DE102022113468A1

DE102022113468A1 - Beleuchtungsvorrichtung für das Beleuchten eines Objektbereichs

Info

Publication number: DE102022113468A1
Application number: DE102022113468.7A
Authority: DE
Inventors: Valentin Neis; Ralf DOUBEK
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2022-05-27
Filing date: 2022-05-27
Publication date: 2023-11-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (18) für das Beleuchten eines Objektbereichs (36) mit einer Lichtquelle (20) für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht (12). Die Beleuchtungsvorrichtung (18) weist einen Lichtwellenleiter (32) auf, der einen Lichteintrittsabschnitt (40) und einen Lichtaustrittsabschnitt (44) hat, aus dem Beleuchtungslicht (12) in den Objektbereich (36) in ein Leuchtfeld (38) gelangen kann. Die Beleuchtungsvorrichtung (18) enthält eine Einrichtung (48) für das Zuführen des von der Lichtquelle (20) bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter (32), um das Beleuchtungslicht an dem Lichteintrittsabschnitt (40) in den Lichtwellenleiter (32) einzukoppeln. Erfindungsgemäße weist die Einrichtung (48) für das Zuführen des von der Lichtquelle (20) bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter (32) eine optische Baugruppe (60) auf, das in dem Objektbereich (36) eine räumliche Ausdehnung des Leuchtfelds (38) definiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für das Beleuchten eines Objektbereichs, mit einer Lichtquelle für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht, mit einem Lichtwellenleiter, der einen Lichteintrittsabschnitt und einen Lichtaustrittsabschnitt hat, aus dem Beleuchtungslicht in den Objektbereich in ein Leuchtfeld gelangen kann und mit einer Einrichtung für das Zuführen des von der Lichtquelle bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter, um das Beleuchtungslicht an einem Lichteintrittsabschnitt in den Lichtwellenleiter einzukoppeln.
Aus der US 11,172,560 B2 ist ein Endoilluminator für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht in dem Inneren eines Patientenauges mit einer Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die Beleuchtungslicht in einem Objektbereich mit einem Leuchtfeld bereitstellt, das eine vorgegebene räumliche Ausdehnung in einer Leuchtfeldebene hat.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für das Beleuchten eines Objektbereichs hat eine Lichtquelle für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht. Die Beleuchtungsvorrichtung weist einen Lichtwellenleiter auf, der einen Lichteintrittsabschnitt und einen Lichtaustrittsabschnitt hat, aus dem Beleuchtungslicht in den Objektbereich in ein Leuchtfeld gelangen kann. Die Beleuchtungsvorrichtung enthält eine Einrichtung für das Zuführen des von der Lichtquelle bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter, um das Beleuchtungslicht am Lichteintrittsabschnitt in den Lichtwellenleiter einzukoppeln. Die Einrichtung für das Zuführen des von der Lichtquelle bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter weist eine optische Baugruppe auf, das in dem Objektbereich eine räumliche Ausdehnung des Leuchtfelds definiert.
Die optische Baugruppe ist bevorzugt so ausgelegt, dass eine gute Ausleuchtung, insbesondere auch in einem Randbereich des Leuchtfelds gewährleistet ist. Vorteilhaft ist es, wenn die optische Baugruppe für das Beleuchtungslicht eine weitgehend konstante, insbesondere homogene Bestrahlungsstärke bzw. Intensitätsverteilung über das Leuchtfeld gewährleistet.
Von Vorteil ist es, wenn die optische Baugruppe für das Verändern der räumlichen Ausdehnung des Leuchtfelds einstellbar ist. Insbesondere bei ophthalmologischen Operationen ist es wünschenswert, die in das Innere eines Patientenauges zugeführte Lichtmenge gering zu halten und das Leuchtfeld so einzustellen, dass in einem Patientenauge Abschnitte, die keiner Visualisierung bedürfen, nicht oder nur mit einer geringen Bestrahlungsstärke beleuchtet werden. Die optische Baugruppe für das Verändern der räumlichen Ausdehnung des Leuchtfelds ermöglicht in einer ersten Einstellung das Einstellen eines Leuchtfeld mit einem ersten Leuchtfelddurchmesser und in einer zweiten Einstellung das Einstellen eines Leuchtfelds mit einem Leuchtfelddurchmesser, der von dem Leichtfelddurchmesser des Leuchtfelds in der ersten Einstellung verschieden ist. Das Leuchtfeld kann z.B. in der ersten Einstellung z.B. nach Art einer Spotbeleuchtung nahezu punkförmig sein und in der zweiten Einstellung die Geometrie einer ausgedehnten Kreisfläche haben.
Die optische Baugruppe kann z.B. die Wirkung einer einstellbaren Blende mit einer Durchtrittsöffnung für Licht haben. Die optische Baugruppe kann hierfür z.B. als eine Blende mit einer einstellbaren Blendenöffnung, z.B. als eine Irisblende ausgebildet sein. Es ist insbesondere möglich, dass die optische Baugruppe als eine Blende ausgebildet ist, deren wirksame Durchtrittsöffnung für das Beleuchtungslicht durch Bewegen der Blende um eine Drehachse eingestellt werden kann. Die Durchtrittsöffnung für Licht kann durch einen umfänglich geschlossenen Blendenrand begrenzt sein, der um ein Blendenzentrum verläuft, und durch wenigstens eine zwischen dem Blendenrand und dem Zentrum erstreckte Abblendfläche begrenzt ist. Es ist auch möglich, dass die optische Baugruppe als eine Blende ausgebildet ist, deren wirksame Durchtrittsöffnung für das Beleuchtungslicht durch Bewegen der Blende um eine Drehachse eingestellt werden kann.
Günstiger Weise definiert die optische Baugruppe in dem Objektbereich eine gewünschte Intensitätsverteilung für Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld. Indem die optische Baugruppe für das Verändern der Intensitätsverteilung für Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld ausgelegt ist, lässt sich die Intensitätsverteilung für das Licht in dem Leuchtfeld auf einen gewünschten Seheindruck abstimmen.
Die optische Baugruppe kann z.B. eine einstellbare Graufilterfunktion haben. Es ist möglich, dass die Graufilterfunktion auf einer Wirkfläche der optischen Baugruppe unterschiedlich ist. Damit lässt sich beispielsweise eine Überbelichtung, insbesondere in einem Mittenbereich des Leuchtfelds, vermeiden.
