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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Operationsmikroskop mit einem
sich entlang einer Objektivebene erstreckenden und von einem binokularen Hauptbeobachterstrahlengang
sowie einem binokularen Mitbeobachterstrahlengang durchsetzten Hauptobjektiv.
Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschwenken eines
Mitbeobachtermikroskops um ein Hauptbeobachtermikroskop.
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Während
chirurgischer Operationen, die mithilfe eines Operationsmikroskops
durchgeführt werden, ist es häufig wünschenswert
oder gar notwendig, dass ein Assistent des behandelnden Chirurgen den
Operationssitus ebenfalls durch das Operationsmikroskop hindurch
vergrößert beobachten kann. Aus diesem Grund sind
Operationsmikroskope häufig außer mit einem Binokulartubus
für den Hauptbeobachter, dem so genannten Hauptbeobachtertubus oder
Hauptbeobachtermikroskop, mit einem Binokulartubus für
einen Assistenten, den so genannten Assistententubus oder Mitbeobachtertubus,
auch Mitbeobachtermikroskop genannt, ausgestattet. Dabei weist jeder
Tubus einen eigenen stereoskopischen Strahlengang auf, wobei die
stereoskopischen Strahlengänge beide ein gemeinsames Hauptobjektiv durchsetzen.
Operationsmikroskope für Haupt- und Mitbeobachter werden
beispielsweise von der Anmelderin unter der Bezeichnung OPMI und
unter der Bezeichnung OPMI Lumera vertrieben.
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Das
Auskoppeln des stereoskopischen Strahlengangs für die Mitbeobachter
kann beispielsweise über physikalische Strahlteiler (bspw.
teilreflektierende Spiegelflächen oder nicht total reflektierende
Prismenflächen) erfolgen, die einen Teil der Beobachtungslichtintensität
aus dem Strahlengang des Hauptbeobachters auskoppeln und in den
Mitbeobachterstrahlengang einkoppeln. Operationsmikroskope, in denen
physikalische Strahlteiler zum Auskoppeln des Mitbeobachterstrahlengangs
Verwendung finden sind beispielsweise in
US 2006/0023300 A1 in
DE 102 43 852 B4 ,
DE 197 18 192 A1 ,
DE 33 33 471 A1 und
in
DE 1 217 099 beschrieben.
Die Verwendung eines Strahlteilers zum Auskoppeln des Mitbeobachterstrahlengangs
ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass weder dem Hauptbeobachter, noch
dem Mitbeobachter die volle Intensität des Beobachterstrahlengangs
und damit die volle Bildhelligkeit zur Verfügung steht.
Während dies bei Operationen, in denen mit einer intensiven
Beleuchtung gearbeitet werden kann, nur eine untergeordnete Rolle spielt,
ist der Lichtverlust für den Hauptbeobachter und Mitbeobachter
insbesondere bei Augenoperationen nicht immer hinnehmbar. Beispielsweise
bei Kataraktoperationen, in denen die Linse des Auges entfernt wird,
erfolgt das Beleuchten der Linse während der Operation
unter Verwendung eines so genannten Rotreflexes. Der Rotreflex entsteht
infolge einer rötlichen bis orangenen Reflexion des Beleuchtungslichtes
an der Netzhaut. Diese Art der Linsenbeleuchtung ist wenig intensiv,
da einerseits nicht das gesamte Beleuchtungslicht an der Netzhaut
reflektiert wird und andererseits die Beleuchtungsintensität
auf der Netzhaut nicht zu hoch sein darf, um diese nicht zu schädigen.
Ein Lichtverlust durch Strahlteilung ist daher bei ophthalmologischen
Operationsmikroskopen in der Regel nicht erwünscht.
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In
Operationsmikroskopen, in denen beim Hauptbeobachter und beim Mitbeobachter
keine Helligkeitsverluste auftreten sollen, erfolgt das Auskoppeln
des Mitbeobachterstrahlengangs statt über physikalische
Strahlteiler über spiegelnde Flächen (auch geometrische
Strahlteiler genannt), die beispielsweise als klassische Spiegel
oder als total reflektierende Prismenflächen ausgebildet
sein können. Dabei werden die Spiegelflächen zum
Auskoppeln des Mitbeobachterstrahlengangs so angeordnet, dass sie
nicht in die Teilstrahlengänge des Hauptbeobachters hineinragen.
