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WO2019038386A1 - VORRICHTUNG ZUR AKTORISCHEN VERSTELLUNG DER VERGRÖßERUNGSSTUFEN EINES VERGRÖßERUNGSWECHSLERS - Google Patents

VORRICHTUNG ZUR AKTORISCHEN VERSTELLUNG DER VERGRÖßERUNGSSTUFEN EINES VERGRÖßERUNGSWECHSLERS Download PDF

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WO2019038386A1
WO2019038386A1 PCT/EP2018/072787 EP2018072787W WO2019038386A1 WO 2019038386 A1 WO2019038386 A1 WO 2019038386A1 EP 2018072787 W EP2018072787 W EP 2018072787W WO 2019038386 A1 WO2019038386 A1 WO 2019038386A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnification
changer
control unit
user
level
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/072787
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
David GOLZ
Dietrich Martin
Ingo Koschmieder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Meditec AG
Original Assignee
Carl Zeiss Meditec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Meditec AG filed Critical Carl Zeiss Meditec AG
Priority to CN201880054727.4A priority Critical patent/CN111031892B/zh
Priority to US16/638,571 priority patent/US11953667B2/en
Priority to JP2020505205A priority patent/JP7274456B2/ja
Publication of WO2019038386A1 publication Critical patent/WO2019038386A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/02—Objectives
    • G02B21/025—Objectives with variable magnification
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/13—Ophthalmic microscopes
    • A61B3/135—Slit-lamp microscopes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/0075—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes provided with adjusting devices, e.g. operated by control lever
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
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    • 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
    • A61B90/20—Surgical microscopes characterised by non-optical aspects
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0012—Surgical microscopes

Definitions

  • the present invention relates to a device with which the magnification levels, in particular of a magnification changer based on Galilean telescope systems, can be adjusted in an actuator.
  • the component realizing the change in magnification of slit lamps and surgical microscopes is preferably arranged in a collimated region of the beam path.
  • Most of this component consists of a cylindrical element with three or more passes, which are brought by rotation in the beam path.
  • the cylindrical element has a free, direction-independent passage, which corresponds to the magnification factor of 1.
  • At least two optical elements are each arranged so that they form a Galilean telescope.
  • the beam path is directionally used either to a (parallel) widening or (parallel) cross-sectional reduction of the beam, which is synonymous with an enlargement or reduction of the image.
  • the passageways with Galilean telescope systems are thus directional and provide two magnification levels.
  • the disadvantage here is that it is not possible with a 5-speed changer, by continuous rotation (in one direction) to achieve an ascending or descending sequence of magnifications.
  • For continuously increasing or decreasing magnification steps at least one change requires a double step and then a reversal of the direction of rotation 1 shows the schematic representation of the control knob 1 of a magnification changer of a slit lamp.
  • the numerical values present on the control knob 1 are intended to illustrate merely increasing or decreasing magnification levels and do not correspond to the actual, optical magnification values. From Figure 1 it can be seen that the control knob 1 for a gradual increase in the magnification of 5 to 8 and further to turn 12 stepwise left around. From stage 12 to stage 20, a double step and from stage 20 to stage 32 a reversal step (ie clockwise) is required to get to the appropriate magnification with the fewest switching operations. This is to be expressed by the dark gray arrows 2.
  • magnification changer For a gradual reduction in magnification also a double step and a direction reversal are required, but between other magnification levels, which is expressed by the light gray arrows 3. This leads to the situation that most operators do not know how to move the magnification changer to increase the field of view or increase the resolution.
  • magnification changers on slit lamps and surgical microscopes with eyepieces, this leads to the fact that the operators simply try and sometimes even immediately achieve the desired change. Or, the operators look at the magnification changer to bring it into the correct position.
  • ARVO Vision and Ophthalmology Research Association
  • a remote-controlled stereo slit lamp for patients in inaccessible areas was presented [1].
  • a slit lamp from Carl Zeiss Meditec AG was modified to implement a motorized movement mechanism.
  • the angle of incidence, width, height, intensity and magnification of the gap were controlled by a computer system.
  • the pictures or videos taken by a camera could be displayed in real time via an integrated graphical user interface and transmitted via local network, internet and satellite.
  • FIG. 2 shows the user interface of a remote-controlled slit lamp according to [2]. While the figure above shows the entire user interface 4, the figure below only shows the magnification 5 setting options. It can be seen that the magnification levels do not form a continuous ascending order 6. This makes operation on site difficult and is associated with the disadvantages already mentioned.
  • the present invention has for its object to develop a solution for the simplification of the Aktorischen adjustment of the magnification levels of an optical magnification changer.
  • the magnification change for the operator should be as simple and intuitive.
  • the solution for slit lamps or surgical microscopes, especially those with eyepieces and / or on Galileo telescope systems based systems should be suitable.
