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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, sowie ein Verfahren zum Erhöhen der Schärfe eines mittels eines Mikroskops von einem Objekt gewonnen Bildes.
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Mikroskope finden überall dort Anwendung, wo die Fähigkeiten des menschlichen Auges wegen der geringen Abmessungen der zu beobachtenden Objekte bzw. Strukturen nicht ausreichen, um die Beobachtung durchzuführen. Ein Hauptanwendungsgebiet für Mikroskope bildet die Medizin, wo sie bspw. als medizinische Untersuchungsgeräte und Operationsmikroskope in mannigfaltiger Form Verwendung finden.
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Aus
WO 03/022140 A2 , aus
US 5,949,521 A und aus
US 6,331,059 B1 sind Mikroskope bekannt, die mit adaptiven Optiken ausgestattet sind, mit denen Abbildungsfehler des Auges ausgeglichen werden können. Die adaptiven Optiken basieren auf einem Referenzstrahl, der ein Bild auf der Retina erzeugt, welches dann detektiert und für das Anpassen der adaptiven Optik ausgewertet wird.
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Mikroskope weisen jedoch insbesondere bei hohen Vergrößerungen nur eine geringe Schärfentiefe auf, d.h. sie können nur Strukturen in einem begrenzten Tiefenbereich scharf abbilden. Stellt das abzubildende Objekt keine ebene Fläche dar, so kann es vorkommen, dass im vom Mikroskop erzeugten Bild nur Teilbereiche des Objekts scharf abgebildet werden. So verhindert bspw. beim Betrachten des Augenhintergrundes (Fundus) mittels eines Operationsmikroskops mit Fundusbetrachtungseinrichtung die konkave Wölbung des Augenhintergrundes bei hoher Vergrößerung die gleichzeitige scharfe Darstellung des Bildzentrums und der Randzonen. Ebenso verhindert beim Betrachten eines näherungsweise als zylinderförmig anzusehenden Nervs oder Blutgefäßes mittels eines Operationsmikroskops die zylinderförmige Wölbung der Nervenoberfläche bzw. der Blutgefäßoberfläche eine gleichzeitige scharfe Darstellung der gesamten sichtbaren Zylinderoberfläche. Dies ist besonders störend, wenn Nerven oder Blutgefäße bei Operationen dicht zusammengenäht werden müssen (Anstomose). Der Chirurg sieht in solch einem Fall stets nur einen Teil des Nahtgebiets scharf und muss während des Nähens nachfokussieren.
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Eine übliche Maßnahme, die Schärfentiefe und damit die Bildqualität erhöhen, ist das Verringern des Öffnungswinkels des von einem Objektpunkt ausgehenden Strahlenbündels, also das Reduzieren der Apertur des Mikroskops mittels einer Aperturblende. Eine Reduktion der Apertur hat jedoch auch ein geringeres Auflösungsvermögen des Mikroskops zu Folge, so dass detaillierte Strukturen schlechter zu erkennen sind. Der Möglichkeit, die Apertur zu reduzieren, um die Schärfentiefe zu erhöhen, werden daher durch die benötigte bzw. gewünschte Auflösung des Mikroskops Grenzen gesetzt.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Mikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, zur Verfügung zu stellen, das eine bessere Bildqualität ermöglicht. Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem sich die Bildqualität eines Mikroskops verbessern lässt.
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Die erste Aufgabe wird durch ein Mikroskop nach Anspruch 1 gelöst, die zweite Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 22. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßes Mikroskop zum Beobachten eines Objekts, das insbesondere ein Operationsmikroskop sein kann, umfasst eine Optik zum Erzeugen eines Bilds des Objekts, wobei die Optik eine in einer Zwischenbildebene im Strahlengang befindliche Spiegelfläche umfasst. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die Spiegelfläche derart an die Struktur des beobachteten Objekts angepasst oder anpassbar ist, dass aus der Ortsausdehnung des Objekts resultierende Abbildungsfehler ausgeglichen werden. Dabei ist die Spiegeloberfläche im Maßstab des Zwischenbildes am Ort des Spiegels invers zur Struktur des Objekts ausgebildet oder verformbar.
