, unmittelbar die Relativbewegung zwischen den beiden Geräteabschnitten zu ermitteln. Die zeitliche Abfolge der Beschleunigungswerte kann dabei entweder diskret oder kontinuierlich erfasst werden. Im Falle einer Rotation um eine Drehachse ist es zudem möglich, bei Kenntnis der Winkelbeschleunigung, mit der die Rotation erfolgt, und der während der Drehung von dem Beschleunigungssensor gemessenen Beschleunigung, die Länge des zwischen dem Beschleunigungssensor und der Drehachse wirkenden Hebelarms zu ermitteln. Aus dem Hebelarm und der Kenntnis der Geometrie sowie der Freiheitsgrade der sich entlang dieses Hebelarms erstreckenden Geräteabschnitte kann dann die Konfiguration der Geräteabschnitte relativ zueinander ermittelt werden. Dies funktioniert insbesondere auch dann, wenn die Rotationsachse parallel zum Schwerefeld verläuft. In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgerätevorrichtung umfasst diese daher eine Einrichtung zum Ermitteln der Winkelbeschleunigung einer Rotation eines Geräteabschnitts um eine Achse, und in der Auswerteeinrichtung sind die Freiheitsgrade sowie die Geometrie der Geräteabschnitte hinterlegt. Die Auswerteeinrichtung ist in dieser Weiterbildung dazu ausgebildet, aus der Winkelbeschleunigung, mit der die Rotation erfolgt, der während der Drehung von einem der Beschleunigungssensoren gemessenen Beschleunigung, der Freiheitsgrade sowie der Geometrie der Geräteabschnitte die Lage und/oder die Orientierung der Geräteabschnitte relativ zueinander zu ermitteln. Die Einrichtung zum Ermitteln Winkelbeschleunigung kann dabei bspw. einen Drehzahlmesser (die Winkelgeschwindigkeit ergibt sich durch Multipikati9on der Drehzahl mit einem Faktor 2π) zusammen mit einer Einrichtung zum Ableiten der Drehzahl bzw. der Winkelgeschwindigkeit nach der Zeit oder eine Einrichtung zum Erfassen des bei der Drehung auftretenden Drehmoments umfassen. Im Allgemeinen wirken bei rotierenden Massen immer die Erdbeschleunigung, die Zentrifugalbeschleunigung und die Eulerbeschleunigung. Die Erdbeschleunigung ist immer wirksam und bei Bewegungen entlang linearer Bahnen bzw. bei Drehungen um Achsen parallel zum Schwerefeld immer eine Konstante und kann als statische Größe von der Gesamtbeschleunigung abgezogen werden. Damit verbleiben die verbleibenden lediglich die Zentrifugalbeschleunigung und die Eulerbeschleunigung. Da die Zentrifugalbeschleunigung proportional zum Quadrat der Winkelgeschwindigkeit ist, tritt sie erst bei höheren Rotationsgeschwindigkeiten signifikant auf und können in den vorliegenden Anwendungen daher vernachlässigt werden. Die Eulerbeschleunigung ist proportional zum Hebelarm und ergibt sich aus der Änderung der Drehgeschwindigkeit, entweder durch Änderung des Betrags der Rotationsgeschwindigkeit und/oder durch Änderung der Orientierung der Rotationsachse. Insbesondere die Änderung des Betrags der Rotationsgeschwindigkeit bei Bewegungsänderungen ist bei den Geräteabschnitten wirksam und damit geeignet, die Konfiguration der Geräteabschnitte relativ zueinander zu ermitteln.
Ein erfindungsgemäßes optisches Beobachtungsgerätesystem umfasst eine erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerätevorrichtung und ein Stativ, von dem das optische Beobachtungsgerät der optischen Beobachtungsgerätevorrichtung gehalten wird und das eine motorisierte Balancierungseinrichtung aufweist. Außerdem umfasst das optische Beobachtungsgerätesystem eine Steuereinheit, die mit den Motoren der Balanciereinrichtung des Stativs zum Ausgeben von Steuersignalen verbunden ist und die außerdem mit der Auswerteeinrichtung zum Empfang der aktuellen Orientierung und/oder der aktuellen Lage der Geräteabschnitte des optischen Beobachtungsgeräts relativ zueinander verbunden ist oder diese umfasst. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, die Steuersignale unter Berücksichtigung der Orientierung und/oder der Lage der Geräteabschnitte relativ zueinander zu generieren.
Mit dem erfindungsgemäßen Beobachtungsgerätesystem lässt sich eine automatisierte Balancierung des optischen Beobachtungsgerätesystems realisieren. So kann beispielsweise die Lage und/oder die Orientierung der Geräteabschnitte relativ zueinander laufend erfasst und ausgewertet werden, so dass bei Bedarf eine Anpassung der Balancierung des optischen Beobachtungsgerätesystems durch Ausgabe geeigneter Steuersignale erfolgen kann, ohne dass nach dem Verlagern der Geräteabschnitte relativ zueinander eine vollständig neue Balancierung durchgeführt werden muss.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Verfahren zum Balancieren eines optischen Beobachtungsgerätesystems mit einer erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgerätevorrichtung und einem Stativ, von dem das optische Beobachtungsgerät der optischen Beobachtungsgerätevorrichtung gehalten wird und das eine motorisierte Balanciereinrichtung aufweist, zur Verfügung gestellt. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Orientierung und/oder die Lage der Geräteabschnitte des optischen Beobachtungsgeräts relativ zueinander auf der Basis von Beschleunigungssignalen der jeweiligen Beschleunigungssensoren ermittelt. Steuersignale zum Steuern der Motoren der Balanciereinrichtung werden dann unter Berücksichtigung der ermittelten Orientierung und/oder der ermittelten Lage der Geräteabschnitte relativ zueinander generiert. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich außer zum Balancieren eines Operationsmikroskopsystems auch dazu, die Balancierung nach einer Verlagerung von Geräteabschnitten relativ zueinander zu aktualisieren, also anzupassen, ohne eine vollständig neue Balancierung ausführen zu müssen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können zum Ermitteln der Orientierung und/oder der Lage der Geräteabschnitte relativ zueinander neben den Signalen der Beschleunigungssensoren für die jeweiligen Geräteabschnitte hinterlegte Freiheitsgrade und Geometrien herangezogen werden. Diese Ausgestaltung des Verfahrens eignet sich insbesondere dann, wenn jede Konfiguration, also jede bestimmte Lage und/oder Orientierung der Geräteabschnitte relativ zueinander, durch eine eindeutige Kombination von Beschleunigungssignalen identifizierbar ist. Die Beschleunigungssignale zeigen dabei jeweils die Richtung an, in die die Gravitationskraft in einem mit dem jeweiligen Geräteabschnitt verknüpften Koordinatensystem aufweist.
