DE102021210318B3

DE102021210318B3 - Operationsmikroskop mit einem Anschlussbereich zur Befestigung eines Schutzglasmoduls

Info

Publication number: DE102021210318B3
Application number: DE102021210318.9A
Authority: DE
Inventors: Manuel Steidle; Andreas Raab
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2041-09-18
Also published as: US20230093637A1

Abstract

Ein Operationsmikroskop (10) umfasst eine Bilderfassungseinheit (20) mit einem Bildsensor (21), einen Detektionsstrahlengang (11), der von einem Objektbereich (30) zu dem Bildsensor (21) der Bilderfassungseinheit (20) geführt ist und eine Bildauswertungseinheit (40), die mit dem Bildsensor (21) verbunden ist, sowie ein Schutzglasmodul mit einem Objektivschutzglas. Das Operationsmikroskop (10) umfasst einen Anschlussbereich (12) zur Befestigung des Schutzglasmoduls (50) mit dem Objektivschutzglas (51), der derart ausgebildet ist, dass bei einem an dem Anschlussbereich (12) befestigten bestimmungsgemäßen Schutzglasmodul (50) das Objektivschutzglas (51) in den Detektionsstrahlengang (11) eingebracht ist. Der Bildsensor (21) weist einen Detektionsbereich (22) auf, wobei der Detektionsbereich (22) zur Erfassung des Objektbereichs (30) einen Nutzdetektionsbereich (23) aufweist. Der Detektionsbereich (22) weist einen Teildetektionsbereich (24) auf, der nicht dem Nutzdetektionsbereich (23) zugeordnet ist. Die Bilderfassungseinheit (20) ist derart ausgebildet, dass ein Ausschnitt des Schutzglasmoduls (50) mit dem Objektivschutzglas (51) durch den Teildetektionsbereich (24) des Bildsensors (21) erfassbar ist, wenn das Schutzglasmodul (50) mit dem Objektivschutzglas (51) an dem Anschlussbereich (12) angeordnet ist. Die Bildauswertungseinheit (40) ist ausgebildet, ein Signal (43) zu erzeugen, wenn durch die Auswertung der Bilddaten des Teildetektionsbereichs (24) des Bildsensors (21) ein Objektivschutzglas (51) erkennbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Operationsmikroskop mit einer Bilderfassungseinheit mit einem Bildsensor und einem Anschlussbereich zur Befestigung eines Schutzglasmoduls.
Moderne Operationsmikroskope umfassen mindestens eine Bilderfassungseinheit mit einem Bildsensor, beispielsweise eine Kamera, zur Bildaufnahme oder Erfassung zusätzlicher Daten eines zu operierenden Bereichs, der auch als Operationssitus bezeichnet wird.
Operationsmikroskope sind bei einer Operation der Gefahr einer Verunreinigung durch den zu operierenden Bereich ausgesetzt. Deshalb wird ein Operationsmikroskop in Operationssituationen mit einer sterilen Abdeckfolie, die auch als Drape bezeichnet wird, überzogen. Der Bereich vor der Beobachtungsoptik des Operationsmikroskops wird durch ein Schutzglasmodul separat vor Verschmutzungen geschützt. Das Schutzglasmodul ist an einem Anschlussbereich mechanisch an dem Operationsmikroskop befestigt und umfasst ein transparentes Objektivschutzglas. Am Außenrand des Schutzglasmoduls ist das Drape angebracht und bildet zusammen mit dem Schutzglasmodul eine hygienisch geschlossene Schutzbarriere um das Operationsmikroskop.
Aus der DE 10 2015 225 009 A1 ist ein Schutzglasadapter für ein Operationsmikroskop bekannt.
Aus der JP H 10-90 609 A ist ein Operationsmikroskop mit einem Schutzglas bekannt.
In der WO 2011 / 090 633 A2 ist eine medizinische Linsenanordnung beschrieben, die an einem Operationsmikroskop angebracht werden kann.
In der EP 2 793 069 A1 ist ein Digitalmikroskop mit einer Optikeinheit und einer digitalen Bildverarbeitungseinheit beschrieben.
In der DE 10 2017 109 698 A1 ist ein Verfahren beschrieben, dass Kontextinformation für mindestens eine Wechselkomponente, basierend auf mindestens einem Bild, bestimmt. Das Bild bildet eine Außenansicht der mindestens einen Wechselkomponente ab.
In der DE 10 2019 114 117 B3 ist eine Kalibrierung eines Mikroskopsystems beschrieben.
Das Einbringen eines Objektivschutzglases in den Strahlengang des Operationsmikroskops kann eine optische Beeinflussung des zu beobachtenden oder von dem Bildsensor aufgenommenen Bildes, beispielsweise einen Bildversatz oder eine Verzeichnung, bewirken. Dies kann von Bedeutung sein, wenn die durch die Bilderfassungseinheit aufgenommenen Bilder rechnerisch verarbeitet werden. Insbesondere die flächige oder räumliche Zuordnung von Positionsinformationen können damit verändert und verfälscht werden.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für ein Operationsmikroskop bereitzustellen, mit der das Einbringen eines Objektivschutzglases in den Strahlengang eines Operationsmikroskops zuverlässig erkennbar ist.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß umfasst ein Operationsmikroskop eine Bilderfassungseinheit mit einem Bildsensor. Ein Detektionsstrahlengang ist von einem Objektbereich zu dem Bildsensor der Bilderfassungseinheit geführt. Das Operationsmikroskop umfasst eine Bildauswertungseinheit, die mit dem Bildsensor verbunden ist.
Das Operationsmikroskop umfasst einen Anschlussbereich zur Befestigung eines Schutzglasmoduls mit einem Objektivschutzglas, der derart ausgebildet ist, dass bei einem an dem Anschlussbereich befestigten bestimmungsgemäßen Schutzglasmodul das Objektivschutzglas in den Detektionsstrahlengang eingebracht ist.
Der Bildsensor weist einen Detektionsbereich auf, wobei der Detektionsbereich zur Erfassung des Objektbereichs einen Nutzdetektionsbereich aufweist. Der Detektionsbereich weist einen Teildetektionsbereich auf, der nicht dem Nutzdetektionsbereich zugeordnet ist.
Die Bilderfassungseinheit ist derart ausgebildet, dass ein Ausschnitt des Schutzglasmoduls mit dem Objektivschutzglas durch den Teildetektionsbereich des Bildsensors erfassbar ist, wenn das Schutzglasmodul mit dem Objektivschutzglas an dem Anschlussbereich angeordnet ist. Die Bildauswertungseinheit ist ausgebildet, ein Signal zu erzeugen, wenn durch die Auswertung der Bilddaten des Teilbereichs des Bildsensors ein Objektivschutzglas erkennbar ist.
Das Operationsmikroskop ermöglicht es einem Benutzer, beispielsweise einem Chirurgen, einen Objektbereich mit einer Objektebene, einen Operationssitus, vergrößert zu betrachten. Die Objektebene definiert eine zentrale Ebene. Oberhalb und unterhalb der zentralen Ebene kann ein durch die Schärfentiefe definierter Bereich durch das Operationsmikroskop scharf abgebildet werden. Das Operationsmikroskop umfasst eine Bilderfassungseinheit mit einem Bildsensor. Von dem Objektbereich ist ein Detektionsstrahlengang zu dem Bildsensor geführt, so dass auf dem Bildsensor der Objektbereich abgebildet ist. Der Detektionsstrahlengang kann durch ein Objektiv geführt sein. In dem Detektionsstrahlengang können auch mehrere optische Komponenten, beispielsweise weitere Objektive, Zoom-Systeme oder Strahlteiler, angeordnet sein.
Der Bildsensor erfasst ein einzelnes Bild oder mehrere Einzelbilder, beispielsweise eine Video-Sequenz, des Objektbereichs. Die Auswertung und datentechnische Bearbeitung der von dem Bildsensor erfassten Bilder erfolgt in der Bildauswertungseinheit, die mit dem Bildsensor verbunden ist. Die Bildauswertungseinheit ist eine Datenverarbeitungseinheit.
Das Operationsmikroskop umfasst einen Anschlussbereich zur Befestigung eines Schutzglasmoduls mit einem Objektivschutzglas. Das Schutzglasmodul schützt die zum Objektbereich ausgerichtete Optik des Operationsmikroskops vor Verschmutzungen durch den Operationssitus. Das Schutzglasmodul kann über den Anschlussbereich des Operationsmikroskops mechanisch formschlüssig mit diesem verbunden werden. Die feste Verbindung des Schutzglasmoduls an dem Anschlussbereich ist leicht wieder lösbar. Das Anbringen oder Entfernen des Schutzglasmoduls mit dem Objektivschutzglas am Operationsmikroskop ist durch den Anschlussbereich schnell und einfach möglich.
Durch den Anschlussbereich ist die Position und Ausrichtung des Schutzglasmoduls mit dem Objektivschutzglas in Bezug zu dem Operationsmikroskop eindeutig definiert. Wenn das Schutzglasmodul formschlüssig am Anschlussbereich befestigt ist, ist das Objektivschutzglas somit in einer eindeutigen Ausrichtung und einem definierten Abstand relativ zu der Optik des Operationsmikroskops im Detektionsstrahlengang angeordnet.
Der Bildsensor der Bilderfassungseinheit weist einen Detektionsbereich auf. Der Detektionsbereich weist einen Nutzdetektionsbereich auf, der Erfassung des Objektbereichs zugeordnet ist. Der Detektionsstrahlengang ist von dem Objektbereich zu dem Nutzdetektionsbereich des Bildsensors geführt. Abhängig von einer im Detektionsstrahlengang angeordneten Optik und der Größe des Bildsensors wird ein definierter Ausschnitt des Objektbereichs auf den Nutzdetektionsbereich des Bildsensors abgebildet. Die Bilddaten des Nutzdetektionsbereichs können zur Visualisierung des Objektbereichs, des Operationssitus, auf einer Anzeigevorrichtung verwendet werden. Die Bilddaten des Nutzdetektionsbereichs können auch zu einer Operationsmikroskop-Funktionalität, beispielsweise einer Trackingfunktion, herangezogen werden.
Der Detektionsbereich des Bildsensors weist einen Teildetektionsbereich auf, der nicht dem Nutzdetektionsbereich zugeordnet ist.
Wenn ein Schutzglasmodul mit dem Objektivschutzglas an dem Anschlussbereich befestigt ist, befindet sich das Objektivschutzglas in einer definierten Position und Ausrichtung relativ zu dem Anschlussbereich des Operationsmikroskops im Detektionsstrahlengang. Das Objektivschutzglas bildet einen Teil des Schutzglasmoduls. Dann ist ein Ausschnitt des Schutzglasmoduls mit dem Objektivschutzglas durch den Teildetektionsbereich des Bildsensors erfassbar. Es wird somit ein Teildetektionsbereich des Bildsensors zur Erkennung des Objektivschutzglases im Detektionsstrahlengang eingesetzt, der nicht für die Betrachtung des Objektbereichs im Nutzdetektionsbereich verwendet wird.
Die Verarbeitung der Bilddaten des Teildetektionsbereichs des Bildsensors erfolgt in der Bildauswertungseinheit. Da auf dem Bildsensor ein separater Sensorbereich, der Teildetektionsbereich, für die Erkennung eines Schutzglasmoduls mit einem Objektivschutzglas verwendet wird, kann eine Datenverarbeitung sehr schnell erfolgen. Wenn die Datenverarbeitung in der Bildauswertungseinheit nach der Analyse der Bildsensordaten des Teildetektionsbereichs das Ergebnis berechnet, dass ein Schutzglasmodul mit einem Objektivschutzglas im Detektionsstrahlengang eingebracht ist, wird ein Signal ausgegeben.
Vorteilhaft ist damit zuverlässig die Erkennung eines Schutzglasmoduls mit einem Objektivschutzglas im Detektionsstrahlengang möglich.
Das Operationsmikroskop umfasst ein System, die es mit dem im Operationsmikroskop integrierten Bilderfassungssystem ermöglicht, zu erkennen, ob das Operationsmikroskop mit oder ohne Objektivschutzglas eingesetzt wird. Die Notwendigkeit, zusätzliche Sensoren zur Erkennung eines Objektivschutzglases am Operationsmikroskop zu verbauen, entfällt. Zusätzliche Sensoren würden Bauraum und Verkabelungsaufwand beanspruchen.
Wenn durch die Auswertung der Bilddaten des Teilbereichs des Bildsensors ein Objektivschutzglas im Detektionsstrahlengang erkannt wird, wird eine Signal ausgegeben.
Das durch die Bildauswertungseinheit ausgegebene Signal kann vorteilhaft in weiteren Funktionseinheiten des Operationsmikroskops verarbeitet werden und eine nachfolgende Datenverarbeitung steuern.
Das Signal kann zur Steuerung weiterer Verarbeitungsschritte in der Bildauswertungseinheit herangezogen werden. Auch die Verarbeitung des Signals in zusätzlichen Datenverarbeitungseinheiten des Operationsmikroskops ist möglich.
Das Signal kann in einer Ausführungsform eingesetzt werden, um die erfassten Bilddaten des Nutzdetektionsbereichs rechnerisch zu korrigieren. Optische Bildfehler, die durch das Objektivschutzglas verursacht werden, können herausgerechnet werden. Bildfehler, wie beispielsweise ein Bildversatz, d. h. eine laterale Bildverschiebung, oder eine Verzeichnung, können rechnerisch berichtigt werden Dabei kann die Korrektur der Bilddaten entweder in der Bildauswertungseinheit selbst oder in einer anderen Recheneinheit, in der Bilddaten verarbeitet werden, erfolgen.
