-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs mit einer Bilderfassungseinrichtung, mit einem optischen Abbildungssystem für das Zuführen eines Objektbereichbilds an die Bilderfassungseinrichtung in einem optischen Abbildungsstrahlengang, das wenigstens ein von dem optischen Abbildungsstrahlengang durchsetztes Optikmodul mit einem ersten Strahlteiler enthält, durch den der optische Abbildungsstrahlengang wenigstens teilweise für das einer ersten Strahlaufteilungsfunktion entsprechende Aufteilen in einen der Bilderfassungseinrichtung zugeführten ersten Teilstrahlengang und in einen der Bilderfassungseinrichtung zugeführten zweiten Teilstrahlengang geführt werden kann, und mit einer Anzeigeeinrichtung für das Anzeigen von Bilddaten, die auf wenigstens einem mittels der Bilderfassungseinrichtung erfassten Objektbereichbild beruhen.
-
Eine derartige Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs ist aus der
DE 10 2015 011 441 A1 bekannt. Dort ist ein chirurgisches Visualisierungssystem beschrieben, das es ermöglicht, Fluoreszenzbilder eines Operationsgebiets zu erfassen, um damit tumorbefallenes Körpergewebe oder feine Gefäßstrukturen zu erkennen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, das Visualisieren eines Objektbereichs mit Bildinformation zu ermöglichen, die auf dem digitalen Erfassen einander entsprechender Objektbereichbilder mit einer unterschiedlichen spektralen Intensitätsverteilung basiert.
-
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs gelöst.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die Erfindung schlägt vor, dass eine Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs eine Bilderfassungseinrichtung enthält und ein optisches Abbildungssystem für das Zuführen eines Objektbereichbilds an die Bilderfassungseinrichtung in einem optischen Abbildungsstrahlengang aufweist, das wenigstens ein von dem optischen Abbildungsstrahlengang durchsetztes Optikmodul mit einem ersten Strahlteiler enthält, durch den der optische Abbildungsstrahlengang wenigstens teilweise für das einer ersten Strahlaufteilungsfunktion AS1(λ) entsprechende Aufteilen in einen der Bilderfassungseinrichtung zugeführten ersten Teilstrahlengang und in einen der Bilderfassungseinrichtung zugeführten zweiten Teilstrahlengang geführt werden kann. In der Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs gibt es eine Anzeigeeinrichtung für das Anzeigen von Bilddaten, die auf wenigstens einem mittels der Bilderfassungseinrichtung erfassten Objektbereichbild beruhen. Das Optikmodul enthält wenigstens einen zweiten Strahlteiler, durch den der optische Abbildungsstrahlengang wenigstens teilweise für das einer von der ersten Strahlaufteilungsfunktion AS1(λ) verschiedenen zweiten Strahlaufteilungsfunktion AS2(λ) entsprechende Aufteilen in einen der Bilderfassungseinrichtung zugeführten weiteren ersten Teilstrahlengang und in einen der Bilderfassungseinrichtung zugeführten weiteren zweiten Teilstrahlengang geführt werden kann. Das Optikmodul weist eine erste Strahlschalteinrichtung auf, die den optischen Abbildungsstrahlengang wenigstens teilweise wahlweise in einen optischen Strahlengang zu dem ersten Strahlteiler oder in einen optischen Strahlengang zu dem zweiten Strahlteiler überführt.
-
Indem das Licht eines Objektbereichs in unterschiedliche spektrale Intensitätsverteilungen zerlegt wird, kann dieses in einem Bilderfassungssystem verschiedenen Bildsensoren zugeführt werden, die für das Erfassen von Weißlicht und für das Erfassen des Fluoreszenzlichts unterschiedlicher Fluoreszenzfarbstoffe ausgelegt sind. Das ermöglicht, mittels Bildverarbeitung Objektbereichbilder zu generieren, die nicht nur Fluoreszenzlichtinformation sondern auch Weißlichtinformation enthalten. Auf diese Weise kann einer Beobachtungsperson Bildinformation über einen Objektbereich angezeigt werden, die für das menschliche Auge nicht oder nur schwer wahrnehmbar ist.
-
Damit aber die die Bildinformation, die mit einem Bildsensor erfasst wird, mit der Bildinformation eines anderen Bildsensors korreliert werden kann, ohne dass dabei ein Verlust an Bildauflösungsvermögen entsteht, ist es erforderlich, dass die dem einen Bildsensor zugeführten Objektbereichbilder in umkehrbar eindeutigen Abbildungsvorschriften pixelgenau ineinander überführbar sind. Diesem Erfordernis wird genüge getan, wenn in einer Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs das mit einem optischen Abbildungsstrahlengang auf einem ersten Bildsensor erzeugte Bild des Objektbereichs für das Erfassen von Bildinformation in einem ersten Spektralbereich einem auf einem zweiten Bildsensor erzeugten Bild des Objektbereichs für das Erfassen von Bildinformation in einem zweiten Spektralbereich exakt entspricht.
