WO2009149961A1 - Optisches beobachtungsgerät mit mehrkanal-dateneinblendung - Google Patents

Optisches beobachtungsgerät mit mehrkanal-dateneinblendung Download PDF

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WO2009149961A1
WO2009149961A1 PCT/EP2009/004403 EP2009004403W WO2009149961A1 WO 2009149961 A1 WO2009149961 A1 WO 2009149961A1 EP 2009004403 W EP2009004403 W EP 2009004403W WO 2009149961 A1 WO2009149961 A1 WO 2009149961A1
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optical
fade
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PCT/EP2009/004403
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Inventor
Stefan Ernsperger
Gerhard Gaida
Original Assignee
Carl Zeiss Surgical Gmbh
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    • G02B21/361—Optical details, e.g. image relay to the camera or image sensor
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
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    • G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
    • G02B21/20—Binocular arrangements
    • G02B21/22—Stereoscopic arrangements

Definitions

  • the invention relates to an optical observation device, in particular a surgical microscope, with an overlay device for superposing the optical image with a single-frame image.
  • the invention relates to a method for fading electronic Einblendrecin in an optical observation device, in particular in a surgical microscope.
  • Insertion images are superimposed in particular in the beam path of surgical microscopes in order to convey additional treatment-relevant information to the attending physician.
  • superimposition images can be the result of a contour finder, a reference axis, a reference angle, device parameters such as the magnification factor or the aperture or patient-related data.
  • US Pat. No. 2003181803 discloses a surgical microscope which has an electronic unit and an overlay module. Patient data are transmitted from the electronic unit to the overlay module, which fades the data into the field of view of the surgeon.
  • German Offenlegungsschrift DE 102 43 852 A1 shows a further microscopy system which allows an overlay of a stereomicroscopic image with an electronically generated image, the electronically generated image being an electronic superimposition of an input image dependent on the selected magnification or the rotational position of the zoom system with one of the selected magnification or the rotational position of the zoom system is independent input image.
  • DE 101 01 184 A1 describes a surgical microscope with a viewing tube and a camera for recording the observation image.
  • a monitor for displaying the recorded observation image is available.
  • an electronic superimposed image can be faded into the beam path via an image projection module as well as mixed with the image captured by the camera via an image mixer and the mixed image displayed on the monitor.
  • an object of the present invention to provide an advantageous optical observation device, in particular an advantageous surgical microscope. It is a further object of the present invention to provide an advantageous method for fading in electronic superimposed images in an optical observation device, in particular in a surgical microscope.
  • An optical observation device comprises at least one optical image channel for viewing an optical field view from an operating field, a processing unit which is designed to generate a first electronic fade image and to provide the first electronic fade image via a first electronic image channel and one via the first electronic image channel optical data fade-in image projector connected to the processing unit for generating an optical fade image from the first electronic fade image, and an overlay device for fading the generated optical fade image into the optical visual field image generated by the optical image channel.
  • the optical observation device comprises an image capture device for electronically capturing the optical field of view image from the optical channel and generating an electronic field of view image, wherein the image capture device is arranged and / or formed so that the optical field view image without the inserted by the data superimposed image and at least one second electronic image channel comprising an electronic image overlay module configured to overlay the electronic field of view image with an electronic overlay image and to provide the electronic field of view image with the overlaid electronic overlay image over the second electronic image channel.
  • the processing unit is configured to generate at least one second electronic overlay image.
  • the processing unit has a configuration module or is connected to a configuration module which is designed to provide a selection of available display data elements, and makes it possible to freely combine the first electronic fade image and the second electronic fade image from the display data elements and the electronic fade images different electronic Assign image channels.
  • the invention is based on the recognition that in the prior art all the observers receive the same image information.
  • the superimposition images for different tubes of a surgical microscope in each case adapted to the selected magnification and the rotational position of the zoom system, however, the images each contain the same information.
  • the invention applies here and offers a free configurability of the provided for the electronic image channels electronic Einblend pharmaceutical.
  • the first electronic fade image may include a first selection of display data items
  • the second fade-in picture may include a second selection of display data items that is at least partially different from the first selection of display data items.
  • the optical observation device according to the invention also offers the possibility, as hitherto, of providing all the electronic image channels with the same configured superimposition images.
  • the invention makes it possible, on the one hand, to provide surgery-supplementary information, such as preoperatively produced images (for example from computed tomography or magnetic resonance tomography), or images from other sources, such as endoscopes, additionally or alternatively to the surgical field.
  • surgery-supplementary information such as preoperatively produced images (for example from computed tomography or magnetic resonance tomography), or images from other sources, such as endoscopes, additionally or alternatively to the surgical field.
  • the invention also makes it possible to have a different selection of additional information Display monitors together with the electronic field of view image, such as for the further surgical staff or for a recording. It is also possible to provide different sets of additional information for several parallel recordings.
  • the sets of additional information (display data items) can be assembled for this purpose by the user or by the user by selecting display data items that are to be displayed in a data display in the faceplate, and then assigning them to one or more electronic image channels.
  • the database is generated for further representations (with their respective overlays) which are provided by the system.
  • the optical observation apparatus may be further developed to have a first optical channel and a first parallel second optical channel, the data overlay image projector being disposed in the first optical channel and the image capturing device being disposed in the second optical channel.
  • the beam path is not unnecessarily affected by the fact that on the one hand the image capture device and on the other hand the data overlay image projector are arranged one behind the other in the beam path.
  • the camera can not take in the full-frame optical image, so that the visual field-of-view image is detected without the optical overlay pen faded in by the data fade-in image projector.
  • the image capture device may be located upstream of the data overlay image projector in the direction of the surgical field, ie between the data overlay image projector and the objective located. Even then, in this arrangement, the camera can not pick up the full-frame optical image, so that the visual field-of-view image is detected without the full-screen optical image superimposed by the data overlay image projector.
  • the optical scope includes a first optical channel and a first parallel second optical channel, there may be a first image capture device, a second image capture device, a first data overlay image projector, and a second optical overlay device.
  • the image capture devices are then upstream of the data overlay image projectors toward the surgical field.
  • stereoscopic images can also be decoupled, and a stereoscopic superimposed image can be generated, for example in order to display spatial representations.
  • the electronic field of view image and / or the first electronic superimposition image and / or the second electronic superimposition image is an image of a sequence of
  • the image sequence VoII and / or fields contain, wherein the overlay device in
  • Embodiments may be configured to perform the overlay on frames.
  • the optical observation device may include a data management module coupled to the configuration module, which is designed to store and / or provide display data elements. This makes it possible to functionally separate data provisioning and management functions from the image processing functions and general operating functions of the device, thereby improving the performance of the data handling as well as the expandability of the system.
  • the configuration module may be configured to determine the selection of available display data items by querying the data management module.
  • the configuration module can be designed to generate at least one menu control element, and the processing unit can be configured to generate the Einblendsent including the menu control element.
  • the processing unit can be configured to generate the Einblendsent including the menu control element.
  • an optical viewing device in particular a surgical microscope
  • the optical viewing device having at least one optical image channel for viewing an optical field of view from an operating field, a first electronic image channel, at least one second electronic image channel, a einblend image projector connected to the first electronic image channel for generating an optical Einblendsentes from an electronic Einblendsent and an image capture device for electronically detecting the optical field view image, wherein the image capture device is arranged and / or formed such that it without the optical field of view image is detected by the data overlay image projector superimposed optical Einblendsent equipped.
  • the method comprises the steps:
  • the electronic fade image with which the electronic visual field image is superimposed is a second electronic fade-in image.
  • a selection of available display data items is provided wherein each electronic fade image is freely configurable based on the provided display data items.
  • Each configured electronic fade image is assigned to one of the image channels individually.
  • a first selection of display data elements may be inserted in the first electronic fade image
  • a second selection of display data elements that is at least partially different from the first selection of display data elements may be inserted in the second electronic fade image.
  • the electronic visual field image and / or the first electronic superimposition image and / or the second electronic superimposition image can each also be an image from a sequence of images which form a video sequence.
  • the selection of available display data items can be done by creating and processing a query.
  • a menu control item may be created and the fade-in image may be included including the menu control item.
  • the method of the invention may further comprise the steps of: determining a selection of available electronic image channels; determine a selection of available display data items and provide the determined display data items as well as the determined image channels for free configuration of the electronic flash pictures. In this way, it can be ensured that only the electronic image channels of devices actually connected and the display data elements provided for this purpose are available for configuration, but not those of connectable but actually not connected devices. Thus, the configuration interface can be made clearer than if the image channels and display data elements are always offered by all connectable devices.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of a surgical microscope as a first embodiment of an optical observation apparatus according to the invention
  • FIG. 4 shows a detail of a variant of the method illustrated in FIG. 2,
  • Fig. 5 is a schematic block diagram of a second embodiment of the optical observation device.