Wenn eine eindeutige Identifikation der Konfigurationen durch Kombination von Beschleunigungssignalen nicht möglich ist, kann das Verfahren durchgeführt werden, indem zum Ermitteln der Orientierung und/oder der Lage der Geräteabschnitte relativ zueinander ein Integrieren einer zeitlichen Abfolge erfasster Beschleunigungswerte oder der Differenzen der erfassten Beschleunigungswerte unterschiedlicher Beschleunigungssensoren erfolgen. Die zeitliche Abfolge der Beschleunigungswerte kann dabei entweder diskret oder kontinuierlich erfasst werden. Durch zweimaliges Integrieren der Beschleunigungswerte lassen sich die Bahnen, entlang derer die einzelnen Geräteabschnitte beim Verlagern bewegt worden sind, ermitteln. Ausgehend von der Ausgangskonfiguration und der Bahnen, entlang derer die einzelnen Geräteabschnitte beim Verlagern bewegt worden sind, lässt sich dann die Endkonfiguration bestimmen. Auf diese Weise können beispielsweise auch Verlagerungen entlang linearer Bahnen berücksichtigt werden, die alleine aus der Richtung, in die die Gravitationskraft in den Koordinatensystemen der Geräteabschnitte in der jeweilige Konfiguration wirkt, keine Berücksichtigung finden können, weil bei einer linearen Verlagerung die Gravitationskraft in dem entsprechenden Koordinatensystem des Geräteabschnittes vor und nach der Verlagerung in dieselbe Richtung wirkt und zum Herbeiführen der Verlagerung auch kein anderer Geräteabschnitt in seiner Orientierung verändert werden muss. Somit wäre für alle Geräteabschnitte die Richtung, in die die Gravitationskraft wirkt, vor und nach der Verlagerung gleich. Während der Verlagerung tritt jedoch ein Beschleunigung auf, deren Verlauf sich in der zeitlichen Abfolge der Beschleunigungswerte widerspiegelt und aus der die Bahn, entlang der die Verlagerung stattgefunden hat, abgeleitet werden kann. Obwohl hier beispielhaft eine lineare Bewegung beschrieben worden ist, lässt sich anhand der Abfolge der Beschleunigungswerte selbstverständlich auch eine kurvige Verlagerungsbahn ermitteln.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Balancierung unter Berücksichtigung der Orientierung und/oder der Lage der Geräteabschnitte relativ zueinander laufend aktualisiert werden, so dass das optische Beobachtungsgerätesystem zu jeder Zeit optimal balanciert ist.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau eines Operationsmikroskops mit einem rein optischen Tubus.
2 zeigt ein Varioskopobjektiv.
3 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau eines digitalen Operationsmikroskops.
4 zeigt ein Stativ mit einem daran aufgehängten Operationsmikroskop.
5 zeigt die Freiheitsgrade des Stativs aus 4.
6 zeigt ein Operationsmikroskop mit Beschleunigungssensoren in einer schematischen Darstellung.
7 zeigt in Form eines Blockdiagramms eine Steuereinrichtung zum Erstellen von Stellsignalen zum Balancieren des Stativs.
8 zeigt eine erste Tubusvariante in einer ersten Konfiguration.
9 zeigt die Tubusvariante aus 8 in einer zweiten Konfiguration.
10 zeigt eine zweite Tubusvariante in einer ersten Konfiguration.
11 zeigt die zweite Tubusvariante in einer zweiten Konfiguration. Nachfolgend wird mit Bezug auf die 1 der grundsätzliche Aufbau eines Operationsmikroskops 2, wie es in der erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgerätevorrichtung Verwendung finden kann, erläutert.
Das in 1 gezeigte Operationsmikroskop 2 umfasst ein einem Objektfeld 3 zuzuwendendes Objektiv 5, das insbesondere als achromatisches oder apochromatisches Objektiv ausgebildet sein kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Objektiv 5 aus zwei miteinander verkitteten Teillinsen, die ein achromatisches Objektiv bilden. Das Objektfeld 3 wird in der Brennebene des Objektivs 5 angeordnet, so dass es vom Objektiv 5 nach Unendlich abgebildet wird. Mit anderen Worten, ein vom Objektfeld 3 ausgehendes divergentes Strahlenbündel 7 wird bei seinem Durchgang durch das Objektiv 5 in ein paralleles Strahlenbündel 9 umgewandelt.
Beobachterseitig des Objektivs 5 ist ein Vergrößerungswechsler 11 angeordnet, der entweder wie im dargestellten Ausführungsbeispiel 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 bspw. aus einer Linsenkombination mit drei Linsen aufgebaut 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 die äußeren Linsen dann auch 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. Der Vergrößerungswechsler 11 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel bereits Teil des binokularen Strahlengangs des Operationsmikroskops 1, d.h. er weist eine eigene Linsenkombination für jeden stereoskopischen Teilstrahlengang 9A, 9B des Operationsmikroskops 1 auf. Das Einstellen eines Vergrößerungsfaktors mittels des Vergrößerungswechslers 11 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein motorisch angetriebenes Stellglied, das zusammen mit dem Vergrößerungswechsler 11 Teil einer Vergrößerungswechseleinheit zum Einstellen des Vergrößerungsfaktors ist.
An den Vergrößerungswechsler 11 schließt sich im vorliegenden Beispiel beobachterseitig eine Schnittstellenanordnung 13A, 13B an, über die externe Geräte an das Operationsmikroskop 1 angeschlossen werden können und die im vorliegenden Ausführungsbeispiel Strahlteilerprismen 15A, 15B umfasst. Grundsätzlich können aber auch andere Arten von Strahlteilern Verwendung finden, bspw. teildurchlässige Spiegel. Die Schnittstellen 13A, 13B dienen im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Auskoppeln eines Strahlenbündels aus dem Strahlengang des Operationsmikroskops 2 (Strahlteilerprisma 15B) bzw. zum Einkoppeln eines Strahlenbündels in den Strahlengang des Operationsmikroskops 2 (Strahlteilerprisma 15A).
Das Strahlteilerprisma 15A in dem Teilstrahlengang 9A dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu, mit Hilfe eines Displays 37, bspw. einer Digital Mirror Device (DMD) oder eines LCD-Displays, und einer zugehörigen Optik 39 über das Strahlteilerprisma 15A Informationen oder Daten für einen Betrachter in den Teilstrahlengang 9A des Operationsmikroskops 1 einzuspiegeln. Im anderen Teilstrahlengang 9B ist an der Schnittstelle 13B ein Kameraadapter 19 mit einer daran befestigten Kamera 21 angeordnet, die mit einem elektronischen Bildsensor 23, bspw. mit einem CCD-Sensor oder einem CMOS-Sensor, ausgestattet ist. Mittels der Kamera 21 kann ein elektronisches und insbesondere ein digitales Bild des Gewebebereichs 3 aufgenommen werden. Als Bildsensor kann insbesondere auch ein Hyperspektralsensor Verwendung finden, in dem nicht nur drei Spektralkanäle (bspw. rot, grün und blau) vorhanden sind, sondern eine Vielzahl von Spektralkanälen.
