DE10341521A1

DE10341521A1 - Operation microscope illumination determination procedure measures difference between spectra from different regions and selects narrowband illumination for maximum difference

Info

Publication number: DE10341521A1
Application number: DE10341521A
Authority: DE
Inventors: Hans Adolf Von Derschau
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2005-03-31

Abstract

An operation microscope matched illumination determination procedure illuminates (5, 7) the object with observation light, records (10) spectra (12) for two object sections, calculates (20) the difference spectrum to determine a wavelength for which the difference is large for use as a narrowband (3) illumination. Independent claims are included for equipment using the procedure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer an ein Beobachtungsobjekt angepassten Objektbeleuchtung eines optischen Beobachtungsgeräts, wie etwa eines Operationsmikroskops, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anpassen der Objektbeleuchtung eines optischen Beobachtungsgeräts an ein Beobachtungsobjekt. Insbesondere ist die angepasste Objektbeleuchtung eine Beleuchtung, die zu einem hohen Kontrast im Bild des optischen Beobachtungsgerätes führt.The The present invention relates to a method and an apparatus for determining an object illumination adapted to an observation object an optical observation device, such as a surgical microscope, as well as a method and a Device for adjusting the object illumination of an optical observation device to a Observation object. In particular, the customized object lighting a lighting that gives a high contrast in the image of the optical observation device leads.

Beim Arbeiten mit optischen Beobachtungsgeräten ist es häufig wünschenswert, den Kontrast im Bild zu steigern, um verschiedene Gebiete des mit dem optischen Beobachtungsgerät beobachteten Objektes, dem Beobachtungsobjekt, besser unterscheiden zu können.At the Working with optical observation equipment it is often desirable to increase the contrast in the picture to different areas of the with the optical observation device observed object, the observation object, better distinguish to be able to.

Beispielsweise unterscheidet sich malignes (krankes) Gewebe von gesundem Gewebe häufig durch unterschiedliches Streuverhalten im sichtbaren Spektralgebiet. Wenn diese Unterschiede ausgeprägt sind, erkennt man in einem Operationsmikroskop bei Beleuchtung mit weißem Licht unterschiedliche Farben. Die Farbunterschiede können jedoch sehr gering und bei weißem Licht fast nicht zu erkennen sein. Insbesondere kleine Tumore, die unter dem Operationsmikroskop nur geringe farbliche Unterschiede zum gesunden Gewebe aufweisen, sind daher schwer zu erkennen.For example Differentiates malignant (diseased) tissue from healthy tissue often through different scattering behavior in the visible spectral region. If these differences are pronounced are detected in a surgical microscope under illumination white Light different colors. However, the color differences can be very low and white Light almost impossible to recognize. Especially small tumors that under the surgical microscope only slight color differences to have healthy tissue, are therefore difficult to recognize.

Um den Bildkontrast eines Mikroskops zu erhöhen, ist in der WO 95/29420 vorgeschlagen, eine als Raumfilter wirkende Blende in den Beleuchtungsstrahlengang des Mikroskops einzubringen. Mit der Blende wird erreicht, dass das Beobachtungsobjekt nicht mehr dem vollen Lichtkonus ausgesetzt ist, sondern nur noch von einem spitz zulaufenden „Lichtschwert" schief beleuchtet wird. Bei einer derartigen Beleuchtung entsteht im Vergleich zur Beleuchtung mit dem vollen Lichtkonus weniger Streulicht, und das Mikroskopbild erscheint kontrastreicher.Around to increase the image contrast of a microscope is described in WO 95/29420 proposed acting as a spatial filter aperture in the illumination beam path of the microscope. With the aperture is achieved that the object of observation no longer exposed to the full cone of light is, but only by a tapered "lightsaber" obliquely lit. becomes. In such a lighting arises in comparison to Lighting with the full cone of light less stray light, and that Microscope image appears more rich in contrast.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer angepassten Beleuchtung in einem optischen Beobachtungsgerät zur Verfügung zu stellen, mit der sich auch bei Verwendung des vollen Lichtkonus eine Erhöhung des Bildkontrastes erzielen lässt.task It is the object of the present invention to provide a method and an apparatus for detecting a matched illumination in an optical observation device with which even when using the full cone of light an increase the image contrast can be achieved.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anpassen der Beleuchtung in einem optischen Beobachtungsgerät zur Verfügung zu stellen.A Another object of the present invention is a method and a device for adjusting the illumination in an optical monitoring device to disposal to deliver.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optisches Beobachtungsgerät zur Verfügung zu stellen, in dessen Bild sich malignes Gewebe besonders deutlich von gesundem Gewebe unterscheidet.Yet Another object of the present invention is to provide an optical Observation device for disposal in whose picture malignant tissue is particularly evident different from healthy tissue.

Die erste Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 12 gelöst, die zweite Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach Anspruch 9 bzw. Anspruch 18 und die dritte Aufgabe durch ein optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 24 Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere Ausgestaltungen der Erfindung.The The first object is achieved by a method and a device Claim 1 or claim 12 solved, the second object by a method and an apparatus according to Claim 9 or claim 18 and the third object by an optical monitoring device according to claim 24, containing the dependent claims further embodiments of the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln einer an ein Beobachtungsobjekt angepassten Objektbeleuchtung eines optischen Beobachtungsgeräts, insbesondere eines Operationsmikroskops, umfasst die Schritte:

– Beleuchten des Beobachtungsobjektes mit Beobachtungslicht. Unter Beobachtungslicht soll hierbei eine Strahlung zu verstehen sein, wie sie in einem optischen Beobachtungsgerät, wie etwa einem Operationsmikroskop, üblicherweise Verwendung findet. Das Beobachtungslicht ist typischerweise weißes Licht einer Glühlampe.
– Aufnehmen eines ersten Spektrums für einen ersten Objektausschnitt des Beobachtungsobjektes. Das erste Spektrum kann entweder ein Transmissionsspektrum sein, d.h. das Aufnehmen des Spektrums erfolgt mit Durchlichtbeleuchtung oder ein Reflektionsspektrum, d.h. das Aufnehmen des Spektrums erfolgt mit Auflicht-Beleuchtung. Streng genommen findet im kranken Gewebe keine Reflektion des Lichtes statt, sondern Streuung und Absorption. Unter dem Ausdruck „reflektiertem Licht" soll daher im Folgenden Licht zu verstehen sein, das bei Auflicht-Beleuchtung in die Optik des optischen Beobachtungsgerätes gestreut wird und unter „Reflektion" die Streuung von Licht in die Optik des optischen Beobachtungsgerätes bei Auflicht-Beleuchtung.
– Aufnehmen eines zweiten Spektrums für einen zweiten Objektausschnitt des Beobachtungsobjektes. Das zweite Spektrum kann ebenso wie das erste Spektrum entweder ein Transmissionsspektrum oder ein Reflektionsspektrum sein.
– Ermitteln des Unterschiedes zwischen dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum.
– Ermitteln mindestens eines Wellenlängenbereiches, in dem der Unterschied zwischen dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum groß ist. Ein großer Unterschied kann bspw. vorliegen, wenn der Unterschied zwischen der Intensität des ersten Spektrums und der Intensität des zweiten Spektrums um einen bestimmten Prozentsatz größer ist, als ein mittlerer Unterscheid, wenn der Unterschied einen bestimmten Schwellenwert überschreitet oder wenn eine Unterschiedseigenschaft als Funktion der Wellenlänge lokale Maxima aufweist, bspw. lokale Maxima in einem Differenzspektrum. Für das Erhöhen des Bildkontrastes ist es besonders vorteilhaft, wenn der Wellenlängenbereich mit dem größten Unterschied ermittelt wird.

