DE9316063U1 - Video-Stereomikroskop - Google Patents

Description

Beschreibung: 93061 G

Video-Stereomikroskop

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Video-Stereomikroskop, bei dem Video-Displays in eine separate Betrachtungseinheit integriert sind und die Betrachtungseinheit unabhängig vom Stereomikroskop positionierbar ist.

Bei mikrochirurgischen Eingriffen dienen Stereomikroskope üblicherweise zur Beobachtung des Operationsfeldes für den operierenden Chirurgen. Bekannte Operationsmikroskope besitzen hierbei Binokulartuben als Betrachtungseinheit, die entweder fest am Operationsmikroskop-Gehäuse montiert oder aber schwenkbar angeordnet sind. Geeignete Binokulartuben für Operationsmikroskope sind beispielsweise aus der US 4,798,451 oder der DE 37 18 843 der Anmelderin bekannt.

Aufgrund der üblicherweise aufwendigen mechanisch-optischen Kopplung zwischen Binokulartubus und Operationsmikroskop-Gehäuse sind die Verstellmöglichkeiten auch bei schwenkbaren Binokulartuben relativ begrenzt. Seitens des operierenden Chirurgen wird jedoch eine möglichst große räumliche Flexibilität des Binokulartubus gewünscht.

Zur Lösung dieser Problematik ist aus der DD 226 3 99 bekannt, den Binokulartubus und das Operationsmikroskop-Gehäuse mit Objektiv- und Vergrößerungswechsler zu entkoppeln und über Lichtleiter miteinander zu verbinden. Es ist nunmehr eine unabhängige Positionierung des Binokulartubus vom eigentlichen Operationsmikroskop-Gehäuse möglich. Nachteilig hierbei ist die Übertragung der Bildinformation über die faseroptischen Lichtleiter. Mögliche Defekte an den faseroptischen Lichtleitern haben

Verluste bei der Übertragung der optischen Informationen zur Folge.

Aus der DD 259 265 ist ferner bekannt, dem optischen System des Operationsmikroskopes, bestehend aus Hauptobjektiv und nachgeordnetem Vergrößerungswechsler, elektrooptische Bildaufnehmer nachzuordnen. Die von den elektrooptischen Bildaufnehmern in Videosignale umgewandelten Informationen werden auf zwei Displays wieder visualisiert, die den Bildinhalt der beiden stereoskopischen Beobachtungs-Strahlengänge wiedergeben. Die Displays sind am Kopf des Chirurgen angeordnet, wobei jedem Auge des Operateurs ein separater Monitor zugeordnet wird, auf dem das entsprechende Bild des jeweiligen stereoskopischen Beobachtungsstrahlenganges dargeboten wird. Derartige "Head-Up-Displays" sind für den Chirurgen während der Operation jedoch störend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Video-Stereomikroskop zu schaffen, das die vorab erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere eine räumlich flexible Betrachtung des eingesehenen Sehfeldes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Video-Stereomikroskop, das mindestens einen elektrooptischen Bildaufnehmer in einem der stereoskopischen Strahlengänge aufweist. Der elektrooptische Bildaufnehmer liefert Video-Ausgangssignale für mindestens zwei nachgeordnete Video-Displays, wobei diese Video-Displays in eine Betrachtungseinheit integriert sind, die vollkommen unabhängig vom Video-Stereomikroskop räumlich positionierbar ist. Die Betrachtungseinheit hat in einem möglichen Ausführungsbeispiel die Form eines bekannten schwenkbaren Binokulartubus, wobei z.B. LC-Displays in der Zwischenbildebene der Okulare integriert sind.

Das Video-Stereomikroskop mit dem eigentlichen optischen System, bestehend aus Hauptobjektiv und nachgeordneter Vergrößerungswechsel-Einrichtung, ist nunmehr vollkommen von der Betrachtungseinheit, z.B. bestehend aus Binokulartubus mit integrierten Displays, entkoppelt. Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Video-Stereomikroskopes in der Mikrochirurgie, d.h. als Operationsmikroskop, ist demzufolge nunmehr eine Betrachtung des Operationsgeschehens vollkommen unabhängig vom Ort des eigentlichen Operationsmikroskopes möglich. Neben dem Haupt-Operateur kann beispielsweise auch Assistenz-Personal ebenso das Operationsgeschehen mitverfolgen, wenn mehrere derartige separate Betrachtungseinheiten an verschiedenen Positionen im Operationssaal vorgesehen sind.