An die Schnittstelle 13 schließt sich im vorliegenden Beispiel beobachterseitig ein Binokulartubus 27 an. Dieser weist zwei Tubusobjektive 29A, 29B auf, welche das jeweilige parallele Strahlenbündel 9A, 9B auf eine Zwischenbildebene 31 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 Betrachter 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 2 ist außerdem mit einer Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet, mit der der das Objektfeld 3 mit breitbandigem Beleuchtungslicht beleuchtet werden kann. Hierzu weist die Beleuchtungsvorrichtung im vorliegenden Beispiel eine Weißlichtquelle 41, etwa eine Halogenglühlampe oder eine Gasentladungslampe, auf. Das von der Weißlichtquelle 41 ausgehende Licht wird über einen Umlenkspiegel 43 oder ein Umlenkprisma in Richtung auf das Objektfeld 3 gelenkt, um dieses auszuleuchten. In der Beleuchtungsvorrichtung ist weiterhin eine Beleuchtungsoptik 45 vorhanden, die für eine gleichmäßige Ausleuchtung des gesamten beobachteten Objektfeldes 3 sorgt.
Es sei darauf hingewiesen, dass der in 1 dargestellte Beleuchtungsstrahlengang stark schematisiert ist und nicht notwendigerweise den tatsächlichen Verlauf des Beleuchtungsstrahlengangs wiedergibt. Grundsätzlich kann der Beleuchtungsstrahlengang als sogenannte Schrägbeleuchtung ausgeführt sein, die der schematischen Darstellung in 1 am nächsten kommt. In einer solchen Schrägbeleuchtung verläuft der Strahlengang in einem relativ großen Winkel (6° oder mehr) zur optischen Achse des Objektivs 5 und kann, wie in 1 dargestellt, vollständig außerhalb des Objektivs verlaufen. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Beleuchtungsstrahlengang der Schrägbeleuchtung durch einen Randbereich des Objektivs 5 hindurch verlaufen zu lassen. Eine weitere Möglichkeit zur Anordnung des Beleuchtungsstrahlengangs ist die sogenannte 0°-Beleuchtung, bei der der Beleuchtungsstrahlengang durch das Objektiv 5 hindurch verläuft und zwischen den beiden Teilstrahlengängen 9A, 9B, entlang der optischen Achse des Objektivs 5 in Richtung auf das Objektfeld 3 in das Objektiv eingekoppelt wird. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, den Beleuchtungsstrahlengang als sogenannte koaxiale Beleuchtung auszuführen, in der ein erster und ein zweiter Beleuchtungsteilstrahlengang vorhanden sind. Die Beleuchtungsteilstrahlengänge werden über einen oder mehrere Strahlteiler parallel zu den optischen Achsen der Beobachtungsteilstrahlengänge 9A, 9B in das Operationsmikroskop eingekoppelt, so dass die Beleuchtung koaxial zu den beiden Beobachtungsteilstrahlengängen verläuft.
In der in 1 gezeigten Ausführungsvariante des Operationsmikroskops 2 besteht das Objektiv 5 lediglich aus einer festbrennweitigen Achromatlinse. Es kann jedoch auch ein Objektivlinsensystem aus mehreren Linsen Verwendung finden, insbesondere ein so genanntes Varioskopobjektiv, mit dem sich der Arbeitsabstand des Operationsmikroskops 2, d.h. der Abstand der objektseitigen Brennebene vom Scheitel der ersten objektseitigen Linsenfläche des Objektivs 5, auch Objektschnittweite genannt, variieren lässt. Auch vom Varioskopobjektiv 50 wird das in der Brennebene angeordnete Objektfeld 3 nach Unendlich abgebildet, so dass beobachterseitig ein paralleles Strahlenbündel vorliegt.
Ein Beispiel für ein Varioskopobjektiv ist schematisch in 2 dargestellt. Das Varioskopobjektiv 50 umfasst ein Positivglied 51, also ein optisches Element mit positiver Brechkraft, das in 2 schematisch als Konvexlinse dargestellt ist. Darüber hinaus umfasst das Varioskopobjektiv 50 ein Negativglied 52, also ein optisches Element mit negativer Brechkraft, das in 2 schematisch als Konkavlinse dargestellt ist. Das Negativglied 52 befindet sich zwischen dem Positivglied 51 und dem Objektfeld 3. Im dargestellten Varioskopobjektiv 50 ist das Negativglied 52 fix angeordnet, wohingegen das Positivglied 51 wie durch den Doppelpfeil 53 angedeutet entlang der optischen Achse OA verschiebbar angeordnet ist. Wenn das Positivglied 51 in die in 2 gestrichelt dargestellte Position verschoben wird, verlängert sich die Schnittweite, so dass sich der Arbeitsabstand des Operationsmikroskops 2 vom Objektfeld 3 ändert.
Obwohl in 2 das Positivglied 51 verschiebbar ausgestaltet ist, besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, das Negativglied 52 statt des Positivglieds 51 entlang der optischen Achse OA bewegbar anzuordnen. Das Negativglied 52 bildet jedoch häufig die Abschlusslinse des Varioskopobjektivs 50. Ein feststehendes Negativglied 52 bietet daher den Vorteil, dass das Innere des Operationsmikroskops 2 leichter gegen äußere Einflüsse abgedichtet werden kann. Weiterhin sei angemerkt, dass, obwohl das Positivglied 51 und das Negativglied 52 in 2 lediglich als Einzellinsen dargestellt sind, jedes dieser Glieder statt in Form einer Einzellinse auch in Form einer Linsengruppe oder eines Kittglieds realisiert sein kann, bspw. um das Varioskopobjektiv achromatisch oder apochromatisch auszubilden.