The inventive method for determining an object illumination adapted to an observation object of an optical observation device, in particular a surgical microscope, comprises the steps:

- Illuminate the observation object with observation light. In this case, observation light is to be understood as radiation which is customarily used in an optical observation device, such as a surgical microscope. The observation light is typically white light of an incandescent lamp.
- Recording a first spectrum for a first object section of the observation object. The first spectrum can either be a transmission spectrum, ie the spectrum is recorded using transmitted-light illumination or a reflection spectrum, ie the spectrum is recorded using reflected-light illumination. Strictly speaking, there is no reflection of the light in the diseased tissue, but scattering and absorption. The term "reflected light" is therefore to be understood in the following light that is scattered in reflected light illumination in the optics of the optical observation device and "reflection" the scattering of light in the optics of the optical observation device in reflected light illumination.
- Recording a second spectrum for a second object section of the observation object. The second spectrum, like the first spectrum, may be either a transmission spectrum or a reflection spectrum.
- Determining the difference between the first spectrum and the second spectrum.
Determining at least one wavelength range in which the difference between the first spectrum and the second spectrum is large. For example, a large difference may exist if the difference between the intensity of the first spectrum and the intensity of the second spectrum is greater by a certain percentage than a mean difference if the difference exceeds a certain threshold or if a difference characteristic as a function of wavelength has local maxima, for example, local maxima in a dif Conference spectrum. For increasing the image contrast, it is particularly advantageous if the wavelength range with the largest difference is determined.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bspw. krankes Gewebe dunkel erscheint, wenn in einer Auflicht-Beleuchtung Filter verwendet werden, deren maximale Durchlass-Wellenlänge im Reflektionsminimum des kranken Gewebes liegt. Mit anderen Worten, die maximale Durchlass-Wellenlänge liegt in einem Wellenlängenbereich, in dem die Intensität des in die Optik des Beobachtungsgerätes gestreuten Lichtes minimal ist. Die Verwendung derartiger Filter ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn das das kranke Gewebe umgebende gesunde Gewebe nicht bei derselben Wellenlänge stark absorbiert, da sonst nicht mehr genug Licht zum Beobachten des Beobachtungsobjektes, im vorliegenden Beispiel des Gewebes, vorhanden ist.Of the The present invention is based on the finding that, for example. Diseased tissue appears dark when in incident light illumination Filters are used whose maximum transmission wavelength in the reflection minimum of the diseased tissue. In other words, the maximum transmission wavelength is in a wavelength range, in which the intensity of the light scattered in the optics of the observer minimal is. However, the use of such filters only makes sense if the healthy tissue surrounding the diseased tissue is not at the same Wavelength strong absorbs, otherwise no longer enough light to observe the observation object, in the present example of the tissue is present.

Bisher war insbesondere in Medizinkreisen der Versuch üblich, durch den Einsatz von Filtern im Beleuchtungsstrahlengang von Mikroskopen eine Erhöhung des Kontrastes zu erreichen. Da jedoch, abhängig von der spektralen Empfindlichkeit des Betrachters, ein sehr dunkles einfarbiges Bild trotz evtl. verbesserter Kontraste nicht mehr im Detail aufgelöst werden kann, führt der rein visuelle Versuch, mit Filtern verschiedener Durchlass-Wellenlängen die Wellenlänge des höchsten Kontrastes zu finden, nicht immer zuverlässig zum Ziel.So far The attempt was common, especially in medical circles, through the use of Filtering in the illumination beam path of microscopes an increase in the To achieve contrast. However, depending on the spectral sensitivity the observer, a very dark monochrome image despite possibly improved Contrasts can not be resolved in detail, the leads purely visual experiment, with filters of different transmission wavelengths the wavelength of the highest To find contrast, not always reliable to the goal.

An dieser Stelle setzt die vorliegende Erfindung ein. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, systematisch und ohne Beeinflussung durch die spektrale Empfindlichkeit des Beobachters die Beleuchtung derart anzupassen, dass sich eine Erhöhung des Bildkontrastes erzielen lässt.At this point is the present invention. The inventive method allows it, systematically and without interference from the spectral sensitivity the observer to adjust the lighting so that a increase the image contrast can be achieved.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird das spektrale Streu- und Absorptionsverhalten verschiedener Bereiche des Beobachtungsobjektes, typischerweise zweier Objektausschnitte, ermittelt (bspw. in Transmission oder Reflektion, je nachdem, ob eine Durchlicht- oder eine Auflicht-Beleuchtung vorliegt). Die verschiedenen Bereiche des Beobachtungsobjektes können bspw. krankes und gesundes Gewebe sein. Aus dem Unterschied der beiden Spektren, der bspw. anhand eines Differenzspektrums zu ermitteln ist, lassen sich eine oder mehrere Wellenlängen ermitteln, bei der bzw. denen der Betrachter einen erhöhten Kontrast zwischen den beiden Bereichen des Beobachtungsobjektes vorfindet. Dazu wird der Wellenlängenbereich ermittelt, bei dem ein großer Unterschied zwischen den beiden Spektren vorhanden ist. Dieser Wellenlängenbereich kann bspw. ein Wellenlängenbereich sein, bei dem das Differenzspektrum ein Maximum aufweist. In dem so ermittelten Wellenlängenbereich absorbiert der eine Bereich des Beobachtungsobjektes (bspw. das gesunde Gewebe) relativ wenig Licht, während der andere Bereich des Beobachtungsobjektes (bspw. das kranke Gewebe) das Licht relativ stark absorbiert, so dass sich bei einer Beleuchtung mit Licht dieses Wellenlängenbereiches die beiden Bereiche des Beobachtungsobjektes im Bild stark voneinander abheben. Die Kontrastverstärkung kann bspw. in der Anwendung mit Operationsmikroskopen dazu führen, dass sich etwa Tumore deutlicher vom umgebenden gesunden Gewebe abheben und deshalb schonender und quantitativer entfernt werden können.in the inventive method the spectral scattering and absorption behavior becomes different Areas of the observation object, typically two object sections, determined (for example, in transmission or reflection, depending on whether a transmitted or reflected light illumination is present). The different Areas of the observation object can, for example, ill and healthy tissue be. From the difference of the two spectra, the example. Based a difference spectrum can be determined, one or several wavelengths determine which of the observers have an increased contrast between the two areas of the object to be observed. To becomes the wavelength range determined in which a large Difference between the two spectra is present. This wavelength range can for example, a wavelength range be in which the difference spectrum has a maximum. By doing thus determined wavelength range the one area of the observation object (for example the healthy tissue) relatively little light, while the other area of the Observation object (for example, the diseased tissue) the light relative strongly absorbed, so when illuminated with light this Wavelength range the two areas of the observation object in the picture stand out sharply from each other. The contrast enhancement For example, when used with surgical microscopes may cause For example, tumors stand out more clearly from the surrounding healthy tissue and therefore can be removed more gently and quantitatively.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird zum Aufnehmen des ersten und/oder zweiten Spektrums die Intensität von Licht, das vom jeweiligen Objektausschnitt des Beobachtungsobjektes ausgeht, für eine Anzahl verschiedener Wellenlängen, im Folgenden spektrale Stützpunkte genannt, gemessen. Das vom Beobachtungsobjekt ausgehende Licht kann hierbei je nachdem, ob in Reflektion oder Transmission gemessen wird, reflektiertes oder durch das Beobachtungsobjekt hindurchgetretenes Licht sein. In vielen Fällen lässt sich das erste und/oder zweite Spektrum durch Messen relativ weniger spektraler Stützpunkte hinreichend genau messen. Da aus energetischen Gründen die beleuchtende Strahlung relativ breitbandig sein muss, sollten ca. 10 spektrale Stützpunkte ausreichen, um die Spektren der jeweiligen Objektausschnitte zu messen. Selbstverständlich kann die Zahl der Stützpunkte auch größer und insbesondere sehr viel größer sein als 10. Das Messen der Intensitäten für die jeweiligen spektralen Stützpunkte, kann sowohl nacheinander als auch gleichzeitig erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, statt spektraler Stützpunkte ein kontinuierliches Spektrum aufzunehmen.In an embodiment of the method is for receiving the first and / or second spectrum, the intensity of light from the respective Object section of the observation object goes out, for a number different wavelengths, in the following spectral bases called, measured. The light emanating from the object of observation can depending on whether measured in reflection or transmission becomes, reflected or passed through the object to be observed Be light. In many cases let yourself the first and / or second spectrum by measuring relatively less spectral bases measure with sufficient accuracy. Because of energetic reasons the illuminating radiation must be relatively broadband, should approx. 10 spectral bases sufficient to the spectra of the respective object sections measure up. Of course can the number of vertices also bigger and in particular be much bigger as 10. Measuring the intensities for the respective spectral bases, can be done both consecutively and simultaneously. alternative it is also possible, instead spectral bases to record a continuous spectrum.