  • magnification changer has a sensor for transmitting the currently existing magnification level to a control unit that in the control unit, an assignment of existing magnification changer magnification levels to one of the size ordered order of the magnification levels is provided that for the user controls for selecting a magnification level are present and connected to the control unit and that the magnification changer for adjusting the user selected via the controls magnification stage has an actuator for receiving corresponding control signals to the control unit connected is.
  • the present invention relates to a device with which the magnification levels can be actuated adjusted.
  • the solution is intended in particular for magnification changers on slit lamps and surgical microscopes with eyepieces, they can in principle also be used in other ophthalmological devices or devices from other technical fields.
  • the device is also suitable for magnification changers based on Galilean telescope systems. The invention will be described in more detail below with reference to exemplary embodiments.
  • the proposed device is used for the actuator adjustment of the magnification levels, in particular a magnification changer based on Galilean telescope systems.
  • the magnification changer has a sensor for transmitting the currently existing magnification level to a control unit and an actuator for setting the magnification level selected by the user via the operating elements.
  • the sensor continuously monitors the set magnification and this is the control unit absolute (preferred) or provided as a relative value.
  • the detection of the absolute position has the advantage that when switching on the entire device, the current position of the magnification changer is known immediately. In addition, it is in the detection of the absolute position no matter which magnification level was previously active and also whether the adjustment was actuarial or manual.
  • an "orienteering run” is required after the device has been switched on, and sometimes from time to time, to determine the relative position of the magnification changer to a fixed mark monitor and transmit to the control unit.
  • an assignment of the sensor value to each magnification stage is combined in the control unit together with the sequence of the possible connections. graduation levels deposited. This assignment contains the number of switching steps required to reach the next larger or smaller magnification state.
  • the controls for selecting a magnification level available to the user are connected to the control unit.
  • the control unit transmits a control signal to the actuator present on the magnification changer from the magnification stage detected by the sensor, the enlargement stage selected by the user via the operating elements and the assignment of the enlargement stages present at the magnification changer to a sequence arranged according to size. so that it sets the user selected new magnification level.
  • the user For a change in the visual impression, the user only needs to decide whether he needs a larger field of view or a higher magnification (thus smaller field of view). Accordingly, he actuates the control so that the control unit generates a corresponding control signal, transmitted to the actuator of the magnification changer and is set as a function of the control signal either the next smaller or next larger magnification level.
  • the magnification changer has a one-to-one magnetic coding for each existing magnification stage.
  • the sensor for transmitting the currently existing magnification level to the control unit in this case may be a sensor or several sensors based on the HALL effect. This makes it possible to detect the absolute position with the advantages already mentioned.
  • the magnetic coding can be made such that the magnets to be detected z. B. alternately arranged with different polarity and different mounting depth on only one track and the Hall sensor, the different magnetic flux densities are detected.
  • magnification levels it is also possible to use optical (for example forked or reflex couplers) or inductive couplers.
  • control unit which contain the further method after reaching the respective end positions.
  • the system may provide the user with an audible or visual feedback that the end has been reached.
  • a further advantageous embodiment relates to the controls for the user.
  • the user can, for example, to select a magnification level only one control available, two controls or functions for "larger” and “smaller” or it is available to him for each zoom level, a separate control available.
  • the operating element it should be possible for the operating element to be actuated several times in order to change the magnification by more than one level. Sensor, control unit and actuator should be able to realize this immediately in succession.
  • magnification level Using separate controls for each magnification level, it would be possible for the user to directly select the magnification level they desire rather than just incrementally adjust.
  • switches As a control here are switches, buttons, knobs, foot pedals or joysticks and touchpads use.
  • a further advantageous embodiment relates to the present at the magnification changer actuator.
  • the actuator for the adjustment of the magnification changer is preferably an electric motor, which is attached directly or via a gear to the shaft and is designed so that this (preferably) can also be moved by hand. But it is also possible that the actuator as a round linear or traveling wave motor is part of the magnification changer and manual adjustment is not possible.
  • the sensor for detecting the absolute position of the magnification changer is integrated into the actuator.
  • the actuator control can be designed so that the actuator shuts off after reaching the selected magnification stage, supplied with a different voltage from the operating voltage auxiliary voltage or remains fully covered.
  • the senor is formed on the magnification changer, to also detect movements made manually and to transmit the currently existing magnification level to the control unit. This has the advantage that even with a manual adjustment of the magnification changer whose absolute position is detected and transmitted to the control unit.
  • a further advantageous embodiment relates to the control unit which is designed to generate from the currently existing magnification level, the magnification level selected by the user via the operating elements and the assignment stored in the control unit corresponding control signals and to transmit to the actuator.
  • control unit is further configured to document the performed magnification change or the end position reached for the user by optical, acoustic or the like signaling.
  • the current magnification level can be displayed via an additional imaging unit.
  • the magnification changer of the invention is based on a free and two passes, each with a Galilean telescope system, which are arranged offset approximately 60 ° and can be brought by a rotational movement in the beam path but also with only exactly 2 passes (z. B. 1x free, 1x with optics) or more than a total of 3 passes.
  • the free passage is present twice (both backwards and forwards) without any associated benefit.
