DE9408187U1 - Beleuchtungseinrichtung für Operationsmikroskope - Google Patents

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RICHTER, WERDERMANN & GERBAUHeT ·· ·

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M94277III3.224 18.05.1994

Anmelder: J. D. Möller Optische Werke GmbH D-22880 Wedel

Titel: Beleuchtungseinrichtung für Operationsmikroskope

Die Erfindung betrifft eine koaxiale Beleuchtungseinrichtung für binokulare Operationsmikroskope mit einem in einem Gehäuse angeordneten Vergrößerungswechsler-System (Zoom) und einem gemeinsamen Objektiv für beide Beobachtungsstrahlengänge sowie einem Beleuchtungssystem, dessen Beleuchtungsstrahlengang etwa senkrecht zur Objektivachse zugeführt wird.

Während bei Operationen in nichtophthalmologxschen Fachrichtungen, insbesondere in der Hals-Nasen-Ohren- und Neurochirurgie, das Operationsfeld mit achsnaher Schrägbeleuchtung ausgeleuchtet wird, wird bei mikrochirurgischen Eingriffen am Auge, insbesondere bei Katarakt-Operationen

angestrebt, das Beleuchtungslicht zentrisch in den Beobachtungsstrahlengängen, die durch das Vergrößerungswechsler-System vorgegeben sind, auf das Operationsfeld zu richten. Diese Beleuchtungsart hat den vorteil, daß die koaxial einfallenden Lichtstrahlen von der Netzhaut diffus reflektiert werden und die Linsenkapsel, das ist die Umhüllung der Augenlinse, durch das regrediente Licht in einem gleichmäßigen rötlichen Durchlicht erscheinen lassen. Dadurch werden Gewebereste, die nach Entfernen der Augenlinse abgesaugt werden müssen, kontrastreich sichtbar gemacht.

Um bei ophthalmologischen Operationen das Patientenauge nur zu einem Bruchteil mit senkrecht einfallendem Licht, zum anderen Teil mit achsnah einfallendem Schräglicht zu beleuchten, ist es durch die DE 40 28 605 bekannt, ein Operationsmikroskop mit einer Beleuchtungseinrichtung auszubilden, die über ein erstes vor der optischen Achse des Mikroskopobjektives angeordnetes Umlenkelement einen Teil des Beleuchtungslichtes zum Objektpunkt hinlenkt und den anderen Teil des Beleuchtungslichtes über ein zweites in oder hinter der optischen Achse des Mikroskopobjektives angeordnetes, verschiebbares Umlenkelement zum Objektpunkt lenkt. Dabei ist ein erstes, vor der optischen Achse des Mikroskopobjektives angeordnetes Umlenkelement so gestaltet, daß es nur einen Teil des Beleuchtungslichtes in achsnaher Schrägbeleuchtung zum Objektpunkt hinlenkt und daß ein zweites Umlenkelement in oder hinter der optischen Achse des Mikroskopobjektives angeordnet ist, welches einen anderen Teil des Beleuchtungslichtes senkrecht oder achsnäher als das erste Umlenkelement zum Objektpunkt lenkt. Als Neigungswinkel des Lichtes zur optischen Achse

werden beim ersten Umlenkelement und beim zweiten Umlenkelement bis zu 4° angestrebt. Das zweite Umlenkelement kann senkrecht zur optischen Achse verschiebbar sein. Zur Variation der durchgelassenen Lichtmengen können verstellbare Blenden vorgesehen werden. In einer speziellen Ausführungsform sind die Umlenkelemente dergestalt, daß das erste als Spiegel ausgebildete Umlenkelement im unteren Bereich einen mittigen Ausschnitt in Form einer Aussparung aufweist, durch den das durchgelassene Licht auf einen zweiten Spiegel fallen kann, der zwischen den beiden durch die Zoom-Objektive definierten Beobachtungsstrahlengänge liegt.

In der DE-Ul 93 06 412.8 wird zur Verbesserung der Koaxialbeleuchtung des Operationsfeldes vorgeschlagen, durch je ein kleines Umlenkelement in das Zentrum des Sehstrahlenganges Licht einzustrahlen.