Wenn aus den Bilddaten Positionsinformationen ermittelt werden, sind diese somit rechnerisch korrigierbar. Die flächige oder räumliche Zuordnung von Positionsinformationen kann damit berichtigt werden. Korrekte Positionsinformationen sind bei Tracking-Funktionalitäten von hoher Bedeutung. Deshalb kann auch die Korrektur bereits geringer Bildfehler notwendig sein.
Das Signal kann auch dazu verwendet werden, eine Information über ein Bedienerinterface auszugeben, beispielweise über ein graphisches Userinterface, welches auch als GUI bezeichnet wird. In einer Ausführungsform kann das Signal auch zur Korrektur einer Autofokusfunktion des Operationsmikroskops herangezogen werden.
Die Erkennung eines Objektivschutzglases ist auch dann möglich, wenn das Schutzglasmodul zweiteilig aufgebaut ist. Bei einem zweiteiligen Aufbau ist das Objektivschutzglas trennbar mit dem Schutzglasmodul verbunden. Der Teil des Schutzglasmoduls, der bei einem Tausch des Objektivschutzglases an dem Anschlussbereich des Operationsmikrokops befestigt bleibt, wird als Schutzglasadapter bezeichnet. Während des Wechsels des Objektivschutzglases verbleibt der Schutzglasadapter, an dem auch ein Drape befestigt sein kann, am Anschlussbereich des Operationsmikroskops. Damit kann ein verschmutztes Objektivschutzglas, beispielsweise während einer Operation, einfach getauscht werden, ohne das ganze Schutzglasmodul auszuwechseln.
Auch in diesem Fall ist die Erkennung des Objektivschutzglases zuverlässig möglich. Denn das Signal wird nur dann erzeugt, wenn durch die Auswertung der Bilddaten des Teilbereichs des Bildsensors ein Objektivschutzglas erkennbar ist.
Ein Operationsmikroskop kann auch mit einer Sterilschutzhülle ohne Schutzglasmodul oder mit einem zweiteiligen Schutzglasmodul ohne Objektivschutzglas betrieben werden. Beispielsweise könnte das Objektivschutzglas nach einer Verschmutzung entfernt und die Anbringung eines neuen Objektivschutzglases vergessen worden sein, bzw. unterblieben. Auch in diesen Fällen ist durch die Erfindung die zuverlässige Erkennung eines Objektivschutzglases im Detektionsstrahlengang sichergestellt.
Das Operationsmikroskop kann in einer Ausführungsform ein konventionelles optisches Stereo-Operationsmikroskop mit einem Hauptobjektiv sein, bei dem der Objektbereich, der Operationssitus, durch Okulare betrachtet werden kann. Im Beobachtungsstrahlengang ist ein Strahlteiler angeordnet, so dass der Objektbereich mindestens teilweise auch auf den Bildsensor einer Bilderfassungseinheit abgebildet wird. Bei einem Stereo-Operationsmikroskop kann die Bilderfassungseinheit auch zwei Bildsensoren umfassen. Die optischen Achsen des Beobachtungsstrahlengangs und des Detektionsstrahlengangs sind in dieser Ausführungsform zwischen Objektbereich und Strahlteiler koaxial ausgebildet. Der Beobachtungsstrahlengang ist von dem Strahlteiler weiter zu den Okularen geführt. Der Detektionsstrahlengang ist von dem Strahlteiler weiter zu dem Bildsensor geführt.
Das Operationsmikroskop kann in einer alternativen Ausführungsform auch als rein digitales Operationsmikroskop ausgebildet sein, bei dem der Objektbereich ausschließlich mit der Bilderfassungseinheit aufgenommen und auf einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Monitor, dargestellt wird. Der Detektionsstrahlengang ist von dem Objektbereich zu der Bilderfassungseinheit geführt. Bei stereoskopischen Operationsmikroskopen ist die Bilderfassungseinheit stereoskopisch ausgeführt und umfasst mindestens zwei Bildsensoren. Bei ausschließlich einem Bildsensor ist ein Beobachtungsstrahlengang mit dem Detektionsstrahlengang identisch. Bei mehreren Bildersensoren ist mindestens ein von dem Objektbereich zu einem Bildsensor geführter Strahlengang ein Detektionsstrahlengang.
Das Operationsmikroskop kann in einer alternativen Ausführungsform auch als Hybrid-System mit einem Hauptobjektiv ausgebildet sein. Das Hybrid-System kann sowohl eine Beobachtung durch Okulare ermöglichen als auch eine oder mehrere Bilderfassungseinheiten zur Aufnahme des Objektbereichs aufweisen. Die Bilderfassungseinheit kann auch derart angeordnet sein, dass die optischen Achsen von einem zu den Okularen geführter Beobachtungsstrahlengang und einem zu einer Bilderfassungseinheit geführter Detektionsstrahlengang zwischen Objektbereich und Hauptobjektiv nicht koaxial verlaufen, sondern einen kleinen Winkel bilden.
Das von der Bilderfassungseinheit aufgenommene und von einer Anzeigevorrichtung dargestellte Bild kann als zwei- oder dreidimensionales Bild angezeigt werden.
Ein Operationsmikroskop kann in einer alternativen Ausführungsform auch Bilderfassungseinheiten aufweisen, die lediglich der Beobachtung des Objektbereiches zugeordnet sind, und weitere Bilderfassungseinheiten, die zusätzlichen Funktionen zugeordnet sind. Eine dieser Zusatzfunktionen kann durch eine im Operationsmikroskop integrierte Tracking-Funktion zum Tracken von Operationswerkzeugen gebildet sein. Der Bildsensor der Bilderfassungseinheit, der einer Tracking-Funktion zugeordnet ist, weist einen Nutzdetektionsbereich auf, der zur Erfassung des Objektbereiches für die Tracking-Funktionalität eingesetzt wird. Ein Teildetektionsbereichs des Bildsensors, der nicht dem Nutzdetektionsbereich zugeordnet ist, kann zur Erkennung eines Objektivschutzglases im Detektionsstrahlengang eingesetzt werden.
Die Bilderfassungseinheit weist einen Bildsensor auf und kann ferner eine Optikeinheit umfassen. Die Bilderfassungseinheit mit dem Bildsensor kann beispielsweise eine Kamera sein.
Die Abbildung des Objektbereichs auf dem Bildsensor muss nicht vollständig sein, sondern kann auch auf einen kleineren Ausschnitt, beispielsweise den Kernbereich des Operationsbereichs, begrenzt sein. Der Objektbereich kann durch die Optik des Operationsmikroskops rund abgebildet werden und ein Ausschnitt davon auf dem Bildsensor auf einem rechteckigen oder quadratischen Sensorbereich abgebildet sein. In einer Ausführungsform kann der von dem Bildsensor erfassbare Objektbereich auch größer sein als der Beobachtungsbereich, der beispielsweise auf einer Anzeigevorrichtung darstellbar ist. Damit sind auch chirurgische Werkzeuge, die in den Randbereich des Objektbereichs hineinragen, erfassbar.
Die Bildauswertungseinheit ist eine Datenverarbeitungseinheit, die die Bilddaten eines Bildsensors verarbeiten kann. Die Bildauswertungseinheit kann ein Rechner sein. In einer Ausführungsform kann die Bildauswertungseinheit auch durch einen Signalprozessor, einen Mikrocontroller oder eine Grafikkarteneinheit gebildet sein.
Ein Schutzglasmodul kann einteilig, zweiteilig oder mehrteilig ausgeführt sein.
Bei der einteiligen Ausführung eines Schutzglasmoduls ist der Schutzglasadapter und das Objektivschutzglas untrennbar aus einem Stück hergestellt oder fest miteinander verbunden. Ein Objektivschutzglas kann nur zusammen mit dem ganzen Schutzglasmodul am Operationsmikroskop befestigt werden. Das Objektivschutzglas kann nicht vom Schutzglasmodul separiert werden.
In einer zweiteiligen Ausführungsform umfasst das Schutzglasmodul einen Schutzglasadapter und ein Objektivschutzglas. Der Schutzglasadapter umfasst auf der ersten Seite ein Anschlussteil, das kompatibel mit dem Anschlussbereich des Operationsmikroskops ist, so dass der Schutzglasadapter mechanisch formschlüssig an dem Operationsmikroskop befestigt werden kann. Der Schutzglasadapter kann beispielsweise als Ring ausgeführt sein. An der gegenüberliegenden zweiten Seite umfasst der Schutzglasadapter eine Aufnahme für das Objektivschutzglas. Der Schutzglasadapter kann beispielsweise eine Führung umfassen, so dass das Objektivschutzglas in diese Führung eingeschoben werden kann. Der Schutzglasadapter kann zusätzlich mit einem Drape verbunden sein, um eine Sterilbarriere um das Operationsmikroskop zu bilden. Die zweiteilige Ausführung eines Schutzglasmoduls hat den Vorteil, dass das Objektivschutzglas bei einer Operation einfach ausgewechselt werden kann, ohne dass der Schutzglasadapter oder das Drape verändert oder angefasst werden müssen. Der Schutzglasadapter, das Objektivschutzglas und das Drape sind in der Regel Einwegprodukte.
Bei der zweiteiligen Ausführungsform des Schutzglasmoduls kann das Einbringen oder Entfernen des Objektivschutzglases in den Detektionsstrahlengang erkannt werden, auch wenn der Schutzglasadapter während einer Operation permanent am Anschlussbereich des Operationsmikroskops verbleibt.
Der optisch relevante Bereich des Objektivschutzglas kann durch eine planparallele dünne Platte gebildet sein. Das Objektivschutzglas ist in einer definierten Neigung, in einer Ausführungsform in einem Winkel von 15° zu einer zum Detektionsstrahlengang orthogonalen Ebene, sowie in einem definierten Abstand relativ zu der zu schützenden Optik des Operationsmikroskops positioniert. Durch die definierte Schrägstellung des Objektivschutzglases werden störende Rückreflexe in der Beobachtung des Objektbereichs verhindert. Dies ermöglicht dem Benutzer, beispielsweise einem Chirurgen, eine reflexfreie Sicht zum Operationssitus und somit ein entspanntes Arbeiten ohne störenden Einfluss des Objektivschutzglases.
Die Befestigung des Schutzglasmoduls am Anschlussbereich des Operationsmikroskops kann beispielsweise durch ein Gewinde, durch Klemmen oder durch Magnetkraft erfolgen. Ein definierter Abstand ist beispielsweise durch die Verbindung zweier Planflächen, wobei eine erste Planfläche am Operationsmikroskop und eine zweiten Planfläche am Schutzglasmodul ausgebildet sind, erreichbar. Die Befestigungsfläche kann auch als Führung oder Konus ausgebildet sein. Ein mechanischer Anschlag, ein Rastpunkt oder eine Markierung können sicherstellen, dass das Schutzglasmodul in einer eindeutigen Position am Operationsmikroskop befestigt ist.
Die Befestigungskraft ist auf das Gewicht des Schutzglasmoduls mit dem Objektivschutzglas und einem daran befestigten Drape abgestimmt, um zu verhindern, dass das Schutzglasmodul in den Operationsbereich herunterfallen kann. Durch den Anschlussbereich am Operationsmikroskop kann das Schutzglasmodul mit dem Objektivschutzglas sehr schnell und einfach getauscht werden. Vor jeder Operation, bei der die Gefahr einer Verunreinigung der Mikroskopoptik besteht, wird ein neues Schutzglasmodul am Operationsmikroskop am Anschlussbereich befestigt.
Die Bezeichnung Schutzglasmodul, Schutzglasadapter oder Objektivschutzglas gibt keine Materialbezeichnung an. Ein Objektivschutzglas muss nicht aus dem Material Glas gebildet sein. Ein Objektivschutzglas ist meistens aus einem transparenten Kunststoff hergestellt. Das Material Kunststoff hat den Vorteil, dass es leichter ist als Glas. Die Sicherheit für den Operationssitus wäre im Falle eines Bruches bei dem Material Kunststoff größer als bei Glas.
Ein wechselbares Objektivschutzglas wird im Handel beispielsweise unter der Bezeichnung „Vision Guard“ angeboten.
Das Signal ist eine Ausgabeform für das Ergebnis der Bildauswertungseinheit, ob sich ein Objektivschutzglas im Detektionsstrahlengang befindet oder nicht. Ein Signal kann ein Datensignal an einem Ausgang der Bildauswertungseinheit bilden. Das Signal kann durch ein Spannungssignal erzeugt werden, beispielsweise durch eine positive Spannung an einem Ausgang. Alternativ kann das Signal an einem „Open Collector“-Ausgang anliegen oder galvanisch getrennt über einen Relais- oder Optokoppler-Ausgang zur Verfügung gestellt werden. Das Signal kann alternativ durch ein Pulssignal an einem Ausgang oder als ein Datensignal über einem Datenbus ausgegeben werden. Ein Signal kann durch das Setzen oder Rücksetzen eines Bits oder Bytes in einem Speicher erzeugt werden. Ein Signal kann auch durch eine Variable in einer Software definiert werden. Durch Setzen oder Rücksetzen der Variablen auf einen definierten Wert kann ein Signal ausgegeben werden.
Das Signal kann somit eine nachfolgende Datenverarbeitung für die Bilddaten des Bildsensors steuern. Die Auswertung des Signals kann auch für den Anwender unmerklich erfolgen, so dass eine Korrektur der Bilddaten automatisch erfolgt, wenn das Signal für die Erkennung eines Objektivschutzglases im Detektionsstrahlengang ausgegeben wird. In einer alternativen Ausführungsform kann dieses Signal aber auch, ggf. zusätzlich, auf einem Bildschirm ausgegeben werden. Auch eine Ausgabe als optisches oder akustisches Signal ist vorstellbar.
