DE202006020039U1

DE202006020039U1 - Variable Blende, Beleuchtungseinrichtung sowie optisches Beobachtungsgerät

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Publication number: DE202006020039U1
Application number: DE202006020039U
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss Surgical GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Surgical GmbH
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2016-06-23

Abstract

Variable Blende für eine Beleuchtungseinrichtung innerhalb eines optischen Beobachtungsgeräts (2) zur Abbildung eines Objekts (3) und/oder eines von einem Objekt (3) erzeugten Zwischenbildes, wobei die variable Blende (1) für wenigstens einen Strahlengang (4) der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Blende (1) zur Erzeugung einer bestimmten Beleuchtungsgeometrie bereichsweise ansteuerbar und/oder in ihrer Lage veränderbar ist, wobei die variable Blende (1) an ein Eye-Tracking-System (5) gekoppelt ist und dass die Beleuchtungsgeometrie und/oder die Lage der variablen Blende (1) in Abhängigkeit von den durch das Eye-Tracking-System (5) gewonnenen Daten steuerbar bzw. veränderbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine variable Blende für eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Schutzanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung einer strukturierten Beleuchtung für ein optisches Beobachtungsgerät gemäß dem Oberbegriff von Schutzanspruch 10. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein optisches Beobachtungsgerät gemäß dem Oberbegriff von Schutzanspruch 17.
Beleuchtungseinrichtungen sowie Beobachtungsgeräte der genannten Art sind im Stand der Technik auf vielfältige Art und Weise bekannt. In einer Ausführungsvariante kann es sich bei einem Beobachtungsgerät beispielsweise um ein Mikroskop, etwa ein Stereomikroskop, handeln. Solche Mikroskope können unter anderem als Operationsmikroskope ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines so genannten Ophthalmologiemikroskops zur Durchführung von Augenoperationen. Eine Beleuchtungseinrichtung kann dann vorgesehen sein, um für die Arbeit mit dem Operationsmikroskop einen geeigneten Beleuchtungsstrahlengang zu erzeugen.
In der Mikroskopie, insbesondere bei den Operationsmikroskopen, ist es oftmals gewünscht, gezielt bestimmte Bereiche zu beleuchten und wiederum andere von der Beleuchtung auszuschließen. Beispielsweise ist es in der Ophthalmologie gewünscht, dass die manchmal farbige Rotreflexbeleuchtung nur in die Pupille eingekoppelt wird, damit das Operationsfeld nicht farblich verfälscht wird. Dagegen soll die Operationsfeldbeleuchtung nicht in die Pupille gelangen, damit die Netzhaut nicht zusätzlich belastet wird.
Zum Schutz der Netzhaut vor phototoxischen Schäden existiert eine Vielzahl von Maßnahmen. Zum einen eine Verkürzung der Operationszeit. Ferner ein niedrige Helligkeitseinstellung der Lichtquelle des Operationsmikroskops. Durch die Verwendung einer apochromatischer Optik mit hoher Lichttransmission kann die Lichtbelastung für den Patienten reduziert werden. Positiver Nebeneffekt dieser verbesserten Optik ist ein helles, brillantes Bild mit viel Kontrast, guter Abbildungstiefe und hoher Auflösung. So kann der Chirurg auch bei niedriger Beleuchtungsstärke sicher und entspannt arbeiten.
Auch die Filterung der UV-Bestandteile und die Filterung der Blauanteile aus dem Licht ist eine Möglichkeit zum Schutz der Netzhaut.
Des weiteren werden zum Schutz der Netzhaut des Patientenauges beispielsweise undurchsichtige Gelatinescheiben oder ein schwarzer Fleck in der Beleuchtung des Mikroskops verwendet, um zu verhindern, dass zuviel Licht auf die Netzhaut des Patienten gelangt und dort zu irreversiblen Schäden führt.
Ferner ist eine Maßnahme das mechanische Einschwenken einer Netzhautschutzblende, auch Retinaschutzblende genannt. Durch die Retinaschutzblende kann insbesondere der Lichteinfall auf die Makula, ein Areal der Netzhaut mit einem Durchmesser von etwa 1,5 Millimeter, welches die wichtigsten Sinneszellen des Auges enthält und das Scharfsehen ermöglicht, unterbrochen werden. Die Retinaschutzblende dunkelt die Pupille ab, zum Beispiel beim Anlegen einer Sklerotomie.
In der DE 33 39 172 A1 ist eine Lichtfalle für Augenuntersuchungsgeräte beschrieben. Mit Hilfe der Lichtfalle soll erreicht werden, dass während der Operation am Auge die Belastung des Patienten dadurch verringert wird, dass das Auftreffen des Lichtstrahls eines Beleuchtungsstrahlengangs auf die Netzhaut verhindert wird. Dazu ist gemäß dieser Lösung vorgesehen, dass im zentralen Bereich des Beleuchtungsstrahlengangs in einer zur Objektebene konjugierten Ebene eine lichtabsorbierende Schicht angeordnet ist, die zweckmäßigerweise als lichtundurchlässiger zentraler Teil einer ringförmigen Blendenöffnung ausgeführt ist. Dadurch wird eine zentrale Abschattung ermöglicht, die vorteilhaft dem Durchmesser der Patientenpupille entspricht. Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist jedoch, dass der projizierte schwarze Fleck invariabel ist und einen konstanten Durchmesser aufweist. Weiterhin befindet sich die Lichtfalle in einer starren, unveränderlichen Lage innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs.
Aus dem Stand der Technik, nämlich der DE 196 44 662 A1 , ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Mikroskop beschrieben, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Lichtquelle und eine Beleuchtungsoptik aufweist. Im Beleuchtungsstrahlengang des Mikroskops ist ein Element zur Erzeugung einer variablen Lichteinfallsöffnung (nachfolgend variable Blende genannt) vorgesehen, die aus einer Matrix aus schaltbaren Punkten gebildet ist, wobei das von der Lichtquelle emittierte Licht über die wenigstens eine variable Blende auf ein Objekt gelenkt wird. Bei der variablen Blende handelt es sich um eine sogenannte LCD-Matrix.
Bei einer LCD-Matrix (Liquide Crystal Display) handelt es sich generell um eine Flüssigkristallanzeige in Form eines passiven elektro-optischen Umsetzers, was bedeutet, dass Fremdlicht benötigt wird. Eine solche Flüssigkristallanzeige basiert auf der grundlegenden Funktionsweise, dass sich in bestimmten organisch-chemischen Substanzen Flüssigkristalle bilden. Diese Substanzen haben innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs einen kristallin-flüssigen Zustand, in dem sie zwar einerseits schon flüssig sind, andererseits aber die Kristallstruktur in der geometrischen Anordnung der Moleküle noch vorhanden ist. In dieser kristallin-flüssigen Phase können diese Substanzen durch elektrische Felder beeinflusst werden. Über eine Steuereinrichtung wird bei der bekannten Lösung auf der LCD-Matrix ein beliebiges Transparent-/Opakmuster erzeugt.
