DE8012550U1 - Augenmikroskop - Google Patents
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Description
JA-PA 54- 56560 - 8.5.1979
JA-GM 54- 61440 - 8.5.1979
JA-PA 54-143625 - 5.11.1979
JA-GM 54-153887 - 5.11.1979
JA-GM 54-153888 - 5.11.1979 8. Mai 1980
JA-GM 54-177512 -20.12.1979 10775/Dr.v.B/Ro.
Konan Camera Research Institute 10-29, Miyanishi-cho, Nishinomiya-shi, Hyogo-ken, Japan
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Augenmikroskop gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Adapter für ein
seiches Augenmikroskop.
Aus der JA-OS 54-99647 ist ein Augenmikroskop der hier interessierenden Art bekannt, mit dem das Innere des Augapfels,
z.B. die Endothelzellen der Cornea (Augenhornhaut) untersucht werden können. Dieses Augenmikroskop weist ein
Objektivsystem auf, das ein Vorderglied in Form einer sogenannten "Kegel- oder Konuslinse" enthält. Bei der Untersuchung
eines Augapfels wird die Stirnfläche des Vordergliedes auf die Hornhaut aufgesetzt und Licht zur Beleuchtung des Gesichtsfeldes
wird von einer Seite der optischen Achse des Mikroskops eingespiegelt und durch das Objektiv auf das zu untersuchende
Objekt geworfen. Da der Brechungsindex zwischen dem Glas und dem Hornhautgewebe jedoch beträchtlich ist, wird ein
erheblicher Teil des Beleuchtungslichtes an der Grenzfläche zwischen dem optischen Vorderglied des Objektivsystems und
der Hornhaut reflektiert, welches sich dem Licht vom Objekt überlagert und dadurch sowohl das Gesichtsfeld als auch die
Auflösung beeinträchtigt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Augenmikroskop der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden,
daß solche störenden Reflexionen weitgehend vermieden werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Augenmikroskop der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. durch den in Patentanspruch 7 gekennzeichneten
Adapter gelöst.
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Gegenstände dieser Ansprüche sind Merkmal von Unteransprüchen.
Bei einem in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten bzw.
mit einem erfindungsgemäßen Adapter versehenen Augenmikroskop werden die störenden Reflexionen weitestgehend unterdrückt,
so daß das Gesichtsfeld ungestört und mit hoher Auflösung zur Verfügung steht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispieien
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des optischen Systems
eines Augenmikroskops, bei dem die Erfindung Anwendung finden kann;
Fig. 2a und 2b schematische Darstellungen der Relation zwischen
dem Strahlengang des Beleuchtungslichtes und dem Gesichtsfeld
bei einem bekannten Augenmikroskop;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Objektivsystems eines bekannten
Augenmikroskops;
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Fig. 4 eine Schnittansicht eines Teiles eines Objektivsystems
eines Augenmikroskops gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Schnittansicht einer verbesserten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 und 7 schematische Darstellungen der Relation zwischen dem Strahlengang des Beleuchtungslichtes und dem Gesichtsfeld
bei der Ausführungsform des Augenmikroskops gemäß Fig. 5;
Fig. 8 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Adapters, mit dem im wesentlichen die gleichen
Wirkungen erzielt werden kann als mit der Ausführungsform gemäß Fig. 5; und
Fig. 9a und 9b Schnittansichten zweier verbesserter Weiterbildungen
des Adapters gemäß Fig. 8.
In den Zeichnungen sind entsprechende Bauteile jeweils mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In Fig. 1 ist schematisch das optische System eines typischen
Augapfel- oder Augenmikroskops dargestellt, mit dem das Innere eines Augapfels 1 untersucht werden kann. Das Mikroskop enthält
ein Objektivsystem 3 mit einem Vorderglied 2 in Form einer Kegel- oder Konuslinse, eine Feld- oder Fokussierungslinse 4
und einen photographischen Film 5, die in der angegebenen Reihenfolge längs einer optischen Hauptachse angeordnet sind.