In einer Ausführungsform kann ein Signal für einen Benutzer ausgegeben werden, wenn ein Objektivschutzglas entfernt wurde, aber kein neues Objektivschutzglas wieder angebracht wurde.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Operationsmikroskop eine Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten des Objektbereichs mit Beleuchtungslicht, wobei in dem Teildetektionsbereich des Bildsensors am Objektivschutzglas reflektiertes Beleuchtungslicht detektierbar ist, wenn das Schutzglasmodul mit dem Objektivschutzglas an dem Anschlussbereich angeordnet ist.
Das Operationsmikroskop kann mit einer Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten des Objektbereichs, d. h. des Operationssitus, ausgestattet sein. Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine Beleuchtungsoptik umfassen. Das Beleuchtungslicht ist entlang eines Beleuchtungsstrahlengangs oder mindestens eines Beleuchtungspfads zum Objektbereich geführt. Wenn an dem Anschlussbereich ein Schutzglasmodul mit einem Objektivschutzglas angebracht wird und sich das Objektivschutzglas im Detektionsstrahlengang befindet, wird ein Teil des Beleuchtungslichts an dem Objektivschutzglas reflektiert. Diese Reflexion des Beleuchtungslichts am Objektivschutzglas wird als Rückreflexion bezeichnet. Mindestens ein Teil des rückreflektierten Beleuchtungslichts trifft dann auf den Teildetektionsbereich des Bildsensors. Dieses detektierte Beleuchtungslicht ist von der Bildauswertungseinheit auswertbar, so dass die Bildauswertungseinheit das Signal ausgeben kann, dass ein Objektivschutzglas im Detektionsstrahlengang angeordnet ist. Das Beleuchtungslicht ist nicht auf den für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich von ungefähr 380 nm bis 780 nm beschränkt. Das Beleuchtungslicht kann auch spektrale Anteile umfassen, die darüber oder darunter liegen. Das Beleuchtungslicht kann in einer Ausführungsform Infrarotlicht mit einer Wellenlänge abstrahlen, die größer ist als 780 nm.
Wenn das Objektivschutzglas nicht im Detektionsstrahlengang angeordnet ist, findet auch keine Reflexion des Beleuchtungslichts an dem Objektivschutzglas statt. Somit trifft auch kein reflektiertes Beleuchtungslicht auf den Teildetektionsbereich des Bildsensors. Die Auswertung der Bilddaten für den Teildetektionsbereich in der Bildauswertungseinheit führt zu dem Ergebnis, dass sich kein Objektivschutzglas im Detektionsstrahlengang befindet. Das Signal, dass sich ein Objektivschutzglas im Detektionsstrahlengang befindet, wird durch die Bildauswertungseinheit somit nicht ausgegeben.
Durch Auswertung der Rückreflexion von Beleuchtungslicht ist somit erkennbar, ob ein Objektivschutzglas in den Detektionsstrahlengang eingebracht ist oder nicht.
Das Objektivschutzglas ist in einer definierten Neigung und in einem definierten Abstand relativ zu dem Detektionsstrahlengang und der Beleuchtungsvorrichtung, die eine Beleuchtungsoptik umfassen kann, positioniert. Damit kann erreicht werden, dass der direkte Rückreflex des Objektivschutzglases ausschließlich auf einen Randbereich des Bildsensors zugelassen wird, auf dem der Teildetektionsbereich definiert ist. Die Positionierung der Beleuchtungsvorrichtung, des Detektionsstrahlengangs und des Objektivschutzglases sind derart aufeinander abgestimmt, dass der Nutzdetektionsbereich auf dem Bildsensor gar nicht, oder nur in sehr geringem Maße, von dem Rückreflex betroffen ist. Damit ist sichergestellt, dass der Nutzdetektionsbereich, d. h. der Detektionsbereich des Bildsensors, der zur Erfassung des Objektbereichs definiert ist, nicht durch rückreflektiertes Licht beeinträchtigt wird. Die Beobachtung des Objektbereichs oder eine Operationsmikroskop-Funktionalität, die aus der Beobachtung des Objektbereichs abgeleitet wird, beispielsweise eine Trackingfunktion, wird nicht durch reflektiertes Beleuchtungslicht gestört.
Dies ist möglich, weil der Nutzdetektionsbereich nicht den gesamten Detektionsbereich des Bildsensors einnimmt. Der Nutzdetektionsbereich ist beispielsweise in einem Teilbereich oder einem zentralen Bereich des Bildsensors definiert. Der Teildetektionsbereich ist in einem Randbereich des Bildsensors definiert. Wird ein Rückreflex von Beleuchtungslicht in dem festgelegten Teildetektionsbereich des Bildsensors detektiert, ist ein Objektivschutzglas im Detektionsstrahlengang vorhanden, ansonsten nicht.
In einer Ausführungsform kann die relative Positionierung der Komponenten Beleuchtungsvorrichtung, Detektionsstrahlengang und Schutzglasmodul mit Objektivschutzglas am erfindungsgemäßen Operationsmikroskop von einer üblichen Positionierung dieser Komponenten bei einem Standard-Operationsmikroskop abweichen, um den Rückreflex auf den Teildetektionsbereich zu erreichen. Die übliche Positionierung bei einem Standard-Operationsmikroskop kann derart ausgelegt sein, dass keine störenden Rückreflexe auf der gesamten Sensorfläche des Bildsensors des Operationsmikroskops entstehen. Ein optisch freier Durchgang des Objektivschutzglases kann jeweils eine oder mehrere Beleuchtungsvorrichtungen und eine oder mehrere Bilderfassungseinheiten umfassen.
In einer Ausführungsform ist die Oberfläche des Objektivschutzglases an einer Stelle besonders reflektierend ausgebildet, beispielsweise durch eine Verspiegelung. Das von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlte Beleuchtungslicht kann an dieser Stelle des Objektivschutzglases mit höherer Intensität reflektiert und von dem Teildetektionsbereich des Bildsensors detektiert werden. Die Reflexion von Beleuchtungslicht ist damit stärker und der detektierbare Sensorwert im Teildetektionsbereich höher als bei einem rein transparenten Obj ektivschutzglas.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auf ein diffraktives optisches Element an oder in dem Objektivschutzglas auswertbar sind.
An oder in dem Objektivschutzglas kann ein diffraktives optisches Element angeordnet sein. Das diffraktive optische Element ermöglicht eine gezielte Strahllenkung von Beleuchtungslicht, bzw. die gezielte Beeinflussung der Richtung des Reflexpfads. Da der Abstrahlwinkel des reflektierten Lichts damit definierbar ist, erhöht dies die Anzahl der Positionen, an der das diffraktive optische Element an dem Objektivschutzglases angeordnet sein kann.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Operationsmikroskop eine Blende, die im Detektionsstrahlengang vor dem Bildsensor angeordnet ist, wobei die Blende eine erste Öffnung aufweist, die dem Nutzdetektionsbereich zugeordnet ist, und eine zweite Öffnung aufweist, die dem Teildetektionsbereich zugeordnet ist.
Eine Blende, die vor dem Bildsensor angeordnet ist, begrenzt den Sichtbereich auf dem Bildsensor und hat die Wirkung einer Feldblende. Eine erste Aussparung oder erste Öffnung in der Blende ist dem Nutzdetektionsbereich des Bildsensors zuordnet. Eine zweite Aussparung oder zweite Öffnung in der Blende ist dem Teildetektionsbereich des Bildsensors zugeordnet.
Die erste Öffnung der Blende ist genauso groß wie der Nutzdetektionsbereich und begrenzt diesen auf dem Bildsensor. Durch die zweite Öffnung der Blende ist der Teildetektionsbereich definiert, durch den der Ausschnitt des Schutzglasmoduls mit dem Objektivschutzglas durch den Bildsensor erfassbar ist. Der Teildetektionsbereich ist durch die Blende scharf von den umliegenden Einzelsensoren, die auch als Sensorpixel bezeichnet werden, abgegrenzt. Die zweite Öffnung bildet für die oben beschriebene Ausführungsform des Operationsmikroskops mit einer Beleuchtungsvorrichtung eine definierte Öffnung für das rückreflektierte Beleuchtungslicht. Damit sind die auf dem Bildsensor auszuwertenden Einzelsensoren eindeutig definiert, was in einer schnellen und einfacheren Bildauswertung resultiert. Es werden nur eine relativ geringe Anzahl Einzelsensoren des Bildsensors zu der Analyse benötigt, ob ein Objektivschutzglas im Detektionsstrahlengang angeordnet ist oder nicht.
Wenn vor dem Bildsensor eine dünne Sensorschutzscheibe angebracht ist, ist die Blende im Detektionsstrahlengang vor der Sensorschutzscheibe angeordnet. Bedingt durch den Abstand zwischen Blende und Bildsensor können die erste Öffnung und die zweite Öffnung auch geringfügig größer ausgebildet sein als die durch die Blende zugeordneten Sichtbereiche auf dem Bildsensor.
Die Blende reduziert vorteilhaft die Einstrahlung von Reflexlicht auf den Bildsensor. Wenn ein Schutzglasmodul an dem Operationsmikroskop befestig ist und das Objektivschutzglas in den Detektionsstrahlengang eingebracht ist, könnte das von dem Objektivschutzglas reflektierte Licht eine so hohe Strahlungsleistung aufweisen, dass auch der Nutzdetektionsbereich, zumindest im Randbereich, davon negativ beeinflusst wird. Die Überbelichtung könnte sich durch den Blooming-Effekt auf den Nutzdetektionsbereich und Teildetektionsbereich auswirken. Der Blooming-Effekt beschreibt die Entstehung eines hellen Flecks um eine lokale Überbelichtung auf einem Bildsensor. Ursache dafür ist, dass die Bildsensoren bei bestimmten Sensortechnologien bei zu starker Photoneneinstrahlung an die Grenze der aufnehmbaren Ladungsmenge geraten können und dann möglicherweise Ladungen an Nachbarsensoren abgeben. Damit kann sich der Blooming-Effekt auf eine ganze Anzahl von Bildsensoren auswirken.
Die Blende reduziert die eingestrahlte Strahlungsleistung des rückreflektierten Lichts auf den Bildsensor und kann einen Blooming-Effekt auf den Nutzdetektionsbereich und/oder Teildetektionsbereich verhindern oder deutlich reduzieren. Die Blende reduziert die eingestrahlte Strahlungsleistung des rückreflektierten Beleuchtungslichts auf den Teildetektionsbereich und/oder Nutzdetektionsbereich des Bildsensors auf das nötige Maß. Damit ist die Blende auch vorteilhaft zur Leistungsreduktion des rückreflektierten Lichts auf den Bildsensor in den Detektionsstrahlengang eingebracht.
Vorteilhaft erleichtert eine relativ große Blende, die mindestens die Größe des Bildsensors aufweist, auch die Montage und Justage der Blende. Da diese Blende zwei Öffnungen aufweist, werden nur ein einzelnes Blendenelement und keine zwei separaten Einzelblenden benötigt. Damit ist vorteilhaft auch nur eine einzelne Blendenfassung notwendig, die eine einfachere Handhabung ermöglicht.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Blende im Detektionsstrahlengang vor dem Bildsensor angeordnet, wobei die Blende kleiner ist als der Bildsensor und die Blende nur eine einzelne Öffnung aufweist, die dem Teildetektionsbereich zugeordnet ist.
Bei dieser Ausführungsform ist nur vor dem Sensorabschnitt, der dem Teildetektionsbereich zugeordnet ist, eine Blende angeordnet. Die Blende ist kleiner als der Bildsensor. Die Blende hat eine einzelne Aussparung, die dem Teildetektionsbereich zugeordnet ist. Die Blende deckt von dem Bildsensor somit nur einen abgegrenzten Teilbereich ab. Damit kann eine sehr kleine Blende eingesetzt werden, die auf den Teildetektionsbereich begrenzt ist. Diese Ausgestaltung kann auch vorteilhaft sein, wenn sich der Nutzdetektionsbereich auf dem Bildsensor an zwei Seiten oder drei Seiten bis zum Rand des Bildsensors erstreckt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Größe des Teildetektionsbereichs auf dem Bildsensor kleiner als die Größe des Nutzdetektionsbereichs auf dem Bildsensor.
Ein kleiner Teildetektionsbereich beansprucht nur eine kleine Anzahl von Einzelsensoren. Somit steht der größte Teil der Einzelsensoren für den Nutzdetektionsbereich auf dem Bildsensor zur Verfügung.
In einer Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Größe des Teildetektionsbereichs auf dem Bildsensor zwischen 0,1% und 10%, bevorzugt zwischen 0,1% und 5 %, weiter bevorzugt zwischen 0,1% und 3 %, besonders bevorzugt zwischen 0,1% und 1% des Wertes der Größe des Nutzdetektionsbereichs auf dem Bildsensor.
Ein kleiner Teildetektionsbereich umfasst eine geringere Anzahl von Einzelsensoren. Damit steigt die Datenverarbeitungsgeschwindigkeit. Ein kleiner Teildetektionsbereich erlaubt eine größere Ausnutzung des Bildsensors als Nutzdetektionsbereich.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Nutzdetektionsbereich auf dem Bildsensor rechteckig ausgebildet.
Ein Bildsensor umfasst Einzelsensoren, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Damit ist der Bildsensor normalerweise rechteckig ausgebildet. Durch die rechteckige Form des Nutzdetektionsbereichs kann die Fläche des Bildsensors optimal für den Nutzdetektionsbereich verwendet werden. Zudem sind Anzeigevorrichtungen, beispielsweise Bildschirme, ebenfalls rechteckig ausgebildet, sodass die Bilddaten des Nutzdetektionsbereichs optimal auf einer Anzeigevorrichtung dargestellt werden können.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Nutzdetektionsbereich auf dem Bildsensor rund ausgebildet.
In der Betrachtung eines Operationssitus durch Okulare eines optischen Operationsmikroskops wird der Objektbereich rund dargestellt. Deshalb kann es vorteilhaft sein, einen runden Nutzdetektionsbereich auf dem Bildsensor zu definieren. Die Bilddaten im Nutzdetektionsbereich entsprechen dem durch die Okulare beobachtbaren Objektbereich.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Teildetektionsbereich rechteckig ausgestaltet.