-
Um die Aufteilung des in einem Abbildungsstrahlengang aus einem Objektbereich geführten Lichts mit unterschiedlichen spektralen Intensitätsverteilungen zu ermöglichen, wird der Abbildungsstrahlengang in einer erfindungsgemäßen Visualisierungsvorrichtung über Strahlteiler mit Teilerschichten geführt, die unterschiedliche optische Eigenschaften haben.
-
Die Erfinder haben erkannt, dass in einer Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs das Einstellen von unterschiedlichen Strahlaufteilungsfunktionen für das in einem Abbildungsstrahlengang geführte Licht, indem Strahlteiler in den Abbildungsstrahlengang hinein und aus dem Abbildungsstrahlengang herausbewegt werden, mechanische Verstelleinheiten und Linearführungen für Strahlteiler sehr hohen Toleranzanforderungen genügen müssen, damit das angestrebte pixelgenaue Abbilden eines Objektbereichbilds mit einem durch einen Strahlteiler geführten Abbildungsstrahlengang gewährleistet ist.
-
Eine Idee der Erfindung ist es deshalb, in einer Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs nicht den ersten Strahlteiler und den zweiten Strahlteiler in den Abbildungsstrahlengang hinein und aus dem Abbildungsstrahlengang heraus zu bewegen, sondern eine oder mehrere Strahlschalteinrichtungen vorzusehen, die das Licht in dem Abbildungsstrahlengang wahlweise in einen optischen Strahlengang zu dem ersten Strahlteiler oder in einen optischen Strahlengang zu dem zweiten Strahlteiler führen.
-
Eine Strahlschalteinrichtung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs enthält für das Schalten eines optischen Strahlengangs bevorzugt einen verlagerbaren, z. B. schwenkbaren Spiegel oder ein optisches Element mit einer in dem optischen Abbildungsstrahlengang angeordneten optisch wirksamen Fläche, die ein einstellbares Reflexionsvermögen hat.
-
Ein optisches Element mit einer in dem optischen Abbildungsstrahlengang angeordneten optisch wirksamen Fläche, die ein einstellbares Reflexionsvermögen aufweist, bietet den Vorteil, einen optischen Strahlengang schalten zu können, ohne dass hierfür Baugruppen bewegt werden müssen. Ein solches optisches Element ermöglicht kurze Schaltzeiten, da für das Umschalten eines optischen Strahlengangs keine mechanischen Baugruppen bewegt werden müssen.
-
Wenn mehrere Strahlschalteinrichtungen eingesetzt werden, über die ein optischer Strahlengang geführt wird, kann mit der Erfindung ausgenutzt werden, dass das von optischen Elementen mit einem einstellbaren Reflexionsvermögen in Strahlschalteinrichtungen reflektierte Licht, wenn diese in den Transmissionszustand geschaltet sind, und das von diesen transmittierte Licht, wenn diese in den Reflexionszustand geschaltet sind, auf den Bildsensoren der Bilderfassungseinrichtung nur Falschlicht mit so geringer Intensität hervorrufen, dass dieses die Bildqualität eines mittels der Bildsensoren erfassten Objektbereichbilds nicht beeinträchtigt.
-
Indem das Optikmodul in der Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs in einem parallelen Strahlengang angeordnet ist, lässt sich erreichen, dass der Aufwand für das Justieren von Baugruppen in dem Optikmodul gering gehalten werden kann.
-
Ein optisches Element mit einer in dem optischen Abbildungsstrahlengang angeordneten optisch wirksamen Fläche, die ein einstellbares Reflexionsvermögen hat, kann grundsätzlich ohne mechanische Verstelleinrichtungen betrieben werden und unterliegt deshalb nicht der Gefahr der Verschmutzung durch den verschleißbedingten Abrieb, der bei einer Verlagerung von Baugruppen immer auftritt.
-
Das Optikmodul in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs kann für das Schalten des Strahlengangs einen in dem optischen Strahlengang zu dem zweiten Strahlteiler angeordneten ersten Umlenkspiegel enthalten, der den optischen Strahlengang zu dem zweiten Strahlteiler lenkt.
-
Die Erfinder haben erkannt, dass ein Versatz eines optischen Strahlengangs, der aufgrund einer endlichen Dicke von optischen Elementen mit einstellbarem Reflexionsvermögen entsteht, weil die in solchen Elementen eingesetzten schaltbaren Schichten eine endliche Dicke haben, in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs gut mittels Justage von Umlenkspiegeln kompensiert werden kann.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass der erste Umlenkspiegel eine ebene Spiegelfläche hat und in dem Optikmodul für das Justieren durch Verkippen um wenigstens zwei aufeinander senkrecht stehende und zu der Spiegelfläche parallele Verstellachsen relativ zu dem ersten Strahlteiler und relativ zu dem zweiten Strahlteiler verlagert werden kann.
-
Für das Erfassen des Objektbereichbilds kann die Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs insbesondere einen ersten Bildsensor aufweisen, der das Objektbereichbild sowohl in dem ersten Teilstrahlengang als auch in dem weiteren ersten Teilstrahlengang erhält.