  • Fig. 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of the invention, in which the optical observation device is designed as a surgical microscope. Alternatively, for example, it could also be designed as an endoscope.
  • a viewer 3 views the operation field 4 by a first one optical image channel having a first objective optical system 11, an optical overlay device 12 and a first eyepiece optical system 14, and a second optical image channel parallel to the first optical image channel, which has a second objective optical system 11 ', a beam splitter 13 and a second eyepiece optical system 14'.
  • the overlay device 12 and / or the beam guide 13 may, for example, be realized as a partially transmissive mirror or as prisms.
  • the objective optics 11 and 11 ', the overlay device 12 and the beam splitter 13, as well as the eyepiece optics 14 and 14' form the optical subsystem 1 of the surgical microscope.
  • a video camera 34 for detecting the decoupled from the beam path of the second optical observation channel from the optical beam 13 optical field of view image and converting this field of view image in an electronic field of view image available.
  • the camera 34 has a signal system connected to the electronic subsystem 2.
  • a data fade image projector 32 (abbreviated to DE image projector hereinafter) is provided in the optical subsystem 1.
  • the optical superimposed image generated by the DE image projector 32 can be superimposed on the overlay device 12 in the beam path of the first optical image channel.
  • DE image projector 32 for example, transmitted light or incident light LCD displays can be used or digital mirror devices (DMD).
  • DMD digital mirror devices
  • the objective 11 and the superposition device of the optical subsystem 1 there may be a shutter 15 with which the optical image of the first optical channel can be masked in favor of the image provided by the DE image projector 32.
  • the video camera 34 and the DE image projector 32 can also be assigned to the electronic subsystem 2.
  • the electronic subsystem 2 comprises a processing unit (processor) 22 having a video data input interface 21 connected thereto and a video data output interface 23 likewise connected to the processing unit 22 electronic subsystem containing an image superimposing unit 24 connected to the processing unit 22.
  • the electronic subsystem 2 is connected to a video data input of the input interface 21 to the optical subsystem, namely the signal output of the video camera 34, and each with a video data output of the output interface 23 to the DE image projector 32, an operational control monitor 36 and connected to a video data recorder 38.
  • the electronic subsystem 2 thus physically provides three electronic image channels via its output interface 23, which in FIG. 1 further comprises the connection between interface 23 and image projector 32 (first image channel 29), the connection between interface 23 and operator monitor 36 (FIG. second image channel 27) and the connection between interface 23 video data recorder 38 (third image channel 28) and are shown.
  • Each of these physical electronic image channels corresponds to a logical image channel which is managed and addressed by the processing unit 22 and further components of the electronic subsystem 2.
  • the first image channel 29 represents a data transmission channel, wherein the image to be projected is first generated in the image projector 32 and the output interface 23 only supplies the data to be displayed in a non-graphical data format.
  • the optical image it is also possible to output the optical image to be optically coupled by the processing unit 22 electronically in a graphics format and to generate it only in the DE image projector.
  • FIG. 2 shows a schematic overview of the method and its steps. If an operator observes the surgical field by selecting a certain field of view by adjusting the surgical microscope and its optics, the beam splitter 13 partitions out the part of the optical field of view image occurring in the beam path and directs it to the video camera 34.
  • the camera captures 34 frames, or field and / or frame, film-like sequences, and delivers them as an electronic field of view image in the form of an analog or digital signal to the video data input 21 pre-processing the data and delivering the electronic field of view image Processing unit 22 forwarded for further processing.
  • the processing unit 22 selects at step 110 a user-defined overlay configuration including, in the present example, a first set of operator information display data items, a second set of display data items with overhead data and menu control items for the operator monitor, and a third set of display data items Additional information intended for the recording device.
  • a user-defined overlay configuration including, in the present example, a first set of operator information display data items, a second set of display data items with overhead data and menu control items for the operator monitor, and a third set of display data items Additional information intended for the recording device.
  • the sets of additional information and possibly operating elements may be at least partially different from each other.
  • the overlay configuration can be stored in a configuration file or an equivalent configuration memory and read out in step 110.
  • a pop-up configuration may also be set by the user during operation of the system, which may then also be stored as a fixed pop-up configuration. This will be described in more detail below with reference to FIG. 4.
  • the following step sequences 120 to 140, 220 to 240 and 320 to 340 can be carried out parallel to one another, or in suitable phasing in sections or completely sequentially.
  • step 120 the processing unit 22 generates and presents a first electronic fade-in image with the first set of additional information
  • Step 140 via the first image channel 29 to the DE image projector 32 from.
  • Beam path of the first optical channel is reflected, so that the visual field view appears with the additional information displayed.
  • step 220 the processing unit 22 generates a second electronic fade-in image with the second set of additional information and menu controls. So that not only the superimposed image but also the optical field of view image appears on the image monitor 36, the image superimposing unit 24 superimposes the electronic visual field image with the second electronic superimposition image in step 230. The electronic field of view image overlaid with the electronic superimposed image is then forwarded by the processing unit to the output interface 23 in step 240, which outputs it to the operating monitor 36 via the second electronic image channel 27.
  • step 320 the processing unit 22 generates a third electronic fade image, now with the third set of additional information desired for video recording.
  • the image overlay device 24 overlays the acquired electronic field of view image with the third overlay image.
  • the processing unit 22 then forwards the electronic image resulting from the overlay to the output interface 23 from which it is output via the third electronic image channel 28 to the video recording device 38 in step 340.
  • All acquired, generated and superimposed images can be both individual images, as well as half or full frames of a video data stream (e.g., I and P pictures).
  • Frames of an MPEG-2 data stream may be in a digital image format, also compressed, realized or alternatively or simultaneously present as an analog image signal.
  • the fade image may change constantly depending on the control state of the processing unit 22.
  • the processing unit may be implemented in embodiments by a video grabber unit of the processing unit 22 receiving the video signal having the field of view image from the input interface 21, and then extracting the fields.
  • the fields in frame memories of the processing unit 22 can be composed into frames, and a separate frame memory can be formed for each image channel 27, 28, 29 over which a specific superimposed image is to be provided.
  • the overlay unit may include an overlay memory into which the processing unit inputs the generated electronic overlay image (again, a separate memory is possible per image channel) so that the overlay unit may combine the content of each overlay memory with the content of the corresponding frame memory to perform the actual overlay , Subsequently, in order to obtain an analog video signal, a digital / analog conversion can be performed, or the frames can be MPEG-2 encoded and digitally relayed.
  • Fig. 3 shows examples of a field of view image, superimposed images and corresponding overlaid images.
  • Image 50 represents the surgeon's visual field of view as he would see it without any glare from the microscope. This image is thus visually identical to the electronic field of view image as obtained via the video camera 34.
  • a first electronic fade image 52 is generated which includes the first set of additional information (data display window 53). This is passed on to the DE image projector 32 so that, when the operating field is viewed through the microscope, the overall image of the image 54 is created.
  • a second electronic superimposed image 62 is correspondingly generated, which has the second set of additional information and menu control elements 63.
  • This overlay image is electronically linked to the electronic field of view image 50, resulting in the overlaid electronic image 64.
  • a third electronic superimposition image 72 is analogously generated, which contains for the recording relavante data displays 73 as a third set of additional information.
  • the overlay image is electronically linked to the electronic field of view image 50, so that the superimposed electronic image 64 is formed.
  • the configuration module 25 determines the available electronic image channels in step 112. For this purpose, the configuration module 25 can access the output interface 23. The result is a selection of available electronic image channels 27, 28, 29 over which electronic field of view images superimposed with electronic fade-in images, or only fade-ins as such, can be provided to other system components or to the outside. Then, in step 114, the configuration module 25 determines the available display data items. For this purpose, it can access the data management module 26, which stores and / or manages and / or provides the display data elements. Such display data elements may originate, for example, from previous measurement, endoscopy or imaging methods. As a result, the configuration module 25 obtains a selection of available display data items which are basically available for insertion as additional information in superimposed images.
  • an existing assignment of display data elements to electronic image channels 27, 28, 29 can be retrieved from a configuration file, which can be stored in the configuration module or in the data management module.
  • the configuration module 25 may check if the system configuration has changed and if the stored configuration is applicable. If manual assignment by the user is not provided, the assignment is made by the configuration module in step 118 according to the configuration file, and steps 120ff., 220ff. and 320ff. creates the overlays and superimposes them.
  • the configuration module generates in step 116 a selection menu which is supplied as a superimposed image via one of the electronic image channels 27, for example to the operating monitor.
