DE19814731B4

DE19814731B4 - Operationsmikroskop

Info

Publication number: DE19814731B4
Application number: DE19814731A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Morita
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-04-03
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2018-04-03
Also published as: JP3827429B2; US6266182B1; JPH10333047A; US6088154A; DE19814731A1

Abstract

Operationsmikroskop, das folgendes aufweist: ein bildprojizierendes optisches System (9, 69) zum Einblenden eines von einem endoskopischen optischen System, das separat von einem operationsmikroskopischen optischen System vorhanden ist, gelieferten Bildes in ein optisches Okularsystem (3, 18, 64) des Operationsmikroskops, so daß ein Bild des operationsmikroskopischen optischen Systems und das Bild des optischen Endoskopsystems gleichzeitig zu beobachten sind, dadurch gekennzeichnet, daß das bildprojizierende optische System (9, 69) ein optisches Kollimationssystem (10, 70), das ein vom Bild des endoskopischen optischen System herrührendes Strahlenbündel parallel ausrichtet, und ein optisches Bildsystem (13, 73) aufweist, das auf einer Bildoberfläche (8, 68) des operationsmikroskopischen optischen Systems ein Bild erzeugt, das durch ein Okularsystem zu beobachten ist, wobei das vom optischen Kollimationssystem (10, 70) kommende parallele Strahlenbündel verwendet wird; und daß das optische Bildsystem (13, 73) so konstruiert ist, daß es sich in einem solchen Bereich bewegen läßt, daß seine Eintrittsöffnung das parallele Strahlenbündel empfängt, und...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Operationsmikroskop, das ein bildprojizierendes optisches System zum Einblenden eines von einem endoskopischen optischen System, das separat von einem operationsmikroskopischen optischen System vorhanden ist, gelieferten Bildes in ein optisches Okularsystem des Operationsmikroskops, so daß ein Bild des operationsmikroskopischen optischen Systems und das Bild des optischen Endoskopsystems gleichzeitig zu beobachten sind, aufweist.
Stand der Technik
In der chirurgischen Behandlungspraxis auf den Gebieten der Neurochirurgie, der Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, der Augenheilkunde oder auf anderen klinischen Spezialgebieten spielen Operationsmikroskope eine bedeutende Rolle bei der Verbesserung der Effizienz chirurgischer Operationen, indem sie dem Beobachter vergrößerte Bilder der zu operierenden Körperteile bieten. Weiterhin wird seit den letzten Jahren die endoskopische Beobachtung auch bei Operationen angewandt, die früher nur unter operationsmikroskopischer Beobachtung durchgeführt wurden, so daß Gewebe außer dem für die Operation notwendigen Mindestmaß intakt bleiben; vorzugsweise sollen das operationsmikroskopische und das endoskopische Bild gleichzeitig beobachtet werden können.
Aus der JP 62 66 310 A ist beispielsweise eine Mikroskopvorrichtung bekannt, die auf die Kombination von Operationsmikroskop und Endoskop gerichtet ist. In dieser Vorrichtung ist ein Endoskop mit einer festen Bildaufnahmevorrichtung zur stereoskopischen Beobachtung vorhanden, das gegenüber einem Stereomikroskop verschoben werden kann, um die Beobachtung in einem engen Hohlraum zu ermöglichen, was andernfalls nicht möglich wäre. Weiterhin weist die Vorrichtung Bildwiedergabemittel zur Anzeige des von der festen Bildaufnahmevorrichtung gebotenen Bildes und Bildprojektionsmittel zum Eingeben des auf dem Bildwiedergabemittel angezeigten Bildes in ein optisches Okularsystem auf, so daß das optische Okularsystem üblicherweise zur gleichzeitigen Beobachtung des operationsmikroskopischen und des endoskopischen Bildes eingesetzt wird.
Beim Stand der Technik nach der JP 62 66 310 A wird jedoch das Problem nicht beachtet, das durch die Verschiebung der für die Beobachtung durch das Okular bereitgestellten Bildoberflächen verursacht wird. Diese Verschiebung begleitet die Anpassung an den Abstand zwischen den Pupillen und kann daher nicht für die Realisierung in einem praktischen Operationsmikroskop verringert werden.
Die Anpassung an den Pupillenabstand erfolgt durch Verschieben des linken und des rechten Abschnitts des Operationsmikroskops, in denen jeweils eine Bildoberfläche für die Beobachtung durch das Okular vorhanden ist, so daß der Abstand zwischen dem linken und dem rechten Okularpunkt des Operationsmikroskops dem Abstand zwischen der linken und der rechten Pupille eines Beobachters entspricht. Jedes Operationsmikroskop ist mit einem Mechanismus zur Vornahme dieser Anpassung ausgestattet. Wenn der Abstand zwischen den Pupillen in der Praxis nur unter Verwendung Standes der Technik nach der JP 62 66 310 A anzupassen ist, muß das Mittel, das das Bild über das Bildprojektionsmittel wiedergibt, gleichzeitig mit den Bildoberflächen verschoben werden, die der Okularbeobachtung dienen, damit die Positionen, auf die die Bilder vom Bildwiedergabemittel projiziert werden, der Bewegung des optischen Okularsystems folgen, die sich aus der Anpassung an den Pupillenabstand ergeben. Diese Konfiguration erfordert Raum für die Bewegung des optischen Systems oder der in einem Gehäuse des Operationsmikroskops untergebrachten Elemente, wodurch ein größeres Gehäuse notwendig wird. Nach dem Stand der Technik nach der JP 62 66 310 A ist es im Ergebnis dessen unmöglich, ein Operationsmikroskop in seiner Gesamtheit kompakt zu gestalten, während das Operationsmikroskop zum Zweck effizienten chirurgischen Arbeitens unbedingt kompakt gestaltet sein sollte.
Bekannt sind bereits Steriomikroskope mit eingespiegelten Bildinformationen (wie z. B. Bilddaten) und Pupillenpositionserkennungseinrichtungen mit automatischer Einstellung des Augenabstandes ( WO 96/13743 A1 und WO 96/28752 A1 ).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Beachtung des oben erwähnten Problems des Standes der Technik entwickelt. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht dann, ein Operationsmikroskop zu schaffen, bei dem das operationsmikroskopische und das endoskopische Bild unabhängig von der Anpassung an den Pupillenabstand konstant und gleichzeitig durch das optische Okularsystem beobachtet werden können, indem dafür gesorgt wird, daß Bilder aus einem optischen Endoskopsystem so projiziert werden, daß sie der sich aus der Anpassung an den Pupillenabstand ergebenden Verschiebung der Bildoberflächen des optischen Systems des Operationsmikroskops folgen, das darüber hinaus zur Erleichterung der chirurgischen Arbeit kompakt gestaltet werden kann. Außerdem soll bei Operationsmikroskopen, bei denen ein durch ein optisches Projektionssystem projiziertes Bild einem Mikroskopbild überlagert wird, und sich das Bild des Operationsmikroskops und das durch das optische Projektionssystem projizierte Bild häufig in der Helligkeit unterscheidet, der Unterschied an Helligkeit zwischen diesen beiden Bildern verringert werden.
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, ist erfindungsgemäß ein Operationsmikroskop, das ein bildprojizierendes optisches System zum Einblenden eines von einem endoskopischen optischen System, das separat von einem operationsmikroskopischen optischen System vorhanden ist, gelieferten Bildes in ein optisches Okularsystem des Operationsmikroskops aufweist, so daß das operationsmikroskopische und das endoskopische Bild gleichzeitig beobachtet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das bildprojizierende optische System ein optisches Kollimationssystem, das ein vom Bild des endoskopischen optischen System herrührendes Strahlenbündel parallel ausrichtet, und ein optisches Bildsystem aufweist, das auf einer Bildoberfläche des operationsmikroskopischen optischen Systems ein Bild erzeugt, das durch ein Okularsystem beobachtet werden kann, wobei das vom optischen Kollimationssystem kommende parallele Strahlenbündel verwendet wird; und dadurch, daß das optische Bildsystem so konstruiert ist, daß es sich zumindest in einem solchen Bereich bewegen läßt, daß seine Eintrittsöffnung das parallele Strahlenbündel empfangen kann, und dadurch daß eine Austrittspupille des bildprojizierenden optischen Systems vom optischen Okularsystem an der gleichen Position gebildet wird wie die Austrittspupille des operationsmikroskopischen optischen Systems, jedoch einen Durchmesser hat, der größer ist als der der Austrittspupille des operationsmikroskopischen optischen Systems.
Mit dieser Konfiguration kann ein vom endoskopischen optischen System geliefertes Bild auf die Bildfläche projiziert werden und dieser folgen, die so konstruiert ist, daß sie sich zur Anpassung an den Pupillenabstand bewegen läßt. Der Beobachter kann daher das operationsmikroskopische und das endoskopische Bild unabhängig von der Anpassung an den Pupillenabstand ständig und gleichzeitig beobachten.
Da das optische Kollimationssystem weiterhin während der Anpassung des Operationsmikroskops an den Pupillenabstand unbeweglich plaziert ist, ist in einem Gehäuse des Operationsmikroskops kein Freiraum erforderlich, in dem das optische Kollimationssystem bewegt werden müßte, so daß eine kompakte Bauweise des Operationsmikroskops erleichtert wird.
Weiterhin bestehen das bildprojizierende optische System und das operationsmikrospische optische System unabhängig voneinander und verfügen über keinen gemeinsamen optischen Bestandteil. Deshalb beeinträchtigen diese optischen Systeme die von ihnen erzeugten Bilder nicht gegenseitig, sondern beide Bilder sind klar zu sehen.
Auch ist erfindungsgemäß ein Operationsmikroskop, das ein bildprojizierendes optisches System zum Einblenden von Bildern, die von einem endoskopischen optischen System, das separat von einem operationsmikroskopischen optischen System vorhanden ist, geliefert werden, in ein optisches Okularsystem des Operationsmikroskops aufweist, so daß das operationsmikroskopische und das endoskopische Bild gleichzeitig beobachtet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das bildprojizierende optische System ein optisches Kollimationssystem, das ein vom Bild des endoskopischen optischen System herrührendes Strahlenbündel parallel ausrichtet, und ein optisches Bildsystem aufweist, das auf einer Bildoberfläche des operationsmikroskopischen optischen Systems ein Bild erzeugt, das durch ein Okularsystem beobachtet werden kann, wobei das vom optischen Kollimationssystem kommende parallele Strahlenbündel verwendet wird; und dadurch, daß eine optische Achse des optischen Bildsystems, die an dem parallelen Strahlenbündel ausgerichtet ist, parallel zu der Richtung verläuft, in der sich das optische Okularsystem, auf das das vom endoskopischen optischen System gelieferte Bild projiziert wird, bei der Anpassung an den Pupillenabstand verschiebt; und daß das optische Bildsystem so konstruiert ist, daß es sich auf der optischen Achse zumindest in einem solchen Bereich bewegen läßt, daß seine Eintrittsöffnung das parallele Strahlenbündel empfangen kann.
Das bildprojizierende optische System dieser Konfiguration ist vorzugsweise mit einem Operationsmikroskop einsetzbar, das über ein Jentzsche-System zur Anpassung an den Pupillenabstand verfügt. Mit dieser Konfiguration kann ein vom endoskopischen optischen System geliefertes Bild auf die Bildfläche projiziert werden und dieser folgen, die so konstruiert ist, daß sie sich zur Anpassung an den Pupillenabstand verschieben läßt. Der Beobachter kann daher das operationsmikroskopische und das endoskopische Bild unabhängig von der Anpassung an den Pupillenabstand ständig und gleichzeitig beobachten.
Da das optische Kollimationssystem weiterhin während der Anpassung des Operationsmikroskops an den Pupillenabstand unbeweglich plaziert ist, ist in einem Gehäuse des Operationsmikroskops kein Freiraum erforderlich, in dem das optische Kollimationssystem bewegt werden müßte, so daß eine kompakte Bauweise des Operationsmikroskops erleichtert wird.
Weiterhin bestehen das bildprojizierende optische System und das operationsmikroskopische optische System unabhängig voneinander und verfügen über keinen gemeinsamen optischen Bestandteil. Deshalb beeinträchtigen diese optischen Systeme die von ihnen erzeugten Bilder nicht gegenseitig, sondern beide Bilder sind klar zu sehen.
