DE102017216754A1 - Surgical microscope with a lighting device - Google Patents
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Abstract
Operationsmikroskop (130) mit einer Beleuchtungsvorrichtung (100) zur Beleuchtung einer Objektebene (132), umfassend eine Lichtquelle (101) zur Abstrahlung von Beleuchtungslicht in einem ersten Wellenlängenbereich und eine Beleuchtungsoptik mit einem Einkoppelelement (120). Das Beleuchtungslicht ist entlang eines Strahlengangs (102) von der Lichtquelle (101) zu dem optischen Einkoppelelement (120) geführt und über die Beleuchtungsoptik zu der Objektebene (132) geführt. Ein Beleuchtungsfilter (110), der in dem Strahlengang (102) zwischen der Lichtquelle (101) und dem optischen Einkoppelelement (120) angeordnet ist, weist einen Durchlassbereich in einem zweiten Wellenlängenbereich auf, der als Anregungswellenlängenbereich eines Fluoreszenzfarbstoffs geeignet ist.
Der Strahlengang (102) ist in mindestens einem Bereich zwischen der Lichtquelle (101) und dem optischen Einkoppelelement (120) gekapselt geführt.
Surgical microscope (130) with a lighting device (100) for illuminating an object plane (132), comprising a light source (101) for emitting illumination light in a first wavelength range and an illumination optics with a coupling element (120). The illumination light is guided along a beam path (102) from the light source (101) to the optical coupling element (120) and guided via the illumination optics to the object plane (132). An illumination filter (110), which is arranged in the beam path (102) between the light source (101) and the optical injection element (120), has a transmission range in a second wavelength range, which is suitable as the excitation wavelength range of a fluorescent dye.
The beam path (102) is encapsulated in at least one area between the light source (101) and the optical coupling element (120).
Description
Die Erfindung betrifft ein Operationsmikroskop mit einer Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung eines Objektbereiches in der Fluoreszenzdiagnostik.The invention relates to a surgical microscope with a lighting device for illuminating an object area in fluorescence diagnostics.
Eine Möglichkeit, Tumore für den Chirurgen mit Hilfe eines Operationsmikroskops sichtbar zu machen, besteht in der Fluoreszenzdiagnostik.One way to make tumors visible to the surgeon using a surgical microscope is by fluorescence diagnostics.
Zur Untersuchung und Behandlung von Tumoren ist es bekannt, einem Patienten einen Fluoreszenzfarbstoff zu verabreichen, der sich selektiv in Tumorzellen anreichert. Durch eine Beleuchtung des Fluoreszenzfarbstoffs mit einer bestimmten Wellenlänge, bezeichnet als Anregungswellenlänge oder Anregungslicht, werden dessen Moleküle zum Fluoreszieren angeregt. Ein derartiges Fluoreszenzlicht ist durch ein optisches System detektierbar, so dass ein Tumor lokalisiert werden kann. In gesundem Gewebe reichern sich die Fluoreszenzfarbstoffe nicht an, sodass das kranke Gewebe durch eine signifikant höhere Fluoreszenz erkannt werden kann. Beispiele für einen Fluoreszenzfarbstoff ist Protoporphyrin IX.For the study and treatment of tumors, it is known to administer to a patient a fluorescent dye which selectively accumulates in tumor cells. By illuminating the fluorescent dye with a certain wavelength, referred to as excitation wavelength or excitation light, its molecules are excited to fluoresce. Such a fluorescent light is detectable by an optical system so that a tumor can be localized. In healthy tissue, the fluorescent dyes do not accumulate, so that the diseased tissue can be detected by a significantly higher fluorescence. Examples of a fluorescent dye is protoporphyrin IX.
Das von dem Fluoreszenzfarbstoff abgestrahlte Fluoreszenzlicht liegt in einem anderen Wellenlängenspektrum als das Anregungslicht. In dem Beobachtungstrahlengang des Operationsmikroskops ist deshalb mindestens ein Filter angeordnet, damit das abgestrahlte Wellenlängenspektrum des Fluoreszenzlichtes von dem Wellenlängenspektrum des Anregungslichtes separiert werden kann. Somit kann das Tumorgewebe vom gesunden Gewebe unterschieden werden.The fluorescent light emitted by the fluorescent dye lies in a different wavelength spectrum than the excitation light. In the observation beam path of the surgical microscope, therefore, at least one filter is arranged so that the emitted wavelength spectrum of the fluorescent light can be separated from the wavelength spectrum of the excitation light. Thus, the tumor tissue can be distinguished from the healthy tissue.
