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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Instrument, insbesondere
ein Operationsmikroskop, mit einem Okular und einer Einrichtung
zur Dioptrienkorrektur.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft somit ausdrücklich insbesondere
die klassische Lichtmikroskopie in Abgrenzung zur konfokalen und
Laser-Scanning-Mikroskopie. Die Entwicklungen in den letztgenannten
Bereichen der Mikroskopie werden von dem hier angesprochenen Fachmann
der klassischen Lichtmikroskopie üblicherweise nicht verfolgt.
Die beiden Bereiche unterscheiden sich auch grundsätzlich
hinsichtlich Aufbau, Technik und Anwendungsbereiche der jeweiligen
Mikroskopiesysteme.
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Optische
Instrumente mit Dioptrienkorrektur, wie Stereomikroskope oder Operationsmikroskope, insbesondere
solche für die Ophthalmologie, sind an sich bekannt. Im
einfachsten Fall wird die Dioptrienkorrektur, d. h. die Einstellung
des Okulars auf eine mögliche Fehlsichtigkeit des Benutzers,
durch Verstellung am Okular vorgenommen, bei der im Okular befindliche
Linsen in ihrer axialen Lage verändert werden. Die Okularverstellung
erfolgt manuell und dient auch der optimalen Betrachtung hinsichtlich Gesichtsfeld
und Helligkeit. Die meisten Okulare besitzen einen (Gummi-)Aufsatz
oder Augenmuschel für normalsichtige Betrachter, der beim
Brillenträger entfernt oder weggeklappt wird. Dieser Aufsatz
stellt sicher, dass die Austrittspupille des Mikro skops beim Normalsichtigen
sowie beim Brillenträger in der Ebene der Benutzerpupille
liegt. Ein solches Okular mit einer Einrichtung zur Dioptrieneinstellung
und einer Augenmuschel ist Gegenstand der
DE 10 2007 053 341 A .
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Funktionsweise
und Aufbau von Okularen für optische Instrumente, wie Mikroskope,
sind in
"ZEISS Microscopes for Microsurgery" von
W. H. Lang und F. Muchel, Springer Verlag, 1981, Seiten 14 bis 20,
beschrieben. Hier wird auch auf den Sonderfall von Operationsmikroskopen
und der richtigen Okulareinstellung eingegangen. Da häufig
Okulareinstellungen falsch vorgenommen werden, und da sich Okularaufsätze
häufig als unhandlich erweisen oder von Benutzer zu Benutzer
ausgetauscht werden müssen, sind Lösungen zur
Unterstützung der Okulareinstellung vorgeschlagen worden.
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In
der
EP 1 369 728 A1 der
Anmelderin ist ein Operationsmikroskop mit einer Dioptrieneinstellung zur
Sehfehlerkorrektur vorgeschlagen, die eine Einblendvorrichtung verwendet,
welche bei Bedarf in Funktion gesetzt wird. Bei Betätigen
dieser Einblendvorrichtung wird kurzzeitig eine Fokussiermarke (Fadenkreuz)
in die Ebene des (Okular-)Zwischenbildes des Mikroskops eingeblendet.
Das kurzzeitige Einblenden verhindert die ständige Sichtbarkeit
der Fokussiermarke. Die Zwischenbildebene wird bekanntlich durch
die Tubuslinsen des Mikroskops bestimmt. Das manuell verstellbare
Okular wird mit Hilfe der eingeblendeten Fokussiermarke derart eingestellt, dass
die Sichtebene mit der Zwischenbildebene übereinstimmt.
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Aus
der
DE 103 49 419
B4 ist ein Operationsmikroskop mit automatischer Dioptrienkorrektur in
Abhängigkeit von einem erkannten Benutzer (Arzt) bekannt.