Um eine Normierung der für die jeweiligen Objektausschnitte aufgenommenen Spektren zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn für jeden spektralen Stützpunkt eine Kalibrierungsmessung erfolgt. Das Ergebnis der Kalibrierungsmessung kann dann zur Normierung herangezogen werden. Die Kalibrierungsmessung kann bspw. vor dem Aufnehmen des ersten Spektrums z.B. anhand eines weißen, an Stelle des Beobachtungsobjekts angeordneten Standardelements erfolgen.Around a standardization of for to allow the respective object sections recorded spectra it is advantageous if for every spectral base a calibration measurement is made. The result of the calibration measurement can then be used for normalization. The calibration measurement may, for example, before recording the first spectrum e.g. by means of a white, Standard element arranged in place of the observation object respectively.

Insbesondere geeignet zum raschen und unkomplizierten Ermitteln des Unterschiedes zwischen dem ersten und dem zweiten Spektrum ist das Bilden eines Differenzspektrums aus beiden Spektren, also desjenigen Spektrums, das dadurch entsteht, dass für jeden spektralen Stützpunkt die Intensität eines Spektrums von der des anderen Spektrums subtrahiert wird. Für jede Wellenlänge des Differenzspektrums stellt dessen Intensität dann den Unterschied zwischen den beiden Spektren dar.Especially suitable for quickly and easily determining the difference between the first and the second spectrum is forming a Difference spectrum from both spectra, ie the spectrum, that arises because of that every spectral base the intensity one spectrum from that of the other spectrum is subtracted. For every wavelength the difference spectrum then sets the difference between its intensity the two spectra.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden das erste Spektrum und/oder das zweite Spektrum jeweils bei Wellenlängen von 400–700 nm aufgenommen. Diese Ausführungsform eignet sich für Anwendungen, bei denen das Betrachten des Beobachtungsobjektes bspw. mit bloßem Auge im sichtbaren Wellenlängenbereich erfolgt.In Another embodiment of the method becomes the first spectrum and / or the second spectrum respectively at wavelengths of 400-700 nm. This embodiment is suitable for Applications in which the viewing of the observation object, for example. with mere Eye in the visible wavelength range he follows.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anpassen der Objektbeleuchtung eines optischen Beobachtungsgeräts an ein Beobachtungsobjekt umfasst zusätzlich zum Ermitteln einer angepassten Beleuchtung einen Schritt, in dem eine Beleuchtungsstrahlung erzeugt wird, die eine enge Wellen längenverteilung in einem Wellenlängenbereich aufweist, in dem ein großer Unterschied zwischen dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum vorliegt. Unter einer engen Wellenlängenverteilung soll hierbei insbesondere auch eine Spektrallinie zu verstehen sein. Bei Verwendung einer einzigen engen Wellenlängenverteilung, wie sie bspw. bei einer einzelnen Spektrallinie vorliegt, ergibt sich ein kontrastreiches monochromatisches Bild.The inventive method for adjusting the object illumination of an observation optical device to a Observation object additionally includes to determine a customized lighting a step in which an illumination radiation is generated, the length distribution of a narrow waves in a wavelength range in which a large Difference between the first spectrum and the second spectrum is present. Under a narrow wavelength distribution here in particular, a spectral line to be understood. Using a single narrow wavelength distribution, as it exists, for example, in a single spectral line results a high-contrast monochromatic picture.

Falls mehrere Wellenlängenbereiche vorhanden sind, in denen ein großer Unterschied zwischen dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum vorliegt, kann die Beleuchtungsstrahlung auch mehrere enge Wellenlängenverteilungen aufweisen, die vorzugsweise in verschiedenen Wellenlängenbereichen mit großem Unterschied zwischen den Spektren liegen. Auf diese Weise lassen sich Bilder mit erhöhtem Kontrast erzeugen, die nichtmonochromatisch sind. Dabei ist jedoch zu beachten, dass der Unterschied zwischen den Spektren in allen verwendeten Wellenlängenbereichen in derselben Weise wirkt. So muss, wenn der Unterschied z.B. von einem Differenzspektrum repräsentiert wird, die Differenz in allen Wellenlängenbereichen dasselbe Vorzeichen besitzen, da die engen Wellenlängenverteilungen sonst umgekehrte Kontrastverhältnisse erzeugen würden, was in der Summe zu einer Verringerung des Bildkontrastes statt zu einer Erhöhung führen würde. Alternativ kann die Beleuchtungsstrahlung auch eine Wellenlängenverteilung mit mehreren Wellenlängenbereichen aufweisen, die nicht alle einen großen Unterschied zwischen den Spektren aufweisen, oder die Differenz besitzt nicht überall dasselbe Vorzeichen. Bspw. kann auf diese Weise ein Farbstich des kranken oder des gesunden Gewebes herbeigeführt werden.If several wavelength ranges exist in which a big difference between the the first spectrum and the second spectrum is present, the illumination radiation also several narrow wavelength distributions preferably in different wavelength ranges with big Difference between the spectra lie. Let that way pictures with elevated Create contrast that are not monochromatic. It is, however to note that the difference between the spectra in all used wavelength ranges works in the same way. Thus, if the difference is e.g. from represents a difference spectrum the difference in all wavelength ranges is the same sign own, since the narrow wavelength distributions otherwise reverse contrast ratios would produce what in sum to a reduction of image contrast instead of to one increase to lead would. Alternatively, the illumination radiation may also have a wavelength distribution with several wavelength ranges not all have a big difference between the two Have spectra, or the difference does not have the same everywhere Sign. For example. can be a color cast of the sick in this way or healthy tissue.

Wenn es die spektrale Verteilung der Unterschiede zwischen dem ersten und dem zweiten Spektrum erlaubt, können die engen Wellenlängenverteilungen insbesondere derart gewählt werden, dass ihre Überlagerung zumindest näherungsweise weißes Licht ergibt.If it is the spectral distribution of the differences between the first and the second spectrum allowed, the narrow wavelength distributions chosen in particular such be that overlay at least approximately white light results.

Ein besonders hoher Kontrast lässt sich erzielen, wenn die enge Wellenlängenverteilung in einem Wellenlängenbereich erzeugt wird, in dem das Differenzspektrum von erstem und zweitem Spektrum ein Maximum aufweist.One particularly high contrast achieve when the narrow wavelength distribution in a wavelength range is generated in which the difference spectrum of the first and second Spectrum has a maximum.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln einer an ein Beobachtungsobjekt angepassten Objektbeleuchtung eines optischen Beobachtungsgeräts umfasst:

– Eine Beleuchtungseinheit mit einer breitbandigen Lichtquelle zum Beleuchten des Beobachtungsobjektes. Unter einer breitbandigen Lichtquelle soll hierbei insbesondere eine weiße Lichtquelle zu verstehen sein, wie sie in einem optischen Beobachtungsgerät, etwa einem Operationsmikroskop, üblicherweise verwendet wird. Die weiße Lichtquelle kann bspw. eine Glühlampe sein. Andere breitbandige Lichtquellen sind jedoch grundsätzlich auch geeignet.
– Eine Messvorrichtung zum Aufnehmen mindestens eines ersten Spektrums und eines zweiten Spektrums vom Beobachtungsobjekt.
– Eine Auswerteeinheit zum Ermitteln des Unterschiedes zwischen den beiden Spektren und zum Auffinden mindestens eines Wellenlängenbereiches mit einem großen Unterschied zwischen den beiden Spektren.