  • the magnification changer has a or a plurality of optical elements, which are selectively introduced into the free passage when the changer is oriented in one direction or not, when the changer is oriented in the other direction.
  • This makes it possible to make the free passage of the magnification changer optically active at least in one direction. Therefore, it is possible, for example, to extend the usual discrete magnification levels of a triple or five-fold magnification changer by an additional step.
  • Advantageously z. B. to a particularly high magnification or a large field of view.
  • the introduction of the optical or additional elements is enabled or prevented depending on the direction of the changer. This can be achieved by evaluating the position via the sensor and control unit or by simple measures by means of mechanical components that activate and deactivate the optical element when passing by, for example via pinion, cam, gravity or spring elements.
  • the insertable into the free passage of the magnification changer optical element is in this case z.
  • the solution according to the invention provides a device with which the magnification levels of a magnification changer based on Galileo telescope systems can be adjusted in an actuator.
  • the device is characterized in that the magnification change for the operator is simple and intuitive.
  • the range of available magnifications or field of view diameters can be extended by an additional step by utilizing one of the two free transmission directions with a selective optical effect.
  • the particular advantage of the device is the fact that the user of slit lamps or surgical microscopes with eyepieces can make the magnification change, without averting his view of the eyepieces and thus the eye to be examined. If he has considered whether he needs a larger field of view or a higher magnification, he actuates the corresponding control element.
  • the solution described here can also be transferred to systems in which cameras are used instead of the eyepieces and the image is displayed on a monitor.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit der die Vergrößerungsstufen, insbesondere auch eines auf Galilei-Fernrohr-Systemen basierenden Vergrößerungswechslers motorisch verstellt werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verfügt der Vergrößerungswechsler über einen Sensor zur Übertragung der aktuell vorhandenen Vergrößerungsstufe an eine Steuereinheit, in der Steuereinheit eine Zuordnung der am Vergrößerungswechsler vorhandenen Vergrößerungsstufen zu einer der Größe nach geordneten Reihenfolge der Vergrößerungsstufen hinterlegt ist. Für den Nutzer sind zum Wählen einer Vergrößerungsstufe mit der Steuereinheit verbundene Bedienelemente vorhanden. Zum Einstellen der vom Nutzer über die Bedienelemente gewählten Vergrößerungsstufe verfügt der Vergrößerungswechsler über einen Aktor, der zum Empfangen entsprechender Steuersignale mit der Steuereinheit verbunden ist. Mit der Vorrichtung können Vergrößerungsstufen, insbesondere auch eines auf Galilei-Fernrohr-Systemen basierenden Vergrößerungswechslers motorisch verstellt werden. Die Lösung ist zwar insbesondere für Spaltlampen und Operationsmikroskope mit Okularen vorgesehen, ist aber auch bei anderen ophthalmologischen Geräten oder Geräten anderer technischer Gebiete anwendbar.

Description

Vorrichtung zur aktorischen Verstellung der Vergrößerungsstufen eines Vergrößerungswechslers
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit der die Vergrößerungsstufen, insbesondere eines auf Galilei-Fernrohr-Systemen basierenden Vergrößerungswechslers aktorisch verstellt werden können.
Aus dem Stand der Technik sind hierzu zahlreiche technische Lösungen bekannt.
So ist beispielsweise die den Vergrößerungswechsel an Spaltlampen und Operationsmikroskopen realisierende Komponente vorzugsweise in einem kollimier- ten Bereich des Strahlengangs angeordnet. Meist besteht diese Komponente aus einem zylinderförmigen Element mit drei oder mehr Durchgängen, die durch drehen in den Strahlengang gebracht werden. In der Regel verfügt das zylinderförmige Element über einen freien, richtungsunabhängigen Durchgang, der dem Vergrößerungsfaktor 1 entspricht.
In den anderen vorhandenen Durchgängen sind jeweils mindestens zwei optische Elemente so angeordnet, dass diese ein Galilei-Fernrohr bilden. Bei einem Galilei-Fernrohr wird der Strahlengang richtungsabhängig entweder zu einer (parallelen) Aufweitung oder (parallelen) Querschnittsverringerung des Strahlenbündels genutzt, was gleichbedeutend mit einer Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Abbildes ist. Die Durchgänge mit Galilei-Fernrohr-Systemen sind somit richtungsabhängig und liefern jeweils zwei Vergrößerungsstufen.