Die Intensität des abgestrahlten Fluoreszenzlichtes ist jedoch nicht bei allen Fluoreszenzfarbstoffen oder Tumorarten gleich groß. Es gibt Tumore, die nur sehr schwach fluoreszieren. Dieses sehr schwach ausgestrahlte Fluoreszenzlicht ist in den jeweiligen Wellenlängen ist in einem Operationsmikroskop nicht einfach zu visualisieren. In einigen Anwendungsfällen ist eine Detektion und Registrierung dieses sehr schwachen Fluoreszenzlichtes nur mit sehr sensitiven Kamerachips möglich.However, the intensity of the emitted fluorescent light is not the same for all fluorescent dyes or tumor types. There are tumors that fluoresce only very weakly. This very weakly emitted fluorescent light is not easy to visualize in the respective wavelengths in a surgical microscope. In some applications, detection and registration of this very weak fluorescent light is only possible with very sensitive camera chips.
Wenn nur ein geringer Teil des von der Lichtquelle abgestrahltes Beleuchtungslichtes, der in dem Wellenlängenspektrum des Fluoreszenzlichtes liegt, zu der Objektebene gelangt, dann kann ein Beobachter nicht mehr unterscheiden, ob es sich um das von dem Fluoreszenzfarbstoff abgestrahlte schwache Fluoreszenzlicht oder um Licht aus der Beleuchtungsvorrichtung handelt.If only a small part of the illumination light emitted by the light source, which lies in the wavelength spectrum of the fluorescent light, reaches the object plane, then an observer can no longer distinguish whether it is the weak fluorescent light emitted by the fluorescent dye or light from the illumination device is.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Operationsmikroskop bereitzustellen, bei dem die Beobachtung eines in sehr schwacher Intensität fluoreszierenden Gewebes möglich ist.The object of the invention is to provide an improved surgical microscope, in which the observation of a very low intensity fluorescent tissue is possible.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved by a device having the features of independent claim 1. Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.
Erfindungsgemäß umfasst ein Operationsmikroskop mit einer Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung einer Objektebene eine Lichtquelle zur Abstrahlung von Beleuchtungslicht in einem ersten Wellenlängenbereich, eine Beleuchtungsoptik mit einem Einkoppelelement, wobei das Beleuchtungslicht entlang eines Strahlengangs von der Lichtquelle zu dem optischen Einkoppelelement geführt ist und über die Beleuchtungsoptik zu der Objektebene geführt ist. Ein Beleuchtungsfilter ist in dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem optischen Einkoppelelement angeordnet und weist einen Durchlassbereich in einem zweiten Wellenlängenbereich auf, der als Anregungswellenlängenbereich eines Fluoreszenzfarbstoffs geeignet ist. Der Strahlengang ist in mindestens einem Bereich zwischen der Lichtquelle und dem optischen Einkoppelelement gekapselt geführt.According to the invention, a surgical microscope with an illumination device for illuminating an object plane comprises a light source for irradiating illumination light in a first wavelength range, illumination optics having a coupling element, wherein the illumination light is guided along a beam path from the light source to the optical coupling element and via the illumination optics to the object plane is guided. An illumination filter is arranged in the beam path between the light source and the optical coupling element and has a passband in a second wavelength range, which is suitable as the excitation wavelength range of a fluorescent dye. The beam path is guided encapsulated in at least one area between the light source and the optical coupling element.
Eine Lichtquelle erzeugt Beleuchtungslicht in einem ersten Wellenlängenbereich. Das Beleuchtungslicht wird entlang eines Strahlenganges zu einer Objektebene geführt. In dem Strahlengang sind ein Beleuchtungsfilter, ein Einkoppelelement und eine Beleuchtungsoptik angeordnet. Das Beleuchtungslicht wird dabei durch den Beleuchtungsfilter geleitet. Der Beleuchtungsfilter weist einen Durchlassbereich in einem zweiten Wellenlängenbereich auf, so dass ein genau definierter zweiter Wellenlängenbereich aus dem ersten Wellenlängenbereich ausgeschnitten wird. Dieser zweite Wellenlängenbereich bildet einen Anregungswellenlängenbereich für eine Fluoreszenzbeobachtung. Das aus dem Filter austretende Beleuchtungslicht in diesem zweiten Wellenlängenbereich wird über ein Einkoppelelement in die Beleuchtungsoptik eingekoppelt und durch die Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung einer Objektebene geführt.A light source generates illumination light in a first wavelength range. The illumination light is guided along an optical path to an object plane. In the beam path, an illumination filter, a coupling element and an illumination optical system are arranged. The illumination light is passed through the illumination filter. The illumination filter has a passband in a second wavelength range, so that a precisely defined second wavelength range is cut out of the first wavelength range. This second wavelength range forms an excitation wavelength range for fluorescence observation. The light emerging from the filter illumination light in this second wavelength range is coupled via a coupling element in the illumination optics and guided by the illumination optics for illuminating an object plane.