Auch ist erfindungsgemäß ein Operationsmikroskop, das ein bildprojizierendes optisches System zum Einblenden eines Bildes, das von einem endoskopischen optischen System, das separat von einem operationsmikroskopischen optischen System vorhanden ist, geliefert wird, in ein optisches Okularsystem des Operationsmikroskops aufweist, so daß das operationsmikroskopische und das endoskopische Bild gleichzeitig beobachtet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das bildprojizierende optische System ein optisches Kollimationssystem, das ein vom Bild des endoskopischen optischen System herrührendes Strahlenbündel parallel ausrichtet, und ein optisches Bildsystem aufweist, das auf einer Bildoberfläche des operationsmikroskopischen optischen Systems ein Bild erzeugt, das durch ein Okularsystem beobachtet werden kann, wobei das vom optischen Kollimationssystem kommende parallele Strahlenbündel verwendet wird; und dadurch, daß eine optische Achse des optischen Bildsystems, die an dem parallelen Strahlenbündel ausgerichtet ist, senkrecht zu der Richtung verläuft, in der sich das optische Okularsystem, auf das das vom endoskopischen optischen System gelieferte Bild projiziert wird, bei der Anpassung an den Pupillenabstand verschiebt; und daß das optische Bildsystem so konstruiert ist, daß es sich in einer senkrecht zum parallelen Strahlenbündel verlaufenden Ebene zumindest in einem solchen Bereich bewegen läßt, daß seine Eintrittsöffnung das parallele Strahlenbündel empfangen kann.
Das bildprojizierende optische System dieser Konfiguration ist vorzugsweise mit einem Operationsmikroskop einsetzbar, das über ein Siedentoph-System zur Anpassung an den Pupillenabstand verfügt. Mit dieser Konfiguration kann ein vom endoskopischen optischen System geliefertes Bild auf die Bildfläche projiziert werden und dieser folgen, die so konstruiert ist, daß sie sich zur Anpassung an den Pupillenabstand verschieben läßt. Der Beobachter kann daher das operationsmikroskopische und das endoskopische Bild unabhängig von der Anpassung an den Pupillenabstand ständig und gleichzeitig beobachten.
Da das optische Kollimationssystem weiterhin während der Anpassung des Operationsmikroskops an den Pupillenabstand unbeweglich plaziert ist, ist in einem Gehäuse des Operationsmikroskops kein Freiraum erforderlich, in dem das optische Kollimationssystem bewegt werden müßte, so daß eine kompakte Bauweise des Operationsmikroskops erleichtert wird.
Weiterhin bestehen das bildprojizierende optische System und das operationsmikroskopische optische System unabhängig voneinander und verfügen über keinen gemeinsamen optischen Bestandteil. Deshalb beeinträchtigen diese optischen Systeme die von ihnen erzeugten Bilder nicht gegenseitig, sondern beide Bilder sind klar zu sehen. Auch ist erfindungsgemäß ein Operationsmikroskop, das ein bildprojizierendes optisches System zum Einblenden eines Bildes, das von einem endoskopischen optischen System, das separat von einem operationsmikroskopischen optischen System vorhanden ist, geliefert wird, in ein optisches Okularsystem des Operationsmikroskops aufweist, so daß das operationsmikroskopische und das endoskopische Bild gleichzeitig beobachtet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar trapezförmiger Prismen spiegelsymmetrisch so in einem binokularen optischen System des gesamten operationsmikroskopischen optischen Systems angebracht ist, daß sie als strahlablenkendes Mittel wirken, indem sie Strahlen im Prismeninnern dreimal reflektieren.
Um eine kompakte Bauweise des mit einem bildprojizierenden optischen System ausgestatteten Operationsmikroskops zu erreichen, muß nicht nur das bildprojizierende optische System, sondern auch das operationsmikroskopische optische System kompakt aufgebaut sein. Die oben erwähnte Konfiguration unter Verwendung von dreifach reflektierenden Prismen ist wegen ihrer Kompaktheit in Dickenrichtung gegenüber einer Konfiguration von Vorteil, bei der trapezförmige Prismen als strahlablenkendes Mittel so angeordnet sind, daß sie Strahlen zweimal in ihrem Innern reflektieren (20A). Die oben erwähnte Konfiguration der vorliegenden Erfindung ist demnach in der Lage, ein Operationsmikroskop zu schaffen, das eine geringe Größe aufweist, aber die gleichzeitige Beobachtung des operationsmikroskopischen und des endoskopischen Bildes zuläßt, indem die Dicke des neben dem bildprojizierenden optischen System liegenden binokularen optischen Systems im Rahmen des gesamten operationsmikroskopischen optischen Systems verringert wird.
Bei der Beschreibung der Erfindung verwendet der Erfinder häufig die Begriffe ”Jentzsche” und ”Siedentoph”, um zwischen zwei Typen von Systemen zur Anpassung an den Pupillenabstand zu unterscheiden. Diese Klassifizierung beruht nicht auf dem Aufbau der Anpassungsvorrichtung, sondern darauf, wie sich das Binokular bewegt. Beim Anpassen an den Pupillenabstand durch lineares Verschieben des linken und des rechten Okulars entlang einer einzigen Linie spricht man vom Jentzsche-System, während das Anpassen an den Pupillenabstand durch Bewegen des linken und des rechten Okulars entlang einer gekrümmten Ortskurve als Siedentoph-System bezeichnet wird.
Dieses und weitere Ziele sowie die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine rechtsseitige Schnittansicht von optischen Systemen im binokularen Abschnitt des Operationsmikroskops nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Darstellung der Gesamtkonfiguration der optischen Systeme;
2 zeigt eine erläuternde Ansicht des in 1 dargestellten optischen Okularsystems;
3A zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des optischen Prinzips der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform, wobei ein Zustand dargestellt wird, bei dem sich ein optisches Bildsystem in der Mittelachse eines parallelen Strahlenbündels befindet;
3B zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des optischen Prinzips der ersten Ausführungsform, wobei ein Zustand dargestellt wird, bei dem das optische Bildsystem in einer senkrecht zum parallelen Strahlenbündel verlaufenden Ebene aus der Mittelachse verschoben wurde;
4 zeigt eine erläuternde Ansicht, um darzustellen, wie Strahlen von Prismen und Spiegeln eines bildprojizierenden optischen Systems reflektiert werden, das in der ersten Ausführungsform verwendet wird;
5 zeigt in schematischer Form eine Anwendung, bei der ein mit einer CCD versehenes Endoskop mit dem in den 1 bis 4 dargestellten Operationsmikroskop zusammenwirkt;
6 zeigt ein durch das rechte Okular des Operationsmikroskops sichtbares Bild gemäß der ersten Ausführungsform;
7 zeigt eine Seitenansicht optischer Systeme im binokularen Abschnitt des Operationsmikroskops nach der ersten Ausführungsform, versehen mit einem Siedentoph-System zur Anpassung an den Pupillenabstand, wobei selektiv die beweglichen Einheiten zur Pupillenabstandsanpassung einschließlich des Parallelogrammprismas, des optischen Okularsystems und des bildprojizierenden optischen Systems dargestellt sind, um deren Konfiguration detailliert zu zeigen;
8 zeigt eine Vorderansicht einer optischen Anordnung, die das optische Okularsystem und das bildprojizierende optische System nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt;
9 zeigt eine Draufsicht der optischen Anordnung, die das optische Okularsystem und das bildprojizierende optische System nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt;
10 zeigt das optische Binokularsystem des gesamten operationsmikroskopischen optischen Systems nach der zweiten Ausführungsform, um zu verdeutlichen, daß bei dieser Ausführungsform das Jentzsche-Verfahren zur Anpassung an den Pupillenabstand des Binokulars zur Anwendung gelangt;
11A zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des optischen Prinzips der in 9 dargestellten zweiten Ausführungsform, wobei ein Zustand dargestellt wird, bei dem sich das optische Bildsystem in Normalposition befindet;
11B zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des optischen Prinzips der zweiten Ausführungsform, wobei ein Zustand dargestellt wird, bei dem das optische Bildsystem entlang der optischen Achse verschoben ist;
12 zeigt rechte und Zinke Bilder zur Beobachtung durch ein Binokular nach der zweiten Ausführungsform, wobei Bilder vom bildprojizierenden optischen System eingeblendet werden;
13 zeigt im Detail ein bildprojizierendes optisches System, das in der ersten und zweiten Ausführungsform zum Einsatz gelangt;
14 zeigt im Detail ein weiteres bildprojizierendes optisches System (kompatibel zu einer hochauflösenden Flüssigkristallanzeige (LCD)), das alternativ in der ersten und zweiten Ausführungsform zum Einsatz gelangt;
15 betrifft die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zeigt, daß ein lichtunterbrechendes Teil in den beweglichen Abschnitt eines in der ersten und zweiten Ausführungsform zu verwendenden bildprojizierenden optischen Systems eingebracht ist;
16 betrifft die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zeigt, daß ein bewegliches Prisma in den beweglichen Abschnitt eines in der ersten und zweiten Ausführungsform zu verwendenden bildprojizierenden optischen Systems eingebracht ist;
17 betrifft die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zeigt, daß ein optisches Binokularsystem, bestehend aus linken und rechten optischen Okularsystemen, ein bildprojizierendes optisches System und eine kompakte LCD in einem Binokulargehäuse untergebracht sind, das dem in der ersten oder zweiten Ausführungsform verwendeten Gehäuse ähnelt, um eine Binokulareinheit zu bilden, die so konstruiert ist, daß sie abnehmbar auf dem Hauptgehäuse des Operationsmikroskops angebracht ist;
18 betrifft die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zeigt, daß ein Binokularabschnitt des Operationsmikroskops, der dem in der ersten oder zweiten Ausführungsform verwendeten Binokularabschnitt ähnelt, so konstruiert ist, daß er unterschiedliche Neigungswinkel einnehmen kann, und daß das bildprojizierende optische System in ein bewegliches Gehäuse eingebaut ist;
19 betrifft die siebente Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
20A zeigt eine Draufsicht der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die Anordnung des optischen Binokularsystems des gesamten operationsmikroskopischen optischen Systems dargestellt ist, wobei das Siedentoph-System der Anpassung an den Pupillenabstand zum Einsatz gelangt;
20B zeigt eine Seitenansicht von 20A;
21A zeigt eine Draufsicht der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die Anordnung des optischen Binokularsystems des gesamten operationsmikroskopischen optischen Systems dargestellt ist, wobei das Jentzsche-System der Anpassung an den Pupillenabstand zum Einsatz gelangt;
21B zeigt eine Seitenansicht von 21A;
22A zeigt, wie Strahlen durch ein trapezförmiges Prisma reflektiert werden, als ein auf das optische Binokularsystem anwendbares Beispiel;
22B zeigt, wie Strahlen durch ein trapezförmiges Prisma reflektiert werden, das in der achten Ausführungsform verwendet wird;
23 zeigt im Detail die Pupillenanordnung über dem optischen Okularsystem nach der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
24A zeigt die optische Anordnung nach der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
24B zeigt eine Perspektivansicht der in der zehnten Ausführungsform verwendeten kompakten LCD;
25A zeigt eine Übersicht einer Binokulareinheit nach der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
25B zeigt einen Querschnitt durch die in 25A dargestellte Binokulareinheit;
26 zeigt die optische Anordnung nach der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
27A zeigt eine schematische Darstellung der Gesamtkonfiguration der dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
27B zeigt optische Systeme im Binokularabschnitt nach der dreizehnten Ausführungsform;