-
Indem die Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs ein von dem ersten Teilstrahlengang und dem weiteren ersten Teilstrahlengang durchsetztes Bildsensor-Objektivsystem aufweist, das für das Justieren in dem ersten Teilstrahlengang und in dem weiteren ersten Teilstrahlengang zu dem ersten Bildsensor hin und von dem ersten Bildsensor weg verlagert werden kann, lassen sich insbesondere Einbautoleranzen für den Bildsensor in der Vorrichtung ausgleichen. Für das Ausgleichen von Bildsensor-Einbautoleranzen ist es auch von Vorteil, wenn der erste Bildsensor für das Justieren in wenigstens zwei unterschiedliche und zu einer Bildebene des ersten Bildsensors parallele Richtungen verlagert werden kann.
-
Das Optikmodul in einer erfindungsgemäßen Visualisierungsvorrichtung kann auch eine zweite Strahlschalteinrichtung aufweisen, die den weiteren ersten Teilstrahlengang dem ersten Bildsensor zuführt, wenn die erste Strahlschalteinrichtung den optischen Abbildungsstrahlengang wenigstens teilweise in einen optischen Strahlengang zu dem zweiten Strahlteiler überführt. Auch diese zweite Strahlschalteinrichtung kann einen verlagerbaren Spiegel oder ein optisches Element mit einer in dem optischen Strahlengang angeordneten optisch wirksamen Fläche mit einem einstellbaren Reflexionsvermögen enthalten.
-
Das Optikmodul in einer erfindungsgemäßen Visualisierungsvorrichtung kann auch einen in dem ersten Teilstrahlengang angeordneten zweiten Umlenkspiegel enthalten, der den ersten Teilstrahlengang zu der zweiten Strahlschalteinrichtung lenkt. Dabei kann der zweite Umlenkspiegel eine ebene Spiegelfläche haben und in dem Optikmodul für das Justieren durch Verkippen um wenigstens zwei aufeinander senkrecht stehende und zu der Spiegelfläche parallele Verstellachsen relativ zu dem ersten Strahlteiler und relativ zu dem zweiten Strahlteiler verlagerbar sein.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs sieht vor, dass das Optikmodul eine weitere Strahlschalteinrichtung enthält, die den weiteren zweiten Teilstrahlengang dem zweiten Bildsensor zuführt, wenn die erste Strahlschalteinrichtung den optischen Abbildungsstrahlengang wenigstens teilweise in einen optischen Strahlengang zu dem zweiten Strahlteiler überführt.
-
Auch die weitere Strahlschalteinrichtung kann einen verlagerbaren Spiegel oder ein optisches Element mit einer in dem optischen Strahlengang angeordneten optisch wirksamen Fläche mit einem einstellbaren Reflexionsvermögen aufweisen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Optikmodul einen in dem zweiten Teilstrahlengang angeordneten dritten Umlenkspiegel enthält, der den zweiten Teilstrahlengang zu der weiteren Strahlschalteinrichtung lenkt.
-
Von Vorteil ist es, wenn auch der dritte Umlenkspiegel eine ebene Spiegelfläche hat und in dem Optikmodul für das Justieren um wenigstens zwei aufeinander senkrecht stehende und zu der Spiegelfläche parallele Verstellachsen relativ zu dem ersten Strahlteiler und relativ zu dem zweiten Strahlteiler verlagert werden kann.
-
Die Bilderfassungseinrichtung für das Erfassen des Objektbereichbilds kann insbesondere einen zweiten Bildsensor aufweisen, der das Objektbereichbild sowohl in dem zweiten Teilstrahlengang als auch in dem weiteren zweiten Teilstrahlengang erhält. Dabei ist es von Vorteil, wenn ein von dem zweiten Teilstrahlengang und dem weiteren zweiten Teilstrahlengang durchsetztes Bildsensor-Objektivsystem für das Justieren in dem zweiten Teilstrahlengang und in dem weiteren zweiten Teilstrahlengang zu dem zweiten Bildsensor hin und von dem zweiten Bildsensor weg verlagert werden kann.
-
Insbesondere ist es eine Idee der Erfindung, dass der zweite Bildsensor für das Justieren in wenigstens zwei unterschiedliche und zu einer Bildebene des zweiten Bildsensors parallele Richtungen verlagert werden kann.