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Das Anpassen der Spiegelfläche führt dazu, dass Objektabschnitte aus unterschiedlichen Tiefenbereichen des Objekts nach der Reflexion durch die Spiegelfläche auf einer gemeinsamen Bildebene dargestellt werden. Auf diese Weise wird zwar die Schärfentiefe der Mikroskopoptik nicht erhöht, jedoch ist die Wirkung auf das von der Optik erzeugte Bild, und damit für den das Bild betrachtenden Beobachter, so, als ob eine höhere Schärfentiefe der Mikroskopoptik vorhanden wäre. Ein Verringern der Apertur zum Erhöhen der Schärfentiefe ist dann nicht nötig. Besonders effektiv an die Objektstruktur anpassen lässt sich die Spiegelfläche, wenn sie in der Zwischenbildebene oder in der Nähe der Zwischenbildebene angeordnet ist.
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Das Mikroskop kann eine ein Spiegelelement umfassende Einstellvorrichtung zum Anpassen der im Strahlengang befindlichen Spiegelfläche an die Objektstruktur aufweisen. Die Spiegelfläche ist dann Teil des Spiegelelements. Diese Ausführungsform bietet die Möglichkeit, die Form der im Strahlengang befindlichen Spiegelfläche ohne großen mechanischen und/oder elektronischen Aufwand veränderbar auszugestalten. Zum Verändern der Spiegelfläche muss dann lediglich das Spiegelelement ausgetauscht werden. Insbesondere kann die Einstellvorrichtung ein Spiegelelement mit zwei oder mehr Spiegelflächen und eine Wechseleinrichtung zum Wechseln der im Strahlengang befindlichen Spiegelfläche gegen eine andere Spiegelfläche des Spiegelelements umfassen. Der Wechsel der im Strahlengang befindlichen Spiegelfläche ist in dieser Ausgestaltung ohne Austausch des Spiegelelements möglich.
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Das Spiegelelement kann bspw. als eine mindestens zwei Spiegelflächen umfassende Revolverscheibe ausgestaltet sein, die derart um eine Achse drehbar angeordnet ist, dass die Spiegelflächen wechselweise in den Strahlengang gedreht werden können. Die Wechseleinrichtung ist dann eine Dreheinrichtung zum Drehen der Revolverscheibe.
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Zum Anpassen der Spiegelfläche an das betrachtete Objekt wird diejenige Spiegelfläche in den Strahlengang eingebracht, deren Form am besten an das Objekt angepasst ist. Da das Spiegelelement nur eine begrenzte Zahl von Spiegelflächen aufnehmen kann, sind die Spiegelflächen vorzugsweise in ihrer Grundform bereits an das mit dem Mikroskop zu betrachtende Objekt angepasst, insbesondere weisen sie in ihrer Grundform bereits ein gegenüber dem Objektprofil inverses Profil auf. Beispielsweise zum Betrachten des konkav gewölbten Augenhintergrundes weisen die Spiegelflächen vorzugsweise konvexe Wölbungen auf, die sich z.B. durch den Krümmungsradius ihrer Wölbung voneinander unterscheiden. Zum Betrachten näherungsweise zylinderförmiger Strukturen, wie etwa Nerven oder Blutgefäße, können bspw. Planspiegel mit unterschiedlichen zylinderförmigen Vertiefungen bzw. Einsenkungen Verwendung finden. In diesem Fall ist es außerdem vorteilhaft, wenn die Spiegelflächen um eine zur Spiegelfläche senkrechte Achse drehbar sind. Dadurch lässt sich die Orientierung der zylinderförmigen Vertiefung mit der Orientierung der betrachteten zylinderförmigen Struktur in Übereinstimmung bringen.