Zur Erkennung des Benutzers ist beispielsweise eine Iriserkennungseinheit
vorgesehen. In Abhängigkeit vom jeweiligen Benutzer vorab
eingege bene Geräteparameter werden nach Erkennung des Benutzers
automatisch eingestellt. Außerdem können den Benutzern
verschiedene Prioritäten eingeräumt werden. Nachteil
bei dieser Lösung ist, dass sich die Refraktion oder der
Dioptrienwert eines Benutzers im Laufe der Zeit ändern
kann, oder dass ein Benutzer einmal mit und das andere Mal ohne
Brille arbeiten könnte, so dass in diesen Fällen
keine ausreichende Dioptrienkorrektur stattfinden kann. Außerdem
ist das System für neue Nutzer äußerst
unflexibel, da sämtliche Geräteparameter für
einen neuen Nutzer zunächst eingestellt und abgespeichert werden
müssen.
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Grundsätzlich
sind Fehlsichtigkeiten höherer Ordnung (Astigmatismus)
ein Problem, da solche Sehfehler durch Okulare mit verstellbaren
Linsengruppen nicht ausreichend kompensiert werden können.
Hier ist Voraussetzung, dass der Benutzer eine Brille trägt,
die diesen Sehfehler korrigiert, bevor etwaige weitere Dioptrienkorrekturen
durch das Okular erfolgen können.
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Aus
der
DE 103 49 293
A1 sind Stereo-Mikroskopiesysteme mit änderbaren
optischen Eigenschaften bekannt. Dort werden Objektive, Zoom-Optiken
und Okulare mit Linsen änderbarer Brechkraft vorgeschlagen,
beispielsweise Linsen mit einer Flüssigkristallschicht,
welche über eine Elektrodenstruktur ansteuerbar ist. Es
kommen auch reine Flüssiglinsen umfassend zwei nicht mischbare
Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Brechungsindex und
zwei Elektroden in Betracht, wobei durch eine Änderung der
Spannung zwischen den Elektroden der Winkel zwischen der Grenzfläche
der beiden Flüssigkeiten und der diese umgebenden Wand
veränderbar ist. Eine Änderung dieses Winkels
führt zu einer Änderung der Linsenwirkung der
Flüssiglinse. Das in dieser Schrift vorgeschlagene Okular
weist zumindest eine Linsenbaugruppe auf, die eine erste Linse positiver
Brechkraft, eine zweite Linse negativer Brechkraft sowie eine dritte
Linse einstellbarer Brechkraft umfasst. Auf diese Weise kann eine
Dioptrienkorrektur am Okular realisiert werden, ohne bewegliche
Linsenbaugruppen vorsehen zu müssen. Die entsprechende
Einstellung wird durch Ansteuerung der Linse einstellbarer Brechkraft
(bzw. der in dieser Linse vorhandenen Elektrodenstruktur) erzielt,
ohne dass mechanische Linsenbewegungen notwendig wären. Weiterhin
kann eine Benutzerschnittstelle mit Sprachsteuerung vorgesehen sein,
anhand derer das System den jeweiligen Benutzer erkennt und voreingestellte
Werte an die Linse einstellbarer Brechkraft übermittelt,
so dass eine automatische Dioptrienkorrektur für den erkannten
Benutzer bereitgestellt werden kann. Die in diesem Zusammenhang
auftretenden Nachteile sind wiederum diejenigen, in Zusammenhang
mit der
DE 103 49
419 B4 diskutierten.
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Aufgabe
vorliegender Erfindung ist es, ein optisches Instrument der eingangs
genannten Art anzugeben, das eine zuverlässige individuelle
Dioptrienkorrektur, insbesondere auch für Fehlsichtigkeiten höherer
Ordnung, ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein optisches
Instrument gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung.
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Das
erfindungsgemäße optische Instrument, insbesondere
Operationsmikroskop, mit einem Okular und einer Einrichtung zur
Dioptrienkorrektur zeichnet sich dadurch aus, dass das Okular eine SLM-Optik
aufweist und Bestandteil einer Autorefraktionseinrichtung ist, um
eine optische Korrektur einer Fehlsichtigkeit eines Benutzers des
optischen Instruments automatisch vorzunehmen.