Auch in anderen Gebieten, wie etwa beispielsweise der Halbleiterfertigung ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Video-Stereomikroskopes jederzeit möglich.

Die Betrachtung der auf den Video-Displays dargestellten Bilder, die einen räumlichen Bildeindruck liefern, ist im Gegensatz zu üblichen 3D-TV-Systemen ohne aufwendige Shutter-Brillen möglich. Der stereoskopische bzw. räumliche Eindruck vom eingesehenen Sehfeld ist für alle Beobachter gewährleistet, unabhängig von deren Position im Raum.

Hierbei ist es auch möglich, die über die elektrooptischen Bildaufnehmer erfaßten Signale mittels drahtloser Datenverbindungen an die Video-Displays der Betrachtungseinheit zu übertragen. Damit wird eine noch weitergehendere Unabhängigkeit vom jeweils eingesehenen Sehfeld erreicht.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten des erfindungsgemäßen Video-Stereomikroskopes ergeben sich aus der nachfolgenden

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Figuren.

Dabei zeigt

Fig. 1 ein schematisierte Darstellung eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Video-Stereomikroskopes;

Fig. 2 eine seitliche Schnitt-Darstellung durch ein Okular des Ausführungsbeispieles aus Fig. 1.

Figur 1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Video-Stereomikroskopes inclusive einer nachgeordneten Betrachtungseinheit mit einem schwenkbaren Binokulartubus, in dessen Okulare die Video-Displays integriert sind.

Das erfindungsgemäße Video-Stereomikroskop besteht aus zwei separaten Komponenten, nämlich einer Aufnahmeeinheit (1) sowie der räumlich hiervon getrennten Betrachtungseinheit (2) .

Die Aufnahmeeinheit (1) ist hierbei über ein - nicht dargestelltes - geeignetes Stativ oder dgl. in der Nähe des zu beobachtenden Sehfeldes angeordnet. Die Aufnahmeeinheit (1) besteht aus einem Gehäuse (3), in dem ein Hauptobjektiv (4) sowie eine nachgeordnete Vergrößerungswechsel-Einrichtung (6a, 6b; 7a, 7b) angeordnet sind. Die Vergrößerungswechsel-Einrichtung (6a, 6b; 7a, 7b) ist hierbei als bekannter Galilei-Wechsler ausgeführt, der über ein Bedienelement (8a, 8b) manuell betätigt werden kann. Alternativ hierzu ist beispielsweise auch eine pankratische Vergrößerungswechsel-Einrichtung stufenlos variabler Vergrößerung einsetzbar. Ferner kann die Vergrößerungswechsel-Einrichtung derart ausgeführt sein,

daß ein Betätigen über einen motorischen Antrieb möglich ist. Ebenso kann anstelle des einteiligen Hauptobjektives (4) ein komplexer aufgebautes Objektiv Verwendung finden. Möglich ist hierbei die Verwendung eines Vario-Objektives oder aber auch die Verwendung zweier separater Teilobjektive für die beiden stereoskopischen Strahlengänge.

Der Vergrößerungswechsel-Einrichtung (6a, 6b; 7a, 7b) nachgeordnet sind im Gehäuse (3) der Aufnahmeeinheit (1) zwei elektrooptische Bildaufnehmer (9a, 9b) in den stereoskopischen Strahlengängen (5a, 5b) angeordnet. Diese sind beispielsweise als bekannte CCD-Kameras ausgeführt, wie sie aus der Video-Technik hinlänglich bekannt sind.