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Besonders flexibel einsetzbar ist das mit dem Spiegelelement ausgestattete Mikroskop, wenn das Spiegelelement auswechselbar gestaltet ist. Es können dann für ein Mikroskop Spiegelelemente zur Verfügung gestellt werden, deren Spiegelflächen jeweils an ein bestimmtes zu betrachtendes Objekt angepasst sind. Durch den Wechsel des Spiegelelementes lässt sich das Mikroskop so an verschiedene zu betrachtende Objekte anpassen.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Spiegelfläche verformbar ausgestaltet. Die Einstellvorrichtung umfasst dann eine Verformvorrichtung zum Verformen der Spiegelfläche. In dieser Ausführungsform kann die Spiegelfläche besonders flexibel an die betrachtete Struktur angepasst werden, da sie auf keine Grundform festgelegt und daher frei verformbar ist. Insbesondere wenn die Verformvorrichtung eine Vielzahl von Aktuatoren zum jeweils lokalen Einwirken auf die Spiegelfläche umfasst, ist die Spiegelfläche auch an Strukturen mit komplexen und unregelmäßigen Profilen anpassbar. Je höher die Zahl der Aktuatoren ist, desto genauer lässt sich die Spiegelfläche an das Objektprofil anpassen.
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Das Anpassen an das Objektprofil kann automatisch erfolgen, wenn eine Spiegelansteuerung zum Ausgeben eines Steuersignals an die Verformvorrichtung in Abhängigkeit von einem an der Spiegelansteuerung anliegenden Eingangssignal sowie ein Abstandssensor vorhanden sind. Der Abstandssensor dient dabei zum Ermitteln des Abstands zwischen einem Objektpunkt und einem Bezugspunkt oder einer Bezugsfläche und zum Ausgeben eines Abstandssignals auf der Basis des ermittelten Abstandes an die Steuereinrichtung als deren Eingangssignal. Durch das Messen der Abstände einer Anzahl von Objektpunkten von bspw. einer Referenzfläche des Abstandssensors lassen sich das Profil der beobachteten Struktur und entsprechende Steuersignale für das Anpassen der Spiegelfläche ermitteln.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung kann zum Ausgleichen von nicht auf der Ortsausdehnung des Objekts beruhenden Abbildungsfehlern (höherer Ordnung), thermischen Einflüssen etc. außerdem eine adaptive Optik vorhanden sein. Die adaptive Optik kann einen adaptiven Spiegel, eine Spiegelsteuerung, die den adaptiven Spiegel in Abhängigkeit von einem Eingangssignal steuert, und einen Wellenfrontdeformationssensor, insbesondere einen Hartmannsensor, zum Ermitteln der Wellenfrontdeformation des einfallenden Objektlichtes und zum Ausgeben eines Deformationssignals als Eingangssignal an die Spiegelsteuerung umfassen. Die Spiegelsteuerung steuert den adaptiven Spiegel dann anhand des Deformationssignals derart an, dass durch die Spiegelform ein Ausgleich bspw. von Abbildungsfehlern erfolgt. Diese Ausgestaltung ist auch bei Mikroskopen anwendbar, die keine Einrichtung zum Anpassen einer Spiegelfläche an die Form des betrachteten Objekts aufweisen.
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In einer Ausgestaltung der adaptiven Optik ist ein Aufteiler zum Auskoppeln eines Wellenlängenbereiches, vorzugsweise eines nicht sichtbaren Wellenlängenbereiches, insbesondere des infraroten Wellenlängenbereiches, aus dem Strahlengang vorhanden, der derart in der Optik angeordnet ist, dass der ausgekoppelte Wellenlängenbereich dem Wellenlängendeformationssensor zugeführt wird. Dies ermöglicht insbesondere das Ermitteln der Wellenlängendeformation, ohne Intensitätsverlust im sichtbaren Wellenlängenbereich.
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In einer besonderen Ausgestaltung kann die adaptive Optik die Verformvorrichtung zusammen mit der verformbaren Spiegelfläche umfassen. Die Steuerung eines derartigen Spiegels erfolgt dann anhand des Deformationssignals und des Abstandssignals.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Information für den Wellenfrontdeformationssensor bspw. im infraroten Wellenlängenbereich über eine spezielle Schicht, bspw. eine teildurchlässige Schicht, an einer reflektierenden Spiegelfläche der Mikroskopoptik ausgekoppelt. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für Operationsmikroskope mit Abbildungssystemen zur Bildaufrichtung bzw. zum Pupillentausch, da in diesen die Beobachtungsstrahlengänge mehrfach gespiegelt werden (z.B. durch entsprechende Prismensysteme) und somit genügend Möglichkeiten zum Auskoppeln der Information vorhanden sind.