-
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs kann außerdem einen vierten Umlenkspiegel enthalten, der den mittels der weiteren Strahlschalteinrichtung umgelenkten zweiten Teilstrahlengang oder den weiteren zweiten Teilstrahlengang zu dem zweiten Bildsensor lenkt. Auch dieser vierte Umlenkspiegel hat bevorzugt eine ebene Spiegelfläche und ist in dem Optikmodul für das Justieren durch Verkippen um wenigstens zwei aufeinander senkrecht stehende und zu der Spiegelfläche parallele Verstellachsen relativ zu dem ersten Strahlteiler und relativ zu dem zweiten Strahlteiler verlagerbar.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine Vorrichtung für das Visualisieren eines Objektbereichs;
- 2 eine perspektivische Teilansicht von Baugruppen und einem ersten und einem zweiten schaltbaren Optikmodul in der Vorrichtung;
- 3 eine weitere perspektivische Teilansicht der Baugruppen und dem ersten und dem zweiten schaltbaren Optikmodul in der Vorrichtung;
- 4 eine Strahlaufteilungsfunktion optischer Strahlteiler in dem ersten und zweiten Optikmodul und ein Emissionsspektrum der Fluoreszenzfarbstoffe PbIX und Indocyaningrün;
- 5 bis 9 Baugruppen mit einem Optikmodul in der Vorrichtung in unterschiedlichen Schaltzuständen; und
- 10 bis 12 eine Justageeinrichtung für einen Umlenkspiegel in dem Optikmodul.
-
Die in der 1 gezeigte Vorrichtung 10 für das Visualisieren eines Objektbereichs ist ein chirurgisches Visualisierungssystem für die Neurochirurgie, das einer Beobachtungsperson malignes Tumorgewebe, feine Gewebestrukturen, Gefäße und Nervenstränge im menschlichen Gehirn anzeigen kann. Die Vorrichtung 10 hat einen Grundkörper 12, in dem eine erste Bilderfassungseinrichtung 14 und eine zweite Bilderfassungseinrichtung 16 angeordnet ist. In dem Grundkörper 12 der Vorrichtung 10 gibt es ein optisches Abbildungssystem 15 für das Zuführen eines Objektbereichbilds mit einem optischen Abbildungsstrahlengang 17 an die erste Bilderfassungseinrichtung 14 und an die zweite Bilderfassungseinrichtung 16, der einen ersten stereoskopischen Teilstrahlengang 18 und einen zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang 20 umfasst. Das Abbildungssystem 15 in der Vorrichtung 10 hat ein Hauptobjektivsystem 22 mit einem einstellbaren Arbeitsabstand A. Das Hauptobjektivsystem 22 ist von dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang 18 und dem zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang 20 durchsetzt. Das Abbildungssystem 15 enthält ein in dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang 18 angeordnetes erstes afokales Vergrößerungssystem 24 und weist ein zweites afokales Vergrößerungssystem 26 auf, das sich in dem zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang 20 befindet. Das erste afokale Vergrößerungssystem 24 und das zweite afokale Vergrößerungssystem 26 haben jeweils eine optische Achse 25, die zu der optischen Achse 23 des Hauptobjektivsystems 22 parallel ist. Die Vorrichtung 10 für das Visualisieren eines Objektbereichs 11 hat ein Beleuchtungssystem 2, das für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht 4 für das Beleuchten des Objektbereichs 11 mit einer spektralen Intensitätsverteilung ausgelegt ist, die das Beobachten des Fluoreszenzlichts unterschiedlicher Fluoreszenzfarbstoffe ermöglicht. Das Beleuchtungssystem 2 enthält eine Beleuchtungslichtquelle 19 und hat ein Filtersystem 21 für das Einstellen unterschiedlicher spektraler Intensitätsverteilungen des durch eine Beleuchtungsoptik 27 in den Objektbereich 11 geführten Beleuchtungslichts 4.
-
In dem Abbildungssystem 15 gibt es ein von dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang 18 durchsetztes erstes Optikmodul 28 und ein von dem zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang 20 durchsetztes zweites Optikmodul 30. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Rechnereinheit 29, in der die mittels der ersten Bilderfassungseinrichtung 14 und die mittels der zweiten Bilderfassungseinrichtung 16 erfassten Bilddaten verarbeitet werden, um einen Videodatenstrom mit 3D-Bildinformation zu erzeugen. Dieser Videodatenstrom wird einer als Monitor ausgebildeten Anzeigeeinrichtung 81 zugeführt, der einer Beobachtungsperson, die eine Polarisationsbrille 33 mit Polarisationsfiltern trägt, die das dem linken und rechten Auge zugeführte Licht unterschiedlich polarisieren, ein stereoskopisches Bild des Objektbereichs 11 zur Anzeige bingt.
-
Die 2 und 3 zeigen unterschiedliche perspektivische Ansichten der Optikmodule 28, 30 mit optischen und optoelektronischen Baugruppen in der Vorrichtung 10 für das Visualisieren des Objektbereichs 11 aus 1.
-
Das erste Optikmodul 28 enthält einen ersten Strahlteiler 32 und einen zweiten Strahlteiler 34. In dem ersten Optikmodul 28 gibt es ein erstes Umlenkprisma 36, ein zweites Umlenkprisma 38, ein drittes Umlenkprisma 40 und ein viertes Umlenkprisma 44, die jeweils eine als ein Umlenkspiegel 45 wirkende Prismenfläche haben. Darüber hinaus gibt es in dem ersten Optikmodul 28 eine erste Strahlschalteinrichtung 46, eine zweite Strahlschalteinrichtung 48 und eine dritte Strahlschalteinrichtung 50.