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Unter
Autorefraktometer wird gewöhnlich ein Gerät zur
Bestimmung der objektiven Refraktion verstanden, d. h., ein Autorefraktometer
bestimmt den Brechwert der optischen Korrektur, mit der zusammen
ein bestimmtes Auge ohne Akkommodation ein scharfes Bild eines in
unendlicher Entfernung befindlichen Objekts erzeugt. Unter objektiver
Refraktion versteht man diejenige, die mittels einer apparativen Anordnung
gemessen und durch die Brechungseigenschaften des Augapfels bestimmt
wird. Sie unterscheidet sich somit von der subjektiven Refraktion, die
eine Auskunft des Untersuchten über die wahrgenommene Bildschärfe
erfordert.
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Im
Rahmen vorliegender Anmeldung soll unter ”Autorefraktionseinrichtung” eine
Einrichtung verstanden werden, die die objektive Refraktion eines Benutzers
des optischen Instruments misst oder aus Messungen herleitet und
die im Okular des optischen Instruments vorhandene SLM-Optik derart
ansteuert, dass vorhandene Fehlsichtigkeiten des Benutzers soweit
als möglich automatisch korrigiert werden. Hierzu ist es
nicht notwendig, dass – wie bei einem üblichen
Autorefraktometer – die objektive Refraktion tatsächlich
im Sinne eines zahlenmäßigen Dioptriewertes bestimmt
wird. Vielmehr kann nach Art eines Regelkreises eine automatische
optische Korrektur stattfinden, indem die von der Autorefraktionseinrichtung
gemessene Fehlsichtigkeit (Ist-Wert) mit Hilfe der SLM-Optik im
Okular auf Werte eines Normalsichtigen (Soll-Wert) korrigiert wird.
Auf diese Weise kann die optische Korrektur in kurzer Zeit automatisch
und auf einfache Weise erfolgen.
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Bei
der genannten Autorefraktionseinrichtung kann es sich folglich um
ein für die Erfindung geringfügig modifiziertes
Autorefraktometer handeln. Es sind allgemeiner jedoch auch Messgeräte
als Autorefraktionseinrichtung geeignet, die durch Vermessung bestimmter
Augenabschnitte oder des gesam ten Auges Rückschlüsse
auf die objektive Refraktion eines Benutzers erlauben. Noch allgemeiner
sind sogar Messgeräte geeignet, die bestimmte Charakteristika
einer Fehlsichtigkeit erfassen und mit den entsprechenden Charakteristika
einer Normalsichtigkeit vergleichen können. Als Beispiele
solcher Messgeräte seien Topographie- oder Tomographiegeräte
genannte. Als Untersuchungsverfahren lässt sich hier die
optische Kohärenztomographie (engl. optical coherence tomography,
OCT) nennen, die an sich bekannt ist.
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Die
eingesetzte SLM-Optik erlaubt die Korrektur von Fehlsichtigkeiten
auch höherer Ordnung, wie Astigmatismus. Dies ist ein deutlicher
Vorteil zu bisher bekannten Okularen mit Dioptrienkorrektur, die über
axial verschiebbare Linseneinheiten operieren. Weiterhin kann durch
Einsatz der SLM-Optik auf verschiebbare Linseneinheiten im Okular
vollständig verzichtet werden. Schließlich können
durch den Einsatz der SLM-Optik auch unterschiedliche Vergrößerungen
realisiert werden, so dass nicht unterschiedliche Okulare vorgesehen
sein müssen, sondern ein einziges Okular zur Realisierung
verschiedener Vergrößerungen ausreicht. Brillenträger
können das optische Instrument wie Normalsichtige (also
ohne Brille) bedienen und somit können die Nachteile, wie
Vignettierung, Bildbeschnitt und nicht richtiges Auffinden der Austrittspupille,
wie sie bei Benutzung der persönlichen Brille mit etwa
einem Mikroskop auftreten, vermieden werden.
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Zur
Funktionsweise eines für die vorliegende Erfindung einsetzbaren
Autorefraktometers sei auf den bekannten Stand der Technik hingewiesen.