Von Vorteil ist es, wenn die optische Baugruppe die spektrale Zusammensetzung für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld definiert. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass Licht in einem Wellenlängenbereich, das ein Patientenauge schädigen kann, nicht oder nur mit einer abgestimmten Intensität in das Innere eines Patientenauges gelangt.
Von Vorteil ist es insbesondere, wenn die optische Baugruppe für das Verändern der spektralen Zusammensetzung für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld ausgelegt ist. Von Vorteil ist es auch, wenn die optische Baugruppe auf einer Wirkfläche die spektrale Zusammensetzung für das Beleuchtungslicht unterschiedlich einstellt.
Günstig ist es, wenn die optische Baugruppe ein wenigstens abschnittsweise in gewünschter Weise homogenes Leuchtfeld in einer zu einer Lichtwellenleiterachse senkrechten Leuchtebene definiert. Günstig ist es außerdem, wenn die optische Baugruppe eine auf einer Wirkfläche punktweise einstellbare optische Übertragungsfunktion hat.
Die optische Baugruppe kann eine auf einer kreisförmigen Wirkfläche mit einem Kreiszentrum definierte optische Übertragungsfunktion haben, die in einem jeden ausgewählten kreisringförmigen, zu dem Kreiszentrum der Wirkfläche koaxialen Abschnitt Werte annimmt, für die das über den Azimutwinkelbereich 0 ≤ φ ≤ 2π gebildete Mittel einem vorgegebenen Übertragungsfunktion-Kreisring-Mittelwert in dem ausgewählten kreisringförmigen Abschnitt der Wirkfläche entspricht.
Insbesondere kann die optische Baugruppe eine auf einer Wirkfläche definierte optische Übertragungsfunktion haben, die zu einer optischen Achse der Einrichtung für das Zuführen des von der Lichtquelle bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter asymmetrisch ist.
Die optische Übertragungsfunktion der optischen Baugruppe kann z.B. die optische Übertragungsfunktion einer Blende mit einer zu der optischen Achse der Einrichtung für das Zuführen des von der Lichtquelle bereitgestellten Beleuchtungslichts koaxialen kreisförmigen Blendenöffnung sein, die eine zwischen dem Kreiszentrum und einem Punkt auf dem Rand der kreisförmigen Blendenöffnung erstreckte, durch eine konvexe Randkurve begrenzte lichtundurchlässige Fläche aufweist, welche eine zu einer das Kreiszentrum und den Rand der Blendenöffnung senkrecht schneidende Symmetrieachse für eine Spiegelsymmetrie hat und dabei sich von dem Kreiszentrum der Blendenöffnung ausgehend zu dem Punkt auf dem Rand der kreisförmigen Blendenöffnung hin tropfenförmig verjüngt. Auf diese Weise kann ein Leuchtfeld in einer Leuchtfeldebene bereitgestellt werden, das eine zu einer Lichtwellenleiterachse rotationssymmetrische Intensitätsverteilung für das Beleuchtungslicht hat, wobei die Intensitätsverteilung innerhalb einer Kreislinie mit dem Radius rc in der Nähe des Leuchtfeldrands ein im wesentlichen konstanten Wert annimmt.
Indem in dem Lichtwellenleiter das darin geführte Licht eine Vielzahl von Reflexionen erführt, kann dieses eine auf den Azimutwinkel um die Lichtwellenleiterachse bezogene Homogenisierung erfahren.
In diesem Fall kann durch Einstellen einer optischen Übertragungsfunktion für die optische Baugruppe für das Verändern der räumlichen Ausdehnung des Leuchtfelds, die der optischen Übertragungsfunktion einer kreisrunden Blende mit einem in der Blendenöffnung abgeschatteten Blendensegment entspricht, eine Homogenisierung des Leuchtfelds erreicht werden. Zu bemerken ist, dass durch die Wahl der Form der lichtabschattenden Fläche der Blende möglich ist, eine optische Übertragungsfunktion einzustellen, die für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld einerseits eine Homogenisierung bewirkt und andererseits die Größe des Leuchtfelds definiert, indem der Rand des Leuchtfelds festgelegt wird.
Die Einrichtung für das Zuführen des von der Lichtquelle bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter enthält bevorzugt eine optische Baugruppe für das Kollimieren des Beleuchtungslichts der Lichtquelle und ein optisches System für das Einkoppeln des Beleuchtungslichts in den Lichtwellenleiter, wobei das optische Element zwischen dem optischen System für das Kollimieren und dem optischen System für das Einkoppeln des Beleuchtungslichts angeordnet ist.
Das optische System für das Kollimieren des Beleuchtungslichts der Lichtquelle und das optische System für das Einkoppeln des Beleuchtungslichts in den Lichtwellenleiter haben bevorzugt eine gemeinsame optische Achse. Die optische Baugruppe kann eine zu der optischen Achse senkrecht angeordnete Wirkfläche oder eine hierzu geneigte Wirkfläche für das Licht aufweisen.
Insbesondere kann der Lichtwellenleiter eine zu der optischen Achse koaxiale Lichtwellenleiterachse haben.
Die optische Baugruppe ist bevorzugt in einem parallelen Strahlengang für das Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle angeordnet. Von Vorteil ist es, wenn die Einrichtung für das Zuführen des von der Lichtquelle bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter eine Leuchtfläche der Lichtquelle auf eine Lichteintrittsfläche an einem Lichteintrittsabschnitt des Lichtleiters abbildet.
Die optische Baugruppe kann ein Liquid Crystal Display (LCD) und/oder ein Farb-Liquid Crystal Display (Farb LCD) und/oder ein Micromirror-Array aufweisen.