The device according to the invention for determining an object illumination adapted to an observation object of an optical observation device comprises:

- A lighting unit with a broadband light source for illuminating the observation object. In this case, a broadband light source should be understood as meaning, in particular, a white light source, as is conventionally used in an optical observation device, for example a surgical microscope. The white light source may, for example, be an incandescent lamp. However, other broadband light sources are basically suitable.
- A measuring device for recording at least a first spectrum and a second spectrum of the observation object.
- An evaluation unit for determining the difference between the two spectra and for finding at least one wavelength range with a large difference between the two spectra.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Insbesondere ist es möglich, diejenigen Wellenlängen zu ermitteln, bei denen sich im Bild des optischen Beobachtungsgerätes ein hoher Kontrast zeigt.With the device according to the invention Is it possible, the inventive method perform. In particular, it is possible those wavelengths to determine, in which in the image of the optical observation device high contrast shows.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteeinheit derart ausgestaltet ist, dass sie den Wellenlängenbereich mit dem größten Unterschied zwischen den beiden Spektren ermittelt. Eine Beleuchtung des Beobachtungsobjekts mit einer Wellenlängenverteilung aus dem Wellenlängenbereich mit dem größten Unterschied führt dann zu einem monochromatischen Bild mit einem besonders starken Kontrast zwischen den Objektausschnitten, für die das erste und das zweite Spektrum aufgenommen worden sind.Especially It is advantageous if the evaluation unit is designed in this way is that they are the wavelength range with the biggest difference determined between the two spectra. A lighting of the observation object with a wavelength distribution from the wavelength range with the biggest difference then leads to a monochromatic image with a particularly strong contrast between the object sections, for the first and second spectrum have been recorded.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Messvorrichtung eine Monochromatisierungseinheit zugeordnet. Diese kann insbesondere durch ein Verlauffilter oder eine Anzahl Filter, die zum Aufnehmen eines Spektrums in den Strahlengang einzubringen sind, realisiert sein. Die Filter können im letzteren Fall bspw. auf einem Filterrevolver angeordnet sein. Die Ausgestaltung mit einer Anzahl Filter lässt sich mit relativ einfachen Mitteln realisieren und eignet sich insbesondere, wenn zum Aufnehmen der Spektren lediglich Intensitäten bei einer relativ geringen Anzahl spektraler Stützpunkte gemessen werden sollen. Anstatt der Filter können zum Monochromatisieren auch Prisen oder Beugungsgitter Verwendung findenIn one embodiment of the device according to the invention, the measuring device is assigned a monochromatizing unit. This can in particular be realized by a graduated filter or a number of filters which are to be introduced for receiving a spectrum in the beam path. In the latter case, for example, the filters can be arranged on a filter turret. The embodiment with a number of filters can be realized with relatively simple means and is particularly suitable if only intensities at a relatively low number of spectral bases are to be measured for recording the spectra. Instead of the filter For monochromatizing, pinches or diffraction gratings can also be used

In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Messvorrichtung ein Simultanspektrometer. Mittels des Simultanspektrometers lassen sich die Intensitäten aller spektralen Stützpunkte des Spektrums in einem einzigen Messschritt messen, wodurch sich die Messzeit verkürzt. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn Intensitäten für eine hohe Anzahl spektraler Stützpunkte zu messen sind.In an alternative embodiment of the device according to the invention the measuring device comprises a simultaneous spectrometer. By means of the Simultaneous spectrometers can be the intensities of all spectral bases measure the spectrum in a single measurement step, thereby increasing the measuring time is shortened. This proves to be particularly advantageous when intensities for a high Number of spectral bases to measure.

Die Auswerteeinheit kann in einer einfachen Ausgestaltung einen Subtrahierer zum Bilden eines Differenzspektrums aus dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum umfassen. Anhand des Differenzspektrums lassen sich die großen Unterschiede zwischen dem ersten und dem zweiten Spektrum in besonders einfacher Weise bestimmen, indem die Maxima des Differenzspektrums ermittelt werden.The Evaluation unit can in a simple embodiment, a subtractor for forming a difference spectrum from the first spectrum and the second spectrum include. Based on the difference spectrum the big ones Differences between the first and the second spectrum in particular determine easily by taking the maxima of the difference spectrum be determined.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anpassen der Objektbeleuchtung eines optischen Beobachtungsgeräts an ein Beobachtungsobjekt umfasst zusätzlich zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ermitteln einer angepassten Beleuchtung eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der Beleuchtungseinheit derart, dass die Beleuchtung des Beobachtungsobjekts in einem Wellenlängenbereich oder mehreren Wellenlängenbereichen erfolgt, in dem bzw. in denen ein großer Unterschied zwischen dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum vorliegt. Auf diese Weise lässt sich mit dem optischen Beobachtungsgerät ein kontrastreiches Bild erzeugen.The inventive device for adjusting the object illumination of an observation optical device to a Observation object additionally includes to a device according to the invention for Determining a matched lighting adjustment for adjusting the lighting unit such that the lighting of the observation object in one or more wavelength ranges takes place, in which or in which a big difference between the first spectrum and the second spectrum. That way you can with the optical observation device a high-contrast image produce.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anpassen der Beleuchtung in einem optischen Beobachtungsgerät umfasst die Beleuchtungseinheit eine mit der Einstelleinrichtung zum Empfang eines Einstellsignals verbundene Monochromatisierungseinheit. Die Monochromatisierungseinheit kann insbesondere als Filtervorrat mit in den Beleuchtungsstrahlengang der Beleuchtungseinheit einbringbaren Filtern ausgestaltet sein. Das Transmissionsverhalten der Filter ist derart, dass sie nur einen engen Wellenlängenbereich passieren lassen. Die Transmissionseigenschaften dieser Filter entsprechen vorzugsweise denen der Filter, die beim Aufnehmen der Spektren Verwendung finden. Insbesondere können die Filter mit den Filtern zum Aufnehmen der Spektren identisch sein, so dass nur ein Filtervorrat vorhanden zu sein braucht. Dies setzt jedoch voraus, dass die Filter beim Aufnehmen der Spektren nicht in den Beobachtungsstrahlengang sondern in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden. Insbesondere kann der Filtervorrat derart ausgestaltet sein, dass die Filter sowohl in den Beleuchtungs- als auch in den Beobachtungsstrahlengang eingebracht werden können. Als Filter können bspw. Absorptionsfilter zum Einsatz kommen. Wenn eine besonders schmale Bandbreite der Filter gewünscht ist, erweisen sich Interferenzfilter als besonders geeignet. Diese bringen jedoch einen hohen Intensitätsverlust mit sich, so dass bei der Wahl geeigneter Filter zwischen der Bandbreite der Filter und dem mit den Filtern verbundenen Intensitätsverlust abzuwägen ist.In an embodiment of the inventive device for adjusting the illumination in an optical observation device the lighting unit one with the adjusting device for reception a monochromatizing unit connected to a setting signal. The Monochromatisierungseinheit can in particular as a filter supply with can be introduced into the illumination beam path of the illumination unit Be configured filters. The transmission behavior of the filters is such that they only pass a narrow wavelength range. The transmission properties of these filters preferably correspond those of the filters used to record the spectra. In particular, you can the filters are identical to the filters used to record the spectra be, so that only one filter supply needs to be present. This However, this requires that the filters capture the spectra not in the observation beam path but in the illumination beam path be introduced. In particular, the filter supply can be configured in this way be that the filters in both the lighting and in the Observation beam can be introduced. As a filter can, for example. Absorption filters are used. If a particularly narrow Bandwidth of the filters desired is interference filters prove to be particularly suitable. These However, they bring a high loss of intensity, so that in choosing suitable filters between the bandwidth of the filters and the intensity loss associated with the filters.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anpassen der Beleuchtung in einem optischen Beobachtungsgerät umfasst die Beleuchtungseinheit neben der weißen Lichtquelle eine polychromatische Lichtquelle, etwa eine Spektrallampe wie bspw. eine Xenonlampe. Die polychromatische Lichtquelle eignet sich besonders zum Erzeugen monochromatischer Strahlung hoher Strahlungsdichte, und damit zum Erzeugen der kontraststarken Beleuchtung. Vorzugsweise findet als polychromatische Lichtquelle eine stark polychromatische Lichtquelle Verwendung. Die weiße Lichtquelle und die polychromatische Lichtquelle können insbesondere auch durch dieselbe Lampe realisiert sein, bspw. in Form einer Xenonlampe.In a further embodiment of the inventive device for adjusting the illumination in an optical observation device the lighting unit next to the white light source is a polychromatic Light source, such as a spectral lamp such as a xenon lamp. The polychromatic light source is particularly suitable for generating monochromatic radiation of high radiation density, and thus to Generating the high-contrast lighting. Preferably takes place as a polychromatic Light source using a strong polychromatic light source. The white light source and The polychromatic light source can in particular by the same lamp be realized, for example. In the form of a xenon lamp.