In der DE 198 12 050 A1 sind eine Anordnung und ein Verfahren zur Beleuchtung bei einem stereoskopischen Augenmikroskop beschrieben, bei dem eine variable Blende ebenfalls durch eine LCD-Matrix erzeugt wird. Diese bekannte Lösung beschreibt ein ophthalmologisches Gerät, wie eine Spaltlampe, oder ein Visusprüfgerät oder eine Kombination aus diesen Geräten, bei der zur variablen Beleuchtung des Patientenauges mit Leuchtfeldern unterschiedlicher Geometrien eine LCD-Matrix eingesetzt wird. Dabei wird die Beleuchtung des Patientenauges mittels elektronisch bezüglich ihrer Lichtdurchlässigkeit, Lichtreflexion oder Lichtemission ansteuerbaren LCD-Chipbausteinen erzeugt.
Bei den beiden zuvor beschriebenen, bekannten Lösungen befindet sich die variable Blende in Form einer LCD-Matrix aus schaltbaren Punkten jeweils im Beleuchtungsstrahlengang. Aus der DE 103 00 925 A1 ist es auch bekannt, eine schaltbare Blende in Form einer Flüssigkristallblende in dem Beobachtungsstrahlengang eines Mikroskops vorzusehen.
Im Gegensatz zu früheren Operationstechniken, als das Auge während eines Eingriffs weitgehend immobilisiert wurde, bleibt das Auge bei heutigen Operationsverfahren unter der topischen Anästhesie sehr beweglich. Durch die Bewegung des Auges kann mit den zuvor beschriebenen Lösungen des Standes der Technik das auf bzw. durch die Pupille des Auges einfallende Licht nicht ausreichend gut blockiert werden. Die bekannten Schutzmechanismen sind bei einem beweglichen Patientenauge, insbesondere auch bei einer Veränderung der Blickrichtung des Auges, nur bedingt einsetzbar.
Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die variable Blende, die Beleuchtungseinrichtung sowie das optische Beobachtungsgerät der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die zuvor beschriebenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere sollen Lösungen bereitgestellt werden, bei denen der Lichteinfall auf die Netzhaut des Auges während einer Operation optimal blockiert werden kann, insbesondere wenn das Auge während der Operation beweglich bleibt.
Die erfindungsgemäße variable Blende, die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung sowie das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät basieren auf dem gemeinsamen erfinderischen Grundkonzept, dass die variable Blende in besonderer Weise ausgebildet ist.
Die variable Blende ist dabei so ausgestaltet, dass sie bezüglich der von ihr erzeugten Beleuchtungsgeometrie einfach variiert werden kann. Ferner ist die variable Blende auch in ihrer Lage veränderbar. Dabei wird die variable Blende – insbesondere elektronisch – von außen, vorzugsweise von einer Steuereinrichtung, in Abhängigkeit der Bewegung und/oder der Blickrichtung des Patientenauges angesteuert und verändert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine variable Blende mit den Merkmalen gemäß des unabhängigen Schutzanspruchs 1, durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß des unabhängigen Schutzanspruchs 10 sowie durch das optische Beobachtungsgerät mit den Merkmalen gemäß des unabhängigen Schutzanspruchs 17 gelöst. Weitere Vorteile, Merkmale, Details, Aspekte und Effekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen variablen Blende beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung und/oder dem optischen Beobachtungsgerät, und jeweils umgekehrt. Ebenso gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgerät, und umgekehrt.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine variable Blende für eine Beleuchtungseinrichtung und/oder eine optische Beobachtungseinrichtung innerhalb eines optischen Beobachtungsgeräts zur Abbildung eines Objekts und/oder eines von einem Objekt erzeugten Zwischenbildes bereitgestellt. Die variable Blende kann dabei für wenigstens einen Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, beziehungsweise in diesem integriert sein.
Diese variable Blende ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass diese zur Erzeugung einer bestimmten Beleuchtungsgeometrie bereichsweise ansteuerbar und/oder in ihrer Lage veränderbar ist, wobei die variable Blende an ein Eye-Tracking-System gekoppelt ist und dass die Beleuchtungsgeometrie und/oder die Lage der variablen Blende in Abhängigkeit von den durch das Eye-Tracking-System gewonnenen Daten steuerbar bzw. veränderbar ist.
Zunächst ist also erfindungsgemäß vorgesehen, dass die variable Blende derart ausgestaltet ist, dass damit eine bestimmte Beleuchtungsgeometrie – beispielsweise in einem Objektfeld – erzeugt werden kann. Dabei ist die Erfindung nicht auf die Erzeugung bestimmter Beleuchtungsgeometrien beschränkt. Ebenso kann die Beleuchtungsgeometrie variabel sein, was bedeutet, dass diese während des Betriebs an sich ändernde Gegebenheiten angepasst und entsprechend verändert werden kann. Nicht ausschließliche Beispiele hierzu werden im weiteren Verlauf der Beschreibung näher erläutert.
Ein weiteres grundlegendes Merkmal sieht vor, dass die variable Blende zumindest bereichsweise ansteuerbar ist, um die variablen Beleuchtungsgeometrien einstellen zu können. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Größen und/oder Formen von Bereichen beschränkt. Im einfachsten Fall kann ein einziger Punkt in solch einer Weise ansteuerbar sein. Insbesondere dann, wenn die variable Blende aus einer Matrix bestehend aus einzelnen Punkten gebildet ist, kann ein oder können mehrere Punkte einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sein, wobei im letztgenannten Fall einzelne Punkte zu einem Bereich zusammengefasst werden können. Auch diesbezüglich ist die Erfindung nicht auf konkrete Ausgestaltungsformen beschränkt. Durch eine Ansteuerung aller Bereiche wird die variable Blende in einen diffusen Zustand versetzt, bei dem keine Lichtstrahlen durchgelassen werden. Ist kein Bereich angesteuert, ist die variable Blende absolut lichtdurchlässig. Es ist denkbar, dass die variable Blende jeden möglichen Zustand zwischen dem diffusen Zustand und dem absolut lichtdurchlässigen Zustand annehmen kann.
Ferner ist die variable Blende in ihrer Lage veränderbar. Dies bedeutet, dass die Lage der variablen Blende in Bezug auf die Beobachtungs- und/oder Beleuchtungsstrahlengänge des optischen Beobachtungsgerätes verändert werden kann. Die variable Blende ist also an sich beweglich. Sie kann beispielsweise auch gekippt werden. Die erfindungsgemäße variable Blende stellt eine Lösung zur Verfügung, deren Beleuchtungsgeometrie örtlich veränderbar ist, wobei insbesondere jeder Punkt einer entsprechenden Blendenmatrix eigenständig und unabhängig ansteuerbar ist. Durch den Einsatz einer solchen variablen Blende lässt sich insbesondere eine lichteffiziente Retinaschutzblende realisieren.