Das auf die Objektebene geleitete Beleuchtungslicht wird als Anregungslicht für eine Fluoreszenzbeobachtung eingesetzt. Dazu soll lediglich das durch den Beleuchtungsfilter geleitete Beleuchtungslicht in dem zweiten Wellenlängenbereich zu der Objektebene geleitet werden. Dazu soll in das optische Einkoppelelement nur das durch den Beleuchtungsfilter gefilterte Beleuchtungslicht gelangen.The illumination light directed onto the object plane is used as excitation light for fluorescence observation. For this purpose, only the illumination light guided through the illumination filter in the second wavelength range should be directed to the object plane. For this purpose, only the illumination light filtered through the illumination filter should enter the optical coupling element.
Deshalb ist der Strahlengang in mindestens einem Bereich zwischen der Lichtquelle und dem optischen Einkoppelelement gekapselt geführt.Therefore, the beam path is encapsulated in at least one area between the light source and the optical coupling element.
Durch die Kapselung entlang eines Bereiches des Strahlengangs zwischen Lichtquelle und Einkoppelelement verhindert, dass Licht durch Reflexion oder Streuung in die Beleuchtungsvorrichtung hinein abgestrahlt wird, das an einer anderen Stelle wieder in den Strahlengang eingekoppelt werden könnte. The encapsulation along a region of the beam path between the light source and the coupling element prevents light from being radiated into the illumination device by reflection or scattering, which could be coupled into the beam path at another point.
Die Kapselung bildet für diesen Bereich des Strahlengangs eine vollständige Umhüllung, so dass kein Licht aus dem Strahlengang nach außen dringen kann oder von außen in den Strahlengang eindringen kann. Das Eindringen von Streulicht, Reflexionslicht, oder sonstigem Fremdlicht, dass von außen in diesen gekapselten Abschnitt des Strahlengangs gelangen könnte, wird zuverlässig verhindert.The encapsulation forms a complete enclosure for this region of the beam path, so that no light can penetrate out of the beam path to the outside or can penetrate from outside into the beam path. The penetration of stray light, reflection light, or other extraneous light that could get from the outside in this encapsulated portion of the beam path, is reliably prevented.
Ist der Strahlengang in einem Abschnitt zwischen der Lichtquelle und dem Beleuchtungsfilter gekapselt, wird das von der Lichtquelle abgestrahlte Beleuchtungslicht in dem ersten Wellenlängenbereich innerhalb der Kapselung zu dem Beleuchtungsfilter geleitet. Durch die Kapselung ist somit ausgeschlossen, dass Umgebungslicht oder Fremdlicht, das nicht von der Lichtquelle erzeugt wird, zu dem Beleuchtungsfilter gelangt. Nur das von der Lichtquelle erzeugte Licht wird entlang des Strahlengangs zu dem Beleuchtungsfilter geleitet.If the beam path is encapsulated in a section between the light source and the illumination filter, the illumination light emitted by the light source is conducted to the illumination filter in the first wavelength range within the encapsulation. The encapsulation thus precludes ambient light or extraneous light, which is not generated by the light source, from reaching the illumination filter. Only the light generated by the light source is directed along the beam path to the illumination filter.
Eine Kapselung in einem Abschnitt zwischen dem Beleuchtungsfilter und dem Einkoppelelement stellt sicher, dass lediglich das durch den Beleuchtungsfilter austretende Beleuchtungslicht in dem zweiten Wellenlängenbereich zu dem Einkoppelelement gelangen kann. Das Eindringen von Streulicht, Reflexionslicht, oder sonstigem Fremdlicht, dass von außen in diesen Abschnitt des Strahlengangs zwischen Beleuchtungsfilter und Einkoppelelement gelangen könnte, wird zuverlässig verhindert.An encapsulation in a section between the illumination filter and the coupling-in element ensures that only the illumination light emerging through the illumination filter can reach the coupling element in the second wavelength range. The penetration of scattered light, reflection light, or other extraneous light that could get from the outside into this section of the beam path between the illumination filter and coupling element is reliably prevented.
Damit wird ausschließlich Licht des zweiten Wellenlängenbereiches des genau definierten Beleuchtungsfilters in das Einkoppelelement eingekoppelt und durch die Beleuchtungsoptik zu der Objektebene geleitet, um so den Fluoreszenzfarbstoff in einem Tumor anzuregen. Fremdlicht, das auf irgendeine Weise in die Beleuchtungsvorrichtung eindringen könnte, durch Reflexion oder Streuung in die Beleuchtungsvorrichtung gelangt oder durch eine mögliche weitere Lichtquelle erzeugt wird, kann nicht zu dem Einkoppelelement gelangen.Thus, only light of the second wavelength range of the precisely defined illumination filter is coupled into the coupling element and passed through the illumination optics to the object plane so as to excite the fluorescent dye in a tumor. External light, which could penetrate in any way in the lighting device, passes through reflection or scattering in the lighting device or is generated by a possible further light source, can not reach the coupling element.
