DE4116385A1 - Stereoskopisches mikroskop - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stereoskopisches Mikroskop, das in der Augenheilkunde sowohl als Betrachtungsmikro­ skop mit relativ kleinen Bildausschnitten als auch bei Augenoperationen für die kontaktfreie Beobachtung eines relativ großen Bildausschnittes von einem frei bewegli­ chen Auge eines Patienten, insbesondere des Augenhin­ tergrundes, verwendbar ist, im wesentlichen bestehend aus einer Objektivanordnung, vorzugsweise einem Ver­ größerungswechsler, einer Okularanordnung, beispiels­ weise in Form eines Fernrohr-Tubus-Okulars für jedes Auge des Beobachters, einem Prismen- und Linsensystem zwischen der Objektivanordnung und der Okularanordnung zur Umkehr und parallelen Ausrichtung der beiden aus der Okularanordnung kommenden Strahlengänge, einem Ge­ häuse zur Aufnahme aller Funktionselemente und Bedien­ einrichtungen und einer entfernbaren Feldlupe in der optischen Achse des Mikroskops in einer Vorsatzeinrich­ tung zwischen der Objektivanordnung und dem Auge des Patienten.

Aus der DE-Offenlegungsschrift 38 26 069 ist bereits ein stereoskopisches Mikroskop für den gleichen Zweck bekannt. Ein darin zwischen dem Objektiv- und der Okularanordnung im stereoskopischen Strahlengang wahl­ weise einschiebbares Umkehrsystem aus einer Anzahl von miteinander räumlich verbundenen Prismen sorgt dafür, daß ein vom Mikroskop bereitgestelltes, seitenverkehr­ tes und kopfstehendes Bild so umgekehrt wird, daß ein aufrecht stehendes, stereoskopisch richtiges Bild in die Augen des Beobachters gelangt.

Durch eine solche Prismenanordnung wird zwar eine ge­ drängte Baulänge des gesamten Mikroskops gewährleistet; es ist aber nachteilig, daß das Umkehrsystem im Innern des Mikroskops angeordnet ist; dies erfordert einen er­ heblichen Bauaufwand und bereitet auch fertigungstech­ nische Probleme, weil sichergestellt sein muß, daß das Umkehrsystem im Strahlengang und zu diesem exakt orien­ tiert angeordnet sein muß.

Hingegen ist in der DE-PS 36 08 515 ein Operationsmi­ kroskop beschrieben, bei dem eine Vorsatzeinrichtung mit Hilfe einer Schnellwechsel-Einrichtung problemlos anschließbar ist, etwa durch einen Bajonettverschluß. Eine derartige Vorsatzeinrichtung erlaubt die kontakt­ freie Beobachtung eines frei beweglichen Auges eines Patienten, sie ist mindestens zweiteilig aus koaxialen, oder rotationssymmetrischen, zueinander axial ver­ schiebbaren Gehäuseteilen ausgeführt und weist an ihrer dem Auge des Patienten zugekehrten Seite eine Feldlupe auf, die beispielsweise so lange in der optischen Achse verschoben wird, bis der Augenhintergrund in den Augen des Beobachters abgebildet wird. Wird eine solche Vor­ satzeinrichtung in Verbindung mit dem oben be­ schriebenen Umkehrsystem verwendet, dann bietet das Operationsmikroskop dem Operateur ein relativ gering vergrößertes, aber großflächiges Umfeld in stereosko­ pisch richtiger Betrachtung.

Allerdings kann es bei dieser Einrichtung geschehen, daß die Feldlupe bei der Scharfeinstellung verse­ hentlich an das Auge des Patienten anstößt; für diesen Fall ist in der vorbekannten Ausführung die Halterung der Feldlupe teleskopartig mit ganz geringer Kraft ver­ schiebbar. Obwohl damit keine Schäden beim Patienten mehr zu befürchten sind, muß doch ein erheblicher Auf­ wand getrieben werden, um dabei eine genügende Sicher­ heit zu erreichen.

Die Erfindung hat sich demzufolge die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bekannten Mikroskope zu vermeiden und statt dessen ein sowohl für die reine untersuchende Be­ obachtung als auch für die Sichtkontrolle bei operati­ ven Eingriffen geeignetes Gerät der eingangs näher be­ zeichneten Art anzugeben, das einfach aufgebaut und be­ quem handhabbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Feldlupe und der Objektivanordnung in der Vorsatzeinrichtung eine Umkehroptik aus einer oder meh­ reren Linsen so vorgesehen ist, daß zwischen der Um­ kehroptik und der Objektivanordnung ein reelles Bild des von der Feldlupe zwischen dieser und der Umkehrop­ tik erzeugten Bildes abgebildet wird.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale enthalten die Un­ teransprüche.