Es ist darauf zu achten, dass gemäß der bevorzugten
erfindungsgemäßen Lösung das Okular mit
seiner SLM-Optik Bestandteil eines solchen Autorefraktometers ist,
der Nullabgleich (Ist-Wert = Soll-Wert des Normalsichtigen) also
mit Hilfe der Ansteuerung der SLM-Optik erfolgt. Ein Autorefraktometer
ist beispielsweise Gegenstand der
WO
96/00031 . Prinzipiell wird hier eine Fokussiermarke auf
die Netzhaut (Retina) eines Benutzers abgebildet und das von dort reflektierte
Licht von einem Detektor ausgewertet. Durch Einsatz einer speziellen
Fotodiode als Detektor können gemäß dieser
Schrift die Abweichungen bezüglich Sphäre, Zylinder
und Achse bei Fehlsichtigkeit gemessen werden. Die Güte
dieser Messung hängt von der Art der Erzeugung der Fokussiermarke und
von der Art des Detektors wesentlich ab.
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Ein
automatisches Refraktometer ist auch aus der
DE 24 49 910 OS bekannt.
Hier werden (unsichtbare) Infrarotstrahlen als Messstrahlen verwendet
und ein Spaltbild als Fokussiermarke benutzt. In dieser Schrift
wird auch darauf eingegangen, wie von der Hornhaut und von der Netzhaut
reflektierte Strahlen unterschieden bzw. das von der Hornhaut reflektierte
Licht unterdrückt werden kann.
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Weitere
optische Brechkraft-Messvorrichtungen sind aus der
JP-09103408 A der Canon
Inc. und aus der
DE
197 28 186 A1 bekannt. Zu Zwecken der vorliegenden Beschreibung
der Erfindung seien die Funktionsweise und der Aufbau eines Autorefraktometers
als bekannt unterstellt. Daher sei im Folgenden nur auf Modifikationen
solcher Autorefraktometer eingegangen, die für die vorliegende
Erfindung erforderlich sind.
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Der
Begriff ”SLM-Optik” soll in vorliegender Anmeldung
als Sammelbegriff für optoelektronische Elemente verwendet
werden, die hoch auflösend Lichtwellenfronten in Amplitude
und/oder Phase beeinflussen können. Die Abkürzung ”SLM” steht
für ”Spatial Light Modulator” (englisch
für ”räumlicher Lichtmodulator”).
Es handelt sich in der Regel um elektronisch ansteuerbare Arrays
(es existieren auch optisch ansteuerbare SLMs), die in jedem Punkt
des Arrays zur Änderung des auftreffenden Strahlenverlaufs
ansteuerbar sind. Eine Zusammenfassung der SLM-Technologie findet
sich beispielsweise in Sven Krüger et al., "Schaltbare
diffraktivoptische Elemente zur Steuerung von Laserlicht",
Photonik 1/2004, S. 46 ff.
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SLM-Optiken
lassen sich auch speziell zur Fokussierung und/oder Vergrößerung
verwenden. Es sind Flüssigkristall-Optiken, wie Flüssigkristall-Linsen,
mit variabler, einstellbarer Fokuslänge bekannt (vgl.
Photonik
5/2003, Seite 14, "Flüssigkristall-Optik" sowie
optics & laser europe
(OLE), Mai 2006, Seite 11, "Liquid Crystals ease bifocal
strain"). Eine Ausführungsform einer
solchen Flüssigkristall-Linse besteht aus einer Schicht
eines Flüssigkristalls zwischen zwei Glasschichten, wobei
die Glasschichten mit konzentrischen transparenten Elektrodenringen beschichtet
sind. Durch Änderung einer an die Elektrodenringe angelegten
Spannung verändern diese Flüssigkristall-Linsen
ihre Fokuslänge. Eine weitere Möglichkeit stellen
sogenannte ”EAP-Linsen” (ERP = elektroaktiver
Polymer) dar, bei denen durch Anlegen einer elektrischen Spannung
die Brechkraft der Linse verändert werden kann. Solche
Elemente sind hervorragend geeignet, um die in einem Okular vorhandenen
herkömmlichen Linsen ganz oder zum Teil zu ersetzen. Hierdurch
wird eine einfache Okulareinstellung ermöglicht. Bei Okularen
kann der Einsatz von SLM-Optiken verschiebbare Linsenglieder überflüssig
machen. Da die Ansteuerung elektronisch erfolgt, kann außerdem
auf bisher übliche Motoren, Getrieben, Führungen
etc. zur Verschiebung von Linsengruppen im Gesamten oder relativ
zueinander verzichtet werden.