28 zeigt optische Systeme in einem Binokularabschnitt nach der vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird die Konfiguration optischer Systeme im Binokularabschnitt eines Operationsmikroskops nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie aus 1 zu ersehen ist, werden die in einem Binokulargehäuse 5 angeordneten optischen Komponenten grob in ein optisches Binokularsystem 6 des gesamten operationsmikroskopischen optischen Systems und ein bildprojizierendes optisches System 9 zur Zuführung von Licht von einer kompakten LCD 7 zu einer rechten Bildoberfläche 8 des optischen Binokularsystems 6 unterteilt.
Obwohl 1 nur die rechtsseitigen optischen Teile des optischen Binokularsystems 6 zeigt, weist die erste Ausführungsform natürlich auch linksseitige optische Teile von identischem Aufbau auf. Das optische Binokularsystem 6 des gesamten operationsmikroskopischen optischen Systems umfaßt rechts und links je ein optisches Bildsystem 20, eine Bilddrehvorrichtung I, ein Parallelogrammprisma 1, eine Bildoberfläche 8 zur Beobachtung durch das Okular sowie ein optisches Okularsystem 18. Das optische Binokularsystem 6 verwendet das Siedentoph-Verfahren zur Anpassung an den Pupillenabstand; wie in 2 dargestellt, sind die Parallelogrammprismen 1 um die Mittelachsen 2 dort anfallender Strahlenbündel zusammen mit den jeweiligen, an der Ausgangsseite der Prismen befindlichen optischen Okularsystemen 3 schwenkbar, um den Abstand ”a” zwischen dem linken und dem rechten Augenpunkt 4 einzustellen.
Das bildprojizierende optische System 9 umfaßt eine kompakte LCD 7, auf der ein elektronisches Bild angezeigt wird, einen Spiegel 11, ein optisches Kollimationssystem 10 für die parallele Ausrichtung eines von der LCD 7 ausgehenden Strahlenbündels, ein Prisma 12, ein optisches Bildsystem 13 zur Erzeugung eines Bildes auf der rechten Bildoberfläche 8 unter Verwendung eines parallelen Strahlenbündels vom optischen Kollimationssystem 10, sowie Prismen 14 und 15. Das optische Kollimationssystem 10, die kompakte LCD 7, der Spiegel 11 und das Prisma 12 bilden einen festen Abschnitt 16, der während der Anpassung des Binokulars an den Pupillenabstand unbeweglich bleibt, während das optische Bildsystem 13 und die Prismen 14 und 15 einen beweglichen abschnitt 17 bilden, der sich zusammen mit der rechten Bildoberfläche 8 entsprechend der Anpassung des Binokulars des Operationsmikroskops an den Pupillenabstand bewegt.
Das zwischen dem festen Abschnitt 16 und dem beweglichen Abschnitt 17 im bildprojizierenden optischen System 9 verlaufende Lichtbündel besteht aus parallelen Lichtstrahlen. Selbst wenn der bewegliche Abschnitt 17 bei der Anpassung des Binokulars des Operationsmikroskops an den Pupillenabstand verschoben wird, kann das elektronische Bild deshalb von der kompakten LCD 7 immer auf die Bildoberfläche 8 projiziert werden, solange die Verschiebung innerhalb eines Bereichs stattfindet, in dem die Eintrittsöffnung des beweglichen Abschnitts 17 das parallele Strahlenbündel empfangen kann. Dementsprechend kann der Beobachter, dessen Pupille 19 sich hinter dem optischen Okularsystem 18 befindet, das elektronische Bild von der kompakten LCD 7 innerhalb eines Beobachtungsfeldes sehen, das vom rechten optischen Okularsystem 18 des operationsmikroskopischen optischen Systems geschaffen wird.
Im folgenden wird das optische Prinzip des bildprojizierenden optischen Systems in der oben genannten Konfiguration der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschrieben. In den 3A und 3B ist die kompakte LCD mit der Nummer 21, das von der kompakten LCD 21 kommende Strahlenbündel mit 22, der unbewegliche Abschnitt des bildprojizierenden optischen Systems mit 23, das optische Kollimationssystem mit 24, das parallele Strahlenbündel mit 25, der bewegliche Abschnitt des bildprojizierenden optischen Systems mit 26, die Mittelachse des parallelen Strahlenbündels 25 mit 27, die für die Beobachtung durch das Okular bestimmte Bildoberfläche mit 28 und das optische Bildsystem mit 29 bezeichnet.
Wie in 3A dargestellt, wird das von der kompakten LCD 21 (im Originaltext fälschlich: 22; d. Übers.) kommende Strahlenbündel 22 durch das optische Kollimationssystem 24 geschickt und wandelt sich dabei zum parallelen Strahlenbündel 25. Da jedes der den unbeweglichen Abschnitt 23 bildenden optischen Elemente so konstruiert und angeordnet ist, daß der Bewegungsbereich des beweglichen Abschnitts 26 erfaßt wird, erfaßt die Breite ”b” des parallelen Strahlenbündels 25 ebenfalls den Bewegungsbereich des beweglichen Abschnitts 26. Im Ergebnis dessen kann, wie in 3B dargestellt, das optische Bildsystem 29 immer das Strahlenbündel von der kompakten LCD 21 kontinuierlich empfangen, selbst wenn es sich in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse 27 des parallelen Strahlenbündels 25 verschiebt. Da sich außerdem die Bildoberfläche 28 gemeinsam mit dem optischen Bildsystem 29 verschiebt, schafft das optische Bildsystem 29 kontinuierlich ein auf dem elektronischen Bild beruhendes Bild an einer vorbestimmten Position auf der Bildoberfläche 28.
Bezugnehmend auf 4 wird nun erläutert, wie ein Lichtstrahlenbündel von Prismen und Spiegeln des in der ersten Ausführungsform verwendeten bildprojizierenden optischen Systems reflektiert wird. In 4 sind die Prismen mit den Nummern 30 und 31, die zur Okularbeobachtung dienende Bildoberfläche mit 32, die Mittelachse des auf das Parallelogrammprisma 1 fallenden Strahlenbündels mit 33, die kompakte LCD mit 34 und ein projiziertes Bild mit 35 bezeichnet.
Wie in 4 dargestellt, sind die beiden Prismen 30 und 31 im beweglichen Abschnitt des bildprojizierenden optischen Systems 9 so angeordnet, daß sie das vom unbeweglichen Abschnitt des bildprojizierenden optischen Systems 9 kommende Strahlenbündel zur Bildoberfläche 32 lenken, indem sie es zweimal ohne Änderung der Verlaufsrichtung des Strahlenbündels reflektieren. Selbst wenn bei dieser Konfiguration der bewegliche Abschnitt des bildprojizierenden optischen Systems 9 um die Mittelachse 33 des am Parallelogrammprisma 1 anliegenden Strahlenbündels zusammen mit dem Parallelogrammprisma 1 geschwenkt wird, dreht sich das vom elektronischen Bild der kompakten LCD 34 herrührende projizierte Bild 35 nicht; das auf der kompakten LCD 34 angezeigte elektronische Bild wird konstant in seiner richtigen Stellung auf die Bildoberfläche 32 projiziert.
Nun wird unter Bezugnahme auf 5 eine Anwendung beschrieben, bei der das Operationsmikroskop mit dem oben erwähnten Aufbau mit einem mit CCD ausgestatteten Endoskop eingesetzt wird. Bei dieser Anwendung sind, wie schematisch in 5 dargestellt, am mit CCD versehenes Endoskop 37, eine Kamerasteuereinheit 41, eine Lichtquelleneinheit 42 für das Endoskop 37, ein CCD-Kameraadapter 43 für Endoskope, ein Binokularabschnitt 48 des Operationsmikroskops, ein Hauptabschnitt 49 des Operationsmikroskops, eine Lichtquelleneinheit 44 für das Operationsmikroskop, Lichtleiterkabel 46 und 47 sowie ein Kabel 45 miteinander verbunden.
Wie aus 5 hervorgeht, wirkt das mit CCD versehene Endoskop 37 mit dem Operationsmikroskop zusammen, um die Beobachtung des Inneren eines engen Hohlraums 36 in den zu operierenden Teilen 51 zu erleichtern, das mit dem Operationsmikroskop allein nicht beobachtbar ist. Wenn ein vom Endoskop 37 aufgenommenes elektronisches Bild auf der kompakten LCD 34 (4) des bildprojizierenden optischen Systems 9 (1, 3 und 4) dargestellt wird, so wird dieses auf der kompakten LCD 34 dargestellte elektronische Bild auch auf die rechte Bildoberfläche projiziert und folgt dieser Oberfläche, die so konstruiert ist, daß sie zur Anpassung des Binokularabschnitts 48 an den Pupillenabstand bewegt werden kann; gleichzeitig wird ein endoskopisches Bild 40 in das vom optischen System des rechten Okulars gebildete Beobachtungsfeld 38 eingeblendet.
Da außerdem in der ersten Ausführungsform die kompakte LCD 7, das optische Kollimationssystem 10, der Spiegel 11 und das Prisma 12, die einen beträchtlichen Raum im Binokulargehäuse 5 einnehmen, fest positioniert sind, wie in 1 dargestellt, braucht im Gehäuse 5 kein zusätzlicher Raum für die Bewegung dieser Bestandteile zur Verfügung zu stehen, so daß ein kompaktes Operationsmikroskop mit hoher Einsatzfähigkeit geschaffen wird und der oben erwähnte Vorteil erreicht wird, nämlich die gleichzeitige Beobachtung des operationsmikroskopischen und des endoskopischen Bildes.
Bezugnehmend auf 6 wird nun das für die Beobachtung durch das rechte Okular des Operationsmikroskops in der ersten Ausführungsform bereitgestellte Bild beschrieben. In 6 ist das vom Okular des Operationsmikroskops geschaffene Beobachtungsfeld mit Nummer 52, das operationsmikroskopische Bild mit 55 und das endoskopische Bild mit 56 bezeichnet.
Das bildprojizierende optische System 9 (1, 3 und 4) der ersten Ausführungsform projiziert das auf der kompakten LCD 34 (4) angezeigte elektronische Bild auf die rechte Bildoberfläche 8 (1), so daß sich das endoskopische Bild 56 im Randbereich 53 im oberen rechten Quadranten des Beobachtungsfeldes 52 befindet. Damit ist die Umgebung des Feldzentrums 54 des Beobachtungsfeldes 52 des Mikroskops für das operationsmikroskopische Bild 55 reserviert.
Bei dieser Konfiguration ist die Beobachtung des operationsmikroskopischen Bildes 55, das das Hauptbild darstellt, kompatibel zur Beobachtung des endoskopischen Bildes 56, das ein Hilfsbild darstellt. Da andererseits ein in der Nähe des Feldzentrums 54 befindliches Objekt als Ziel verwendet wird, das von einer Autofokus-Vorrichtung in den Brennpunkt gebracht werden soll, ist es beim Einsatz eines Mikroskops mit Autofokus-Funktion erforderlich, daß die Umgebung des Feldzentrums 54 vom operationsmikroskopischen Bild 55 eingenommen wird. Die Bildanordnung im Beobachtungsfeld nach der ersten Ausführungsform ist auch deshalb vorteilhaft, weil sie die Autofokus-Funktion nicht beeinträchtigt.
Bei der ersten Ausführungsform wird das auf der kompakten LCD 34 (4) angezeigte elektronische Bild auf die rechte Bildoberfläche des optischen Systems des Operationsmikroskops projiziert. Wenn es stattdessen auf die linke Bildoberfläche projiziert wird, kann der gleiche Effekt erreicht werden.
6 zeigt weiterhin, daß das elektronische Bild im Randbereich im rechten oberen Quadranten des Beobachtungsfeldes erscheint; es könnte auch in jedem anderen Quadranten lokalisiert sein, beispielsweise, da es nicht auf den rechten oberen Quadranten beschränkt ist, im Randbereich des linken oberen Quadranten.
Das auf der kompakten LCD 34 (4) angezeigte elektronische Bild ist nicht notwendigerweise beschrankt auf das vom Endoskop erhaltene Bild. Ein Bild von einem anderen optischen Bildaufnahmesystem, beispielsweise einer Videokamera, könnte ebenfalls angezeigt werden, oder es könnte direkt ein elektronisch erzeugtes Bild, das von einem Computer-Grafiksystem stammt, oder eine Wellenformanzeige von einem Nervenmonitor dargestellt werden, was bei bestimmten Operationen unerläßlich ist.
Die in der ersten Ausführungsform verwendete kompakte LCD 34 (4) kann auch durch andere elektronische bildgebende Mittel, z. B. eine Plasmaanzeige, ersetzt werden.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf 7 die Konfiguration des in der ersten Ausführungsform verwendeten binokularen Abschnitts beschrieben, der das Siedentoph-System zur Anpassung an den Pupillenabstand verwendet. In 7 ist das bildprojizierende optische System mit der Nummer 57, der bewegliche Abschnitt des bildprojizierenden optischen Systems 57 mit 58, die Drehachse des Parallelogrammprismas 1 mit 60, die kompakte LCD mit 62 und der unbewegliche Abschnitt des bildprojizierenden optischen Systems 57 mit 63 bezeichnet.
Von den optischen Elementen, die den beweglichen Abschnitt 58 bilden, der sich gemäß der Anpassung des Binokulars an den Pupillenabstand bewegt, befindet sich ein optisches Element 59, das das erste Element ist, auf welches das Strahlenbündel von der kompakten LCD 62 trifft, in einem Abstand c = 20 mm von der Drehachse 60 des Parallelogrammprismas 1. Die Anordnung ist weiterhin so gestaltet, daß sich eine optische Achse 61 des optischen Okularsystems 3 im Abstand d = 34,5 mm von der Drehachse 60 des Parallelogrammprismas 1 befindet.
Bei dieser Konfiguration ist das Ausmaß der Verschiebung des optischen Elements 59 während der Anpassung an den Pupillenabstand geringer als die der Bildoberfläche. Demzufolge kann der unbewegliche Abschnitt 63 des bildprojizierenden optischen Systems 57, der das Strahlenbündel von der kompakten LCD 62 zum beweglichen Abschnitt 58 zu leiten hat und der während der Anpassung an den Pupillenabstand unbeweglich bleibt, kompakter gestaltet werden. Während in der ersten Ausführungsform die Anordnung so gestaltet ist, daß c = 20 mm beträgt, kann der Abstand ”c” auch auf einen geringeren Wert als 20 mm eingestellt werden.
Weiterhin bestehen das bildprojizierende optische System 9 und das operationsmikroskopische optische System unabhängig voneinander und verfügen über keinen gemeinsamen optischen Bestandteil. Deshalb beeinträchtigen diese optischen Systeme die von ihnen erzeugten Bilder nicht gegenseitig, sondern beide Bilder sind klar zu sehen.
Zweite Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 8, 9 und 10 wird eine optische Anordnung der optischen Binokularsysteme und der bildprojizierenden optischen Systeme nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei der zweiten Ausführungsform befindet sich in einem in den Zeichnungen nicht dargestellten Binokulargehäuse ein in 10 dargestelltes optisches Binokularsystem (des gesamten optischen Systems des Operationsmikroskops) und, wie in den 8 und 9 dargestellt, ein Paar kompakter LCDs 67 zur Anzeige elektronischer Bilder sowie ein Paar bildprojizierender optischer Systeme 69 zur Weiterleitung von Licht, das von den kompakten LCDs 67 ausgeht, zu rechten und linken Bildoberflächen 68, die in das optische Binokularsystem des gesamten optischen Systems des Operationsmikroskops eingeschlossen sind.
Bei der zweiten Ausführungsform benutzt das optische Binokularsystem des gesamten optischen Systems des Operationsmikroskops das Jentzsche-System zur Anpassung an den Pupillenabstand; wie in 10 dargestellt, verschiebt sich ein Paar von Spiegeln 65, die sich unmittelbar vor einem Paar von optischen Okularsystemen 64 befinden, voneinander weg, wehrend sich das linke und das rechte optische Okularsystem 64 in den Richtungen ihrer jeweiligen horizontalen Komponenten verschieben, die sich aus der horizontalen Bewegung der Spiegel 65 und einer vertikalen Komponente ergeben, die als Ausgleich für die durch die Bewegung der Spiegel 65 verursachte Veränderung der Lichtweglänge dient, so daß sich der Abstand ”e” zwischen dem linken und dem rechten Augenpunkt 66 ändert. Obwohl hier nicht ausführlich beschrieben, weist das optische Binokularsystem nach der zweiten Ausführungsform ein Paar trapezförmiger Prismen P auf, in denen die Strahlen dreimal reflektiert werden, wie in 10 dargestellt.
Wie aus den 8 und 9 hervorgeht, weist jedes der bildprojizierenden optischen Systeme 69 ein optisches Kollimationssystem 70 zur Kollimation eines von den LCDs 67 kommenden Strahlenbündels, ein Prisma 72, ein optisches Bildsystem 73 zur Schaffung eines Bildes auf der Bildoberfläche 68 unter Nutzung eines parallelen Strahlenbündels vom optischen Kollimationssystem 70 sowie ein Prisma 74 auf. Das optische Kollimationssystem 70, die kompakte LCD 67, ein Spiegel 71 und das Prisma 72 bilden einen unbeweglichen Abschnitt, der während der Anpassung des Binokulars an den Pupillenabstand unbeweglich bleibt, während das optische Bildsystem 73 und die Prismen 74 und 75 einen beweglichen Abschnitt bilden, der sich gemeinsam mit der Bildoberfläche 68 entsprechend der Anpassung des Binokulars des Operationsmikroskops bewegt.
Das zwischen dem unbeweglichen und dem beweglichen Abschnitt des bildprojizierenden optischen Systems 69 verlaufende Lichtstrahlenbündel besteht aus parallelen Strahlen. Das Prisma 72 ist so plaziert, daß eine optische Achse 76 des optischen Bildsystems 73, die an der Mittelachse des parallelen Strahlenbündels ausgerichtet ist, parallel zur Verschieberichtung der Bildoberfläche 68 verläuft, auf die das elektronische Bild projiziert wird. Das optische Bildsystem 73 und das Prisma 74 im beweglichen Abschnitt sind so konstruiert, daß sie sich auf der optischen Achse 76 zusammen mit der Bildoberfläche 68 entsprechend der Anpassung an den Pupillenabstand verschieben, so daß sich die Eintrittsöffnung des beweglichen Abschnitts ebenfalls in der optischen Achse 76 verschiebt. Selbst wenn sich der bewegliche Abschnitt entsprechend der Anpassung des Binokulars des Operationsmikroskops an den Pupillenabstand verschiebt, kann das elektronische Bild von der kompakten LCD 67 stets auf die Bildoberfläche 68 projiziert werden. Dementsprechend kann der Beobachter 50, wie in 8 dargestellt, die elektronischen Bilder von den kompakten LCDs 67 in Beobachtungsfeldern sehen, die von den linken und rechten optischen Binokularsystemen 64 des optischen Systems des Operationsmikroskops gebildet werden.
Im folgenden wird das optische Prinzip des bildprojizierenden optischen Systems in der obigen Konfiguration der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 11A und 11B beschrieben. In den 11A und 11B ist die kompakte LCD mit der Nummer 77, das von der kompakten LCD 77 kommende Strahlenbündel mit 78, der unbewegliche Abschnitt des bildprojizierenden optischen Systems mit 79, das optische Kollimationssystem mit 80, das parallele Strahlenbündel mit 81, der bewegliche Abschnitt des bildprojizierenden optische Systems mit 82, das optische Bildsystem mit 83, die Mittelachse des parallelen Strahlenbündels 81 mit 84 und die der Okularbeobachtung dienende Bildoberfläche mit 85 bezeichnet.
Da, wie aus 11A und 11B hervorgeht, das von der kompakten LCD 77 kommende Strahlenbündel 78 durch das optische Kollimationssystem 80 geschickt wird und sich dabei zum parallelen Strahlenbündel 81 wandelt, kann das optische Bildsystem 83 im beweglichen Bereich das Strahlenbündel von der kompakten LCD 77 kontinuierlich empfangen, selbst wenn es sich auf seiner eigenen optischen Achse verschiebt, die an der Mittelachse 84 des parallelen Strahlenbündels 81 ausgerichtet ist. Da sich außerdem die Bildoberfläche 85 gemeinsam mit dem optischen Bildsystem 83 verschiebt, schafft das optische Bildsystem 83 kontinuierlich ein auf dem elektronischen Bild beruhendes Bild an einer vorbestimmten Position auf der Bildoberfläche 85.
In den in der zweiten Ausführungsform verwendeten bildprojizierenden Systemen 69 sind Prismen und Spiegel so angeordnet, daß sie Strahlen gemäß der Darstellung in 8 und 9 reflektieren. Selbst wenn sich die beweglichen Abschnitte 82 (11A und 11B) des bildprojizierenden optischen Systems bei der Anpassung des Binokulars an den Pupillenabstand bewegen, werden die auf den kompakten LCDs 67 angezeigten elektronischen Bilder konstant in ihren richtigen Stellungen (ohne Rotation) auf vorbestimmten Teilen 86 der Bildoberflächen 68 projiziert.
Das Operationsmikroskop nach der zweiten Ausführungsform wird auch mit einem Endoskop 37 verwendet, das mit CCD ausgestattet ist, wie in 5 dargestellt. Das Endoskop 37 mit CCD wirkt mit dem Operationsmikroskop zusammen, um die Beobachtung des Inneren eines engen Hohlraums 36 in den zu operierenden Teilen 51 zu erleichtern, das mit dem Operationsmikroskop allein nicht beobachtbar ist. Wenn ein vom Endoskop 37 aufgenommenes elektronisches Bild auf den kompakten LCDs 67 der bildprojizierenden optischen Systeme 69 (8 und 9) dargestellt wird, so werden diese auf den kompakten LCDs 67 dargestellten elektronischen Bilder auch auf die rechten und linken Bildoberflächen projiziert und folgen diesen Oberflächen, die so konstruiert sind, daß sie zur Anpassung des Binokularabschnitts 48 an den Pupillenabstand bewegt werden können. Dadurch kann ein Beobachter 50 ein operationsmikroskopisches Bild 39 und ein endoskopisches Bild 40 gleichzeitig in einem Beobachtungsfeld 38 beobachten, das von den rechten und linken optischen Okularsystemen 64 (8, 9 und 10) gebildet wird. Wenn das Endoskop 37 für die dreidimensionale Beobachtung konstruiert ist, kann nicht nur das operationsmikroskopische Bild 39, sondern auch das endoskopische Bild 40 stereoskopisch beobachtet werden.
Da außerdem in der zweiten Ausführungsform die kompakten LCDs 67, das optische Kolimationssystem 70, die Spiegel 71 und die Prismen 72, die einen beträchtlichen Raum im Binokulargehäuse einnehmen, fest positioniert sind, wie in 8 und 9 dargestellt, braucht im Gehäuse kein zusätzlicher Raum für die Bewegung dieser Bestandteile zur Verfügung zu stehen, so daß ein kompaktes Operationsmikroskop mit hoher Einsatzfähigkeit geschaffen wird und der oben erwähnte Vorteil erreicht wird, nämlich die gleichzeitige Beobachtung des operationsmikroskopischen und des endoskopischen Bildes.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf 12 die Bilder beschrieben, die zur Beobachtung durch das linke und rechte Okular des Operationsmikroskops nach der zweiten Ausführungsform geschaffen werden. in 12 sind die von den Okularen des Operationsmikroskops geschaffenen Beobachtungsfelder mit der Nummer 87, die operationsmikroskopischen Bilder mit 90 und die endoskopischen Bilder mit 91 bezeichnet.
Die bildprojizierenden optischen Systeme 69 (8 und 9) der zweiten Ausführungsform projizieren die auf den kompakten LCDs 67 (8 und 9) angezeigten elektronischen Bilder auf die linken und rechten Bildoberflächen 68 (8 und 9), so daß sich die endoskopischen Bilder 91 in Randbereichen 88 in den oberen rechten Quadranten der Beobachtungsfelder 87 befinden. Damit sind die Umgebungen der Feldzentren 89 der Beobachtungsfelder 87 des Mikroskops für die operationsmikroskopischen Bilder 90 reserviert.
Bei dieser Konfiguration ist die Beobachtung der operationsmikroskopischen Bilder 90, die die Hauptbilder darstellen, kompatibel zur Beobachtung der endoskopischen Bilder 91, die Hilfsbilder darstellen. Zusätzlich kann der Beobachter visuelle Informationen über das linke und rechte Auge nicht nur bezüglich des operationsmikroskopischen Bildes 90, sondern auch des endoskopischen Bildes 91 integrieren. Da andererseits ein in der Nähe des Feldzentrums 89 befindliches Objekt als Ziel verwendet wird, das von einer Autofokus-Vorrichtung in den Brennpunkt gebracht werden soll, ist es beim Einsatz eines Mikroskops mit Autofokus-Funktion erforderlich, daß die Umgebung des Feldzentrums 89 vom operationsmikroskopischen Bild 55 eingenommen wird. Die Bildanordnung im Beobachtungsfeld nach der zweiten Ausführungsform ist auch deshalb vorteilhaft, weil sie die Autofokus-Funktion nicht beeinträchtigt.
In der zweiten Ausführungsform werden die auf den kompakten LCDs 67 (8 und 9) angezeigten elektronischen Bilder auf die linken und rechten Bildoberflächen des operationsmikroskopischen optischen Systems projiziert. Die Konfiguration kann dahingehend abgewandelt werden, daß nur eine der Bildoberflächen das elektronische Bild empfängt.
Die auf den kompakten LCDs 67 (8 und 9) angezeigten elektronischen Bilder sind nicht notwendigerweise beschränkt auf die vom Endoskop erhaltenen Bilder. Bilder von einem anderen optischen Bildaufnahmesystem, beispielsweise einer Videokamera, könnten ebenfalls angezeigt werden, oder es könnten direkt elektronisch erzeugte Bilder, die von einem Computer-Grafiksystem stammen, oder Wellenformanzeigen von einem Nervenmonitor dargestellt werden, was bei bestimmten Operationen unerläßlich ist.
Die in der ersten Ausführungsform verwendeten kompakten LCDs 67 (8 und 9) können auch durch andere elektronische bildgebende Mittel, z. B. Plasmaanzeigen, ersetzt werden.
Weiterhin bestehen die bildprojizierenden optischen Systeme 69 (8 und 9) und das operationsmikroskopische optische System der zweiten Ausführungsform unabhängig voneinander und verfügen bis auf die Bildoberflächen über keinen gemeinsamen optischen Bestandteil. Deshalb beeinträchtigen diese optischen Systeme die von ihnen erzeugten Bilder nicht gegenseitig, sondern beide Bilder sind klar zu sehen.

Es folgen Zahlenangaben eines bildprojizierenden optischen Systems, das in der ersten und zweiten Ausführungsform Anwendung findet. 13 verdeutlicht darüber hinaus detailliert dieses bildprojizierende optische System.

Objektpunkt
d₀ = 36,5711
r₁ = 85,0398
d₁ = 2,1	n₁ = 1,76182	ν₁ = 26,52
r₂ = 29,4024
d₂ = 4,5	n₂ = 1,51633	ν₂ = 64,14
r₃ = –40,1071
d₃ = 2,0
r₄ = 492,0841
d₄ = 2,5	n₄ = 1,51742	ν₄ = 52,43
r₅ = –51,2531
d₅ = 15,0
r₆ = ∞
d₆ = 12,0	n₆ = 1,56883	ν₆ = 56,36
r₇ = ∞
d₇ = 6~21,5536
r₈ = ∞
d₈ = 11,0	n₈ = 1,56883	ν₈ = 56,36
r₉ = ∞
d₉ = 2,4
r₁₀ = 14,2721
d₁₀ = 4,0	n₁₀ = 1,51742	ν₁₀ = 52,43
r₁₁ = –8,0096
d₁₁ = 1,1	n₁₁ = 1,76182	ν₁₁ = 26,52
r₁₂ = –16,5120
d₁₂ = 8,5
r₁₃ = ∞
d₁₃ = 14,0	n₁₃ = 1,56883	ν₁₃ = 56,36
T₁₄ = ∞
d₁₄ = 0,5
Bildpunkt

Es folgen Zahlenangaben zu einem bildprojizierenden optischen System (kompatibel zu hochauflösenden LCD), das in der ersten und zweiten Ausführungsform Anwendung findet. 14 verdeutlicht darüber hinaus detailliert dieses bildprojizierende optische System.

Objektpunkt
d₀ = 36,5
r₁ = 112,1074
d₁=2,8	n₁ = 1,81600	ν₁ = 46,62
r₂ = –112,1074
d₂ = 3,1
r₃ = –129,102
d₃ = 2,2	n₃ = 1,84666	ν₃ = 23,78
r₄ = 129,102
d₄ = 3,1
r₅ = 72,0703
d₅ = 3,2	n₅ = 1,81600	ν₅ = 46,62
r₆ = –72,0703
d₆ = 36,5''52,05635
r₇ = 39,0847
d₇ = 2,2	n₇ = 1,88300	ν₇ = 40,76
r₈ = –19,1041
d₈ = 1,2
r₉ = –12,4648
d₉ = 1,2	n₉ = 1,72151	ν₉ = 29,23
r₁₀ = 12,4648
d₁₀ = 1,2
r₁₁ = 15,7439
d₁₁ = 2,7	n₁₁ = 1,88300	ν₁₁ = 40,76
r₁₂ = –25,2987
d₁₂ = 8,79
r₁₃ = ∞
d₁₃ = 14,0	n₁₃ = 1,56883	ν₁₃ = 56,36
r₁₄ = ∞
d₁₄ = 0,7667
Bildpunkt

Dritte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 15 wird die dritte Ausführungsform beschrieben, in der ein lichtunterbrechendes Teil in den beweglichen Abschnitt eines in der ersten oder zweiten Ausführungsform zu verwendenden bildprojizierenden optischen Systems eingebracht ist. In 15 ist das lichtunterbrechende Teil mit der Nummer 92, eine Bildoberfläche zur Beobachtung durch ein Okular mit 93, ein optisches Okularsystem mit 94, eine Pupille des Beobachters mit 95 und ein Bildpunkt mit dem Symbol O bezeichnet.
In der dritten Ausführungsform ist ein lichtunterbrechendes Teil 92 im beweglichen Abschnitt 26 (3), 83 (11A und 11B) angeordnet, das sich bei der Anpassung des Binokularabschnitts 48 (5) des bildprojizierenden optischen Systems 9 (1), 69 (8 und 9) der ersten und zweiten Ausführungsform mitbewegt und einen Teil des Lichtbündels unterbricht, das zur Schaffung des operationsmikroskopischen Bildes 90 (12) dient, d. h. im operationsmikroskopischen Bild 90 wird eine partielle Abdunklung erzeugt. In der dritten Ausführungsform ist das bildprojizierende optische System 9, 69 so angeordnet, daß das auf der kompakten LCD 34 (4), 67 (8) angezeigte elektronische Bild auf eine Position in diesem abgedunkelten Teil des operationsmikroskopischen Bildes 90 projiziert wird. Wie in
15 dargestellt, dient das lichtunterbrechende Teil 92 auch als Reflexionsteil zur Reflexion des von der kompakten LCD kommenden Strahlenbündels, um im Binokulargehäuse 5 (1) Platz zu sparen. Da sich bei der oben beschriebenen Konfiguration das operationsmikroskopische Bild 55 (6) und das endoskopische Bild 56 (6) nicht überlappen, kann der Beobachter beide Bilder gleichzeitig und klar sehen.
Wenn die kompakte LCD 34 ein anderes als das endoskopische Bild liefert, beispielsweise eine Wellenform anzeige des Nervenmonitors oder Ähnliches, kann das lichtunterbrechende Teil 92 durch einen Halbspiegel ersetzt werden, da ein solches Bild in zufriedenstellender Weise beobachtet werden kann, auch wenn es sich mit dem operationsmikroskopischen Bild überlappt.
Vierte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 16 wird die vierte Ausführungsform beschrieben, bei der sich ein bewegliches Prisma in den beweglichen Abschnitt eines in der ersten oder zweiten Ausführungsform zu verwendenden bildprojizierenden optischen Systems eingebracht ist. In 16 ist ein bewegliches Prisma mit der Nummer 97 und das bewegliche Prisma nach Ausführung der Bewegung mit 98 bezeichnet.
In der vierten Ausführungsform ist ein bewegliches Prisma 97, das gemäß seiner Konstruktion nach dem Willen des Beobachters bewegt werden kann, im beweglichen Abschnitt 26 (3), 82 (11A und 11B) angeordnet, der sich bei der Anpassung des Binokularabschnitts 48 (5) des bildprojizierenden optischen Systems 9 (1), 69 (11A und 11B) der ersten und zweiten Ausführungsform an den Pupillenabstand bewegt, so daß der Beobachter die Wahl hat, das endoskopische Bild 91 (siehe 12) aus dem Beobachtungsfeld herauszuschwenken, indem er das bewegliche Prisma 97 bewegt. Bei dieser Konfiguration kann das endoskopische Bild, wenn es der Beobachter für unnötig hält, aus dem Beobachtungsfeld ausgeblendet werden.
Fünfte Ausführungsform
Nach der fünften Ausführungsform wird, wie in 17 dargestellt, eine Binokulareinheit 99, die ein optisches Binokularsystem 6 einschließlich eines Paares von linkem und rechtem optischem Okularsystem 18, ein bildprojizierendes optisches System und eine kompakte LCD 7 aufweist (sämtlich in 1 dargestellt), so konstruiert, daß eine Montage auf einer Haupteinheit 100 des Operationsmikroskops mit Abnahmemöglichkeit erreicht wird.
Bei dieser Konfiguration ist die Binokulareinheit 99 als Modul gegen eine normale Binokulareinheit 101 des Operationsmikroskops austauschbar. Ein Beobachter, der die gleichzeitige Beobachtung des operationsmikroskopischen Bildes 39 (5) und des endoskopischen Bildes 38 (5) nicht benötigt, kann das operationsmikroskopische Bild allein unter Verwendung der normalen Binokulareinheit 101 beobachten. In einer medizinischen Einrichtung wird ein Operationsmikroskop üblicherweise häufig z. B. in der zerebralen Neurochirurgie, der Augenheilkunde und der Orthopädie verwendet, wenn auch in unterschiedlichen Anwendungsmodi. Durch den modularen Austausch der Binokulareinheiten wird ein Operationsmikroskop geschaffen, das verschiedenen klinischen Spezialanforderungen gerecht wird.
Sechste Ausführungsform
18 betrifft die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. in der sechsten Ausführungsform bilden ein bewegliches Gehäuse 104 und ein unbewegliches Gehäuse 105 einen Binokularabschnitt des Operationsmikroskops, der dem in 5 dargestellten Binokularabschnitt 45 entspricht, wobei der Binokularabschnitt einen unterschiedlichen Neigungswinkel einnehmen kann. Weiterhin ist das bildprojizierende optische System 9 (1) in dem beweglichen Gehäuse 104 untergebracht. Wenn sich bei dieser Konfiguration die für die Beobachtung durch das Okular bestimmten Bildoberflächen gemäß der Änderung des Neigungswinkels verschieben, bewegt sich das bildprojizierende optische System 9 zusammen mit den Bidoberflächen, ohne seine Position relativ zu den Bildoberflächen zu verändern. Daher ist kein zusätzlicher Mechanismus erforderlich, der dafür sorgt, daß das bildprojizierende optische System 9 der Bewegung der Bildoberflächen folgt. Damit kann die sechste Ausführungsform zusätzliche Unhandlichkeit des Operationsmikroskops verhindern.
Siebente Ausführungsform
19 betrifft die siebente Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der siebenten Ausführungsform sind die kompakte LCD 7 (1) und das bildprojizierende optische System 9 (1) in einem Gehäuse 106 untergebracht und bilden eine bildprojizierende Einheit 107. Weiterhin ist die bildprojizierende Einheit 107 so konstruiert, daß sie abnehmbar auf einem Binokulargehäuse 108 montiert ist, das ein gewöhnliches optisches Binokularsystem enthält Mit der siebenten Ausführungsform wird derselbe Effekt erreicht wie mit der fünften Ausführungsform, allerdings durch Aufsetzen oder Abnehmen der bildprojizierende optischen Einheit 107; das Auswechseln des Binokulargehäuses 108 ist nicht erforderlich.
Achte Ausführungsform
Die 20A, 20B, 21A, 21B betreffen die achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der achten Ausführungsform ist ein Paar von linken und rechten trapezförmigen Prismen P so in einem optischen Binokularsystem 6 (1) des in der ersten oder zweiten Ausführungsform verwendeten Operationsmikroskops angeordnet, daß sie Strahlen in ihrem Innern dreimal reflektieren. Im erfindungsgemäßen Operationsmikroskop muß ein Raum vorgesehen sein, um das bildprojizierende optische System 9 (1) in oder am Binokulargehäuse 5 (1) anzubringen. Optische Bestandteile, die das optische Binokularsystem 6 (1) darstellen, müssen deshalb so klein wie möglich sein. Noch dringlicher wird diese Anforderung bezüglich der Prismen, die einen relativ großen Raum einnehmen. Dies gilt insbesondere für ein trapezförmiges Prisma Q (22A), das so angeordnet ist, daß es Strahlen zweimal in seinem Innern reflektiert, um die Strahlrichtung der Strahlen um 180° zu drehen. In der achten Ausführungsform wird das zweifach reflektierende trapezförmige Prisma Q durch ein trapezförmiges Prisma P (22B) ersetzt, um die Größe des optischen Binokularsystems 6 in Richtung der Prismendicke zu verringern. Somit wird ein kompakter und gut einsetzbarer Binokularabschnitt mit Bildprojektionsfunktion geschaffen.
Wenn ein gewöhnlicher Binokularabschnitt eines Operationsmikroskops die oben erwähnte Prismenkonfiguration der achten Ausführungsform enthält, kann seine Größe dadurch ebenfalls verringert werden.

Es folgen Zahlenangaben zu dem in 20A und 20B dargestellten optischen Binokularabschnitt, der das Siedentoph-System zur Anpassung an den Pupillenabstand verwendet.

r₁ = 36,53
d₁ = 1,9	n₁ = 1,60342	ν₁ = 38,03
r2 = ∞
d₂ = 5,1
r₃ = 75,245
d₃ = 2,4	n₃ = 1,51633	ν₃ = 64,14
r₄ = –30,385
d₄ = 1,6	n₄ = 1,558144	ν₄ = 40,75
r₅ = 30,385
d₅ = 22,5
r₆ = ∞
d₆ = 25,607	n₆ = 1,56883	ν₆ = 56,36
r₇ = ∞
d₇ = 1,132
r₈ = ∞
d₈ = 45,244	n₈ = 1,56883	ν₈ = 56,36
r₉ = ∞
d₉ = 8,0
r₁₀ = ∞
d₁₀ = 55,426	n₁₀ = 1,51633	ν₁₀ = 64,14
r₁₁ = ∞
d₁₁ = 1,0
r₁₂ = ∞
d₁₂ = 22,0	n₁₂ = 1,56883	ν₁₂ = 56,36
r₁₃ = ∞
d₁₃ = 7,931
r₁₄ = ∞
d₁₄ = 58,5	n₁₄ = 1,56883	ν₁₄ = 56,36
r₁₅ = ∞
d₁₅ = 3,53
Bildpunkt

Es folgen Zahlenangaben zu dem in 21A und 21B dargestellten optischen Binokularabschnitt, der das Jentzsche-System zur Anpassung an den Pupillenabstand verwendet.

r₁ = 35,1815
d₁ = 2,4	n₁ = 1,51742	ν₁ = 52,43
r₂ = –24,3244
d₂ = 1,6	n₂ = 1,62588	ν₂ = 35,70
r₃ = –76,5057
d₃ = 9,5
r₄ = 1840,6599
d₄ = 1,6	n₄ = 1,51633	ν₄ = 64,14
r₅ = 29,1137
d₅ = 11,5
r₆ = ∞
d₆ = 25,607	n₆ = 1,56883	ν₆ = 56,36
r₇ = ∞
d₇ = 1,132
r₈ = ∞
d₈ = 45,239	n₈ = 1,56883	ν₈ = 56,36
r₉ = ∞
d₉ = 8,0
r₁₀ = ∞
d₁₀ = 71,014	n₁₀ = 1,56883	ν₁₀ = 56,36
r₁₁ = ∞
d₁₁ = 10,0
r₁₂ = ∞
d₁₂ = 24,0	n₁₂ = 1,56883	ν12 = 56,36
r₁₃ = ∞
d₁₃ = 15,1023
Bildpunkt

Bei den Zahlenangaben zu den oben erwähnten Ausführungsformen repräsentieren r₁, r₂ ... Krümmungsradien einzelner Linsen- oder Prismenoberflächen, d₁, d₂ ... Dicken einzelner Linsen oder Prismen bzw. Abstände zwischen ihnen, n₁, n₂ ... Brechungsindizes einzelner Linsen oder Prismen, ν₁, ν₂ ... Abbésche Zahlen einzelner Linsen oder Prismen.
Neunte Ausführungsform
23 betrifft die neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 23 ist eine Austrittspupille des optischen Systems des Operationsmikroskops mit der Nummer 109, eine Austrittspupille des bildprojizierenden optischen Systems mit 110, ein Augenpunkt des Operationsmikroskops mit 112, ein operationsmikroskopisches Bild mit 113 und ein von der kompakten LCD 7 projiziertes elektronisches Bild mit 114 (Nummern wie im Originaltext, obwohl sie mit der nachfolgenden Beschreibung nicht übereinstimmen; d. Übers.) bezeichnet.
In der neunten Ausführungsform ist das Operationsmikroskop, das dem der ersten oder zweiten Ausführungsform ähnelt, so angeordnet, daß die Austrittspupille 111 des bildprojizierenden optischen Systems 9 (1) durch das optische Okularsystem 109 an der gleichen Position gebildet wird wie die Austrittspupille 110 des optischen Systems des Operationsmikroskops, jedoch einen Durchmesser von 3 mm hat, d. h. größer als der der Austrittspupille 110 des optischen Systems des Operationsmikroskops ist.
Wenn ein Beobachter sein Auge an den Augenpunkt 112 des Operationsmikroskops bringt, sind durch diese Pupillenanordnung das auf die Bildoberfläche des optischen Systems des Operationsmikroskops projizierte elektronische Bild 114 und das operationsmikroskopische Bild 113 gleichzeitig beobachtbar.
Im allgemeinen besitzt das operationsmikroskopische Bild 113 eine größere Helligkeit als das elektronische Bild 114 auf der Bildoberfläche, so daß der Beobachter oft das elektronische Bild dunkler als das operationsmikroskopische Bild empfindet. In der neunten Ausführungsform ist der scheinbare Helligkeitsunterschied nicht so auffällig, weil der Durchmesser der Austrittspupille 111 des bildprojizierenden optischen Systems 9 mit 3 mm nicht nur größer ist als der der Austrittspupille 110 des operationsmikroskopischen optischen Systems, sondern auch größer als die menschliche Pupille mit einem Durchmesser von 2,5 mm.
Zehnte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 24A und 24B wird die zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den 24A und 24B ist eine kompakte LCD mit der Nummer 115, eine Anzeigeoberfläche der kompakten LCD 115 mit 116, eine Eintrittspupille des bildprojizierenden optischen Systems 9 (1) mit 117, ein auf der Anzeigeoberfläche 116 angezeigtes elektronisches Bild mit 118, der Mittelpunkt des endoskopischen Bildes 118 mit 119, der Rand des endoskopischen Bildes 118 mit 120, ein Strahlenbündel von der Anzeigeoberfläche 116 der kompakten LCD 115, das auf das bildprojizierende optische System 9 trifft, mit 121, ein Hauptstrahl des Strahlenbündels 121 mit 122 und ein optisches Kollimationssystem des bildprojizierenden optisches Systems 9 mit 123 bezeichnet.
In der zehnten Ausführungsform ist das bildprojizierende optische Systems 9, das dem der ersten oder zweiten Ausführungsform ähnelt, so konstruiert, daß das auf der Anzeigeoberfläche 116 der kompakten LCD 115 angezeigte endoskopische Bild 118 eine kreisförmige Kontur mit einem Durchmesser von 16,8 mm aufweist und die Position der Eintrittspupille 117 des bildprojizierenden optischen Systems 9 mindestens 68,5 mm von der Anzeigeoberfläche 116 der kompakten LCD 115 entfernt ist.
Diese Anordnung basiert auf der Bedingung: A ≥ (H/tan7°), wobei A der Abstand zwischen der Anzeigeoberfläche 116 der kompakten LCD 115 und der Eintrittspupille des bildprojizierenden optischen Systems 9 und H der Abstand vom Mittelpunkt 119 bis zum Rand 120 des endoskopischen Bildes 118 auf der Anzeigeoberfläche 116 ist. Im Falle der zehnten Ausführungsform betragt A = 100 und H = 8,4, so daß die obige numerische Bedingung erfüllt ist.
Wenn diese numerische Bedingung erfüllt ist, ist der Hauptstrahl 122 des Strahlenbündels 121, das auf das bildprojizierende optische System 9 trifft, im Vergleich zur Anzeigeoberfläche 116 der kompakten LCD 115 nicht so stark abgedunkelt. Selbst wenn die kompakte LCD 115 keinen ausgezeichneten Winkelbereich für die Farbwiedergabe aufweist, kann das gesamte Bild mit einer guten Farbwiedergabe beobachtet werden.
Elfte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 25A und 25B wird die elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in den 25A und 25B dargestellt, weist nach der elften Ausführungsform ein Binokulargehäuse 124 einen Raum zur Aufnahme eines Paares von kompakten LCDs 127 und eines Paares von bildprojizierenden optischen Systemen 128 an einer Position auf, die der Stirn 125 eines Beobachters gegenüberliegt, der in das Binokular blickt.
Bei dieser Anordnung tritt die durch die eingebauten LCDs 127 und das bildprojizierende optische System 128 erforderlich werdende Größe des Binokulargehäuses 124 nur in der Richtung nach oben in Erscheinung, während es nach unten hin keine anderen vorstehenden Teile gibt, die sich nahe an den Händen des Beobachters oder in seitlicher Richtung befinden. Folglich behindert das Binokulargehäuse 124 die Operation nicht und schränkt damit die Effizienz der Arbeit nicht ein.
Die oben beschriebenen ersten bis elften Ausführungsformen sind auch auf Stereomikroskope anwendbar, die anderen Zwecken als chirurgischen Operationen dienen, und erreichen die gleichen Wirkungen wie oben beschrieben.
Zwölfte Ausführungsform
26 betrifft die elfte (gemeint ist ”zwölfte”; d. Übers.) Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Operationsmikroskop nach der zwölften Ausführungsform weist ein bildprojizierendes optisches System auf, mit dessen Hilfe ein von einem optischen Endoskopsystem herrührendes Bild, das separat von einem operationsmikroskopischen optischen System geschaffen wird, in ein optisches Okularsystem des Operationsmikroskops eingebracht wird, so daß das operationsmikroskopische und das endoskopische Bild gleichzeitig beobachtet werden können. Wie in 26 dargestellt, wird ein vom endoskopischen Bild 131 ausgehendes Strahlenbündel 132 durch eine erste Linseneinheit 133a eines bildprojizierenden optischen Systems 133 in ein divergentes Strahlenbündel 134 umgewandelt. Eine zweite Linseneinheit 133a eines bildprojizierenden optischen Systems 133 empfängt das divergente Strahlenbündel 134, um ein Bild zu schaffen, während es sich während der Anpassung an den Pupillenabstand gemeinsam mit einem optischen Okularsystem 136 in Richtung einer optischen Achse M bewegt. Gemäß der Anpassung an den Pupillenabstand verschiebt sich eine durch das bildprojizierende optische System bestimmte Bildposition 137 von einer Bildoberfläche 135, die für die Beobachtung durch das Okular vorbestimmt ist. Da die Verschiebung der Bildposition jedoch innerhalb eines Bereichs W der Brennweite des Beobachterauges 138 stattfindet, kann der Beobachter das operationsmikroskopische Bild 140 und das endoskopische Bild 141 auf der Bildfläche 135 gleichzeitig und gleich deutlich beobachten. Bei der zwölften Ausführungsform ist das aus der ersten Linseneinheit 133a des bildprojizierenden optischen Systems 133 als divergent vorgesehen. Die Anordnung kann jedoch dahingehend abgewandelt werden, daß das Strahlenbündel konvergent ist.
Im Operationsmikroskop nach der zwölften Ausführungsform ist ein Teil des bildprojizierenden optischen Systems 133 in einem Bereich 50 weit beweglich, daß eine Eintrittsöffnung dieses Systems ein Strahlenbündel empfangen kann und daß ein Defokussierungsbetrag des auf die Bildoberfläche 135 zur Okularbeobachtung projizierten Bildes vorhanden ist, der sich mit der Bewegung des Teiles des bildprojizierenden optischen Systems 133 ändert, die folgende Bedingung erfüllt: –2((foc²)/1000) < X < 2((foc²)/1000), wobei foc die Brennweite des optischen Okularsystems und X der Defokussierungsbetrag ist.
Die obige Bedingung wird unter Berücksichtigung der Brennweite des Beobachterauges gestellt. Bei Überschreiten der Bedingung erscheint das endoskopische Bild außerhalb der Brennweite, wohingegen das operationsmikroskopische Bild innerhalb der Brennweite, d. h. scharf, beobachtet werden kann; eine gleichzeitige Beobachtung beider Bilder unter gutem Brennweitenbedingungen ist nicht zu realisieren. Im Gegensatz dazu sinkt der Defokussierbetrag nach der zwölften Ausführungsform, selbst wenn das projizierte Bild auf der für die Okularbeobachtung vorgesehenen Bildoberfläche entsprechend der Bewegung des Teils des bildprojizierenden optischen Systems defokussiert wird, innerhalb eines Bereichs innerhalb der Brennweite der Augen des Beobachters. Deshalb sind das operationsmikroskopische und das endoskopische Bild bei der Beobachtung im Operationsmikroskop kompatibel.
Dreizehnte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 27A und 27B wird die dreizehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der dreizehnten Ausführungsform wird, wie schematisch in 27A dargestellt, nicht nur ein Bild vom Endoskop 37, sondern es werden auch Bilder von einem Wellenformmonitor 146, einer CT 147 usw. in eine Bildprozessoreinheit 145 eingegeben, um gleichzeitig auf einer einzigen Anzeigeoberfläche einer kompakten LCD 148 dargestellt zu werden, wie in 27B gezeigt. Wie aus 27B hervorgeht, wird diese Anzahl von auf der kompakten LCD 148 dargestellten Bildern von einem bildprojizierenden optischen System 149 auf eine Bildoberfläche 151 projiziert, die zum operationsmikroskopischen optischen System 150 für die Okularbeobachtung gehört. Ein Beobachter 50 kann folglich sinnvolle visuelle Informationen zur Erleichterung der Operation, z. B. ein endoskopisches Bild 1^55, eine Wellenformanzeige 156, ein CT-Bild usw. zusammen mit dem operationsmikroskopischen Bild 152 erhalten, indem er die Bilder auf einem Beobachtungsfeld 38, vergrößert durch ein optisches Okularsystem 153, beobachtet.
Da weiterhin eine Anzahl von Bildern auf einer Anzeigeoberfläche angezeigt werden, sind weitere kompakte LCDs oder bildprojizierende optische Systeme überflüssig, eine unnötige Größe des Gehäuses wird vermieden, und es kann dementsprechend ein kompaktes und gut einsatzfähiges Operationsmikroskop geschaffen werden. Obwohl die einzelnen auf der Anzeigeoberfläche sichtbaren Bilder nur klein wiedergegeben werden, kann sie der Beobachter ohne Mühe erkennen, indem er die entsprechende Vergrößerung des bildprojizierenden optischen Systems wählt. Für die kompakten LCDs 148 ist zur Anzeige mehrerer Bilder eine längliche Anzeigeoberfläche mit einem Seitenverhältnis von 16:9 vorzuziehen.
Vierzehnte Ausführungsform
28 betrifft die vierzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der vierzehnten Ausführungsform ist eine Bildprozessoreinheit 160 mit einem Endoskop 37 (über eine Kamerasteuereinheit 41 und einen CCD-Kameraadapter 43 für Endoskope) und in der gleichen wie in 27A dargestellten Weise mit einem Wellenformmonitor 146 verbunden und steuert eine kompakte LCD 161, so daß auf der Anzeigeoberfläche der kompakten LCD 161 ein endoskopisches Bild 155 und eine Wellenformanzeige 156 gleichzeitig nebeneinander angezeigt werden. Diese auf der kompakten LCD 161 angezeigte Anzahl von Bildern wird von einem bildprojizierenden optischen System 162 auf eine Bildoberfläche 163 projiziert, die zu einem operationsmikroskopischen optischen System 150 gehört und für die Beobachtung durch ein Okular bestimmt ist. Von den zum bildprojizierenden optischen System gehörenden optischen Teilen ist ein vor allem auf der Bildoberflächenseite reflektierender Spiegel in einen halbdurchlässigen Spiegel 165a und einen Vollspiegel 165b unterteilt, die nebeneinander angeordnet sind. Der erstere dient dazu, ein von der Wellenformanzeige 156 kommendes Strahlenbündel zu reflektieren, während der letztere ein vom endoskopischen Bild 155 kommendes Strahlenbündel reflektiert.
In der oben beschriebenen Konfiguration der vierzehnten Ausführungsform kann ein Beobachter nützliche visuelle Informationen zur Erleichterung der Operation, z. B. das endoskopische Bild 155, die Wellenformanzeige 156 usw., zusammen mit dem operationsmikroskopischen Bild 164 erhalten, indem er die Bilder innerhalb eines Beobachtungsfeldes vergrößert durch das optische Okularsystem 153 beobachtet. Da weiterhin mehrere Bilder auf einer Anzeigeoberfläche angezeigt werden, sind zusätzliche kompakte LCDs oder bildprojizierende optische Systeme überflüssig, eine unnötige Größe des Gehäuses wird vermieden, und es kann dementsprechend ein kompaktes und gut einsatzfähiges Operationsmikroskop geschaffen werden. Für die kompakten LCDs 161 ist zur Anzeige mehrerer Bilder eine längliche Anzeigeoberfläche mit einem Seitenverhältnis von 16:9 vorzuziehen.
Da nach der Konfiguration der vierzehnten Ausführungsform das endoskopische Bild 155 auf die Bildoberfläche 163 projiziert wird, nachdem es von einem im Weg des durch das bildprojizierende optische System 150 verlaufenden Strahlenbündels angeordneten Spiegel oder Vollreflexionsprisma reflektiert wurde, wird ein Teil des operationsmikroskopischen Bildes 164, der sich an der Stelle des endoskopischen Bildes 155 befindet, durch den Spiegel oder das Prisma verdeckt und ist demnach für den Beobachter nicht sichtbar. Das operationsmikroskopische Bild 164 überlagert somit nicht das endoskopische Bild 155 auf der Bildoberfläche 163. Diese Anordnung wird unter Berücksichtigung der Tatsache gewählt, daß sowohl das operationsmikroskopische Bild 164 als auch das endoskopische Bild 155 feine und komplizierte visuelle Informationen enthalten, die einander bei einer überlagerten Darstellung wahrscheinlich stören würden. Nach der vierzehnten Ausführungsform können das operationsmikroskopische Bild 164 und das endoskopische Bild 155 ohne Überlagerung beobachtet werden. Außerdem entsteht bei keinem der Bilder ein von einer Überlagerung verursachter Helligkeitsverlust, so daß zwei einzelne, helle Bilder beobachtet werden können.
Andererseits stellen die Wellenformanzeige 156 oder ein Text relativ einfache visuelle Informationen dar. Selbst wenn ein derartiges Bild das operationsmikroskopische Bild 164 überlagert, sind die einzelnen Bilder klar erkennbar. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist bei der vierzehnten Ausführungsform die Wellenformanzeige 156 so gestaltet, daß sie mittels des halbdurchlässigen Spiegels 165 das operationsmikroskopische Bild 164 auf der Bildoberfläche 163 überlagert. Bei dieser Anordnung überlassen die Wellenformanzeige 156 oder der Text dem für das operationsmikroskopische Bild 164 zur Verfügung stehenden Beobachtungsfeld einen großen Bereich, da kein Teil des operationsmikroskopischen Bildes 164 zum Zweck der Beobachtung der Wellenformanzeige 156 oder ähnlicher anzeigen abgedunkelt werden muß und daher die Beobachtung des operationsmikroskopischen Bildes 164, das bei der Operation eine höhere Priorität besitzt, nicht beeinträchtigt wird. Durch die Intensitätsanpassung mittels der Bildprozessoreinheit 160 kann das überlagernde Bild, z. B. die Wellenformanzeige 156 oder der Text, hervorgehoben oder zur alleinigen Beobachtung des operationsmikroskopischen Bildes 164 bei Bedarf ausgeblendet werden.