Anstelle der Verwendung zweier separater elektrooptischer Bildaufnehmer in den stereoskopischen Strahlengängen ist auch die Verwendung eines einzigen elektrooptischen Bildaufnehmers jederzeit möglich, der über eine geeignet synchronisierte Shutter-Einrichtung sequentiell von den stereoskopischen Strahlengängen beaufschlagt wird. Hierzu geeignete Vorrichtungen sind beispielsweise in den noch nicht offengelegten Patentanmeldungen P 42 43 556.0 bzw. P 42 43 452.1 der Anmelderin beschrieben. Daraus resultiert eine weitere Vereinfachung des erfindungsgemäßen Video-Stereomikroskopes.

Die von den elektrooptischen Bildaufnehmern (9a, 9b) gelieferten Signale werden über geeignete Signal-Leitungen (10a, 10b) an die Betrachtungseinheit (2) übermittelt. Die Betrachtungseinheit (2) besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Sockelteil (11), auf dem ein binokularer Schwenktubus (12) mit zwei Okularen (13a, 13b) angeordnet ist. Der Schwenktubus (12) weist einen grundsätzlich ähnlichen mechanischen Aufbau auf, wie er von

- rein optischen - Schwenktuben in Mikroskopen her bekannt ist.

Neben der üblicherweise realisierten Schwenkmöglichkeit der Okulare (13a, 13b) um eine einzige, üblicherweise horizontale Achse, kann der Schwenktubus (12) nunmehr jedoch auch z.B. über ein geeignetes Kugelgelenk oder dgl. beliebig schwenkbar am Sockelteil (11) angeordnet werden. Die beim klassischen binokularen Schwenktubus vorhandenen Beschränkungen aufgrund der erforderlichen Strahlumlenkungen etc. entfallen nunmehr beim erfindungsgemäeßn Video-Stereomikroskop. In die beiden Okulare (13a, 13b) sind erfindungsgemäß nunmehr - in dieser Darstellung nicht sichtbare - Video-Displays integriert, auf denen die von den elektrooptischen Bildaufnehmern (9a, 9b) erfaßten Signale dargestellt werden. Die Video-Dislplays sind dabei in den Okularen (13a, 13b) an der Stelle angeordnet, wo sich bei üblichen Okularen die Okular-Sehfeldblende befindet, d.h. an der Stelle des zu beobachtenden Zwischenbildes. Den Video-Displays ist eine bekannte Okular-Optik mit objektseitig fester Schnittweite nachgeordnet, die das Zwischenbild auf den Video-Displays nach Unendlich abbildet. Details zum prinzipiellen Okular-Aufbau ergeben sich aus der Beschreibung von Fig. 2.

Als Video-Displays können bekannte Färb- oder Schwarz-Weiß-Flüssigkristall-Displays eingestezt werden, wie sie etwa von der Firma SONY angeboten werden. Dem Beobachter wird somit ein Bild dargeboten, wie er es prinzipiell auch in einem bekannten binokularen Beobachtungstubus am Mikroskop dargestellt bekäme, wenn er durch den Beobachtungstubus das Sehfeld direkt betrachtet.

Anstelle der dargestellten Signalleitungen (10a, 10b) kann auch eine drahtlose Datenübermittlung zwischen

Aufnahmeeinheit (1) und Betrachtungseinheit (2) vorgesehen werden. Hierdurch erreicht der Beobachter eine noch weitergehendere räumliche Entkopplung vom eigentlichen Sehfeld.

Neben dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Betrachtungseinheit in Form eines bekannten Schwenktubus ist es erfindungsgemäß jederzeit möglich, die beiden Video-Displays auch in mechanisch anders aufgebaute Betrachtungseinheiten zu integrieren.

Eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Video-Stereomikroskopes liegt beispielsweise in der Verwendung als Operationsmikroskop. Assistenzpersonal kann nunmehr unabhängig vom Chirurgen ebenso das Operationsgeschehen stereoskopisch mitverfolgen.

Als vorteilhaft erweist sich hierbei, wenn ein oder mehrere Betrachtungseinheiten des erfindungsgemäßen Video-Stereomikroskopes in der Nähe des Operationsfeldes jeweils an einer Halte-Mechanik definiert angeordnet werden. Über die Halte-Mechanik kann die Betrachtungseinheit durch geeignete Gelenkverbindungen schließlich wunschgemäß positioniert werden.