Ein solches Hineinragen würde zu einer so genannten Vignettierung
führen, also zu einem Lichtabfall im Hauptbeobachterstrahlengang.
Daher soll eine Vignettierung möglichst vermieden werden. Operationsmikroskope
mit Spiegeln statt mit physikalischen Strahlteilern zum Auskoppeln
des Mitbeobachterstrahlengangs sind beispielsweise in
US 2008/0239473 A1 ,
in
DE 10 2004
049 368 A1 und in
EP
1 089 107 A1 beschrieben.
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Weiterhin
ist es bei ophtalmologischen Operationsmikroskopen wünschenswert
oder gar notwendig, dass der Rotreflex auch für den Mitbeobachter
sichtbar ist. Da das Entstehen des Rotreflexes voraussetzt, dass
der Winkel zwischen dem Beobachtungsstrahlengang und dem Beleuchtungsstrahlengang
möglichst gering ist, muss die Anordnung der Beobachtungspupillen
in der Objektivebene des Hauptobjektivs so gewählt sein,
dass sowohl der Winkel zwischen dem Beleuchtungsstrahlengang und
dem Beobachtungsstrahlengang des Hauptbeobachters als auch der Winkel
zwischen dem Beleuchtungsstrahlengang und dem Beobachtungsstrahlengang
des Mitbeobachters möglichst gering ist. Aus diesem Grund
findet häufig eine Pupillenanordnung Verwendung, in der
die beiden Pupillen des stereoskopischen Mitbeobachterstrahlengangs
um 90° verdreht zwischen den beiden Pupillen des stereoskopischen
Hauptbeobachterstrahlengangs angeordnet sind. Derartige Anordnungen
sind beispielsweise in
EP
1 089 107 A1 und in
US
5,898,518 beschrieben. Der Mitbeobachtertubus kann dabei
typischerweise um 180° versetzt werden, um die Position
des Mitbeobachters für eine Operation am rechten beziehungsweise
am linken Auge geeignet wählen zu können. Eine
solche Versetzbarkeit kann durch eine Rotation des Mitbeobachtertubus
erreicht werden, wie sie in
EP
1 089 107 A1 und in
US
5,898,518 beschrieben ist. Alternativ besteht auch die
Möglichkeit, im Hauptmikroskop Öffnungen zum Einstecken
des Mitbeobachtertubus an zwei gegenüberliegenden Seiten
des Hauptmikroskops vorzusehen, wie es beispielsweise in
US 5,898,518 erwähnt
ist.
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Generell
ist es jedoch wünschenswert, die Orientierung des Mitbeobachtertubus
relativ zum Hauptbeobachtertubus nicht nur in zwei fixen Positionen
zu Verfügung stellen zu können, sondern die Orientierung über
einen Bereich wählbar einstellen zu können. Dabei
ist jedoch zu berücksichtigen, dass eine Vignettierung
soweit möglich vermieden werden soll, um keinen merkbaren
Lichtverlust Hauptbeobachter herbeizuführen. Gleichzeitig
soll möglichst auch dem Mitbeobachter die Option erhalten
bleiben, einen Rotreflex beobachten zu können.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Operationsmikroskop
zu Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Anforderungen erfüllt.