Damit lässt sich die räumliche Ausdehnung und/oder die Intensitätsverteilung für das Licht in dem Leuchtfeld einstellen, ohne dass hierfür optische Elemente verlagert werden müssen. Ein Farb-Liquid Crystal Display (Farb LCD) ermöglicht, dass die spektrale Zusammensetzung des Beleuchtungslichts in dem Leuchtfeld lokal unterschiedlich sein kann. Z.B. kann die Farbe des Beleuchtungslichts in der Mitte blau und am Rand rot sein. Ein Farb-Liquid Crystal Display (Farb LCD) ermöglicht, dass unter Verwendung einer Weißlicht-LED als Lichtquelle ein Leuchtfeld mit Beleuchtungslicht erzeugt werden kann, dessen spektrale Zusammensetzung dem Beleuchtungslicht einer Lichtquelle entspricht, die mehrere LEDs enthält, deren Licht vermischt wird, z.B. eine LED für das Bereitstellen von rotem Licht, eine LED für das Bereitstellen von grünem Licht und eine LED für das Bereitstellen von blauem Licht. Insbesondere ermöglicht ein Farb-Liquid Crystal Display (Farb LCD) das Einstellen der Farbtemperatur und/oder des Farbeindrucks und/oder des Farbwiedergabeindex (CRI) für das Licht in dem Leuchtfeld. Mittels eines Farb-Liquid Crystal Displays (Farb LCD) kann z.B. in bestimmten räumlichen Bereichen eines Leuchtfelds, etwa in einzelnen Kreisringen, Beleuchtungslicht bereitgestellt werden, das ein Fluoreszieren von Farbstoff in einem Objektbereich hervorruft oder das ein Fluoreszieren des Farbstoffs in dem Objektbereich unterdrückt.
Ein erfindungsgemäßer Endoilluminator für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht in dem Inneren eines Patientenauges enthält eine vorstehend angegebene Beleuchtungsvorrichtung, wobei der Lichtwellenleiter wenigstens eine durch eine Öffnung in das Patientenauge einführbare Lichtleitfaser hat.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der schematischen Zeichnungen in den Figuren.
Es zeigen:

1 einen Endoilluminator für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht in dem Inneren eines Patientenauges mit einer Beleuchtungsvorrichtung;
2 einen Lichteintrittsabschnitt eines Lichtwellenleiters in der Beleuchtungsvorrichtung mit einer Eintrittsfläche für Licht;
3 einen Zusammenhang von Eintrittswinkel θ_in und Austrittswinkel θ_out für Lichtstrahlen mit Beleuchtungslicht, das durch den Lichtwellenleiter geführt ist;
4 das von Lichtstrahlen mit Beleuchtungslicht hervorgerufene Leuchtfeld, die an unterschiedlichen Orten auf eine Lichteintrittsfläche des Lichtwellenleiters auftreffen;
5 und 6 das durch ein Bündel von Lichtstrahlen mit Beleuchtungslicht hervorgerufene Leuchtfeld, das auf die Lichteintrittsfläche des Lichtwellenleiters auftrifft;
7 eine Einrichtung für das Zuführen des Beleuchtungslichts einer Lichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung an den Lichtwellenleiter mit einer optischen Baugruppe, die für das Einstellen der räumlichen Ausdehnung des Leuchtfelds dient, in einer ersten Einstellung;
8 eine erste Intensitätsverteilung für das Beleuchtungslicht in einem Leuchtfeld;
9 die Einrichtung für das Zuführen des Beleuchtungslichts einer Lichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung an den Lichtwellenleiter in einer von der ersten Einstellung verschiedenen zweiten Einstellung;
10 eine Blende mit einer optischen Übertragungsfunktion der optischen Baugruppe, die für das Einstellen der räumlichen Ausdehnung des Leuchtfelds dient;
11 eine weitere Intensitätsverteilung für das Beleuchtungslicht in einem Leuchtfeld;
12 eine weitere Blende mit einer optischen Übertragungsfunktion der optischen Baugruppe, die für das Einstellen der räumlichen Ausdehnung des Leuchtfelds dient;
13 eine weitere Blende mit einer optischen Übertragungsfunktion der optischen Baugruppe, die für das Einstellen der räumlichen Ausdehnung des Leuchtfelds dient;
14 eine weitere Blende mit einer optischen Übertragungsfunktion der optischen Baugruppe, die für das Einstellen der räumlichen Ausdehnung des Leuchtfelds dient; und
15 einen weiteren Endoilluminator für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht in dem Inneren eines Patientenauges mit einer Beleuchtungsvorrichtung.

Der in der 1 gezeigte Endoilluminator 10 ist für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht 12 in dem Inneren 14 eines Patientenauges 16 ausgelegt. Der Endoilluminator 10 enthält eine Beleuchtungsvorrichtung 18 mit einer Lichtquelle 20, die eine Leuchtfläche 22 in einer Leuchtflächenebene 24 hat, durch die das Beleuchtungslicht 12 aus der Lichtquelle 20 austritt. Die Lichtquelle 20 ist als eine Weißlicht-LED ausgebildet, die über ein Steuergerät 26 mit elektrischem Strom aus eine Akkumulator 28 gespeist wird. Für das Abführen von beim Betreiben der Lichtquelle 20 erzeugter Wärme gibt es in der Beleuchtungsvorrichtung 18 eine Kühleinrichtung 30.
Zu bemerken ist, dass die Beleuchtungsvorrichtung als Lichtquelle anstelle einer Weißlicht-LED eine andere elektrische Baugruppe aufweisen kann, die Licht aussendet, oder auch ein Lichtleiter-Austrittsende eines Lichtleiters, der zu dem Lichtleiter-Austrittsende Licht transportiert.
In der Beleuchtungsvorrichtung 18 gibt es einen Lichtwellenleiter 32. Der Lichtwellenleiter 32 ist bevorzugt flexibel. Der Lichtwellenleiter 32 kann allerdings grundsätzlich auch starr sein. Der Lichtwellenleiter 32 der Beleuchtungsvorrichtung 18 kann durch einen Trokar 34 in das Patientenauge 16 eingeführt werden. Die technische Funktion des Lichtwellenleiters 32 ist es, Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle 20 in einen Objektbereich 36 zu führen, um diesen in einem Leuchtfeld 38 auszuleuchten.
Der Lichtwellenleiter 32 ist als eine einzelne Lichtleitfaser ausgebildet. Die Lichtleitfaser kann z.B. eine aus einem organischen Werkstoff, z.B. einem Polymer, insbesondere aus PMMA hergestellte Glasfaser sein. Es ist allerdings auch möglich, dass die Lichtleitfaser aus einem anorganischen Werkstoff, z.B. aus einem Mineralglas besteht. Insbesondere ist es möglich, dass die Lichtleitfaser als ein mit einer das Licht leitenden Flüssigkeit angefüllter Hohlkörper ausgebildet ist.