Vorteilhaft wird der Operationssitus wellenlängenselektiv ohne störendes Fremdlicht, Reflexionslicht oder Streulicht beleuchtet. Dadurch ist sichergestellt, dass das durch die Beobachtung des Operationsmikroskops detektierbare Fluoreszenzlicht ausschließlich durch den Fluoreszenzfarbstoff im Tumor erzeugt wird und nicht durch die Beleuchtungsvorrichtung generiert wird. Das in der Objektebene bei der Fluoreszenzbetrachtung durch das Operationsmikroskop vorhandene Licht liegt in zwei getrennten Wellenlängenbereichen vor. Der erste Wellenlängenbereich stellt das Anregungslicht dar, der zweite Wellenlängenbereich das in der Beobachtung detektierte Fluoreszenzlicht. Somit ist auch die Beobachtung und Detektion eines in sehr schwacher Intensität fluoreszierenden Gewebes möglich.Advantageously, the surgical site is wavelength-selectively illuminated without disturbing ambient light, reflected light or scattered light. This ensures that the fluorescent light detectable by the observation of the surgical microscope is generated exclusively by the fluorescent dye in the tumor and is not generated by the illumination device. The light present in the object plane during fluorescence observation by the surgical microscope is present in two separate wavelength ranges. The first wavelength range represents the excitation light, the second wavelength range represents the fluorescence light detected in the observation. Thus, it is also possible to observe and detect a tissue which fluoresces in a very weak intensity.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Strahlengang in einem erstem Bereich zwischen dem Beleuchtungsfilter und dem optischen Einkoppelelement gekapselt ausgebildet.In one embodiment of the invention, the beam path is encapsulated in a first region between the illumination filter and the optical coupling element.
Die Kapselung zwischen dem Beleuchtungsfilter und dem Einkoppelelement stellt sicher, dass lediglich das durch den Beleuchtungsfilter austretende Beleuchtungslicht in dem zweiten Wellenlängenbereich zu dem Einkoppelelement gelangen kann. Das Eindringen von Streulicht, Reflexionslicht, oder sonstigem Fremdlicht, dass von außen in diesen Abschnitt des Strahlengangs zwischen Beleuchtungsfilter und Einkoppelelement gelangen könnte, wird zuverlässig verhindert.The encapsulation between the illumination filter and the coupling element ensures that only the illumination light emerging through the illumination filter can reach the coupling element in the second wavelength range. The penetration of scattered light, reflection light, or other extraneous light that could get from the outside into this section of the beam path between the illumination filter and coupling element is reliably prevented.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Strahlengang in einem zweiten Bereich zwischen der Lichtquelle und dem Beleuchtungsfilter gekapselt ausgebildet ist.In one embodiment of the invention, the beam path is formed encapsulated in a second region between the light source and the illumination filter.
Durch die Kapselung in diesem zweiten Bereich ist ausgeschlossen, dass Umgebungslicht oder Fremdlicht, das nicht von der Lichtquelle erzeugt wird, zu dem Beleuchtungsfilter gelangt. Nur das von der Lichtquelle erzeugte Licht wird entlang des Strahlengangs zu dem Beleuchtungsfilter geleitet. Zudem wird sichergestellt, dass kein Licht zwischen der Lichtquelle und dem Beleuchtungsfilter durch Reflexion oder Streuung in die Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlt wird.The encapsulation in this second region precludes ambient light or extraneous light, which is not generated by the light source, from reaching the illumination filter. Only the light generated by the light source is directed along the beam path to the illumination filter. In addition, it is ensured that no light between the light source and the illumination filter is emitted by reflection or scattering in the illumination device.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem optischen Einkoppelelement durch eine Kapselung geführt, wobei die Kapselung eine Aussparung aufweist, in die der Beleuchtungsfilter einbringbar ist.In one embodiment of the invention, the beam path between the light source and the optical coupling element is guided by an encapsulation, wherein the encapsulation has a recess into which the illumination filter can be introduced.
Die vollständige Kapselung zwischen der Lichtquelle und dem optischen Einkoppelelement kann das Austreten von Streulicht oder Reflexionslicht und das Eindringen von Fremdlicht in den Strahlengang noch weiter verbessern.The complete encapsulation between the light source and the optical coupling element can further improve the leakage of scattered light or reflection light and the penetration of extraneous light into the beam path.