Zwischen der Linse 4 und der Filmebene ist ferner ein teildurchlässiger Spiegel 6 angeordnet, durch den Licht längs
eines Beobachtungsstrahlenganges in ein Okular 7 reflektiert wird. Das Mikroskop enthält ferner ein optisches Beleuchtungssystem
mit einer Lichtquelle 8, einer Kondensorlinse 9, einem
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Spalt 10, einer Kollimatorlinse 11 und einem seitlich von der optischen Hauptachse angeordneten Spiegel 12. Wie in der Zeichnung
durch Pfeile angedeutet ist, wird das von der Lichtquelle emittierte Licht durch die Kondensorlinse 9 auf den Spalt 10
fokussiert, anschließend durch die Kollimatorlinse 11 in ein
paralleles Bündel verwandelt, durch den Spiegel 12 in den Hauptstrahlengang eingespiegelt und durch das Objektiv 3 auf ein zu
beobachtendes Objekt int Augapfel 11 geworfen. Das Licht vom beleuchteten Objekt fällt in entgegengesetzter Richtung durch
( das Objektiv 3 und wird durch die Fokussierungslinse 4 auf den photographischen Film 5 abgebildet, gleichzeitig wird ein Teil
des Objektlichtes durch den teildurchlässigen Spiegel 6 in das Okular 7 geworfen, so daß das Objekt auch visuell beobachtet
werden kann.
Bei einer Untersuchung mit einem bekannten Augenmikroskop dieser Art hat man bisher die Stirnfläche des aus der Konuslinse
bestehenden Vordergliedes 2 entweder direkt oder unter Zwischenschaltung einer sehr dünnen Schicht einer Tränk- oder
Imprägnierungsflüssigkeit auf die Augenhornhaut aufgesetzt. Wie Fig. 2a zeigt, in der der Berührungsbereich im Längs-
f schnitt dargestellt ist, befindet sich das aus der Konuslinse
bestehende Vorderglied 2 des Objektivsystems 3 in Berührung mit der Oberfläche 15 der Hornhaut 13 und der Fokus (Objektebene) des Mikroskops ist auf die Ebene der Endothelzellen 16
der Hornhaut oder Cornea eingestellt. Mit einem parallelen Beleuchtungslichtbündel L1-L2, das vom Beleuchtungssystem des
Mikroskops auf einen Objektbereich der Breite D geworfen wird, erhält man ein Objektlichtbündel S1-S2 von diesem Bereich und
man sollte eigentlich das ganze Gesichtsfeld 17 der Breite D beobachten können, wie es in Fig. 2b dargestellt ist. An der
Grenzfläche 15 zwischen dem aus der Konuslinse bestehenden Vorcierglied 2 des Objektivsystems und der Hornhaut 13 tritt
jedoch wegen des erheblichen Unterschiedes der Brechungsindizes
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von Glas und Hornhautgewebe ein reflektiertes LichtbUnrlel R1-R2
auf. Da die Helligkeit des reflektierten Lichtes bis zum Zehnfachen der Helligkeit des Objektlichtes betragen kann, stört
das an der Grenzfläche reflektierte Licht beträchtlich mit der Ausnahme eines Bereiches 13 der Breite W, der vom reflektierten
Licht nicht beeinflußt wird, jedoch nur eine Breite von etwa 20 bis 25% der Breite bzw. des Durchmessers D des Gesichtsfeldes
hat. Hieran ändert sich nichts wesentliches, auch wenn zwischen das Vorderglied des Objektivsystems und die
Augenhornhaut eine dünne Flüssigkeitsschicht eingebracht wird.