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Bei
der SLM-Optik kann es sich weiterhin um ein reflektives Mikrodisplay,
insbesondere ein reflektives Flüssigkristall-Display (LCD,
Liquid Crystal Display), handeln. Solche re flektive LCDs können
beispielsweise als LCoS-Lichtmodulatoren (Liquid Crystal over Silicon)
realisiert sein. Zu Aufbau und Funktionsweise eines reflektiven
LCoS-Mikrodisplays sei auf den genannten Artikel von Sven
Krüger et al. verwiesen.
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LCD-Systeme
besitzen den Vorteil kleiner adressierbarer Strukturen, hoher Auflösung
und hoher Dynamik. Es lassen sich Amplituden- und Phasenmodulationen
in hoher Präzision und mit kurzen Ansprechzeiten realisieren.
Somit lassen sie sich zur Strahlformung, Strahlteilung, dynamischen
Abberationskorrektur usw. einsetzen. Neben den relativ neuen reflektiven
LCDs sind seit längerem transmissive Mikrodisplays (”elektronisches
Dia”), wie transmissive Flüssigkristall-Displays
bekannt, die sich für die Erfindung ebenfalls mit Vorteil
einsetzen lassen.
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Ein
weiterer wichtiger Vertreter der SLM-Optiken sind Mikrospiegelarrays
mit individuell ansteuerbaren und in ihrer räumlichen Orientierung
einstellbaren Mikrospiegeln (englisch DMD, Digital Micro-Mirror
Device). Solche Mikrospiegelarrays lassen sich zur Strahlumlenkung
und Strahlteilung einsetzen. Werden die Mikrospiegel in ihrer Orientierung sphärisch
oder asphärisch (oder allgemeiner: nicht planar) geeignet
orientiert, so lässt sich ein Mikrospiegelarray auch zur
Fokussierung und/oder zur optischen Korrektur verwenden. Zu den
technischen Grundlagen und Einsatzmöglichkeiten sei auf
den Artikel "DLP Technologie – nicht nur
für Projektoren und Fernsehen" in Photonik 1/2005,
S. 32–35, verwiesen.
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Reflektiv
arbeitende SLM-Optiken setzen eine Faltung des Strahlengangs voraus,
die sich je nach Anwendung mit Vorteil einsetzen lässt.
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Vorteile
der erfindungsgemäßen Einrichtung zur optischen
Korrektur sind darin zu sehen, dass nunmehr eine vollständige
Korrektur der Fehlsichtigkeit (einschließlich Astigmatismus)
mittels der eingesetzten SLM-Optik bei einem Benutzer in Echtzeit
erfolgen kann, da die genannten SLM-Optiken elektronisch (oder optisch)
und somit nahezu ohne Zeitverzögerung ansteuerbar sind.
Der zur optischen Korrektur erforderliche Nullabgleich erfolgt über
die Autorefraktionseinrichtung. Es ist nicht notwendig, dass Fehlsichtigkeitswerte
(Sphäre, Zylinder, Achse) eines Benutzers vorab vermessen
und gespeichert werden, da die Erfindung eine aktuelle, zum Zeitpunkt der
Benutzung des optischen Instruments gültige optische Korrektur
vornimmt. Hierdurch kann insbesondere einer im Laufe der Zeit sich
verändernden Fehlsichtigkeit Rechnung getragen werden.
Außerdem kann das System äußerst flexibel
auch für neue Benutzer mit unbekannten Dioptrienwerten
verwendet werden. Die erfindungsgemäße Lösung
kann sogar tagesabhängige oder medikamentenabhängige
Sehleistungen (etwa im Fall von Diabetes) berücksichtigen
und optimal korrigieren.