Das von der Lichtquelle abgestrahlte Beleuchtungslicht in dem ersten Wellenlängenbereich innerhalb der Kapselung zu dem Beleuchtungsfilter geleitet. Durch die Kapselung ist somit ausgeschlossen, dass Umgebungslicht oder Fremdlicht, das nicht von der Lichtquelle erzeugt wird, zu dem Beleuchtungsfilter gelangt. Nur das von der Lichtquelle erzeugte Licht wird entlang des Strahlengangs zu dem Beleuchtungsfilter geleitet.The illumination light emitted by the light source is guided in the first wavelength range within the encapsulation to the illumination filter. The encapsulation thus precludes ambient light or extraneous light, which is not generated by the light source, from reaching the illumination filter. Only that from the light source generated light is conducted along the beam path to the illumination filter.
Die weitere Kapselung zwischen dem Beleuchtungsfilter und dem Einkoppelelement stellt sicher, dass lediglich das durch den Beleuchtungsfilter austretende Beleuchtungslicht in dem zweiten Wellenlängenbereich zu dem Einkoppelelement gelangen kann. Das Eindringen von Streulicht, Reflexionslicht, oder sonstigem Fremdlicht, dass von außen in diesen Abschnitt des Strahlengangs zwischen Beleuchtungsfilter und Einkoppelelement gelangen könnte, wird zuverlässig verhindert.The further encapsulation between the illumination filter and the coupling element ensures that only the illumination light emerging through the illumination filter can reach the coupling element in the second wavelength range. The penetration of scattered light, reflection light, or other extraneous light that could get from the outside into this section of the beam path between the illumination filter and coupling element is reliably prevented.
Die Kapselung weist eine Aussparung auf, in welche der Beleuchtungsfilter einbringbar ist. Der Beleuchtungsfilter kann in den Strahlengang eingebracht und wieder entfernt werden. Durch diese Anordnung kann der Beleuchtungsfilter vorteilhaft getauscht werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Beleuchtungsfilter auf einem Filterwechsler, beispielsweise ein Filterrad, angeordnet ist. Vorteilhaft ist für mehrere Filter eine wellenlängenselektive Beleuchtung der Objektebene ohne störendes Reflexionslicht oder Streulicht bewirkbar.The encapsulation has a recess into which the illumination filter can be introduced. The illumination filter can be introduced into the beam path and removed again. By this arrangement, the illumination filter can be exchanged advantageous. This is particularly advantageous if the illumination filter is arranged on a filter changer, for example a filter wheel. Advantageously, a wavelength-selective illumination of the object plane without disturbing reflection light or scattered light can be effected for several filters.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kapselung durch eine Streulichthülse gebildet.In one embodiment of the invention, the encapsulation is formed by a scattered light sleeve.
Eine Streulichthülse bildet eine längliche und feste Umhüllung des Strahlenganges und bewirkt eine Kapselung des Strahlengangs. Eine Streulichthülse kann einen beliebig geformten Querschnitt aufweisen. Ein runder Querschnitt hat den Vorteil, dass die Streulichthülse leichter herstellbar ist. Vorteilhaft kann die Streulichthülse als ein Bauteil hergestellt werden, dass leicht montierbar oder in einem Strahlengang nachrüstbar ist.A scattered light sleeve forms an elongated and solid envelope of the beam path and causes an encapsulation of the beam path. A scattered light sleeve can have an arbitrarily shaped cross section. A round cross section has the advantage that the scattered light sleeve is easier to produce. Advantageously, the scattered light sleeve can be produced as a component that can be easily assembled or retrofitted in a beam path.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Streulichthülse zweiteilig ausgebildet.In one embodiment of the invention, the scattered light sleeve is formed in two parts.
Durch eine zweiteilige Streulichthülse vereinfacht die Herstellung einer Aussparung, in die der Beleuchtungsfilter einbringbar ist. Weitere Vorteile sind eine leichte Montage und einfachere Einzelteile, beispielsweise einfache und kostengünstige Drehteile.By a two-part diffuser light simplifies the production of a recess into which the illumination filter can be introduced. Further advantages are easy assembly and simpler items, such as simple and inexpensive turned parts.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die eine Oberfläche der Streulichthülse als Gewinde ausgebildet ist.In one embodiment of the invention, the one surface of the scattered light sleeve is designed as a thread.
An dem Gewinde kann eine Mehrfachreflexion auftreten und so eine Reduzierung des auftreffenden Lichtes und des Streulicht erreicht werden. Durch ein Gewinde kann zudem eine feste mechanische und lichtdichte Verbindung zu einem anderen Bauteil, beispielsweise dem Einkoppelelement oder der Lichtquelle hergestellt werden. Gewinde sind einfach herstellbar.At the thread a multiple reflection can occur and so a reduction of the incident light and the scattered light can be achieved. By a thread also a solid mechanical and light-tight connection to another component, such as the coupling element or the light source can be made. Threads are easy to produce.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Streulichthülse als Zylinder ausgebildet.In one embodiment of the invention, the scattered light sleeve is designed as a cylinder.