Das in Fig. 3 dargestellte Objektivsystem eines Augenmikroskops
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist im Prinzip in bekannter Weise aufgebaut und enthält einen Tubus 19, ein
Vorderglied 2 in Form einer Kegel- oder Konuslinse sowie Linsenglieder 20 und 21. Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung
besteht das die Konuslinse bildende Vorderglied 2 aus einem transparenten optischen Material, wie Fluorit CaF2
oder Kunstharz, das einen kleineren Brechungsindex als Glas hat und vorteilhafterweise an der Stirnfläche mit einer reflexionsvermindernden
Schicht 22 überzogen ist. Bei Verwendung von Fluorit oder Flußspat, dessen Brechungsindex etwa 1,43
beträgt, als Material für das Vorderglied 2 ist das Reflexionsvermögen an der Grenzschicht zur Augenhornhaut, deren Brechungsindex
etwa 1,37 beträgt, nur etwa ein Zehntel des Reflexionsvermögens als bei einem Vorderglied aus Glas, dessen
Brechungsindex etwa 1,5 beträgt, so daß die Reflexion des Beleuchtungslichtes erheblich verringert wird. Hierdurch ergeben
sich ein höherer Kontrast und eine Vergrößerung des Gesichtsfeldes.
Die oben erwähnten Materialien mit niedrigem Brechungsindex, insbesondere Fluorit, sind jedoch so spröde, daß das Vorderglied
oft am Tubus 19 abbricht. Außerdem sind diese Materialien
im Vergleich zu Glas schwierig zu bearbeiten und teuer.
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Fig. 4 zeigt eine hinsichtlich dieser Nachteile verbesserte AusfUhrungsform, bei der das die Konuslinse bildende Vorderglied
2 aus einem Körper 23 aus optischem Glas und einer Spitze oder einem Vorderteil 24, die aus einem der oben erwähnten
Materialien mit kleinem Brechungsindex besteht und mit einem geeigneten Klebstoff oder Kitt befestigt ist. Wenn
die Dicke des Vorderteils 24 oder der Spitze genügend groß bemessen wird, werden etwaige Reflexionen an der Grenzfläche
zwischen dem Körper 23 und dem Vorderteil 24 die Beobachtung ' ; nicht beeinträchtigen.
Durch eine zwischen dem Vorderglied 2 des Objektivsystems und der Augenhornhaut 13 eingebrachte Tränk-, Imprägnierungsoder Immersionsflüssigkeit lassen sich zwar die Reflexionen
verringern, die Wirkung ist jedoch nur gering, wenn die Flüssigkeitsschicht zu dünn ist. Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung
der Ausführungsform gemäß Fig. 4 die hinsichtlich der Vergrößerung der Dicke der Flüssigkeitsschicht verbessert
ist. An der Stirnfläche des Vorderteils 24 des die Konuslinse bildenden Vordergliedes 2 ist ein kurzes rohrförmiges Bauteil
25 aus Metall oder Kunststoff befestigt. Bei Benutzung des /-. Augenmikroskops wird in das rohrförmige Bauteil 25 eine
physiologisch verträgliche Flüssigkeit eingefüllt, deren Brechungsindex zwischen dem des Vorderteiles 24 und dem der
Augenhornhaut 13 liegt. Wenn der Vorderteil 24 des Vordergliedes 2 aus Fluorit besteht, kann als Zwischenflüssigkeit
physiologische Kochsalzlösung verwendet werden.