  • the assignments made by the user on the operating monitor are detected accordingly by the configuration module 25 in step 117, and the assignment is accordingly carried out in step 118.
  • the assignments made by the user can then be stored in a configuration file.
  • the present system and its performing functional units may be implemented, at least in part, in hardware, software or combinations thereof, for example using specific image processing processors and cards and embedded software.
  • FIG. 5 A second exemplary embodiment of the optical observation device according to the invention is shown in FIG.
  • the figure shows a surgical microscope, which is similar to that in FIG. Elements which are identical to those of FIG. 1 are indicated in FIG. 5 by the same reference numerals as in FIG. 1 and will not be described again.
  • a fourth electronic image channel 41 is present which connects the output interface 23 to the second DE image projector 32 '. This makes it possible to fade in additional information in the form of stereographic fade-in images.
  • DE image projectors, monitors and recording devices come into question.
  • a plurality of optical image channels may be present, each of which may be connected to the electronic subsystem 2 via its own electronic image channel in order to provide blinding images with different additional information to different viewers.
  • the system described allows simultaneously to freely and flexibly define a plurality of different sets of additional information, such as patient data, preoperative operating field recordings, date, etc., and to associate these compilations with different presentation channels and to display the operating view field with the respective additional information displayed on the different presentation channels to record or process.
  • additional information such as patient data, preoperative operating field recordings, date, etc.
  • Overlay Fade In and FOV 340 Provide overlay image to video recorder

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Abstract

Ein erfindungsgemäßes optisches Beobachtungsgerät umfasst wenigstens einen optischen Bildkanal (11, 12, 14) zur Betrachtung eines optischen Sichtfeldbildes von einem Operationsfeld (4), eine Verarbeitungseinheit (22) die dazu ausgebildet ist, ein erstes elektronischen Einblendbild zu erzeugen und das erste elektronische Einblendbild über einen ersten elektronischen Bildkanal (29) bereitzustellen und einen über den ersten elektronischen Bildkanal (29) mit der Verarbeitungseinheit (22) verbundenen Dateneinblend- Bildprojektor (32) zum Generieren eines optischen Einblendbildes aus dem ersten elektronischen Einblendbild und zum Einblenden des generierten optischen Einblendbildes in das vom optischen Bildkanal erzeugte optische Sichtfeldbild. Daneben umfasst es eine Bilderfassungsvorrichtung (34) zur elektronischen Erfassung des optischen Sichtfeldbildes aus dem optischen Kanal und zum Erzeugen eines elektronischen Sichtfeldbildes, wobei die Bilderfassungsvorrichtung (34) derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass sie das optische Sichtfeldbild ohne das durch den Dateneinblend- Bildprojektor (32) eingeblendete optische Einblendbild erfasst, und wenigstens einen zweiten elektronischen Bildkanal (27, 28), welcher ein elektronisches Bildüberlagerungsmodul (24) umfasst, das dazu ausgebildet ist, das elektronische Sichtfeldbild mit einem elektronischen Einblendbild zu überlagern und das elektronische Sichtfeldbild mit dem überlagerten elektronischen Einblendbild über den zweiten elektronischen Bildkanal (27, 28) bereitzustellen. Erfindungsgemäß ist die Verarbeitungseinheit (22) dazu ausgestaltet, wenigstens ein zweites elektronisches Einblendbild zu erzeugen. Außerdem weist die Verarbeitungseinheit (22) ein Konfigurationsmodul (25) auf oder ist mit einem Konfigurationsmodul (25) verbunden, welches dazu ausgebildet ist, eine Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente bereitzustellen, und es ermöglicht, das erste elektronische Einblendbild und das zweite elektronische Einblendbild aus den Anzeigedatenelemente frei zusammenzustellen und die elektronischen Einblendbilder unterschiedlichen elektronischen Bildkanälen (27, 28, 29) zuzuordnen.

Description

Optisches Beobachtungsgerät mit Mehrkanal-Dateneinblendung
Die Erfindung betrifft ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere ein Operationsmikroskop, mit einer Überlagerungsvorrichtung zum Überlagern des optischen Bildes mit einem Einblendbild. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einblenden von elektronischen Einblendbildern in ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere in ein Operationsmikroskop.
Einblendbilder werden insbesondere in den Strahlengang von Operations- mikroskopen eingeblendet, um dem behandelnden Arzt zusätzliche behandlungsrelevante Informationen zu vermitteln. Einblendbilder können bspw. das Ergebnis eines Konturfinders, eine Referenzachse, ein Referenzwinkel, Geräteparameter wie etwa der Vergrößerungsfaktor oder die Blendenöffnung oder patientenbezogene Daten sein.
Aus der US-Offenlegungsschrift US 2003181803 ist ein chirurgisches Mikroskop bekannt, welches eine elektronische Einheit und ein Überlagerungsmodul aufweist. Patientendaten werden hierbei von der elektronischen Einheit an das Überlagerungsmodul übermittelt, welches die Daten in das Sichtfeld des Operateurs einblendet.
Ferner sind Operationsmikroskope mit einer Kameraeinrichtung bekannt, die das Sichtfeld des Operateurs erfassen, indem im Strahlengang des Mikroskops ein Strahlenteiler oder eine ähnliche Bildauskoppelvorrichtung angeordnet ist, welche das Sichtfeld einer Videokamera zur Erfassung der Videobilder zuleitet. Ein solches System, welches gleichzeitig die Einblendung von Patentiendaten erlaubt, ist in der US-Patentschrift US 7,050,225 B2 dargestellt. Dieser Lösung ist dabei zueigen, dass das von der Videokamera erfasste Bild stets die Gesamtdarstellung zeigt, wie sie dem tatsächlichen Sichtfeld des Operateurs entspricht, also mit allen vom Überlagerungsmodul eingeblendeten Patientendaten.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102 43 852 A1 zeigt ein weiteres Mikroskopiesystem, welches eine Überlagerung eines stereomikroskopischen Bildes mit einem elektronisch erzeugten Bild ermöglicht, wobei das elektronisch erzeugte Bild eine elektronische Überlagerung eines von der gewählten Vergrößerung bzw. der Drehstellung des Zoomsystems abhängigen Eingabebild mit einem von der gewählten Vergrößerung bzw. der Drehstellung des Zoomsystems unabhängigen Eingabebild ist.
In DE 101 01 184 A1 ist ein Operationsmikroskop mit einem Beobachtungstubus und einer Kamera zum Aufnehmen des Beobachtungsbildes beschrieben. Außerdem ist eine Monitor zum Darstellen des aufgenommenen Beobachtungsbildes vorhanden. In dem Operationsmikroskop kann ein elektronisches Einblendbild sowohl über ein Bildprojektionsmodul in den Strahlengang eingeblendet werden als auch über einen Bildmischer mit dem von der Kamera aufgenommenen Bild gemischt und das gemischte Bild auf den Monitor dargestellt werden.
Gegenüber diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes optisches Beobachtungsgerät, insbesondere ein vorteilhaftes Operationsmikroskop bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes Verfahren zum Einblenden von elektronischen Einblendbildern in ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere in ein Operationsmikroskop, zur Verfügung zu stellen.
Diese erste Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 1 gelöst, die zweite Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 11. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Ein erfindungsgemäßes optisches Beobachtungsgerät umfasst wenigstens einen optischen Bildkanal zur Betrachtung eines optischen Sichtfeldbildes von einem Operationsfeld, eine Verarbeitungseinheit die dazu ausgebildet ist, ein erstes elektronischen Einblendbild zu erzeugen und das erste elektronische Einblendbild über einen ersten elektronischen Bildkanal bereitzustellen und einen über den ersten elektronischen Bildkanal mit der Verarbeitungseinheit verbundenen optische Dateneinblend-Bildprojektor zum Generieren eines optischen Einblendbildes aus dem ersten elektronischen Einblendbild und eine Überlagerungsvorrichtung zum Einblenden des generierten optischen Einblendbildes in das vom optischen Bildkanal erzeugte optische Sichtfeldbild. Daneben umfasst das optische Beobachtungsgerät eine Bilderfassungsvorrichtung zur elektronischen Erfassung des optischen Sichtfeldbildes aus dem optischen Kanal und zum Erzeugen eines elektronischen Sichtfeldbildes, wobei die Bilderfassungsvorrichtung derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass sie das optische Sichtfeldbild ohne das durch den Dateneinblend- Bildprojektor eingeblendete optische Einblendbild erfasst, und wenigstens einen zweiten elektronischen Bildkanal, welcher ein elektronisches Bildüberlagerungsmodul umfasst, das dazu ausgebildet ist, das elektronische Sichtfeldbild mit einem elektronischen Einblendbild zu überlagern und das elektronische Sichtfeldbild mit dem überlagerten elektronischen Einblendbild über den zweiten elektronischen Bildkanal bereitzustellen.