Bei einem rechteckiger Teildetektionsbereich ist die Sensormatrix der auszuwertenden Spalten- und Zeilennummern leicht definierbar.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Teildetektionsbereich quadratisch ausgestaltet.
Bei einem quadratischen Teildetektionsbereich ist die Sensormatrix der auszuwertenden Zeilen- und Spaltennummern leicht definierbar. Die Fläche des Teildetektionsbereichs ist, bezogen auf die Anzahl der auszuwertenden Zeilen und Spalten der Sensormatrix, maximal.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Teildetektionsbereich rund ausgestaltet.
Bei einer runden Definition des Teildetektionsbereichs ist das Verhältnis zwischen Kreisumfang und Sensorfläche besonders günstig. Die Anzahl der auszuwertenden Sensoren ist geringer als bei einer rechteckigen Sensorfläche. Dies resultiert in einer schnellen Datenverarbeitung in der Bildauswertungseinheit.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Teildetektionsbereich von dem Nutzdetektionsbereich durch einen Sensorbereich getrennt, der weder dem Teildetektionsbereich noch dem Nutzdetektionsbereich zugeordnet ist.
Vorteilhaft ist der Teildetektionsbereich vom Nutzdetektionsbereich separiert angeordnet. Der Teildetektionsbereich ist in einem Abstand zu dem Nutzdetektionsbereich definiert. Wenn vor dem Bildsensor eine Blende angeordnet ist, kann eine Blende einen Blendenrand um den Teildetektionsbereich aufweisen. Dies ermöglicht besonderen Schutz für den Nutzdetektionsbereich vor rückreflektiertem Beleuchtungslicht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auf ein optisches Element in oder an dem Objektivschutzglas auswertbar sind.
In oder an dem Objektivschutzglas kann ein optisches Element angebracht sein, das die optische Eigenschaft des Objektivschutzglases an der Stelle verändert, die von dem Teildetektionsbereich detektiert wird. Das optische Element kann deshalb klein ausgeführt sein und in einem Bereich des Objektivschutzglas angeordnet sein, der den zugeordneten Sichtbereich des Nutzdetektionsbereichs nicht beeinflusst. Das optische Element wird lediglich von dem Teildetektionsbereich erfasst und führt zu keiner Beeinträchtigung der optischen Funktionalität des Operationsmikroskops.
Ein optisches Element ist ein Element, dass eine optische Eigenschaft oder ein optisches Attribut des transparenten Objektivschutzglases derart verändert, so dass eine gute Detektierbarkeit durch den Teildetektionsbereich gewährleistet ist. Das optische Element kann in einer Ausführungsform durch eine optische Struktur, beispielsweise ein Gitter oder diffraktives optisches Element gebildet sein, so dass ein Interferenzmuster oder eine Intensitätsverteilung von dem Teildetektionsbereich erfassbar ist. In einer Ausführungsform kann das optische Element eine Veränderung des Brechungsindex bewirken, beispielsweise durch eine optische Beschichtung. In einer Ausführungsform kann ein optisches Element auch durch ein Hologramm gebildet sein. In einer Ausführungsform kann das optische Element durch eine Linsenstruktur gebildet sein. In einer Ausführungsform kann das optische Element eine Verspiegelung umfassen. In einer Ausführungsform kann das optische Element ein Bild sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auf eine Prägung in dem Objektivschutzglas auswertbar sind.
Das Objektivschutzglas ist damit anhand einer in dem Objektivschutzglas eingebrachten Prägung erkennbar. Eine Prägung ist eine definierte dreidimensionale Form, die entweder als Vertiefung in das Objektivschutzglas eingeprägt ist oder als Erhöhung auf dem Objektivschutzglas angebracht ist. In einer Ausführungsform umfasst die Prägung sowohl erhöhte Bereiche als auch vertiefte Bereiche. Die Prägung kann aus dem gleichen Material wie das Objektivschutzglas bestehen. Die Prägung kann somit transparent sein. Durch Lichtveränderungen der unterschiedlichen Materialdicken und Kanten im Prägungsbereich ist das Objektivschutzglas in dem Teildetektionsbereich des Bildsensors detektierbar. Eine Prägung kann auch bereits im Formwerkzeug, mit dem das Objektivschutzglas hergestellt wird, eingebracht sein. Das Objektivschutzglas kann durch Spritzgießen oder Spritzprägen produziert werden. Damit ist die Prägung ohne weiteren Arbeitsschritt immer an der exakt gleichen Stelle im Objektivschutzglas vorhanden. Die Bildauswertungseinheit ist derart ausgebildet, ein Signal zu erzeugen, wenn durch die Auswertung der Bilddaten des Teildetektionsbereichs des Bildsensors eine im Objektivschutzglas eingebrachte Prägung erkennbar ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind Bilddaten des Teildetektionsbereich auf eine Prägung in dem Objektivschutzglas auswertbar, wobei die Prägung eine geometrische Form bildet.
Eine geometrische Form kann beispielsweise durch einen Kreis, eine Ellipse, ein Quadrat, ein Rechteck, eine Raute, ein Dreieck, ein Vieleck oder ein Punktemuster gebildet sein. Eine geometrische Form ist in der Bildauswertungseinheit durch Bildanalyse leicht erkennbar. Geometrische Formen können einfach oder komplex gestaltet sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereich auf ein Logo an dem Objektivschutzglas auswertbar sind.
Ein Logo ist ein grafisch gestaltetes Zeichen zur Kennzeichnung eines Unternehmens oder eines Produkts. Ein Logo kann zweidimensional oder dreidimensional sein. Das Logo kann als Qualitätsmerkmal in das Objektivschutzglas eingebracht oder an dem Objektivschutzglas angebracht sein. Die Prüfung auf ein Logo kann auch sicherstellen, dass ein Objektivschutzglas eingesetzt ist, das bestimmte Qualitätsmerkmale aufweist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereich auf eine Prägung in dem Objektivschutzglas auswertbar sind, wobei die Prägung ein Logo bildet.
Das Logo kann als Prägung in das Objektivschutzglas eingebracht sein. Eine Prägung kann nicht ohne weiteres entfernt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auf ein Muster an dem Objektivschutzglas auswertbar sind.
Ein Muster ist eine Struktur, die durch eine wiederholte, gleichförmige und/oder parallele Darstellung von Linien, Formen oder Geometrieelementen geprägt ist. Die Struktur kann kreisförmig oder linear angeordnet sein. Ein Muster kann daher vorteilhaft großflächiger an dem Objektivschutzglas angebracht sein. Durch die wiederholte Darstellung der Struktur kann das Muster in den Bilddaten des Teildetektionsbereichs auch bei einem kleinen Teildetektionsbereich in der Bildauswertungseinheit leichter erkannt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereich auf eine Prägung in dem Objektivschutzglas auswertbar sind, wobei die Prägung ein Muster bildet.
Ein Muster kann als Prägung in das Objektivschutzglas eingebracht sein. Eine Prägung kann nicht ohne weiteres entfernt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereich auf eine aufgeraute Fläche an dem Objektivschutzglas auswertbar sind.
Eine aufgeraute Fläche an einer detektierbaren Stelle im Objektivschutzglas hat eine geringere Durchsichtigkeit als eine klare, transparente Fläche. Die Erkennung eines Objektivschutzglases ist möglich, wenn das Objektivschutzglas eine aufgeraute Stelle aufweist, die von dem Teildetektionsbereich erfasst wird. Eine aufgeraute Stelle kann bereits bei der Herstellung in das Objektivschutzglas eingebracht werden, wenn das Formwerkzeug entsprechend ausgestaltet ist. Eine aufgeraute Stelle kann aber auch nach dem Formungsprozess, beispielsweise durch Schleifen oder Ätzen in das Objektivschutzglas eingebracht werden. Eine aufgeraute Stelle kann an der Oberseite oder an der Unterseite des Objektivschutzglases angebracht sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereich auf eine strukturierte Fläche an dem Objektivschutzglas auswertbar sind.
Eine strukturierte Fläche an einer Stelle des Objektivschutzglases kann eine geringere Transparenz als eine ebene unstrukturierte Fläche aufweisen. Durch die strukturierte Fläche können Lichtveränderungen bewirkt werden, die in dem Teildetektionsbereich des Bildsensors detektierbar sind. Eine strukturierte Stelle kann bereits bei der Herstellung in das Objektivschutzglas eingebracht werden und beispielsweise in das Formwerkzeug eingearbeitet sein. Eine strukturierte Stelle kann an der Oberseite oder an der Unterseite des Objektivschutzglases angebracht sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auf eine Kontur des Schutzglasmoduls mit dem Objektivschutzglas auswertbar sind.
Eine detektierbare Kontur kann durch die Geometrie des Schutzglasmoduls mit dem Objektivschutzglas selbst gegeben sein. Das Objektivschutzglas oder ein anderes Element des Schutzglasmoduls umfassen sichtbare Kanten und/oder Konturen. Ein Beispiel ist die Randkontur der planparallelen Platte des Schutzglasmoduls. Bei einem zweiteiligen Schutzglasmodul umfasst das Objektivschutzglas einen Bereich, mit dem es mit dem Schutzglasadapter verbunden ist und in diesem Bereich sichtbare Kanten und Konturen aufweist. Das Schutzglasmodul kann mit einem Griffbereich ausgestattet sein, an dem es von einem Benutzer angefasst und getauscht werden kann, ohne den transparenten optisch relevanten Bereich berühren zu müssen. Alle diese Kanten und Bereiche bilden Konturen, die von dem Teildetektionsbereich detektierbar sind. Die Bildauswertungseinheit kann ein Signal erzeugen, wenn durch die Auswertung der Bilddaten des Teildetektionsbereichs des Bildsensors eine Kontur des Schutzglasmoduls mit dem Objektivschutzglas erkennbar ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auf eine Kontur des Schutzglasmoduls auswertbar sind, die in einer planen Ebene des Objektivschutzglases liegt.
Ein Objektivschutzglas kann eine planparallele transparente Platte umfassen, die an der Oberseite und an der Unterseite der transparenten Platte jeweils eine plane Ebene bilden. Eine durch den Teildetektionsbereich detektierbare Kontur kann bei einem Schutzglasmodul durch eine Geometrie oder Kante oder begrenzende Umrisslinie des Schutzglasmoduls gebildet sein, die in einer dieser planen Ebene des Objektivschutzglases liegt. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Schutzglasmodul zweiteilig ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auf eine Kontur des Schutzglasmoduls auswertbar sind, die nicht in einer planen Ebene des Objektivschutzglases liegt.
Ein Objektivschutzglas kann eine planparallele transparente Platte umfassen, die an der Oberseite und an der Unterseite der transparenten Platte jeweils eine plane Ebene bildet. Eine durch den Teildetektionsbereich detektierbare Kontur kann bei einem Schutzglasmodul auch durch eine Geometrie oder Kante des Schutzglasmoduls gebildet sein, die nicht in einer dieser planen Ebene des Objektivschutzglases liegt. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Schutzglasmodul einteilig ausgeführt ist oder das Schutzglasmodul Konturen oberhalb oder unterhalb der planparallelen Platte aufweist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereich auf ein Bild an dem Objektivschutzglas auswertbar sind.
Ein Bild ist eine zweidimensionale Grafik. Ein Bild kann eine Zeichnung mit verschiedenen Linien und Strichen und/oder verschiedenen Farb- oder Tonwerten bilden. Ein Bild kann auch ein Muster oder eine geometrische Form darstellen. Ein Bild oder ein Bildausschnitt kann von dem Teildetektionsbereich erfasst werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auf einen am Objektivschutzglas angeordneten Marker auswertbar sind.
Ein Marker bildet eine optische Markierung auf dem Objektivschutzglas. Ein Marker kann eine spezifische Farbe aufweisen und/oder ein charakteristisches Bild zeigen, dass von der Bildauswertungseinheit eindeutig auswertbar ist. Ein Marker kann auch nachträglich auf ein vorhandenes Objektivschutzglas angebracht werden. Damit kann ein bestehender Lagerbestand von Objektschutzgläsern nachträglich mit Markern ausgestattet werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit derart ausgebildet, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auf ein am Objektivschutzglas angeordneten Marker auswertbar sind, wobei der Marker als spektraler Marker ausgebildet ist.
Ein spektraler Marker ist ein Marker, der ein erhöhtes Reflexionsvermögen in einem spezifischen Wellenbereich aufweist. Die Detektion dieses speziellen Wellenlängenbereichs auf dem Bildsensor erleichtert die Erkennung des Markers im Teildetektionsbereich. Die Detektion kann auf einen abgegrenzten Wellenlängenbereich beschränkt sein, der auch außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs liegen kann. Der sichtbare Wellenlängenbereich liegt ungefähr zwischen 380 nm und 780 nm.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Bilddaten des Markers in einem Wellenlängenbereich zwischen 780 nm und 1500 nm auswertbar.
Das an dem Objektivschutzglas an einem Marker reflektierte Beleuchtungslicht kann in den erfassten Bilddaten des Teildetektionsbereichs auch differenziert und ausgewertet werden, wenn es in einem speziellen Wellenlängenbereich analysiert wird, der nicht dem sichtbaren Licht zugeordnet ist. Ein gut auszuwertender Wellenlängenbereich aus einem Teilbereich des nahen Infrarot beträgt 780 nm bis 1500 nm. Eine Bilderfassungseinheit, beispielsweise eine Kamera, kann diesen Wellenlängenbereich detektieren, auch wenn er vom Beobachter optisch nicht wahrgenommen werden kann.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bilderfassungseinheit mindestens zwei Farbkanäle, wobei eine Auswertung der Bilddaten des Markers auf einen Farbkanal limitiert ist.