Die Länge des rohrförmigen Bauteils 25 bzw. die Höhe der Seitenwand dieses Bauteils entspricht im wesentlichen der
Dicke der zwischengeschalteten Flüssigkeit, deren Wirksamkeit, wie erwähnt, jedoch leidet, wenn ihre Schichtdicke zu gering
ist. Welche Dicke in der Praxis erforderlich ist, soll nun anhand der Fig. 6 und 7 erläutert werden: Fig. 6 zeigt einen
Grenzzustand, bei dem die innere Grenze S2 des Objektbündels
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- 10 -
S1-S2, das durch ein BeleuchtungsbUndel L1-L2 erzeugt wird, mit der äußeren Grenze R1 des reflektierten Lichtbündels R1-R2
von der Stirnfläche des Vordergliedes 2 zusammenfällt. Bezeichnet man die Dicke der Flüssigkeitsschicht 26, d.h. die axiale
Länge des rohrförmigen Bauteils 25, mit d, so sieht man, daß
das optische Bild durch das reflektierte Licht offensichtlich in einem Gesichtsfeld der Breite D nicht beeinflußt wird, wenn
die Dicke der Flüssigkeitsschicht größer als d ist. Der Wert der Dicke d ist jedoch eine Funktion der Vergrößerung und der
numerischen Apertur des Objektivs sowie des Abstandes zwischen der Hornhautoberfläche und dem untersuchten Objekt. Bei einem
Mikroskop des hier vorliegenden Typs liegt der Wert der numerischen Apertur typischerweise zwischen 0,2 und 0,4.
Bei Verwendung des gebräuchlichsten Objektivsystems mit der Vergrößerung x20 und der numerischen Apertur 0,33, und Aufsetzen
der Stirnfläche der Konuslinse auf die Augenhornhaut zur Untersuchung der Endothelzellen, die sich etwa 0,5 mm
tief unter der Oberfläche der Augenhornhaut befinden, betrug das Verhältnis der Breite W des beobachtbaren Gesichtsfeldes
zur Breite D des gesamten Gesichtsfeldes bisher etwa O,2 bis
0,25. Dieses Verhältnis ließ sich jedoch auf etwa 0,5 erhöhen, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, in dem man eine 1,0 mm dicke
Flüssigkeitsschicht verwendete, auch wenn das gleiche Objekt mit demselben Objektiv beobachtet wurde. Obwohl eine Breite W
dieser Größenordnung wegen der Abmessungen des gestrichelt eingezeichneten photographischen Gesichtsfeldes fast ausreichen
würde, ließ sich praktisch das ganze Gesichtsfeld 17 mit dem sichtbaren Gesichtsfeld 18 erfassen, wenn die Dicke
der Flüssigkeitsschicht 1,5 mm betrug. Für praktische Zwecke erleichtert eine etwa 4 mm dicke Flüssigkeitsschicht die
Handhabung und Untersuchungen, so daß eine solche Flüssigkeitsschicht besonders vorteilhaft ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist das rohrförmige Bauteil 26 zur Aufnahme der Flüssigkeit an der Stirnfläche
des optischen Vordergliedes 2 befestigt und es ist dann schwierig, Blasen aus der Flüssigkeitschicht zu entfernen
sowie die Anordnung zu reinigen, wenn die Flüssigkeitsschicht die oben erwähnte Dicke haben soll. Diese Nachteile werden
durch den in Fig. 8 dargestellten Adapter 28 vermieden. Der Adapter 28 besteht aus Metall oder Kunststoff und weist,
wie dargestellt, vorne einen ringförmigen Wandteil 29 auf und hinten einen Befestigungs- oder Halterungsteil 30, dessen
Innenfläche auf die Außenseite des vorderen Endes des als Konuslinse ausgebildeten optischen Vordergliedes 2 paßt, so
daß der Adapter leicht am Vorderglied 2 angebracht und wieder von diesem entfernt werden kann. Die Höhe des Wandteiles
wird so bemessen, daß sich die oben erwähnte gewünschte Dicke der Flüssigkeitsschicht ergibt. Der Adapter ist selbst leicht
zu reinigen und ermöglicht auch ein bequemes Reinigen der Stirnfläche des optischen Vordergliedes 2 des Mikroskopobjektivs.