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Es
ist vorteilhaft, die optische Korrektur in bestimmten Zeitabständen
vorzunehmen. Insbesondere kann diese Korrektur zu Beginn einer Benutzung oder
bei jedem erneuten Einblick in das optische Instrument erfolgen.
Hierzu kann ein entsprechender Sensor vorgesehen sein, der ein Abwenden
des Benutzers oder einen Benutzerwechsel registriert. Auch eine
optische Korrektur auf eine Benutzeranforderung hin kann vorgesehen
sein.
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Mit
der vorliegenden Erfindung werden Okular-Einstellhilfen jeglicher
Bauart überflüssig. Das optische Instrument, insbesondere
Mikroskop, liefert mit der automatischen, persönlichen
Dioptrienkorrektur immer das optimale Bild und Okular-Fehleinstellungen
sind nicht mehr möglich.
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Gemäß einer
weiteren, weniger bevorzugten Lösung weist das optische
Instrument, insbesondere Operationsmikroskop, mit einem Okular und
einer Einrichtung zur Dioptrienkorrektur eine Autorefraktionseinrichtung
zur Bestimmung der Refraktion eines Benutzers des optischen Instruments
auf und umfasst weiterhin eine im Okular enthaltene SLM-Optik zur
optischen Korrektur in Abhängigkeit von der Refraktionsbestimmung
durch die Autorefraktionseinrichtung.
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Bei
dieser Lösung wird eine Autorefraktionseinrichtung unabhängig
vom Okular eingesetzt, um zunächst auf bekannte Weise die
Refraktion eines Benutzers des optischen Instruments zu messen und/oder
zu bestimmen. Autorefraktionseinrichtung und die im Okular enthaltene
SLM-Optik sind miteinander verbunden, um die bestimmten Werte der Fehlsichtigkeit
(Sphäre, Zylinder, Achse) an die SLM-Optik zu übermitteln,
damit dort eine entsprechende Einstellung erfolgt, um die Fehlsichtigkeit
des Benutzers zu kompensieren.
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Weitere
Ausgestaltungen dieser nicht bevorzugten Lösung können
entsprechend den oben genannten Ausgestaltungen des optischen Instruments gemäß Anspruch
1 vorgenommen werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung kann die Autorefraktionseinrichtung
die gemessenen oder abgeleiteten Werte der objektiven Refraktion
eines Benutzers an einer Anzeigeeinrichtung anzeigen. Je nach angezeigten
Werten kann dann eine Dioptrienkorrektur vom Benutzer vorgenommen
werden. Hierbei wäre wiederum denkbar, diese Korrektur
durch Einstellung am Okular selbst in klassischer Weise vorzusehen
oder aber die im Okular vorhandene SLM-Optik über eine
entsprechende externe Ansteuerung entsprechend einzustellen.
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Im
Folgenden seien die Erfindung und ihre Vorteile anhand eines in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
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Die
einzige Figur zeigt den schematischen Aufbau eines Mikroskops mit
einem Okular und einer Einrichtung zur optischen Korrektur gemäß eines Ausführungsbeispiels
vorliegender Erfindung.
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Die
Figur zeigt sehr schematisch ein optisches Abbildungssystem, wobei
ein Längsschnitt durch ein Stereomikroskop 1 mit
einer Beleuchtungseinheit 10 dargestellt ist. Der Grundaufbau
eines solchen optischen Abbildungssystems ohne die durch die Erfindung
bedingten Merkmale ist in W. H. Lang, F. Muchel: "ZEISS
Microscopes for Microsurgery", Berlin, 1981, Seite 6 dargelegt,
worauf ausdrücklich hingewiesen sein soll. Im Folgenden
soll sich daher auf einen groben Überblick über
Aufbau und Funktionsweise beschränkt werden: Das Stereomikroskop 1 umfasst
im Wesentlichen ein Hauptobjektiv 3, ein Zoom-Systeme 30 zur
(stufenlosen) Einstellung einer veränderlichen Vergrößerung
der Abbildung, eine Tubuslinse 6 sowie ein Okular 5.