Die Bilderfassungseinheit kann mehr als einen Bildsensor umfassen. Ein Bildsensor kann einem Farbkanal zugeordnet werden. Ein Teildetektionsbereich kann auch einem einzelnen Farbkanal zugeordnet sein. Die Detektion des Markers kann auf einen einzelnen Farbkanal begrenzt sein. Ein Beispiel für eine Bilderfassungseinheit mit mehr als einem Farbkanal bildet beispielsweise eine RGB-Kamera, die für die Farben Rot, Grün und Blau jeweils einen Bildsensor aufweist. Alternativ sind auch Farbkameras mit anderen Farbfiltersets möglich, beispielsweise CYM, RWB, RYB, Multi-Junction Pixel.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bilderfassungseinheit mindestens zwei Farbkanäle, wobei eine Auswertung der Bilddaten des Markers auf einen Farbkanal limitiert ist, deren Peakwellenlänge im Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 500 nm oder im Wellenlängenbereich zwischen 500 nm und 600 nm oder im Wellenlängenbereich zwischen 600 nm und 700 nm liegt.
Die Auswertung der Bilddaten kann auf einen Farbkanal begrenzt sein, deren Peakwellenlänge dem blauen Farbkanal in einem Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 500 nm zugeordnet ist. Die Auswertung kann auf einen Farbkanal begrenzt sein, deren Peakwellenlänge dem grünen Farbkanal in einem Wellenlängenbereich zwischen 500 nm und 600 nm zugeordnet ist. Die Auswertung kann auf einen Farbkanal begrenzt sein, deren Peakwellenlänge dem roten Farbkanal in einem Wellenlängenbereich zwischen 600 nm und 700 nm zugeordnet ist. Der spektrale sensitive Bereich des jeweiligen Farbkanals kann auch größer sein als der angegebene Wellenlängenbereich. Die Wellenlängenbereiche der Farbkanäle können sich auch überlappen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bilderfassungseinheit mindestens zwei Farbkanäle, wobei eine Auswertung der Bilddaten des Markers auf einen Farbkanal limitiert ist, deren Peakwellenlänge im Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 500 nm liegt.
Die Auswertung der Bilddaten kann auf einen blauen Farbkanal begrenzt sein. Der spektrale sensitive Bereich kann größer sein als der angegebene Bereich. Die Peakwellenlänge des blauen Farbkanals liegt zwischen 400 nm und 500 nm.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bilderfassungseinheit mindestens zwei Farbkanäle, wobei eine Auswertung der Bilddaten des Markers auf einen Farbkanal limitiert ist, deren Peakwellenlänge im Wellenlängenbereich zwischen 500 nm und 600 nm liegt.
Die Auswertung der Bilddaten kann auf einen grünen Farbkanal begrenzt sein. Der spektrale sensitive Bereich kann größer sein als der angegebene Bereich. Die Peakwellenlänge des grünen Farbkanals liegt zwischen 500 nm und 600 nm.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bilderfassungseinheit mindestens zwei Farbkanäle, wobei eine Auswertung der Bilddaten des Markers auf einen Farbkanal limitiert ist, deren Peakwellenlänge im Wellenlängenbereich zwischen 600 nm und 700 nm liegt.
Die Auswertung der Bilddaten kann auf einen roten Farbkanal begrenzt sein. Der spektrale sensitive Bereich kann größer sein als der angegebene Bereich. Die Peakwellenlänge des roten Farbkanals liegt zwischen 600 nm und 700 nm.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildauswertungseinheit ausgebildet, dass die Bilddaten des Nutzdetektionsbereichs basierend auf abgespeicherten Kalibierdaten korrigierbar sind, wenn durch Auswertung der Bilddaten des Teildetektionsbereichs ein Objektivschutzglas erkennbar ist.
Die Information der optischen Wirkung des Objektivschutzglases im Detektionsstrahlengang, beispielsweise ein Bildversatz oder eine Verzeichnung, kann in Form von zuvor ermittelten Kalibrierdaten in der Bildauswertungseinheit oder in einem Speicher eines weiteren Datenverarbeitungssystems des Operationsmikroskops hinterlegt sein. Auf Basis der Kalibrierdaten kann ein Ausgleich der optischen Wirkung des Objektivschutzglases im Detektionsstrahlengang für die Bilddaten des Nutzdetektionsbereichs berechnet werden. Ein Ausgleich der optischen Wirkung kann auch für weitere Funktionen des Operationsmikroskop zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise für eine Autofokusfunktion oder zur Verbesserung der Darstellung auf einer Anzeigevorrichtung.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen erklärt, in welchen zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Operationsmikroskops mit einem Schutzglasmodul in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Operationsmikroskops mit einem Schutzglasmodul und einer Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht;
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Operationsmikroskops mit einem Schutzglasmodul und einer Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung in einer Vorderansicht;
4 das dritte Ausführungsbeispiel des Operationsmikroskops gemäß 3 in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht;
5 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Detektionsbereich eines Bildsensors in einer schematischen Darstellung;
6 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Detektionsbereich eines Bildsensors in einer schematischen Darstellung;
7 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Blende in einer schematischen Darstellung;
8 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Blende in einer schematischen Darstellung;
9 ein Ausführungsbeispiel eines Objektivschutzglases in einer schematischen Darstellung.

Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Operationsmikroskops mit einem Schutzglasmodul in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht.
Ein Operationsmikroskop 10 umfasst eine Bilderfassungseinheit 20 mit einem Bildsensor 21. Ein Operationssitus bildet einen Objektbereich 30 mit einer Objektebene 31. Von dem Objektbereich 30 ist ein Detektionsstrahlengang 11 zu dem Bildsensor 21 der Bilderfassungseinheit 20 geführt. Der Detektionsstrahlengang 11 ist schematisch durch die optische Achse des Detektionsstrahlengangs 11 dargestellt. Die optische Achse des Detektionsstrahlengangs 11 ist als eine Strichpunktlinie gezeichnet. In dem Detektionsstrahlengang 11 ist ein Objektiv 13 angeordnet, das eine Abbildung des Objektbereichs 30 mit der Objektebene 31 auf den Bildsensor 21 bewirkt. Das Objektiv 13 kann eine Kameraoptik sein. In einer Ausführungsform ist das Objektiv 13 ein Hauptobjektiv. Das Objektiv 13 kann auch in Kombination mit einem nicht dargestellten zusätzlichen Videoobjektiv eine Abbildung auf dem Bildsensor 21 ermöglichen. Zwischen dem Objektiv 13 und dem Bildsensor 21 können weitere, nicht dargestellte, Optikelemente vorhanden sein, beispielsweise ein Zoom- oder ein Autofokus-System.
Das Operationsmikroskop 10 hat an seiner Unterseite einen Anschlussbereich 12 zur Befestigung eines Schutzglasmoduls 50. An dem Anschlussbereich 12 ist das Schutzglasmodul 50 formschlüssig befestigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Schutzglasmodul 50 zweiteilig ausgeführt. Das Schutzglasmodul 50 weist einen Schutzglasadapter 52 und ein Objektivschutzglas 51 auf. Das Objektivschutzglas 51 umfasst eine optisch transparente planparallele Platte, die in einer definierten Neigung relativ zu der optischen Achse des Detektionsstrahlengangs 11 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Neigungswinkel des Objektivschutzglases 51 zu einer zu der optischen Achse des Detektionsstrahlengangs 11 orthogonalen Ebene 15°. Durch die formschlüssige Befestigung des Schutzglasadapters 52 an dem Anschlussbereich 12 befindet sich das Objektivschutzglas 51 in einem definierten Abstand und in einer definierten Ausrichtung zum Operationsmikroskop 10. Der Schutzglasadapter 52 mit dem Objektivschutzglas 51 bildet einen Spritzschutz für das Objektiv 13 und möglicher weiterer Optikkomponenten. Das Objektivschutzglas 51 bildet eine Sichtöffnung für den Bildsensor 21 auf den Objektbereich 30.
Am Rand des Schutzglasadapters 52 kann eine nicht dargestellte Sterilschutzhülle, die auch als Drape bezeichnet wird, befestigt sein. Die Sterilschutzhülle bildet zusammen mit dem Schutzglasadapter 52 und dem Objektivschutzglas 51 eine Sterilbarriere um das Operationsmikroskop 10.
Der Bildsensor 21 ist über eine Datenleitung 41 mit einer Bildauswertungseinheit 40 verbunden. Die Bildauswertungseinheit 40 ist eine Datenverarbeitungseinheit und kann beispielsweise durch einen Rechner, einen Signalprozessor, eine Mikrocontrollereinheit oder eine Graphikkarte gebildet sein. Die Bildauswertungseinheit 40 kann zur rechnerischen Verarbeitung der Bilddaten eine Softwaresteuerung umfassen. Die Bildauswertungseinheit umfasst einen Speicher oder ist mit einem Speicher verbunden. In dem Speicher können Kalibrierdaten abgelegt sein. Die Bildauswertungseinheit 40 hat einen Ausgang 42, der ein Signal 43 ausgeben kann. In einer alternativen Ausführungsform können die Kalibrierdaten zur nachfolgenden Datenverarbeitung auch an einer anderen Stelle abseits der Bildauswertungseinheit 40 gespeichert sein.
Der Bildsensor 21 hat einen Detektionsbereich 22, der eine große Anzahl Einzelsensoren umfasst. Ein Teil des Detektionsbereichs 22 bildet einen Nutzdetektionsbereich 23. Der Objektbereich 30 wird durch das Objektiv 13 auf den Nutzdetektionsbereich 23 abgebildet.
Eine Anzahl Einzelsensoren des Detektionsbereichs 21 sind als ein Teildetektionsbereich 24 definiert. Die Fläche, die der Teildetektionsbereich 24 von dem Detektionsbereich 22 in Anspruch nimmt, ist wesentlich kleiner als die Fläche, die der Nutzdetektionsbereich 23 von dem Detektionsbereich 22 beansprucht.
Zwei Ausführungsbeispiele für einen Bildsensor 21 mit einem Nutzdetektionsbereich 23 und einem Teildetektionsbereich 24 sind in den 5 und 6 dargestellt.
Wenn an dem Operationsmikroskop 10, wie in 1 dargestellt, an dem Anschlussbereich 12 das Schutzglasmodul 50 mit dem Objektivschutzglas 51 befestigt ist, ist das Objektivschutzglas 51 in den Detektionsstrahlengang 11 eingebracht. Dabei ist ein Ausschnitt oder Teilstück des Schutzglasmoduls 50 mit dem Objektivschutzglas 51 durch den Teildetektionsbereich 24 des Bildsensors 21 erfassbar.
Die Bildauswertungseinheit 40, die über die Datenleitung 41 mit dem Bildsensor 21 verbunden ist, kann die Bilddaten, d. h. die Sensorinformationen des Nutzdetektionsbereichs 23 und des Teildetektionsbereichs 24, auslesen und rechnerisch verarbeiten. Wenn die Auswertung der Bilddaten des Teildetektionsbereichs 24 zu dem Ergebnis führt, das ein Objektivschutzglas 51 erkennbar ist, wird an dem Ausgang 42 der Bildauswertungseinheit 40 ein Signal 43 ausgegeben. Das System bildet somit eine Erkennungsvorrichtung, ob ein Schutzglasmodul 50 mit einem Objektivschutzglas 51 an dem Anschlussbereich 12 des Operationsmikroskops 10 befestigt ist.
Das Signal 43 kann beispielsweise als Stromsignal, als Spannungssignal oder Pulssignal ausgeben werden. In einer alternativen Ausführungsform kann das Signal 43 durch das Setzen oder Rücksetzen eines Speicherbereichs ausgegeben werden. Auch die Zuordnung einer Software-Variable auf einen definierten Wert ist möglich.
Das Signal 43 kann somit eine nachfolgende Datenverarbeitung für die Bilddaten des Bildsensors 21 steuern. Das Signal 43 wird ausgeben, wenn an dem Anschlussbereich 12 das Schutzglasmodul 50 mit dem Objektivschutzglas 51 befestigt ist und das Objektivschutzglas 51 in den Detektionsstrahlengang 11 eingebracht ist. Das Signal 43 kann eine weitere Bildverarbeitung, die im Operationsmikroskop 10 integriert ist, oder weitere periphere Datenverarbeitungssysteme oder Anzeigevorrichtungen steuern.
Die durch den Nutzdetektionsbereich 23 vom dem Objektbereich 30 detektierten Bilddaten können durch das in den Detektionsstrahlengang 11 eingebrachte Objektivschutzglas 51 optische Bildfehler aufweisen. Diese optischen Bildfehler in den Bilddaten können rechnerisch korrigiert werden. Die Zuordnung von Positionsinformationen bei Tracking-Funktionalitäten kann berichtigt werden und somit die Messgenauigkeit der Tracking-Funktionen verbessert werden. Eine bestehende Trackinggenauigkeit ohne Objektivschutzglas 51 ist auch bei einem angebrachten Objektivschutzglas 51 weiterhin gewährleistet.
Die Information der optischen Wirkung des Objektivschutzglases 51 im Detektionsstrahlengang 11 kann in Form von zuvor ermittelten Kalibrierdaten im Datenverarbeitungssystem des Operationsmikroskops 10, beispielsweise in einem Speicher der Bildauswertungseinheit 40, hinterlegt sein. Auf Basis der Kalibrierdaten kann ein Ausgleich der optischen Wirkung des Objektivschutzglases 51 im Detektionsstrahlengang 11 für die Bilddaten des Nutzdetektionsbereichs 23 berechnet werden. Optische Bildfehler, beispielsweise Verzeichnung oder Bildversatz, sind anhand von hinterlegten Kalibrierdaten sehr schnell korrigierbar. Vorteilhaft kann dies beispielsweise zur Verbesserung einer Echtzeit-Darstellung auf einer Anzeigevorrichtung genutzt werden.