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Der adaptive Spiegel oder die Spiegelfläche können in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gleichzeitig zum Fokussieren Verwendung finden.
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Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Erhöhen der Bildqualität, insbesondere der Schärfe, eines mittels eines Mikroskops von einem Objekt gewonnen Bildes zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen einer Spiegelfläche im Strahlengang des Mikroskops in oder in der Nähe der Zwischenbildebene; Ermitteln des Objektprofils und Anpassen der Spiegelfläche an das ermittelte Objektprofil derart, dass Abbildungsfehler aufgrund der Ortsausdehnung des Objekts ausgeglichen werden. Dabei wird die Spiegelfläche derart an das Objektprofil angepasst, dass sie dem inversen Profil des beobachteten Objekts im Maßstab des Zwischenbildes am Ort des Spiegels entspricht. Dies ist jedoch nicht so zu verstehen, dassdie Spiegelfläche im Maßstab des Zwischenbildes dem exakten inversen Profil des Objekts entsprechen muss. Vielmehr kann auch bereits eine Verbesserung der Bildqualität erzielt werden, wenn das Profil der Spiegelfläche lediglich näherungsweise dem inversen Profil des Objekts entspricht, d.h. das Profil der Spiegelfläche etwas vom tatsächlichen inversen Profil des betrachteten Objekts abweicht, bspw. dadurch, dass das Profil der Spiegelfläche nicht exakt im Maßstab des Zwischenbilds dem inversen Profil des Objektes entspricht oder die Form des Profils durch die Spiegelfläche nur näherungsweise verwirklicht ist.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Objektabschnitte aus unterschiedlichen Tiefenbereichen des Objekts nach der Reflexion durch die Spiegelfläche auf einer gemeinsamen Bildebene dargestellt werden. Zwar wird so die Schärfentiefe der Mikroskopoptik nicht erhöht, jedoch ist die Wirkung auf das von der Optik erzeugte Bild, und damit für den das Bild betrachtenden Beobachter, so, als ob eine höhere Schärfentiefe der Mikroskopoptik vorhanden wäre. Zum Ermitteln des Objektprofils kann insbesondere der Abstand ausgewählter Punkte des Objekts relativ zu einem Bezugspunkt oder einer Bezugsfläche, der bzw. die sich am oder im Mikroskop befinden kann, ermittelt und das Objektprofil anhand der ermittelten Abstände bestimmt werden. Das Anpassen der Spiegelfläche an das Objektprofil kann mittels einer adaptiven Optik erfolgen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen anhand detaillierter Ausführungsbeispiele beschrieben.
- 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung.
- 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung.
- 3 zeigt einen Querschnitt einer Spiegelfläche der in 2 dargestellten Ausführungsform.
- 4 zeigt eine Aufsicht auf eine Spiegelfläche der in 2 dargestellten Ausführungsform.
- 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung.