3 zeigt ein Beispiel für ein digitales Operationsmikroskop 48 in einer schematischen Darstellung. Bei diesem Operationsmikroskop unterscheiden sich das Hauptobjektiv 5, der Vergrößerungswechsler 11 sowie das Beleuchtungssystem 41, 43, 45 nicht von dem in 1 dargestellten Operationsmikroskop 2 mit optischem Einblick. Der Unterschied liegt darin, dass das in 3 gezeigte Operationsmikroskop 48 keinen optischen Binokulartubus umfasst. Statt der Tubusobjektive 29A, 29B aus 1 umfasst das Operationsmikroskop 48 aus 3 Fokussierlinsen 49A, 49B mit denen die binokularen Beobachtungsstrahlengänge 9A, 9B auf digitale Bildsensoren 61A, 61B abgebildet werden. Die digitalen Bildsensoren 61A, 61B können dabei beispielsweise CCD-Sensoren oder als CMOS-Sensoren sein. Die von den Bildsensoren 61A, 61B aufgenommenen Bilder werden digital an digitale Displays 63A, 63B gesendet, die als LED-Displays, als LCD-Displays oder als auf organischen Leuchtioden (OLEDs) beruhende Displays ausgebildet seien können. Den Displays 63A, 63B können wie im vorliegenden Beispiel Okularlinsen 65A, 65B zugeordnet sein, mit denen die auf den Displays 63A, 63B dargestellten Bildern nach unendlich abgebildet werden, so dass ein Betrachter sie mit entspannten Augen betrachten kann. Die Displays 63A, 63B und die Okularlinsen 65A, 65B können Teil eines digitalen Binokulartubus sein, sie können aber auch Teil eines am Kopf zu tragenden Displays (head mounted display, HMD) wie etwa einer Datenbrille sein.
Obwohl in 3 wie in 1 lediglich eine Achromatlinse 5 mit einer festen Brennweite dargestellt ist, kann das in 3 gezeigte Operationsmikroskop 48 wie das in 1 dargestellte Operationsmikroskop 2 ein Varioskopobjektiv statt der Objektivlinse 5 umfassen. Weiterhin ist in 3 eine Übertragung der von den Bildsensoren 61A, 61B aufgenommenen Bilder an die Displays 63A, 63B mittels Kabeln 67A, 67B gezeigt. Statt kabelgebunden können die Bilder jedoch auch drahtlos an die Displays 63A, 63B übertragen werden, insbesondere dann, wenn die Displays 63A, 63B Teil eines Head Mounted Displays (HMD) sind.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Operationsmikroskop 2 zudem an einem Stativ 101 befestigt, das insbesondere auch motorisch angetriebenen sein kann. Nachfolgend werden das Stativ 101 und die vom Stativ für das Operationsmikroskop 2 ermöglichten Freiheitsgrade anhand der 4 und 5 näher beschrieben.
In dem in 4 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 105 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 2 zur Verfügung stellen, sind in 5 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 2 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 das Mikroskop 2, genauer gesagt ein am Schwenkarm 115 angebrachter Haltearm 114, an dem das Mikroskop 2 mittels einer Mikroskophalterung (nicht dargestellt) befestigt ist, 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 214 verläuft senkrecht zur Darstellungsebene die Kippachse F, die ein Verkippen des Operationsmikroskops 2 ermöglicht. Das Operationsmikroskop 2 ist mittels einer nicht dargestellten Mikroskophalterung am Haltearm 114 befestigt.
Die Freiheitsgrade der Mikroskopaufhängung 111 sowie die Einstellmöglichkeiten des Operationsmikroskops 2, bspw. Fokussierung, Schärfe, Vergrößerungsfaktor, etc, können über eine Stelleinrichtung 102 eingestellt werden, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Fußschaltpult dargestellt ist. Es kann aber auch als Handschaltelement oder als Kombination von beiden realisiert sein. Zudem ist eine Fernsteuerung durch die Pathologieeinheit möglich.
Um ein ungewolltes Verstellen des Mikroskops 2 aus einer gewählten Position zu verhindern, sind die Stativglieder bzw. die Gelenke zwischen den Stativgliedern mit Bremsen (nicht dargestellt) versehen, welche nach dem Positionieren des Mikroskops 2 fixiert werden. Als Bremsen kommen sowohl manuell als auch elektrisch zu betätigende Bremsen in Frage.
Das Stativ 101, insbesondere die Mikroskopaufhängung 111, ist mit einer Balanciereinrichtung ausgestattet. Diese weist verlagerbare Gegengewichte auf, durch deren Verlagerung ein Drehmoment ausgeglichen werden kann, welches durch das an der Mikroskopaufhängung 111 aufgehängte Operationsmikroskop 2 verursacht wird. Die Verlagerung erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel motorgetrieben und von einer Steuereinheit gesteuert (die Motoren und die Steuereinheit sind in den 4 und 5 nicht dargestellt). Zu Beginn einer Nutzung eines vom Stativ 101 gehaltenen Mikroskops 2 erfolgt eine Balancierung, in der die Gegengewichte geeignet positioniert werden.
Auch wenn das Stativ 101 anhand eines konkreten Beispiels beschrieben worden ist, wird ein Fachmann erkennen, dass auch anders geartete Stative Verwendung finden können.
6 zeigt als Beispiel für ein optisches Beobachtungsgerät der erfindungsgemäßen Beobachtungsgerätevorrichtung ein Operationsmikroskop 200 mit einem Grundkörper 202 und einem im vorliegenden Ausführungsbeispiel rein optischen Tubus 204. Der Grundkörper beinhaltet das Hauptobjektiv und das Zoomsystem. Am Grundkörper 202 ist ein Beschleunigungssensor 206 ₁ angeordnet, der relativ zum Grundkörper 202 unbeweglich ist. Der Beschleunigungssensor 206 ₁ misst die Richtung der Gravitationskraft in einem mit dem Beschleunigungssensor fest verbundenen Koordinatensystem. Über die feste Verbindung des Beschleunigungssensors mit dem Grundkörper 202 ist das Koordinatensystem des Beschleunigungssensors 206 ₁ auch fest mit dem Grundkörper 202 verbunden. Mit anderen Worten, wenn die Orientierung oder die Lage des Grundkörpers 202 verändert wird, verändert sich auch die Orientierung bzw. die Lage des Koordinatensystems des Beschleunigungssensors 206 ₁. Aus der Richtung, in der die Gravitationskraft im Koordinatensystem des Beschleunigungssensors 206 ₁ wirkt, kann daher auf die Orientierung des Grundkörpers 202 relativ zur Richtung in die die Gravitationskraft wirkt, also relativ zur Vertikalen, geschlossen werden. Wenn die Lage des Grundkörpers 202 im Raum durch andere Mittel bestimmbar ist, bspw. durch eine im Stativ integrierte Sensorik (Winkelgeber), ist ein am Grundkörper 202 angeordneter Beschleunigungssensor 206 ₁ jedoch nicht notwendig.
Der Tubus 204 des Operationsmikroskops 200 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Tubusabschnitte auf, nämlich einen Verbindungsabschnitt 208, welcher eine Schnittstelle aufweist, über die er mit einer entsprechenden Schnittstelle des Grundkörpers 202 verbunden werden kann, er einen Okularabschnitt 210 mit Okularen 212, und einen Gelenkabschnit 214 über den der Okularabschnitt 210 mit dem Verbindungsabschnitt 208 verbunden ist. Der Gelenkabschnitt 214 ermöglicht eine Drehung des Okularabschnitts 210 um eine erste Drehachse A1 relativ zum Gelenkabschnitt. Darüber hinaus kann der Gelenkabschnitt 214 um eine zweite Drehachse A2 relativ zum Verbindungsabschnitt 218 gedreht werden. Die beiden Drehachsen A1, A2 verlaufen im vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel zueinander und ermöglichen ein Verlagern des Okularabschnitts 210 ohne die Orientierung der Okulare 212 zu verändern.