Die Verwendung einer Umkehroptik aus mehreren Linsen ist zwar bei einem Erdfernrohr aus dem Buch "Hecht, Op­ tik, Bonn 1989, S. 206, Abb. 5103" und dem zugehörigen Text bereits bekannt; sie ist jedoch ebenso wie das Umkehrsystem aus der DE-Offenlegungsschrift 38 26 069 zwischen dem Objektiv und dem Okular angeordnet, so daß bei ihrem wahlweisen Einschub an diese Stelle die glei­ chen Probleme auftreten, wie sie oben ausführlich dar­ gelegt worden sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung hingegen in einer Vorsatzeinrichtung bietet mehrere Vorteile. So besteht die Vorsatzeinrichtung zunächst zumeist aus fertigungstechnisch günstigen rotationssymmetrischen Teilen. Eine solche Vorsatzeinrichtung ist aber zudem bei auch für Operationen vorgesehenen Mikroskopen aus den oben dargelegten Gründen sowieso erforderlich, so daß eigentlich von einer separaten, zusätzlich erfor­ derlichen Baugruppe zur Realisierung der Erfindung, nämlich für die stereoskopisch korrekte Abbildung, gar nicht die Rede sein kann. Vielmehr ist lediglich inner­ halb einer bereits zwingend vorhandenen Baugruppe die Anbringung eines zusätzlichen Funktionselementes erfor­ derlich.

Besonders vorteilhaft ist es auch, daß die einmal ein­ gestellte Feldlupe nicht mehr verschoben werden muß, weil sich Korrekturen, beispielsweise wegen Fehlsich­ tigkeit des Patienten, durch Längsverschiebung der Um­ kehroptik oder eines Teiles davon allein bewerkstelli­ gen lassen. Es kann deshalb auch gegebenenfalls darauf verzichtet werden, daß die Feldlupe verschiebbar ist.

Die Verknüpfung der erfindungsgemäßen Anordnung schließlich mit einer in charakteristischer Weise in­ stallierten Lichtquelle gestattet eine reflexionsfreie Beleuchtung des Operationsfeldes unter einem gegebenen­ falls gegenüber dem Bildfeldwinkel größeren Winkel des Lichtkegels, so daß das gesamte Bildfeld genügend be­ leuchtet ist.

Weitere Vorteile und die näheren Einzelheiten der Er­ findung werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Mikroskop in stark schematisierter Darstellungsweise in der Übersicht,

Fig. 2 den Strahlengang entsprechend der Anordnung gemäß Fig. 1 im Bereich der Vorsatzeinrichtung mit einer einzigen Linse für die Umkehroptik,

Fig. 3 eine Anordnung wie in Fig. 2, jedoch mit zwei Linsen für die Umkehroptik,

Fig. 4 eine Variante zu den Anordnungen der Fig. 2 und 3 mit einem Prismensystem für die Umkehr­ optik,

Fig. 5 am Beispiel einer Einrichtung entsprechend Fig. 3 die Anordnung einer Lichtquelle im Strahlengang und

Fig. 6 die Abbildung von Beobachtungs- und Beleuch­ tungsstrahlen gemäß Fig. 5 in der Pupille des zu untersuchenden Auges.

Ein stereoskopisches Mikroskop nach der Erfindung be­ steht zunächst gemäß Fig. 1 aus einem Gehäuse 1 mit ei­ ner Objektivanordnung 2, die hier durch eine einzige Linse veranschaulicht ist, aber auch aus einem ganzen System bikonkaver und/oder bikonvexer Linsen bestehen kann, etwa aus dem eigentlichen Objektiv und einer Re­ duzierlinse. Eine Okularanordnung 3 besteht aus zwei Fernrohr-Tubus-Okularen für die stereoskopische Be­ trachtung mittels der Augen 4 eines Beobachters. Ein Prismen- und Linsensystem 5 dient der Bildumkehr und der parallelen Ausrichtung der beiden aus der Okularan­ ordnung 3 kommenden Strahlengänge 6 und befindet sich zwischen der Okularanordnung 3 und einem Vergrößerungs­ wechsler 7, der seinerseits im Gehäuse 1 zwischen der Objektivanordnung 2 und der Okularanordnung 3 vorgese­ hen ist. Alle diese Funktionselemente sind allgemein bekannt, müssen deshalb im einzelnen nicht näher be­ schrieben werden und können im übrigen im Rahmen des Standes der Technik vielfältig variiert werden.