In noch einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anpassen der Beleuchtung in einem optischen Beobachtungsgerät umfasst die Beleuchtungseinheit eine Umschalteinrichtung zum Umschalten zwischen der weißen Lichtquelle und der polychromatischen Lichtquelle. In dieser Ausgestaltung kann der Betrachter durch gezieltes Abschwächen der Beleuchtung mit der weißen Lichtquelle auf empfindungsgemäß gleiche Helligkeit, wie bei Beleuchtung in dem Wellenlängenbereich, in dem ein großer Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Spektrum vorliegt, zwischen den beiden Beleuchtungsarten wechseln. So kann er seinen kontraststarken aber ggf. monochromen oder falschfarbigen Seheindruck mit Farbinformationen aus dem kontrastschwachen farbigen Seheindruck ergänzen.In Yet another embodiment of the device according to the invention for adjusting the illumination in an optical observation device the lighting unit a switching device for switching between the white ones Light source and the polychromatic light source. In this embodiment can the viewer by deliberately attenuating the lighting with the white light source same in sensation Brightness, as with illumination in the wavelength range, in which a big difference between the first and the second spectrum, between the change both types of lighting. So he can his high-contrast but possibly monochrome or false-colored visual impression with color information supplement the low-contrast colored visual impression.

Ein erfindungsgemäßes optisches Beobachtungsgerät zum Beobachten von Gewebe umfasst eine Beleuchtungseinheit, deren Beleuchtungsstrahlung derart an das zu beobachtende Gewebe angepasst ist, dass entweder ein verstärkter Kontrast zwischen gesundem und malignem Gewebe auftritt oder das gesunde und/oder das maligne Gewebe einen Farbstich aufweisen bzw. aufweist. Wenn sowohl das maligne Gewebe als auch des gesunde Gewebe einen Farbstich aufweisen sollen, so ist die Beleuchtungsstrahlung derart gewählt, dass diese Farbstiche verschieden sind. Der erhöhte Kontrast bzw. der Farbstich ermöglicht ein besonders einfaches Unterscheiden von malignem und gesundem Gewebe im Bild des optischen Beobachtungsgerätes.One optical according to the invention monitoring device For observing tissue comprises a lighting unit whose Illuminating radiation adapted to the tissue to be observed is that either a reinforced one Contrast between healthy and malignant tissue occurs or that healthy and / or the malignant tissue have a color cast or having. When both the malignant tissue and the healthy tissue should have a color cast, so is the illumination radiation chosen so that these color casts are different. The increased contrast or the color cast allows a particularly simple distinction between malignant and healthy Tissue in the image of the optical observation device.

Dem optischen Beobachtungsgerät kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln einer an ein Beobachtungsobjekt angepassten Objektbeleuchtung zugeordnet sein, wobei das Gewebe das Beobachtungsobjekt darstellt. Die Vorrichtung kann entweder in das optische Beobachtungsgerät integriert sein oder als eigenständige Einheit ausgestaltet sein.The optical observation device can a device according to the invention for determining an object illumination adapted to an observation object, wherein the tissue represents the observation object. The device can either be integrated into the optical observation device or designed as an independent unit.

Wenn die Anwendung, d.h. das Streu- und Absorptionsverhalten des zu beobachtenden kranken und gesunden Gewebes gut bekannt ist, genügt es, wenn das optische Beobachtungsgerät mit einer oder mehreren monochromatischen Lichtquellen, deren Wellenlängen an das Streu- und Absorptionsverhalten angepasst sind, ausgestattet ist. Insbesondere können drei monochromatische Lichtquellen Verwendung finden, deren Wellenlängen derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Beleuchtungsstrahlung im Wesentlichen weiß erscheint.If the application, i. the scattering and absorption behavior of the observed sick and healthy tissue is well known, it is sufficient if the optical observation device with one or more monochromatic light sources whose wavelengths the scattering and absorption behavior are adapted equipped is. In particular, you can three monochromatic light sources find their wavelengths like this coordinated with each other, that the illumination radiation substantially white appears.

Soll das optische Beobachtungsgerät flexibel eingesetzt werden, d.h. zum Beobachten unterschiedlicher Kombinationen von krankem und gesundem Gewebe oder von Gewebe, dessen Streu- und Absorptionsverhalten nicht bekannt ist, so ist es vorzugsweise mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anpassen der Objektbeleuchtung ausgestattet.Should the optical observation device be used flexibly, i. to watch different Combinations of diseased and healthy tissue or tissue whose Scattering and absorption behavior is not known, so it is preferable with a device according to the invention for Adjusting the object lighting equipped.

Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Figur Bezug genommen wird.Further Features, advantages and features of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments, wherein the attached figure is referred to.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anpassen der Beleuchtung in einem optischen Beobachtungsgerät. 1 shows an embodiment of an inventive device for adjusting the illumination in an optical observation device.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anpassen der Beleuchtung in einem optischen Beobachtungsgerät an ein Beobachtungsobjekt schematisch dargestellt. Sie umfasst eine Beleuchtungseinheit 1 zum Beleuchten des Beobachtungsobjektes und eine Messvorrichtung 10, mit der sich Spektren des Beobachtungsobjektes aufnehmen lassen. Außerdem umfasst die in 1 dargestellte Vorrichtung eine Auswerteeinheit 20 zum Auswerten der mit der Messvorrichtung 10 aufgenommenen Spektren. Die Auswerteeinheit 20 ist zum Empfang der Spektren mit der Messvorrichtung 10 und zum Ausgeben von Auswertedaten mit einer Einstelleinrichtung 30 verbunden. Die Einstelleinrichtung 30 steht zum Einstellen der Beleuchtung anhand der von der Auswerteeinheit 20 erhaltenen Auswertedaten mit der Beleuchtungseinheit 1, insbesondere mit einem Filtervorrat 3 der Beleuchtungseinheit, in Verbindung. Der Filtervorrat 3 stellt eine Monochromatisierungseinheit der Beleuchtungseinheit 1 dar. Statt des Filtervorrats 3 kann als alternative Ausgestaltung auch ein breitbandiger Monochromator, bspw. ein Verlauffilter, zur Anwendung kommen.In 1 a device according to the invention for adjusting the illumination in an optical observation device to an observation object is shown schematically. It includes a lighting unit 1 for illuminating the observation object and a measuring device 10 with which spectra of the observation object can be recorded. In addition, the in 1 Device shown an evaluation 20 to evaluate the with the measuring device 10 recorded spectra. The evaluation unit 20 is to receive the spectra with the measuring device 10 and outputting evaluation data with an adjuster 30 connected. The adjustment device 30 stands for adjusting the lighting on the basis of the evaluation unit 20 obtained evaluation data with the lighting unit 1 , in particular with a filter supply 3 the lighting unit, in conjunction. The filter stock 3 represents a monochromatizing unit of the lighting unit 1 dar. Instead of the filter supply 3 can be used as an alternative embodiment, a broadband monochromator, eg. A gradient filter, are used.

Die Beleuchtungseinheit 1 umfasst zwei Lichtquellen, eine Halogenlampe 5 als weiße Lichtquelle und eine Xenonlampe 7 (auch Xenon-Hochdrucklampe genannt) als stark polychromatische Lichtquelle. Zum Aufnehmen der Spektren findet die Halogenlampe 5 und zum Erzeugen der kontraststarken Beleuchtung die Xenonlampe 7 Verwendung. Der Xenonlampe 7 vorgeschaltet umfasst die Beleuchtungseinheit 1 darüber hinaus einen Filtervorrat 3, dessen Filter sich in den Beleuchtungsstrahlengang der Xenonlampe 7 einbringen lassen und der zum Empfang eines Einstellsignals mit der Einstelleinrichtung 30 in Verbindung steht. Als Filter für den Filtervorrat 3 eignen sich wegen ihres hohen Transmissionsgrades insbesondere Interferenzfilter.The lighting unit 1 includes two light sources, a halogen lamp 5 as a white light source and a xenon lamp 7 (also called xenon high pressure lamp) as a strong polychromatic light source. To record the spectra finds the halogen lamp 5 and to generate the high-contrast illumination, the xenon lamp 7 Use. The xenon lamp 7 upstream comprises the lighting unit 1 In addition, a filter supply 3 whose filter is in the illumination beam path of the xenon lamp 7 and allow the reception of a setting signal with the adjustment 30 communicates. As filter for the filter stock 3 are suitable because of their high transmittance in particular interference filter.