Dadurch, dass die variable Blende an ein Eye-Tracking-System gekoppelt ist und dass die Beleuchtungsgeometrie und/oder die Lage der variablen Blende in Abhängigkeit von den durch das Eye-Tracking-System gewonnenen Daten steuerbar bzw. veränderbar ist, kann die Netzhaut des Patientenauges während einer Operation optimal gegen einen unerwünschten Lichteinfall blockiert werden, insbesondere wenn das Auge während der Operation beweglich bleibt.
Ein Eye-Tracking-System ist eine System bzw. eine Methode der Blickbewegungsregistrierung. Mittels speziell entwickelter Aufzeichnungsgeräte werden die Patientenaugen bzw. wird das Patientenauge während der Operation erfasst und anhand komplexer Algorithmen die entsprechenden Blickbewegungspositionen ermittelt. Somit kann festgestellt werden wohin das Patientenauge während der Operation sieht. Mit den gewonnen Daten können verschiedene Analysen über das gefilmte Bildmaterial durchgeführt und die Blickbewegungen des Auges, insbesondere der Pupille, zur Steuerung der variablen Blende eingesetzt werden. Hierzu ist die variable Blende an das Eye-Tracking-System gekoppelt. Nach Auswertung der Daten des Eye-Tracking-Systems, d.h. der Bewegung bzw. der Blickrichtung des Auges, wird die Beleuchtungsgeometrie und/oder die Lage der variablen Blende angesteuert und entsprechend geändert. Bei einer Veränderung der Blickrichtung des Auges fällt Beleuchtungslicht der Lichtquelle durch die Pupille des Auges auf die Netzhaut. Wird durch das Eye-Tracking-System festgestellt, dass sich die Blickrichtung des Auges geändert hat, kann durch die erfindungsgemäße variable Blende zum einen die Lage der variablen Blende verändert werden, so dass diese wieder in das Beleuchtungsstrahlenbündel, das in die Pupille des Auges strahlt, geschoben werden. Ferner ist es möglich, dass nach Feststellung einer Veränderung der Blickrichtung bzw. einer Bewegung des Auges die Beleuchtungsgeometrie bereichsweise angesteuert wird, um die Bereich der variablen Blende abzudunkeln, durch die Licht in die Pupille des Auges fallen würde. Es ist auch möglich, dass sowohl die Lage der variablen Blende, als auch deren Beleuchtungsgeometrie parallel zueinander geändert wird.
Vorteilhaft ist eine variable Blende, bei der das angekoppelte Eye-Tracking-System eine Einrichtung zur Erzeugung von infrarotem Licht, eine Videokamera sowie zumindest einen Computer zur Auswertung der Videokameraaufnahmen und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der variablen Blende aufweist. Leistungsstarke Computer sind eine Voraussetzung für eine schnelle Bildverarbeitung. Per Infrarotlicht, welches in dem Auge, insbesondere an der Netzhaut, reflektiert wird, und einer Videokamera, die das reflektierte Infrarotlicht aufnimmt, kann die Blickrichtung des Auges bestimmt werden. D.h., in Bruchteilen von Sekunden berechnet der Computer in welche Richtung das Patientenauge schaut. Dabei ist es beispielsweise möglich Computer zu verwenden, die mit bis zu 120 Hertz arbeiten. D.h., der Computer tastet bis zu 120 Mal in der Sekunde die Pupille ab. Nach Auswertung der Videokameraaufnahmen durch den Computer wird die variable Blende automatisch über die angeschlossene Steuereinrichtung gesteuert und/oder in ihrer Lage verändert.
Vorteilhaft kann weiterhin auch vorgesehen sein, dass die variable Blende derart ausgebildet ist, dass sie eine mechanische Blende ist. Dies ist eine besonders einfache Ausführungsform der variablen Blende. D.h., wenn die Beleuchtungsgeometrie der variablen Blende lediglich zwischen einem absolut lichtdurchlässigen Zustand und einem diffusen Zustand geschaltet werden soll, ist eine derart einfache mechanische Blende einsetzbar.
Vorteilhaft kann weiterhin auch vorgesehen sein, dass die variable Blende derart ausgebildet ist, dass durch sie hindurch tretendes Licht einer Lichtquelle, insbesondere das Beleuchtungslicht, insbesondere im Bereich nach der variablen Blende beziehungsweise dort, wo das Beleuchtungslicht auf das zu beleuchtende Objekt trifft, eine Effektivität von größer 40% aufweist. Das bedeutet, dass keine polarisationsbedingten Lichtverluste vorhanden sind.
Grundsätzlich ist die variable Blende nicht auf den Einsatz in bestimmten Beleuchtungseinrichtungen oder optischen Beobachtungseinrichtungen beschränkt.
Beispielsweise kann die variable Blende zur Reflexion und/oder Transmission von Licht ausgebildet sein. Transmission von Licht bedeutet, dass ein Lichtstrahl durch die variable Blende hindurchtreten kann. In diesem Fall ist die variable Blende vorzugsweise derart ansteuerbar, dass die für die Transmission eines Lichtstrahls bestimmten Bereiche der Beleuchtungsgeometrie transparent, zumindest aber lichtdurchlässig, geschaltet werden. Wenn die variable Blende zur Reflexion von Licht ausgebildet ist, trifft ein Lichtstrahl – vorzugsweise in einem definierten Winkel – auf die Oberfläche der Blende, und wird von dieser in einem definierten Winkel reflektiert. In diesem Fall werden die zur Reflexion bestimmten Bereiche der Beleuchtungsgeometrie reflektierend, beispielsweise spiegelnd, geschaltet. In diesem Zustand sind die Bereiche der variablen Blende also diffus geschaltet.
Die Erfindung ist nicht auf bestimmte konstruktive Ausgestaltungsformen für die variable Blende beschränkt. Nachfolgend werden hierzu einige nicht ausschließliche Beispiele näher erläutert.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass in der variablen Blende als aktives optisches Element eine Lichtquelle integriert ist. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Typen von Lichtquellen beschränkt.
Vorzugsweise ist die variable Blende aus einer Matrix aus bereichsweise schaltbaren Kleinstlichtquellen gebildet. Dabei sind die Kleinstlichtquellen vorzugsweise von einer Größe, die kleiner als die Gesamtanordnung der Gesamtlichtquelle ist. Vorzugsweise handelt es sich bei den Kleinstlichtquellen um punktuelle Lichtquellen. Vorteilhaft ist jede einzelne Kleinstlichtquelle einzeln und unabhängig von anderen Kleinstlichtquellen ansteuerbar, wobei wiederum mehrere Kleinstlichtquellen zu einem Lichtquellenbereich zusammengefasst sein/werden können.