Die Steuerung der Bildkorrektur kann automatisch durch das Auswertung des Signals 43 erfolgen. Das Signal 43 kann vorteilhaft auch weitere Funktionen des Operationsmikroskops 10 steuern, beispielsweise eine Autofokusfunktion oder die Beleuchtungshelligkeit.
Die Verarbeitung des Signals 43 kann für den Anwender unmerklich erfolgen, so dass eine Korrektur der Bilddaten automatisch erfolgt, wenn das Signal 43 für die Erkennung eines Objektivschutzglases 51 im Detektionsstrahlengang 11 ausgegeben wird. In einer alternativen Ausführungsform kann dieses Signal 43 aber auch zusätzlich auf einem Bildschirm als Benutzerinformation ausgegeben werden. Auch eine Ausgabe als optisches Signal, beispielsweise als LED-Anzeige, oder akustisches Signal ist vorstellbar.
Das Signal 43 kann auch eine optische und/oder akustischen Information an einen Benutzer ausgeben, wenn das Objektivschutzglas 51 entfernt wurde, aber nicht wieder angebracht oder getauscht wurde. Das Operationsmikroskop 10 kann somit mit einer Hinweisfunktion ausgestattet werden, die das Entfernen und Nicht-Wiederanbringen eines Objektivschutzglas 51 anzeigt.
Die Auswertung der Bilddaten des Teildetektionsbereichs 24 kann auf Basis eines optischen Merkmals oder einer optischen Eigenschaft des Schutzglasmoduls 51 erfolgen. In einer Ausführungsform kann das Objektivschutzglas 51 durch rückreflektiertes Beleuchtungslicht detektiert werden. Diese Ausführungsform wird in den 2 und 3 beschrieben. In einer Ausführungsform kann die Detektion auf Basis eines optischen Elements in oder an dem Objektivschutzglas 51 erfolgen. Ein Objektivschutzglas 51 mit einem optischen Element ist in 9 gezeigt.
Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Operationsmikroskops mit einem Schutzglasmodul und einer Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht.
Ein Operationsmikroskop 100 umfasst die gleichen Komponenten wie das Operationsmikroskop 10 gemäß 1, wobei die Bezugszeichen um 100 erhöht sind. Das Operationsmikroskop 100 unterscheidet sich von dem Operationsmikroskop 10 gemäß 1 dadurch, dass an der Unterseite des Operationsmikroskops 100 eine Beleuchtungsvorrichtung 160 angeordnet ist. Zudem ist in einem Detektionsstrahlengang 111 vor einem Bildsensor 121 eine Blende 125 angeordnet.
Der Detektionsstrahlengang 111 ist schematisch durch die optische Achse des Detektionsstrahlengangs 111 dargestellt. Die Beleuchtungsvorrichtung 160 ist in einem Abstand zu der optischen Achse des Detektionsstrahlengangs 111 angeordnet und bildet eine Schrägbeleuchtung für einen Objektbereich 130. Die Beleuchtungsvorrichtung 160 bildet einen Beleuchtungskegel, der den Objektbereich 130 vollständig ausleuchtet. Ein exemplarisch dargestellter linker Randstrahl des Beleuchtungskegels bildet einen Beleuchtungspfad 162. Der Beleuchtungspfad 162 ist als Strichlinie gezeichnet. Der Beleuchtungspfad 162 und die optische Achse des Detektionsstrahlengangs schneiden sich oberhalb der Objektebene 131.
Ein Teil des von der Beleuchtungsvorrichtung 160 entlang des Beleuchtungspfads 162 abgestrahlten Beleuchtungslichts wird an einem Objektivschutzglas 151 reflektiert und in einem exemplarisch dargestellten Reflexionspfad 163 zu einem Objektiv 113 geführt. An der Stelle, an der die Reflexion am Objektivschutzglas 151 stattfindet, ist eine Orthogonale 161 zum Objektivschutzglas 151 als Strichpunktlinie dargestellt. Der Reflexionspfad 163 wird weiter zu einem Teildetektionsbereich 124 des Bildsensors 121 geführt.
Die Darstellung in 2 ist schematisch. Der Arbeitsabstand zwischen dem Objektiv 113 und der Objektebene 113 ist in der Realität größer als in der 2 gezeigt und beträgt zwischen 200 mm und 625 mm. Der Winkel zwischen dem Reflexionspfad 163 und der optischen Achse des Detektionsstrahlengangs 111 ist kleiner als in 2 dargestellt.
Der Teildetektionsbereich 124 des Bildsensors 121 ist ausgebildet, wie dieser in der 5 oder der 6 gezeigt ist. Das von dem Objektivschutzglas 151 rückreflektierte Beleuchtungslicht, schematisch durch den Reflexionspfad 163 dargestellt, ist von dem Teildetektionsbereich 124 detektierbar, wenn das Schutzglasmodul 150 mit dem Objektivschutzglas 151 an dem Anschlussbereich 112 des Operationsmikroskops 100 angeordnet ist.
Wenn dagegen das Objektivschutzglas 151 nicht in den Detektionsstrahlengang 111 eingebracht ist oder entfernt wurde, findet somit keine Rückreflexion von Beleuchtungslicht entlang des Reflexionspfads 163 auf den Teildetektionsbereich 124 statt. Damit wird in dem Teildetektionsbereich 124 kein Rückreflex detektiert. Eine Bildauswertungseinheit 140, die über eine Datenleitung 141 mit dem Bildsensor 121 verbunden ist, kann die Bilddaten des Teildetektionsbereichs 124 auswerten. Bei der Erkennung eines Objektivschutzglases 151 anhand des rückreflektierten Beleuchtungslichts auf den Teildetektionsbereich 124 wird an einem Ausgang 142 eine ein Signal 143 erzeugt.
Die Blende 125 umfasst eine erste Öffnung 126 und eine zweite Öffnung 127. Die erste Öffnung 126 ist dem Nutzdetektionsbereich 123 zugeordnet. Die zweite Öffnung 127 ist dem Teildetektionsbereich 124 zugeordnet. Die Blende 125 begrenzt den Sichtbereich auf den Bildsensor 121 und hat die Wirkung einer Feldblende. Der Nutzdetektionsbereich 123 und der Teildetektionsbereich 124 sind durch die Blende 125 scharf auf dem Detektionsbereich 122 des Bildsensor 121 abgegrenzt. Die zweite Öffnung 127 bildet eine definierte Aussparung für das rückreflektierte Beleuchtungslicht des Reflexionspfads 163 auf den Teildetektionsbereich 124.
Die Blende 125 reduziert vorteilhaft die Einstrahlung von Reflexlicht auf den Bildsensor 121. Die Blende 125 begrenzt auch den Nutzdetektionsbereich 123, in dem keine Reflexe auftreten sollten. Die Positionierung der Beleuchtungsvorrichtung 160, einer Bildaufnahmevorrichtung 120 mit dem Bildsensor 121 und des Schutzglasmoduls 150 mit dem Objektivschutzglas 151 sind derart aufeinander abgestimmt, dass der Nutzdetektionsbereich 123 nicht vom Rückreflex des Reflexionspfads 163 betroffen ist. Die Funktionalität des Nutzdetektionsbereichs 123 ist somit von dem an dem Objektivschutzglas 151 reflektierten Beleuchtungslicht, das entlang des Reflexionspfads 163 zu dem Teildetektionsbereich 124 geführt wird, nicht beeinträchtigt.
Die Blende 125 reduziert zudem die Bestrahlungsstärke des rückreflektierten Beleuchtungslichts auf den Teildetektionsbereich 124 des Bildsensors 121 auf das nötige Maß. Die Blende 125 ist somit vorteilhaft zur Leistungsreduktion des rückreflektierten Lichts auf den Bildsensor in den Detektionsstrahlengang 111 eingebracht. Der Rückreflex des von der Beleuchtungsvorrichtung 160 abgestrahlten und an dem Objektivschutzglas 151 reflektierten Beleuchtungslichts könnte eine hohe Strahlungsleistung aufweisen, die ohne die Blende 125 Auswirkungen auf den Bildsensor 121 haben könnte, beispielsweise durch starke Überbelichtung oder einen Blooming-Effekt. Die Anordnung der Blende 125 vor dem Bildsensor 121 reduziert die Strahlungsleistung des rückreflektierten Lichts auf den Detektionsbereich 122 des Bildsensors 121 wirkungsvoll und verhindert eine Überbelichtung oder den Blooming-Effekt.
In einer Ausführungsform kann vor dem Bildsensor 121 eine nicht dargestellte dünne Sensorschutzscheibe angebracht sein. In dieser Ausführungsform ist die Blende 125 im Detektionsstrahlengang 111 direkt vor der Sensorschutzscheibe angeordnet. Bedingt durch den durch die Sensorschutzscheibe leicht vergrößerten Abstand zwischen der Blende 125 und dem Bildsensor 121 können die erste Öffnung 126 und die zweite Öffnung 127 auch geringfügig größer ausgebildet sein als der durch diese Aussparungen jeweils zugeordnete Nutzdetektionsbereich 123, bzw. Teildetektionsbereich 124. Dadurch wird gewährleistet, dass der Nutzdetektionsbereich 123 und der Teildetektionsbereich 124 auf dem Bildsensor 121 vollständig bis an den jeweiligen Randbereich ausgenutzt werden können.
Die Blende 125 ist optional. Eine nicht dargestellte Ausführungsvariante gemäß der 2 kann auch ohne Blende 125 ausgeführt sein.
In einer Ausführungsform kann die Detektion auf Basis eines optischen Elements in oder an dem Objektivschutzglas 151 erfolgen. Das optische Element kann beispielsweise an der Stelle am Objektivschutzglas 151 angeordnet, an der das von der Beleuchtungsvorrichtung 160 abgestrahlten Beleuchtungslicht entlang des Beleuchtungspfads 162 an dem Objektivschutzglas 151 an der Stelle der Orthogonalen 161 reflektiert und in dem Reflexionspfad 163 zu dem Objektiv 113 geführt ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn ein Rückreflex detektiert werden soll. Das optische Element kann in anderen Ausführungsformen aber auch an einer beliebigen anderen Stelle an dem Objektivschutzglas 151 angeordnet sein. Eine Anordnung an einer anderen Stelle als der oben genannten Reflexionsstelle ist sinnvoll, wenn Reflexe auf den Bildsensor 121 grundsätzlich vermieden werden sollen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Objektivschutzglas 151 auch mit einer abweichenden Positionierung relativ zu dem Objektiv 113 im Detektionsstrahlengang 111 angeordnet sein, um Reflexe auf den Bildsensor 121 grundsätzlich zu vermeiden, jedoch die Detektion des optischen Elements durch den Teildetektionsbereich 124 zu ermöglichen. Ein Ausführungsbeispiel für ein Objektivschutzglas 151 mit einem optischen Element ist in 9 gezeigt. Das optische Element ist durch das Beleuchtungslicht besonders gut detektierbar.
Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Operationsmikroskops mit einem Schutzglasmodul und einer Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung in einer Vorderansicht.
Die 4 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel des Operationsmikroskops gemäß 3 in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht;
Das Operationsmikroskop 200 unterscheidet sich von dem Operationsmikroskop 10 gemäß 1 und dem Operationsmikroskop 100 gemäß 2 dadurch, dass es zwei Bildaufnahmeeinheiten umfasst.
Eine erste Bildaufnahmeeinheit bildet eine Bilderfassungseinheit 220, die für Zusatzfunktionen bei der Beobachtung eines Objektbereiches 230 verwendet wird. Ein Detektionsstrahlengang 211 ist von dem Objektbereich 230 durch ein Objektiv 213 zu einem Bildsensor 221 der Bilderfassungseinheit 220 geführt. Der Detektionsstrahlengang 211 ist schematisch durch die optische Achse des Detektionsstrahlengangs 211 dargestellt. Die optische Achse des Detektionsstrahlengangs 211 ist als eine Strichpunktlinie gezeichnet. Die Bilderfassungseinheit 220 hat einen Detektionsbereich 222, wobei der größte Teil der Sensorfläche einen Nutzdetektionsbereich 223 bildet und ein flächenmäßig geringerer Teil der Sensorfläche einen Teildetektionsbereich 224 definiert.
Die zweite Bildaufnahmeeinheit bildet eine Beobachtungseinheit 270, die zur Beobachtung des Objektbereiches 230 eingesetzt wird. Die Beobachtungseinheit 270 ist nur in der 4 dargestellt, die das Operationsmikroskop 200 in einer Seitenansicht zeigt. Die Beobachtungseinheit 270 ist in der 3 nicht dargestellt, da diese in einer anderen Ebene angeordnet ist.
Die Beobachtungseinheit 270 kann stereoskopisch ausgebildet sein. Von dem Objektbereich 230 ist ein Beobachtungsstrahlengang 274 zu einem Beobachtungsbildsensor 271 der Beobachtungseinheit 270 geführt. Der Beobachtungsstrahlengang 274 ist schematisch durch die optische Achse des Beobachtungsstrahlengangs 274 dargestellt. Die optische Achse des Beobachtungsstrahlengangs 274 ist als Strichpunktlinie gezeichnet. Der Beobachtungsstrahlengang 274 ist durch ein Hauptobjektiv 273 geführt. Die Bilddaten der Beobachtungseinheit 270 können auf einer nicht dargestellte Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Bildschirm, angezeigt werden. Die Darstellung auf der Anzeigevorrichtung kann in Echtzeit erfolgen. Die Beobachtungseinheit 270 und die Bilderfassungseinheit 220 können durch zwei separate Kameras gebildet sein.