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In 1 ist als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch ein Operationsmikroskop mit Fundusbetrachtungseinrichtung dargestellt. Derartige Operationsmikroskope finden zum Untersuchen des Augenhintergrundes Anwendung. Die Figur zeigt ein Patientenauge 1, ein Objektiv 3, welches beispielhaft durch eine Konkavlinse 5 und eine Konvexlinse 6 angedeutet ist, eine mehrere konvex gewölbte Spiegelflächen 7 umfassende Einstellvorrichtung 9, einen optionalen Korrekturspiegel 11, ein beispielhaft durch eine Konvexlinse 13 angedeutetes Okular sowie das Auge 15 des behandelnden Arztes. Selbstverständlich kann das Operationsmikroskop zusätzlich oder ausschließlich mit einer Kamera oder mehreren Kameras zum Aufnehmen des Bildes ausgestattet sein. Eine der Spiegelflächen 7 der Einstellvorrichtung 9 befindet sich im Strahlengang der Optik, der durch eine strichpunktierte Linie 17 angedeutet ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Einstelleinrichtung 9 als Spiegelelement eine Revolverscheibe 19, auf der die Spiegelflächen 7 angeordnet sind und die um eine senkrecht auf der Revolverscheibe 19 stehende Achse 21 drehbar ist. Als Wechseleinrichtung ist eine nicht dargestellte Dreheinrichtung zum Drehen der Revolverscheibe 19 vorhanden. Mittels der Dreheinrichtung, die sowohl manuell als auch elektrisch betätigbar sein kann, kann der Arzt diejenige Spiegelfläche 7 in den Strahlengang der Optik einbringen, deren konvexe Wölbung am besten an den Augenhintergrund des Patienten angepasst ist, d.h. deren konvexe Wölbung im Abbildungsmaßstab des Zwischenbildes am besten dem inversen Profil des konkaven Augenhintergrundes entspricht. Durch die Wahl des geeigneten Spiegelelementes 7 kann der Arzt erreichen, dass er sowohl das Bildzentrum als auch die Randgebiete scharf sieht, ohne nachfokussieren zu müssen.
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Der optionale Korrekturspiegel 11 kann bspw. als adaptiver Spiegel zum Korrigieren von Abbildungsfehlern ausgebildet sein. Die zur adaptiven Korrektur nötigen Informationen über die mit dem Abbildungsfehler verbundene Wellenlängendeformation des vom Objekt stammenden Lichtes wird über einen in der Figur nicht dargestellten Hartmannsensor, der als Wellenlängendeformationssensor fungiert, ermittelt. Dieser kann bspw. im infraroten Wellenlängenbereich arbeiten. Über einen im Strahlengang angeordneten Strahlteiler (ebenfalls nicht dargestellt), der bspw. durch eine teildurchlässige Scheibe oder eine spezielle Schicht realisiert sein kann, kann der infrarote Wellenlängenbereich des Lichtes ausgekoppelt und dem Hartmannsensor zugeführt werden. Eine Steuerung übernimmt das Einstellen des adaptiven Spiegels auf der Basis der mittels des Hartmannsensors ermittelten Wellenlängendeformation. Statt dem Auskoppeln im infraroten Wellenlängenbereich ist auch ein Auskoppeln in einem anderen geeigneten Wellenlängenbereich möglich, bspw. dem sichtbaren Wellenlängenbereich. Das Auskoppeln in einem nicht sichtbaren Wellenlängenbereich bietet jedoch den Vorteil, dass damit kein Helligkeitsverlust für den Betrachter im sichtbaren Bereich verbunden ist.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 2 bis 4 dargestellt. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops zum Betrachten von Nerven, Blutgefäßen und anderen näherungsweise zylinderförmigen Strukturen, die in der Figur durch den Zylinder 101 angedeutet sind. Das Operationsmikroskop umfasst ein Objektiv 103, welches durch eine Konvexlinse 105 angedeutet ist und eine mehrere Planspiegel 107 mit zylinderförmiger Vertiefung 108 umfassende Einstellvorrichtung 109. Einer der Planspiegel 7 der Einstellvorrichtung 109 befindet sich im Strahlengang der Optik, der durch eine Strichpunktierte Linie 117 angedeutet ist. Außerdem sind ein optionaler Korrekturspiegel 111, ein beispielhaft durch eine Konvexlinse 113 angedeutetes Okular sowie das Auge 115 des behandelnden Arztes dargestellt. Selbstverständlich kann das Operationsmikroskop zusätzlich oder ausschließlich mit mindestens einer Kamera zum Aufnehmen des Bildes ausgestattet sein.