Erfindungsgemäß ist die Verarbeitungseinheit dazu ausgestaltet, wenigstens ein zweites elektronisches Einblendbild zu erzeugen. Außerdem weist die Verarbeitungseinheit ein Konfigurationsmodul auf oder ist mit einem Konfigurationsmodul verbunden, welches dazu ausgebildet ist, eine Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente bereitzustellen, und es ermöglicht, das erste elektronische Einblendbild und das zweite elektronische Einblendbild aus den Anzeigedatenelemente jeweils frei zusammenzustellen und die elektronischen Einblendbilder unterschiedlichen elektronischen Bildkanälen zuzuordnen.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass im Stand der Technik alle Bobachter dieselben Bildinformationen erhalten. Zwar werden in DE 102 43 852 A1 die Einblendbilder für verschiedene Tuben eines Operationsmikroskops jeweils an die gewählten Vergrößerung bzw. der Drehstellung des Zoomsystems angepasst, jedoch enthalten die Bilder jeweils dieselben Informationen.
Für verschiedene Anwendungen wäre es jedoch wünschenswert, wenn verschiedene Informationen enthaltende Einblendbilder zur Verfügung gestellt werden könnten, etwa für eine separate Bildschirmdarstellung des Operationsfeldes zu Ausbildungszwecken, oder zur Aufzeichnung des Operationsvorganges. Auch können für solche Videoaufzeichnungen andere Dateneinblendungen als die für den Operateur gewünscht sein, wie etwa Datum, Uhrzeit, und bestimmte Behandlungsparameter, die vom Operateur während des Eingriffes nicht benötigt werden, oder sogar hinderlich sind. Ebenso ist es denkbar, dass bei bspw. bei einem Operationsmikroskop mit Haupt- und Nebentubus im Nebentubus andere Dateneinblendungen als im Haupttubus gewünscht sind.
Die Erfindung setzt hier an und bietet eine freie Konfigurierbarkeit der für die elektronischen Bildkanäle vorgesehenen elektronischen Einblendbilder. Insbesondere kann das erste elektronische Einblendbild eine erste Auswahl von Anzeigedatenelemente aufweisen, wohingegen das zweite Einblendbild eine zweite Auswahl von Anzeigedatenelemente aufweisen kann, die mindestens teilweise von der ersten Auswahl von Anzeigedatenelemente verschieden ist. Selbstverständlich bietet das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät auch die Möglichkeit, wie bisher allen elektronischen Bildkanälen gleich konfigurierte Einblendbilder zur Verfügung zu stellen.
So wird es ermöglicht, beispielsweise ein erstes Einblendbild für den Hauptnutzer und ein zweites Einblendbild für Nebennutzer zu erzeugen. Diese können spezifisch für den jeweiligen Bestimmungszweck angepasst sein. Beispielsweise ermöglicht es die Erfindung einerseits, einem Operateur operationsreievante Zusatzinformationen, wie präoperativ erstellte Bilder (etwa aus Computertomografie oder Magnetresonanztomografie), oder Bilder aus weiteren Quellen, wie Endoskopen, zusätzlich oder alternativ zum Operationsfeld zu zur Verfügung zu stellen. Andererseits ermöglicht die Erfindung es aber auch, eine andere Auswahl an Zusatzinformationen auf Monitoren zusammen mit dem elektronischen Sichtfeldbild anzuzeigen, etwa für das weitere Operationspersonal oder für eine Aufzeichnung. Außerdem ist es möglich für mehrere parallele Aufzeichnungen unterschiedliche Sätzen von eingeblendeten Zusatzinformationen zur Verfügung zu stellen. Die Sätze von Zusatzinformationen (Anzeigedatenelemente) können hierfür werksseitig oder vom Bediener zusammengestellt werden, indem Anzeigedatenelemente, die zur Darstellung in einer Datenanzeige im Einblendbild kommen sollen, ausgewählt werden und dann einem oder mehreren elektronischen Bildkanälen zugeordnet werden.
Indem die Bilderfassungsvorrichtung, beispielsweise eine Videokamera, so ausgebildet oder angeordnet ist, dass das elektronische Sichtfeldbild die vom Benutzer, beispielsweise einem Operateur, gewählte Ansicht des Operationsfeldes ohne zusätzlich eingeblendete Informationen erfasst wird, wird die Datenbasis für weitere Darstellungen (mit ihren jeweiligen Einblendungen) erzeugt, welche durch das System bereitgestellt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgerät wird somit die Flexibilität beim Einblenden von Zusatzinformationen gegenüber dem Stand der Technik erhöht.
Das optische Beobachtungsgerät kann dahingehend weitergebildet sein, dass es einen ersten optischen Kanal und einen zum ersten parallelen zweiten optischen Kanal aufweist, wobei der Dateneinblend-Bildprojektor im ersten optischen Kanal und die Bilderfassungsvorrichtung im zweiten optischen Kanal angeordnet ist. Somit wird der Strahlengang nicht unnötig dadurch beeinträchtigt, dass einerseits die Bilderfassungsvorrichtung und andererseits der Dateneinblend-Bildprojektor hintereinander im Strahlengang angeordnet sind. Außerdem kann die Kamera in dieser Anordnung das optische Einblendbild nicht mit aufnehmen, so dass das optische Sichtfeldbild ohne das durch den Dateneinblend-Bildprojektor eingeblendete optische Einblendbüd erfasst wird.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Bilderfassungsvorrichtung dem Dateneinblend-Bildprojektor in Richtung auf das Operationsfeld vorgelagert ist, sich also zwischen dem Dateneinblend-Bildprojektor und Objektiv befindet. Auch dann kann die Kamera in dieser Anordnung das optische Einblendbild nicht mit aufnehmen, so dass das optische Sichtfeldbild ohne das durch den Dateneinblend-Bildprojektor eingeblendete optische Einblendbild erfasst wird. Wenn das optische Beobachtungsgerät einen ersten optischen Kanal und einen zum ersten parallelen zweiten optischen Kanal umfasst, können eine erste Bilderfassungsvorrichtung, eine zweite Bilderfassungsvorrichtung, ein erster Dateneinblend-Bildprojektor und eine zweite optische Überlagerungsvorrichtung vorhanden sein. Die Bilderfassungsvorrichtungen sind dann den Dateneinblend-Bildprojektoren in Richtung auf das Operationsfeld vorgelagert. Hierdurch können auch stereoskopische Bilder ausgekoppelt werden, und es kann ein stereoskopisches Einblendbild erzeugt werden, etwa um räumliche Darstellungen einzublenden.
In einer Weiterbildung des optischen Beobachtungsgeräts ist das elektronische Sichtfeldbild und/oder das erste elektronische Einblendbild und/oder das zweite elektronische Einblendbild ein Bild einer Folge von
Bildern, die eine Videosequenz bilden. Hierbei kann die Bildsequenz VoII- und/oder Halbbilder enthalten, wobei die Überlagerungsvorrichtung in
Ausführungsformen ausgebildet sein kann, die Überlagerung auf Vollbildern durchzuführen.
Weiterhin kann das optische Beobachtungsgerät ein mit dem Konfigurationsmodul gekoppeltes Datenverwaltungsmodul enthalten, welches zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Anzeigedatenelementen ausgebildet ist. Hierdurch wird ermöglicht, Funktionen der Datenbereit- Stellung und -Verwaltung funktionell gegenüber den Bildverarbeitungsfunktionen und allgemeinen Betriebsfunktionen des Gerätes zu trennen, sodass die Leistungsfähigkeit der Datenhandhabung einerseits wie auch die Erweiterbarkeit des Systems andererseits verbessert wird. In einer solchen Ausführungsform kann das Konfigurationsmodul dazu ausgebildet sein, die Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente durch Abfragen des Datenverwaltungsmoduls zu ermitteln.
Weiterhin kann das Konfigurationsmodul dazu ausgebildet sein, mindestens ein Menüsteuerungselement zu erzeugen, und die Verarbeitungseinheit kann dazu ausgebildet sein, das Einblendbild unter Einschluss des Menüsteuerungselementes zu erzeugen. Hierdurch kann eine menügeführte Bedienung einerseits für das Konfigurieren und benutzerseitige Festlegen der Zuordnungen von Anzeigedatenelementen zu elektronischen Bildkanälen mit möglicherweise anschließendem Abspeichern der Zuordnung in einem Konfigurationsspeicher bereitgestellt werden, wie auch Menüsteuerungen für den Beobachtungsbetrieb des optischen Beobachtungsgerätes.
Gemäß der Erfindung wird außerdem ein Verfahren zum Einblenden von elektronischen Einblendbildern in ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere in ein Operationsmikroskop zur Verfügung gestellt, wobei das optische Beobachtungsgerät mit wenigstens einem optischen Bildkanal zur Betrachtung eines optischen Sichtfeldbildes von einem Operationsfeld, einem ersten elektronischen Bildkanal, wenigstens einem zweiten elektronischen Bildkanal, einem mit dem ersten elektronischen Bildkanal verbundenen Dateneinblend-Bildprojektor zum Generieren eines optischen Einblendbildes aus einem elektronischen Einblendbild und einer Bilderfassungsvorrichtung zur elektronischen Erfassung des optischen Sichtfeldbildes, wobei die Bilderfassungsvorrichtung derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass sie das optische Sichtfeldbild ohne das durch den Dateneinblend-Bildprojektor eingeblendete optische Einblendbild erfasst, ausgestattet ist.
Das Verfahren umfasst die Schritte:
Erzeugen wenigstens eines ersten elektronischen Einblendbildes,
Generieren eines optischen Einblendbildes aus dem ersten elektronischen Einblendbild,
Einblenden des generierten optischen Einblendbildes in das optische Sichtfeldbild,
elektronisches Erfassen des optischen Sichtfeldbildes, wobei das optische Sichtfeldbild (50) ohne das durch den Dateneinblend-Bildprojektor eingeblendete optische Einblendbild erfasst wird, Erzeugen eines elektronischen Sichtfeldbildes aus dem erfassten optischen Sichtfeldbild,
Überlagern des elektronischen Sichtfeldbildes mit einem elektronischen Einblendbild, und
- Ausgeben des mit dem elektronischen Einblendbild überlagerten elektronischen Sichtfeldbildes.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das elektronischen Einblendbild, mit dem das elektronische Sichtfeldbild überlagert wird, einen zweites elektronisches Einblend-'bild. Außerdem wird eine Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente zur Verfügung gestellt wobei jedes elektronische Einblendbild auf der Basis der zur Verfügung gestellten Anzeigedatenelemente frei konfigurierbar ist. Jedes konfigurierte elektronische Einblendbild wird einem der Bildkanäle individuell zugeordnet .
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die bereits mit Bezug auf das optische Beobachtungsgerät beschriebenen Wirkungen und Vorteile erzielt. Insbesondere kann in das erste elektronische Einblendbild eine erste Auswahl von Anzeigedatenelementen eingefügt werden und in das zweite elektronische Einblendbild eine zweite Auswahl von Anzeigedatenelementen, die mindestens teilweise von der ersten Auswahl von Anzeigedatenelementen verschieden ist. Weiterhin kann bzw. können das elektronische Sichtfeldbild und/oder das erste elektronische Einblendbild und/oder das zweite elektronische Einblendbild können auch jeweils ein Bild aus einer Folge von Bildern sein, die eine Videosequenz bilden.
Die Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente kann unter Erzeugung und Verarbeitung einer Abfrage erfolgen. Außerdem kann ein Menüsteuerungselement erzeugt und das Einblendbild kann unter Einschluss des Menüsteuerungselementes eingefügt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann außerdem die folgenden Schritte umfassen: Ermitteln einer Auswahl verfügbarer elektronischer Bildkanäle; ermitteln einer Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente und bereitstellen der ermittelten Anzeigedatenelemente sowie der ermittelten Bildkanäle zur freien Konfiguration der elektronischen Einblendbilder. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass immer nur die elektronischen Bildkanäle von tatsächlich angeschlossenen Geräten und die hierfür vorgesehenen Anzeigedatenelemente zur Konfiguration zur Verfügung stehen, nicht jedoch die von anschließbaren, tatsächlich aber nicht angeschlossenen Geräten. So kann die Konfigurationsoberfläche übersichtlicher gestaltet werden als wenn immer die Bildkanäle und Anzeigedatenelemente von allen anschließbaren Geräten angeboten werden.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Operationsmikroskops als ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes optisches Beobachtungsgerät
Fig. 2 einen schematischen Überblick über das erfindungsgemäße Verfahren und seine Schritte,
Fig. 3 das Sichtfeldbild, Einblendbilder und entsprechende überlagerte Bilder,
Fig. 4 Ein Detail einer Ausführungsvariante des in Fig. 2 dargestellten Verfahrens,
Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels für das optische Beobachtungsgerät.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, in dem das optische Beobachtungsgerät als Operationsmikroskop ausgebildet ist. Alternativ könnte es beispielsweise auch als Endoskop ausgebildet sein.
Das Operationsmikroskop des Ausführungsbeispiels umfasst ein optisches
Subsystem 1 und ein elektronisches Subsystem 2. Im optischen Subsystem 1 betrachtet ein Betrachter 3 das Operationsfeld 4 durch einen ersten optischen Bildkanal, der eine erste Objektivoptik 11 , eine optische Überlagerungsvorrichtung 12 und eine erste Okularoptik 14 aufweist, sowie ein zum ersten optischen Bildkanal paralleler zweiter optischer Bildkanal, der eine zweite Objektivoptik 11', einen Strahlteiler 13 und eine zweite Okularoptik 14' aufweist. Die Überlagerungsvorrichtung 12 und/ oder der Strahlenleiter 13 können bspw. als teildurchlässiger Spiegel oder als Prismen realisiert sein. Die Objektivoptiken 11 und 11', die Überlagerungsvorrichtung 12 und der Strahlteiler 13, sowie die Okularoptiken 14 und 14' bilden das optische Subsystem 1 des Operationsmikroskops.
Weiterhin ist im optischen Subsystem 1 eine Videokamera 34 zum Erfassen des vom Strahlleiter 13 aus dem Strahlengang des zweiten optischen Beobachtungskanals ausgekoppelten optischen Sichtfeldbildes und zum Umwandeln dieses Sichtfeldbildes in ein elektronisches Sichtfeldbild vorhanden. Die Kamera 34 weist einen mit dem elektronischen Subsystem 2 verbundenes Signalsystem auf.
Zum Umwandeln eines elektronischen Einblendbildes in ein optisches Einblendbild ist im optischen Subsystem 1 ein Dateneinblend-Bildprojektor 32 (nachfolgend DE-Bildprojektor abgekürzt) vorhanden. Das von dem DE- Bildprojektor 32 generierte optische Einblendbild kann über die Überlagerungsvorrichtung 12 in den Strahlengang des ersten optischen Bildkanals eingeblendet werden. Als DE-Bildprojektor 32 können beispielsweise Durchlicht- oder Auflicht-LCD-Displays Anwendung finden oder Digital Mirror Devices (DMD). Zwischen dem Objektiv 11 und der Überlagerungsvorrichtung des optischen Subsystems 1 kann ein zudem Shutter 15 vorhanden sein, mit dem das optische Bild des ersten optischen Kanals zugunsten des vom DE-Bildprojektor 32 bereit gestellten Bildes ausgeblendet werden kann. Statt wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dem optischen Subsystem 1 können die Videokamera 34 und der DE- Bildprojektor 32 auch den elektronischen Subsystem 2 zugeordnet werden.
Das elektronische Subsystem 2 umfasst eine Verarbeitungseinheit (Prozessor) 22 mit einer damit verbundenen Videodaten- Eingangsschnittstelle 21 und mit einer ebenfalls mit der Verarbeitungseinheit 22 verbundenen Videodaten-Ausgangsschnittstelle 23. Ferner ist im elektronischen Subsystem eine mit der Verarbeitungseinheit 22 verbundene Bildüberlagerungseinheit 24 enthalten. Mit der Verarbeitungseinheit 22, der Eingangsschnittstelle 21 und der Ausgangsschnittstelle 23 ist außerdem Konfigurationsmodul 25 verbunden, welches wiederum mit einem Datenverwaltungsmodul 26 verbunden ist.
Das elektronische Subsystem 2 ist mit einem Videodaten-Eingang der Eingangsschnittstelle 21 an das optische Subsystem, nämlich den Signalausgang der Videokamera 34, angebunden, und mit je einem Videodaten-Ausgang der Ausgangsschnittstelle 23 an den DE-Bildprojektor 32, einen Operations-Bedienmonitor 36 und an ein Videodaten- Aufzeichnungsgerät 38 angebunden. Das elektronische Subsystem 2 stellt im vorliegenden Ausführungsbeispiel somit über seine Ausgangsschnittstelle 23 physisch drei elektronische Bildkanäle zur Verfügung, die in Fig. 1 ferner durch die Verbindung zwischen Schnittstelle 23 und Bildprojektor 32 (erster Bildkanal 29), die Verbindung zwischen Schnittstelle 23 und Bedienmonitor 36 (zweiter Bildkanal 27) und die Verbindung zwischen Schnittstelle 23 Videodaten-Aufzeichnungsgerät 38 (dritter Bildkanal 28) und dargestellt sind. Diesen physischen elektronischen Bildkanälen entspricht jeweils ein logischer Bildkanal, der durch die Verarbeitungseinheit 22 und weitere Komponenten des elektronischen Subsystems 2 verwaltet und angesprochen wird.
Im vorliegender Ausführungsformen stellt der erste Bildkanal 29 einen Datenübertragungskanal dar, wobei das zu projizierende Bild erst im Bildprojektor 32 erzeugt wird und die Ausgangsschnittstelle 23 lediglich die anzuzeigenden Daten in einem nichtgrafischen Datenformat liefert. Alternativ ist es jedoch auch möglich, das optisch einzukoppelnde Einblendbild von der Verarbeitungseinheit 22 elektronisch in einem Grafikformat auszugeben und erst im DE-Bildprojektor zu erzeugen.
Die Funktionsweise der Vorrichtung wird nachfolgend im Zusammenhang mit Fig. 2 und dem zugehörigen Verfahren erläutert. Fig. 2 zeigt einen schematischen Überblick über das Verfahren und seine Schritte. Betrachtet ein Operateur das Operationsfeld unter Auswahl eines bestimmten Sichtfeldes durch Einstellung des Operationsmikroskopes und seiner Optik, so teilt der Strahlenteiler 13 einen Teil des im Strahlengang auftretenden optischen Sichtfeldbildes heraus und lenkt es auf die Videokamera 34.
In Schritt 100 erfasst die Kamera 34 Einzelbilder, oder aus Halbbildern und/oder Vollbildern bestehende filmartige Bildfolgen, und liefert diese als elektronisches Sichtfeldbild in Form eines analogen oder digitalen Signals an den Videodaten-Eingang 21 , der die Daten voraufbereitet und das elektronische Sichtfeldbild an die Verarbeitungseinheit 22 zur Weiterverarbeitung weitergeleitet.
Die Verarbeitungseinheit 22 wählt dann in Schritt 110 eine vom Benutzer festgelegte Einblendekonfiguration aus, die im vorliegenden Beispiel einen ersten Satz von Anzeigedatenelementen mit Zusatzinformationen für den Operateur, einen zweiten Satz von Anzeigedatenelementen mit Zusatzdaten und Menüsteuerungselementen für den Bedienmonitor, und einen dritten Satz von Anzeigedatenelementen mit Zusatzinformationen für die Aufzeichnungsvorrichtung bestimmt. Hierbei können die Sätze von Zusatzinformationen und ggf. Bedienelementen mindestens teilweise unterschiedlich zueinander sein. Die Einblendekonfiguration kann dabei in einer Konfigurationsdatei oder einem gleichwertigen Konfigurationsspeicher abgelegt sein und in Schritt 110 ausgelesen werden. Zusätzlich kann vor Anwendung der gespeicherten Konfiguration die Verfügbarkeit der in der Konfiguration verwendeten Anzeigedatenelemente, die im Einblendbild in den eingeblendeten Datenanzeigen dargestellt werden sollen, geprüft werden, sowie auch die Verfügbarkeit der in der Konfiguration verwendeten elektronischen Bildkanäle 27, 28, 29. Ferner kann alternativ oder zusammen mit der festgelegten, gespeicherten Einblendekonfiguration auch eine Einblendekonfiguration während des Betriebs des Systems vom Benutzer festgelegt werden, die dann auch als festgelegte Einblendekonfiguration gespeichert werden kann. Dies wird unten mit Bezug auf Fig. 4 genauer beschrieben. Die folgenden Schrittfolgen 120 bis 140, 220 bis 240 und 320 bis 340 können parallel zueinander ausgeführt werden, oder in geeigneter Phorisierung abschnittsweise oder völlig sequentiell.
In Schritt 120 erzeugt die Verarbeitungseinheit 22 ein erstes elektronisches Einblendbild mit dem ersten Satz an Zusatzinformationen und gibt es in
Schritt 140 über den ersten Bildkanal 29 an den DE-Bildprojektor 32 aus.
Dieser erzeugt ein optisches Einblendbild, also ein Lichtmuster, das entsprechend über die optische Überlagerungsvorrichtung 12 in den
Strahlengang des ersten optischen Kanals eingespiegelt wird, so dass das optische Sichtfeldbild mit den eingeblendeten Zusatzinformationen erscheint.
In Schritt 220 erzeugt die Verarbeitungseinheit 22 ein zweites elektronisches Einblendbild mit dem zweiten Satz an Zusatzinformationen und Menü- Bedienelementen. Damit auf dem Bildmonitor 36 nicht allein das Einblendbild, sondern auch das optische Sichtfeldbild erscheint, überlagert die Bildüberlagerungseinheit 24 in Schritt 230 das elektronische Sichtfeldbild mit dem zweiten elektronischen Einblendbild. Das mit dem elektronischen Einblendbild überlagerte elektronische Sichtfeldbild wird nun in Schritt 240 von der Verarbeitungseinheit an die Ausgangsschnittstelle 23 weitergeleitet, die es über den zweiten elektronischen Bildkanal 27 an den Bedienmonitor 36 ausgibt.
In Schritt 320 erzeugt die Verarbeitungseinheit 22 ein drittes elektronisches Einblendbild, nunmehr mit dem dritten Satz an Zusatzinformationen, wie sie für die Videoaufzeichnung gewünscht sind. In Schritt 330 überlagert die Bildüberlagerungsvorrichtung 24 das erfasste elektronische Sichtfeldbild mit dem dritten Einblendbild. Die Verarbeitungseinheit 22 leitet nun in Schritt 340 das bei der Überlagerung entstandene elektronische Bild an die Ausgabeschnittstelle 23 weiter, von der es über den dritten elektronischen Bildkanal 28 an die Videoaufzeichnungseinrichtung 38 ausgegeben wird.
Alle erfassten, erzeugten und überlagerten Bilder können sowohl Einzelbilder sein, wie auch Halb- oder Vollbilder eines Videodatenstromes (z.B. I- und P-
Frames eines MPEG-2-Datenstromes). Bereitgestellte elektronische Bilder können in einem digitalen Bildformat, auch komprimiert, verwirklicht sein oder alternativ oder gleichzeitig als analoges Bildsignal vorliegen. Insbesondere hinsichtlich einer Menüsteuerung, die über das zweite Einblendbild verwirklicht ist, kann das Einblendbild abhängig vom Steuerungszustand der Verarbeitungseinheit 22 ständig wechseln.
Die Verarbeitungseinheit kann in Ausführungsformen verwirklicht sein, indem eine Video-Grabber-Einheit der Verarbeitungseinheit 22 das Videosignal mit dem Sichtfeldbild von der Eingangsschnittstelle 21 entgegennimmt, und dann die Halbbilder extrahiert. Nun können die Halbbilder in Vollbildspeichern der Verarbeitungseinheit 22 zu Vollbildern zusammengesetzt werden, wobei für jeden Bildkanal 27, 28, 29, über den ein spezifisches überlagertes Bild bereitgestellt werden soll, ein eigener Vollbildspeicher ausgebildet sein kann. Die Überlagerungseinheit kann einen Overlayspeicher enthalten, in den die Verarbeitungseinheit das erzeugte elektronische Einblendbild eingibt (wiederum ist je Bildkanal ein separater Speicher möglich), sodass die Überlagerungseinheit den Inhalt jeder der Overlayspeicher jeweils mit dem Inhalt des entsprechenden Vollbildspeichers kombinieren kann, um die eigentliche Überlagerung durchzuführen. Anschließend kann, um ein analoges Videosignal zu erhalten, eine Digital-/Analog-Wandlung durchgeführt werden, oder es können die Vollbilder MPEG-2-codiert werden und digital weitergegeben werden.
Fig. 3 zeigt Beispiele für ein Sichtfeldbild, Einblendbilder und entsprechende überlagerte Bilder.
Das Bild 50 stellt das optische Sichtfeldbild des Operateurs dar, wie er es völlig ohne Einblendungen durch das Mikroskop sehen würde. Dieses Bild ist somit visuell identisch mit dem elektronischen Sichtfeldbild, wie es über die Videokamera 34 gewonnen wurde. Für den Operateur wird ein erstes elektronisches Einblendbild 52 erzeugt, welches den ersten Satz von Zusatzinformationen (Datenanzeigefenster 53) beinhaltet. Dieses wird an den DE-Bildprojektor 32 weitergegeben, sodass bei Betrachtung des Operationsfeldes durch das Mikroskop insgesamt die Darstellung des Bildes 54 entsteht. Für den Bedienmonitor 36 wird entsprechend ein zweites elektronisches Einblendbild 62 erzeugt, welches den zweiten Satz Zusatzinformationen und Menü-Steuerungselemente 63 aufweist. Dieses Einblendbild wird elektronisch mit dem elektronischen Sichtfeldbild 50 verknüpft, sodass das überlagerte elektronische Bild 64 entsteht.
Für die Videoaufzeichnung wird analog ein drittes elektronisches Einblendbild 72 erzeugt, welches für die Aufzeichnung relavante Datenanzeigen 73 als dritten Satz Zusatzinformationen enthält. Auch hier wird das Einblendbild elektronisch mit dem elektronischen Sichtfeldbild 50 verknüpft, sodass das überlagerte elektronische Bild 64 entsteht.
Fig. 4 zeigt detailliert die Konfiguration oder Zuordnung von Zusatzinformationen (Anzeigedatenelementen) des Schrittes 110 in Fig. 2. Zunächst ermittelt das Konfigurationsmodul 25 in Schritt 112 die verfügbaren elektronischen Bildkanäle. Hierzu kann das Konfigurationsmodul 25 auf die Ausgangsschnittstelle 23 zugreifen. Ergebnis ist eine Auswahl von verfügbaren elektronischen Bildkanälen 27, 28, 29, über die mit elektronischen Einblendbildern überlagerte elektronische Sichtfeldbilder, oder nur Einblendbilder als solche, an andere Systemkomponenten oder nach außen, bereit gestellt werden können. Dann ermittelt das Konfigurationsmodul 25 in Schritt 114 die verfügbaren Anzeigedatenelemente. Hierzu kann es auf das Datenverwaltungsmodul 26 zugreifen, welches die Anzeigedatenelemente speichert und/oder verwaltet und/oder bereitstellt. Solche Anzeigedatenelemente können etwa aus vorangegangenen Mess-, Endoskopie- oder Bildgebungsverfahren stammen. Als Ergebnis erhält das Konfigurationsmodul 25 eine Auswahl von verfügbaren Anzeigedatenelementen, die für die Einblendung als Zusatzinformationen in Einblendbildern grundsätzlich zur Verfügung stehen.
Nun kann aus einer Konfigurationsdatei eine bestehende Zuordnung von Anzeigedatenelementen zu elektronischen Bildkanälen 27, 28, 29 abgerufen werden, die im Konfigurationsmodul oder im Datenverwaltungsmodul gespeichert sein kann. Anhand der Ermittlung verfügbarer Kanäle und Datenelemente kann das Konfigurationsmodul 25 prüfen, ob sich die Systemkonfiguration verändert hat und ob die gespeicherte Konfiguration anwendbar ist. Falls eine manuelle Zuordnung durch den Benutzer nicht vorgesehen ist, wird die Zuordnung durch das Konfigurationsmodul in Schritt 118 gemäß der Konfigurationsdatei vollzogen und es werden entsprechend in den Schritten 120ff., 220ff. und 320ff. die Einblendbilder erzeugt und überlagert.
Soll jedoch eine Zuordnung durch den Bediener erfolgen, so erzeugt das Konfigurationsmodul in Schritt 116 ein Auswahlmenü, welches als Einblendbild über einen der elektronischen Bildkanäle 27 beispielsweise an den Bedienmonitor geliefert wird. Die vom Benutzer am Bedienmonitor getroffenen Zuordnungen werden in Schritt 117 entsprechend vom Konfigurationsmodul 25 erfasst, und es wird entsprechend in Schritt 118 die Zuordnung vollzogen. Die vom Benutzer getroffenen Zuordnungen können dann in einer Konfigurationsdatei abgelegt werden.
Das vorliegende System und seine das Verfahren durchführenden funktionalen Einheiten können mindestens teilweise in Hardware, Software oder Kombinationen davon verwirklicht sein, beispielsweise unter Einsatz spezifischer Bildverarbeitungsprozessoren und -Karten und Embedded Software.
Ein zweites Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät ist in Figur 5 gezeigt. Die Figur zeigt ein Operationsmikroskop, das weitgehend dem in Figur 1 gleicht. Elemente, die mit solchen aus Figur 1 identisch sind, sind in Figur 5 mit denselben Bezugsziffern wie in Figur 1 bezeichnet und werden nicht noch einmal beschrieben.
Der einzige Unterschied des Operationsmikroskops aus Figur 5 zu dem Operationsmikroskop aus Figur 1 liegt darin, dass in Figur 5 in jedem optischen Bildkanal ein DE-Bildprojektor 32, 32' und eine Überlagerungsvorrichtung 12, 12' sowie eine Videokamera 34, 34' und ein Strahlteiler 13, 13' vorhanden sind. Die Strahlteiler 13, 13' sind dabei zwischen den Überlagerungseinrichtungen 12, 12' und den Objektivoptiken 11 , 11' angeordnet, so dass die Videokameras 34, 34' das optische Sichtfeldbild ohne eingeblendete Zusatzinformationen aufnehmen. Zudem ist im Vergleich zum Operationsmikroskop aus Figur 1 ein vierter elektronischer Bildkanal 41 vorhanden, der die Ausgabeschnittstelle 23 mit dem zweiten DE-Bildprojektor 32' verbindet. Dadurch wird das Einblenden von Zusatzinformationen in Form von stereographischen Einblendebildern möglich.
Zusätzlich zu den in den Aufführungsbeispielen dargestellten drei elektronischen Bildkanälen können auch weitere vorhanden sein. Andererseits kann die Erfindung aber auch mit lediglich zwei elektronischen Bildkanälen verwirklicht werden.
Als Periphheriegeräte, die über einen elektronischen Bildkanal an das elektronische Subsystem 2 angeschlossenen werden kann, kommen DE- Bildprojektoren, Monitore und Aufzeichnungsgeräte in Frage. Auch können mehrere optische Bildkanäle vorhanden sein, die jeweils, über einen eigenen elektronischen Bildkanal mit dem elektronischen Subsystem 2 verbunden sein können, um verschiedenen Betrachtern Einblendbilder mit unterschiedlichen Zusatzinformationen zur Verfügung zu stellen.