Das Operationsmikroskop 200 hat an seiner Unterseite einen Anschlussbereich 212 zur Befestigung eines Schutzglasmoduls 250. Das Schutzglasmodul 250 kann einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Schutzglasmodul 250 zweiteilig ausgeführt. Das Schutzglasmodul 250 weist einen Schutzglasadapter 252 und ein Objektivschutzglas 251 auf. Das Schutzglasmodul 250 entspricht im Wesentlichen dem Schutzglasmodul 50, wie es in 1 beschrieben ist. Jedoch ist das Schutzglasmodul 250 gemäß der 3 und 4 in der Größe so dimensioniert, dass sowohl das Hauptobjektiv 273, ein Objektiv 213, das der Bilderfassungseinheit 220 zugeordnet ist, und die Optik einer Beleuchtungsvorrichtung 260 vor einer Verunreinigung geschützt sind.
Die Beobachtungseinheit 270 und die Bilderfassungseinheit 220 sind in dem Operationsmikroskop 200 räumlich getrennt voneinander angeordnet, wie in 4 dargestellt. Die optische Achse des Beobachtungsstrahlengangs 274 und die optische Achse des Detektionsstrahlengangs 211 schneiden sich in einer Objektebene 231 im Objektbereich 230. Die optische Achse des Beobachtungsstrahlengangs 274 und die optische Achse des Detektionsstrahlengangs 211 durchdringen somit das Objektivschutzglas 251 in unterschiedlichen Bereichen. Dadurch kann der Bildsensor 221 der Bilderfassungseinheit 220 einen Ausschnitt des Schutzglasmoduls 250 mit dem Objektivschutzglases 251 erfassen, der außerhalb des Beobachtungsbereiches des Beobachtungsbildsensors 271 der Beobachtungseinheit 270 liegt.
In einem Sensorbereich des Bildsensors 221, der diesem Ausschnitt zugeordnet ist, ist der Teildetektionsbereich 224 definiert. Der Teildetektionsbereich 224 kann somit einen Ausschnitt des Schutzglasmoduls 250 mit dem Objektivschutzglases 251 erfassen, der sowohl außerhalb des Nutzdetektionsbereichs 223 als auch außerhalb des Beobachtungsbereichs des Beobachtungsbildsensors 271 liegt.
An der Unterseite des Operationsmikroskops 200 ist die Beleuchtungsvorrichtung 260 angeordnet. Die Beleuchtungsvorrichtung 260 ist in einem Abstand zu der optischen Achse des Detektionsstrahlengangs 211 angeordnet und bildet eine Schrägbeleuchtung für den Objektbereich 230. Ein Teil des von der Beleuchtungsvorrichtung 260 abgestrahlten Beleuchtungslichts wird an dem Objektivschutzglas 251 reflektiert. Die 3 zeigt schematisch einen Beleuchtungspfad 262, der an dem Objektivschutzglas 251, an der Stelle einer Orthogonalen 261, reflektiert und in einem Reflexionspfad 263 zu dem Objektiv 213 geführt wird. Der Reflexionspfad 263 wird weiter zu dem Teildetektionsbereich 224 des Bildsensors 221 geführt.
Die Darstellung in den 3 und 4 ist schematisch. Die zu der 2 genannten Anmerkungen zu den gezeigten Größen- und Winkelverhältnissen, sowie dem Arbeitsabstand gelten auch für die 3 und 4.
Vor dem Bildsensor 221 ist eine Blende 225 angeordnet. Die Blende 225 umfasst eine erste Öffnung 226, die dem Nutzdetektionsbereich 223 zugeordnet ist und eine zweite Öffnung 227, die dem Teildetektionsbereich 224 zugeordnet ist. Die Blende 225 ist, wie zu der Ausführungsform gemäß 2 beschrieben, als Reflexschutz vor dem Bildsensor 221 angeordnet.
Die Blende 225 ist optional. Eine nicht dargestellte Ausführungsvariante gemäß der 3 und 4 kann auch ohne Blende 225 ausgeführt sein.
Der Bildsensor 221 ist über eine Datenleitung 241 mit einer Bildauswertungseinheit 240 verbunden. Die Bildauswertungseinheit 240 kann die Bilddaten, d. h. die Sensorinformationen des Nutzdetektionsbereichs 223 und des Teildetektionsbereichs 224 auslesen und rechnerisch verarbeiten. Wenn die Auswertung der Bilddaten des Teildetektionsbereichs 224 zu dem Ergebnis führt, das ein Objektivschutzglas 251 erkennbar ist, wird an dem Ausgang 242 der Bildauswertungseinheit 240 ein Signal 243 ausgegeben. Das System bildet somit eine Erkennungsvorrichtung, ob ein Schutzglasmodul 250 mit einem Objektivschutzglas 251 an dem Anschlussbereich 212 des Operationsmikroskops 200 befestigt ist.
Der Beobachtungsbildsensor 271 der Beobachtungseinheit 270 ist über eine Bildsignalleitung 272 ebenfalls mit der Bildauswertungseinheit 240 verbunden. Wenn in der Bildauswertungseinheit 240 das Signal 243 generiert wird, dass das Objektivschutzglas 251 an dem Anschlussbereich 212 des Operationsmikroskops 200 befestigt ist, kann diese Information auch zur rechnerischen Korrektur der Bilddaten des Beobachtungsbildsensors 271 herangezogen werden.
Der Nutzdetektionsbereich 223 der Bilderfassungseinheit 220 kann für zusätzliche Funktionen bei der Beobachtung eines Objektbereiches 230 verwendet werden. Eine Zusatzfunktion kann eine Tracking-Funktion zum Tracken von Operationswerkzeugen bilden. Durch das Erkennen des Objektivschutzglases 251 im Detektionsstrahlengang 211 können optischen Bildfehler in den Bilddaten des Nutzdetektionsbereiches 223 rechnerisch korrigiert werden. Die Zuordnung von Positionsinformationen der Tracking-Funktionalitäten kann berichtigt werden und somit die Messgenauigkeit der Tracking-Funktionen verbessert werden.
Der auf dem Nutzdetektionsbereich 223 abgebildete Ausschnitt des Objektbereichs 230 kann kleiner sein als der auf dem Beobachtungsbildsensor 271 abgebildete Ausschnitt des Objektbereiches 230. Der Nutzdetektionsbereich 223 kann auf einen Teilbereich des Objektbereiches 230 eingeschränkt sein, wenn die Zusatzfunktion nicht auf den gesamten visuellen Bereich des Objektbereiches 230 angewendet wird.
In einer Ausführungsform kann der von dem Nutzdetektionsbereich 223 erfassbare Objektbereich 230 auch größer sein als der auf dem Beobachtungsbildsensor 271 abgebildete Ausschnitt des Objektbereichs 230. Damit sind auch chirurgische Werkzeuge erfassbar, die in den Randbereich des Objektbereichs hineinragen. Beispielsweise können somit auch Werkzeuge sicher erkannt werden, die nur mit der Werkzeugspitze in den durch den Nutzdetektionsbereich 223 beobachtbaren Objektbereich 230 hineinragen.
In einer Ausführungsform kann die Detektion auf Basis eines optischen Elements in oder an dem Objektivschutzglas 251 erfolgen. Das optische Element kann dabei beispielsweise an der Stelle am Objektivschutzglas 251 angeordnet sein, an der das von der Beleuchtungsvorrichtung 260 abgestrahlten Beleuchtungslicht entlang des Beleuchtungspfads 262 an dem Objektivschutzglas 251 an der Stelle der Orthogonalen 261 zum Objektivschutzglas 251 reflektiert wird und in dem Reflexionspfad 263 zu dem Objektiv 213 geführt ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn ein Rückreflex detektiert werden soll. In einer Ausführungsform kann das optische Element aber auch an einer anderen Stelle an dem Objektivschutzglas 251 angeordnet sein. Eine Anordnung an einer anderen Stelle als der oben genannten Reflexionsstelle ist sinnvoll, wenn Reflexe auf den Bildsensor 221 grundsätzlich vermieden werden sollen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Objektivschutzglas 251 auch mit einer abweichenden Positionierung relativ zu dem Objektiv 213 im Detektionsstrahlengang 211 angeordnet sein, um Reflexe auf den Bildsensor 221 grundsätzlich zu vermeiden, jedoch die Detektion des optischen Elements durch den Teildetektionsbereich 224 zu ermöglichen. Ein Ausführungsbeispiel für ein Objektivschutzglas 251 mit einem optischen Element ist in 9 gezeigt.
Die 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Detektionsbereich eines Bildsensors in einer schematischen Darstellung.
Ein Detektionsbereich 322 eines Bildsensors 321 umfasst eine große Anzahl Einzelsensoren, die in Zeilen und Spalten einer Sensormatrix angeordnet sind. Ein Teil des Detektionsbereichs 322 bildet einen Nutzdetektionsbereich 323. Der Nutzdetektionsbereich 323 ist in diesem Ausführungsbeispiel rund ausgebildet und liegt im Zentrum des Bildsensors 321.
Eine Anzahl Einzelsensoren des Detektionsbereichs 322 sind als ein Teildetektionsbereich 324 definiert. Der Teildetektionsbereich 324 bildet einen Bereich auf dem Bildsensor 321, der außerhalb des Nutzdetektionsbereichs 323 liegt und somit nicht dem Nutzdetektionsbereich 323 zugeordnet ist. Zwischen dem Teildetektionsbereich 324 und dem Nutzdetektionsbereich 323 befinden sich Einzelsensoren, die weder dem Nutzdetektionsbereichs 323 noch dem Teildetektionsbereich 324 zugeordnet sind. Der Teildetektionsbereich 324 ist somit in einem Abstand zu dem Nutzdetektionsbereich 323 angeordnet. Der Teildetektionsbereich 324 ist in diesem Ausführungsbeispiel rund ausgebildet. Die Fläche, die der Teildetektionsbereich 324 von dem Detektionsbereich 322 in Anspruch nimmt, ist wesentlich kleiner als die Fläche, die der Nutzdetektionsbereich 323 von dem Detektionsbereich 322 beansprucht.
In der Ausführungsform gemäß 1 kann der Bildsensor 21 ausgebildet sein, wie der Bildsensor 321, der in 5 gezeigt ist. In einer Ausführungsform gemäß 2 kann der Bildsensor 121 dem Bildsensor 321 gemäß 5 entsprechen. In einer Ausführungsform gemäß der 3 und 4 kann der Bildsensor 221 ausgebildet sein, wie der Bildsensor 321 der in 5 dargestellt ist.
Die 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Detektionsbereich eines Bildsensors in einer schematischen Darstellung.
Ein Detektionsbereich 422 eines Bildsensors 421 umfasst eine große Anzahl Einzelsensoren, die in Zeilen und Spalten einer Matrix angeordnet sind. Ein Teil des Detektionsbereichs 422 bildet einen Nutzdetektionsbereich 423. Der Nutzdetektionsbereich 423 ist in diesem Ausführungsbeispiel rechteckig ausgebildet und liegt im Zentrum des Bildsensors 421.
Eine Anzahl Einzelsensoren des Detektionsbereichs 422 bilden einen Teildetektionsbereich 424, der außerhalb des Nutzdetektionsbereichs 423 liegt und somit nicht dem Nutzdetektionsbereich 423 zugeordnet ist. Der Teildetektionsbereich 424 ist in diesem Ausführungsbeispiel rund ausgebildet.
Zwischen dem Teildetektionsbereich 424 und dem Nutzdetektionsbereich 423 befinden sich Einzelsensoren, die weder dem Nutzdetektionsbereichs 423 noch dem Teildetektionsbereich 424 zugeordnet sind. Der Teildetektionsbereich 424 ist somit in einem Abstand zu dem Nutzdetektionsbereich 423 angeordnet. Der Teildetektionsbereich 424 umfasst auf dem Bildsensor 421 eine wesentlich kleinere Fläche als der Nutzdetektionsbereich 323.
In der Ausführungsform gemäß 1 kann der Bildsensor 21 ausgebildet sein, wie der Bildsensor 421, der in 6 gezeigt ist. In einer Ausführungsform gemäß 2 kann der Bildsensor 121 dem Bildsensor 421 gemäß 6 entsprechen. In einer Ausführungsform gemäß der 3 und 4 kann der Bildsensor 221 ausgebildet sein, wie der Bildsensor 421 der in 6 dargestellt ist.
In einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann der Teildetektionsbereich 324 gemäß 5 oder der Teildetektionsbereich 424 gemäß 6 auch rechteckig oder quadratisch definiert sein.
Die 7 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Blende in einer schematischen Darstellung.
Eine rechteckige Blende 325 umfasst eine erste Öffnung 326 und eine zweite Öffnung 327. Die erste Öffnung 326 und die zweite Öffnung 327 sind jeweils rund ausgebildet. Die erste Öffnung ist 326 ist im Zentrum der Blende 325 angeordnet und ist wesentlich größer als die zweite Öffnung 327, die sich am Randbereich der Blende 325 befindet.
Die Blende 325 gemäß 7 ist zur Anordnung vor einem Bildsensor 321 gemäß 5 ausgebildet. Die erste Öffnung 326 ist dem Nutzdetektionsbereich 323 zugeordnet, und die zweite Öffnung 327 ist dem Teildetektionsbereich 324 zugeordnet.
Die 8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Blende in einer schematischen Darstellung.
Eine rechteckige Blende 425 umfasst eine erste Öffnung 426 und eine zweite Öffnung 427. Die erste Öffnung 426 ist rechteckig ausgebildet. Die zweite Öffnung 427 ist rund ausgebildet. Die erste Öffnung ist 426 ist im Zentrum der Blende 425 angeordnet und ist wesentlich größer als die zweite Öffnung 427, die sich am Randbereich der Blende 425 befindet.
Die Blende 425 gemäß 8 ist zur Anordnung vor einem Bildsensor 421 gemäß 6 ausgebildet. Die erste Öffnung 426 ist dem Nutzdetektionsbereich 423 zugeordnet, und die zweite Öffnung 427 ist dem Teildetektionsbereich 424 zugeordnet.