Nachteilig ist hierbei allerdings, dass es bei einem 5fach-Wechsler nicht möglich ist, durch kontinuierliches Drehen (in eine Richtung) eine auf- oder absteigende Folge von Vergrößerungen zu erreichen. Für kontinuierlich steigende oder fallende Vergrößerungsstufen werden bei mindestens einem Wechsel ein Doppelschritt und dann eine Umkehr der Drehrichtung benötigt Hierzu zeigt die Figur 1 die schematische Darstellung des Bedienknopfes 1 eines Vergrößerungswechslers einer Spaltlampe. Die auf dem Bedienknopf 1 vorhandenen Zahlenwerte sollen hierbei lediglich steigende oder fallende Vergrößerungsstufen verdeutlichen und entsprechen nicht den tatsächlichen, optischen Vergrößerungswerten. Aus der Figur 1 ist ersichtlich, dass der Bedienknopfes 1 für eine stufenweise Erhöhung der Vergrößerung von 5 auf 8 und weiter auf 12 stufenweise links herum zu drehen ist. Von Stufe 12 auf Stufe 20 ist dann ein Doppelschritt und von Stufe 20 auf Stufe 32 ein Schritt mit Richtungsumkehr (also rechts herum) erforderlich, um mit den wenigsten Umschaltvorgängen zu der entsprechenden Vergrößerung zu kommen. Dies soll durch die dunkelgrauen Pfeile 2 zum Ausdruck gebracht werden.
Für eine stufenweise Verringerung der Vergrößerung sind ebenfalls ein Doppelschritt sowie eine Richtungsumkehr erforderlich, allerdings zwischen anderen Vergrößerungsstufen, was durch die hellgrauen Pfeile 3 zum Ausdruck kommt. Dies führt zu der Situation, dass die meisten Bediener nicht wissen (können), wie der Vergrößerungswechsler zu bewegen ist, um das Sehfeld zu vergrößern oder die Auflösung zu erhöhen.
Insbesondere bei Vergrößerungswechslern an Spaltlampen und Operationsmikroskopen mit Okularen führt das dazu, dass die Bediener einfach probieren und mitunter sogar sofort die gewünschte Veränderung erreichen. Oder aber, die Bediener schauen auf den Vergrößerungswechsler um diesen in die korrekte Stellung bringen.
Beide Vorgehensweisen sind wenig intuitive und unterbrechen den Untersuchungsvorgang erheblich. Dadurch, dass der Bediener die Okulare verlässt und seinen Blick auf den Vergrößerungswechsler wendet, ist er gezwungen seine Augen neu zu fokussieren. Mitunter muss er dafür sogar eine Lesebrille aufsetzen. Zusätzlich verliert er dabei auch die Kontrolle über den Patienten bzw. das Risiko steigt, dass er ein ihn interessierendes Detail im zu untersuchenden Auge aus seinem Blickfeld verliert und es nach dem Vergrößerungswechsel mühsam wieder suchen und finden muss.
Aus dem Stand der Technik sind andere technische Lösungen bekannt, bei denen die Verstellung der Vergrößerungsstufen eines Vergrößerungswechslers motorisch erfolgt.
Die Vereinigung für Forschung in der Vision und Ophthalmologie (ARVO) ist die größte Versammlung von Augen- und Sehforschern in der Welt und zieht jedes Jahr über 1 1 .000 Teilnehmer aus mehr als 75 Ländern an.
Auf deren Jahrestagungen wird über Trends und neue Entwicklungen in der Ophthalmologie, wie beispielsweise auch über Spaltlampen berichtet.
Von Jean-Marie A. Parel u. a. wurde 2012 eine ferngesteuerte Stereo-Spaltlampe für Patienten in unzugängliche Gegenden vorgestellt [1 ]. Dazu wurde eine Spaltlampe der Carl Zeiss Meditec AG modifiziert, um einen motorisierten Bewegungsmechanismus zu implementieren. Des Weiteren wurden Einstrahlwinkel, Breite, Höhe, Intensität und die Vergrößerung des Spaltes von einem Computersystem gesteuert. Die von einer Kamera aufgenommenen Bilder oder Videos konnten über eine integrierte grafische Benutzeroberfläche in Echtzeit angezeigt und über lokale Netzwerk, Internet und Satellit übertragen werden.
Auf der Jahrestagungen im Jahre 2016 berichteten Jean-Marie A. Parel u. a. über die zweite Generation ferngesteuerter Stereo-Spaltlampen [2]. Hauptaugenmerk wurde hierbei auf ein verbessertes Feature-Set, um stereoskopische Live-Ansichten zusammen mit bidirektionaler Audiokommunikation in Echtzeit über eine Netzwerk- oder Internetverbindung in spezielle Institute zur Augenerforschung zu übertragen. Eine ferngesteuerte Stereo-Spaltlampe der zweiten Generation wurde erfolgreich zwischen zwei Instituten getestet, wobei die Spaltlampe in Indien zum Einsatz kam, während die Übertragung der Bilder zusammen mit der Audiokommunikation in die USA erfolgte.
Die erfolgreiche Prüfung einer ferngesteuerter Stereo-Spaltlampe der zweiten Generation zeigt, dass es möglich ist, dieses Instrument selbst in ländlichen Regionen einzusetzen und zwar ohne dass dazu ein Spezialist oder Arzt vor Ort anwesend sein muss.
Allerdings wird aus unerklärlichen Gründen sogar in hoch-modernen, ferngesteuerten Spaltlampen-Prototypen dem Nutzer die eigentlich logische Reihenfolge für den Vergrößerungswechsel nicht zur Verfügung gestellt.