In den Fig. 9a und 9b sind vorteilhafte Weiterbildungen des Adapters gemäß Fig. 8 dargestellt. Der in Fig. 9a dargestellte
Adapter ist mit einer kreisförmigen Trennwand 31 zwischen dem rohrförmigen Wandteil 29 und dem Halterungsteil 30 versehen
und die ganze Struktur ist aus einem transparenten Material hergestellt, dessen Brechungsindex zwischen dem des
optischen Vordergliedes 2 und der Hornhaut liegt. Kunststoffe sind für diesen Zweck besonders geeignet. Bei Verwendung des
Adapters 28 wird der Zwischenraum 32 zwischen dem optischen Vorderglied 2 und der Trennwand 31 mit einer Flüssigkeit gefüllt,
deren Brechungsindex zwischen dem des Materials des optischen Vordergliedes 2 und des der Trennwand 31 liegt und
der durch den Wandteil 29 umschlossene Raum wird vorzugsweise mit einer Flüssigkeit gefüllt, deren Brechungsindex
- 12 -
wenigstens annähernd mit dem der Augenhornhaut übereinstimmt. Dadurch werden Reflexionen an allen anderen Grenzflächen als
an der Stirnfläche des optischen Vordergliedes 2 praktisch
völlig vermieden und es kann keine Beeinträchtigung des Objektbildes durch reflektiertes Licht eintreten.
völlig vermieden und es kann keine Beeinträchtigung des Objektbildes durch reflektiertes Licht eintreten.
Fig. 9b zeigt einen Adapter 28, der gegenüber dem gemäß Fig. 9a dadurch weiter ausgebildet und verbessert ist, daß er an der
Innenseite des Halterungsteiles und der Oberseite der Trennwand 31 mit einem kleinen stufenförmigen Absatz 33 versehen
ist. Dieser stufenförmige Absatz 33 gewährleistet, daß immer ein Zwischenraum 32 nennenswerter Dicke zwischen der Stirnfläche
des optischen Vordergliedes 2 und der Trennwand 31
verbleibt, so daß keine unerwünschte optische Wechselwirkung eintreten kann, selbst wenn die koppelnde Flüssigkeit im Spalt 32, die bei der Erläuterung der Ausführungsform gemäß Fig. 9a erwähnt worden war, weggelassen wird.
verbleibt, so daß keine unerwünschte optische Wechselwirkung eintreten kann, selbst wenn die koppelnde Flüssigkeit im Spalt 32, die bei der Erläuterung der Ausführungsform gemäß Fig. 9a erwähnt worden war, weggelassen wird.
Da die oben beschriebenen Adapter 28 konstruktiv einfach sind und daher mit geringen Kosten in Massenfertigung hergestellt
werden können, ist es manchmal zweckmäßig, die Adapter nach dem Gebrauch wegzuwerfen, anstatt sie zu reinigen und nochmals
zu verwenden.
Bei den oben beschriebenen Äusführungsformen hatte das opti=
sehe Vorderglied des Objektivsystems die Form einer Konuslinse. Selbstverständlich kann das Vorderglied auch eine
andere Form haben und z.B. aus einer ebenen Glasplatte bestehen oder irgendwie anders ausgebildet sein, so daß man
nicht mehr von einer Konuslinse sprechen kann. Die Erfindung läßt sich jedoch offensichtlich auch bei solchen anderen
Objektivsystemen anwenden. Es können auch andere Materialien und Konfigurationen verwendet werden.
andere Form haben und z.B. aus einer ebenen Glasplatte bestehen oder irgendwie anders ausgebildet sein, so daß man
nicht mehr von einer Konuslinse sprechen kann. Die Erfindung läßt sich jedoch offensichtlich auch bei solchen anderen
Objektivsystemen anwenden. Es können auch andere Materialien und Konfigurationen verwendet werden.