In einer modifizierten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung 18 kann der Lichtwellenleiter auch ein Faserbündel mit vielen Lichtleitfasern sein. Der Lichtwellenleiter 32 hat einen Lichteintrittsabschnitt 40 mit einer Lichteintrittsfläche 42 und einen Lichtaustrittsabschnitt 44 mit einer Lichtaustrittsfläche 46. Der Lichtwellenleiter 32 hat eine Lichtwellenleiterachse 64, die eine Symmetrieachse des Lichtwellenleiters 32 ist und die zu der Lichteintrittsfläche 42 und die Lichtaustrittsfläche 46 senkrecht steht. Zu bemerken ist, dass bei einer modifizierten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung 18 die Lichteintrittsfläche 42 und die Lichtaustrittsfläche 46 des Lichtwellenleiters 32 zu der Lichtwellenleiterachse 64 geneigt sein kann. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Lichteintrittsfläche 42 und die Lichtaustrittsfläche 46 des Lichtwellenleiters 32 gekrümmte Flächen sind.
Durch den Trokar 34 kann der Lichtwellenleiter 32 der Beleuchtungsvorrichtung 18 in das Innere des Patientenauges 16 eingeführt werden, wobei der Lichtaustrittsabschnitt 44 in dessen Innerem angeordnet ist. Der Endoilluminator 10 mit der Beleuchtungseinrichtung 18 ermöglicht damit das Beleuchten des Objektbereichs 36 in dem Inneren des Patientenauges 16.
Die Beleuchtungsvorrichtung 18 enthält eine Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32, um das Beleuchtungslicht an dem Lichteintrittsabschnitt 40 in den Lichtwellenleiter 32 einzukoppeln. Die Einrichtung 48 hat eine optische Achse 56 und enthält ein erstes optisches System 50 für das Kollimieren des Lichts aus der Lichtquelle 20 und ein weiteres optisches System 52, welches das kollimierte Licht aus der Lichtquelle 20 zu dem Lichteintrittsabschnitt 40 des Lichtwellenleiters 32 lenkt. Die optische Achse 56 ist eine Symmetrieachse des ersten optischen Systems 50 und des weiteren optischen Systems 52. Das erste optische System 50 und das weitere optische System 52 wirken als ein Doppelkollimator 54, der eine optische Achse 56 hat und der die Leuchtfläche 22 der Lichtquelle 20 auf die Lichteintrittsfläche 42 für Licht in dem Lichteintrittsabschnitt 40 des Lichtwellenleiters 32 abbildet. Der die Leuchtfläche 22 der Lichtquelle 20 auf die Lichteintrittsfläche 42 für Licht in dem Lichteintrittsabschnitt 20 des Lichtwellenleiters 32 abbildende Strahlengang 58 mit dem Beleuchtungslicht verläuft zwischen dem ersten optischen System 50 und dem weiteren optischen System 52 zu der optischen Achse 56 parallel. Das erste optische System 50 und das weitere optische System 52 sind in der Beleuchtungsvorrichtung 18 jeweils als eine Linse mit einer positiven Brechkraft ausgebildet.
Zu bemerken ist, dass die Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32 in einer modifizierten Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung 18 ein erstes optisches System 50 und ein weiteres optisches System 52 enthalten kann, das Punkte auf der Leuchtfläche 22 der Lichtquelle 20 auf eine Lichteintrittsfläche 42 in dem Lichteintrittsabschnitt 20 des Lichtwellenleiters 32 mit einem Strahlengang abbildet, dessen Abbildungstrahlen zwischen dem ersten optischen System 26 und dem weiteren optischen System 28 nicht parallel sind.
In der Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32 gibt es eine optische Baugruppe 60, die für das Einstellen der räumlichen Ausdehnung des Leuchtfelds 38 dient. Die optische Baugruppe 60 ist zwischen dem ersten optischen System 50 und dem weiteren optischen System 52 an einer Stelle angeordnet, an der es die optische Wirkung einer Aperturblende hat, die den Aperturwinkel α für Lichtstrahlen durch Verändern einer Durchtrittsöffnung für Licht in einer Wirkfläche festlegt, die von auf der Leuchtfläche 22 der Lichtquelle 20 liegenden Punkten ausgehen und auf die Lichteintrittsfläche 42 an dem Lichteintrittsabschnitt 40 des Lichtleiters 32 gelangen.
Die optische Baugruppe 60 ist als ein LCD-Display ausgebildet und damit einstellbar. Es ermöglicht, die räumliche Ausdehnung des Leuchtfelds 38 und die Intensitätsverteilung für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld 38 zu verändern. Für das Einstellen ist die optische Baugruppe 60 an das Steuergerät 26 in der Beleuchtungsvorrichtung 18 angeschlossen.
Für das Beleuchtungslicht, das durch die Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32 auf die Lichteintrittsfläche 42 in dessen Lichteintrittsabschnitt 40 geführt ist, legt die optische Baugruppe 60 dabei einen Winkelbereich für die Einfallswinkel θ_in fest, unter dem das Beleuchtungslicht in Bezug auf die Lichtwellenleiterachse 64 auf die Lichteintrittsfläche 42 gelangt.
In einer modifizierten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung 10 kann die optische Baugruppe 60 neben dem Einstellen einer räumlichen Ausdehnung des Leuchtfelds 38 für das Einstellen einer spektralen Intensitätsverteilung für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld 38 ausgelegt sein. Zu bemerken ist auch, dass in einer modifizierten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung 10 die optische Baugruppe 60 zwischen dem ersten optischen System 50 und der Lichtquelle 20 oder zwischen dem weiteren optischen System 52 und dem Lichteintrittsabschnitt 40 des Lichtwellenleiters 32 angeordnet sein kann.
Der Endoilluminator 10 hat ein Griffstück 62, das die Beleuchtungsvorrichtung 18 trägt. An dem Griffstück 62 ist ein Bedienorgan 63 angeordnet, das mit dem Steuergerät 26 in der Beleuchtungsvorrichtung 18 wirkungsgekoppelt ist und dazu dient, die Intensität des mittels der Weißlicht-LED der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts und die optische Baugruppe 60 auf eine räumliche Ausdehnung des Leuchtfelds 38 und eine Intensitätsverteilung für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld 38 einzustellen, die von einer Bedienperson gewünscht ist.
Die 2 zeigt die Lichteintrittsfläche 42 an dem Lichteintrittsabschnitt 40 des Lichtleiters 32 mit einem Beleuchtungslicht-Lichtstrahl 65, der unter dem Eintrittswinkel θ_in zu der Lichtwellenleiterachse 64 auf die Lichteintrittsfläche 42 aus einer Richtung einfällt, die in dem kartesischen Koordinatensystem 66 des Lichtwellenleiters in Polarkoordinaten den Azimutwinkel φ_in hat.