Der Okularabschnitt 210 und der Gelenkabschnitt 214 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils mit einem Beschleunigungssensor 206 ₃, 206 ₄ ausgestattet, wobei die Beschleunigungssensoren 206 ₃, 206 ₄ mit dem jeweiligen Abschnitt des Tubus fest verbunden sind, so dass bei einer Drehung eines Abschnittes das jeweilige Koordinatensystem im Beschleunigungssensor entsprechend in seiner Lage und/oder Orientierung verändert wird. Wie beim Beschleunigungssensor 206 ₁ des Grundkörpers 202 kann anhand der Richtung der Gravitationskraft im Koordinatensystem der Beschleunigungssensorn 206 ₃ und 206 ₄ die Orientierung des zugeordneten Abschnitts des Tubus 204 relativ zur Vertikalen ermittelt werden. I
Bei bestimmten Tuben sind die Drehachsen von Tubenabschnitten mechanisch miteinander gekoppelt, so dass die Drehachsen nur einen einzigen, gemeinsamen Freiheitsgrad besitzen. In diesem Fall ist nur ein einziger Beschleunigungssensor für die Tubenabschnitte mit mechanisch miteinander verbunden Drehachsen nötig, um die Orientierung der Tubenabschnitte zu ermitteln.
7 zeigt eine Steuereinheit 222, die zum Ausgeben von Stellsignalen mit Stellmotoren 224 ₁ bis 224 _n einer Balanciereinrichtung des Stativs verbunden ist. Darüber hinaus ist die Steuereinheit 222 auch mit den Beschleunigungssensoren 206 ₁ bis 206 _n zum Empfang von Beschleunigungssignalen verbunden. Die Steuereinheit 222 umfasst eine Auswerteeinrichtung 226, die mittels der Steuereinheit 222 zum Empfang von Beschleunigungssignalen mit den Beschleunigungssensoren 206 ₁ bis 206 _n verbunden ist. Die Auswerteeinrichtung 226 ist dazu ausgebildet, die Orientierung und/oder die Lage der den jeweiligen Beschleunigungssensoren zugeordneten Geräteabschnitte des Operationsmikroskops 200 relativ zueinander zu ermitteln. Die Geräteabschnitte schließen bei dem in 6 gezeigten Operationsmikroskop den Grundkörper 202, den Okularabschnitt 210 und den Gelenkabschnitt 214 ein. Die Auswerteeinrichtung 226, die nicht wie im Ausführungsbeispiel dargestellt Teil der Steuereinheit zu sein braucht, und das Operationsmikroskop 200 bilden eine erfindungsgemäße Beobachtungsgerätevorrichtung.
Wie bereits ausgeführt worden ist, können die Orientierungen der einzelnen Geräteabschnitte in Bezug auf die durch die Gravitationskraft vorgegebene Vertikale ermittelt werden. Dadurch ist die Orientierung der Koordinatensysteme der einzelnen Beschleunigungssensoren 206 ₁ bis 206 _n bezogen auf ein gemeinsames, durch die Gravitationskraft vorgegebenes Koordinatensystem bekannt, so dass die Relativorientierung der einzelnen Koordinatensysteme zueinander ermittelt werden kann. Aus dieser Relativorientierung ergibt sich schließlich die Orientierung der einzelnen Geräteabschnitte 202, 208, 210, 214 relativ zueinander. Unter Zuhilfenahme dieser Information kann nun ermittelt werden, welche Momente bei der gegebenen Relativorientierung auf das Stativ wirken, so dass die Steuereinheit 222 Stellsignale an die Stellmotoren 224 ₁ bis 224 _n ausgeben kann, um für die festgestellte Orientierung bzw. Lage der Geräteabschnitte 202, 208, 210, 214 relativ zueinander die Balancierung des Stativs durch motorgetriebene Verlagerung von Ausgleichsgewichten zu aktualisieren. Dies wird nachfolgend mit Bezug auf die 8 bis 11 anhand zweier Beispiele näher erläutert.
Die 8 und 9 zeigen einen Tubus, wie er bei dem Operationsmikroskop 200 aus 6 dargestellt ist. Der in 8 und 9 dargestellte Tubus ermöglicht daher lediglich eine Relativdrehung des Okularabschnitts 210 bezüglich des Gelenkabschnitts 214 um die Drehachse A1 sowie eine Drehung des Gelenkabschnitts 214 bezüglich des Verbindungsabschnitts 208 um die Drehachse A2. 8 zeigt den Tubus in einer ersten Konfiguration, wohingegen 9 den Tubus in einer zweiten Konfiguration zeigt. Die beiden Figuren zeigen neben den Beschleunigungssensoren 206 ₃ und 206 ₄ auch die mit den jeweiligen Beschleunigungssensoren und damit auch mit den jeweiligen Tubusabschnitten verknüpften Koordinatensysteme (in den Figuren sind lediglich die x-Achse und die y-Achse dargestellt). Die nicht dargestellte z-Achse verläuft aus der Blattebene heraus. Diese ist bei den folgenden Betrachtungen jedoch nicht relevant.
In der in 8 gezeigten Konfiguration verläuft der Gelenkabschnitt 214 im Wesentlichen senkrecht, und der Okularabschnitt 210 weist einen Winkel von etwa 20° zur Horizontalen auf. Die Richtung der Gravitationskraft, die in dieser Konfiguration auf die jeweiligen Beschleunigungssensoren 206 ₃ und 206 ₄ wirkt, ist in den Koordinatensystemen als gestrichelter Pfeil G eingezeichnet. Während die Gravitationskraft im Koordinatensystem des Beschleunigungssensors 206 ₄ des Gelenkabschnittes 214 im Winkel von 180° zur y-Achse des Koordinatensystems verläuft, verläuft sie im Koordinatensystem des Beschleunigungssensors 206 ₃ in einem Winkel von ca. 160° zur y-Achse. Die Konfiguration des Tubus, wie sie in 8 dargestellt ist, lässt sich also durch das Winkelpaar (180°, 160°) charakterisieren.
In der in 9 dargestellten Konfiguration verläuft der Okularabschnitt 210 wie in der in 8 dargestellten Konfiguration in einem Winkel von ca. 20° zur Horizontalen. Im Koordinatensystem des Beschleunigungssensors 206 ₃ dieses Tubusabschnittes schließt die Gravitationskraft daher weiterhin einen Winkel von 160° mit der y-Achse ein.
