DE19739428A1

DE19739428A1 - Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop

Info

Publication number: DE19739428A1
Application number: DE19739428A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Moeller; Joachim Dr Steffen; Christian Luecke
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 1999-03-11
Also published as: CH694063A5; JPH11137567A; US5973829A; JP4118407B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine derartige Beleuchtungseinrichtung wird von der Anmelderin unter der Bezeichnung "Varioskop" zusammen mit dem Operations mikroskop OPMI CS vertrieben. Bei dieser bekannten Beleuchtungseinrichtung können aufgrund des zur optischen Achse des Operationsmikroskops im wesentlichen koaxial verlaufenden Beleuchtungsstrahlengangs auch enge Operationskanäle ausgeleuchtet werden, wobei der Leuchtfelddurchmesser und die Beleuchtungsintensität innerhalb gewisser Grenzen variierbar sind.

Insbesondere in der Neurochirurgie hat es sich zur Fluores zenzanregung von Tumorgewebe als wünschenswert herausgestellt, die Beleuchtungsintensität noch weiter erhöhen zu können, um auf eine gesonderte Fluoreszenzbeleuchtung, z. B. ein hand geführtes Lichtleiterende, verzichten zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Beleuchtungs einrichtung zur Verfügung zustellen, mit welcher die Beleuchtungsintensität stärker als bisher veränderbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Denn durch das betriebsmäßig in den Beleuchtungsstrahlengang bringbare optische Zusatzelement positiver Brechkraft kann die objektseitige Apertur der Beleuchtungsstrahlen im Bereich der optischen Achse spürbar erhöht werden, ohne die Beobachtungs schnittweite des Operationsmikroskops, d. h. den Arbeitsabstand, des Operationsmikroskops ändern zu müssen. Versuche der Anmelderin haben ergeben, daß bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung der mit im Beleuchtungsstrahlengang angeordnetem, d. h. mit beleuchtungsaktivem optischem Zusatz element erzielbare Beleuchtungsintensitätsgewinn eine Fluores zenzanregung von Tumorgewebe mit einer herkömmlichen Operationsmikroskoplichtquelle, z. B. eine von der Anmelderin vertriebene Zeiss Superlux, möglich macht.

Der durch das in den Beleuchtungsstrahlengang gebrachte und deshalb beleuchtungsaktive Zusatzelement hervorgerufene Beleuchtungsintensitätsabfall im Randbereich des Leuchtfelds hat sich als hinnehmbar herausgestellt, da das Zusatzelement nach erfolgter Fluoreszenzanregung wieder aus den Beleuchtungs strahlengang entfernbar ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform bildet die Beleuchtungs einrichtung ein Lichtleiterende auf das Beobachtungsobjekt ab. Dadurch kann die eigentliche Lichtquelle in Abstand von der Operationswunde angeordnet werden und durch das erfindungs gemäße Zusatzelement dennoch die Beleuchtungsstärke in beträchtlicher Weise erhöht werden.

Wenn die Beleuchtungseinrichtung einen den Beleuchtungs strahlengang zu dem Beobachtungsobjekt umlenkenden Umlenk spiegel umfaßt und das Zusatzelement zwischen dem Umlenkspiegel und dem Beobachtungsobjekt angeordnet ist, können die bekannten gattungsgemäßen Beleuchtungseinrichtungen in einfacher Weise mit dem Zusatzelement nachgerüstet werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Zusatzelement in den Beleuchtungsstrahlengang ein- und ausschwenkbar. Daraus ergibt sich eine besonders einfache Betätigungsmechanik für das Zusatzelement.

Falls die Beleuchtungseinrichtung ein Rotdämpfungsfilter umfaßt, können bei im Beleuchtungsstrahlengang eingeschwenktem bzw. angeordnetem Zusatzelements herkömmliche Lichtquellen zur Fluoreszenzanregung eingesetzt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden anhand der beigefügten Figur erläuterten Ausführungsbeispiel.

Es zeigen:

Fig. 1 eine in ein Operationsmikroskop integrierte, erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung;

Fig. 2 das Hauptobjektiv des Operationsmikroskops von Fig. 1 in einer Draufsicht; und

Fig. 3 die optischen Elemente der Beleuchtungseinrichtung von Fig. 1 in einer vergrößerten Detailansicht.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein schematisch dargestelltes Operationsmikroskop zur Beobachtung eines Beobachtungsobjekts 3. In das Operationsmikroskop 1 ist eine Beleuchtungseinrichtung 5 integriert, dessen Beleuchtungs strahlengang 7 das Beobachtungsobjekt 3 im wesentlichen koaxial zur optischen Achse 9 des Operationsmikroskops beleuchtet. Dabei liegt in diesem Ausführungsbeispiel der von dem Beleuchtungsstrahlengang 7 und der optischen Achse 9 eingeschlossene Winkel in einem Bereich von ca. 3° bis ca. 6°.

Das Operationsmikroskop 1 ist ein Stereomikroskop, von dem in Fig. 1 ein Okulartubus 11 und ein beiden Beobachtungsstrahlen gängen des Operationsmikroskops gemeinsames Hauptobjektiv 13 angedeutet ist.

Die Beleuchtungseinrichtung 5 umfaßt ein optisches Zusatz element 15, welches an einem Schwenkzapfen 17 gehalten ist. Der Schwenkzapfen 17 erlaubt eine Drehung um seine zur optischen Achse 9 im wesentlichen parallele Längsachse und erlaubt deshalb das Ein- bzw. Ausschwenken des optischen Zusatzelements 15 in den bzw. aus dem Beleuchtungsstrahlengang 7.