Die DE 36 23 613 beschreibt eine koaxiale Beleuchtungseinrichtung für Operationsmikroskope mit einem Beleuchtungssystem, das außerhalb der optischen Achse des Mikroskopobjektives angeordnet ist und das Beieuchtungslicht senkrecht zur optischen Achse des Mikroskopobjektives hin abstrahlt, und mit einem eben ausgebildeten Strahlenteiler, welcher das von dem Beleuchtungssystem herkommende, senkrecht zur optischen Achse des Mikroskopobjektives verlaufende Beieuchtungslicht in Objektrichtung in den Beobachtungsstrahlengang einspiegelt, das vom Objekt herkommende, zum Mikroskopobjektiv hin verlaufende Beobachtungslicht dagegen durchläßt. Der Strahlenteiler ist dabei zentral zur optischen Achse des Mikroskopobjektives auf dessen objektzugewandter Seite angeordnet und gegenüber

der optischen Achse des Mikroskopobjektives um einen Winkel geneigt, der eine zum Beobachtungsstrahlengang streng koaxiale Einspiegelung des Beleuchtungslichtes ermöglicht, so daß die optischen Achsen des Beleuchgungsstrahlenganges und des Beobachtungsstrahlenganges zwischen dem Mikroskopobjektiv und dem Objekt ineinanderfallen. Mit einer derartigen Ausgestaltung soll die Beleuchtungseinrichtung im Hinblick auf die Beobachtung der Augenkapsel in dem vom Augenhintergrund des Patienten reflektierten Licht bei einem gleichzeitig kompakten Aufbau der Beleuchtungseinrichtung verbessert werden, zumal eine als regredient bezeichnete Beleuchtung erzielt wird, die darin bestehen soll, daß das von der Aderhaut in die Pupille des Patientenauges diffus reflektierte Licht als roter Reflex erfaßt werden kann.

In der Praxis werden mit den vorstehend beschriebenen Beleuchtungseinrichtungen und Anordnungen jeweils teilweise Überdeckungen von Beleuchtung und Betrachtung auf der Netzhaut erreicht, so daß auch die Pupille des beobachteten Auges nur teilweise leuchtend (Rotreflex) erscheint.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer gattungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eine gleichmäßige Ausleuchtung der Pupille des Auges zu erreichen, um einen verbesserten Rotreflex zu erhalten.

Diese Aufgabe wird durch eine koaxiale Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Anspruches 1 gelöst.

Erfindungswesentlich bei einer derartigen koaxialen Beleuchtungseinrichtung ist die Anordnung von zwei teilver-

spiegelten reflektierenden Elementen zwischen dem Vergrößerungswechsler-System und dem Objektiv derart, daß die reflektierenden Elemente von den Beobachtungsstrahlengängen durchsetzt und gleichzeitig zwei Teilbündel des aufgeteilten Beleuchtungsstrahlenganges zentrisch zu den Beobachtungsstrahlengängen an den reflektierenden Elementen teilreflektiert und in Beobachtungsrichtung durch das Objektiv gelenkt werden. Dafür wird ein Teil des Beleuchtungsstrahlenganges nach einer oder drei Reflexionen an reflektierenden Elementen von einem mit zwei zueinander geneigten reflektierenden Flächen versehenem Teilerelement in zwei Teilbündel aufgeteilt und von diesem auf die teilverspiegelten Umlenkelemente geleitet. Damit lassen sich die Teilbündel des Beleuchtungsstrahlenganges in die Achsen der Beobachtungsstrahlenbündel auch dann zentrisch einspiegeln, wenn die Beobachtungsstrahlengänge einen größeren Abstand voneinander als der Durchmesser des Beleuchtungsstrahlenganges aufweisen.

Auf diese Weise wird neben einer achsnahen Ausleuchtung auch eine zentrale gleichmäßige Ausleuchtung der Patientenpupille erreicht. Durch die spezielle Ausgestaltung der reflektierenden Elemente wird eine kompakte Beleuchtungseinrichtung erhalten, die auch in solche Operationsmikroskope einbaubar ist, bei denen wenig Raum zur Anordnung einer koaxialen Beleuchtungseinrichtung zur Verfügung steht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, wobei besonders vorteilhaft diejenige Ausführungsform ist, bei der in den Beleuchtungsstrahlengängen schwenkbare oder verschiebbare Blenden so angeord-

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net sind, daß die Blenden in der einen Stellung die teilverspiegelten Umlenkelemente für die koaxiale Beleuchtung abdecken und den an dem ersten reflektierenden Element reflektierten Teil des Beleuchtungsstrahlenganges freigibt und in der anderen Stellung der Blenden verhindert, daß vornehmlich der Beleuchtungsstrahlengang des ersten reflektierenden Elementes in Richtung Objektbeleuchtung weitergeleitet wird, jedoch der Teil des Beleuchtungsstrahlenganges, der als koaxiales Licht durch das Objektiv geleitet wird, durchgelassen wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 in einem waagerechten Schnitt ein Operationsmikroskop mit einem Beleuchtungssystem, einem ersten reflektierenden Element mit zwei Blenden sowie zwei Teilerplatten in den Beobachtungsstrahlengängen des Vergrößerungswechsler-Systems (Zoom),

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt des Operationsmikroskopes in einer Ansicht von vorn mit den Achsen der Beobachtungsstrahlengänge im Zoom-System teilverspiegelten Teilerplatten in den Beobachtungsstrahlengängen, einem geometrischen Teilerelement mit zwei geneigten reflektierenden Flächen, geteilten Strahlenbündeln und einem zweiten reflektierenden Element,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt in seitlicher Ansicht des Operationsmikroskopes mit dem Beleuchtungssystem, dem ersten reflektierenden Element, dem Teilerelement und einer der zwei Teilerplatten im Beobachtungsstrahlengang,

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Fig. 4 einen senkrechten Schnitt des Mikroskopes in einer Ansicht von vorn entsprechend Fig. 2, jedoch mit vertauschter Anordnung des reflektierenden Elementes und des Teilerelementes,

Fig. 5 in einem senkrechten Schnitt in seitlicher Ansicht das Operationsmikroskop entsprechend Fig. 3, jedoch mit
vertauschter Anordnung des weiter reflektierenden Elementes und des Teilerelementes und

Fig. 6 in einem senkrechten seitlichen Schnitt das Operationsmikroskop entsprechend Fig. 5, jedoch mit einem
weiteren reflektierenden Element.

Die koaxiale Beleuchtungseinrichtung für ein binokulares Operationsmikroskop 1 besteht gemäß Fig. 1 bis Fig. 6 aus einem in einem Gehäuse 100 angeordneten Vergrößerungswechsler-System (Zoom) 2 und einem gemeinsamen Objektiv 3 für die beiden BeobachtungsStrahlengänge 4,4'. Desweiteren umfaßt das Operationsmikroskop 1 ein Beleuchtungssystem 5, bestehend aus einer Lichtquelle 6, einem Kondensor 7 und einem Objektiv 8, dessen Beleuchtungsstrahlengang etwa
senkrecht zur Achse des Objektives 3 geführt ist.

Nach Fig. 1 umfaßt das Operationsmikroskop 1 neben dem
Beleuchtungssystem 6, 7, 8 ein reflektierendes erstes
Element 11 mit zwei Blenden 16,16' und zwei teilverspiegelten Teilerplatten 14,14' in den Beobachtungsstrahlengängen 4,4' des Vergrößterungswechsler-Systems 2,2'.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist neben den beiden

teilverspiegelten Teilerplatten 14,14' in den Beobachtungsstrahlengängen 4,4' ein geometrisches Teilerelement 13 mit zwei geneigten reflektierenden Flächen und ein zweites reflektierendes Element 12 vorgesehen.

Fig. 3 zeigt das Operationsmikroskop 1 mit dem Beleuchtungssystem 6, 7, 8 und dem ersten reflektierenden Element 11. Auch hier ist das geometrische Teilerelement 13 mit zwei geneigten reflektierenden Flächen vorgesehen. In dem Beobachtungsstrahlengang 4 ist eine der beiden Teilerplatten 14,14' vorgesehen.

Das Operationsmikroskop 1 entsprechend Fig. 2 ist in Fig. 4 wiedergegeben, doch ist bei dieser Ausführungsform eine vertauschte Anordnung des zweiten reflektierenden Elementes 12 und des Teilerelementes 13 vorgesehen.

Bei dem Operationsmikroskop 1 entsprechend Fig. 6 ist ein weiteres reflektierendes Element 15 vorgesehen.

Der Beleuchtungsstrahlengang wird zum größten Teil von einem reflektierenden Element 11 umgelenkt und durch das Objektiv 3 zum Objektpunkt auf der Objektivachse 10 gelenkt. Ein Teil des Beleuchtungsstrahlenganges wird von dem reflektierenden Element 11 nicht abgelenkt, sondern durch einen Ausschnitt 19 zu einem weiteren reflektierenden Element 12 geführt. In einer anderen Ausfuhrungsform (Fig. 6) spiegelt ein reflektierendes Element 15 einen Teil des vom reflektierenden Element 11 umgelenkten Beleuchtungsstrahlenganges aus und lenkt diesen Teil unter einem Winkel von 50° bis 90° zur Objektivachse 10 auf das reflektierende Element 12, das als Spiegel oder Prisma

ausgebildet sein kann. Das reflektierende Element 12 lenkt den Teil des Beleuchtungsstrahlenganges auf ein geometrisches Teilerelement 13, das mit zwei zueinander so geneigten reflektierenden Flächen ausgestattet ist, daß es den Teil des Beleuchtungsstrahlenganges in zwei Teilbündel 18,18' aufteilt und diese Teilbündel nach Fig. 2 oder Fig. 4 auf die beiden so angeordneten Teilerplatten 14,14' lenkt, daß die Beleuchtungsbündel zentral in die Beobachtungsstrahlengänge 4,4' eingespiegelt und koaxial durch das Objektiv 3 zum Objekt gelenkt werden.

Nach einer weiteren in Fig. 1 bis Fig. 6 dargestellten Ausführungsform sind im Beleuchtungsstrahlengang Blenden 16 vorgesehen, die so schwenk- oder verschiebbar angeordnet sind, daß sie den vom reflektierenden Element 11 umgelenkten Beleuchtungsstrahlengang unterbrechen oder freigeben können.

Desweiteren zeigen Fig. 2 bis Fig. 6 eine Ausführungsform, nach der zwischen den reflektierenden Elementen 12 und 13 eine Blende vorgesehen ist, die so verschiebbar angeordnet ist, daß sie die koaxiale Beleuchtung in der einen Stellung freigibt und in der anderen unterbricht.

Nach einer weiteren in Fig. 6 dargestellten Ausführung ist das reflektierende Element 15 im wesentlichen rechtwinklig zur Objektivachse 10 so verschiebbar angeordnet, daß es aus dem umgelenkten Beleuchtungsstrahlengang des reflektierenden Elementes 11 dadurch ausgekoppelt werden kann, daß es in einen Ausschnitt 19 (Fig. 1) des reflektierenden Elementes 11 geschoben und damit die koaxiale Beleuchtung unterbrochen wird. Dabei kann entweder nur das reflektie-

rende Element 15 an einer mechanischen Anordnung zur Verschiebung oder mit diesem zusammen das reflektierende Element 12 und/oder das Teilerelement 13 befestigt sein.

Claims (8)