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Vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der Einstelleinrichtung 109. Sie umfasst wie im ersten Ausführungsbeispiel eine Revolverscheibe 119, auf der Spiegelflächen 107 angeordnet sind und die um eine senkrecht auf der Revolverscheibe 119 stehende Achse 121 drehbar ist. Die Wechseleinrichtung ist wie im ersten Ausführungsbeispiel eine Dreheinrichtung mit deren Hilfe die einzelnen Spiegelflächen 107 wahlweise in den Strahlengang 117 der Optik eingebracht werden können. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weisen die Spiegelflächen 107 jedoch keine konvexe Wölbung auf, sondern sind als Planspiegel mit zylinderförmiger Vertiefung 108 ausgeführt, wobei die zylinderförmigen Vertiefungen 108 jeweils verschiedene Krümmungsradien aufweisen. Die zylinderförmige Vertiefung 108 stellt ein näherungsweise inverses Profil für den betrachteten Nerv bzw. das betrachtete Blutgefäß 101 am Ort des Spiegels dar. Ein senkrecht zur Achse der zylinderförmigen Vertiefung 108 verlaufender Querschnitt der Spiegelfläche 107 ist in 3 dargestellt. 4 zeigt eine Aufsicht auf die Spiegelflächen 107.
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Für das Betrachten des Nervs bzw. des Blutgefäßes 101 wählt der Arzt diejenige Spiegelfläche 107 aus, bei welcher der Krümmungsradius der zylinderförmigen Vertiefung 108 dem Krümmungsradius des Nervs bzw. des Blutgefäßes 101 im Abbildungsmaßstab des Zwischenbildes am Ort des Spiegels am nächsten kommt.
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Eine zylinderförmige Struktur weist eine räumliche Orientierung auf, die durch den Verlauf ihrer Längsachse im Raum gegeben ist. Um die Orientierung der zylinderförmigen Vertiefungen 108 der Spiegelflächen 107 an die Orientierung der betrachteten zylinderförmigen Struktur 101 anpassen zu können, ist jede Spiegelfläche 107 um eine durch das Zentrum der Spiegelfläche 107 verlaufende und auf ihr senkrecht stehende Achse 123 drehbar gelagert. Durch Drehen um diese Achse 123 kann die Orientierung der zylinderförmigen Vertiefung 108 mit der Orientierung des Nervs bzw. des Blutgefäßes 101 in der Zwischenbildebene, d.h. mit der Projektion der Zylinderachse des Nervs bzw. des Blutgefäßes 101 auf die Zwischenbildebene, in Übereinstimmung gebracht werden. In einer optionalen Weiterbildung kann außerdem eine weitere Achse 125 vorhanden sein, die in oder nahe der planen Spiegeloberfläche und senkrecht zur Achse der zylinderförmigen Vertiefung 108 verläuft und um welche die Spiegelfläche 107 verkippt werden kann. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein räumliches Anpassen der Orientierung der Längsachse der zylinderförmigen Vertiefung 108 an die Orientierung der Längsachse des Nervs bzw. des Blutgefäßes 101, d.h. ein paralleles Ausrichten der Längsachsen.
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Zwar sind die Spiegelflächen in den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen auf einer Revolverscheibe angeordnet, jedoch können sie auf jeder anderen Vorrichtung angeordnet sein, die es ermöglicht, die Spiegelflächen wahlweise in den Strahlengang der Mikroskopoptik einzubringen, etwa einem verschiebbaren Spiegelelement.
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Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops ist schematisch in 5 gezeigt. Es sind eine plastische Struktur 201, die das beobachtete Objekt darstellt, ein durch eine Konvexlinse 205 angedeutetes Objektiv 203, eine Einstellvorrichtung 209 mit einer im Strahlengang der Mikroskopoptik befindlichen Spiegelfläche 207 und einer Verformvorrichtung 211 zum Verformen der Spiegelfläche 207, eine Projektionslinse 213 sowie ein CCD-Chip 215, auf den das Bild von der Projektionslinse 213 projiziert wird, zu erkennen. Anstelle des CCD-Chips 215 kann in einer alternativen Ausgestaltung auch ein Projektionsschirm oder ein sonstiges zum darauf Projizieren geeignetes Element vorhanden sein.