Die Beleuchtungseinrichtung 5 leitet das von einer nicht dargestellten, gesonderten Lichtquelle über einen Lichtleiter 19 kommende Beleuchtungslicht über in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellte optische Elemente zu einem Umlenk spiegel 21, welcher den von dem Lichtleiter 19 zum Umlenk spiegel 21 quer zur optischen Achse 9 des Operationsmikroskops 1 verlaufenden Beleuchtungsstrahlengang 7 in Richtung auf das Beobachtungsobjekt 3 umlenkt.

Der Umlenkspiegel 21 ist in einer Aussparung 14 des Operations mikroskop-Hauptobjektivs 13 angeordnet, um das Beleuchtungs licht möglichst koaxial zur optischen Achse 9 auf das Beobachtungsobjekt 3 zu lenken.

Zusammen mit dem Zusatzelement 15, welches in seinem in Fig. 1 dargestellten, in den Beleuchtungsstrahlengang 7 eingeschwenkten Zustand die Beleuchtungsapertur im Bereich der optischen Achse 9 erhöht, ist ein Rotdämpfungsfilter 23 an dem Schwenkzapfen 17 verschwenkbar angeordnet. Durch diese Kombination von die Beleuchtungsapertur und deshalb die Beleuchtungsintensität erhöhendem Zusatzelement 15 und Rotdämpfungsfilter 23 kann die Beleuchtungseinrichtung 5 zur Fluoreszenzanregung von mit entsprechenden Fluoreszenzmarkern vorbehandeltem Tumorgewebe des Beobachtungsobjekts 3 verwendet werden. Zur Beobachtung des daraufhin von dem Tumorgewebe emittierten Fluoreszenzlichts dient ein auf das Rotdämpfungs filter 23 abgestimmtes Emissionsfilter 25 im Beobachtungs strahlengang des Operationsmikroskops 1, welches das von dem Rotdämpfungsfilter 23 durchgelassene Anregungslicht ausfiltert und in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt ist.

Bei einer alternativen Ausführungsform könnte das Emissions filter 25 auch zusammen mit dem optischen Zusatzelement 15 ein- und ausschwenkbar sein.

In Fig. 2 ist das Hauptobjektiv 13 des Operationsmikroskops 1 in einer Draufsicht entlang der optischen Achse 9 zu sehen. Dabei ist insbesondere die Lage der Aussparung 14 in Bezug zu den von den Beobachtungsstrahlen durchsetzten Bereichen 16 und 18 des Hauptobjektivs 13 zu erkennen.

In Fig. 3 sind die optisch wirksamen Komponenten der Beleuchtungseinrichtung 5 im Detail dargestellt.

Diese Beleuchtungsoptik umfaßt eine asphärische Linse 27 in unmittelbarer Nähe zur Ebene 29 der Lichtleiteraustrittsfläche. Der asphärischen Linse 27 nachgeordnet sind ein zwei Einzel linsen umfassendes Kittglied 31 und eine Linse 33. Beobachtungsobjektseitig nach der Linse 33 folgt der bereits in Fig. 1 gezeigte Umlenkspiegel 21, welcher das Beleuchtungs licht durch eine planparallele Glasplatte 35 und das als meniskusförmige Linse ausgebildete optische Zusatzelement 15 auf das Beobachtungsobjekt 3 lenkt.

Die genauen optischen Daten dieser Beleuchtungsoptik sind in der folgenden Tabelle verzeichnet, wobei sich "Nummer" auf die jeweiligen optisch wirksamen Flächen gezählt von dem Licht leiter 19 her bezieht. Mit Nummer 1 ist also die Lichtleiter austrittsebene 29, mit Nr. 2 die dem Lichtleiter zugewandte Oberfläche der asphärischen Linse 27, mit Nr. 3 die beobachtungsobjektseitige Oberfläche der asphärischen Linse 27 usw. bezeichnet. "Radius" bezeichnet den Krümmungsradius, wobei PLAN Krümmungsradius unendlich bedeutet und "Dicke" bezeichnet den jeweiligen Abstand zwischen den entsprechenden optisch wirksamen Flächen. Die Glassorten sind unter den in der Tabelle angeführten Bezeichnungen von der Firma Schott Glaswerke erhältlich.

Tabelle

FC-Beleuchtung für Varioskop Serie mit Zusatzoptik

Claims

1. Beleuchtungseinrichtung (5) für ein Operationsmikroskop (1) mit einem zur optischen Achse (9) des Operations mikroskops (1) im wesentlichen koaxial verlaufenden Beleuchtungsstrahlengang (7), dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (5) ein wahlweise in den Beleuchtungsstrahlengang (7) bringbares optisches Zusatz element (15) positiver Brechkraft umfaßt, um bei unveränderter Beobachtungsschnittweite des Operations mikroskops (1) die Beleuchtungsapertur im Bereich der optischen Achse (9) wahlweise erhöhen zu können.

2. Beleuchtungseinrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinrichtung (5) ein Lichtleiterende (29) auf ein Beobachtungsobjekt abbildet.

3. Beleuchtungseinrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beleuchtungseinrichtung (5) einen den Beleuchtungs strahlengang (7) zu dem Beobachtungsobjekt (3) umlenkenden Umlenkspiegel (21) umfaßt und das Zusatzelement (15) zwischen dem Umlenkspiegel (21) und dem Beobachtungsobjekt (3) angeordnet ist.

4. Beleuchtungseinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Zusatzelement (15) in den Beleuchtungsstrahlen gang (7) ein- und ausschwenkbar ist.

5. Beleuchtungseinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Beleuchtungseinrichtung (5) ein in den Beleuchtungsstrahlengang (7) bringbares Rotdämpfungsfilter (23) umfaßt.

6. Beleuchtungseinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Beleuchtungseinrichtung (5) durch folgende optische Daten gekennzeichnet ist: