WO2005109068A1 - Mikroskop und anzeigevorrichtung mit umlenkfunktion - Google Patents

Mikroskop und anzeigevorrichtung mit umlenkfunktion Download PDF

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WO2005109068A1
WO2005109068A1 PCT/EP2005/003676 EP2005003676W WO2005109068A1 WO 2005109068 A1 WO2005109068 A1 WO 2005109068A1 EP 2005003676 W EP2005003676 W EP 2005003676W WO 2005109068 A1 WO2005109068 A1 WO 2005109068A1
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microscope
display device
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observer
microscope according
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Ulrich Sander
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Leica Microsystems (Schweiz) Ag
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    • A61B2090/372—Details of monitor hardware

Definitions

  • the present invention relates to a microscope according to the preamble of patent claim 1.
  • microscopes for example surgical microscopes, in particular in microsurgery
  • stereomicroscopes both for use in medical or technical fields.
  • Such microscopes are sometimes referred to as high-visibility microscopes.
  • a screen can be positioned over an operating field with a support arm.
  • the screen is freely movable manually. Its position in the room is located using sensors and correlated with images displayed on the screen, for example X-ray images. The observer can stereoscopically view these displayed images via stereo glasses and at the same time view the operating field through the partially transparent screen. If the user changes the position of the screen above the operating field, the position of the x-ray images correlated to it also changes accordingly.
  • the object of the present invention is to provide an operating field in an enlarged representation, while allowing a clear view for a user, in particular a surgeon.
  • the object is achieved by a microscope with the features of patent claim 1.
  • the microscope according to the invention is characterized by ergonomically particularly favorable operability.
  • the operator can easily see the area of operation by looking at a screen or diplay without leaving his eyes directly on the eyepiece.
  • the Invention 'proper alignment or deflection of the microscope axis in a particularly simple implementation of an operation with simultaneous observation of the operating field on the display screen is possible.
  • the deflection of light rays emanating from the object to be observed on the display device provided according to the invention enables the microscope optics to be positioned away from the display device or from the object, as a result of which the display device can be positioned on the object in a particularly favorable manner, so that a desired free working distance is easily adjustable.
  • the side (rear side) of the display device facing away from the observer is expediently at least partially designed as a deflection device for light rays emanating from the object to be observed.
  • This measure makes it possible for the observer to arrange the object to be observed essentially behind the display, as a result of which, for example, an operation to be carried out by the observer on the object to be observed can be carried out in an ergonomically favorable manner.
  • the area of the display device designed as a deflection device is oriented such that the light rays emanating from the object to be observed and deflected into the microscope optics run essentially in the direction of a line of sight of the observer before the deflection.
  • This particular configuration ensures that the observer who performs an operation on the object to be observed is able to handle the microscope in a particularly natural manner, ie the line of sight from the eye of the observer via the display device to the object to be observed is essentially parallel to the line of sight that would result for the observer without interposing the display device.
  • the display device of the microscope according to the invention is particularly preferred to design as a flat screen.
  • a flat screen can be designed in a manner known per se, for example as an LCD flat screen.
  • Such LCDs or liquid displays are characterized by very low power consumption and a very flat design. Liquid displays typically do not generate any light themselves, but are able to reflect or transmit incident light. It is conceivable, for example, to design both a display screen (on the front side) visible to the observer and the deflection device (rear side) on the display device as an LCD screen. It is also possible to use OEL systems (organic electroluminescence systems) as a display screen and / or deflection device. OEL systems are characterized by this that they emit light independently under the influence of electricity and do not require any additional lighting.
  • the display device can be switched into a see-through mode in which the light rays emanating from the object to be observed are at least partially transmitted.
  • the observer can also be provided with a clear view of the object to be observed, if necessary, without the display even having to be moved or removed for a short time.
  • LCD or OEL screens can be switched into a reflecting and a transmitting mode by applying the appropriate current or voltage. Attention is drawn in particular to pole or polarization layers (polarization foils) that can be introduced between corresponding transparent panes or foils.
  • polarizer layer and analyzer layer By connecting two such layers in series, also referred to as polarizer layer and analyzer layer, it is possible to provide a reflecting or transmitting screen by appropriate individual current or voltage application of the layers.
  • polarization layer systems are suitable in the context of the present invention both as a (rear) deflection device, which can also be switched into a transmitting mode, and as
  • Display screen which can also be switched to a transmitting mode if required.
  • the area of the display device designed as a deflection device is designed as an electronically switchable mirror.
  • a mirror can in particular comprise a large number of individually adjustable or pivotable small mirrors (micromirror array).
  • micromirror array By means of appropriate angle adjustment of the individual mirrors, a suitable deflection of the light rays emanating from the object to be observed into the optics of the microscope as well as the above-mentioned viewing mode can be realized in a simple manner.
  • the area of the display device designed as a deflection device with a glass pane or other suitable means which is or are partially reflective. If such a glass pane were used as a deflection device, it would be possible to implement the see-through mode only by transively switching the display screen 12a.
  • the microscope according to the invention it is also possible to design the area of the display device designed as a deflection device as a switchable and / or holographically reflective display. This results in the possibility of projecting markings and image data (for example the outlines of tumors) directly onto the object to be observed using a laser which is to be arranged parallel to the microscope or to the microscope optics.
  • the microscope according to the invention is designed as a stereomicroscope. With such a stereomicroscope, operations can be carried out in a particularly advantageous manner.
  • the display device with a stereoscopic viewing function.
  • the microscope according to the invention has a function of this ⁇ , so that external data spatially and magnification faithfully in accordance with a set magnification of the microscope optics are stereoscopically displayed.
  • this function it is possible in a particularly simple and inexpensive way to superimpose external data or images on a microscope image.
  • Figure 1 is a schematic side view of a preferred embodiment of the microscope according to the invention.
  • a microscope according to the invention is denoted overall by 100 in FIG.
  • the microscope 100 is used to observe an object 10 by an observer 11.
  • the object 10 can in particular be an operating area to be operated by the observer 11.
  • the microscope 100 has a microscope housing 4 which has a lens 5 and a zoom device 6. Objective 5 and zoom device 6 are also referred to below collectively as microscope optics 25. Furthermore, the microscope has an image recording device 7, which can be provided inside or outside the microscope housing 4. The image recording device 7 serves to record images of the object 10 to be observed, which are captured by the microscope optics 25.
  • Images captured by the recording device 7 are displayed to the observer 11 on a display screen 12a of a display device 12 designed as a flat screen.
  • the display screen 12a is provided on the side (front side) of the display device 12 facing the observer 11.
  • a deflection device designed as a mirror 13 is formed on the side facing away from the observer 11 (rear side) of the display device 12.
  • Light rays emanating from the object 10 to be observed along a first axis 8b are deflected at the mirroring 13 in order to act on the objective 5 or the zoom device 6 along an optical axis 8a of the microscope optics 25.
  • An angle ⁇ as shown in FIG. 1, can be achieved, for example, by using a micromirror array in which the individual mirrors or micromirrors are brought into a corresponding pivot position.
  • the captured images are fed to a data processing device 15 via an electronic connection 19.
  • the images obtained from the data processing device 15 are passed on the display screen 12a of the display device 12 via a further electronic connection 20.
  • the observer observes the display screen 12a along a line of sight 9, which is typically substantially perpendicular to the extent of the display screen 12a.
  • a line of sight 9 typically substantially perpendicular to the extent of the display screen 12a.
  • suitable display screens it is also possible to view the display screen 12a at an angle.
  • the direction of extension of the first axis 8b corresponds to the line of sight 9 of the observer in a first approximation. This ensures a very realistic observation of the object 10 to be observed for the observer, since the overall visual axis 8b, 9 essentially corresponds to the visual axis that would be given if the display device 12 was pivoted away or not present.
  • the microscope is expediently designed in such a way that it can generate stereoscopic images in a manner known per se, with a view to understanding the representation according to 1 it should be noted that two separate, stereoscopic channels in FIG. 1 lie one behind the other in the plane of the drawing and therefore cannot be represented individually.
  • the two stereoscopic images are converted into electronic signals by the image recording device 7 (generally two CCDs) and are displayed stereoscopically on the display screen 12a via the data processing device 15.
  • the observer 11 it is possible, for example, according to a first embodiment, for the observer 11 to wear polarizing glasses which allow him to see images displayed stereoscopically on the display screen 12a.
  • the display device 12 is used in an autostereoscopic version, so that the observer does not have to wear polarizing glasses.
  • the display device 12 is used in an autostereoscopic version, so that the observer does not have to wear polarizing glasses.
  • the displayed image or the shown image section of the object 10 can be enlarged or reduced by means of the zoom device 6, likewise in a manner known per se, the control of the zoom device 6 also being done manually, verbally or via a so-called eye Control system can be controlled by the observer 11.
  • control symbols can be provided on the display screen 12a, which can be controlled by the eye control system.
  • These include, for example, functions that change passive and active microscope properties, such as the zoom and / or focus properties. It is also possible to provide control elements of the microscope, for example on a handle 14 or as a touch panel on the display device 12.
  • the display device 12 or the entire microscope 100 it is possible to equip the display device 12 or the entire microscope 100 with a germicide.
  • spatial markings 16b, 16c are attached to the object 10 and the microscope 100, the position of which is with one or more Sensors or room sensors 17 can be located.
  • data processing for example via an electronic connection 21, likewise by means of the data processing device 15, the position-accurate position of the CT relative to the object 12 can be shown correlated to the selected or set microscope magnification on the display screen 12a.
  • the microscope 100 advantageously has a support system 18, which is designed as a floor, ceiling or wall stand that can be moved freely in the room.
  • the handle 14 already mentioned is used for handling the microscope in order to carry out such a movement and positioning relative to the object 10. Movement of the microscope 100 in space is also possible via a so-called head control.
  • the relative position of the head of the observer 11 to the microscope 100 is measured via the sensors 17 and spatial markings 16a, 16c, and corresponding changes are carried out on the carrier system 18, which bring the microscope 100 into a new, desired position.
  • both the rear side formed with the mirroring 13 and the front side formed with the display screen 12a of the display device 12 are switched to a transmitting state.
  • the mirror 13 can be designed as an electronically switchable mirror.
  • the mirroring 13 can comprise a multiplicity of micromirrors arranged side by side, which can be pivoted to provide a transmission. With such a pivotability of a large number of small mirrors (micromirror array), the deflection angle can also be freely selected in a suitable manner.
  • the position of the microscope optics 25 or of the microscope housing 4 relative to the display device 12 is only shown as an example.
  • the axes 8a, 8b can also run differently by using corresponding further deflection elements. It has proven particularly advantageous that, according to the microscope according to the invention, the microscope optics 25 are not in the area between the display device 12 and the object 10 to be observed. In this way, the display device 12 can be brought to the object 10 in a favorable manner (shortening the length of the axis 8b), which may facilitate operation on the object 10 by the observer 11 while setting a suitable free working distance.
  • the microscope 100 can also comprise an autofocus system, so that the observer does not have to refocus the microscope manually when adjusting the space.
  • a lighting device is not shown in FIG. 1, it can be designed differently depending on the surgical technique, for example it can run coaxially through the lens 5 or it can be designed as an external ring or slit lighting. It is also advantageously possible to design the rear of the display device 12 with white light or colored light light-emitting diodes or LEDs for illuminating the object 10.
  • the mirroring 13 can be designed as a switchable and / or holographic reflective display (for example an LCOS display). This results in the possibility of using a laser, which is arranged parallel to the microscope axis 8a, to project markings and image data, in particular outlines of tumors, directly onto the object. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • Housing lens zoom device image recording device a microscope axis b first axis line of sight object observer display device a display screen mirroring / deflection device handle data processing device a, b, c space markings room sensors carrier system electronic connection electronic connection electronic connection electronic connection microscope optics 0 microscope deflection angle

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Abstract

Mikroskop mit einer Mikroskopoptik (25), einer Bildaufnahmevorrichtung (7) zur Aufnahme von der Mikroskopoptik (25) erfasster Bilder eines zu beobachtenden Objektes (10), und einer für einen Beobachter (11) einsehbaren Display-Vorrichtung (12) zur Darstellung der von der Bildaufnahmevorrichtung (7) aufgenommenen Bilder, wobei wenigstens ein Bereich der Display-Vorrichtung (12) als Umlenkeinrichtung (13) zur Umlenkung von Lichtstrahlen, die von dem zu beobachtenden Objekt ausgehen, in die Mikroskopoptik (25) ausgebildet ist.

Description

MIKROSKOP UND ANZEIGEVORRICHTUNG MIT UMLENKFUNKTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei der Verwendung von Mikroskopen, beispielsweise Operationsmikroskopen, insbesondere in der Mikrochirurgie, besteht schon lange das Bedürfnis, dass der Beobachter, insbesondere der Chirurg bzw. Operateur, nicht unmittelbar durch die Okulare des Mikroskops schauen muss, sondern eine im wesentlichen freie Sicht auf das Operationsfeld hat und gleichzeitig ein vergrößertes Bild des Operationsgebietes sieht. Es sei angemerkt, dass derartige Bedürfnisse insbesondere auch für Stereomikroskope, sowohl bei Einsätzen in medizinischen oder technischen Bereichen, bestehen. Derartige Mikroskope werden bisweilen als Freisicht-Mikroskope bezeichnet.
Erste Ansätze in dieser Richtung wurden von der Firma Vision Engineering mit dem Mikroskopsystem "Isis" realisiert. Bei diesem System schaut der Benutzer zwar noch durch zwei Okulare, der große Abstand der Augen zu den Okularen und die große Austrittspupille gestatten ihm jedoch, sich relativ frei vor den Okularen zu bewegen. Ein ähnliches System dieses Unternehmens, welches unter dem Namen "Mantis" vertrieben wurde, ist ebenfalls bekannt. Bei letzterem blickt der Benutzer auf einen großen Einblick für beide Augen mit einer gemeinsamen Fresnelscheibe . Des weiteren ist auf Entwicklungen im Bereich der bildlichen Darstellung mit Hilfe von Displays hinzuweisen, die es ermöglichen, direkt über einem Operationsfeld Daten und Bilder für einen Operateur stereoskopisch sichtbar zu machen. Ein derartiges System wurde vom Fraunhofer- Institut INK auf der MedTech 2003 in Stuttgart präsentiert. Dort ist ein Bildschirm über einem Operationsfeld mit einem Tragarm positionierbar. Der Bildschirm ist manuell frei beweglich. Seine Position im Raum wird über Sensoren geortet und mit auf dem Bildschirm dargestellten Bildern, beispielsweise Röntgenbildern, korreliert. Über eine Stereobrille kann der Beobachter diese dargestellten Bilder stereoskopisch betrachten und auch gleichzeitig das Operationsfeld durch den teildurchlässigen Bildschirm hindurch einsehen. Wenn der Benutzer die Lage des Bildschirms über dem Operationsfeld verändert, ändert sich auch entsprechend die gesehene Lage der dazu korrelierten Röntgenbilder .
Ein derartiges System ist in der EP 0 918 491 Bl beschrieben.
Mit dem dort beschriebenen Verfahren lassen sich jedoch keine mikrochirurgischen Operationen durchführen, da nur präoperativ gewonnene Daten und Bilder auf einem Display darstellbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Operationsfeld in vergrößerter Darstellung unter Ermöglichung einer freien Sicht für einen Benutzer, insbesondere einen Chirurgen, bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Mikroskop mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Mikroskop zeichnet sich durch eine ergonomisch besonders günstige Bedienbarkeit aus. Der Operateur kann, ohne seine Augen unmittelbar am Okular zu belassen, in einfacher Weise durch Betrachtung eines Bildschirms bzw. Diplays das Operationsgebiet einsehen. Durch die erfindungs'gemäße Ausrichtung bzw. Umlenkung der Mikroskopachse ist eine besonders einfache Durchführung einer Operation unter gleichzeitiger Beobachtung des Operationsgebiets auf dem Display-Schirm möglich. Die erfindungsgemäß vorgesehene Umlenkung von vom zu beobachtenden Objekt ausgehenden Lichtstrahlen an der Display-Vorrichtung ermöglicht eine Positionierung der Mikroskopoptik entfernt von der Display-Vorrichtung bzw. vom Objekt, wodurch eine Positionierung der Display- Vorrichtung am Objekt in besonders günstiger Weise möglich ist, so dass ein gewünschter freier Arbeitsabstand in einfacher Weise einstellbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Mikroskops sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßigerweise ist die dem Beobachter abgewandte Seite (Rückseite) der Display-Vorrichtung wenigstens teilweise als Umlenkeinrichtung für von dem zu beobachtenden Objekt ausgehende Lichtstrahlen ausgebildet. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, das zu beobachtende Objekt für den Beobachter im Wesentlichen hinter dem Display anzuordnen, wodurch beispielsweise eine vom Beobachter durchzuführende Operation an dem zu beobachtenden Objekt in ergonomisch günstiger Weise durchführbar ist. Es ist bevorzugt, dass der als Umlenkeinrichtung ausgebildete Bereich der Display-Vorrichtung so ausgerichtet ist, dass die von dem zu beobachtenden Objekt ausgehenden und in die Mikroskopoptik umgelenkten Lichtstrahlen vor der Umlenkung im Wesentlichen in Richtung einer Sichtlinie des Beobachters verlaufen. Durch diese besondere Ausgestaltung ist für den Beobachter, der eine Operation an dem zu beobachtenden Objekt durchführt, eine besonders natürliche Handhabung des Mikroskops gewährleistet, d.h., die Sichtlinie vom Auge des Beobachters über die Display- Vorrichtung zu dem zu beobachtenden Objekt ist im Wesentlichen parallel zu der Sichtlinie, die sich für den Beobachter ohne Zwischenschaltung der Display-Vorrichtung ergeben würde.
Es ist besonders bevorzugt, die Display-Vorrichtung des erfindungsgemäßen Mikroskops als Flachbildschirm auszubilden. Ein derartiger Flachbildschirm kann in an sich bekannter Weise beispielsweise als LCD-Flachbildschirm ausgebildet sein. Derartige LCDs- bzw. Flüssigkeitsanzeigen zeichnen sich durch einen sehr geringen Stromverbrauch und eine sehr flache Bauweise aus. Flüssigkeitsanzeigen erzeugen typischerweise selbst kein Licht, sondern sind in der Lage, auftreffendes Licht zu reflektieren bzw. trans- mittieren. Es ist beispielsweise denkbar, sowohl einen für den Beobachter einsehbaren Display-Schirm (vorderseitig) als auch die Umlenkeinrichtung (rückseitig) auf der Display-Vorrichtung als LCD-Schirm auszubilden. Es ist ferner möglich, OEL-Systeme (Organische Elektro- luminiszenzsyste e) als Display-Schirm und/oder Umlenkeinrichtung zu verwenden. OEL-Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass sie unter Stromeinfluss selbstständig Licht ausstrahlen, und keine zusätzliche Beleuchtung benötigen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops ist die Display-Vorrichtung in einen Durchsicht-Modus schaltbar, bei dem die von dem zu beobachtenden Objekt ausgehenden Lichtstrahlen wenigstens teilweise transmittiert werden. Mit dieser Maßnahme kann dem Beobachter bei Bedarf auch eine freie Sicht direkt auf das zu beobachtende Objekt zur Verfügung gestellt werden, ohne dass das Display auch nur kurzzeitig versetzt bzw. entfernt werden muss. LCD- oder auch OEL-Bildschirme sind durch entsprechende Strom- bzw. Spannungsbeaufschlagung sowohl in einen reflektierenden als auch einen transmittierenden Modus schaltbar. Es sei insbesondere auf zwischen entsprechende transparente Scheiben bzw. Folien einbringbare Pol- bzw. Polarisationsschichten (Polarisationsfolien) hingewiesen. Durch Hintereinanderschaltung zweier derartiger Schichten, auch als Polarisatorschicht und Analysatorschicht bezeichnet, ist es durch entsprechende individuelle Strom- bzw. Spannungsbeaufschlagung der Schichten möglich, einen reflektierenden oder transmittierenden Schirm zur Verfügung zu stellen. Derartige Polarisationsschicht-Systeme eignen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl als (rückseitige) Umlenkeinrichtung, welche auch in einen transmittierenden Modus schaltbar ist, als auch als
Display-Schirm, welcher ebenfalls bei Bedarf in einen transmittierenden Modus schaltbar ist.
Es erweist sich auch als zweckmäßig, den als Umlenkelement ausgebildeten Bereich der Display-Vorrichtung verspiegelt auszubilden. Hiermit ist die erfindungsgemäß vorgesehene Umlenkung der von dem zu beobachtenden Objekt ausgehenden Lichtstrahlen in besonders einfacher und effektiver Weise möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mikroskops ist der als Umlenkeinrichtung ausgebildete Bereich der Display-Vorrichtung als elektronisch schaltbarer Spiegel ausgebildet. Ein derartiger Spiegel kann insbesondere eine Vielzahl individuell verstellbarer bzw. verschwenkbarer kleiner Spiegel (Mikrospiegelarray) umfassen. Hiermit ist mittels entsprechender Winkel - einstellung der einzelnen Spiegel sowohl eine geeignete Umlenkung der von dem zu beobachtenden Objekt ausgehenden Lichtstrahlen in die Optik des Mikroskops als auch der oben erwähnte Durchsicht-Modus in einfacher Weise realisierbar. Es ist ebenfalls denkbar, den als Umlenkeinrichtung ausgebildeten Bereich der Display-Vorrichtung mit einer Glasscheibe oder anderen geeigneten Mitteln auszubilden, die teilreflektierend ausgebildet ist bzw. sind. Bei Verwendung einer derartigen Glasscheibe als Umlenkeinrichtung wäre es möglich, lediglich durch Trans issiv-Schaltung des Display-Schirmes 12a den Durchsicht-Modus zu realisieren.
Es ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops ebenfalls möglich, den als Umlenkeinrichtung ausgebildeten Bereich der Display- Vorrichtung als schaltbares und/oder holografisch reflektives Display auszubilden. Hiermit ergibt sich die Möglichkeit, mit einem Laser, der parallel zum Mikroskop bzw. zur Mikroskopoptik anzuordnen ist, Markierungen und Bilddaten (beispielsweise die Umrisse von Tumoren) direkt auf das zu beobachtende Objekt zu proj izieren. In besonders vorteilhafter Weise ist das erfindungsgemäße Mikroskop als Stereomikroskop ausgebildet. Mit einem derartigen Stereomikroskop sind Operationen in besonders vorteilhafter Weise durchführbar.
Es ist ferner bevorzugt, die Display-Vorrichtung mit einer stereoskopischen Betrachtungsfunktion auszubilden. Hierunter fällt insbesondere die Möglichkeit, die Display- Vorrichtung, insbesondere einen entsprechenden LCD- oder OEL-Bildschirm mit einer Polarisationsbrille zu betrachten, wodurch auf dem Bildschirm dargestellte Bilder stereoskopisch zu sehen sind. Es ist ferner denkbar, den Bildschirm bzw. das Display in einer autostereoskopischen Version zu verwenden, wodurch das Tragen einer Polarisationsbrille für den Beobachter unnötig ist.
Gemäß einer weitern bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops weist dieses eine Funktion ■ auf, so dass externe Daten räumlich und vergrößerungsgetreu entsprechend einer eingestellten Vergrößerung der Mikroskopoptik stereoskopisch darstellbar sind. Mit dieser Funktion ist es in besonders einfacher und günstiger Weise möglich, externe Daten bzw. Bilder einem Mikroskopbild zu überlagern.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt
Figur 1 eine schematische seitliche Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops . Ein erfindungsgemäßes Mikroskop ist in Figur 1 insgesamt mit 100 bezeichnet. Das Mikroskop 100 dient zur Beobachtung eines Objektes 10 durch einen Beobachter 11. Bei dem Objekt 10 kann es sich insbesondere um ein vom Beobachter 11 zu operierendes Operationsgebiet handeln.
Das Mikroskop 100 weist ein Mikroskopgehäuse 4 auf, das ein Objektiv 5 und eine Zoomeinrichtung 6 u f sst . Objektiv 5 und Zoom-Einrichtung 6 werden im folgenden auch zusammengefasst als Mikroskopoptik 25 bezeichnet. Des weiteren weist das Mikroskop eine Bildaufnahmevorrichtung 7 auf, welche innerhalb oder außerhalb des Mikroskopgehäuses 4 vorgesehen sein kann. Die Bildaufnahmevorrichtung 7 dient zur Aufnahme von der Mikroskopoptik 25 erfasster Bilder des zu beobachtenden Objekts 10.
Von der Aufnahmevorrichtung 7 erfasste Bilder werden dem Beobachter 11 auf einem Display-Schirm 12a einer als Flachbildschirm ausgebildeten Display-Vorrichtung 12 angezeigt. Der Display-Schirm 12a ist auf der dem Beobachter 11 zugewandten Seite (Vorderseite) der Display- Vorrichtung 12 vorgesehen.
Auf der dem Beobachter 11 abgewandten Seite (Rückseite) der Display-Vorrichtung 12 ist eine als Verspiegelung 13 ausgebildete Umlenkeinrichtung ausgebildet.
Von dem zu beobachtenden Objekt 10 entlang einer ersten Achse 8b ausgehende Lichtstrahlen werden an der Verspiegelung 13 umgelenkt, um entlang einer optischen Achse 8a der Mikroskopoptik 25 das Objektiv 5 bzw. die Zoom-Einrichtung 6 zu beaufschlagen. Ein Winkel α, wie er in der Figur 1 dargestellt ist, ist beispielsweise mittels Verwendung eines Mikrospiegelarrays, bei dem die einzelnen Spiegel bzw. Mikrospiegel in eine entsprechende Schwenkposition gebracht sind, realisierbar.
Nach entsprechender Vergrößerung mittels des Objektivs 5 und der Zoom-Einrichtung 6 und Aufnahme durch die Bildaufnahmevorrichtung 7 werden die erfassten Bilder über eine elektronische Verbindung 19 einer Datenverarbeitungs- einrichtung 15 zugeführt. Nach entsprechender Verarbeitung werden die von der Datenverarbeitungseinrichtung 15 erhaltenen Bilder über eine weitere elektronische Verbindung 20 auf den Display-Schirm 12a der Display- Vorrichtung 12 gegeben. Der Beobachter beobachtet den Display-Schirm 12a entlang einer Sichtlinie 9, welche typischerweise im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckung des Display-Schirms 12a verläuft. Selbstverständlich ist es bei Verwendung geeigneter Display-Schirme möglich, den Display-Schirm 12a auch schräg einzusehen.
Wie in Figur 1 zu erkennen ist, entspricht in erster Näherung die Erstreckungsrichtung der ersten Achse 8b der Sichtlinie 9 des Beobachters. Dadurch ist eine sehr realistische Beobachtung des zu beobachtenden Objektes 10 für den Beobachter gewährleistet, da die sich insgesamt ergebende Sichtachse 8b, 9 im Wesentlichen der Sichtachse entspricht, die bei weggeschwenktem bzw. nicht vorhandener Display-Vorrichtung 12 gegeben wäre.
Zweckmäßigerweise ist das Mikroskop derart ausgestaltet, dass es in an sich bekannter Weise stereoskopische Bilder erzeugen kann, wobei zum Verständnis der Darstellung gemäß Figur 1 festgehalten sei, dass zwei separate, stereoskopische Kanäle in Figur 1 in der Zeichenebene hintereinander liegen und daher nicht individuell darstellbar sind. Die zwei stereoskopischen Bilder werden von der Bildaufnahmevorrichtung 7 (im allgemeinen zwei CCDs) in elektronische Signale umgewandelt und über die Datenverarbeitungseinrichtung 15 auf dem Display-Schirm 12a stereoskopisch dargestellt. Hierbei ist es beispielsweise gemäß einer ersten Ausführungsform möglich, dass der Beobachter 11 eine Polarisationsbrille trägt, die es ihm gestattet, auf dem Display-Schirm 12a dargestellte Bilder stereoskopisch zu sehen. Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform wird die Display-Vorrichtung 12 in einer autostereoskopischen Version verwendet, so dass der Beobachter keine Polarisationsbrille tragen muss. Hierbei ist es beispielsweise möglich, eine Raummarkierung 16a am Kopf des Beobachters anzubringen, welche das autostereo- skopische System steuert.
Das dargestellte Bild bzw. der dargestellte Bildausschnitt des Objektes 10 kann mittels der Zoom-Einrichtung 6, ebenfalls in an sich bekannter Weise, vergrößert oder verkleinert werden, wobei die Ansteuerung der Zoom- Einrichtung 6 beispielsweise auch manuell, verbal oder über ein sogenanntes Eye-Control -System durch den Beobachter 11 gesteuert werden kann. Auf dem Display-Schirm 12a sind zu diesem Zweck Steuerungssymbole vorsehbar, die durch das Eye-Control -System ansteuerbar sind. Hierzu gehören beispielsweise Funktionen, die passive und aktive Mikroskopeigenschaften verändern, z.B. die Zoom- und/oder Fokuseigenschaften . Es ist ebenfalls möglich, Bedienelemente des Mikroskops beispielsweise auf einem Handgriff 14 oder als Touch-Panel auf der Display-Vorrichtung 12 vorzusehen.
Aus hygienischen Gründen ist es möglich, die Display- Vorrichtung 12 bzw. das gesamte Mikroskop 100 keimtötend auszurüsten. Alternativ ist denkbar, das Mikroskop 100 wenigstens teilweise mit sterilen Folien oder transparenten Umhüllungen, Kapseln (Drapes) zu umschließen.
Um zusätzlich zu den Mikroskopbildern auch externe Bilder korreliert zum Operationsfeld auf dem Objekt 10 darzustellen, hier seien beispielsweise Computertomographie- bzw. CT-Aufnahmen erwähnt, sind an dem Objekt 10 und dem Mikroskop 100 Raummarkierungen 16b, 16c angebracht, deren Lage mit einem oder mehreren Sensoren bzw. Raumsensoren 17 geortet werden kann. Durch eine entsprechende Datenverarbeitung, beispielsweise über eine elektronische Verbindung 21 ebenfalls durch die Datenverarbeitungs-einrichtung 15, kann die positionsgenaue Lage des CTs zum Objekt 12 korreliert zu der gewählten bzw. eingestellten Mikroskopvergrößerung raumgetreu auf dem Display-Schirm 12a dargestellt werden.
Das erfindungsgemäße Mikroskop 100 verfügt vorteilhafterweise über ein Trägersystem 18, welches als Boden-, Decken- oder Wandstativ, das im Raum frei bewegt werden kann, ausgeführt ist. Der bereits erwähnte Handgriff 14 dient zur Handhabung des Mikroskops zur Ausführung einer derartigen Bewegung und Positionierung relativ zum Objekt 10. Eine Bewegung des Mikroskops 100 im Raum ist auch über eine sogenannte Kopfsteuerung möglich. Hierbei wird die relative Lage des Kopfes des Beobachters 11 zu dem Mikroskop 100 über die Sensoren 17 und Raummarkierungen 16a, 16c vermessen, und entsprechende Veränderungen werden an dem Trägersystem 18 ausgeführt, welche das Mikroskop 100 in eine neue, gewünschte Position bringen.
Um dem Beobachter 11 bei Bedarf auch eine freie Sicht direkt auf das Objekt 10 zu ermöglichen (ohne Zwischenschaltung der Mikroskopoptik 25) ist es möglich, die Display-Vorrichtung 12 in einen Durchsicht-Modus zu schalten. Hierzu werden sowohl die mit der Verspiegelung 13 ausgebildete Rückseite als auch die mit dem Display-Schirm 12a ausgebildete Vorderseite der Display-Vorrichtung 12 in einen transmittierenden Zustand geschaltet.
Zu diesem Zwecke kann die Verspiegelung 13 als elektronisch schaltbare Verspiegelung ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Verspiegelung 13 eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Mikrospiegel umfassen, welche zur Bereitstellung einer Transmission verschwenkbar sind. Mit einer derartigen Verschwenkbarkeit einer Vielzahl kleiner Spiegel (Mikrospiegelarray) ist auch der Umlenkwinkel in geeigneter Weise frei wählbar.
Es sei noch einmal angemerkt, dass die Lage der Mikroskop- Optik 25 bzw. des Mikroskopgehäuses 4 relativ zu der Display-Vorrichtung 12 nur beispielhaft dargestellt ist. Durch Verwendung entsprechender weiterer Umlenkelemente können die Achsen 8a, 8b auch anders verlaufen. Als besonders vorteilhaft erweist sich, dass gemäß dem erfindungsgemäßen Mikroskop die Mikroskopoptik 25 nicht im Bereich zwischen Display-Vorrichtung 12 und zu beobachtendem Objekt 10 liegt. Hierdurch kann die Display- Vorrichtung 12 in günstiger Weise an das Objekt 10 herangeführt werden (Verkürzung der Länge der Achse 8b) , wodurch gegebenenfalls eine Operation am Objekt 10 durch den Beobachter 11 unter Einstellung eines geeigneten freien Arbeitsabstandes erleichtert ist.
Das Mikroskop 100 kann bei Bedarf auch ein Autofokussystem umfassen, so dass der Beobachter das Mikroskop bei einer Raumverstellung nicht manuell nachfokussieren muss.
Eine Beleuchtungseinrichtung ist in der Figur 1 nicht dargestellt, sie kann je nach Operationstechnik unte- schiedlich ausgeführt sein, beispielsweise koaxial durch das Objektiv 5 verlaufen oder als externe Ring- oder Spaltbeleuchtung ausgeführt sein. Es ist ebenfalls vorteilhaft möglich, die Rückseite der Display-Vorrichtung 12 mit Weißlicht oder Farblicht Leuchtdioden bzw. LEDs zur Beleuchtung des Objektes 10 auszubilden.
Es sei schließlich darauf hingewiesen, dass die Verspiegelung 13 als schaltbares und/oder holografisches Reflektiv-Display (beispielsweise LCOS-Display) ausgeführt sein kann. Hiermit ergibt sich die Möglichkeit mittels eines Lasers, der parallel zu der Mikroskopachse 8a angeordnet ist, Markierungen und Bilddaten, insbesondere Umrisse von Tumoren, unmittelbar auf das Objekt zu proj izieren. Bezugszeichenliste
Gehäuse Objektiv Zoom-Einrichtung Bildaufnahmevorrichtung a Mikroskopachse b erste Achse Sichtlinie Obj ekt Beobachter Display-Vorrichtunga Display-Schirm Verspiegelung / Umlenkeinrichtung Handgriff Datenverarbeitungseinrichtung a, b, c Raummarkierungen Raumsensoren Trägersystem Elektronische Verbindung Elektronische Verbindung Elektronische Verbindung Mikroskopoptik0 Mikroskop Umlenkwinkel

Claims

Ansprüche
1. Mikroskop mit einer Mikroskopoptik (25), einer Bildaufnahmevorrichtung (7) zur Aufnahme von der Mikroskopoptik (25) erfasster Bilder eines zu beobachtenden Objektes, und einer für einen Beobachter einsehbaren Display-Vorrichtung (12) zur Darstellung der von der Bildaufnahmevorrichtung (7) aufgenommenen Bilder, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass wenigstens ein Bereich der Display-Vorrichtung (12) als Umlenkeinrichtung (13) zur Umlenkung von Lichtstrahlen, die von dem zu beobachtenden Objekt ausgehen, in die Mikroskopoptik (25) ausgebildet ist.
2. Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Beobachter abgewandte Seite der Display- Vorrichtung (12) wenigstens teilweise als Umlenkeinrichtung (13) ausgebildet ist.
3. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der als Umlenkeinrichtung (13) ausgebildete Bereich der Display-Vorrichtung (12) so ausgerichtet ist, dass die von dem zu beobachtenden Objekt ausgehenden und in die Mikroskopoptik (25) umgelenkten Lichtstrahlen vor der Umlenkung im Wesentlichen in Richtung einer Sichtlinie (9) des Beobachters verlaufen.
4. Mikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Display-Vorrichtung (12) als Flachbildschirm ausgebildet ist.
5. Mikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Display-Vorrichtung (12) in einen Durchsicht-Modus schaltbar ist, in dem die von dem zu beobachtenden Objekt ausgehenden Lichtstrahlen wenigstens teilweise transmittiert werden.
6. Mikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als Umlenkeinrichtung (13) ausgebildete Bereich der Display-Vorrichtung (12) als Verspiegelung ausgebildet ist.
7. Mikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als Umlenkeinrichtung (13) ausgebildete Bereich der Display-Vorrichtung (12) als elektronisch schaltbarer Spiegel ausgebildet ist.
8. Mikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als Umlenkeinrichtung (13) ausgebildete Bereich der Display-Vorrichtung (12) als schaltbares und/oder holographisches reflektives Display ausgebildet ist.
9. Mikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Stereomikroskop ausgebildet ist .
10. Mikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Display-Vorrichtung (12) eine stereoskopische Betrachtungsfunktion aufweist .
11. Mikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass externe Daten räumlich und vergrößerungsgetreu entsprechend einer eingestellten Vergrößerung der Mikroskopoptik (25) stereoskopisch darstellbar sind.
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