Die Messvorrichtung 10 umfasst ein Spektrometer 12 mit einem Filterrevolver 14 als Monochromatisierungseinrichtung zum näherungsweisen Monochromatisieren des vom Beobachtungsobjekt kommenden Lichtes und einem Detektor 15 (Empfänger) zum Detektieren der Intensität des gefilterten Lichtes. Der Filterrevolver 14 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel 10 Filter von 400–700 nm mit je 30 nm Bandbreite. Er kann jedoch auch eine höhere oder eine niedrigere Anzahl Filter umfassen. Ebenso kann die Bandbreite der Filter größer oder kleiner als 30 nm sein. Zur Aufnahme der Spektren werden die 10 Filter nacheinander in den Beobachtungsstrahlengang eingeführt und die Intensität des vom Beobachtungsobjekt kommenden gefilterten Lichtes für jede der 10 Filterpositionen gemessen. Statt des Filterrevolvers 14 kann die Messvorrichtung 10 auch einen anderen Monochromator umfassen.The measuring device 10 includes a spectrometer 12 with a filter turret 14 as a monochromatizing device for approximately monochromatizing the light coming from the observation object and a detector 15 (Receiver) for detecting the intensity of the filtered light. The filter turret 14 in the present embodiment comprises 10 filters of 400-700 nm, each with 30 nm bandwidth. However, it may also include a higher or a lower number of filters. Likewise, the bandwidth of the filters may be greater or less than 30 nm. To record the spectra, the 10 filters are introduced successively into the observation beam path and the intensity of the filtered light coming from the observation object is measured for each of the 10 filter positions. Instead of the filter turret 14 can the measuring device 10 also include another monochromator.

Zum Zuführen von vom Beobachtungsobjekt kommendem Licht zum Detektor 15 umfasst das beschriebene Ausführungsbeispiel einen Strahlteiler (nicht dargestellt), der einen Ausschnitt des Beobachtungsobjektes, bspw. eine Kreisfläche, ausspiegelt und dem Detektor 15 zuführt. Dieses Ausspiegeln ermöglicht die gezielte Aufnahme von Spektren für Ausschnitte des Beobachtungsobjektes, so dass sich Spektren von verschiednen Objektbereichen aufnehmen lassen. Ein kleinerer Ausschnitt führt dabei zu einer hohen Ortsauflösung beim Aufnehmen der Spektren. Je kleiner der Ausschnitt ist, desto kleiner können die Strukturen des Beobachtungsobjektes sein, für die ein Spektrum unabhängig vom restlichen Beobachtungsobjekt aufgenommen werden kann. Der Strahlteiler kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass die Größe des ausgespiegelten Ausschnittes variieren lässt.For supplying light coming from the observation object to the detector 15 The described embodiment comprises a beam splitter (not shown), which reflects a section of the observation object, for example a circular area, and the detector 15 supplies. This mirroring makes it possible to selectively record spectra for sections of the observation object, so that spectra of different object areas can be recorded. A smaller section leads to a high spatial resolution when recording the spectra. The smaller the section, the smaller the structures of the observation object can be, for which a spectrum can be recorded independently of the rest of the observation object. The beam splitter can in particular be designed such that the size of the mirrored cut-out can be varied.

Außerdem umfasst die Messvorrichtung 10 einen mit dem Spektrometer 12 verbundenen Speicher 16 zum Speichern der aufgenommenen Spektren und ggf. zum Speichern von Kalibrierungsdaten. Der Speicher 16 steht außerdem zum Ausgeben der gespeicherten Spektren mit der Auswerteeinheit 20 in Verbindung.In addition, the measuring device comprises 10 one with the spectrometer 12 connected memory 16 for storing the recorded spectra and, if necessary, for storing calibration data. The memory 16 is also available for outputting the stored spectra with the evaluation unit 20 in connection.

Als Alternative zum beschriebenen Spektrometer 12 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch ein Simultanspektrometer aufweisen. Die Ausgestaltung als Simultanspektrometer bietet die Möglichkeit, alle 10 (oder ggf. mehr) Intensitäten in einem Messschritt zu messen und damit die Aufnahmezeit für das Spektrum zu verkürzen. Die Filter sind in diesem Fall gleichzeitig im Beobachtungsstrahlengang angeordnet, bspw. nebeneinander.As an alternative to the described spectrometer 12 the device according to the invention can also have a simultaneous spectrometer. The design as a simultaneous spectrometer offers the possibility of measuring all 10 (or possibly more) intensities in one measurement step and thus shortening the acquisition time for the spectrum. The filters are arranged in this case simultaneously in the observation beam path, for example. Side by side.

Die Auswerteeinheit 20 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen einen Subtrahierer 22 sowie einen Diskriminator 24. Der Subtrahierer 22 steht mit dem Speicher 16 der Messvorrichtung 10 in Verbindung und ist dazu ausgelegt, aus den beiden mit der Messvorrichtung 10 aufgenommenen Spektren ein Differenzspektrum zu bilden, indem er bspw. für jeden spektralen Stützpunkt die gemessenen Intensitäten des ersten Spektrums von denen des zweiten Spektrums subtrahiert. Mit dem Subtrahierer 22 steht der Diskriminator 24 zum Empfang des Differenz spektrums in Verbindung. Er ist derart ausgestaltet, dass er aus dem Differenzspektrum diejenige Wellenlänge ermittelt, bei welcher die Differenz zwischen den Intensitäten des ersten und des zweiten Spektrums am größten ist. Der Diskriminator 24 steht zur Ausgabe der ermittelten Wellenlänge mit der Einstelleinrichtung 30 in Verbindung.The evaluation unit 20 In the present embodiment, essentially comprises a subtractor 22 and a discriminator 24 , The subtractor 22 stands with the memory 16 the measuring device 10 in conjunction and is designed to be out of the two with the measuring device 10 For example, for each spectral base point, it subtracts the measured intensities of the first spectrum from those of the second spectrum. With the subtractor 22 is the discriminator 24 for receiving the difference spectrum in connection. It is designed such that it determines from the difference spectrum that wavelength at which the difference between the intensities of the first and the second spectrum is greatest. The discriminator 24 is the output of the determined wavelength with the adjustment 30 in connection.

Die Einstelleinrichtung 30 ist derart ausgestaltet, dass sie auf der Grundlage des vom Diskriminator 24 empfangenen Signals einen Filter aus dem Filtervorrat 3 der Beleuchtungseinheit 1 auswählt und an den Filtervorrat 3 ein Einstellsignal ausgibt, das dazu führt, dass das entsprechende Filter in den Beleuchtungsstrahlengang der Xenonlampe 7 eingeführt wird.The adjustment device 30 is designed in such a way that it is based on that of the discriminator 24 received signal a filter from the filter supply 3 the lighting unit 1 selects and to the filter stock 3 outputs a setting signal that causes the corresponding filter in the illumination beam path of the xenon lamp 7 is introduced.

Nachfolgend wird das Ermitteln und Einstellen einer angepassten Beleuchtung unter Zuhilfenahme der beschriebenen Vorrichtung am Beispiel eines Operationsmikroskops erläutert. Das Beobachtungsobjekt stellt dabei einen Gewebebereich dar, welcher krankes und gesundes Gewebe umfasst. Die Beleuchtung des Operationsfeldes soll derart angepasst werden, dass sich gesundes und krankes Gewebe deutlich voneinander abheben.following will determine and adjust a customized lighting with the aid of the device described using the example of a surgical microscope explained. The observation object represents a tissue area, which is ill and includes healthy tissue. The illumination of the surgical field should be adjusted so that healthy and diseased tissue stand out clearly from each other.

Zum Ermitteln der angepassten Beleuchtung wird das Operationsfeld zunächst mit dem weißen Licht der Halogenlampe 5 beleuchtet. Mittels des Strahlteilers wird der zentrale Bereich des Operationsfeldes ausgespiegelt und das von dort reflektierte Licht durch ein im Beobachtungsstrahlengang angeordnetes Filter des Filterrevolvers 14 hindurch dem Detektor 15 des Spektrometers 12 zugeführt.To determine the adjusted illumination, the surgical field is first illuminated with the white light of the halogen bulb 5 illuminated. By means of the beam splitter, the central area of the surgical field is reflected out and the light reflected from there through a filter arranged in the observation beam filter of the filter turret 14 through the detector 15 of the spectrometer 12 fed.