Ein Zylinder ist kostengünstig und einfach herstellbar, beispielsweise durch Absägen eines Rohres.A cylinder is inexpensive and easy to manufacture, for example by sawing a pipe.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Streulichthülse konisch ausgebildet.In one embodiment of the invention, the scattered light sleeve is conical.
Durch eine konische Form der Streulichthülse kann diese sehr gut an einen konvergenten Strahlengang angepasst werden.By a conical shape of the scattered light sleeve, this can be very well adapted to a convergent beam path.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Oberfläche der Streulichthülse gestuft ausgebildet.In one embodiment of the invention, a surface of the scattered light sleeve is stepped.
Durch die Stufung kann eine Mehrfachreflexion auftreten und so eine Reduzierung des auftreffenden Lichtes und des Streulicht erreicht werden. Durch die Stufung können zylinderförmige Außen- und Innenflächen an den beiden Stirnseiten gebildet werden, die eine Montage und Verbindung mit einem anderen Bauteil, beispielsweise an dem Einkoppelelement oder an der Lichtquelle, erleichtern.By grading, a multiple reflection can occur and thus a reduction of the incident light and the scattered light can be achieved. By staging cylindrical outer and inner surfaces can be formed on the two end faces, which facilitate assembly and connection with another component, for example on the coupling element or on the light source.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist eine Stirnseite der Streulichthülse einen Borstenkamm auf.In one embodiment of the invention, one end face of the scattered light sleeve has a bristle comb.
Durch den Borstenkamm kann der Spalt zwischen einer fest monierten Streulichthülse und einem beweglichen Element, beispielsweise einem Filterrad oder einem Filterschieber, optisch abgedichtet werden, und dennoch ein Relativbewegung der Bauteile ermöglichen. Die Beweglichkeit des Filterrades oder Filterschiebers wird dabei nur geringfügig durch die Borstenreibung beeinträchtigt.By the bristle comb, the gap between a fixed-mounted scattered light sleeve and a movable element, such as a filter wheel or a filter slide, be optically sealed, and still allow a relative movement of the components. The mobility of the filter wheel or filter slide is only slightly affected by the bristle friction.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Oberfläche der Streulichthülse schwarz ausgebildet.In one embodiment of the invention, a surface of the scattered light sleeve is formed black.
Eine schwarze Oberfläche absorbiert Licht und reduziert somit Reflexion und Streuung. Die schwarze Farbe kann durch Eloxieren, Lackieren oder plasmachemisch aufgebracht werden.A black surface absorbs light and thus reduces reflection and scattering. The black color can be applied by anodising, painting or plasma-chemically.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist eine Oberfläche Rillen, Riefen oder Schuppen auf, so dass eine raue Oberfläche mit einem arithmetische Mittenrauwert Ra > 0,1mm gebildet ist.In one embodiment of the invention, a surface has grooves, grooves or scales, so that a rough surface with an arithmetic mean roughness Ra> 0.1 mm is formed.
An einer rauen Oberfläche kann Mehrfachreflexion auftreten und so eine Reduzierung des reflektierten Lichtes und des Streulicht erreicht werden.On a rough surface, multiple reflection can occur and thus a reduction of the reflected light and the scattered light can be achieved.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Beleuchtungsfilter einen Durchlassbereich in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 435 nm auf.In one embodiment of the invention, the illumination filter has a passband in a wavelength range of 400 nm to 435 nm.
Beleuchtungslicht in diesem Wellenlängenbereich ist für die Fluoreszenzanregung für Protoporphyrin IX besonders geeignet. Illumination light in this wavelength range is particularly suitable for fluorescence excitation for protoporphyrin IX.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Beleuchtungsfilter einen Durchlassbereich in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 800 nm auf.In one embodiment of the invention, the illumination filter has a passband in a wavelength range of 400 nm to 800 nm.
Beleuchtungslicht in diesem Wellenlängenbereich oder einem Teilbereich dieses Wellenlängenbereiches ist besonders geeignet bei Verwendung des Fluoreszenzfarbstoffes Indocyaningrün.Illumination light in this wavelength range or a subrange of this wavelength range is particularly suitable when using the fluorescent dye indocyanine green.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Beleuchtungsfilter einen Durchlassbereich in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 440 nm auf.In one embodiment of the invention, the illumination filter has a passband in a wavelength range from 380 nm to 440 nm.
Durch diese Anregungswellenlänge wird die Fluoreszenzlichtuntersuchung eines Gewebebereiches im blauen Spektralbereich ermöglicht. Beleuchtungslicht in diesem Wellenlängenbereich oder einem Teilbereich dieses Wellenlängenbereiches bildet ein Anregungslicht für einen Fluoreszenzfarbstoff, der insbesondere für eine Wellenlänge um 405 nm sensitiv ist.This excitation wavelength enables the fluorescent light examination of a tissue region in the blue spectral range. Illumination light in this wavelength range or a subregion of this wavelength range forms an excitation light for a fluorescent dye, which is particularly sensitive to a wavelength around 405 nm.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Beleuchtungsfilter auf einem Filterwechsler angeordnet.In one embodiment of the invention, the illumination filter is arranged on a filter changer.