-
Das zweite Optikmodul 30 hat einem dem Aufbau des Optikmoduls 28 entsprechenden Aufbau. Es enthält einen ersten Strahlteiler 32' und einen zweiten Strahlteiler 34'. In dem zweiten Optikmodul 30 gibt es ein erstes Umlenkprisma 36', ein zweites Umlenkprisma 38', ein drittes Umlenkprisma 40' und ein viertes Umlenkprisma 44. Darüber hinaus enthält das zweite Optikmodul 30 eine erste Strahlschalteinrichtung 46', eine zweite Strahlschalteinrichtung 48' und eine dritte Strahlschalteinrichtung 50'.
-
Die erste Bilderfassungseinrichtung 14 in der Vorrichtung 10 für das Visualisieren eines Objektbereichs 11 enthält einen ersten Bildsensor 52 mit einem ersten Bildsensor-Objektivsystem 54 und einen zweiten Bildsensor 56 mit einem zweiten Bildsensor-Objektivsystem 58. Entsprechend weist die zweite Bilderfassungseinrichtung 16 einen ersten Bildsensor 52' und einen zweiten Bildsensor 56' mit einem ersten Bildsensor-Objektivsystem 54' und einem zweiten Bildsensor-Objektivsystem 58' auf.
-
Die Strahlschalteinrichtungen 46, 48, 50 in dem ersten Optikmodul 28 ermöglichen, dass der erste stereoskopische Teilstrahlengang 18 in dem Abbildungsstrahlengang 17 wahlweise über den ersten Strahlteiler 32 oder den zweiten Strahlteiler 34 zu dem ersten Bildsensor 52 und dem zweiten Bildsensor 56 geführt werden kann. Entsprechend ermöglichen die Strahlschalteinrichtungen 46', 48', 50' in dem zweiten Optikmodul 30 wahlweise das Zuführen von Licht in dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang 18 durch den ersten Strahlteiler 32' oder den zweiten Strahlteiler 34' an den ersten Bildsensor 52' und den zweiten Bildsensor 56'.
-
Die erste Strahlschalteinrichtung 46, die zweite Strahlschalteinrichtung 48 und die dritte Strahlschalteinrichtung 50 in dem ersten Optikmodul 28 enthalten für das Schalten des sie beaufschlagenden optischen Strahlengangs jeweils ein optisches Element 47 mit einer in dem optischen Abbildungsstrahlengang angeordneten optisch wirksamen Fläche 49, die ein elektrisch einstellbares Reflexionsvermögen hat. Das optische Element 47 kann z. B. ein sogenannter e-TransFlector™ sein, der von der Firma Kent Optronics hergestellt und vertrieben wird. Auch die Strahlschalteinrichtungen 46', 48', 50' in dem zweiten Optikmodul 30 sind als ein solches optisches Element ausgebildet, das eine optisch wirksame Fläche mit einem elektrisch einstellbaren Reflexionsvermögen aufweist.
-
Zu bemerken ist, dass in einer modifizierten Ausführungsform der Vorrichtung 10 für das Visualisieren des Objektbereichs 11 die Strahlschalteinrichtungen 46, 48 und 50 in dem ersten Optikmodul 28 und die Strahlschalteinrichtungen 46', 48', 50' in dem zweiten Optikmodul 30 für das Umlenken des Strahlengangs anstatt eines optischen Elements mit einer optisch wirksamen Fläche, deren Reflexionsvermögen elektrisch einstellbar ist, auch jeweils einen verlagerbaren Spiegel, z. B. einen um eine Schwenkachse schwenkbaren Klappspiegel aufweisen kann, der bevorzugt mittels eines elektrischen Antriebs in den optischen Strahlengang hinein bewegt und aus dem optischen Strahlengang herausbewegt werden kann.
-
Der erste Strahlteiler 32 in dem ersten Optikmodul 28 und dem zweiten Optikmodul 30 dient für das Aufteilen des Beobachtungslichts in dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang 18 entsprechend der in der 4 zusammen mit dem normierten Absorptions- und Emissionsspektrum des Fluoreszenzfarbstoffs PPIX gezeigten ersten Strahlaufteilungsfunktion AS1(λ).
-
Der zweite Strahlteiler 34 ist für das Aufteilen des Beobachtungslichts in einen weiteren ersten Teilstrahlengang 64 und einen weiteren zweiten Teilstrahlengang 66 entsprechend der in der 4 zusammen mit dem normierten Absorptions- und Emissionsspektrum des Fluoreszenzfarbstoffs PPIX gezeigten zweiten Strahlaufteilungsfunktion AS2(λ) bestimmt.
-
Dabei gilt:
mit
und
wobei I(λ) die spektrale Intensität des Lichts in dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang
18 ist und I
60(λ) sowie I
62(λ) die Intensität des Lichts in dem ersten und zweiten Teilstrahlengang
60,
62, und
mit
und
wobei I(λ) die spektrale Intensität des Lichts in dem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang
18 ist und I
64(λ) sowie I
66(λ) die Intensität des Lichts in dem ersten und zweiten Teilstrahlengang
64,
66.