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Die Verformvorrichtung 211 umfasst eine Vielzahl von unter der Spiegelfläche 207 angeordneten Aktuatoren, von denen jeder lokal auf die Spiegelfläche 207 einwirken kann, um ihr eine lokale Krümmung zu vermitteln. Zum Steuern der Verformvorrichtung 211 umfasst das Mikroskop außerdem eine mit der Verformvorrichtung 211 in Signalverbindung stehende Spiegelansteuerung 235 und einen mit der Spiegelansteuerung 235 in Signalverbindung stehenden Abstandsindikator 233. Der Spiegelfläche 207 ist im Strahlengang ein Strahlteiler 231 vorgeschaltet, der einen Teil des vom Objekt 201 kommenden Lichtes ablenkt und dem Abstandsindikator 233 zuführt. Zusammen mit der Verformvorrichtung 211, der Spiegelansteuerung 235 und dem Abstandsindikator 233 bildet die Spiegelfläche 207 einen adaptiven Spiegel. Der dem Abstandsindikator 233 zugeleitete Teil des Lichtes braucht nur einen Teil des Spektrums zu umfassen, beispielsweise nur Licht in einem nicht sichtbaren Wellenlängenbereich. Die Aktuatoren sind vorzugsweise in der Lage, den Spiegel stärker zu verformen, als dies zum bloßen Korrigieren von Wellenfrontdeformationen nötig ist. Für das Korrigieren von auf der Ortsausdehnung des beobachteten Objekts beruhenden Abbildungsfehlern können ggf. Verformungen des Spiegels im Millimeterbereich erforderlich sein.
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Der Abstandsindikator 233 ist in der Lage, anhand des ihn erreichenden Objektlichtes die Abstände verschiedener Objektpunkte von einer Referenzebene oder von einem Referenzpunkt zu ermitteln und diese in Form eines Abstandssignals an die Spiegelansteuerung 235 weiterzugeben. Anhand des Abstandssignals ermittelt die Spiegelansteuerung 235 dann ggf. nach Verstärken des Signals mittels eines optionalen Verstärkers (nicht dargestellt) das Objektprofil und gibt ein Steuersignal an die Verformeinrichtung 211 aus, anhand dessen die Spiegelkrümmung von den Aktuatoren eingestellt wird. Die Krümmung der Spiegelfläche 207 kann so auch an komplexe und unregelmäßige Strukturen angepasst werden.
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Der adaptive Spiegel kann zudem gleichzeitig zum Ausgleichen von Abbildungsfehlern Verwendung finden und somit die Aufgaben des optionalen Korrekturspiegels 11, 111 der ersten beiden Ausführungsbeispiele übernehmen. Die übrigen im Zusammenhang mit der Korrektur von Abbildungsfehlern beschriebenen Elemente entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels und werden an dieser Stelle daher nicht noch einmal erläutert.
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Zwar ist das Mikroskop im dritten Ausführungsbeispiel mit einer automatischen Spiegelsteuerung ausgestattet, alternativ kann aber auch eine manuelle Spiegelsteuerung vorhanden sein. Die automatische Steuerung ermöglicht jedoch gegenüber der manuellen Steuerung eine höhere Verstellgeschwindigkeit. Darüber hinaus lassen sich mit einer automatischen Steuerung mehr Freiheitsgrade beim Verstellen handhaben als mit einer manuellen Steuerung. Bei manueller Steuerung ist die Anzahl der Aktuatoren der Verstellvorrichtung daher vorzugsweise gegenüber der automatischen Steuerung reduziert.
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Auch muss die Spiegelfläche 207 nicht unbedingt mittels Aktuatoren verstellbar sein. Es können alternativ auch adaptive Spiegel Verwendung finden, deren Oberflächengestalt durch das Anlegen einer Spannung in vorgegebener Art und Weise verändert werden kann. Solche Spiegel sind allgemein kommerziell erhältlich und sind insbesondere dann geeignet, wenn das Verformen der Spiegeloberfläche manuell gesteuert werden soll.
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Der adaptive Spiegel braucht in keinem Ausführungsbeispiel eine selbständige Einheit zu sein. Beispielsweise in Mikroskopen, in denen Umlenkprismen zur Anwendung kommen, kann der adaptive Spiegel eine der Reflexionsflächen eines Prismas sein.
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Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Mikroskop sowie das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Anwendung im medizinischen Bereich beschränkt sind, sondern auch in anderen Bereichen Anwendung finden können, bspw. bei Materialuntersuchungen.