Diese Aufgabe wird durch ein Operationsmikroskop nach Anspruch 1
gelöst. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zum Verschwenken eines Mitbeobachtertubus in einem
Operationsmikroskop zur Verfügung zu stellen mit dem sich
die genannten Anforderungen erfüllen lassen. Diese Aufgabe
wird durch ein Verfahren zum Verschwenken eines Mitbeobachtertubus
gelöst, wie es in Anspruch 13 definiert ist. Die abhängigen
Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Ein
erfindungsgemäßes Operationsmikroskop umfasst
ein sich entlang einer Objektivebene erstreckendes und von einem
binokularen Hauptbeobachterstrahlengang sowie von einem binokularen Mitbeobachterstrahlengang
durchsetztes Haupotobjektiv. Der binokulare Hauptbeobachterstrahlengang weist
in der Objektivebene ein Paar von Hauptbeobachtungspupillen auf,
deren Zentren durch eine erste in der Objektivebene verlaufende
gedachte gerade Linie miteinender verbunden sind. Ebenso weist der binokulare
Mitbeobachterstrahlengang in der Objektivebene ein Paar von Mitbeobachtungspupillen
auf, deren Zentren durch eine zweite in der Objektivebene verlaufende
gedachte gerade Linie miteinander verbunden sind. Die erste gedachte
gerade Linie und die zweite gedachte gerade Linie schneiden sich
in einem Winkel. Außerdem umfasst das Operationsmikroskop
eine Verlagerungseinrichtung, die ein Verlagern des Mitbeobachterstrahlengangs
gegenüber dem Hauptbeobachterstrahlengang derart ermöglicht,
dass sich beim Verlagern der Winkel zwischen der ersten gedachten
geraden Linie und der zweiten gedachten geraden Linie ändert.
Diese Verlagerungseinrichtung führt zudem bei einer Änderung
des Winkels zwischen der ersten gedachten geraden Linie und der
zweiten gedachten geraden Linie eine Verlagerung des Mittelpunkts
zwischen den Mitbeobachtungspupillen in der Objektivebene herbei.
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Bei
einer Anordnung der Mitbeobachtungspupillen zwischen den Hauptbeobachtungspupillen besteht
nur ein äußerst geringer Spielraum für
ein Verdrehen der Verbindungslinie zwischen den Mitbeobachtungspupillen
gegenüber der Verbindungslinie der Hauptbeobachterpupillen.
Dieser Spielraum ist durch den Abstand der Pupillen eines Pupillenpaares voneinander
sowie durch den Durchmesser der Pupillen eines Pupillenpaares bestimmt.
Da, wie Eingangs ausgeführt worden ist, möglichst
für den Hauptbeobachter und den Mitbeobachter die Beobachtung
des Rotreflexes möglich sein soll, sind die Pupillen möglichst
groß gewählt, um eine möglichst hohe
Bildhelligkeit zu ermöglichen. Andererseits sind dem Abstand
zwischen den Pupillen eines Pupillenpaares durch die Größe
der Objektivlinse Grenzen gesetzt, so dass Operationsmikroskope
nach Stand der Technik in der Regel derart ausgestaltet sind, dass
eine Anordnen der beiden Pupillenpaare unter einem Winkel von 90° zueinander
nicht zu einer Vignettierung des Hauptbeobachterstrahlengangs führt. Der
Erfindung liegt nun die Kenntnis zugrunde, dass eine solche Vignettierung
umgangen werden kann, wenn bei einer Veränderung des Winkels,
unter dem sich die erste und die zweite gedachte Linie schneiden
gleichzeitig auch der Mittelpunkt zwischen den Mitbeobachterpupillen
in der Ebene des Hauptobjektivs verlagert wird. Diese Verlagerung
ermöglicht es, den Raum zwischen den beiden Pupillen des
Hauptbeobachterstrahlengangs besser auszunutzen. Gleichzeitig kann
der Winkel zwischen dem Beleuchtungsstrahlengang und dem Mitbeobachterstrahlengang
klein gehalten werden, so dass eine Beobachtung des Rotreflexes
auch für den Mitbeobachter möglich bleibt.
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Typischerweise
werden sich die erste gedachte gerade Linie und die zweite gedachte
gerade Linie in einer ersten Stellung des Mitbeobachterstrahlengangs
in einem Winkel von 90° schneiden. Die Verlagerungseinrichtung
ermöglicht dann ein Verdrehen der zweiten gedachten geraden
Linie, also der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der
Mitbeobachterpupillen, gegenüber der ersten gedachten geraden
Linie, also der Verbindungslinie zwischen den Hauptbeobachtungspupillen,
um einen Winkel von mindestens 5°, insbesondere von mindestens
10° und vorzugsweise von mindestens 15°. Vorzugsweise
ist hierbei sowohl ein Verdrehen der zweiten gedachten geraden Linie
gegenüber der ersten gedachten geraden Linie im Uhrzeigersinn,
als auch ein Verdrehen der zweiten gedachten geraden Linie gegenüber
der ersten gedachten geraden Linie entgegen dem Uhrzeigersinn ermöglicht.