Das beschriebene System erlaubt, gleichzeitig eine Mehrzahl von verschiedenen Zusammenstellungen von Zusatzinformationen, wie Patientendaten, präoperative Operationsfeldaufnahmen, Datum, usw., frei und flexibel zu definieren, und diese Zusammenstellungen verschiedenen Darstellungskanälen zuzuordnen und das Operationssichtfeld mit den jeweils eingeblendeten Zusatzinformationen über die unterschiedlichen Darstellungskanäle anzuzeigen, aufzuzeichnen oder weiterzuverarbeiten. Hierdurch wird das System flexibel konfigurierbar, und sein Einsatzbereich wird ohne aufwändige technische Anpassungen erheblich erweitert. Bezugszeichenliste
1 Optisches Subsystem
2 Elektronisches Subsystem
3 Betrachter
4 Operationsfeld
11 , 11 ' Eingangsoptik
12, 12' optische Überlagerungsvorrichtung
13, 13' Strahlteiler
14, 14' Okularoptik
15, Shutter
21 Videodaten-Eingangsschnittstelle
22 Bildverarbeitungseinheit
23 Videodaten-Ausgangsschnittstelle
24 Bildüberlagerungseinheit
25 Konfigurationsmodul
26 Datenverwaltungsmodul
27 elektronischer Bildkanal
28 elektronischer Bildkanal
29 elektronischer Bildkanal
32, 32' DE-Bildprojektor
34, 34' Videokamera
36 Video-Aufzeichnungseinheit
38 Bedienmonitor
41 elektronischer Bildkanal
50 elektronisches Sichtfeldbild
52 elektronisches Einblendbild (Mikroskopie)
53 Datenanzeigefenster
54 überlagertes Bild (Mikroskopie)
62 elektronisches Einblendbild (Bedienmonitor)
63 Menüsteuerungselemente
64 überlagertes Bild (Bedienmonitor)
72 elektronisches Einblendbild (Videoaufzeichnung)
73 Datenanzeigen Video
74 überlagertes Bild (Videoaufzeichnung) 100 Erfassen Sichtfeldbild
110 Auswählen Einblendekonfiguration
112 Ermitteln verfügbarer Bildkanäle
114 Ermitteln verfügbarer Anzeigedatenelemente 116 Anbieten Auswahlmenü
117 Erfassen Benutzerauswahl
118 Zuordnen Anzeigedatenelemente 120 Erzeugen Einblendbild Mikroskopie 140 Bereitstellen überlagertes Bild an DES 220 Erzeugen Einblendbild Bedienmonitor
230 Überlagern Einblendbild und Sichtfeldbild
240 Bereitstellen überlagertes Bild an Bedienmonitor
320 Erzeugen Einblendbild Videoaufzeichnung
330 Überlagern Einblendbild und Sichtfeldbild 340 Bereitstellen überlagertes Bild an Video-Aufzeichnungseinheit

Claims

Ansprüche
1. Optisches Beobachtungsgerät (1 , 2) mit
wenigstens einem optischen Bildkanal (11 , 12, 14) zur Betrachtung eines optischen Sichtfeldbildes von einem Operationsfeld (4),
einer Verarbeitungseinheit (22) die dazu ausgebildet ist, ein erstes elektronischen Einblendbild (52, 62) zu erzeugen und das erste elektronische Einblendbild über einen ersten elektronischen Bildkanal (29) bereitzustellen
- einem über den ersten elektronischen Bildkanal (29) mit der
Verarbeitungseinheit (22) verbundenen optischen Dateneinblend- Bildprojektor (32) zum Generieren eines optischen Einblendbildes aus dem ersten elektronischen Einblendbild und zum Einblenden des generierten optischen Einblendbildes in das vom optischen Bildkanal (11 , 12, 14) erzeugte optische Sichtfeldbild,
einer Bilderfassungsvorrichtung (34) zur elektronischen Erfassung des optischen Sichtfeldbildes aus dem optischen Bildkanal (11 , 12, 14) und zum Erzeugen eines elektronischen Sichtfeldbildes, wobei die Bilderfassungsvorrichtung (34) derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass sie das optische Sichtfeldbild (50) ohne das durch den Dateneinblend-Bildprojektor (32) eingeblendete optische Einblendbild erfasst, und
wenigstens einem zweiten elektronischen Bildkanal (27, 28), welcher mit einem ein elektronischen Bildüberlagerungsmodul (24) verbunden ist, das dazu ausgebildet ist, das elektronische
Sichtfeldbild mit einem elektronischen Einblendbild zu überlagern und das elektronische Sichtfeldbild (64) mit dem überlagerten elektronischen Einblendbild über den zweiten elektronischen Bildkanal (27, 28) bereitzustellen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (22) dazu ausgestaltet ist, wenigstens ein zweites elektronisches Einblendbild zu erzeugen, und
die Verarbeitungseinheit (22) ein Konfigurationsmodul (25) aufweist oder mit einem ein Konfigurationsmodul (25) verbunden ist, welches dazu ausgebildet ist, eine Auswahl verfügbarer
Anzeigedatenelemente (53, 63, 73) bereitzustellen, und es ermöglicht, das erste elektronische Einblendbild und das zweite elektronische Einblendbild aus den Anzeigedatenelementen (53,
63, 73) jeweils frei zusammenzustellen und die elektronischen Einblendbilder unterschiedlichen elektronischen Bildkanälen (27,
28, 29) zuzuordnen.
2. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es einen ersten optischen Kanal (11 , 12, 14) und einen zum ersten parallelen zweiten optischen Kanal (11 ', 13, 14') aufweist, wobei der Dateneinblend-Bildprojektor (32) im ersten optischen Kanal (11 , 12, 14) und die Bilderfassungsvorrichtung (34,) im zweiten optischen Kanal (11', 13, 14') angeordnet ist.
3. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung (34) dem Dateneinblend-Bildprojektor (32) in Richtung auf das Operationsfeld (4) vorgelagert ist.
4. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es einen ersten optischen Kanal (11 , 12, 14), einen zum ersten parallelen zweiten optischen Kanal (11 ', 13, 14'), eine erste Bilderfassungsvorrichtung (34), eine zweite Bilderfassungsvorrichtung (34'), einen ersten Dateneinblend-Bildprojektor (32) und einen zweiten Dateneinblend-Bildprojektor (32') aufweist, wobei die Bilderfassungsvorrichtungen (34, 34') den Dateneinblend- Bildprojektoren (32, 32') in Richtung auf das Operationsfeld (4) vorgelagert sind.
5. Optisches Beobachtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektronische Einblendbild eine erste Auswahl von Anzeigedatenelemente (53) aufweist, und das zweite Einblendbild eine zweite Auswahl von Anzeigedatenelemente (63) aufweist, die mindestens teilweise von der ersten Auswahl von Anzeigedatenelemente (53) verschieden ist.
6. Optisches Beobachtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Sichtfeldbild und/oder das erste elektronische Einblendbild und/oder das zweite elektronische Einblendbild ein Bild einer Folge von Bildern ist, die eine Videosequenz bilden.
7. Optisches Beobachtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Konfigurationsmodul (25) gekoppeltes Datenverwaltungsmodul (26) enthalten ist, ausgebildet zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Anzeigedatenelementen (53, 63, 73).
8. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Konfigurationsmodul (25) ausgebildet ist, die Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente (53, 63, 73) durch Abfragen des Datenverwaltungsmoduls zu ermitteln.
9. Optisches Beobachtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Konfigurationsmodul (25) ausgebildet ist, mindestens ein Menüsteuerungselement (63) zu erzeugen und die Verarbeitungseinheit (22) ausgebildet ist, das Einblendbild unter Einschluss des Menüsteuerungselementes zu erzeugen.
10. Optisches Beobachtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch seine Ausgestaltung als Operationsmikroskop.
11. Verfahren zum Einblenden von elektronischen Einblendbildern in ein optisches Beobachtungsgerät (1 , 2), insbesondere in ein Operationsmikroskop, mit wenigstens einem optischen Bildkanal (11 , 12, 14) zur Betrachtung eines optischen Sichtfeldbildes von einem Operationsfeld
(4), einem ersten elektronischen Bildkanal (29) und wenigstens einem zweiten elektronischen Bildkanal (27, 28), einem mit dem ersten elektronischen Bildkanal (29) verbundenen optischen Dateneinblend- Bildprojektor (32) zum Generieren eines optischen Einblendbildes aus einem elektronischen Einblendbild und einer Bilderfassungsvorrichtung (34) zur elektronischen Erfassung des optischen Sichtfeldbildes, wobei die Bilderfassungsvorrichtung (34) derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass sie das optische Sichtfeldbild (50) ohne das durch den Dateneinblend-Bildprojektor (32) eingeblendete optische Einblendbild erfasst, mit den Schritten
- Erzeugen wenigstens eines ersten elektronischen Einblendbildes
(52, 62),
Generieren eines optischen Einblendbildes aus dem ersten elektronischen Einblendbild,
Einblenden des generierten optischen Einblendbildes in das optische Sichtfeldbild,
elektronisches Erfassen des optischen Sichtfeldbildes, wobei das optische Sichtfeldbild (50) ohne das durch den Dateneinblend- Bildprojektor (32) eingeblendete optische Einblendbild erfasst wird,
- Erzeugen eines elektronischen Sichtfeldbildes aus dem erfassten optischen Sichtfeldbild,
Überlagern des elektronischen Sichtfeldbildes mit einem elektronischen Einblendbild und
Ausgeben des mit dem elektronischen Einblendbild überlagerten elektronischen Sichtfeldbildes,
dadurch gekennzeichnet, dass
das elektronische Einblendbild, mit dem das elektronische Sichtfeldbild überlagert wird, einen zweites elektronisches Einblendbild ist, eine Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente (53, 63, 73) zur Verfügung gestellt wird und
jedes elektronische Einblendbild auf der Basis der zur Verfügung gestellten Anzeigedatenelemente (53, 63, 73) frei konfigurierbar ist
- jedes konfigurierte elektronische Einblendbild einem der
Bildkanäle (27, 28, 29) individuell zugeordnet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ferner die folgenden Schritte enthalten sind:
Ermitteln einer Auswahl verfügbarer elektronischer Bildkanäle (112),
Ermitteln einer Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente (1 14),
Bereitstellen der ermittelten Anzeigedatenelemente (114) und der ermittelten, Bildkanäle (112) zur freien Konfiguration der elektronischen Einblendbilder.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in das erste elektronische Einblendbild eine erste Auswahl von Anzeigedatenelemente (53) eingefügt wird und dass in das zweite elektronische Einblendbild eine zweite Auswahl von Anzeigedatenelemente (63) eingefügt wird, die mindestens teilweise von der ersten Auswahl von Anzeigedatenelemente (53) verschieden ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Sichtfeldbild und/oder das erste elektronische Einblendbild und/oder das zweite elektronische Einblendbild jeweils ein Bild einer Folge von Bildern ist, die eine
Videosequenz bilden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente (53, 63, 73) unter Erzeugung und Verarbeitung einer Abfrage erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Menüsteuerungselement erzeugt wird (116) und das Einblendbild unter Einschluss des Menüsteuerungselementes eingefügt wird.
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