-
Die Strahlaufteilungsfunktion AS1(λ) des ersten Strahlteilers 32' in dem zweiten Optikmodul 30 entspricht derjenigen des ersten Strahlteilers 32 in dem ersten Optikmodul 28. Entsprechend ist die Strahlaufteilungsfunktion AS2(λ) des zweiten Strahlteilers 34' in dem zweiten Optikmodul 30 gleich der Strahlaufteilungsfunktion des zweiten Strahlteilers 34 in dem ersten Optikmodul 28.
-
Auf diese Weise kann den Bildsensoren 52, 56, 52', 56' in der ersten und zweiten Bilderfassungseinrichtung 14, 16 in der Visualisierungsvorrichtung 10 Beobachtungslicht aus dem Objektbereich 11 mit einer spektralen Intensitätsverteilung I60(λ ), I62(λ ) zugeführt werden, die auf eine Konfiguration des mittels des Beleuchtungssystems 2 in dem Objektbereich 11 bereitgestellten Beleuchtungslichts und in dem Objektbereich 11 angelagerte Fluoreszenzfarbstoffe aus der Gruppe PpIX und Indocyaningrün abgestimmt ist.
-
Der Fluoreszenzfarbstoff Protoporphyrin IX (PpIX) weist ein mit der Kurve
90 in der
4 gezeigtes Absorptionsspektrum auf, welches zwischen 350 nm und 430 nm eine normierte Absorptionsintensität
von mehr als 0,2 hat. Die normierte Absorptionsintensität ist auf die maximale Absorptionsintensität normiert, d. h. das normierte Absorptionsspektrum weist lediglich Werte zwischen 0 und 1 auf. In dem Bereich von 350 nm bis 430 nm lässt sich der Fluoreszenzfarbstoff PpIX daher effizient anregen. Das Maximum der Absorption weist der Fluoreszenzfarbstoff bei etwa 405 nm auf. Der Fluoreszenzfarbstoff PpIX emittiert Fluoreszenzlicht in einem Spektralbereich von etwa 600 nm bis 750 nm mit einem Fluoreszenzspektrum, das der Kurve
92 entspricht, wobei ein Hauptmaximum der Emissionsintensität bei 635 nm und ein Nebenmaximum bei etwa 705 nm liegen.
-
Der Fluoreszenzfarbstoff Indocyaningrün (ICG) hat ein der Kurve
94 entsprechendes Absorptionsspektrum und weist zwischen 700 nm und etwa 840 nm eine normierte Absorptionsintensität
von mehr als 0,2 auf. In diesem Bereich lässt sich Indocyaningrün daher gut anregen. Das Maximum des Absorptionsspektrums von Indocyaningrün liegt bei etwa 800 nm. Der Fluoreszenzfarbstoff Indocyaningrün emittiert Emissionslicht im Bereich von etwa 750 nm bis 1000 nm mit einem der Kurve
96 entsprechenden Fluoreszenzspektrum. Das Maximum des Emissionsspektrums liegt bei etwa 835 nm.
-
Zu bemerken ist, dass die ersten Strahlteiler 32, 32' und die zweiten Strahlteiler 34, 34' grundsätzlich auch entsprechend anderen als den vorstehend beschriebenen Strahlaufteilungsfunktionen ausgeführt werden kann, die von den vorstehend beschriebenen Strahlaufteilungsfunktionen abweichen und die für das Visualisieren von Strukturen in dem Objektbereich auf andere Fluoreszenzfarbstoffe als Indocyaningrün und PpIX angepasst sind.
-
Die 5 bis 9 zeigen das erste Optikmodul 28 bei unterschiedlichen Schaltzuständen der Strahlschalteinrichtungen 46, 48 und 50. Für die Strahlschalteinrichtungen 46', 48' und 50' in dem zweiten Optikmodul 30 können entsprechende Schaltzustände eingestellt werden.
-
Der in der 5, 6 und 7 gezeigte Schaltzustand der Strahlschalteinrichtungen 46, 48 und 50 bewirkt, dass der dem ersten Optikmodul 28 zugeführte erste stereoskopische Teilstrahlengang 18 den ersten Strahlteiler 32 durchsetzt und dabei in einen ersten Teilstrahlengang 60 und einen zweiten Teilstrahlengang 62 aufteilt. Der erste Teilstrahlengang 60 wird mittels der als ein Umlenkspiegel 45 wirkenden Prismenfläche des Umlenkprismas 38 zu der zweiten Strahlschalteinrichtung 48 gelenkt. Die zweite Strahlschalteinrichtung 48 wirkt hier ebenfalls als ein Umlenkspiegel und lenkt den ersten Teilstrahlengang 60 in das erste Bildsensor-Objektivsystem 54 zu dem ersten Bildsensor 52.