An einem Filterwechsler können mehrere Beleuchtungsfilter angeordnet sein. Vorteilhaft können verschiedene Beleuchtungsmodi mit jeweils unterschiedlichen Beleuchtungswellenlängen eingestellt werden.A plurality of illumination filters can be arranged on a filter changer. Advantageously, different illumination modes can be set, each with different illumination wavelengths.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das optische Einkoppelelement ein Lichtleiter.In one embodiment of the invention, the optical coupling element is a light guide.
Bei einer Einkopplung des Beleuchtungslichtes in einen Lichtleiter kann das Beleuchtungslicht außerhalb des Operationsmikroskops erzeugt werden. Die Lichtquelle ist leichter zugänglich, ein Austausch damit einfach. Eine Wärmeerzeugung der Lichtquelle ist von der Beobachtungsoptik des Operationsmikroskops separiert. Die Beleuchtungsvorrichtung bildet eine Kaltlichtquelle. Das Operationsmikroskop kann kompakter konstruiert werden.When the illumination light is coupled into an optical waveguide, the illumination light can be generated outside the surgical microscope. The light source is easier to access, so easy to exchange. Heat generation of the light source is separated from the observation optics of the surgical microscope. The lighting device forms a cold light source. The surgical microscope can be constructed more compactly.
In einer Ausgestaltung der Erfindung leuchtet die Lichtquelle kontinuierlich.In one embodiment of the invention, the light source is lit continuously.
Unter einer kontinuierlich leuchtenden Lichtquelle wird eine konstant leuchtende Lichtquelle verstanden. Eine gepulste Lichtquelle kann nur dann als kontinuierlich leuchtend angesehen werden, wenn ein Beobachter die Pulse optisch nicht differenzieren kann, so das ein Beobachter die Lichtquelle als kontinuierlich und konstant leuchtend wahrnimmt. Beispielsweise kann eine LED pulsweitenmoduliert angesteuert werden, um die Helligkeit der Lichtquelle zu steuern. Ein Beobachter nimmt dabei jedoch keine Pulse oder Blitze wahr, sondern empfindet die LED als konstant und kontinuierlich leuchtend. Bei der Betrachtung eines Operationssitus mit bloßem Auge wäre ein pulsierendes oder blitzendes Beleuchtungslicht störend und unangenehm.Under a continuously illuminated light source is understood to be a constant light source. A pulsed light source can only be regarded as continuously lit if an observer can optically not differentiate the pulses, so that an observer perceives the light source as continuous and constantly bright. For example, an LED can be controlled pulse width modulated to control the brightness of the light source. However, an observer does not perceive any pulses or flashes, but perceives the LED as constant and continuously lit. When considering a surgical site with the naked eye, a pulsating or flashing illumination light would be annoying and unpleasant.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen erklärt, in welchen zeigen:
-
1 eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Operationsmikroskop in einer schematischen Darstellung; -
2 die Beleuchtungsvorrichtung gemäß1 mit einem Streulichtanteil in einer schematischen Darstellung; -
3 die Beleuchtungsvorrichtung gemäß1 mit einem durch Streulichthülsen gekapselten Strahlengang; -
4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Streulichthülse in einer Schnittdarstellung; -
5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Streulichthülse in einer Schnittdarstellung; -
6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Streulichthülse in einer Schnittdarstellung.
-
1 a lighting device for a surgical microscope in a schematic representation; -
2 the lighting device according to1 with a scattered light component in a schematic representation; -
3 the lighting device according to1 with a light path encapsulated by stray light sleeves; -
4 a first embodiment of a scattered light sleeve in a sectional view; -
5 a second embodiment of a scattered light sleeve in a sectional view; -
6 a third embodiment of a scattered light sleeve in a sectional view.