Die Lichtleitfaser des Lichtwellenleiters 42 weist ein Kernglas 68 und ein Mantelglas 70 auf, wobei das Kernglas 68 von dem Mantelglas 70 umgeben ist. Die Brechzahl des Mantelglases 70 ist dabei kleiner als die Brechzahl des Kernglases 68. Am Übergang vom Kernglas 68 zum Mantelglas 70 erfährt das Beleuchtungslicht eine Totalreflexion, wenn ein auf die lokale Oberflächennormale 72 bezogener Einfallswinkel β einen Grenzwinkel β_G unterschreitet. Dieses Phänomen bewirkt, dass Beleuchtungslicht in dem Lichtwellenleiter 32 von dem Lichteintrittsabschnitt 40 zu dem Lichtaustrittsabschnitt 22 geleitet wird.
Die 3 erläutert den Zusammenhang des Eintrittswinkels θ_in und des Austrittswinkels θ_out für Lichtstrahlen 71 mit Beleuchtungslicht, das durch den Lichtwellenleiter 32 geführt ist. Die Erfindung nutzt hier einerseits aus, dass bei dem unter dem Eintrittswinkel θ_in auf die Lichteintrittsfläche 42 einfallenden Beleuchtungslicht der Austrittswinkel θ_out für das Beleuchtungslicht dem Eintrittswinkel θ_in entspricht. Andererseits nutzt die Erfindung hier aus, dass der auf ein lichtleiterfestes Koordinatensystem 66 bezogene Azimutwinkel φ_in eines Lichtstrahls mit Beleuchtungslicht, der auf die Eintrittsfläche 42 auftrifft, anders als der Eintrittswinkel θ_in beim Durchtritt durch den Lichtwellenleiter 32 aufgrund der Krümmung der optisch wirksamen Grenzfläche zwischen dem Kernglas und dem Mantelglas des Lichtwellenleiters 32 und der großen Zahl der an diesen erfolgenden Reflexionen nicht erhalten bleibt, sondern eine Durchmischung erfährt, die an der Lichtaustrittsfläche 44 des Lichtwellenleiters 32 im Wesentlichen zu einer Gleichverteilung des Azimutwinkels φ_out in einem kartesischen Koordinatensystem 72 an der Lichtaustrittsfläche 44 des Lichtwellenleiters 32 in Polarkoordinaten führt.
Die Folge ist, dass bei dem Lichtwellenleiter 32 ein unter dem Eintrittswinkel θ_in einfallender Lichtstrahl mit Beleuchtungslicht in dem Objektbereich 36 in einer zu der Lichtwellenleiterachse 64 senkrechten Leuchtfeldebene 35 ein Leuchtfeld 38 in der Form eines zu der Lichtwellenleiterachse 18 koaxialen Kreises erzeugt, dessen Radius r von dem Eintrittswinkel θ_in abhängt.
Die Erfindung nutzt hier darüber hinaus aus, dass, wie die 4 zeigt, das von Lichtstrahlen mit Beleuchtungslicht hervorgerufene Leuchtfeld 38 in einer zu der Lichtwellenleiterachse 64 senkrechten Ebene, die an unterschiedlichen Orten unter dem Eintrittswinkel θ_in auf die Lichteintrittsfläche 42 des Lichteintrittsabschnitts 40 des Lichtwellenleiters 32 auftreffen, gegenüber dem Abstand a des Orts von der Lichtleiterwellenachse 64 invariant ist, an dem ein Lichtstrahl mit Beleuchtungslicht auf die Lichteintrittsfläche 42 des Lichteintrittsabschnitts 40 des Lichtwellenleiters 32 auftrifft.
Die Erfindung nutzt hier außerdem aus, dass, wie die 5 zeigt, ein Bündel 73 von Lichtstrahlen mit Beleuchtungslicht, das den Aperturwinkel α_in hat und das unter einem mittleren Einfallswinkel θ_in auf die Lichteintrittsfläche 42 des Lichteintrittsabschnitts 40 des Lichtwellenleiters 32 auftrifft, in einer zu der Lichtwellenleiterachse 64 senkrechten Leuchtfeldebene 35 ein Leuchtfeld 38 in der Form eines zu der Lichtwellenleiterachse 64 koaxialen Kreisrings mit einem Außenradius r_out und einem Innenradius r_in erzeugt, bei dem die Ringbreite b_r = r_out - r_in mit zunehmendem Aperturwinkel α_in bis auf eine Ringbreite b_rmax anwächst und bei dem der mittlere Radius r_R = ½ (r_in + r_out) mit wachsendem Einfallswinkel θ_in bis auf einen mittleren Radius r_Rmax ansteigt, bei dem die Lichtstrahlen nicht mehr vollständig in den Lichtwellenleiter 32 eingekoppelt werden.
Diese Abhängigkeit hat zur Folge, dass, wie die 6 zeigt, ein Bündel von Lichtstrahlen mit Beleuchtungslicht, das den Aperturwinkel α_in hat und das unter einem mittleren Einfallswinkel θ_in ≈ 0° auf die Lichteintrittsfläche 42 des Lichteintrittsabschnitts 40 des Lichtwellenleiters 32 auftrifft, in einer zu der Lichtwellenleiterachse 64 senkrechten Leuchtfeldebene 35 ein Leuchtfeld 38 in der Form eines zu der Lichtwellenleiterachse 18 koaxialen Kreisfläche erzeugt, deren Radius r mit einem zunehmendem Aperturwinkel α bis auf einen Grenzwert r_max ansteigt, bei dem die Lichtstrahlen nicht mehr vollständig in den Lichtwellenleiter 32 eingekoppelt werden.
Zu bemerken ist, dass sich die vorstehend beschriebenen, von dem Eintrittswinkel θ_in für die Beleuchtungslicht-Lichtstrahlen auf die Lichteintrittsfläche 42 in Bezug auf die Lichtwellenleiterachse 64 abhängigen Leuchtfelder 38 in entsprechender Weise auch bei einem Lichtwellenleiter einstellen, der ein Bündel aus Glasfasern enthält.