-
Der zweite Teilstrahlengang 62 wird mittels der als ein Umlenkspiegel 45 wirkenden Prismenfläche des Umlenkprismas 40 zu der dritten Strahlschalteinrichtung 50 gelenkt. Die dritte Strahlschalteinrichtung 50 wirkt hier ebenfalls als ein Umlenkspiegel 45 und lenkt den zweiten Teilstrahlengang 62 in das Umlenkprisma 44. Dort wird der zweite Teilstrahlengang 62 an dessen Prismenfläche gespiegelt und gelangt so über das Bildsensor-Objektivsystem 58 auf den Bildsensor 56.
-
Umgekehrt bewirkt der in der 8 und 9 gezeigte Schaltzustand der Strahlschalteinrichtungen 46, 48 und 50, dass der dem ersten Optikmodul 28 zugeführte erste stereoskopische Teilstrahlengang 18 den zweiten Strahlteiler 34 durchsetzt und dabei in einen weiteren ersten Teilstrahlengang 64 und in einen weiteren zweiten Teilstrahlengang 66 aufteilt. Der erste stereoskopische Teilstrahlengang 18 wird hier mittels der ersten Strahlschalteinrichtung 46 zu dem Umlenkprisma 36 gelenkt und an dessen als ein Umlenkspiegel 45 wirkenden Prismenfläche in den zweiten Strahlteiler 34 gespiegelt, der den ersten stereoskopischen Teilstrahlengang 18 in den weiteren ersten Teilstrahlengang 64 und den weiteren zweiten Teilstrahlengang 66 aufgeteilt. Aus dem Strahlteiler 34 gelangt der weitere erste Teilstrahlengang 64 in die zweite Strahlschalteinrichtung 48, deren optisch wirksame Fläche 49 hier für das Licht in dem weiteren ersten Teilstrahlengang 64 durchlässig geschaltet ist. Über die zweite Strahlschalteinrichtung 48 gelangt der weitere erste Teilstrahlengang 64 so ebenfalls in das erste Bildsensor-Objektivsystem 54 zu dem ersten Bildsensor 52.
-
Der weitere zweite Teilstrahlengang 66 wird zu der dritten Strahlschalteinrichtung 50 geführt, deren optisch wirksame Fläche 49 für das Licht in dem weiteren zweiten Teilstrahlengang 66 hier ebenfalls geschaltet durchlässig ist. In dem ersten Optikmodul 28 gelangt der weitere zweite Teilstrahlengang 66 infolgedessen auch in das Umlenkprisma 44 und wird an dessen als ein Umlenkspiegel 45 wirkender Prismenfläche in das zweite Bildsensor-Objektivsystem 58 des zweiten Bildsensors 56 gespiegelt und damit dem zweiten Bildsensor 56 zugeführt.
-
Für das Justieren können die Bildsensor-Objektivsysteme 54, 58 sowohl in dem ersten Teilstrahlengang 60 und in dem zweiten Teilstrahlengang 62, als auch in dem weiteren ersten Teilstrahlengang 64 und in dem weiteren zweiten Teilstrahlengang 66 jeweils zu dem ersten Bildsensor 52 bzw. dem zweiten Bildsensor 56 hin und von dem ersten Bildsensor 52 bzw. dem zweiten Bildsensor 56 weg entsprechend dem Doppelpfeil 67 verlagert werden. Entsprechendes gilt für die Bildsensor-Objektivsysteme 54', 58' in dem zweiten Optikmodul 30.
-
Darüber hinaus können in der Vorrichtung 10 für das Visualisieren sowohl die ersten Bildsensoren 52, 52' als auch die zweiten Bildsensoren 56, 56' für das Justieren entsprechend den mittels der Doppelpfeile 69, 71 kenntlich gemachten Richtungen in wenigstens zwei unterschiedliche, zu der Bildebene 53 der Bildsensoren 52, 52', 56, 56' parallele Richtungen verlagert werden.
-
Die Umlenkprismen 36, 40 in dem ersten Optikmodul 28 und die Umlenkprismen 36', 40' in dem zweiten Optikmodul 30 sind jeweils an einer Justageeinrichtung festgelegt. Die 10, die 11 und die 12 zeigen die Justageeinrichtung 68 für das Umlenkprisma 36. Die Justageeinrichtungen für die Umlenkprismen 36' und 40' haben einen entsprechenden Aufbau.
-
Die Justageeinrichtung 68 hat eine Träger 70, an dem das Umlenkprisma 36 mit einer Klebeverbindung festgelegt ist. Der Träger 70 ist an einem Halteramen 72 beweglich verlagerbar angeordnet. Der Träger 70 hält eine auf den Träger 70 wirkende Druckschraube 74. Die Justageeinrichtung 68 weist drei Zugschrauben 76 auf, die jeweils in ein in dem Träger 70 ausgebildetes Schraubengwinde eingreifen und ein zwischen dem Träger 70 und dem Halterahmen 72 eingespanntes Federpaket 78 durchgreifen. Die Justageeinrichtung 68 ermöglicht, dass das Umlenkprisma 36 so verstellt werden kann, dass der Reflexionswinkel eines in das Umlenkprisma 36 einfallenden Strahlengangs bzw. stereoskopischen Teilstrahlengangs 18 durch Verkippen der als Umlenkspiegel 45 wirkenden Prismenfläche um zwei senkrecht aufeinander stehende, zu der Prismenfläche parallele Verstellachsen 80, 82 variiert werden kann.