Vorzugsweise erfolgt als erster Messschritt eine Kalibrierung des Detektors 15 anhand der Abbildung eines weißen Standardelements. Dazu wird ein weißes Standardelement anstelle des Gewebes mit dem Operationsmikroskop betrachtet. Nacheinander werden dann die verschiedenen Filter in den Beobachtungsstrahlengang eingebracht und die Intensität des weißen Standardelementes für jede Filterposition gemessen. Anhand der Messung wird für jede Filterposition ein Verstärkungsfaktor ermittelt und im Speicher 16 abgespeichert. Die Verstärkungsfaktoren sind dabei so gewählt, dass die anhand des Standardelementes gemessenen Intensitäten nach der Multiplikation mit ihrem jeweiligen Verstärkungsfaktor alle denselben Einheitswert aufweisen.Preferably, the first measurement step is a calibration of the detector 15 based on the illustration of a standard white element. For this purpose, a white standard element is considered instead of the tissue with the surgical microscope. The various filters are then introduced one after the other into the observation beam path and the intensity of the standard white element is measured for each filter position. Based on the measurement, a gain factor is determined for each filter position and stored in memory 16 stored. The amplification factors are selected such that the intensities measured using the standard element all have the same unit value after being multiplied by their respective amplification factor.

Anschließend erfolgt die Aufnahme der Spektren für das Gewebe. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zuerst das Spektrum für das gesunde Gewebe aufgenommen, jedoch kann auch mit dem kranken Gewebe begonnen werden. Zum Aufnehmen des Spektrums für das gesunde Gewebe wird dieses so anfokussiert, dass es sich im zentralen Bereich des Operationsmikroskops befindet. Das vom gesunden Gewebe reflektierte Licht wird dann über den Strahlteiler dem Detektor 15 des Spektrometers 12 zugeführt. Nacheinander werden alle 10 Filter des Filterrevolvers 14 in den Beobachtungsstrahlengang eingebracht und mittels des Detektors 15 die jeweiligen Intensitäten des vom gesunden Gewebe reflektierten Lichtes gemessenen. Außerdem erfolgt eine Normierung der Intensitäten, d.h. die Intensitäten werden mit demjenigen Verstärkungsfaktor multipliziert, der dem jeweiligen Filter zugeordnet ist. Das normierte Spektrum des gesunden Gewebes wird im Speicher 16 gespeichert. Falls als Spektrometer ein Simultanspektrometer Verwendung findet, werden die Intensitätswerte nicht nacheinander sondern alle Intensitätswerte simultan gemessen.Subsequently, the absorption of the spectra for the tissue takes place. In the present embodiment, the spectrum for the healthy tissue is first recorded, but it is also possible to start with the diseased tissue. To record the spectrum for the healthy tissue, it is focused so that it is located in the central area of the surgical microscope. The light reflected from the healthy tissue then becomes the detector via the beam splitter 15 of the spectrometer 12 fed. Successively all 10 filters of the filter turret 14 introduced into the observation beam path and by means of the detector 15 measured the respective intensities of the light reflected from the healthy tissue. In addition, there is a normalization of the intensities, ie the intensities are multiplied by the amplification factor which is assigned to the respective filter. The normalized spectrum of healthy tissue is stored 16 saved. If a simultaneous spectrometer is used as a spectrometer, the intensity values are measured not simultaneously but all intensity values are measured simultaneously.

Im nächsten Schritt wird das kranke Gewebe derart anfokussiert, dass es sich im Zentrum des Operationsfeldes befindet. Nacheinander werden dann alle 10 Filter des Filterrevolvers 14 in den Beobachtungsstrahlengang eingebracht und mittels des Detektors 15 die jeweiligen Intensitäten des vom kranken Gewebe reflektierten Lichtes gemessenen. Außerdem erfolgt wiederum eine Normierung der Intensitäten. Das normierte Spektrum des kranken Gewebes wird ebenfalls im Speicher 16 gespeichert. Falls als Spektrometer ein Simultanspektrometer Verwendung findet, werden auch in diesem Schritt die Intensitätswerte nicht nacheinander sondern alle Intensitätswerte simultan gemessen.In the next step, the diseased tissue is so focused that it is in the center of the surgical field. Successively then all 10 filters of the filter turret 14 introduced into the observation beam path and by means of the detector 15 measured the respective intensities of the reflected light from the diseased tissue. In addition, again a normalization of the intensities. The normalized spectrum of diseased tissue is also stored 16 saved. If a simultaneous spectrometer is used as the spectrometer, the intensity values are not measured successively but also all the intensity values are measured simultaneously in this step.

Der Subtrahierer 22 bildet anschließend die Differenz aus dem Spektrum des gesunden und dem Spektrum des kranken Gewebes. Der Diskriminator ermittelt nun diejenige Wellenlänge, bei der die Differenz zwischen den Intensitäten der beiden Spektren am größten ist und gibt ein die entsprechende Wellenlänge repräsentierendes Signal an die Einstelleinrichtung 30 weiter.The subtractor 22 then forms the difference between the spectrum of the healthy and the spectrum of the diseased tissue. The discriminator now determines the wavelength at which the difference between the intensities of the two spectra is greatest and gives the corresponding Wel lenlänge representative signal to the adjuster 30 further.

Zum Einstellen der kontrastverstärkenden Beleuchtung schaltet die Einstelleinrichtung von der Halogenlampe 5 auf die Xenonlampe 7 um und gibt ein Einstellsignal an den Filtervorrat 3 der Beleuchtungseinheit 1 aus, dass dazu führt, dass dasjenige Filter in den Beleuchtungsstrahlengang der Xenonlampe 7 eingeführt wird, das im Wesentlichen nur die Wellenlänge passieren lässt, die der vom Diskriminator ermittelten Wellenlänge der größten Intensitätsdifferenz entspricht. Das Ergebnis ist ein einfarbiges Bild des Operationsfeldes mit höchstem Kontrast zwischen gesundem und krankem Gewebe.To adjust the contrast-enhancing illumination, the adjuster switches from the halogen lamp 5 on the xenon lamp 7 and sends a setting signal to the filter supply 3 the lighting unit 1 from that causes that filter in the illumination beam path of the xenon lamp 7 is introduced, which essentially allows only pass the wavelength corresponding to the wavelength of the largest intensity difference determined by the discriminator. The result is a monochrome image of the surgical field with the highest contrast between healthy and diseased tissue.

Der Beleuchtungseinrichtung kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung außerdem eine Umschalteinheit zugeordnet sein, mit der sich manuell zwischen der Halogenlampe und der Xenonlampe, d.h. zwischen dem weißen Licht und dem stark polychromatischen Licht umschalten lässt. Das gezielte Abschwächen des weißen Lichtes derart, dass das vom Beobachtungsobjekt reflektierte Licht der weißen Lichtquelle dieselbe Helligkeit aufweist wie das reflektierte Licht der stark polychromatischen Lichtquelle, ermöglicht dann dem Betrachter zwischen den beiden Beleuchtungsvarianten hin und her zu schalten. So kann er seinen gewohnten kontrastschwachen bunten Seheindruck mit zusätzlichen Informationen aus dem kontraststarken einfarbigen Seheindruck ergänzen.Of the Lighting device can in an advantageous embodiment the invention also a Switching unit be assigned, with which manually between the Halogen lamp and the xenon lamp, i. between the white light and the highly polychromatic light switch. The targeted weaken of the white Light such that the light reflected from the observation object of the white Light source has the same brightness as the reflected light the highly polychromatic light source, then allows the viewer switch between the two lighting variants back and forth. So he can his usual low-contrast colorful visual impression with additional Complement information from the high-contrast monochrome visual impression.