Der Gelenkabschnitt 214 verläuft nun jedoch nicht mehr im Wesentlichen vertikal, sondern schließt einen Winkel von ca. 30° mit der Vertikalen ein. Mit anderen Worten, der Gelenkabschnitt ist um einen Winkel von 30° um die Drehachse A2 gedreht worden. Entsprechend wurde der Okularabschnitt 210 um –30° bezüglich des Gelenkabschnitts 214 um die Drehachse A1 gedreht, so dass insgesamt seine Orientierung zur Horizontalen erhalten bleibt. In dieser Konfiguration schließt die Gravitationskraft im Koordinatensystem des Beschleunigungssensors 206 ₄ mit der y-Achse einen Winkel von ca. 150° ein. Diese Konfiguration ist daher durch die Winkelkombination (150°, 160°) gekennzeichnet. Da außer den Freiheitsgraden der Drehung um die Achsen A1 und A2 keine weiteren Freiheitsgrade bei diesem Tubus vorliegen (hierbei wird angenommen, dass die Orientierung des Operationsmikroskops fest vorgegeben und nicht veränderbar ist), ist die Konfiguration des Tubus durch die Angaben der Winkelkombination eindeutig gekennzeichnet.
Mit Kenntnis der Geometrie der einzelnen Abschnitte des Tubus und mit Kenntnis, dass die Drehungen um die Achsen A1, A2 die einzigen Freiheitsgrade dieses Tubus sind, kann die Auswerteeinrichtung nicht nur die Orientierung der Tubusabschnitte 208, 210, 214 relativ zueinander und relativ zum Grundkörper 202 ermitteln, sondern auch die räumliche Lage der Tubusabschnitte 208, 210, 214 relativ zueinander und relativ zum Grundkörper 202. Wie aus den 8 und 9 ersichtlich ist, ist der Tubusabschnitt 210 mit den Okularen 212 gegenüber dem Grundkörper 202 in der in 9 gezeigten Konfiguration im Vergleich zu der in 8 gezeigten Konfiguration horizontal nach rechts verschoben. Diese Verschiebung kann aus der Kenntnis der Freiheitsgrade und der Kenntnis der Geometrie der einzelnen Tubusbschnitte 208, 210, 214 ermittelt werden. Die Kenntnis der Freiheitsgrade beinhaltet hierbei insbesondere die räumliche Lage und Orientierung der Drehachsen relativ zueinander. Wenn die Freiheitsgrade und die Geometrie der einzelnen Tubusbschnitte 208, 210, 214 in der Auswerteeinrichtung hinterlegt sind, kann diese daher außer der Orientierung der Abschnitte des Tubus relativ zueinander auch die Lage der Abschnitte relativ zueinander ermitteln.
Die Steuereinheit 222 kann aus der ermittelten Lage die sich hieraus ergebenden Momente berechnen und Stellsignale ermitteln, die die Stellmotoren der Balanciereinrichtung veranlassen, Balanciergewichte derart zu verlagern, dass die bei einer Konfigurationsänderung eintretende Änderung der Momente ausgeglichen wird. Wenn beispielsweise ein behandelnder Arzt die Konfiguration des Tubus von der in 8 gezeigten Konfiguration in die in 9 gezeigte Konfiguration ändert, kann somit die Balancierung angepasst werden, ohne dass eine vollständig neue Balancierung durchgeführt werden muss. Dies kann insbesondere laufend erfolgen, so dass die Balancierung kontinuierlich Konfigurationsänderungen des Tubus nachgeführt wird.
Die Kenntnis der Richtung der Gravitationskraft in den jeweiligen Koordinatensystemen der Beschleunigungssensoren 206 ₁ bis 206 _n in einer bestimmten Konfiguration reicht jedoch nicht immer aus, um aus den Orientierungen der Tubusabschnitte 210, 214 relativ zueinander die räumliche Lage der Tubusabschnitte 210, 214 zu ermitteln. Beispielsweise im Falle einer lateralen Verschiebung des Okularabschnittes 210 gegenüber dem Gelenkabschnitt 214 sind die Richtungen der Gravitationskräfte in vor und nach der Verschiebung jeweils gleich. Dies ist in den 10 und 11 dargestellt, in denen eine Variante des Tubus gezeigt ist, in der der Okularabschnitt 210' einen Auszugsabschnitt 208 aufweist, der ein Ausziehen bis zu einem vorgegebenen Maximalbetrag ermöglicht. In 11 ist eine Konfiguration dargestellt, in der der Auszugsabschnitt 228 um den Betrag V ausgezogen worden ist. Die Orientierung der Tubusabschnitte relativ zueinander wird dadurch nicht verändert, wohl aber werden Momente verursacht, die eine Anpassung der Balancierung erfordern. Anhand der Orientierung der Gravitationskraft in den Koordinatensystemen der jeweiligen Beschleunigungssensoren 206 ₃ und 206 ₄ sowie der Kenntnis der Freiheitsgrade und der Geometrie der Abschnitte des Tubus kann die Lage des Tubusabschnitts 210 mit den Okularen 212 relativ zum Verbindungsabschnitt 208 nicht ermittelt werden. In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung werden daher die mit den Beschleunigungssensoren 206 ₃ und 206 ₄ erfassten Beschleunigungswerte kontinuierlich oder in kleinen Zeitabständen erfasst und numerisch zweimal integriert, so dass sich aus dem Beschleunigungsverlauf während des Ausziehens des Auszugsabschnitt 228 die Strecke, um die der Auszugsabschnitt 228 ausgezogen worden ist, ermittelt werden kann. Aus der Kenntnis dieser Strecke, der Geometrie der einzelnen Abschnitte des Tubus sowie des Gewichts der einzelnen Abschnitte und der Lage des jeweiligen Schwerpunkts in den einzelnen Abschnitten können dann wiederum die Momente ermittelt werden, die auf das Stativ wirken, und es können entsprechend Stellsignale berechnet und an die Stellmotoren 224 ₁ bis 224 _n der Balanciereinrichtung ausgegeben werden.
Über ein zweifaches Integrieren kontinuierlich oder in kurzen Zeitschritten erfasster Beschleunigungswerte können auch die Bahnen einer Drehung berechnet werden, so dass die Variante grundsätzlich auch bei dem in 8 und 9 dargestellten Tubus zum Einsatz kommen kann. Zudem ermöglicht ein doppeltes Integrieren der Beschleunigungssignale auch das Erfassen einer Drehbewegung um eine Achse, die parallel zur Richtung der Schwerkraft verläuft. Auch bei einer derartigen Bewegung würden in der Ausgangslage und in der Endlage keine Unterschiede in der Richtung der Gravitationskraft im Koordinatensystem des Beschleunigungssensors festzustellen sein. Durch zweifaches Integrieren kann jedoch die Bahn der entsprechenden Drehbewegung ermittelt werden, so dass die Orientierung und die Lage des Tubus relativ zum Grundkörper 202 nach einer Drehung um eine Achse, die parallel zur Richtung der Schwerkraft verläuft, ermittelt werden kann.