Die
Eine Beleuchtungsvorrichtung
Das von der Lichtquelle
Das in das optische Einkoppelelement
Die Beleuchtungsvorrichtung
Die Lichtquelle
Das Filterrad
Der erste Beleuchtungsfilter
Der zweite Beleuchtungsfilter
Das optische Einkoppelelement
Das Operationsmikroskop
Die
Bei einer idealen Beleuchtungsvorrichtung
In einem Ausführungsbeispiel erzeugt eine Lichtquelle
Jedoch stellt bereits die Lichtquelle
In dem Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskops
Die
Eine Beleuchtungsvorrichtung
Die Kapselung ist durch eine Streulichthülse gebildet, die zweiteilig ausgebildet ist. Der konvergente erste Abschnitt des Strahlengangs
Streulicht oder reflektiertes Licht, das zwischen der Lichtquelle
Ein drittes Streulicht
Licht, dass von außen auf die zweite Streulichthülse
Die erste Streulichthülse
Eine mechanische Bewegung findet jedoch zwischen dem Filterrad
Deshalb ist zwischen der ersten Stirnseite der ersten Streulichthülse
Vorteilhaft kann an der ersten Stirnseite der ersten Streulichthülse
Die Kapselung kann auch derart ausgebildet sein, dass das Filterrad
In einer Ausführungsform ist der Strahlengang
In einer Ausführungsform ist nur die zweiten Streulichthülse
In einer weiteren Ausführungsform ist nur die erste Streulichthülse
Die
Eine erste Streulichthülse
Vorteilhaft kann damit die erste Streulichthülse an die Lichtquelle oder an das Einkoppelelement angeschraubt werden, um die Lichtdichtigkeit an dieser Verbindungsstelle noch weiter zu verbessern. Vorteilhaft kann das Innengewinde
Die erste Streulichthülse
Die erste Streulichthülse
Die
Eine zweite Streulichthülse
Durch die stufenförmige Ausbildung ist die jeweils angrenzende Stufe an der ersten Stirnseite
Die Oberflächenbeschaffenheit, die Färbung und das Material können genauso ausgeführt sein, wie bei der ersten Streulichthülse
Die
Eine dritte Streulichthülse
An der ersten Stirnseite
Der Borstenkamm
Die Oberflächenbeschaffenheit, die Färbung und das Material können genauso ausgeführt sein, wie bei der ersten Streulichthülse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Beleuchtungsvorrichtunglighting device
- 101101
- Lichtquellelight source
- 102102
- Strahlengangbeam path
- 110110
- Filterradfilter wheel
- 111111
- Erster BeleuchtungsfilterFirst lighting filter
- 112112
- Zweiter BeleuchtungsfilterSecond illumination filter
- 113113
- Achseaxis
- 114114
- Pfeilarrow
- 120120
- Optisches EinkoppelelementOptical coupling element
- 121121
- Lichtleiteroptical fiber
- 130130
- Operationsmikroskopsurgical microscope
- 131131
- BeleuchtungslichtkegelLighting beam
- 132132
- Objektebeneobject level
- 140140
- Erstes StreulichtFirst scattered light
- 141141
- Zweites StreulichtSecond scattered light
- 142142
- Drittes StreulichtThird scattered light
- 143143
- Viertes StreulichtFourth scattered light
- 150150
- Erste StreulichthülseFirst scattered light sleeve
- 151151
- Zweite StreulichthülseSecond scattered light sleeve
- 160160
- Erster SpaltFirst gap
- 162162
- Zweiter SpaltSecond gap
- 200200
- Erste StreulichthülseFirst scattered light sleeve
- 201, 301, 401201, 301, 401
- Korpuscorpus
- 202, 302, 402202, 302, 402
- Erste StirnseiteFirst front page
- 203203
- Innengewindeinner thread
- 204204
- Außengewindeexternal thread
- 205, 305, 405205, 305, 405
- Zweite StirnseiteSecond front side
- 303303
- Innenflächepalm
- 304304
- Außenflächeouter surface
- 403403
- Innenzylinderinner cylinder
- 404404
- Außenzylinderouter cylinder
- 406406
- Borstenkammbristle comb
- 300300
- Zweite StreulichthülseSecond scattered light sleeve
- 400400
- Dritte StreulichthülseThird scattered light sleeve
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017216754.8A DE102017216754B4 (en) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Surgical microscope with an illumination device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017216754.8A DE102017216754B4 (en) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Surgical microscope with an illumination device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017216754A1 true DE102017216754A1 (en) | 2019-03-21 |
DE102017216754B4 DE102017216754B4 (en) | 2024-03-28 |
Family
ID=65526898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017216754.8A Active DE102017216754B4 (en) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Surgical microscope with an illumination device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017216754B4 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008004596A1 (en) * | 2008-01-16 | 2008-06-19 | Carl Zeiss Surgical Gmbh | Illumination system, for an operation microscope, has a filter to set the intensity in the visible and infra red ranges giving minimum energy at the object for imaging and excitation |
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WO2017007690A1 (en) * | 2015-07-06 | 2017-01-12 | Indiana University Research And Technology Corporation | Fluorescent microscope |
-
2017
- 2017-09-21 DE DE102017216754.8A patent/DE102017216754B4/en active Active
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102017216754B4 (en) | 2024-03-28 |
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Representative=s name: PATERIS THEOBALD ELBEL & PARTNER, PATENTANWAEL, DE Representative=s name: PATERIS THEOBALD ELBEL FISCHER, PATENTANWAELTE, DE |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |