DE202004019849U1

DE202004019849U1 - Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop in der Augenchirurgie

Info

Publication number: DE202004019849U1
Application number: DE202004019849U
Authority: DE
Original assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Current assignee: Leica Instruments Singapore Pte Ltd
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2014-12-24

Abstract

Beleuchtungseinrichtung (10, 10', 11) für ein Operationsmikroskop in der Augenchirurgie, mit einer Lichtquelle (10), die im wesentlichen in die Objektebene des Operationsmikroskops abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass Diffusormittel (11) im Strahlengang des Operationsmikroskops zwischen der Lichtquelle (10) und der Objektebene angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop in der Augenchirurgie, mit einer Lichtquelle, die im wesentlichen in die Objektebene des Operationsmikroskops abgebildet wird (sog. Otto-Flex-Beleuchtung), sowie ein Mikroskop mit einer solchen Beleuchtungseinrichtung.
Operationsmikroskope in der Augenchirurgie, insbesondere für die Linsen-Behandlung, werden im Stand der Technik mit einer sogenannten Otto-Flex-Beleuchtung ausgebildet, bei der es sich um eine optimierte Red-Reflex-Beleuchtung handelt. Eine derartige Beleuchtung ist beispielsweise in der EP 0661020 B1 offenbart.
Bei einer Red-Reflex-Beleuchtung wird der Winkel zwischen der Beleuchtungs- und der Beobachtungsachse möglichst klein gehalten. Die senkrecht auf das Auge fallenden Lichtstrahlen werden von der Netzhaut diffus reflektiert, wodurch die Linsenkapsel des Auges in einem rötlichen Durchlicht erscheint. Dieser Effekt wird als Red-Reflex bezeichnet.
Bei der Otto-Flex-Beleuchtung wird als Verbesserung dazu nicht die Leuchtfeldblende bzw. deren konjugierte Ebene in die zu betrachtende Objektebene abgebildet, sondern das Bild der Lampenwendel, also die Lichtquelle. Durch diese Abbildung wird kein Bild der Lampenwendel auf der Netzhaut des Auges erzeugt und somit die Belastung der Netzhaut bei derartigen Operationen minimiert.
Nachteilig an der bekannten Otto-Flex-Beleuchtung ist jedoch, dass die Abbildung des Wendelbilds in der Objektebene ein inhomogen ausgeleuchtetes Leuchtfeld zur Folge hat, das der Benutzer bzw. Arzt als unschön und schlecht justiert empfindet. Weiterhin bedeutet die Wendelabbildung im Objektfeld und damit auf der Kornea (Hornhaut) des Patienten eine Belastung der Kornea.
Der Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, das Leuchtfeld homogener auszuleuchten und die Einwirkung belastender Lichtstrahlen auf das Auge zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Anspruch 1 und gemäß dem Anspruch 6 sowie ein Mikroskop gemäß dem Anspruch 9.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop in der Augenchirurgie weist eine Lichtquelle auf, die im wesentlichen in die Objektebene des Operationsmikroskops abgebildet wird, wobei Diffusormittel im Strahlengang des Operationsmikroskops zwischen der Lichtquelle und der Objektebene angeordnet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass bei einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung die Lichtquelle nicht exakt auf die Objektebene abgebildet werden muss, sondern auch Abweichungen davon zulässig sind. Der Ort der Abbildung liegt bevorzugt in dem Bereich zwischen Hauptobjektiv und Objektebene, wobei der Ort der Abbildung bevorzugt in Abhängigkeit von den Parametern Randschärfe, Intensität und Intensitätsverteilung (bspw. gaussförmig, rechteckförmig usw.) gewählt wird.
Durch die Anordnung von Diffusormitteln im Strahlengang nach der Lichtquelle kommt es zu einer Mittelung der abgestrahlten Leuchtstärke bzw. -intensität über die gesamte Diffusorfläche. Schädliche Intensitätsmaxima können auf diese Weise vermindert werden. Das ansonsten scharfe Bild der Lichtquelle, beispielsweise der Wendel einer Glühlampe, in der Objektebene wird verschmiert. Man erhält ein weitgehend homogen ausgeleuchtetes Leuchtfeld.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind die Diffusormittel in den Strahlengang ein- und ausbringbar. Die Diffusormittel können beispielsweise ausgeklappt oder ausgeschwenkt werden, wenn keine Augenoperation stattfindet.
Vorteilhafterweise werden die Diffusormittel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung als Mattscheibe, insbesondere auch als elektrisch schalt- und regelbare Mattscheibe, ausgebildet. Eine Mattscheibe kann auf einfache Weise im Strahlengang angeordnet werden. Elektrisch schaltbare Mattscheiben verändern ihre Lichtdurchlässigkeit, wenn eine elektrische Spannung an sie angelegt wird. Es existieren verschiedene Arten solcher elektrisch schalt- und regelbarer Scheiben, wie z.B. elektrochrome Scheiben, PLDC-Scheiben (Polymer-Dispersed Liquid Crystal), SPD-Scheiben (Suspended Particle Devices), Scheiben auf Metallhydridbasis, usw. Ebenso vorteilhaft ist eine Bearbeitung des Lampenkolbens mit aufrauhenden Mitteln, wodurch ebenso eine Mattscheibenfunktionalität erzielt wird. Der durch eine Mattscheibe hervorgerufene Gesamtintensitätsverlust kann durch Verwendung einer leistungsstärkeren Lichtquelle kompensiert werden.
Bevorzugterweise wird eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit Diffusormitteln ausgestattet, die als Lichtfaserbündel oder Lichtfaserplatten ausgebildet sind. Ein Lichtfaserbündel besteht aus einer Vielzahl paralleler, in ihrer gesamten Länge miteinander an ihren Enden verschmolzener optischer Fasern. Die auf einer Seite eintretenden Lichtstrahlen werden durch Vielfachreflexion an den Faserwänden aufgrund von Brechungsindexunterschieden bis zum anderen Ende der Faser geleitet und treten dort ins Freie. Das Ende des Lichtfaserbündels erscheint als homogen leuchtende Fläche. Diese Fläche wird wie erläutert in die Objektebene abgebildet und führt ebenfalls zu einer vorteilhaften homogenen Ausleuchtung und Verminderung der schädigenden Wirkung durch Intensitätsmaxima. Für die vorteilhafte Wirkung ist nur ein Lichtfaserbündel mit geringer Längenausdehnung erforderlich, das deshalb auch als Lichtfaserplatte bezeichnet wird. Die Anordnung ist daher auf einfache Weise zu bewerkstelligen.
Ebenso bevorzugt sind die Diffusormittel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung als Lichtleitstab oder Lichtleittunnel ausgebildet. Ein Lichtleitstab funktioniert nach denselben Prinzipien wie die genannten Lichtleit- bzw. Lichfaserbündel. Im Unterschied zu den Lichtfaserbündeln besteht ein Lichtleitstab aus einem einzigen transmittierenden Kern, der von einem Mantel umhüllt ist. Er kann auch in seinem Querschnitt variieren und damit eine andere Eintritts- als Austrittsfläche aufweisen (sog. Querschnittswandler). Ein Lichtleittunnel weist einen Hohlraum auf, um den beschichtete und reflektierende Flächen herum angeordnet sind, die das Licht durch den Hohlraum leiten. Ein Lichtleitstab und ein Lichtleittunnel weisen in vorteilhafter Weise eine besonders hohe Lichttransmissionsfähigkeit auf. Die erwünschte Mittelung der abgestrahlten Leuchtintensität zieht günstigerweise nur einen geringen Intensitätsverlust nach sich.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop in der Augenchirurgie weist eine Lichtquelle auf, die im wesentlichen in die Objektebene abgebildet wird, und die eine im wesentlichen homogene Leuchtstärke in Abstrahlrichtung aufweist. Wenn eine derartige Lichtquelle verwendet wird, kann in einfacher Weise ein weitgehend homogen ausgeleuchtetes Objektfeld erreicht werden, wodurch das Auge des Patienten geringeren Belastungen ausgesetzt ist. Für den Ort der Abbildung gilt das im Zusammenhang mit der ersten erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung Beschriebene in der entsprechenden Weise.
Es ist von Vorteil, wenn eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit einer Lichtquelle mit einem Kaltlichtspiegel ausgebildet ist. Eine Lichtquelle mit einem Kaltlichtspiegel, beispielsweise eine herkömmliche Halogenlampe, erzeugt eine homogene Leuchtfläche (d.h. keine Wendelabbildung) in Abstrahlrichtung. Es werden keine Leuchtintensitätsmaxima insbesondere des Wendelbilds in der Objektebene erzeugt, da diese in der Abstrahlrichtung nicht vorhanden sind. Bei dieser vorteilhaften Verwendung kann die gesamte Lichtintensität der Lichtquelle zur Beobachtung genutzt werden.
Es ist zweckmäßig, wenn die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit einer oder mehreren Leuchtdioden als Lichtquelle ausgebildet ist. Leuchtdioden weisen eine weitgehend homogene Leuchtstärke in Abstrahlrichtung auf und bieten darüber hinaus im Vergleich zu herkömmlichen Lichtquellen, wie z.B. Glühlampen, weitere Vorteile, wie z.B. einen höheren Wirkungsgrad und damit geringeren Energieverbrauch, geringe Wärmeentwicklung, längere Lebensdauer und viele mehr.
Ein erfindungsgemäßes Mikroskop weist eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung in einer beliebigen Ausgestaltung auf. Ein erfindungsgemäßes Mikroskop kann insbesondere als Operationsmikroskop in der Augenchirurgie verwendet werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Figurenbeschreibung
Im folgenden soll die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Es zeigt
1 den Beleuchtungsstrahlengang einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskops; und
2 den Beleuchtungsstrahlengang einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskops.
Ausführliche Figurenbeschreibung
In der nachfolgenden Beschreibung sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Schnittdarstellung durch den Beleuchtungsstrahlengang 1 einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskops gezeigt. Das erfindungsgemäße Mikroskop weist einen Strahlengang 1a einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 10, 10', 11 und einen herkömmlichen Strahlengang 1b auf. Die beiden getrennten Strahlengänge 1a, 1b werden an einem Strahlteiler 2 zum Beleuchtungsstrahlengang 1 zusammengefügt.
Der Strahlengang 1b entspricht einem Köhler'schen Beleuchtungsstrahlengang eines bekannten Mikroskops. Das Licht der Lichtquelle 3 wird über ein optisches System 4 dem Strahlteiler 2 zugeführt. Die Leuchtfeldblende 5 wird auf die Objektebene (nicht gezeigt), bei einer Augenoperation also auf die Hornhaut, abgebildet.
Bei dem Strahlteiler 2 handelt es sich bevorzugt um einen 50/50-Teiler bzw. Neutralteiler, der auch dichroitisch ausgebildet sein kann. Nach dem Strahlteiler 2 sind im Strahlengang 1 Umlenkspiegel 6, 6', weitere Linsen 7, 7' und weitere optische Systeme 8, 8' angeordnet, die das Licht einem Objektiv 9 des Mikroskops zuführen.
Von der Lichtquelle 10 wird ebenfalls über den Strahlengang 1a Licht dem Strahlteiler 2 zugeführt. Erfindungsgemäß ist im Strahlengang 1a nach der Lichtquelle 10, also den Wendeln der Glühlampe 10', ein Diffusor 11 angeordnet. Der Diffusor 11 ist beispielsweise als Mattscheibe, Lichtfaserplatte, Lichtleitstab oder Lichtleittunnel ausgebildet und kann aus dem Strahlengang geschwenkt werden, wenn beispielsweise keine Augenoperation durchzuführen ist.
Mit dem Diffusor 11 kann vermieden werden, dass in dem Strahlengang 1a, 1 die Wendel 10 der Glühlampe 10' über die genannten optischen Elemente in die Objektebene (nicht gezeigt), bei einer Augenoperation beispielsweise auf die Hornhaut, abgebildet werden.
Somit kann, wie weiter oben erläutert, ein inhomogen ausgeleuchtetes Leuchtfeld und eine schädigende Belastung des Auges (nicht gezeigt), das sich bei der Operation unter dem Objektiv 9 befindet, wirksam vermieden werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Diffusors 11 wird eine weitgehend homogene Leuchtstärke in der Objektebene erreicht, wodurch dem Anwender oder Arzt ein nahezu homogen ausgeleuchtetes Leuchtfeld zur Verfügung steht und Belastungen des Auges vermindert werden.
2 zeigt eine weitere Schnittdarstellung durch den Beleuchtungsstrahlengang 1 eines erfindungsgemäßen Mikroskops. In dieser Ausführungsform ist die Beleuchtungs einrichtung 10, 10', 11 aus 1 durch die Beleuchtungseinrichtung 12, 12a, 12b ersetzt. Die Beleuchtungseinrichtung 12 ist als Kaltlichtspiegellampe mit einem Kaltlichtspiegel 12a und einer Lichtquelle 12b, hier einer Halogenlampenwendel, ausgestattet.
Bei der herkömmlichen Kaltlichtspiegellampe 12 liegt die Lichtwendel 12b parallel zum Strahlengang 1a. Das von der Lichtwendel 12b ausgehende Licht wird im Kaltlichtspiegel 12a reflektiert und je nach Ausgestaltung des Spiegels parallel oder fokussiert abgestrahlt. In Abstrahlrichtung weist das Licht eine homogene Leuchtstärke auf.
Die weitgehend homogen ausgeleuchtete Abstrahlfläche wird im weiteren Strahlengang 1a über den Strahlteiler 2 dem Strahlengang 1 zugeführt. Nach dem Strahlteiler 2 sind im Strahlengang 1 Umlenkspiegel 6, 6', weitere Linsen 7, 7' und weitere optische Systeme 8 und 8' angeordnet, die das Licht dem Objektiv 9 zuführen. Die homogene Leuchtfläche wird dann in die Objektebene abgebildet, bei einer Augenoperation beispielsweise auf die Hornhaut, wodurch dem Anwender oder Arzt ein gut ausgeleuchtetes Leuchtfeld zur Verfügung steht, mögliche Belastungen des Auges aber minimiert werden.
Der Strahlengang 1b entspricht wieder der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Köhler'schen Beleuchtung. Das Licht der Lichtquelle 3 wird über ein optisches System 4 ebenfalls dem Strahlteiler 2 zugeführt, wobei die Leuchtfeldblende 5 auf die Objektebene (nicht gezeigt) abgebildet wird.
Der Köhler'sche Strahlengang 1b wird in beiden dargestellten Ausführungsbeispielen in den 1 und 2 für die herkömmliche Beleuchtung des Auges verwendet. Nicht weiter gezeigte Vorrichtungen, wie sie beispielsweise in der EP 0661020 B1 beschrieben sind, erlauben die vorteilhafte Umschaltung zwischen den beiden Beleuchtungsarten oder den vorteilhaften gleichzeitigen Betrieb der beiden Beleuchtungsarten, insbesondere mit unterschiedlichen Leuchtintensitäten.

1, 1a,1b: Strahlengang
2: Strahlteiler
3: Lichtquelle
4: optisches System
5: Leuchtfeldblende
6, 6': Umlenkspiegel
7, 7': Linsensystem
8, 8': optisches System
9: Objektiv
10: Lichtquelle (Wendel)
10': Lampe
11: Diffusor (Mattscheibe)
12: Lampe
12a: Kaltlichtspiegel
12b: Lichtquelle (Wendel)

Claims

Beleuchtungseinrichtung (10, 10', 11) für ein Operationsmikroskop in der Augenchirurgie, mit einer Lichtquelle (10), die im wesentlichen in die Objektebene des Operationsmikroskops abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass Diffusormittel (11) im Strahlengang des Operationsmikroskops zwischen der Lichtquelle (10) und der Objektebene angeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusormittel (11) in den Strahlengang ein- und ausbringbar sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusormittel (11) als Mattscheibe, insbesondere als elektrisch schalt- und regelbare Mattscheibe, ausgebildet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusormittel (11) als Lichtfaserbündel oder -platten ausgebildet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusormittel (11) als Lichtleitstab oder Lichtleittunnel ausgebildet sind.
Beleuchtungseinrichtung (12, 12a, 12b) für ein Operationsmikroskop in der Augenchirurgie, mit einer Lichtquelle (12b), die im wesentlichen in die Objektebene des Operationsmikroskops abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12b) eine im wesentlichen homogene Leuchtstärke in Abstrahlrichtung aufweist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12b) mit einem Kaltlichtspiegel (12a) ausgebildet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Leuchtdiode als Lichtquelle (12b) ausgebildet ist.
Mikroskop, insbesondere Operationsmikroskop in der Augenchirurgie, mit einer Beleuchtungseinrichtung (10, 10', 11; 12, 12a, 12b) nach einem der vorstehenden Ansprüche.