Claims

Operationsmikroskop, das folgendes aufweist: ein bildprojizierendes optisches System (9, 69) zum Einblenden eines von einem endoskopischen optischen System, das separat von einem operationsmikroskopischen optischen System vorhanden ist, gelieferten Bildes in ein optisches Okularsystem (3, 18, 64) des Operationsmikroskops, so daß ein Bild des operationsmikroskopischen optischen Systems und das Bild des optischen Endoskopsystems gleichzeitig zu beobachten sind, dadurch gekennzeichnet, daß das bildprojizierende optische System (9, 69) ein optisches Kollimationssystem (10, 70), das ein vom Bild des endoskopischen optischen System herrührendes Strahlenbündel parallel ausrichtet, und ein optisches Bildsystem (13, 73) aufweist, das auf einer Bildoberfläche (8, 68) des operationsmikroskopischen optischen Systems ein Bild erzeugt, das durch ein Okularsystem zu beobachten ist, wobei das vom optischen Kollimationssystem (10, 70) kommende parallele Strahlenbündel verwendet wird; und daß das optische Bildsystem (13, 73) so konstruiert ist, daß es sich in einem solchen Bereich bewegen läßt, daß seine Eintrittsöffnung das parallele Strahlenbündel empfängt, und daß eine Austrittspupille (111) des bildprojizierenden optischen Systems (9, 69) vom optischen Okularsystem (109) an der gleichen Position gebildet wird wie die Austrittspupille (110) des operationsmikroskopischen optischen Systems, jedoch einen Durchmesser hat, der größer ist als der der Austrittspupille (110) des operationsmikroskopischen optischen Systems.
Operationsmikroskop nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Achse des optischen Bildsystems (73), die an dem parallelen Strahlenbündel ausgerichtet ist, parallel zu der Richtung verläuft, in der sich das optische Okularsystem (64) bei der Anpassung an den Pupillenabstand verschiebt; und daß das optische Bildsystem (73) so konstruiert ist, daß es sich auf der optischen Achse in einem solchen Bereich bewegen läßt, daß seine Eintrittsöffnung das parallele Strahlenbündel empfangen kann.
Operationsmikroskop nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Achse des optischen Bildsystems (13), die an dem parallelen Strahlenbündel ausgerichtet ist, senkrecht zu der Richtung verläuft, in der sich das optische Okularsystem (18) bei der Anpassung an den Pupillenabstand verschiebt; und daß das optische Bildsystem (13) so konstruiert ist, daß es sich in einer senkrecht zum parallelen Strahlenbündel verlaufenden Ebene in einem solchen Bereich bewegen läßt, daß seine Eintrittsöffnung das parallele Strahlenbündel empfangen kann.
Operationsmikroskop nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil von optischen Elementen, die das optische Bildsystem (13, 73) bilden, so konstruiert ist, daß es ein lichtunterbrechendes Teil (92) ist, mit dessen Hilfe ein Teil des vom operationsmikroskopischen optischen System gelieferten Bildes abgedunkelt und das Bild vom optischen Endoskopsystem auf den abgedunkelten Teil projiziert wird.
Operationsmikroskop nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil von optischen Elementen, die das optische Bildsystem (13, 73) bilden, so konstruiert ist, daß es ein bewegliches Teil (97) ist, welches ein Beobachter nach seinem willen bewegt, so daß der Beobachter die Wahl hat, das vom optischen Endoskopsystem gelieferte Bild aus dem Beobachtungsfeld herauszuschwenken, indem er das bewegliche Teil (97) bewegt.
Operationsmikroskop nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Binokularsystem (6) einschließlich des optischen Okularsystems (18), mindestens ein elektronisches Bildanzeigemittel (7) zum Anzeigen des vom optischen Endoskopsystem kommenden Bildes und mindestens ein bildprojizierendes optisches System (9) zum Projizieren eines vom elektronischen Bildanzeigemittel (7) ausgehenden Strahlenbündels auf die Bildoberfläche (8) in einem Binokulargehäuse (5) untergebracht sind und eine Einheit (99) bilden, die abnehmbar auf einem Hauptgehäuse (100) des Operationsmikroskops montiert ist.
Operationsmikroskop nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein elektronisches Bildanzeigemittel (7) zum Anzeigen des vom optischen Endoskopsystem kommenden Bildes und mindestens ein bildprojizierendes optisches System (9) zum Projizieren eines vom elektronischen Bildanzeigemittel (7) ausgehenden Strahlenbündels auf die Bildoberfläche (8) in einem Gehäuse (106) untergebracht sind und eine Einheit (107) bilden, die abnehmbar auf einem Binokulargehäuse (108) des Operationsmikroskops montiert ist.
Operationsmikroskop nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein bewegliches Gehäuse (104) und ein unbewegliches Gehäuse (105) einen Binokularabschnitt eines Operationsmikroskops bilden, so daß der Binokularabschnitt einen variablen Neigungswinkel aufweist, wobei das bewegliche Gehäuse (104) mindestens ein elektronisches Bildanzeigemittel (7) zum Anzeigen des vom optischen Endoskopsystem kommenden Bildes und mindestens ein bildprojizierendes optisches System (9) zum Projizieren eines vom elektronischen Bildanzeigemittel (7) ausgehenden Strahlenbündels auf die Bildoberfläche (8) enthält.
Operationsmikroskop nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine LCD (7) zum Anzeigen des vom optischen Endoskopsystem kommenden Bildes dient und das bildprojizierende optische System (9) die folgende Bedingung erfüllt: A ≥ (H/tan7°), wobei A der Abstand zwischen der Anzeigeoberfläche (116) der LCD (115) und der Eintrittspupille (117) des bildprojizierenden optischen Systems (9) und H der Abstand vom Mittelpunkt (119) bis zum Rand (120) des endoskopischen Bildes (118) vom optischen Endoskopsystem ist, das auf der Anzeigeoberfläche (116) der LCD (7) angezeigt wird.
Operationsmikroskop nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Binokulargehäuse (124) aufweist, welches mit einem Raum (126) von vorbestimmter Größe an einer Position ausgestattet ist, die vor der Stirn (125) eines Beobachters liegt, wobei mindestens ein elektronisches Blidanzeigemittel (127) zur Anzeige eines von einem optischen Bildaufnahmesystem kommenden Bildes und mindestens ein bildprojizierendes optisches System (128) in diesem Raum (126) untergebracht sind.
Operationsmikroskop nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein elektronisches Bildanzeigemittel (148) vorhanden ist, wobei ein Anzeigeabschnitt des elektronischen Bildanzeigemittels (148) durch ein Bildverarbeitungsmittel (145) in mindestens zwei Unterabschnitte unterteilt ist, um das Bild vom optischen Endoskopsystem und ein weiteres elektronisches Bild gleichzeitig anzuzeigen, wobei die auf dem elektronischen Bildanzeigemittel (148) angezeigten Bilder vom bildprojizierenden optischen System (149) auf die Bildoberfläche (151) des operationsmikroskopischen optischen Systems projiziert werden.
Operationsmikroskop nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein elektronisches Bildanzeigemittel (161) vorhanden ist, wobei ein Anzeigeabschnitt des elektronischen Bildanzeigemittels (161) durch ein Bildverarbeitungsmittel (160) in mindestens zwei Unterabschnitte unterteilt ist, um das Bild vom optischen Endoskopsystem und ein weiteres elektronisches Bild gleichzeitig anzuzeigen, wobei die auf dem elektronischen Bildanzeigemittel (161) angezeigten Bilder vom bildprojizierenden optischen System (162) auf die Bildoberfläche (163) des operationsmikroskopischen optischen Systems projiziert werden, wobei ein Teil der Bilder mittels eines halbdurchlässigen Spiegels (165a), der zum bildprojizierenden optischen System (162) gehört, und ein weiterer Teil der Bilder mittels eines Vollreflexionsspiegels (165b) projiziert wird, der zum bildprojizierenden optischen System (162) gehört.