Zu bemerken ist auch, dass sich die vorstehend beschriebenen, von dem Eintrittswinkel θ_in für die Beleuchtungslicht-Lichtstrahlen auf die Lichteintrittsfläche 42 in Bezug auf die Lichtwellenleiterachse 64 abhängigen Leuchtfelder 38 in entsprechender Weise auch bei einem Lichtwellenleiter einstellen, der einen Lichtaustrittsabschnitt mit einer gekrümmten Austrittsfläche für das Beleuchtungslicht hat.
Vor diesem Hintergrund genügt die lokale spektrale Intensität I (r,ϑ) für das Beleuchtungslicht der Wellenlänge ϑ in einem zu der Lichtwellenleiterachse 64 senkrechten Ebene angeordneten Leuchtfeld der folgenden Beziehung: $I (r, ϑ) = \int_{r} \int_{φ} F [L (r, φ, ϑ) \cdot O (r, φ, ϑ)] d r d φ$
wobei L(r, φ, ϑ) die lokale spektrale Intensität des Beleuchtungslichts aus der Lichtquelle 20 in der zu der optischen Achse 56 des Doppelkollimators 54 senkrechten Wirkfläche 61 der optischen Baugruppe 60 in auf die optische Achse 56 bezogenen Polarkoordinaten r, φ beschreibt, O (r, φ, ϑ) die optische Übertragungsfunktion der optischen Baugruppe 60 ist und F [L(r, φ, ϑ). O (r, φ, ϑ)] die spektrale Intensität und den Radius des von einem Lichtstrahl mit Beleuchtungslicht hervorgerufenen Kreisrings in der zu der Lichtwellenleiterachse 64 senkrechten Ebene mit dem Leuchtfeld angibt.
Für die lokale Intensität I (r) für das Beleuchtungslicht in der zu der Lichtwellenleiterachse 64 senkrechten Ebene gilt dann: $I (r) = \int_{ϑ} I (r, ϑ) d ϑ$
Vorstehende Relationen zeigen, dass durch eine geeignete Wahl der optischen Übertragungsfunktion O (r, φ, ϑ) der optischen Baugruppe 60 für eine gegebene lokale spektrale Intensität L(r, φ, ϑ) des Beleuchtungslichts aus der Lichtquelle 20 in der zu der optischen Achse 56 des Doppelkollimators 54 senkrechten Wirkfläche 61 eine gewünschte Intensität I (r) bzw. eine gewünschte lokale spektrale Intensität I (r, ϑ) für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld 38 eingestellt werden kann.
Für das Festlegen einer gewünschten Intensität I (r) bzw. einer gewünschten lokalen spektralen Intensität I (r, 19) für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld 38 kann die optischen Übertragungsfunktion O (r, φ, ϑ) der optischen Baugruppe 60 insbesondere zu der optischen Achse 56 des Doppelkollimators 54 asymmetrisch sein.
Die 7 zeigt die Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32 bei einer ersten Einstellung der optischen Baugruppe 60. Die Einstellung der optischen Baugruppe 60 hat hier die optische Übertragungsfunktion einer Blende, die eine kreisförmige, zu der optischen Achse 56 des ersten optischen Systems 50 und des weiteren optischen Systems 52 koaxiale Blendenöffnung mit dem Radius R hat. Die optische Baugruppe 60 definiert damit den Aperturwinkel α_L der von einem Punkt auf der Leuchtfläche 22 ausgesendeten Lichtstrahlen in einer Weise, dass die Lichtstrahlen auf die Lichteintrittsfläche 42 bei einem Öffnungswinkel α_in unter dem mittleren Einttrittswinkel θ_in ≈ 0° zu der Lichtwellenleiterachse 64 auftreffen.
Bei dieser Einstellung der optischen Baugruppe 60 wird in einer zu der Lichtwellenleiterachse 64 senkrechten Leuchtfeldebene 35 ein kreisförmiges Leuchtfeld mit der in der 8 gezeigten rotationssymmetrischen, gaußförmigen Intensitätsverteilung 74 für das Beleuchtungslicht hervorgerufen.
In der 9 ist die Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32 bei einer von der ersten Einstellung verschiedenen zweiten Eistellung der optischen Baugruppe 60 zu sehen. Die Einstellung der optischen Baugruppe 60 hat hier die optische Übertragungsfunktion der in der 10 gezeigten Blende 76 mit lichtundurchlässigen Flächen, die mittels Schraffuren kenntlich gemacht sind. Die Blende 76 hat dabei eine zu der optischen Achse 56 des ersten optischen Systems 50 und des weiteren optischen Systems 52 asymmetrische Form. Die Blende 76 weist eine zu der optischen Achse 56 koaxiale kreisförmige Blendenöffnung auf. Zwischen dem auf der optischen Achse 56 liegenden Kreiszentrum der Blendenöffnung und einem Punkt auf dem Rand der kreisförmigen Blendenöffnung ist eine durch eine konvexe Randkurve begrenzte lichtundurchlässigen Fläche mit einer Blatt- oder Herzform erstreckt, die eine zu einer das Kreiszentrum und den Rand der Blendenöffnung senkrecht schneidende Symmetrieachse für eine Spiegelsymmetrie hat. Diese lichtundurchlässige Fläche ist von dem Kreiszentrum der Blendenöffnung ausgehend zu dem Punkt auf dem Rand der kreisförmigen Blendenöffnung hin tropfenförmig verjüngt.
Die optische Übertragungsfunktion der Blende 76 hat zur Folge, dass die Lichtstrahlen auf die Lichteintrittsfläche 42 unter einem mittleren Eintrittswinkel θ_in > 0° auftreffen und in einer zu der Lichtwellenleiterachse 64 senkrechten Leuchtfeldebene 35 ein kreisförmiges Leuchtfeld mit einer in der 11 gezeigten Intensitätsverteilung 74 für das Beleuchtungslicht hervorrufen. Die Intensitätsverteilung 74 ist zu der Lichtwellenleiterachse 64 rotationssymmetrisch und dabei innerhalb des Radius r_c von dem Radius r unabhängig, so dass das Leuchtfeld hier homogen ist. Durch Einstellen der optischen Baugruppe 60 in der Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts kann eine Intensitätsverteilung für Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld definiert werden.
Die 12 zeigt eine weitere Blende 76', die eine optische Übertragungsfunktion hat, die, wenn sie mittels der Baugruppe 60 in der in 9 gezeigten Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32 eingestellt wird, die gleiche Intensitätsverteilung für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld 38 des in der 1 gezeigten Endoilluminators hervorruft, wie die optische Übertragungsfunktion der Blende 74.