-
Zusammenfassend ist Folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 10 für das Visualisieren eines Objektbereichs 11 mit einer Bilderfassungseinrichtung 14, 16, mit einem optischen Abbildungssystem 15 für das Zuführen eines Objektbereichbilds an die Bilderfassungseinrichtung 14, 16 in einem optischen Abbildungsstrahlengang 17, das wenigstens ein von dem optischen Abbildungsstrahlengang durchsetztes Optikmodul 28, 30 mit einem ersten Strahlteiler 32, 32' enthält, durch den der optische Abbildungsstrahlengang 17 wenigstens teilweise für das einer ersten Strahlaufteilungsfunktion AS1(λ) entsprechende Aufteilen in einen der Bilderfassungseinrichtung 14, 16 zugeführten ersten Teilstrahlengang 60 und in einen der Bilderfassungseinrichtung 14, 16 zugeführten zweiten Teilstrahlengang 62 geführt werden kann, und mit einer Anzeigeeinrichtung 31 für das Anzeigen von Bilddaten, die auf wenigstens einem mittels der Bilderfassungseinrichtung 14, 16 erfassten Bild des Objektbereichs 11 beruhen. Das Optikmodul 28, 30 enthält wenigstens einen zweiten Strahlteiler 34, 34', durch den der optische Abbildungsstrahlengang 17 wenigstens teilweise für das einer von der ersten Strahlaufteilungsfunktion AS1(λ) verschiedenen zweiten Strahlaufteilungsfunktion AS2(λ) entsprechende Aufteilen in einen der Bilderfassungseinrichtung 14, 16 zugeführten weiteren ersten Teilstrahlengang 64 und in einen der Bilderfassungseinrichtung zugeführten weiteren zweiten Teilstrahlengang 66 geführt werden kann, und eine erste Strahlschalteinrichtung 46, 46' aufweist, die den optischen Abbildungsstrahlengang 17 wenigstens teilweise wahlweise in einen optischen Strahlengang zu dem ersten Strahlteiler 32, 32' oder in einen optischen Strahlengang zu dem zweiten Strahlteiler 34, 34' überführt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Beleuchtungssystem
- 4
- Beleuchtungslicht
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Objektbereich
- 12
- Grundkörper
- 14
- erste Bilderfassungseinrichtung
- 15
- Abbildungssystem
- 16
- zweite Bilderfassungseinrichtung
- 17
- Abbildungsstrahlengang
- 18
- erster stereoskopischer Teilstrahlengang
- 19
- Beleuchtungslichtquelle
- 20
- zweiter stereoskopischer Teilstrahlengang
- 21
- Filtersystem
- 22
- Hauptobjektivsystem
- 23
- optischen Achse
- 24
- erstes afokales Vergrößerungssystem
- 25
- optische Achse
- 26
- zweites afokales Vergrößerungssystem
- 27
- Beleuchtungsoptik
- 28
- erstes Optikmodul
- 29
- Rechnereinheit
- 30
- zweites Optikmodul
- 31
- Anzeigeeinrichtung
- 32, 32'
- erster Strahlteiler
- 33
- Polarisationshülle
- 34, 34'
- zweiter Strahlteiler
- 36, 36'
- erstes Umlenkprisma
- 38, 38'
- zweites Umlenkprisma
- 40, 40'
- drittes Umlenkprisma
- 44
- viertes Umlenkprisma
- 45
- Umlenkspiegel
- 46, 46'
- erste Strahlschalteinrichtung
- 47
- optisches Element
- 48, 48'
- zweite Strahlschalteinrichtung
- 49
- optisch wirksame Fläche
- 50, 50'
- dritte Strahlschalteinrichtung
- 52, 52'
- erster Bildsensor
- 53
- Bildebene
- 54, 54'
- erstes Bildsensor-Objektivsystem
- 56, 56'
- zweiter Bildsensor
- 58, 58'
- zweites Bildsensor-Objektivsystem
- 60
- erster Teilstrahlengang
- 62
- zweiter Teilstrahlengang
- 64
- weiterer erster Teilstrahlengang
- 66
- weiterer zweiter Teilstrahlengang
- 67, 69, 71
- Doppelpfeile
- 68
- Justageeinrichtung
- 70
- Träger
- 72
- Halterahmen
- 74
- Druckschraube
- 76
- Zugschraube
- 78
- Federpaket
- 80, 82
- Verstellachsen
- 81
- Anzeigeeinrichtung
- 90, 92, 94, 96
- Kurve (Absorptionsspektrum/Flureszenzspektrum)
-
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 102015011441 A1 [0002]