Dargestellt ist lediglich ein Beobachtungskanal des Stereomikroskops 1. Beide
Beobachtungskanäle eines Stereomikroskops 1 enthalten
jeweils ein Zoom-System 30, wobei die Zoom-Systeme 30 synchron
die Vergrößerung verändern. Der ebenfalls
zweikanalige Binokulartubus ist mit 4 bezeichnet. Das Zoom-System 30 weist
in diesem Ausführungsbeispiel eine feststehende Linsenbaugruppe 31 sowie
zwei axial verschiebbare Linsenbaugruppen 32 und 33 auf.
Durch relative Verschiebung der verschiebbaren Linsenbaugruppen 32 und 33 gegeneinander
kann ein großer Vergrößerungsbereich
stufenlos durchfahren werden.
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Zur
Beleuchtung eines in der Objektebene 2 befindlichen Objektes
ist eine Beleuchtungseinheit 10 vorgesehen, wobei es sich
bei der in der Figur dargestellten Beleuchtungseinheit 10 um
eine mit Faserbeleuchtung handelt. Der entsprechende Lichtleiter ist
mit 11 bezeichnet. Alternativ kann selbstverständlich
eine Beleuchtungslampe mit Beleuchtungsoptik vorgesehen sein. Der
Lichtleiter 11 des Beleuchtungssystems 10 strahlt
Licht in eine Beleuchtungsoptik 12. Der entstehende Beleuchtungsstrahlengang
wird über ein Umlenkelement 13 (Prisma) durch das
Hauptobjektiv 3 des Stereomikroskops 1 auf die Objektebene 2 gelenkt.
Beleuchtungsoptik 12 und Hauptobjektiv 3 fokussieren
somit den Beleuchtungsstrahlengang auf die Objektebene 2 und
legen somit Geometrie und Helligkeit des Leuchtfeldes fest.
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Der
dargestellte Aufbau eines Stereomikroskops 1 erlaubt die
Abbildung eines in der Objektebene 2 befindlichen Objektes über
die Okularzwischenbildebene 8 stark vergrößert
auf die Netzhaut eines durch den Binokulartubus 4 blickenden
Beobachters. Im Falle von Fehlsichtigkeiten dieses Beobachters (Benutzers
des optischen Instruments) ist eine automatische Korrektur der Fehlsichtigkeiten
erstrebenswert, so dass das auf die Netzhaut des Benutzers abgebildete
Objekt scharf wie von einem Normalsichtigen wahrgenommen werden
kann. Hierzu dienen die weiteren in das oben beschriebene Stereomikroskop 1 eingebauten
Komponenten, auf die im Folgenden näher eingegangen werden
soll.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Okular 5 neben
den beiden Okularlinsen 5a und 5b eine SLM-Optik 5c.
Letztere wird elektronisch von der Steuereinheit 50 angesteuert.
Im Binokulartubus 4 ist außerhalb der Beobachtungsstrahlengänge
ein autorefraktiver Messkopf 5d enthalten. Letzterer wird
durch die Steuereinheit 55 elektronisch angesteuert. Beide
Steuereinheiten 50 und 55 sind durch die Datenverarbeitungseinheit 60 gekoppelt,
die ihrerseits von der elektronischen Versorgungseinheit 70 versorgt
wird.
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In
diesem Ausführungsbeispiel wird zweckmäßigerweise
eine transmissive SLM-Optik 5c eingesetzt, andernfalls
müsste der Strahlengang im Binokulartubus 4 gefaltet
werden. Als transmissive SLM-Optik 5c eignet sich hier
insbesondere eine Flüssigkristall-Linse, eine EAP-Linse
oder ein Flüssigkristall-Display, wie sie in der Beschreibung
ausführlich diskutiert sind, geeignet.