Hierzu zeigt die Figur 2 die Bedienoberfläche einer ferngesteuerten Spaltlampe nach [2]. Während die obere Abbildung die gesamte Bedienoberfläche 4 zeigt, sind in der unteren Abbildung lediglich die Einstellungsoptionen für die Vergrößerung 5 aufgeführt. Es ist ersichtlich, dass die Vergrößerungsstufen keine stetig aufsteigende Reihenfolge 6 bilden. Dadurch ist die Bedienung vor Ort schwierig und ist mit den bereits genannten Nachteilen verbunden.
Literatur:
[1 ] Jean-Marie A. Parel u. a.; "Remote Controlled Stereo Slit-Lamp for Imaging Inaccessible Patients"; ARVO Annual Meeting; IOVS March 2012, Vol.53, 3633
[2] Jean-Marie A: Parel u. a.; "Second Generation Robotic Remote
Controlled Stereo Slit-Lamp"; ARVO Annual Meeting; IOVS September 2016, Vol.57, 1721 Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für die Vereinfachung der aktorischen Verstellung der Vergrößerungsstufen eines optischen Vergrößerungswechslers zu entwickeln. Insbesondere soll der Vergrößerungswechsel für den Bediener möglichst einfach und intuitiv sein. Dabei soll die Lösung für Spaltlampen oder Operationsmikroskope, insbesondere auch solche mit Okularen und/oder auf Galilei-Fernrohr-Systemen basierenden Systemen geeignet sein.
Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung zur aktorischen Verstellung der Vergrößerungsstufen eines Vergrößerungswechslers, dadurch gelöst, dass der Vergrößerungswechsler über einen Sensor zur Übertragung der aktuell vorhandenen Vergrößerungsstufe an eine Steuereinheit verfügt, dass in der Steuereinheit eine Zuordnung der am Vergrößerungswechsler vorhandenen Vergrößerungsstufen zu einer der Größe nach geordneten Reihenfolge der Vergrößerungsstufen hinterlegt ist, dass für den Nutzer Bedienelemente zum Wählen einer Vergrößerungsstufe vorhanden und mit der Steuereinheit verbunden sind und dass der Vergrößerungswechsler zum Einstellen der vom Nutzer über die Bedienelemente gewählten Vergrößerungsstufe über einen Aktor verfügt, der zum Empfangen entsprechender Steuersignale mit der Steuereinheit verbunden ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit der die Vergrößerungsstufen aktorisch verstellt werden können. Obwohl die Lösung insbesondere für Vergrößerungswechsler an Spaltlampen und Operationsmikroskopen mit Okularen vorgesehen sind, können sie prinzipiell auch bei anderen ophthalmologischen Geräten oder auch Geräten aus anderen technischen Gebieten Anwendung finden. Insbesondere ist die Vorrichtung auch für Vergrößerungswechsler geeignet, die auf Galilei-Fernrohr-Systemen basieren. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Die vorgeschlagene Vorrichtung dient der aktorischen Verstellung der Vergrößerungsstufen, insbesondere eines auf Galilei-Fernrohr-Systemen basierenden Vergrößerungswechslers.
Erfindungsgemäß verfügt der Vergrößerungswechsler über einen Sensor zur Übertragung der aktuell vorhandenen Vergrößerungsstufe an eine Steuereinheit und einen Aktor zum Einstellen der vom Nutzer über die Bedienelemente gewählten Vergrößerungsstufe.
Dazu ist es nötig, dass der Sensor die eingestellte Vergrößerung kontinuierlich überwacht und diese der Steuereinheit absolut (bevorzugt) oder als relativer Wert zur Verfügung gestellt wird. Dabei hat die Detektion der absoluten Stellung den Vorteil, dass beim Einschalten des Gesamtgerätes die aktuelle Stellung des Vergrößerungswechslers sofort bekannt ist. Außerdem ist es bei der Detektion der absoluten Stellung egal welche Vergrößerungsstufe zuvor aktiv war und auch ob die Verstellung aktorisch oder manuell erfolgte.
Bei der Detektion der relativen Stellung ist nach dem Einschalten des Gesamtgerätes und unter Umständen auch von Zeit zu Zeit ein„Orientierungslauf" erforderlich, bei dem die relative Stellung des Vergrößerungswechslers zu einer festen Marke bestimmt wird. Danach ist jede Bewegung bzw. Veränderung des Vergrößerungswechslers zu überwachen und an die Steuereinheit zu übermitteln.
Erfindungsgemäß ist in der Steuereinheit eine Zuordnung des Sensorwerts zu jeder Vergrößerungsstufe zusammen mit der Reihenfolge der möglichen Ver- größerungsstufen hinterlegt. Diese Zuordnung enthält die Anzahl der Umschaltschritte die erforderlich sind um zum nächst größeren bzw. kleineren Vergrößerungszustand zu gelangen.