Die Blende 76' hat eine Durchtrittsöffnung für Licht, die zum einen durch einen umfänglich geschlossenen Blendenrand 77 begrenzt ist, der um ein zu der optischen Achse 56 koaxiales Blendenzentrum verläuft, und zum anderen durch wenigstens eine durchgehende zwischen dem Blendenrand und dem Zentrum erstreckte Abblendfläche 79.
In der 13 ist eine weitere Blende 76" zu sehen, die eine optische Übertragungsfunktion hat, die, wenn sie mittels der Baugruppe 60 in der in 9 gezeigten Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32 eingestellt wird, die gleiche Intensitätsverteilung für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld 38 des in der 1 gezeigten Endoilluminators hervorruft, wie die optische Übertragungsfunktion der Blende 74.
Die Blende 76" hat eine Durchtrittsöffnung für Licht, die zum einen durch einen umfänglich geschlossenen Blendenrand 77 begrenzt ist, der um ein zu der optischen Achse 56 koaxiales Blendenzentrum verläuft, und zum anderen durch wenigstens eine zwischen dem Blendenrand und dem Zentrum angeordnete Abblendfläche 79.
Die 14 zeigt eine weitere Blende 76''', die eine optische Übertragungsfunktion hat, die, wenn sie mittels der Baugruppe 60 in der in 9 gezeigten Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32 eingestellt wird, die gleiche Intensitätsverteilung für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld 38 des in der 1 gezeigten Endoilluminators hervorruft, wie die optische Übertragungsfunktion der Blende 74.
Die optischen Übertragungsfunktionen der Blenden 76, 76', 76'' und 76''' sind jeweils auf einer kreisförmigen Wirkfläche der Blenden definiert, die ein Kreiszentrum hat. Die definierte optische Übertragungsfunktion der Blenden nimmt in einem jeden ausgewählten kreisringförmigen, zu dem Kreiszentrum der Wirkfläche koaxialen Abschnitt Werte an, für die das über den Azimutwinkel gebildete Mittel dem gleichen Übertragungsfunktion-Kreisring-Mittelwert in dem ausgewählten kreisringförmigen Abschnitt der Wirkfläche entspricht.
Zu bemerken ist, dass bei einer modifizierten Ausführungsform des Endoilluminators 10 eine optische Baugruppe 60 vorgesehen sein kann, die neben der Funktionalität, die räumliche Ausdehnung eines Leuchtfelds 38 zu definieren, das mit Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle 20 ausgeleuchtet wird, die Funktionalität eines Filters für das Filtern des Beleuchtungslichts hat, das mittels der Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32 geführt wird.
Z.B. kann die optische Baugruppe 60 die Funktionalität eines Graufilters haben, das die Intensität des Beleuchtungslichts in Abhängigkeit des Orts einstellen, an dem die Lichtstrahlen mit Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle 20 die optische Baugruppe 60 durchsetzen. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die optische Baugruppe 60 die Funktionalität eines Farbfilters hat, das die spektrale Zusammensetzung des Beleuchtungslichts in Abhängigkeit des Orts einstellt, an dem die Lichtstrahlen mit Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle 20 die optische Baugruppe 60 durchsetzen. Die optische Baugruppe 60 kann hierfür ein in dem Strahlengang für das Beleuchtungslicht angeordnetes Farb-LCD-Display aufweisen. Auf diese Weise ist es z.B. möglich, in dem Objektbereich 36 ein durch Verstellen der optischen Baugruppe 60 veränderbares Leuchtfeld 38 mit Abschnitten zu erzeugen, in dem das Beleuchtungslicht aufgrund seiner spektralen Zusammensetzung das Fluoreszieren eines einem Patienten zugeführten Farbstoffs hervorrufen oder auch unterdrückt werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, durch Einstellen einer spektralen Zusammensetzung für das Beleuchtungslicht durch Einstellen der optischen Baugruppe 60 eine Farbtemperatur für das der Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld zu definieren, die dort auch lokal unterschiedlich sein kann. Auf diese Weise kann eine insbesondere bereichsweise steuerbare, RGB ähnliche Lichtfarbeinstellung geschaffen werden, wobei nicht nur eine Farbtemperatur sondern auch Farbeindrücke verändert und/oder ein Farbwiedergabeindex (CRI) präzise eingestellt bzw. angepasst werden kann.
Die 15 zeigt einen weiteren Endoilluminator 10'. Soweit die Baugruppen und Elemente des Endoilluminators 10' den Baugruppen und Elementen des Endoilluminators 10 funktional entsprechen, sind diese durch die gleichen zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht. Der Endoilluminator 10' enthält hier eine Beleuchtungsvorrichtung 18 mit einer optischen Baugruppe 60', die als ein Digital-Mirror-Array mit Mikrospiegeln ausgebildet ist. Die Beleuchtungsvorrichtung 18 weist eine Lichtfalle 78 auf, in die das Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle 20 bei einer entsprechender Einstellung der Mikrospiegel reflektiert werden kann, und enthält einen Umlenkspiegel 80, der das Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle 20 zu der optischen Baugruppe 60' lenkt. Die optische Baugruppe 60' hat eine zu der optischen Achse 56 der Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32 geneigte Wirkfläche 61, in der die Mikrospiegel des Digital-Mirror-Array das Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle 20 entsprechend ihrer Einstellung in die Lichtfalle 78 oder durch das weitere optische System 52 in den Lichtwellenleiter 32 reflektieren.
Zusammenfassen sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzuhalten: Eine Beleuchtungsvorrichtung 18 für das Beleuchten eines Objektbereichs 36 hat eine Lichtquelle 20 für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht. Die Beleuchtungsvorrichtung 18 weist einen Lichtwellenleiter 32 auf, der einen Lichteintrittsabschnitt 40 und einen Lichtaustrittsabschnitt 44 hat, aus dem Beleuchtungslicht 12 in den Objektbereich 36 in ein Leuchtfeld 38 gelangen kann. Die Beleuchtungsvorrichtung 18 enthält eine Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32, um das Beleuchtungslicht an dem Lichteintrittsabschnitt 44 in den Lichtwellenleiter 32 einzukoppeln. Die Einrichtung 48 für das Zuführen des von der Lichtquelle 20 bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter 32 weist eine optische Baugruppe 60, 60' auf, das in dem Objektbereich 36 eine räumliche Ausdehnung des Leuchtfelds 38 definiert.