Das erfindungsgemäße Mikroskop ist ferner mit einer Vorsatzeinrichtung 8 ausgestattet, die am Gehäuse 1 so befestigt ist, daß sie in Richtung der optischen Achse 10 verschiebbar ist, was durch einen Richtungspfeil 81 angedeutet wird. Es versteht sich, daß es günstig ist, wenn die Vorsatzeinrichtung 8 mit einem Schnellver­ schluß am Gehäuse 1 befestigt ist. In jedem Fall muß sie aber längsverschiebbar sein.

Die Vorsatzeinrichtung 8 enthält eine Feldlupe 82, die zur Feldeinstellung des vom Auge 9 des Patienten proji­ zierten Bildes in der Bildebene B1 dient.

Eine Umkehroptik 83 bildet das reelle Bild der Bildebene B1 in der Bildebene B2 ab, wobei das seiten- und höhenverkehrte Bild der Bildebene B1 in ein stereo­ skopisch korrektes, seiten- und höhenrichtiges Bild in der Bildebene B2 umgekehrt wird. Die Umkehroptik 83 kann dabei - wie in der Zeichnung - aus einer einzelnen Linse, sie kann aber auch aus einem ganzen Linsensystem bestehen; sie ist im Sinne des Richtungspfeiles 84 in­ nerhalb der dabei feststehenden Vorsatzeinrichtung 8 längs der optischen Achse 10 bewegbar, so daß bei fest­ stehender Feldlupe 82 Fehlsichtigkeiten des Auges 9 des Patienten ausgeglichen werden können.

Der Strahlengang im Bereich der Vorsatzeinrichtung 8 ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt, wobei die Umkehr­ optik 83 aus einer einzigen Linse L2 besteht. Eine Linse L1 stellt die Feldlupe 82 dar, eine Linse L4 ver­ anschaulicht die Objektivanordnung 2. Eine weitere Linse L3 dient zur optischen Adaption des Strahlengan­ ges an das Mikroskop. Die Linse L1 bildet ein Bild in der Bildebene B1 ab, das durch Verschieben der Linse L2 fokussiert werden kann, wie bereits in Fig. 1 gezeigt ist. Der Abstand zwischen dem Auge 9 des Patienten und der Linse L1 bleibt dabei unverändert.

In der Anordnung der Fig. 3 ist lediglich gegenüber Fig. 2 die Linse L2 durch zwei Linsen L21 und L22 er­ setzt. Die Brennebene der Linse L21 fällt mit der Bildebene B1 zusammen, so daß deren Bild ins Unendliche abgebildet wird; andererseits bildet die Linse L22 die­ ses aus dem Unendlichen kommende Bild in ihrer Brennebene ab, die damit mit der Bildebene B2 zusammen­ fällt. Wie der Richtungspfeil 84 andeutet, genügt zur Fokussierung, daß die Linse L21 axial verschiebbar ist, so daß auch hier der Abstand der Linse L1 zum Auge 9 des Patienten konstant verbleibt.

Die Anordnung der Fig. 3 hat den zusätzlichen Effekt, daß sich der Abbildungsmaßstab zwischen den Bildebenen B1 und B2 nicht verändert, wenn die Linse 21 längsver­ schoben wird. Durch die Wahl eines geeigneten Verhält­ nisses der Brennweiten der Linsen L21 und L22 in Abhän­ gigkeit von der als Feldlupe 82 verwendeten Linse L1 ist es deshalb auch möglich, einen Abbildungsmaßstab von 1 : 1 für die gesamte Anordnung herzustellen. Daraus ergeben sich Vorteile für die Stereopsis, und die Ver­ größerung des Mikroskops kann genauer angegeben werden.

Das Linsensystem L2 bzw. L21 und L22 der Fig. 2 und 3 ist in einer etwas veränderten Anordnung in der Fig. 4 durch ein Prismensystem P ersetzt. Die vollständige Um­ kehr des Bildes in der Bildebene B1 in die Bildebene B2 erfolgt entweder durch Ausnutzung der Totalreflexion an den reflektierenden Flächen des Prismensystems P, durch Reflexion an verspiegelten Flächen oder durch Kombina­ tion beider Effekte. Die konstruktiven Einzelheiten dazu sind dem Fachmann geläufig, so daß sie in der Zeichnung weggelassen sind; allerdings ist darauf zu achten, daß die Bildebene B2 nicht in eine Reflexions­ fläche oder in eine Kittfläche fällt, um die Bildquali­ tät nicht zu vermindern. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn im Prismensystem P kein Versatz zwischen ein- und ausfallendem Strahl erfolgt; geeignet hierzu sind Prismen nach Abbe-König, Schmidt-Pechan, Amici, Cranz und andere. Zur Begrenzung des Strahlen­ bündels kann eine (in Fig. 4 nicht aufgeführte) Feld­ linse eingesetzt werden.