Die Bedienelemente zum Wählen einer Vergrößerungsstufe, welche dem Nutzer zur Verfügung stehen, sind mit der Steuereinheit verbunden.
Aus der vom Sensor erkannten aktuell vorhandenen Vergrößerungsstufe, der vom Nutzer über die Bedienelemente gewählte Vergrößerungsstufe und die in der Steuereinheit hinterlegte Zuordnung der am Vergrößerungswechsler vorhandenen Vergrößerungsstufen zu einer der Größe nach geordneten Reihenfolge wird von der Steuereinheit ein Steuersignal an den am Vergrößerungswechsler vorhanden Aktor übermittelt, so dass dieser die vom Nutzer gewählte neue Vergrößerungsstufe einstellt.
Für eine Veränderung des Seheindruckes braucht sich der Nutzer nur entscheiden, ob er ein größeres Sehfeld oder eine höhere Vergrößerung (damit kleineres Sehfeld) benötigt. Dem entsprechend betätigt er das Bedienelement damit von der Steuereinheit ein entsprechendes Steuersignal generiert, an den Aktor des Vergrößerungswechslers übermittelt und so in Abhängigkeit des Steuersignals entweder die nächst kleinere oder nächst größere Vergrößerungsstufe eingestellt wird.
Einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung entsprechend verfügt der Vergrößerungswechsler über eine eineindeutige Magnetkodierung für jede vorhandene Vergrößerungsstufe. Der Sensor zur Übertragung der aktuell vorhandenen Vergrößerungsstufe an die Steuereinheit kann in diesem Fall ein Sensor oder mehre Sensoren auf Basis des HALL-Effekts sein. Dadurch wird eine Detektion der absoluten Stellung mit den bereits genannten Vorteilen möglich. Insbesondere bei begrenztem Bauraum kann die magnetische Kodierung derart erfolgen, dass die zu detektierenden Magnete z. B. alternierend mit unterschiedlicher Polrichtung und unterschiedlicher Einbautiefe auf nur einer Spur angeordnet und vom Hallsensor die unterschiedlichen magnetischen Flussdichten detektiert werden.
Im Magnet-Hallsensor-System ist dabei auch möglich, eine an die GRAY-Code- Kodierung angelehnte Anordnung der Magnete anzuwenden. Letztere erlaubt eine einfache Analyse von eventuell beim Umschalten auftretenden Fehlerzuständen.
Für eine absolute Kodierung der Vergrößerungsstufen können aber auch optische (z.B. Gabel- oder Reflexkoppler) oder induktive Koppler genutzt werden.
Einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung entsprechend sind in der Steuereinheit zusätzlich Routinen hinterlegt, die das weitere Verfahren nach Erreichen der jeweiligen Endlagen enthalten.
Prinzipiell besteht hier die Möglichkeit, dass bei Erreichen der größten oder kleinsten Vergrößerungsstufe kein Weiterschalten des Vergrößerungswechslers erfolgt und der Nutzer das Bedienelement in die entgegengesetzte Richtung bewegen muss, um eine Veränderung herbeizuführen. Zusätzlich kann das System dem Nutzer noch eine Rückmeldung akustischer oder visueller Art geben, dass das Ende erreicht wurde.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung betrifft die Bedienelemente für den Nutzer. Dem Nutzer kann beispielsweise zum Wählen einer Vergrößerungsstufe lediglich ein Bedienelement zur Verfügung stehen, zwei Bedienelemente bzw. Funktionen für„größer" und„kleiner" oder aber es stehen ihm für jede Vergrößerungsstufe ein separates Bedienelement zur Verfügung. Steht dem Nutzer zum Wählen einer Vergrößerungsstufe lediglich ein Bedienelement zur Verfügung sollte es jedoch möglich sein, dass das Bedienelement mehrfach betätigt wird, um die Vergrößerung um mehr als eine Stufe zu verändern. Sensor, Steuereinheit und Aktor sollten in der Lage sein, dies umgehend nacheinander zu realisieren.
Bei Verwendung separater Bedienelemente für jede Vergrößerungsstufe wäre es möglich, dass der Nutzer die von ihm gewünschte Vergrößerungsstufe direkt wählt und nicht nur stufenweise verstellen könnte.
Als Bedienelement finden hierbei Schalter, Taster, Drehregler, Fußpedale oder auch Joysticks und Touchpads Verwendung.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung betrifft den am Vergrößerungswechsler vorhandenen Aktor. Der Aktor für die Verstellung des Vergrößerungswechslers ist vorzugsweise ein Elektromotor, welcher direkt oder über ein Getriebe an dessen Welle befestigt und so ausgebildet ist, dass sich dieser (bevorzugt) auch von Hand bewegen lässt. Es ist aber auch möglich, dass der Aktor als runder Linear- oder Wanderwellenmotor Bestandteil des Vergrößerungswechslers ist und das eine manuelle Verstellung nicht möglich ist.
Einer anderen Ausgestaltung entsprechend ist der Sensor zur Detektion der absoluten Stellung des Vergrößerungswechslers in den Aktor integriert.