Die Kleinstlichtquellen haben vorteilhaft einen Durchmesser von kleiner/gleich 2 cm, vorzugsweise von kleiner/gleich 1 cm, bevorzugt von kleiner/gleich 0,5 cm und ganz besonders bevorzugst von kleiner/gleich 0,2 cm.
Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Typen von Kleinstlichtquellen beschränkt. Besonders vorteilhaft kann die variable Blende aus einer Matrix aus bereichsweise schaltbaren Leuchtdioden (LED), insbesondere organischen Leuchtdioden (OLED) gebildet sein. Organische Leuchtdioden sind ursprünglich als Mikrodisplays entwickelt worden. Anders als LCDs, die eine weiße (Compact Fluorescent) Hinterleuchtung benötigen, leuchten OLEDs selber als Lambertstrahler (Flächenemitter).
Als strukturierte Beleuchtungsquelle bieten OLEDs eine gute Lichteffizienz und kleine Strukturen ohne dunkle Zwischenräume. Ein Display aus OLEDs oder LEDs kann beispielsweise in der Ebene einer zu verwendenden Blende eingesetzt werden. Entsprechend einer gewünschten Beleuchtungsgeometrie können einzelne der Kleinstlichtquellen angeschaltet werden und andere ausgeschaltet bleiben. Gegenüber LEDs ist bei OLEDs der Füllfaktor höher, was bedeutet, dass eine höhere Packungsdichte realisierbar ist. Die Verwendung eines Displays aus LEDs oder OLEDs ermöglicht ein programmierbares, und beispielsweise auch automatisierbares Schalten unterschiedlicher Beleuchtungsmodi, ohne dass mechanische Komponenten, wie etwa Phasenkontrastringe, Filter, Abschwächer und dergleichen bewegt werden müssten. Besonders geeignet sind beispielsweise weiße OLEDs, deren Spektrum durch eine Mischung von organischen Molekülen bestimmt wird. Natürlich können auch farbige OLEDs verwendet werden, die beispielsweise für besondere Beleuchtungszwecke eingesetzt werden können (zum Beispiel Rotreflexbeleuchtung) oder dergleichen.
Natürlich können auch andere Typen von Kleinstlichtquellen eingesetzt werden, insbesondere eine von vornherein polarisierte Lichtquelle wie etwa ein Laser, oder dergleichen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die variable Blende beispielsweise als passives optisches Element ausgebildet sein. Das bedeutet, dass in der variablen Blende keine Lichtquelle integriert ist, sondern dass die Lichtquelle im Strahlengang, beispielsweise im Beleuchtungsstrahlengang und/oder im Beobachtungsstrahlengang, vor der variablen Blende angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Erfindung nicht auf bestimmte Typen variabler Blenden beschränkt. Nachfolgend werden diesbezüglich einige nicht ausschließliche Beispiele beschrieben.
Beispielsweise kann die variable Blende eine Matrix aus schaltbaren Punkten in Form einer LCD-Matrix aufweisen. In diesem Zusammenhang wird auch auf die entsprechenden Ausführungen weiter unten zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sowie zur erfindungsgemäßen Beobachtungseinrichtung vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.
In einem solchen Fall muss gewährleistet sein, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht polarisiert ist oder wird. Das kann durch Verwendung einer von vornherein polarisierten Lichtquelle realisiert werden. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass im Strahlengang nach einer Lichtquelle, die unpolarisiertes Licht emittiert und vor der variablen Blende eine Einrichtung zum linearen Polarisieren (Polarisationseinrichtung) des aus der Lichtquelle emittierten Lichts vorgesehen ist. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Arten von Polarisationseinrichtungen beziehungsweise Ausgestaltungsformen von Polarisationseinrichtungen beschränkt. Wichtig ist lediglich, dass die Polarisationseinrichtung zum verlustarmen Polarisieren des emittierten Lichts in der Lage ist. Die Polarisationseinrichtung ist erfindungsgemäß vor der variablen Blende im Beleuchtungsstrahlengang angeordnet.
In weiterer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die wenigstens eine variable Blende eine Matrix aus ansteuerbaren Zellen aufweist, wobei jede Zelle insbesondere in einer wie vorstehend beschriebenen Weise ausgestaltet ist. Eine Anordnung, bei der eine solche Zellenmatrix beschrieben ist, ist beispielsweise aus der WO 03/071235 A2 bekannt, deren Offenbarungsgehalt in soweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird.
Ferner ist eine variable Blende vorteilhaft, bei der die variable Blende an einen Sensor gekoppelt ist, der misst, ob ein Beobachter durch ein Okular des optischen Beobachtungsgerätes schaut, wobei die variable Blende in Abhängigkeit des Messergebnisses des Sensors, ein- oder ausschaltbar ist. Hierdurch kann das Patientenauge gänzlich vor Beleuchtungsstrahlen aus dem optischen Beobachtungsgerät geschützt werden, wenn der Beobachter, in der Regel der Chirurg, nicht durch das optische Beobachtungsgerät schaut. D.h., das Patientenauge ist nur einer Lichtbestrahlung ausgesetzt, wenn tatsächlich eine Untersuchung des Auges stattfindet. Sobald der Beobachter die Beobachtung durch das optische Beobachtungsgerät unterbricht, d.h. das Auge des Beobachters sich vom Okular des optischen Beobachtungsgerätes entfernt, verschließt die variable Blende automatisch die Lichtzufuhr. Der Sensor ist dabei derart an das Okular gekoppelt, dass er erkennen kann, ob ein Beobachterauge durch das Okular des optischen Beobachtungsgerätes schaut, oder nicht. Sobald die Beobachtung fortgesetzt wird, sendet der Sensor die Veränderung an einen Computer, der die variable Blende in den vorherigen Zustand zurückversetzt, in dem Beleuchtungslicht auf das Patientenauge in einem gewünschten Zustand scheint.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der variablen Blende ist vorgesehen, dass die variable Blende an ein zweites Eye-Tracking-System gekoppelt ist, welches die Blickrichtung eines durch ein Okular des optischen Beobachtungsgerätes schauenden Beobachters misst, wobei die variable Blende in Abhängigkeit der Blickrichtung des Beobachters, ein- oder ausschaltbar ist. Das zweite Eye-Tracking-System erkennt die Blickrichtung, d.h. den so genannten Point-of-Interest, des Chirurgen und schaltet die variable Blende automatisch in Abhängigkeit der Blickrichtung des Chirurgen ein oder aus. Schaut der Chirurg in Richtung der Pupille des Patientenauges wird die variable Blende in einen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Zustand versetzt. Liegt der Point-of-Interest des Chirurgen außerhalb der Pupille wird die variable Blende in einen zumindest teilweise diffusen, d.h. lichtundurchlässigen, Zustand versetzt.