Die 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Objektivschutzglases in einer schematischen Darstellung.
Ein schematisch dargestelltes Objektivschutzglas 351 kann entweder ein einteiliges Schutzglasmodul bilden oder ein separates Bauteil eines zweiteiligen Schutzglasmoduls sein. Das Objektivschutzglas 351 umfasst eine transparente Fläche 352 und einen Randbereich 356. Der Randbereich 356 bildet einen Griffbereich, so dass das Objektivschutzglas 351 von einem Benutzer angefasst werden kann, ohne die transparente Fläche 352 zu berühren. Der Randbereich 356 umfasst auch einen Anschlussbereich. Bei einem einteilig ausgebildeten Schutzglasmodul ist dieser durch den Randbereich 356 gebildete Anschlussbereich kompatibel zu dem Anschlussbereich des Operationsmikroskops. Bei einem zweiteilig ausgebildeten Schutzglasmodul kann der durch den Randbereich 356 gebildete Anschlussbereich an einem Schutzglasadapter angebracht werden. In einer Ausführungsform kann der Randbereich 356 in eine Führung des Schutzglasadapters eingeschoben werden.
Das Objektivschutzglas 351 umfasst ein optisches Element 353. Das optische Element 353 verändert die optische Eigenschaft des Objektivschutzglases 351 an dieser Stelle. Das optische Element 353 kann eine Änderung der Reflexionseigenschaft, des Brechungsindex, der Transparenz oder eine Intensitäts- oder Helligkeitsveränderung an dieser Stelle bewirken.
Das optische Element 353 kann in einer Ausführungsform durch eine Prägung gebildet sein. Die Prägung ist eine dreidimensionale Kontur, die Erhöhungen und/oder Vertiefungen umfasst. Das optische Element 353 kann in einer Ausführungsform ein zweidimensionales Bild umfassen. Das optische Element 353 kann in einer Ausführungsform durch ein Logo gebildet sein. Das Logo kann als zweidimensionales Bild oder als dreidimensionale Prägung ausgebildet sein. Ein Bild oder eine Prägung kann auch eine definierte geometrische Form aufweisen, beispielsweise einen Kreis, ein Quadrat, ein Dreieck oder ein Buchstabe oder eine Zahl zeigen. Das optische Element 353 kann in einer Ausführungsform ein Muster sein. Das optische Element 353 kann in einer Ausführungsform eine strukturierte Fläche sein. Das optische Element 353 kann in einer Ausführungsform ein Hologramm sein. Das optische Element 353 kann in einer Ausführungsform optische Linsenelemente umfassen. In einer Ausführungsform kann das optische Element 353 ein diffraktives optisches Element sein. In einer Ausführungsform kann das optische Element 353 ein Gitter aufweisen.
Das optische Element 351 kann in einer Ausführungsform durch einen Marker gebildet sein. In einer Ausführungsform ist der Marker als spektraler Marker ausgebildet, d. h. der Marker ist in einem speziellen Wellenlängenbereich, beispielsweise in einem Wellenlängenbereich zwischen 780 nm und 1500 nm, durch einen Bildsensor besonders gut detektierbar.
Für die oben genannten Ausführungsformen ist der Teildetektionsbereich des Bildsensors ausgebildet, das optisches Element 353 des Objektivschutzglases 351 zu erfassen. Die Bildauswertungseinheit kann die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auswerten und prüfen, ob das optisches Element 353 des Objektivschutzglases in den Bilddaten vorhanden und somit auswertbar ist. Damit ist erkennbar, ob das Objektivschutzglas 351 am Operationsmikroskop angeordnet ist.
Das optische Element 353 ist am Rande der transparenten Fläche 352 angeordnet. Somit liegt das optische Element 353 außerhalb des Detektionsbereichs des Operationsmikroskops. Das optische Element liegt außerhalt des vom Bildsensor erfassbaren Nutzdetektionsbereichs und ist lediglich vom Teildetektionsbereich erfassbar.
Das Objektivschutzglas 351 weist zwischen dem Randbereich 356 und der transparenten Fläche 352 eine erste Kontur 354 auf. Die erste Kontur 354 ist konstruktiv ausgebildet und sichtbar, da die transparente Fläche 352 in einem Neigungswinkel von 15° relativ zu einer Ebene angeordnet ist, die der Randbereich 356 definiert.
In einer Ausführungsform des Operationsmikroskops ist der Teildetektionsbereich des Bildsensors ausgebildet, eine Kontur des Objektivschutzglases 351 zu erfassen. Die Bildauswertungseinheit kann die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auswerten und prüfen, ob eine Kontur des Objektivschutzglases 351 in den Bilddaten auswertbar ist. Eine detektierbare Kontur ist somit durch die Geometrie des Objektivschutzglases 351 gegeben. Ein Beispiel für eine detektierbare Kontur bildet die erste Kontur 354. Ein weiteres Beispiel für eine detektierbare Kontur bildet eine zweite Kontur 355, die durch die äußere Kante des Randbereichs 356 gebildet ist.
In einer Ausführungsform kann das Objektivschutzglas 351 auch ohne einen Randbereich 356 ausgebildet sein. Ein Beispiel dafür ist eine nicht dargestellte Ausführung des Objektivschutzglases 351 als eine planparallele Platte, die in einen Silikonring als Schutzglasadapter eingebracht ist und somit ein Schutzglasmodul bildet. Eine detektierbare Kontur kann beispielsweise durch den äußeren Rand der planparallelen Platte oder eine Kante des Silikonrings gebildet sein.
Bezugszeichenliste

10, 100, 200: Operationsmikroskop
11, 111, 211: Detektionsstrahlengang, optische Achse
12, 112, 212: Anschlussbereich für ein Schutzglasmodul
13, 113, 213: Objektiv
20, 120, 220: Bilderfassungseinheit
21, 121, 221, 321, 421: Bildsensor
22, 122, 222, 322, 422: Detektionsbereich
23, 123, 223, 323, 423: Nutzdetektionsbereich
24, 124, 224, 324, 424: Teildetektionsbereich
30, 130, 230: Objektbereich
31, 131, 231: Objektebene
40, 140, 240: Bildauswertungseinheit
41, 141, 241: Datenleitung
42, 142, 242: Ausgang
43, 143, 243: Signal
50, 150, 250: Schutzglasmodul
51, 151, 251, 351: Objektivschutzglas
52, 152, 252: Schutzglasadapter
125,225,325,425: Blende
126, 226, 326, 426: Erste Öffnung
127, 227, 327, 427: Zweite Öffnung
160,260: Beleuchtungsvorrichtung
161, 261: Orthogonale
162, 262: Beleuchtungspfad
163,263: Reflexionspfad
270: Beobachtungseinheit
271: Beobachtungsbildsensor
272: Bildsignalleitung
273: Hauptobjektiv
274: Beobachtungsstrahlengang, optische Achse
352: Transparente Fläche
353: Optisches Element
354: Erste Kontur
355: Zweite Kontur
356: Randbereich

Claims

Operationsmikroskop (10, 100, 200), umfassend eine Bilderfassungseinheit (20, 120, 220) mit einem Bildsensor (21, 121, 221, 321, 421), einen Detektionsstrahlengang (11, 111, 211), der von einem Objektbereich (30, 130, 230) zu dem Bildsensor (21, 121, 221, 321, 421) der Bilderfassungseinheit (20, 120, 220) geführt ist, eine Bildauswertungseinheit (40, 140, 240), die mit dem Bildsensor (21, 121, 221, 321, 421) verbunden ist, ein Schutzglasmodul (50, 150, 250) mit einem Objektivschutzglas (51, 151, 251, 351), einen Anschlussbereich (12, 112, 212) zur Befestigung des Schutzglasmoduls (50, 150, 250) mit dem Objektivschutzglas (51, 151, 251, 351), der derart ausgebildet ist, dass bei einem an dem Anschlussbereich (12, 112, 212) befestigten bestimmungsgemäßen Schutzglasmodul (50, 150, 250) das Objektivschutzglas (51, 151, 251, 351) in den Detektionsstrahlengang (11, 111, 211) eingebracht ist, wobei der Bildsensor (21, 121, 221, 321, 421) einen Detektionsbereich (22, 122, 222, 322, 422) aufweist, wobei der Detektionsbereich (22, 122, 222, 322, 422) zur Erfassung des Objektbereichs (30, 130, 230) einen Nutzdetektionsbereich (23, 123, 223, 323, 423) aufweist, wobei der Detektionsbereich (22, 122, 222, 322, 422) einen Teildetektionsbereich (24, 124, 224, 324, 424) aufweist, der nicht dem Nutzdetektionsbereich (23, 123, 223, 323, 423) zugeordnet ist, wobei die Bilderfassungseinheit (20, 120, 220) derart ausgebildet ist, dass ein Ausschnitt des Schutzglasmoduls (50, 150, 250) mit dem Objektivschutzglas (51, 151, 251, 351) durch den Teildetektionsbereich (24, 124, 224, 324, 424) des Bildsensors (21, 121, 221, 321, 421) erfassbar ist, wenn das Schutzglasmodul (50, 150, 250) mit dem Objektivschutzglas (51, 151, 251, 351) an dem Anschlussbereich (12, 112, 212) angeordnet ist, wobei die Bildauswertungseinheit (40, 140, 240) ausgebildet ist, ein Signal (43, 143, 243) zu erzeugen, wenn durch die Auswertung der Bilddaten des Teildetektionsbereichs (24, 124, 224, 324, 424) des Bildsensors (21, 121, 221, 321, 421) ein Objektivschutzglas (51, 151, 251, 351) erkennbar ist.
Operationsmikroskop (100, 200) nach Anspruch 1, mit einer Beleuchtungsvorrichtung (160, 260) zum Beleuchten des Objektbereichs (130, 230) mit Beleuchtungslicht, wobei in dem Teildetektionsbereich (124, 224, 324, 424) des Bildsensors (121, 221, 321, 421) am Objektivschutzglas (151, 251, 351) reflektiertes Beleuchtungslicht detektierbar ist, wenn das Schutzglasmodul (150, 250) mit dem Objektivschutzglas (151, 251, 351) an dem Anschlussbereich (112, 212) angeordnet ist.
Operationsmikroskop (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Blende (125, 225, 325, 425), die im Detektionsstrahlengang vor dem Bildsensor (121, 221, 321, 421) angeordnet ist, wobei die Blende (125, 225, 325, 425) eine erste Öffnung (126, 226, 326, 426) aufweist, die dem Nutzdetektionsbereich (123, 223, 323, 423) zugeordnet ist, und eine zweite Öffnung (127, 227, 327, 427) aufweist, die dem Teildetektionsbereich (124, 224, 324, 424) zugeordnet ist.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bildauswertungseinheit (40, 140, 240) derart ausgebildet ist, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs (24, 124, 224, 324, 424) auf ein optisches Element (353) in oder an dem Objektivschutzglas (51, 151, 251, 351) auswertbar sind.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bildauswertungseinheit (40, 140, 240) derart ausgebildet ist, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs auf eine Prägung in dem Objektivschutzglas (151, 251, 351) auswertbar sind.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bildauswertungseinheit (40, 140, 240) ausgebildet ist, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs (24, 124, 224, 324, 424) auf ein Logo an dem Objektivschutzglas (151, 251, 351) auswertbar sind.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bildauswertungseinheit (40, 140, 240) ausgebildet ist, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs (24, 124, 224, 324, 424) auf ein Muster an dem Objektivschutzglas (151, 251, 351) auswertbar sind.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bildauswertungseinheit (40, 140, 240) ausgebildet ist, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs (24, 124, 224, 324, 424) auf eine aufgeraute Fläche an dem Objektivschutzglas (151, 251, 351) auswertbar sind.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bildauswertungseinheit (40, 140, 240) ausgebildet ist, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereich (24, 124, 224, 324, 424) auf eine strukturierte Fläche an dem Objektivschutzglas (151, 251, 351) auswertbar sind.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bildauswertungseinheit (40, 140, 240) ausgebildet ist, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs (24, 124, 224, 324, 424) auf eine Kontur (354, 355) des Schutzglasmoduls (50, 150, 250) mit dem Objektivschutzglas (151, 251, 351) auswertbar sind.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bildauswertungseinheit (40, 140, 240) ausgebildet ist, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs (24, 124, 224, 324, 424) auf ein Bild an dem Objektivschutzglas (151, 251, 351) auswertbar sind.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bildauswertungseinheit (40, 140, 240) ausgebildet ist, dass die Bilddaten des Teildetektionsbereichs (24, 124, 224, 324, 424) auf einen am Objektivschutzglas (151, 251, 351) angeordneten Marker auswertbar sind.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach Anspruch 12, wobei die Bilddaten des Markers in einem Wellenlängenbereich zwischen 780 nm und 1500 nm auswertbar sind.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach Anspruch 12, wobei die Bilderfassungseinheit (20, 120, 220) mindestens zwei Farbkanäle umfasst, wobei eine Auswertung der Bilddaten des Markers auf einen Farbkanal limitiert ist, dessen Peakwellenlänge im Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 500 nm oder im Wellenlängenbereich zwischen 500 nm und 600 nm oder im Wellenlängenbereich zwischen 600 nm und 700 nm liegt.
Operationsmikroskop (10, 100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bildauswertungseinheit (40, 140, 240) ausgebildet ist, dass die Bilddaten des Nutzdetektionsbereichs (23, 123, 223, 323, 423) basierend auf abgespeicherten Kalibrierdaten korrigierbar sind, wenn durch Auswertung der Bilddaten des Teildetektionsbereichs (24, 124, 224, 324, 424) ein Objektivschutzglas (51, 151, 251, 351) erkennbar ist.