Dabei kann die Aktorsteuerung so ausgelegt sein, dass der Aktor nach dem Erreichen der gewählten Vergrößerungsstufe abschaltet, mit einer von der Betriebsspannung unterschiedenen Hilfsspannung versorgt oder voll bespannt bleibt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Sensor am Vergrößerungswechsler ausgebildet ist, auch von Hand vorgenommene Bewegungen zu erfassen und die aktuell vorhandene Vergrößerungsstufe an die Steuereinheit zu übertragen. Dies hat den Vorteil, dass auch bei einer manuellen Verstellung des Vergrößerungswechslers dessen absolute Stellung erfasst und an die Steuereinheit übertragen wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung betrifft die Steuereinheit, die ausgebildet ist um aus der aktuell vorhandenen Vergrößerungsstufe, den vom Nutzer über die Bedienelemente gewählten Vergrößerungsstufe und der in der Steuereinheit hinterlegten Zuordnung entsprechende Steuersignale zu generieren und an den Aktor zu übermitteln.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit weiterhin ausgebildet den durchgeführten Vergrößerungswechsel oder die erreichte Endposition für den Nutzer per optischer, akustischer o. ä. Signalisierung zu dokumentieren.
Es ist möglich eine visuelle Rückmeldung über die aktuell eingestellte Vergrößerung an einem Anzeigeelement in ergonomisch günstiger Position zum Einblick oder in der Nähe des Bedienelements zu geben. Weiterhin ist es möglich Hinweise über den Betriebszustand, wie beispielsweise das Erreichen der aktuellen Endlagen akustisch oder haptisch zu geben. Dabei kann die aktuelle Vergrößerungsstufe über eine zusätzlich vorhandene Abbildungseinheit angezeigt werden.
Der der Erfindung zugrunde liegende Vergrößerungswechsler verfügt über einen freien und zwei Durchgänge mit jeweils einem Galilei-Fernrohr-System, die ca. 60° versetzt angeordnet sind und durch eine Drehbewegung in den Strahlengang gebracht werden kann aber ebenfalls mit nur genau 2 Durchgängen (z. B. 1x frei, 1x mit Optik) oder aber mehr als insgesamt 3 Durchgänge sein.
Der freie Durchgang ist zweimal vorhanden (jeweils hinwärts und rückwärts) ohne einen damit verbundenen Nutzen zu bieten. Einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung entsprechend verfügt der Vergrößerungswechsler über ein oder mehrere optische Elemente, welche wahlweise in den freien Durchgang einbringbar sind wenn der Wechsler in der einen Richtung orientiert ist oder eben nicht, wenn der Wechsler in der jeweils anderen Richtung orientiert ist. Dadurch ist es möglich, den freien Durchgang des Vergrößerungswechslers zumindest in eine Richtung optisch aktiv zu machen. Deshalb ist es z.B. möglich, die üblichen diskreten Vergrößerungsstufen eines dreifach oder fünffach Vergrößerungswechslers um eine zusätzliche Stufe zu erweitern. Vorteilhafter Weise z. B. um eine besonders hohe Vergrößerung oder ein großes Sehfeld. Das Einbringen des oder der optischen Zusatzelemente wird abhängig von der Richtung des Wechslers ermöglicht oder verhindert. Erreichen lässt sich dies durch die Auswertung der Position über die Sensorik und Steuereinheit oder auch durch einfache Maßnahmen mittels mechanischer Bauteile die beim Vorbeischwenken das optische Element aktivieren und wieder deaktivieren, beispielsweise über Ritzel, Nocken, Schwerkraft oder Federelemente.
Das in den freien Durchgang des Vergrößerungswechslers einbringbare optische Element ist hierbei z. B. eine Zusatzlinse, wodurch einer der beiden freien Durchgänge zusätzlich optisch nutzbar wird.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, mit der die Vergrößerungsstufen eines auf Galilei-Fernrohr-Systemen basierenden Vergrößerungswechslers aktorisch verstellt werden können. Insbesondere zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass der Vergrößerungswechsel für den Bediener einfach und intuitiv ist. In einer zweiten unabhängigen Ausgestaltung kann der Bereich der zur Verfügung stehenden Vergrößerungen oder Sehfelddurchmesser um eine zusätzliche Stufe erweitert werden, indem eine der beiden freien Durchgangsrichtungen mit einer selektiven optischen Wirkung genutzt wird.
Obwohl die Lösung insbesondere für Vergrößerungswechsler an Spaltlampen und Operationsmikroskopen mit Okularen vorgesehen ist, kann sie prinzipiell auch bei anderen ophthalmologischen Geräten oder auch Geräten aus anderen technischen Gebieten Anwendung finden.
Der besondere Vorteil der Vorrichtung ist darin zu sehen, dass der Nutzer von Spaltlampen oder Operationsmikroskopen mit Okularen den Vergrößerungswechsel vornehmen kann, ohne seinen Blick von den Okularen und damit dem zu untersuchenden Auge abzuwenden. Hat er sich überlegt ob er ein größeres Sehfeld oder eine höhere Vergrößerung benötigt, betätigt er das entsprechende Bedienelement.