Bezugszeichenliste

10, 10': Endoilluminator
12: Beleuchtungslicht
14: Inneres
16: Patientenauge
18: Beleuchtungsvorrichtung
20: Lichtquelle
22: Leuchtfläche
24: Leuchtflächenebene
26: Steuergerät
28: Akkumulator
30: Kühleinrichtung
32: Lichtwellenleiter
34: Trokar
35: Leuchtfeldebene
36: Objektbereich
38: Leuchtfeld
40: Lichteintrittsabschnitt
42: Lichteintrittsfläche
44: Lichtaustrittsabschnitt
46: Lichtaustrittsfläche
48: Einrichtung für das Zuführen von Beleuchtungslicht
50: erstes optisches System
52: weiteres optisches System
54: Doppelkollimator
56: optische Achse
58: Strahlengang
60, 60': optische Baugruppe
61: Wirkfläche
62: Griffstück
63: Bedienorgan
64: Lichtwellenleiterachse
65: Beleuchtungslicht-Lichtstrahl
66: Koordinatensystem
68: Kernglas
70: Mantelglas
71: Lichtstrahlen
72: Oberflächennormale
73: Bündel
74: Intensitätsverteilung
76, 76', 67'', 76''': Blende
77: Blendenrand
78: Lichtfalle
79: Abblendfläche
80: Umlenkspiegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 11172560 B2 [0002]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (18) für das Beleuchten eines Objektbereichs (36), mit einer Lichtquelle (20) für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht (12), mit einem Lichtwellenleiter (32), der einen Lichteintrittsabschnitt (40) und einen Lichtaustrittsabschnitt (44) hat, aus dem Beleuchtungslicht in den Objektbereich (36) in ein Leuchtfeld (38) gelangen kann; und mit einer Einrichtung (48) für das Zuführen des von der Lichtquelle (20) bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter (32), um das Beleuchtungslicht an dem Lichteintrittsabschnitt (40) in den Lichtwellenleiter (32) einzukoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (48) für das Zuführen des von der Lichtquelle (20) bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter (32) eine optische Baugruppe (60, 60') enthält, die in dem Objektbereich (36) eine räumliche Ausdehnung des Leuchtfelds (38) definiert.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe (60, 60') für das Verändern der räumlichen Ausdehnung des Leuchtfelds (38) einstellbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe (60, 60') als eine einstellbare Blende (76, 76', 76'', 76''') mit einer Durchtrittsöffnung für Licht wirkt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnung für Licht durch einen umfänglich geschlossenen Blendenrand (77) begrenzt ist, der um ein Blendenzentrum verläuft, und durch wenigstens eine zwischen dem Blendenrand (77) und dem Zentrum erstreckte durchgehende Abblendfläche (79) und/oder durch eine zwischen dem Blendenrand (77) und dem Zentrum angeordnete Abblendfläche (79) begrenzt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe (60, 60') in dem Objektbereich (36) eine Intensitätsverteilung für Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld (38) definiert und für das Verändern der Intensitätsverteilung für Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld (38) ausgelegt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe (60) eine einstellbare Graufilterfunktion hat.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Graufilterfunktion auf einer Wirkfläche (61) der optischen Baugruppe unterschiedlich ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Baugruppe (60) die spektrale Zusammensetzung für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld (38) definiert.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe (60) für das Verändern der spektralen Zusammensetzung für das Beleuchtungslicht in dem Leuchtfeld (38) ausgelegt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe (60) auf einer Wirkfläche (61) die spektrale Zusammensetzung für das Beleuchtungslicht unterschiedlich einstellt.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe (60, 60') ein wenigstens abschnittsweise homogenes Leuchtfeld (38) in einer zu einer Lichtwellenleiterachse (64) senkrechten Leuchtfeldebene (35) definiert.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe (60, 60') eine auf einer kreisförmigen Wirkfläche (61) mit einem Kreiszentrum definierte optische Übertragungsfunktion hat, die in einem jeden ausgewählten kreisringförmigen, zu dem Kreiszentrum der Wirkfläche koaxialen Abschnitt Werte annimmt, für die das über den Azimutwinkelbereich 0 ≤ φ ≤ 2π gebildete Mittel einem vorgegebenen Übertragungsfunktion-Kreisring-Mittelwert in dem ausgewählten kreisringförmigen Abschnitt der Wirkfläche entspricht.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe (60, 60') eine punktweise einstellbare optische Übertragungsfunktion hat und/oder dass die optische Baugruppe (60, 60') eine auf einer Wirkfläche (61) definierte optische Übertragungsfunktion hat, die zu einer optischen Achse (56) der Einrichtung (48) für das Zuführen des von der Lichtquelle (20) bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter (32) asymmetrisch ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (48) für das Zuführen des von der Lichtquelle (20) bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter (32) ein erstes optisches System (50) für das Kollimieren des Beleuchtungslichts der Lichtquelle (20) und ein weiteres optisches System (52) für das Einkoppeln des Beleuchtungslichts in den Lichtwellenleiter (32) aufweist, wobei die optische Baugruppe (60) zwischen dem ersten optischen System (50) und dem weiteren optischen System (52) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste optische System (50) für das Kollimieren des Beleuchtungslichts der Lichtquelle (20) und das weitere optische System (52) für das Einkoppeln des Beleuchtungslichts in den Lichtwellenleiter (32) eine gemeinsame optische Achse (56) haben.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (18) eine zu der optischen Achse (56) koaxiale Lichtwellenleiterachse (32) hat.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe (60, 60') in einem parallelen Strahlengang für das Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (24) für das Zuführen des von der Lichtquelle (16) bereitgestellten Beleuchtungslichts an den Lichtwellenleiter (18) eine Leuchtfläche (22) der Lichtquelle (20) auf eine Lichteintrittsfläche (42) an einem Lichteintrittsabschnitt (40) des Lichtwellenleiters (32) abbildet.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe ein Liquid Crystal Display (LCD) und/oder ein Farb-Liquid Crystal Display (Farb LCD) und/oder ein Micromirror-Array aufweist.
Endoilluminator für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht in dem Inneren eines Patientenauges (14) mit einer Beleuchtungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (18) wenigstens eine durch eine Öffnung in das Patientenauge (14) einführbare Lichtleitfaser enthält.