Bei der erfindungsgemäßen variablen Blende kann nur das Eye-Tracking-System verwendet werden, welches die Bewegung und/oder die Blickrichtung des Patientenauges misst. Ferner kann nur das zweite Eye-Tracking-System verwendet werden, welches die Blickrichtung des Beobachterauges misst. Es kann aber auch eine variable Blende vorgesehen sein, die beide Eye-Tracking-Systeme aufweist.
Bevorzugt weist auch das zweite Eye-Tracking-System eine Einrichtung zur Erzeugung von infrarotem Licht, eine Videokamera sowie zumindest einen Computer zur Auswertung der Videokameraaufnahmen und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der variablen Blende, wie bereits zuvor beschrieben, auf.
Gemeinsam ist allen zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen variablen Blenden, dass sie in Abhängigkeit der Bewegung eines Auges bzw. der Blickrichtung eines Auges angesteuert und in ihrer Beleuchtungsgeometrie und/oder in ihrer Lage verändert werden können. Die durch das Eye-Tracking-System gemessenen Daten können mit Referenzdaten verglichen werden, wobei bei Über- oder Unterschreiten eines bestimmten Grenzwertes die variable Blende durch die angeschlossene Steuereinrichtung angesteuert und verändert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung einer strukturierten Beleuchtung für ein optisches Beobachtungsgerät zur Abbildung eines Objekts und/oder eines von einem Objekt erzeugten Zwischenbildes, insbesondere für ein stereoskopisches Beobachtungsgerät bereitgestellt, mit einer Lichtquelle und mit wenigstens einer in einem Beleuchtungsstrahlengang vorgesehenen variablen Blende. Die Beleuchtungseinrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße variable Blende aufweist.
Zu den Vorteilen, Wirkungen sowie der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung wird ebenfalls auf die vorstehenden Ausführungen zu der erfindungsgemäßen variablen Blende vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.
Bevorzugt ist eine derartige Beleuchtungseinrichtung, bei der die variable Blende zur Erzeugung einer bestimmten Beleuchtungsgeometrie bereichsweise ansteuerbar und/oder in ihrer Lage veränderbar ist, wobei die variable Blende an ein Eye-Tracking-System gekoppelt ist und dass die Beleuchtungsgeometrie und/oder die Lage der variablen Blende in Abhängigkeit von den durch das Eye-Tracking-System gewonnenen Daten steuerbar bzw. veränderbar ist. Bevorzugt weist das Eye-Tracking-System eine Einrichtung zur Erzeugung von infrarotem Licht, eine Videokamera, zumindest einen Computer zur Auswertung der Videokameraaufnahmen und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der variablen Blende auf.
Wie oben beschrieben wurde, kann wenigstens eine variable Blende beispielsweise als aktives optisches Element ausgebildet sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann wenigstens eine variable Blende beispielsweise als passives optisches Element ausgebildet sein. Das bedeutet, dass die Lichtquelle im Beleuchtungsstrahlengang vor der wenigstens einen variablen Blende angeordnet ist. Das von der Lichtquelle emittierte Licht wird dann über die wenigstens eine variable Blende auf ein zu beleuchtendes Objekt gelenkt.
Es ist natürlich auch möglich, dass im Beleuchtungsstrahlengang wenigstens eine aktive und auch wenigstens eine passive variable Blende vorgesehen sind.
Vorteilhaft kann zwischen der Lichtquelle und der wenigstens einen variablen Blende noch eine Beleuchtungsoptik vorgesehen sein.
Im Fall, dass die variable Blende mit der Polarisationswirkung arbeitet, muss gewährleistet sein, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht polarisiert ist oder wird. So kann etwa vorgesehen sein, dass eine von vornherein polarisierte Lichtquelle, beispielsweise eine Laser-Lichtquelle oder dergleichen, verwendet wird. Beispielsweise kann diesbezüglich aber auch vorgesehen sein, dass im Beleuchtungsstrahlengang nach der Lichtquelle und vor der variablen Blende eine Einrichtung zum linearen Polarisieren (Polarisationseinrichtung) des aus der Lichtquelle emittierten Lichts vorgesehen ist. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn die wenigstens eine variable Blende eine Matrix aus schaltbaren Punkten in Form einer LCD-Matrix aufweist.
Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Arten von Polarisationseinrichtungen beziehungsweise Ausgestaltungsformen von Polarisationseinrichtungen beschränkt. Wichtig ist lediglich, dass die Polarisationseinrichtung zum verlustarmen Polarisieren des emittierten Lichts in der Lage ist. Die Polarisationseinrichtung ist erfindungsgemäß vor der variablen Blende im Beleuchtungsstrahlengang angeordnet.
Im Unterschied zu der aus der DE 196 44 662 A1 bekannten Lösung weist eine solche Lösung eine wesentlich größere Effektivität auf. Wie im Rahmen der Beschreibungseinleitung schon ausgeführt wurde, wird die Beleuchtungseinrichtung gemäß der DE 196 44 662 A1 mit einer Lichtquelle betrieben, die unpolarisiertes Licht emittiert. Eine besondere Vorrichtung zur Polarisation dieses Lichts ist in der bekannten Lösung nicht vorgesehen, sodass hier große Lichtverluste auftreten.
Im Unterschied zu der bekannten Lösung ist vorgesehen, dass das Licht polarisiert wird, bevor es die variable Blende erreicht. Dadurch ergibt sich eine wesentlich höhere Effektivität im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung, die im Bereich von Faktor 2 liegt.
Beispielsweise kann als Lichtquelle eine gewöhnliche unpolarisierte Lichtquelle benutzt werden. Das aus dieser Lichtquelle emittierte unpolarisierte Licht wird anschließend mittels der Polarisationseinrichtung, die im weiteren Verlauf der Beschreibung noch näher erläutert wird, verlustarm polarisiert. Anschließend tritt das nunmehr polarisierte Licht in die variable Blende ein.
Die variable Blende wird je nach Anwendung bevorzugt in unterschiedlichen Ebenen positioniert. Beispielsweise kann in der Ophthalmologie vorgesehen sein, dass die variable Blende in der gleichen Ebene platziert wird, wie die aus der DE 33 39 172 bekannte Retinaschutzblende. In der Neurochirurgie könnte die variable Blende sicherstellen, dass nur Licht in den tiefen Operationskanal eingekoppelt wird und dass die Haut und die Operationsinstrumente nicht störend glänzen. Ähnliches gilt für den Hals-Nasen-Ohren (HNO) Bereich. Im Dentalbereich könnten mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gezielt Reflexe von den Zähnen und Metallkronen abgeschwächt oder unterdrückt werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Beleuchtungseinrichtung sieht vor, dass die Beleuchtungseinrichtung Bestandteil eines Operationsmikroskops ist und eine Kombination einer variablen Blende, die in einer zu der entsprechenden Interessenebene konjugierten Ebene innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs angeordnet ist, mit einer Polarisationseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Polarisationseinrichtung als Konverter von unpolarisiertem Licht in polarisiertes Licht fungiert.