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Aufgrund
der Kopplung des autorefraktiven Messkopfes 5d und der
SLM-Optik 5c über die Steuereinheiten 50 und 55 sowie
die Datenverarbeitungseinheit 60 wird das die SLM-Optik 5c enthaltende Okular 5 Bestandteil
einer Autorefraktionseinrichtung, mittels derer Fehlsichtigkeiten
eines Benutzers des Stereomikroskops 1 automatisch korrigiert
werden können. Hierzu wird beispielsweise über
(unsichtbare) Infrarotstrahlen eine Fokussiermarke auf die Netzhaut
(Retina) des Benutzers des Stereomikroskops 1 abgebildet
und das von dort reflektierte Licht von dem autorefraktiven Messkopf 5d ausgewertet.
Ein solcher Aufbau erlaubt eine Messung der Abweichungen von der
Normalsichtigkeit bezüglich Sphäre, Zylinder und
Achse. Es ist jedoch nicht notwendig, die objektive Refraktion des
Benutzers tatsächlich zahlenmäßig zu
bestimmen. Vielmehr können erfasste Fehlsichtigkeitswerte
(Ist-Werte) an die Steuereinheit 55 übermittelt
werden. In der Datenverarbeitungseinheit 60 sind entsprechende
Werte eines Normalsichtigen als Soll-Werte gespeichert. Die Datenverarbeitungseinheit 60 erzeugt
bei einer Abweichung der Soll-Werte von den Ist-Werten entsprechende
Signale, die an die Steuereinheit 50 übertragen
werden, von der aus die SLM-Optik 5c angesteuert wird.
Diese Ansteuerung erfolgt in einer Weise, dass ein Abgleich der
Ist-Werte auf die gewünschten Soll-Werte erfolgt. Entsprechende
Regelungskreise sind aus dem Stand der Technik bekannt. Auf diese Weise
kann die optische Korrektur von Fehlsichtigkeiten eines Benutzers
in kurzer Zeit automatisch präzise erfolgen, ohne dass
eine explizite Bestimmung der Fehlsichtigkeitswerte (Sphäre,
Zylinder, Achse) notwendig wäre. Der dargestellte Aufbau
erlaubt eine individuelle vollständige Korrektur einschließlich
des Astigmatismus. Auf diese Weise kann sogar eine tagesabhängige
oder medikamentenabhängige Sehleistung eines Benutzers
berücksichtigt und nahezu in Echtzeit optimal korrigiert
werden. Die hohe Geschwindigkeit der Korrektur erlaubt eine vom Benutzer
unbemerkte Wiederholung zu bestimmten Zeitabständen. Es
ist weiterhin sinnvoll, bei einem Benutzerwechsel die optische Korrektur
vorzunehmen, wobei diese manuell getriggert oder bei automatischer
Erkennung eines Benutzerwechsels auch automatisch getriggert werden
kann.
-
Ein
weiterer Vorteil des dargestellten Stereomikroskops 1 ist,
dass das Okular 5 nur feststehende Linsenglieder einschließlich
SLM-Optik 5a bis 5c aufweist, und dass mittels
der SLM-Optik 5c verschiedene Vergrößerungen
einstellbar sind, ohne dass eine axiale Verschiebung von Okularlinsengruppen
mit den hierzu notwendigen Motoren, Getrieben, Führungen
etc. notwendig wäre.
-
- 1
- Stereomikroskop
- 2
- Fokus-,
Objektebene
- 3
- Hauptobjektiv
- 4
- Binokulartubus
- 5
- Okular
- 5a,
5b
- Okularlinsen
- 5c
- SLM-Optik
- 5d
- autorefraktiver
Messkopf
- 6
- Tubuslinse
- 7
- Umlenkelement
- 8
- Okularzwischenbildebene
- 10
- Beleuchtungseinheit
- 11
- Lichtleiter
- 12
- Beleuchtungsoptik
- 13
- Umlenkelement
- 30
- Zoom-System
- 31,
32, 33
- Linsenbaugruppen
- 50
- Steuereinheit
für 5c
- 55
- Steuereinheit
für 5d
- 60
- Datenverarbeitungseinheit
- 70
- elektronische
Versorgungseinheit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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