Statt die mit den Beschleunigungssensoren 206 ₃ und 206 ₄ erfassten Beschleunigungswerte jeweils einzeln zu integrieren besteht auch die Möglichkeit, zuerst die Differenz der erfassten Beschleunigungswerte zu bilden und die Differenz zu integrieren, um unmittelbar die Relativlage und -orientierung der Geräteabschnitte zueinander zu erhalten.
Im Falle einer Drehung um eine zum Schwerefeld parallele Drehachse wie der Achse A3 in 6 kann die Auswerteeinheit 226, sofern die Winkelgeschwindigkeit bspw. mittels eines mit der Auswerteeinheit 226 verbundenen Drehzahlmessers 230 oder einer anderen zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit geeigneten Einrichtung erfasst wird, aus der erfassten Winkelgeschwindigkeit durch Ableiten der Winkelgeschwindigkeit nach der Zeit die Winkelbeschleunigung ermitteln. Mit der Winkelbeschleunigung und den während der Drehung mit einem Beschleunigungssensor 206 ₁, 206 _3, 206 ₄ erfassten Beschleunigungswerten kann die Auswerteeinheit 226 dann den zwischen der Drehachse A3 und dem entsprechenden Beschleunigungssensor 206 ₁, 206 _3, 206 ₄ wirksamen Hebelarm berechnen. Aus dem Hebelarm kann bei Kenntnis der Geometrie und der Freiheitsgrade der Geräteabschnitte 208, 210, 214 wiederum die Orientierung und/oder die Lage der Geräteabschnitte 208, 210, 214 relativ zueinander ermittelt werden. Diese Vorgehensweise kann auch bei Drehungen um Achsen, die nicht parallel zum Schwerefeld verlaufen, zur Anwendung kommen, um die Orientierung und/oder die Lage der Geräteabschnitte 208, 210, 214 relativ zueinander zu bestimmen. Statt wie im beschriebenen Beispiel anhand der Drehzahl bzw. der Winkelgeschwindigkeit kann die Winkelbeschleunigung auch anhand des bei der Drehung auftretenden Drehmoments ermittelt werden, wen die bei der Drehung auftretenden Trägheitsmomente bekannt sind.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen zu Erläuterungszwecken im Detail beschrieben. Ein Fachmann erkennt jedoch, dass Abweichungen von diesen Ausführungsbeispielen möglich sind, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. So kann bspw. der Grundkörper 202 selbst mehrere relativ zueinander bewegliche Abschnitte umfasst. Es können dann diejenigen Elemente des Grundkörpers die gegeneinander verlagert werden können, jeweils mit Beschleunigungssensoren versehen sein. Insbesondere wenn der Grundkörper nicht vertikal ausgerichtet ist, kann bspw. ein Verändern der Stellung einer Varioskopoptik zu einem Drehmoment führen, welches ein Anpassen der Balancierung erfordert. Weiterhin sei angemerkt, dass, wenn das Erfassen der Beschleunigungssignale in kurzen Zeitschritten erfolgt, das Integrieren der Beschleunigungssignale durch ein Aufsummieren angenähert werden kann. Weiterhin ist in 7 gezeigt, dass die Auswerteeinrichtung 226 Teil der Steuereinheit 227 ist. Dies braucht jedoch nicht notwendigerweise der Fall zu sein. Die Auswerteeinrichtung kann auch als eigene Einheit ausgebildet sein, von der die Steuereinheit dann Signale empfängt, die die Orientierung und/oder die Lage der Geräteabschnitte des optischen Beobachtungsgeräts relativ zueinander angeben. Anhand dieser Signale errechnet die Steuereinheit dann die nötigen Stellsignale für die Stellmotoren.
Die Signale der Beschleunigungssensoren können kabelgebunden oder drahtlos an die Auswerteeinrichtung übertragen werden. Darüber hinaus kann die Auswerteeinrichtung als Teil des Operationsmikroskops oder als Teils des Stativs ausgebildet sein. Weiterhin können die Beschleunigungssensoren in die einzelnen Geräteabschnitte integriert sein oder außen am Gehäuse der jeweiligen Geräteabschnitte angebracht sein. Letzteres erlaubt es, bestehende optische Beobachtungsgerätevorrichtungen relativ einfach in erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerätevorrichtungen nachzurüsten. Ein Fachmann wird weitere Abwandlungen gegenüber den beschriebenen Ausführungsbeispielen erkennen. Die vorliegende Erfindung soll daher nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.
Bezugszeichenliste

2: Operationsmikroskop
3: Operationsfeld
5: Objektiv
7: divergentes Strahlenbündel
9: Strahlenbündel
9A, 9B: stereoskopischer Teilstrahlengang
11: Vergrößerungswechsler
13A, 13B: Schnittstellenanordnung
15A, 15B: Strahlteilerprisma
19: Kameraadapter
21: Kamera
23: Bildsensor
27: Binokulartubus
29A, 29B: Tubusobjektiv
31A, 31B: Zwischenbildebene
33A, 33B: Prisma
35A, 35B: Okularlinse
37: Display
39: Optik
40A, 40B: Spektralfilter
41: Weißlichtquelle
43: Umlenkspiegel
45: Beleuchtungsoptik
47: Spektralfilter
49: Laser
50: Vario-Objektiv
51: Positivglied
52: Negativglied
53: Verschiebeweg
101: Stativ
102: Fußschaltpult
105: Stativfuß
106: Rolle
107: Fußbremse
108: Stativsäule
109: Tragarm
110: Federarm
111: Mikroskopaufhängung
113: Verbindungselement
114: Haltearm
115: Schwenkarm
200: Operationsmikroskop
202: Grundkörper
204: Tubus
206: Beschleunigungssensor
208: Verbindungsabschnitt
210: Okularabschnitt
212: Okular
214: Gelenkabschnitt
222: Steuereinheit
224: Stellmotor
226: Auswerteeineheit
228: Auszugsabschnitt
230: Encoder

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

DE 9314085 U1 [0002]
DE 102012222578 A1 [0002, 0002]
JP 2005137577 A [0002]
US 7256934 B2 [0002]
US 8514488 B2 [0002]
DE 4202505 A1 [0002]
DE 19837152 B4 [0002]
EP 1333306 A2 [0002]
EP 1193438 A2 [0003]

Claims

Optische Beobachtungsgerätevorrichtung umfassend ein optisches Beobachtungsgerät (200) mit wenigstens zwei relativ zueinander beweglich angeordneten Geräteabschnitten (202, 208, 210, 214, 228), wobei wenigstens einer der beweglich zueinander angeordneten Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) wenigstens einen Beschleunigungssensor (206 ₁, 206 ₃, 206 ₄) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem eine zum Empfang von Beschleunigungssignalen mit dem wenigsten einen Beschleunigungssensor (206 ₁, 206 ₃, 206 ₄) verbundene Auswerteeinrichtung (226) umfasst, die dazu ausgebildet ist, anhand der empfangenen Beschleunigungssignale die Orientierung und/oder die Lage des mit dem wenigstens einen Beschleunigungssensor (206 ₁, 206 ₃, 206 ₄) versehenen Geräteabschnittes (202, 208, 210, 214, 228) relativ zu einem anderen Geräteabschnitt (202, 208, 210, 214, 228) zu ermitteln.