Statt wie beschrieben nur eine Wellenlänge zur kontrastverstärkenden Beleuchtung zu verwenden, können auch zwei oder mehr Wellenlängen Verwendung finden, sofern das Differenzspektrum mindestens zwei Maxima aufweist. Außerdem kann die Beleuchtung auch bei Wellenlängen erfolgen, bei denen zwar kein Maximum in der Differenz vorliegt, die Differenz jedoch groß genug ist, um bei Beleuchtung mit der entsprechenden Wellenlänge den gewünschten Grad an Kontrastverstärkung ermöglicht. Die geeignete Differenz kann dabei bspw. durch einen Schwellenwert, den die Intensitätsdifferenz mindestens erreichen muss, um die gewünschte Kontrastverstärkung zu erzielen, definiert werden.Instead of as described only one wavelength for contrast-enhancing Lighting can use also two or more wavelengths Use, provided that the difference spectrum at least two Having maximums. Furthermore The illumination can also be done at wavelengths, where indeed there is no maximum in the difference, but the difference is big enough is to turn on the illumination with the appropriate wavelength desired Degree of contrast enhancement allows. The appropriate difference may be, for example, by a threshold, the intensity difference at least, to achieve the desired contrast enhancement achieve, be defined.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde das Verfahren anhand eines Operationsmikroskops mit Auflicht-Beleuchtung beschrieben. Es sei daher darauf hingewiesen, dass sowohl die erfindungsgemäße Vorrichtung als auch das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Durchlicht-Beleuchtung zur Anwendung kommen können.in the present embodiment The procedure was based on a surgical microscope with epi-illumination described. It should therefore be noted that both the inventive device as well as the inventive method can also be used in transmitted light illumination.

Im Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln einer an ein Beobachtungsobjekt (welches im Ausführungsbeispiel ein bestimmtes Krankheitsbild beinhaltet) angepassten Objektbeleuchtung am Beispiel eines Operationsmikroskops beschrieben. Es wird je ein Spektrum vom gesunden Gewebe und vom kranken Gewebe aufgenommen. Dies setzt voraus, dass sich für das spezifische Krankheitsbild das kranke Gewebe (oder ggf. das gesunde Gewebe) in irgendeiner Form identifizieren lässt.in the embodiment is the inventive method for determining a to an observation object (which in the embodiment a specific disease includes) adapted object illumination described using the example of a surgical microscope. It will ever be one Spectrum taken from healthy tissue and diseased tissue. This presupposes that for the specific clinical picture the diseased tissue (or possibly the healthy tissues) in any form.

Um für ein Krankheitsbild Informationen darüber zu erhalten, welcher Gewebebereich krank und welcher gesund ist, kann ggf. eine Vergleichsmessung durchgeführt werden. Als Vergleichsmessung kommt z.B. eine Fluoreszenzmessung in Frage, bei der ein Marker gespritzt wird, welcher sich im kranken Gewebe ablagert und eine Fluoreszenz des kranken Gewebes verursacht. Nachdem das kranke und/oder das gesunde Gewebe für das entsprechende Krankheitsbild identifiziert worden sind, kann das Verfahren zum Ermitteln einer an ein Beobachtungsobjekt angepassten Objektbeleuchtung durchgeführt werden.Around for a Disease information about it to get which tissue area is sick and which is healthy, If necessary, a comparative measurement can be carried out. As a comparison measurement comes e.g. a fluorescence measurement in question, in which a marker injected which is deposited in the diseased tissue and a fluorescence of the diseased tissue. After the ill and / or the healthy tissue for the corresponding clinical picture can be identified the method for determining a fitted to an observation object Object lighting can be performed.

Die Vergleichsmessung ist selbstverständlich nicht nötig, wenn bereits anderweitig bekannt ist, welcher Gewebebereich krank und welcher gesund ist.The Of course, comparison measurement is not necessary if already known otherwise, which tissue area is ill and which is healthy.

Claims

Method for determining a to an observation object adapted object lighting of an optical observation device with the steps: - Illuminate the observation object with observation light; - Take up a first spectrum for a first object section of the observation object; - Take up a second spectrum for a second object section of the observation object; - Determine the difference between the first spectrum and the second spectrum; and - Determine at least one wavelength range, in which the difference between the first spectrum and the second Spectrum is great.

The method of claim 1, wherein the recording of the first and / or second spectrum, the intensity of light, that originates from the respective object section of the observation object, for a number spectral bases is measured.

The method of claim 2, wherein measuring the intensities for the respective spectral bases takes place successively.

The method of claim 2, wherein measuring the intensities for the respective spectral bases takes place simultaneously.

Method according to one of claims 2 to 4, in which for each spectral base, a calibration measurement using a standard white element instead of the observation object takes place.

Method according to Claim 5, in which the intensities of the first and second spectrum based on the results of the calibration measurement be normalized.

Method according to one of the preceding claims, wherein to determine the difference between the first and the second spectrum from the two spectra a difference spectrum is formed.

Method according to one of the preceding claims, wherein in each case the first spectrum and / or the second spectrum wavelength from 400-700 nm are recorded.

Method for adjusting the object illumination of a optical observation device to an observation object with the steps: - Determine an adapted illumination according to a method according to the claims 1 to 8; and - Produce an illumination radiation with a narrow wavelength distribution in at least one wavelength range, in which the difference between the first spectrum and the second Spectrum is great.

The method of claim 9, wherein an illumination radiation with several narrow wavelength distributions in different wavelength ranges, where the difference between the first spectrum and the second Spectrum is big, is produced.

Method according to claim 9 or 10 and claim 7, where the narrow wavelength distribution in a wavelength range is generated, in which the difference spectrum has a maximum.

Device for determining an object illumination adapted to an observation object of an optical observation device, comprising: a lighting unit ( 1 ) with a broadband light source ( 5 ) for illuminating an observation object; A measuring device ( 10 ) for receiving at least a first spectrum and a second spectrum of the observation object; and - an evaluation unit ( 20 ) for determining the difference between the two spectra and for finding at least one wavelength range in which the difference between the two spectra is large.

Apparatus according to claim 12, wherein the measuring device ( 10 ) a monochromatization unit ( 14 ) assigned.

Device according to Claim 13, in which the monochromatizing unit ( 14 ) comprises a number of filters which are to be introduced into the beam path for recording a spectrum.

Apparatus according to claim 14, wherein the monochromatizing unit comprises a filter turret comprising a plurality of filters ( 14 ).

Apparatus according to claim 12, wherein the measuring device comprises a simultaneous spectrometer.

Device according to one of claims 12 to 16, wherein the evaluation unit ( 20 ) a subtractor ( 22 ) for forming the difference between the first spectrum and the second spectrum.

Apparatus for adapting the object illumination of an optical observation device to an observation object, comprising: - a device for determining a matched illumination according to one of claims 12 to 17; and - an adjustment device ( 30 ) for adjusting the lighting unit ( 1 ) such that the illumination of the observation object takes place in a wavelength range or in a plurality of wavelength ranges in which the difference between the first spectrum and the second spectrum is large.

Apparatus according to claim 18, wherein the lighting unit ( 1 ) one with the adjustment device ( 30 ) for receiving a setting signal related monochromatization unit ( 3 ).

Apparatus according to claim 19, wherein the monochromatizing unit comprises a filter stock ( 3 ) into the illumination beam path of the illumination unit ( 1 ) includes disposable filters for rejecting a narrow wavelength range.

Apparatus according to claim 20, wherein the filters are designed as interference filters.

Device according to one of claims 12 to 21, wherein the lighting unit ( 1 ) next to the white light source ( 5 ) a polychromatic light source ( 7 ).

Device according to Claim 22, in which the illumination unit ( 1 ) a switching device for switching between the white light source ( 5 ) and the polychromatic light source ( 7 ).

Optical observation device for observation Respect tissue with a lighting unit whose illumination radiation is adapted to the tissue to be observed that either an increased contrast between healthy and malignant tissue occurs or the healthy and / or the malignant tissue have a color cast or have, the color casts are different when the illumination radiation is selected such that both the malignant and the healthy tissue have a color cast.

An optical observation apparatus according to claim 24 having a or more monochromatic light sources.

Optical observation device according to claim 25 with three monochromatic light sources whose wavelengths are so matched that the illumination radiation appears substantially white.

Optical observation device according to one of claims 24 to 26 with a device according to one of claims 12 to 17.

An optical observation apparatus according to claim 24 having a Device according to one of the claims 18 to 23.

Optical observation device according to one of claims 24 to 28, characterized by its design as a surgical microscope.