nsprüche

1. Koaxiale Beleuchtungseinrichtung für binokulare Operationsmikroskope (1) mit einem Vergrößerungswechsler-System (Zoom) (2,2') und einem gemeinsamen Objektiv (3) für beide B^eobachtungsstrahlengänge (4,4') sowie einem Beleuchtungssystem (5), bestehend aus einer Lichtquelle (6), einem Kondensor (7) und einem Objektiv (8), dessen Beleuchtungsstrahlengang etwa senkrecht zur Objektivachse (10) zugeführt und entweder teilweise an einem ersten reflektierenden Element (11) in Richtung der Objektivachse (10) zum Objekt hin umgelenkt wird und zum anderen Teil auf ein zweites reflektierendes Element (12) gelangt oder von dem aus dem vom ersten reflektierenden Element (11) in Richtung Objektivachse gelenkten Beleuchtungsstrahlengang mit einem weiteren reflektierenden Element (15) einen Teil ausgekoppelt und auf das zweite reflektierende Element (12) gelenkt wird, wobei das zweite reflektierende Element (12) so angeordnet ist, daß es den Teil des Beleuchtungsstrahlenganges auf ein drittes reflektierendes Element (13) lenkt, das so mit zwei gegeneinander geneigten reflektierenden Flächen ausgestattet ist, daß es dieses Lichtbündel in zwei Teilbündel (18,18') aufteilt, und wobei zwei Teilerplatten (14) vor den Zoomeingängen des Vergrößerungswechsler-Systems (2,2') so angeordnet sind, daß sie die Lichtbündel jeweils zentrisch in die Betrachtungsstrahlengänge (4,4') einspiegeln.

2. Koaxiale Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenntzeichnet, daß das Licht von dem zwei-

ten reflektierenden Element (12) in die objektabgewandte Richtung auf das dritte reflektierende Element (13) gelenkt wird und die Lichtbündel von diesem unter flachen Winkeln auf die Teilerplatten (14) gelenkt werden, die zu den Sehachsen (4,4') entsprechend große Winkel bilden, damit die Lichtbündel in den Sehachsen weitergeleitet werden.

3. Koaxiale Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht von dem reflektierenden Element (12) in die objektzugewandte Richtung auf das dritte reflektierende Element (13) gelenkt wird und die Lichtbündel von diesem unter steilen Winkeln auf die Teilerplatten (14) gelenkt werden, die zu den Sehachsen (4,4') entsprechend kleine Winkel bilden, damit die Lichtbündel in den Sehachsen weitergeleitet werden.

4. Koaxiale Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche reflektierende Element (15) so angeordnet ist, daß das aus dem Beleuchtungsbündel ausgespiegelte Licht unter einem Winkel zwischen 50° bis 90° mit der Objektivachse (10) zum zweiten reflektierenden Element (12) gelenkt wird, um störende Reflexe auf den reflektierenden Flächen des dritten reflektierenden Elements (13) zu vermeiden und die Bauhöhe der Anordnung zu optimieren.

5. Koaxiale Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Beleuchtungsstrahlengang unter dem ersten reflektieren-

den Element (11) schwenkbare Blenden (16) so angeordnet sind, daß sie in der einen Stellung den Bereich des ersten reflektierenden Elementes (11) für die Beleuchtung abdecken und in der anderen Stellung diesen freigeben.

6. Koaxiale Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Beleuchtungsstrahlengang zwischen den zweiten reflektierenden Elementen (12) und dem dritten reflektierenden Element (13) eine verschiebbare Blende (17) so angeordnet ist, daß sie den Lichtweg öffnet oder unterbricht.

7. Koaxiale Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenntzeichnet, daß das zusätzlich reflektierende Element (15) im wesentlichen senkrecht zur Objektivachse (10) so verschiebbar angeordnet ist, daß seine reflektierende Fläche aus dem vom Element (11) reflektierten Lichtstrom herausbewegt und damit die Weiterleitung des Lichtes unterbrochen wird.

8. Koaxiale Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Elemente (15) und (12) eine Einheit bilden, die aus einem Rhombusprisma oder mechanisch verbundenen Spiegeln besteht und daß diese im wesentlichen senkrecht zur Objektivachse (10) so verschiebbar angeordnet ist, daß die reflektierende Fläche des zusätzlichen Elementes (15) aus dem vom ersten reflektierenden Element (11) reflektierten Lichtstrom

herausbewegt und damit die Weiterleitung des Lichtes unterbrochen wird.

Koaxiale Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Elemente (15), (12) und (13) eine Einheit bilden, die aus mechanisch verbundenen Spiegeln besteht und daß diese im Wesentlichen senkrecht zur Objektivachse (10) so verschiebbar angeordnet ist, daß die reflektierende Fläche des zusätzlichen Elementes (15) aus dem vom ersten reflektierten Element (11) reflektierten Lichtstrom herausbewegt und damit die Weiterleitung des Lichtes unterbrochen wird.