Für eventuelle Mitbeobachter muß dabei auf elektronischem Wege eine Perspektive-Korrektur erfolgen, da die elektrooptischen Bildaufnehmer ein Bild mit einer definierten Orientierung liefern, die üblicherweise nur der Orientierung des Haupt-Beobachters entspricht.

Anhand von Fig. 2 soll der prinzipielle Aufbau der Okulare des Ausführungsbeispieles aus Fig. 1 erläutert werden. Dargestellt ist hierbei eine seitliche Schnitt-Darstellung durch ein Okular (13a) des binokularen Schwenktubus (12) aus Fig. 1.

In das Gehäuse des Okulares (13a) ist an der Stelle der üblichen Okular-Sehfeldblende, d.h. an der Stelle des zu betrachtenden Zwischenbildes nunmehr das Video-Display (14a) integriert. Über geeignete Signalleitungen (17) ist das Video-Display mit dem zugeordneten elektrooptischen Bildaufnehmer verbunden.

Mittels einer zweiteiligen Okular-Optik (15, 16) kann der Beobachter das auf dem Video-Display dargestellte Bild beobachten. Die Okular-Optik entspricht dabei im Aufbau prinzipiell dem Aufbau bekannte Okular-Optiken, d.h. es ist eine objektseitig feste Schnittweite vorgesehen, während eine Abbildung des betrachteten Zwischenbildes nach Unendlich erfolgt.

Analog hierzu ist das zweite Okular (13b) des binokularen Schwenktubus (12) in der Beobachtungseinheit (2) aufgebaut.

Claims (9)

Ansprüche:

1. Video-Stereomikroskop, bestehend aus einer Aufnahmeeinheit (1) mit mindestens einem elektrooptischen Bildaufnehmer (9a, 9b) in einem stereoskopischen Strahlengang, der Video-Ausgangssignale für mindestens zwei nachgeordnete Video-Displays (14a) liefert, wobei die Video-Displays (14a) in eine separate Betrachtungseinheit (2) integriert sind, die unabhängig von der Aufnähmeeinheit (1) räumlich positionierbar ist.

2. Video-Stereomikroskop nach Anspruch 1, wobei eine Vergrößerungswechseleinrichtung (6a, 6b, 7a, 7b) zum definierten Einstellen einer gewünschten Vergrößerung in der Aufnähmeeinheit (1) vorgesehen ist.

3. Video-Stereomikroskop nach Anspruch 1, wobei die Video-Displays (14a) als Flüssigkristall-Displays ausgeführt sind.

4. Video-Stereomikroskop nach Anspruch 3, wobei die Betrachtungseinheit (2) einen um eine oder mehrere Achsen schwenkbaren Binokulartubus (12) mit in den Okularen (13a, 13b) integrierten Flüssigkristall-Displays aufweist, die an der Stelle der Okular-Sehfeidblenden angeordnet sind.

5. Video-Stereomikroskop nach Anspruch 4, wobei den Flüssigkristall-Displays in den Okularen (13a, 13b) eine Okular-Optik (15, 16) nachgeordnet ist, die eine objektseitig feste Schnittweite aufweist und eine Abbildung des Flüssigkristall-Displays nach Unendlich bewirkt.

6. Video-Stereomikroskop nach Anspruch 1, wobei für die beiden stereoskopischen Strahlengänge lediglich ein einziger elektrooptischer Bildaufnehmer vorgesehen ist, der über eine synchronisierte Shutter-Einrichtung alternierend von den beiden stereoskopischen Strahlengängen beaufschlagt wird.

7. Video-Stereomikroskop nach Anspruch 1, wobei eine drahtlose Signalübertragung der Video-Signale zwischen dem oder den elektrooptischen Bildaufnehmern und der Betrachtungseinheit vorgesehen ist.

8. Video-Stereomikroskop nach Anspruch 4, wobei die Betrachtungseinheit mittels einer Haltemechanik an einem definierten Ort angeordnet und der Binokulartubus gelenkig positionierbar ist.

9. Video-Stereomikroskop nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Video-Stereomikroskop als Operationsmikroskop eingesetzt ist.