Die Anordnung der Fig. 3 ist in derjenigen der Fig. 5 noch um eine Lichtquelle in der Lichtquellen-Bildebene BLQ erweitert; die beiden Teilbilder von Fig. 5 veran­ schaulichen dabei durch die Darstellung zweier ver­ schiedener Strahlengänge der Beleuchtung die mögliche großflächige Ausleuchtung des Augenhintergrundes im Auge 9 des Patienten. Im ersten Teilbild ist zur besse­ ren Übersicht auch noch ein Mikroskop-Strahlengang ein­ getragen.

Unter der Voraussetzung, daß der Abstand der Pupille des Auges 9 zur Linse L1 größer ist als die zugehörige Schnittweite der Linse L1, entsteht bildseitig der Linse L1 zwischen der Bildebene B1 und der Linse L21 ein Abbild der Iris des Auges 9. An diese Stelle ist die Lichtquellen-Bildebene BLQ gelegt. Die hier pla­ zierte, originäre oder abgebildete Lichtquelle LQ ist so angeordnet, daß sich ihr Bild auf der Hornhaut des Auges 9 entsprechend Fig. 6 nicht mit den Abbildungen der Pupillen des Mikroskops schneidet.

Claims (19)

1. Stereoskopisches Mikroskop, das in der Augenheil­ kunde sowohl als Betrachtungsmikroskop mit relativ kleinen Bildausschnitten als auch bei Augenoperationen für die kontaktfreie Beobachtung eines relativ großen Bildausschnittes von einem frei beweglichen Auge eines Patienten, insbesondere des Augenhintergrundes, ver­ wendbar ist, im wesentlichen bestehend aus

• - einer Objektivanordnung,
• - vorzugsweise einem Vergrößerungswechsler,
• - einer Okularanordnung, beispielsweise in Form eines Fernrohr-Tubus-Okulars für jedes Auge des Beobachters,
• - einem Prismen- und Linsensystem zwischen der Objek­ tivanordnung und der Okularanordnung zur Umkehr und parallelen Ausrichtung der beiden aus der Okularanord­ nung kommenden Strahlengänge,
• - einem Gehäuse zur Aufnahme aller Funktionselemente und Bedieneinrichtungen und
• - einer entfernbaren Feldlupe in der optischen Achse des Mikroskops in einer Vorsatzeinrichtung zwischen der Objektivanordnung und dem Auge des Patienten,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Feldlupe (82) und der Objektivanordnung (2) in der Vorsatzeinrichtung (8) eine Umkehroptik (83) so vorgesehen ist, daß zwi­ schen der Umkehroptik (83) und der Objektivanordnung (2) ein reelles Bild (B2) des von der Feldlupe (82) zwischen dieser und der Umkehroptik (83) erzeugten Bil­ des (B1) abgebildet wird.

2. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehroptik (83) von einem Re­ flexionssystem gebildet wird.

3. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehroptik (83) von einem Prismensystem (P) unter Ausnutzung der Totalre­ flexion gebildet wird.

4. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehroptik (83) von einem System von verspiegelten Flächen gebildet wird.

5. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehroptik (83) von einem Prismensystem (P) in Verbindung mit einem System von verspiegelten Flächen gebildet wird.

6. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehroptik (83) aus einer ein­ zigen Linse (L2) besteht.

7. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehroptik (83) aus mehreren Linsen (L21; L22) besteht.

8. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehroptik (83) inner­ halb der Vorsatzeinrichtung (8) und relativ zu deren Gehäuse in der optischen Achse (10) des Mikroskops längsbeweglich ist.

9. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (L2, L21) ein­ zeln längsbeweglich sind.

10. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Umkehrop­ tik (83) und der Feldlupe (82) befindliche Brennebene der Umkehroptik (83) mit dem von der Feldlupe (82) er­ zeugten Bild (B1) zusammenfällt.

11. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der zwischen der Umkehr­ optik (83) und der Feldlupe (82) befindlichen Brennebene eine Feldlinse vorgesehen ist.

12. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Umkehroptik (83) eintretenden mit den zugehörigen aus ihr austretenden Strahlen fluchten.

13. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zwischen der Umkehroptik (83) und der Feldlupe (82) befindlichen Brennebene und der Umkehroptik (83) eine Lichtquelle vorgesehen ist, die vom Mikroskop im Auge (9) des Pati­ enten abgebildet wird.

14. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine reale Lichtquelle vor­ gesehen ist.

15. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild einer realen Lichtquelle vorgesehen ist.

16. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild der Lichtquelle auf der Hornhaut des Auges (9) nicht von den darauf ebenfalls abgebildeten Pupillen des Mikroskops über­ schnitten ist.

17. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Feld­ lupe (82) vergütet sind.

18. Stereoskopisches Mikroskop nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsatzeinrichtung (8) sterilisierbar ist.