Die hier beschriebene Lösung ist sinngemäß auch auf Systeme übertragbar, bei denen statt der Okulare Kameras verwendet werden und das Bild auf einem Monitor dargestellt wird.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur aktorischen Verstellung der Vergrößerungsstufen eines Vergrößerungswechslers, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergrößerungswechsler über mindestens einen Sensor zur Detektion und Übertragung der aktuell vorhandenen Vergrößerungsstufe an eine Steuereinheit verfügt, dass in der Steuereinheit eine Zuordnung der am Vergrößerungswechsler vorhandenen Vergrößerungsstufen zu einer der Größe nach geordneten Reihenfolge der Vergrößerungsstufen hinterlegt ist, dass für den Nutzer Bedienelemente zum Wählen einer Vergrößerungsstufe vorhanden und mit der Steuereinheit verbunden sind und dass der Vergrößerungswechsler zum Einstellen der vom Nutzer über die Bedienelemente gewählten Vergrößerungsstufe über einen Aktor verfügt, der zum Empfangen entsprechender Steuersignale mit der Steuereinheit verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Übertragung der aktuell vorhandenen Vergrößerungsstufe an die Steuereinheit ausgebildet ist, absolute Stellungen des Vergrößerungswechslers zu detektieren.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergrößerungswechsler über eine eineindeutige Magnetkodierung für jede vorhandene Vergrößerungsstufe verfügt und der Sensor zur Übertragung der aktuell vorhandenen Vergrößerungsstufe an die Steuereinheit auf dem Hall-Effekt basiert.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Steuereinheit hinterlegte Zuordnung zusätzlich Routinen enthält, die die Verfahrensweise enthält, wie mit Steuersignalen zu verfahren ist, die empfangen werden, wenn sich der Vergrößerungswechsler in den jeweiligen Endlagen befindet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Nutzer zum Wählen einer Vergrößerungsstufe lediglich ein Bedienelement zur Verfügung steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Nutzer zum Wählen einer Vergrößerungsstufe genau zwei Bedienelement zur Verfügung stehen.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Nutzer zum Wählen einer Vergrößerungsstufe zur Verfügung stehenden Bedienelemente haptisch unterscheidbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Nutzer zum Wählen einer Vergrößerungsstufe für jede Vergrößerungsstufe ein separates Bedienelement zur Verfügung steht.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Bedienelement Schalter, Taster, Drehregler, Fußpedale oder auch Joysticks und Touchpads Verwendung finden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor für die Verstellung des Vergrößerungswechslers ein Elektromotor ist, welcher direkt oder über ein Getriebe an dessen Welle befestigt und so ausgebildet ist, dass sich dieser auch von Hand bewegen lässt.
1 1 . Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Detektion der absoluten Stellung des Vergrößerungswechslers in den Aktor integriert ist.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor am Vergrößerungswechsler ausgebildet ist, auch von Hand vor- genommene Bewegungen zu erfassen und die aktuell vorhandene Vergrößerungsstufe an die Steuereinheit zu übertragen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, aus der aktuell vorhandenen Vergrößerungsstufe, den vom Nutzer über die Bedienelemente gewählten Vergrößerungsstufe und der in der Steuereinheit hinterlegten Zuordnung entsprechende Steuersignale zu generieren und an den Aktor zu übermitteln.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit weiterhin ausgebildet ist den durchgeführten Vergrößerungswechsel oder die erreichte Endposition für den Nutzer per optischer, akustischer o. ä. Signalisierung zu dokumentieren.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit weiterhin ausgebildet ist, die aktuelle Vergrößerungsstufe über eine zusätzlich vorhandene Abbildungseinheit anzuzeigen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vergrößerungswechsler auf Galilei-Fernrohr-Systemen basiert.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergrößerungswechsler über einen freien und zwei Durchgänge mit jeweils einem Galilei-Fernrohr-System verfügt, die ca. 60° versetzt angeordnet sind und durch eine Drehbewegung in den Strahlengang gebracht werden.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergrößerungswechsler über einen freien und mindestens einem Durchgang mit einem Galilei-Fernrohr-System verfügt, die gleichmäßig verteilt angeordnet sind und durch eine Drehbewegung in den Strahlengang gebracht werden.
19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 , 16, 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergrößerungswechsler über mindestens ein optisches Element verfügt, welches nur in einer Richtung und nicht in der Gegenrichtung in dessen freien Durchgang einbringbar ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das in den freien Durchgang des Vergrößerungswechslers einbringbare optische Element ein weiteres Galilei-Fernrohr-System ist.
21 . Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das in den freien Durchgang des Vergrößerungswechslers einbringbare optische Element automatisch eingebracht wird, wenn der freie Durchgang in vorgegebener Richtung aktiviert wird.
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