Vorteilhaft kann die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Blenden aufweisen. Dabei können einzelne Blenden feststehend sein, während andere Blenden variabel in der oben beschriebenen Weise ausgebildet sind. Dabei ist die Erfindung jedoch nicht auf eine bestimmte Anzahl von Blenden im Beleuchtungsstrahlengang beziehungsweise auf eine bestimmte Ausgestaltung der einzelnen Blenden beschränkt. Erfindungsgemäß soll lediglich wenigstens eine der Blenden als variable Blende in der wie vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet sein.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die LCD-Matrix als wenigstens eine flächige Matrix mit einer Anzahl von optisch-elektronischen LCD-Zellen gebildet ist und das Mittel zum elektronischen Ansteuern der LCD-Zellen vorgesehen sind. Eine solche Ausgestaltung der LCD-Matrix macht es möglich, dass diese zur Einstellung geeigneter Leuchtfeldgeometrien besonders gezielt angesteuert werden kann. Je mehr LCD-Zellen in der LCD-Matrix vorhanden sind, desto genauer und feiner kann die Ansteuerung der variablen Blende erfolgen. Die Ansteuerung der LCD-Matrix beziehungsweise der einzelnen LCD-Zellen erfolgt vorzugsweise elektronisch, wozu geeignete Mittel, etwa in Form einer Steuereinrichtung oder dergleichen, vorgesehen sein können.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Polarisationseinrichtung Bestandteil der Beleuchtungsoptik ist und dass solche optische Elemente der Beleuchtungsoptik, die eventuell im Beleuchtungsstrahlengang zwischen der Polarisationseinrichtung und der variablen Blende liegen, als polarisationserhaltende Elemente ausgebildet sind.
Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen der Polarisationseinrichtung beschränkt. Nachfolgend werden diesbezüglich einige nicht ausschließliche Beispiele beschrieben, wobei Polarisationseinrichtungen bereits generell aus dem Stand der Technik bekannt sind, hier jedoch in anderem Zusammenhang.
Wie eingangs bereits dargelegt wurde, muss bei Verwendung einer LCD-Matrix als variable Blende in einem Strahlengang, insbesondere einem Beleuchtungsstrahlengang, insbesondere in einem Operationsmikroskop, linear polarisiertes Licht verwendet werden. Wird eine gewöhnliche, nicht polarisierte Lichtquelle, wie beispielsweise in der DE 196 44 662 A1 beschrieben, benutzt, so geht mindestens die Hälfte der Strahlung zum einen verloren, zum anderen kann die Beleuchtungseinrichtung beziehungsweise eine mit der Beleuchtungseinrichtung gekoppelte optische Beobachtungseinrichtung thermisch belastet werden. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, den „verloren gegangenen" Teil der Strahlung ebenfalls nutzen zu können. Die Wärmebelastung würde damit deutlich sinken und die Lichtquelle könnte wesentlich kleiner dimensioniert werden, was zum einen eine Kostenersparnis bedeutet und zum anderen die Verwendung einer großen Bandbreite an Lichtquellen ermöglicht, wie beispielsweise auch LED's oder dergleichen.
Um eine geeignete lineare Polarisation des aus der Lichtquelle emittierten unpolarisierten Lichts zu erhalten, kann zunächst vorgesehen sein, dass die Polarisationseinrichtung wenigstens einen Strahlteiler zum Aufsplitten des von der Lichtquelle emittierten Lichts in zwei oder mehr Teilstrahlen mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen aufweist. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen für den Strahlteiler beschränkt.
Weiterhin kann beispielsweise vorgesehen sein, dass dem wenigstens einen Strahlteiler nachgeordnet wenigstens ein weiteres optisches Element vorgesehen ist, das in einer Weise ausgebildet ist, um die beiden getrennten Teilstrahlen unterschiedlicher Polarität anschließend benachbart auf die LCD-Matrix zu werten. Bei einer solchen Lösung werden die Teilstrahlen mit unterschiedlicher Polarisation zunächst räumlich getrennt, dann aber räumlich direkt benachbart auf die LCD-Matrix geworfen. Mit Kenntnis, welche Pixel welcher Polarisation zugeordnet werden können, können einzelne Bereiche der LCD-Matrix, beispielsweise einzelne LCD-Zellen, dann geeignet angesteuert werden.
In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass dem wenigstens einen Strahlteiler nachgeordnet wenigstens ein optisches Element vorgesehen ist, das in einer Weise ausgebildet ist, dass die beiden getrennten Teilstrahlen unterschiedlicher Polarität auf jeweils unterschiedliche LCD-Matrices geworfen werden. Diese LCD-Matrices können dann beispielsweise um 90 Grad gegeneinander verdreht sein und geeignet angesteuert werden. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der EP 0 372 905 A2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird.
In weiterer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Strahlteiler zum Aufsplitten des von der Lichtquelle emittierten Lichts in zwei – vorzugsweise senkrecht – polarisierte Teilstrahlen ausgebildet ist, wobei ein Teilstrahl eine gewünschte Polarisation und der andere Teilstrahl eine unverwünschte Polarisation aufweist. In einem solchen Fall ist wenigstens ein weiteres optisches Element vorgesehen, um das Licht mit der unerwünschten Polarisation in die gewünschte Polarisation zu transformieren. Anschließend werden die beiden nunmehr gleich polarisierten Teilstrahlen überlagert. Die auf diese Weise überlagerten Teilstrahlen können anschließend räumlich direkt benachbart auf die LCD-Matrix geworfen werden. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der EP 0 376 395 A2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird.
Wenn die Beleuchtungseinrichtung im Zusammenhang mit einem Operationsmikroskop eingesetzt wird, kann es sich dabei beispielsweise um ein Ophthalmoskopie-Mikroskop handeln, sodass die variable Blende der Beleuchtungseinrichtung beispielsweise auch als sogenannte Retinaschutzblende ausgestaltet sein kann.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine variable Blende, in einer definierten Ebene, insbesondere in einer konjugierten oder einer im wesentlichen konjugierten Ebene zu derjenigen Ebene, in der die strukturierte Beleuchtung erwünscht ist, innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs angeordnet ist.
Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sich die variable Blende an einem festgelegten Ort innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs befindet. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine variable Blende innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs – längs wie quer – verschiebbar angeordnet ist. Bei einer Bewegung des Patientenauges kann die variable Blende verschoben werden, um weiterhin in dem Beleuchtungsstrahlengang, der in die Pupille des Patientenauges fallen würde, zu verbleiben. Die Verschiebung wird durch die von dem Eye-Tracking-System gewonnenen und ausgewerteten Daten ausgelöst. Ein Computer des Eye-Tracking-Systems stellt aufgrund der Messergebnisse fest, dass zuviel Beleuchtungslicht auf die Netzhaut des Patientenauges fällt und korrigiert automatisch die Stellung der variablen Blende. Hierzu gibt der Computer Signale an die angeschlossene Steuereinrichtung des Eye-Tracking-Systems weiter. Ferner kann der Computer Signale an die Steuereinrichtung senden, um die Beleuchtungsgeometrie der variablen Blende anzusteuern und zu verändern. So können beispielsweise die kleinen Spiegel eines DMD-Chips der variablen Blende einzeln angesteuert und gekippt werden, so dass mal mehr oder mal weniger Beleuchtungslicht durch die variable Blende blockiert wird. Die Ansteuerung der variablen Blende kann durch den Computer und die Steuereinrichtung sehr genau vorgenommen werden. Durch den Computer und die Steuereinrichtung kann erreicht werden, dass die Beleuchtungsgeometrie der variablen Blende bei einer Bewegung des zu beleuchtenden Objekts „mitgenommen" wird. Dies soll anhand eines konkreten, nicht ausschließlichen Beispiels verdeutlicht werden.
Wenn es sich bei der variablen Blende beispielsweise um eine Retinaschutzblende und bei dem zu beleuchtenden Objekt um ein Auge handelt, kann mittels des Eye-Tracking-Systems sichergestellt werden, dass sich die variable Blende fixiert, beziehungsweise eine gezielte Abdunklung auf einen bestimmten Bereich des Auges, beispielsweise auf den Bereich der Pupille, erfolgt. Wenn sich nun während einer Operation die Pupille bewegt, wird der Dunkelbereich, d.h. der diffuse Bereich, der Schutzblende automatisch nachgeführt, in dem die entsprechenden Punkte beziehungsweise Bereiche der variablen Blende geschaltet werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der empfindliche Bereich des Auges, auch bei einer Bewegung desselben, immer durch die Schutzblende abgedunkelt wird. Durch die Kopplung der variablen Blende an das Eye-Tracking-System ergibt sich der Vorteil, dass dies automatisch erfolgen kann, was die Arbeit eines Chirurgen erheblich erleichtert und wodurch die Netzhaut des Patientenauges effektiv geschützt werden kann.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein optisches Beobachtungsgerät bereitgestellt, dass erfindungsgemäß durch eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße variable Blende und/oder durch wenigstens eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gekennzeichnet ist.
Vorteilhaft handelt es sich bei dem optischen Beobachtungsgerät um ein optisches Beobachtungsgerät zur Abbildung eines Objekts und/oder eines von einem Objekt erzeugten Zwischenbildes, beispielsweise um ein Mikroskop oder dergleichen. Dabei kann das optische Beobachtungsgerät insbesondere als stereoskopisches Beobachtungsgerät ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist das optische Beobachtungsgerät als Operationsmikroskop ausgebildet, beispielsweise als ein Operationsmikroskop, das im Ophthalmologiebereich, im Neurobereich, im HNO-Bereich, im Dentalbereich oder dergleichen eingesetzt werden kann.
Durch die Verwendung einer zuvor beschriebenen variablen Blende bei einem optischen Beobachtungsgerät, wobei die variable Blende an zumindest ein Eye-Tracking-System gekoppelt ist, wird ein optisches Beobachtungsgerät geschaffen, durch das beispielsweise ein untersuchtes Patientenauge, insbesondere die empfindliche Netzhaut des Auges, vor schädlichem Licht, insbesondere Beleuchtungslicht des optischen Beobachtungsgeräts, effektiv geschützt werden kann. Die Verwendung eines Eye-Tracking-Systems bei einem optischen Beobachtungsgerät schafft einen besonders guten Schutz des untersuchten Patientenauges, da das Blockieren der schädlichen Lichtstrahlen in Abhängigkeit der Bewegung des Patientenauges bzw. in Abhängigkeit der Blickrichtung des Patientenauges erfolgen kann.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines optischen Beobachtungsgerätes mit erfindungsgemäßer variabler Blende.
In 1 ist eine schematische Darstellung eines optischen Beobachtungsgerätes 2 mit erfindungsgemäßer variabler Blende 1 abgebildet. Das optische Beobachtungsgerät 2 weist eine nicht dargestellte Beleuchtungseinrichtung und eine nicht dargestellte optische Beobachtungseinrichtung auf. Die variable Blende 1 dient zur Abbildung eines Objekts 3 und/oder eines von einem Objekt 3 erzeugten Zwischenbildes, wobei die variable Blende 1 für wenigstens einen Strahlengang 4 der Beleuchtungseinrichtung und/oder der Beobachtungseinrichtung vorgesehen ist. Die variable Blende 1 ist zur Erzeugung einer bestimmten Beleuchtungsgeometrie bereichsweise ansteuerbar und/oder in ihrer Lage veränderbar, wobei die variable Blende 1 an ein Eye-Tracking-System 5 gekoppelt ist und die Beleuchtungsgeometrie und/oder die Lage der variablen Blende 1 in Abhängigkeit von den durch das Eye-Tracking-System 5 gewonnenen Daten steuerbar bzw. veränderbar ist.