Optische Beobachtungsgerätevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Beobachtungsgerät einen Grundkörper (202) und einen Tubus (204) umfasst und dass ein erster Geräteabschnitt des optischen Beobachtungsgeräts der Grundkörper (202) ist und ein zweiter Geräteabschnitt der Tubus (204) ist, wobei wenigstens der Tubus (204) wenigstens einen Beschleunigungssensor (206 ₃, 206 ₄) aufweist.
Optische Beobachtungsgerätevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Beobachtungsgerät (200) einen Grundkörper (202) und wenigstens einen am Grundkörper (202) angeordneten Tubus (204) mit wenigstens einem ersten Tubusabschnitt (208) und einem zweiten Tubusabschnitt (210) umfasst und ein erster Geräteabschnitt der erste Tubusabschnitt (208) ist und ein zweiter Geräteabschnitt der zweite Tubusabschnitt (210) ist, wobei wenigstens einer der Tubusabschnitte (208, 210) wenigstens einen Beschleunigungssensor (206 ₃, 206 ₄) aufweist.
Optische Beobachtungsgerätevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Beobachtungsgerät (200) einen Grundkörper (202) und wenigstens einen am Grundkörper (202) beweglich angeordneten Tubus (204) mit wenigstens einem ersten Tubusabschnitt (208) und einem zweiten Tubusabschnitt (210) umfasst und in dem ein erster Geräteabschnitt der Grundkörper (202) ist, ein zweiter Geräteabschnitt der erste Tubusabschnitt (208) ist und ein dritter Geräteabschnitt der zweite Tubusabschnitt (210) ist, wobei wenigstens der erste Tubusabschnitt (208) oder der zweite Tubusabschnitt (210) wenigstens einen Beschleunigungssensor (206 ₃, 206 ₄) aufweist.
Optische Beobachtungsgerätevorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Tubusabschnitt (208) einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung des Tubus (204) mit dem Grundkörper (202) darstellt und der zweite Tubusabschnitt (210) wenigstens ein Okular (212) und/oder wenigstens einen elektronischen Bildsensor umfasst.
Optische Beobachtungsgerätevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinrichtung (226) die Freiheitsgrade sowie die Geometrie der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) hinterlegt sind und die Auswerteeinrichtung (226) dazu ausgebildet ist, anhand der erfassten Beschleunigungswerte, der Freiheitsgrade sowie der Geometrie der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) die Lage und/oder die Orientierung der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) relativ zueinander zu ermitteln.
Optische Beobachtungsgerätevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (226) ein Integrationsmodul zum Integrieren der zeitlichen Abfolge der erfassten Beschleunigungswerte oder der Differenzen der erfassten Beschleunigungswerte unterschiedlicher Beschleunigungssensoren umfasst, wobei die Auswerteeinrichtung (226) dazu ausgebildet ist, die Lage und/oder die Orientierung der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) relativ zueinander durch Integration der zeitlichen Abfolge der erfassten Beschleunigungswerte bzw. der Differenzen der erfassten Beschleunigungswerte zu ermitteln.
Optische Beobachtungsgerätevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – sie eine Einrichtung (230) zum Ermitteln der Winkelbeschleunigung einer Rotation eines Geräteabschnitts (202, 208, 210, 214, 228) um eine Achse (A1, A2, A3) umfasst, – in der Auswerteeinrichtung (226) die Freiheitsgrade sowie die Geometrie der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) hinterlegt sind und – die Auswerteeinrichtung (226) dazu ausgebildet ist, aus der Winkelbeschleunigung, mit der die Rotation erfolgt, der während der Drehung von einem der Beschleunigungssensoren (206 ₁, 206 ₃, 206 ₄) gemessenen Beschleunigung, der Freiheitsgrade sowie der Geometrie der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) die Lage und/oder die Orientierung der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) relativ zueinander zu ermitteln.
Optisches Beobachtungsgerätesystem mit: – einer optischen Beobachtungsgerätevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, – einem Stativ, von dem das optische Beobachtungsgerät (200) der optischen Beobachtungsgerätevorrichtung gehalten wird und das eine motorisierte Balanciereinrichtung aufweist, und – einer Steuereinheit (222), welche mit den Motoren (224 ₁–224 _n) der Balanciereinrichtung des Stativs zum Ausgeben von Stellsignalen verbunden ist, wobei die Steuereinheit (222) mit der Auswerteeinrichtung (226) zum Empfang der aktuellen Orientierung und/oder der aktuellen Lage der Geräteabschnitte des optischen Beobachtungsgeräts (200) relativ zueinander verbunden ist oder diese umfasst und dazu ausgebildet ist, die Stellsignale unter Berücksichtigung der aktuellen Orientierung und/oder der aktuellen Lage der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) relativ zueinander zu generieren.
Verfahren zum Balancieren eines optischen Beobachtungsgerätesystems mit einer optischen Beobachtungsgerätevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einem Stativ, von dem das optische Beobachtungsgerät (200) gehalten wird und das eine Balanciereinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierung und/oder die Lage der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) des optischen Beobachtungsgeräts (200) relativ zueinander auf der Basis von Beschleunigungssignalen der jeweiligen Beschleunigungssensoren (206 ₁–206 _n) ermittelt wird und Stellsignale zum Steuern der Balanciereinrichtung unter Berücksichtigung der ermittelten Orientierung und/oder der ermittelten Lage der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) relativ zueinander generiert werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Orientierung und/oder der Lage der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) relativ zueinander für die Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) hinterlegte Freiheitsgrade und hinterlegte Geometrien herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Orientierung und/oder der Lage der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) relativ zueinander ein Integrieren einer zeitlichen Abfolge erfasster Beschleunigungswerte oder der Differenzen der erfassten Beschleunigungswerte unterschiedlicher Beschleunigungssensoren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, in dem die Balancierung unter Berücksichtigung der Orientierung und/oder der Lage der Geräteabschnitte (202, 208, 210, 214, 228) relativ zueinander laufend aktualisiert wird.