Claims (1)
- PATENTANWALT** ...* \.* DR. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUS1.ERΜΑ»ΙΑ.ΤΜΙ|ΙΕ·ΙΑ·βΤ«Α»ΙΪ SS NeUCSrosTFACH »6 06 6« JVpvv ηD-βΟΟΟ MUENCHEN 86 „TtLBfON 009(47 69 06 4768 19AB SEPT, 19BOi 4 7O6006 TELEX 532 618 T(LEORAMM SOMBEZ
JA-PA 54- 56560 - 8.5 • 1979 JA-GM 54- 61440 - 8.5 • 1979 JA-PA 54-1 43625 - 5.1 1 .1979 JA-GM 54-1 53887 - 5.1 1 .1979 JA-GM 54-1 53888 - 5.1 1 .1979 JA-GM 54-177512 -20.12.19798. Mai 1980 10775/Dr.v.B/Ro.Konan Camera Research Institute 10-29, Miyanishi-cho, Nishinomiya-shi, Hyogo-ken, JapanAugenmikroskopAnsprüche1.) Augenmikroskop mit einem Objektivsystem, welches ein optisches Vorderglied mit einer der Hornhaut eines zu untersuchenden Augapfels zugewandten Stirnfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Vorderglied (2) zumindest teilweise aus einem transparenten Material besteht, dessen Brechungsindex zwischen dem von Glas und dem der Hornhaut liegt.ZUGELASSEN BEIM EUROPAISCHEN PAT1MTAjAt.POSTSCHECK MÖNCHEN NR. 6 9148-800'HiPpUSENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE$YPqiANK. iffONC^-lfN }BLZ 700 900 40) KTO. 6O 60 9S 73 78 SWIFT HYPO DE MM2.) Augenmikroskop nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet , daß das optische Vorderglied einen auf der Seite des Augapfels liegenden Vorderteil (24) und einen auf der entgegengesetzten Seite liegenden Körper (23) enthält; daß der Körper aus Glas besteht und daß der Vorderteil aus einem transparenten Material besteht, dessen Brechungsindex zwischen dem des Glases und dem der Hornhaut liegt.3.) Augenmikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Vorderglied (2) an der Stirnfläche mit einem kurzen rohrförmigen Bauteil (25) zur Aufnahme einer Flüssigkeit (26) versehen ist.4.) Augenmikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Höhe der Wand des rohrförmigen Bauteils (25) mindestens 1,5 mm beträgt.5.) Augenmikroskop nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Adapter (28) zur Aufnahme einer Flüssigkeit, der ein kurzes, rohrförmiges Wandteil (29) aufweist, das sich von der Stirnfläche des Vordergliedes (2) in Richtung auf den Augapfel erstreckt, und einen an den Wandteil angeformten Halterungsteil (30) enthält, der lösbar auf die Außenfläche des optischen Vordergliedes (2) aufsetzbar ist.6.) Augenmikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Höhe des Wandteiles (29) mindestens 1,5 mm beträgt.7.) Adapter für ein Augenmikroskop, das ein Objektivsystem enthält, welches ein optisches Vorderglied mit einer der Hornhaut eines zu untersuchenden Augapfels zugewandten Stirnfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet,daß der Adapter (28) zur Halterung einer Flüssigkeit zwischen der Stirnfläche des optischen Vordergliedes (2) und der Hornhaut des Augapfels einen kurzen rohrförmigen Wandteil (29) enthält, der sich von der Stirnfläche in Richtung auf den Augapfel erstreckt und zusammenhängend mit einem Halterungsteil (30) gebildet ist, der lösbar auf die Außenfläche des optischen Vordergliedes (2) aufsetzbar ist.ß.) Adapter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Halterungsteil (30) und dem Wandteil (29) eine der Stirnfläche des optischen Vordergliedes (2) gegenüberliegende Trennwand (31) vorgesehen ist, die aus einem Stück mit dem Wandteil (29) und dem Halterungsteil (30) besteht und mit diesen aus einem transparenten Material gebildet ist, dessen Brechungsindex zwischen dem des optischen Vordergliedes (2) und dem der Augenhornhaut liegt.9.) Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß am Schnittpunkt einer Innenfläche des Halterungsteiles (30) und der Oberfläche· der Trennwand (31) ein stufenförmiger Absatz (33) zur Anlage an der Stirnfläche des optischen Vordergliedes (2) vorgesehen ist.10.) Adapter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Höhe des Wandteiles (29) mindestens 1,5 mm beträgt.
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