Die variable Blende 1 ist an einen Sensor 6 gekoppelt, der misst, ob ein Beobachter durch ein Okular 7 des optischen Beobachtungsgerätes 2 schaut, wobei die variable Blende 1 in Abhängigkeit des Messergebnisses des Sensors 6, ein- oder ausschaltbar ist. Hierdurch kann das Patientenauge 3 gänzlich vor Beleuchtungsstrahlen 4 des optischen Beobachtungsgeräts 2 geschützt werden, wenn der Beobachter, in der Regel der Chirurg, nicht durch das optische Beobachtungsgerät 2 schaut. D.h., das Patientenauge 3 ist nur einer Lichtbestrahlung ausgesetzt, wenn tatsächlich eine Untersuchung des Auges 3 stattfindet. Sobald der Beobachter die Beobachtung durch das optische Beobachtungsgerät 2 unterbricht, d.h. das Auge 3 des Beobachters sich vom Okular 7 des optischen Beobachtungsgerätes 2 entfernt, verschließt die variable Blende 1 automatisch die Lichtzufuhr. Der Sensor 6 ist dabei derart an das Okular 7 gekoppelt, dass er erkennen kann, ob ein Beobachterauge durch das Okular 7 des optischen Beobachtungsgerätes 2 schaut, oder nicht. Sobald die Beobachtung fortgesetzt wird, sendet der Sensor 6 die Veränderung an einen Computer, der die variable Blende 1 in den vorherigen Zustand zurückversetzt, in dem Beleuchtungslicht auf das Patientenauge 3 in einem gewünschten Zustand scheint.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform der variablen Blende 1 ist ferner vorgesehen, dass die variable Blende 1 an ein zweites Eye-Tracking-System 8 gekoppelt ist, welches die Blickrichtung eines durch ein Okular 7 des optischen Beobachtungsgerätes 2 schauenden Beobachters misst, wobei die variable Blende 1 in Abhängigkeit der Blickrichtung des Beobachters, ein- oder ausschaltbar ist. Das zweite Eye-Tracking-System 8 erkennt die Blickrichtung, d.h. den so genannten Point-of-Interest, des Chirurgen und schaltet die variable Blende 1 automatisch in Abhängigkeit der Blickrichtung des Chirurgen ein oder aus. Schaut der Chirurg in Richtung der Pupille 9 des Patientenauges 3 wird die variable Blende 1 in einen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Zustand versetzt. Liegt der Point-of-Interest des Chirurgen außerhalb der Pupille 9 wird die variable Blende 1 in einen zumindest teilweise diffusen, d.h. lichtundurchlässigen, Zustand versetzt.
Das zweite Eye-Tracking-System weist bevorzugt eine Einrichtung zur Erzeugung von infrarotem Licht, eine Videokamera sowie zumindest einen Computer zur Auswertung der Videokameraaufnahmen und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der variablen Blende, wie bereits zuvor beschrieben, auf.
Die variable Blende 1 wird in Abhängigkeit der Bewegung eines Auges 3 bzw. der Blickrichtung eines Auges 3 angesteuert und in ihrer Beleuchtungsgeometrie und/oder in ihrer Lage verändert werden können. Die durch das Eye-Tracking-System 5 gemessenen Daten können mit Referenzdaten verglichen werden, wobei bei Über- oder Unterschreiten eines bestimmten Grenzwertes die variable Blende 1 durch die angeschlossene Steuereinrichtung angesteuert und verändert wird.
Die Strahlengänge 4 verlaufen durch den Tubus 10 des optischen Beobachtungsgeräts 2.
Durch die variable Blende 1 kann beispielsweise die Netzhaut des Patientenauges 3 optimal gegen Licht aus der Beleuchtungseinrichtung des optischen Beobachtungsgeräts 2 geschützt werden.

Claims

Variable Blende für eine Beleuchtungseinrichtung innerhalb eines optischen Beobachtungsgeräts (2) zur Abbildung eines Objekts (3) und/oder eines von einem Objekt (3) erzeugten Zwischenbildes, wobei die variable Blende (1) für wenigstens einen Strahlengang (4) der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Blende (1) zur Erzeugung einer bestimmten Beleuchtungsgeometrie bereichsweise ansteuerbar und/oder in ihrer Lage veränderbar ist, wobei die variable Blende (1) an ein Eye-Tracking-System (5) gekoppelt ist und dass die Beleuchtungsgeometrie und/oder die Lage der variablen Blende (1) in Abhängigkeit von den durch das Eye-Tracking-System (5) gewonnenen Daten steuerbar bzw. veränderbar ist.
Variable Blende gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eye-Tracking-System (5) eine Einrichtung zur Erzeugung von infrarotem Licht, eine Videokamera sowie zumindest einen Computer zur Auswertung der Videokameraaufnahmen und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der variablen Blende (1) aufweist.
Variable Blende gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Blende (1) eine mechanische Blende ist.
Variable Blende gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Blende (1) zur Reflexion und/oder zur Transmission von Licht ausgebildet ist.
Variable Blende gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Blende (1) ein elektrisch ansteuerbares transmissives Display aufweist.
Variable Blende gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der variable Blende (1) eine Lichtquelle integriert ist.
Variable Blende gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Blende (1) an einen Sensor (6) gekoppelt ist, der misst, ob ein Beobachter durch ein Okular (7) des optischen Beobachtungsgerätes (2) schaut, wobei die variable Blende (1) in Abhängigkeit des Messergebnisses des Sensors (6), ein- oder ausschaltbar ist.
Variable Blende gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Blende (1) an ein zweites Eye-Tracking-System (8) gekoppelt ist, das die Blickrichtung eines durch ein Okular (7) des optischen Beobachtungsgerätes (2) schauenden Beobachters misst, wobei die variable Blende (1) in Abhängigkeit der Blickrichtung des Beobachters, ein- oder ausschaltbar ist.
Variable Blende gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Eye-Tracking-System (8) eine Einrichtung zur Erzeugung von infrarotem Licht, eine Videokamera sowie zumindest einen Computer zur Auswertung der Videokameraaufnahmen und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der variable Blende (1) aufweist.
Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung einer strukturierten Beleuchtung für ein optisches Beobachtungsgerät zur Abbildung eines Objekts (3) und/oder eines von einem Objekt (3) erzeugten Zwischenbildes, insbesondere für ein stereoskopisches Beobachtungsgerät (2), mit einer Lichtquelle und mit wenigstens einer in einem Beleuchtungsstrahlengang (4) vorgesehenen variablen Blende (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine variable Blende (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung ein Eye-Tracking-System (1) mit einer Einrichtung zur Erzeugung von infrarotem Licht, mit einer Videokamera, mit zumindest einem Computer zur Auswertung der Videokameraaufnahmen und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der variablen Blende (1) aufweist.
Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle im Beleuchtungsstrahlengang (4) vor der wenigstens einen variablen Blende (1) angeordnet ist und dass von der Lichtquelle emittiertes Licht über die wenigstens eine variable Blende (1) auf ein Objekt (3) gelenkt wird.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lichtquelle und der wenigstens einen variablen Blende (1) eine Beleuchtungsoptik vorgesehen ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Beleuchtungsstrahlengang (4) nach der Lichtquelle und vor der variablen Blende (1) eine Einrichtung zum linearen Polarisieren (Polarisationseinrichtung) des aus der Lichtquelle emittierten Lichts vorgesehen ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine variable Blende (1) in einer definierten Ebene, insbesondere in einer konjugierten oder einer im wesentlichen konjugierten Ebene zu derjenigen Ebene, in der die strukturierte Beleuchtung erwünscht ist, innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs (4) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine variable Blende (1) innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs (4) verschiebbar angeordnet ist.
Optisches Beobachtungsgerät (2), gekennzeichnet durch wenigstens eine variable Blende (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16.
Optisches Beobachtungsgerät (2) gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als ein Mikroskop, insbesondere als ein Operationsmikroskop, ausgebildet ist.