Die genannten Spielräume beim Verdrehen des Mitbeobachterstrahlengangs
ermöglichen ein Optimieren der Positionierung des Mitbeobachters
im Verhältnis zum Hauptbeobachter durch Verschwenken des
Mitbeobachtertubus, wobei natürlich ein größerer
Verdrehspielraum die Positionierungsmöglichkeiten deutlich erhöht.
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Die
Verlagerung des Mittelpunkts zwischen den Zentren der Mitbeobachtungspupillen
in der Objektivebene erfolgt vorteilhafterweise entlang einer vorgegebenen
Bahn. Diese kann insbesondere um eine der beiden Hauptbeobachtungspupillen
herum führen. Sie kann zudem insbesondere als elliptische Bahn
ausgestaltet sein, die zu dem zuvor genannten Herumführen
um eine Pupille des Hauptbeobachterstrahlengangs führt.
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Um
das Verlagern entlang einer vorgegebenen Bahn zu realisieren, kann
die Verlagerungseinrichtung eine Zwangsführung aufweisen,
die bei einem Verdrehen der zweiten gedachten geraden Linie gegenüber
der ersten gedachten geraden Linie eine Verschiebung des Mittelpunktes
zwischen den Mitbeobachtungspupillen in der Objektivebene entlang
der vorgegebenen Bahn herbeiführt. Eine solche Ausgestaltung
des Operationsmikroskops ist mit rein mechanischen Mitteln realisierbar,
so dass eine definierte Verlagerung des Mittelpunktes auch bei einem
per Hand durchgeführten Verschwenken des Mitbeobachtertubus
herbeigeführt werden kann.
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In
einer konstruktiven Ausgestaltung der Zwangsführung weist
das Operationsmikroskop ein Hauptmikroskop mit einer optischen Achse
und einem stereoskopischen Hauptbeobachtungsstrahlengang sowie mit
einem um die optische Achse herum schwenkbares Mitbeobachtermikroskop,
welches einen stereoskopischen Mitbeobachterstrahlengang besitzt,
auf.
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Der
Mitbeobachterstrahlengang wird mittels wenigstens eines lichtlenkenden
Elementes des Mitbeobachtermikroskops, das insbesondere als Spiegel,
aber auch als geeignet ausgewähltes Prisma ausgebildet
sein kann, aus dem Hauptmikroskop herausgeleitet. Das Hauptmikroskop
oder das Mitbeobachtermikroskop weist einen Vorsprung, etwa einen Zapfen
oder einen Nocken auf, der mit einem Führungselement, etwa
einem Langloch oder einer Führungsfläche, zusammenwirkt.
Falls das Hauptmikroskop den Vorsprung aufweist, ist das Führungselement
am Mitbeobachtermikroskop angeordnet, falls der Vorsprung am Mitbeobachtermikroskop
angeordnet ist, befindet sich das Führungselement am Hauptmikroskop.
Das Führungselement ist derart ausgelegt, dass es dem Mitbeobachtermikroskop
bei einem Verschwenken eine translatorische Bewegung aufprägt,
etwa mittels eines in eine Führungsnot eingreifenden Zapfens
oder eines gegen eine Führungsfläche angedrückten
Nockens.
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Alternativ
zur rein mechanisch geführten Verlagerung des Mittelpunktes
zwischen den Mitbeobachtungspupillen beim Verschwenken des Mitbeobachterstrahlengangs
gegenüber dem Hauptbeobachterstrahlengang besteht auch
die Möglichkeit, das Verlagern des Mittelpunktes auf elektronische Weise
zu realisieren. In diesem Fall weist die Verlagerungseinrichtung
des Operationsmikroskops einen Antrieb auf, beispielsweise einen
elektrischen Antrieb, der ein elektronisch gesteuertes Verschieben des
Mitbeobachterstrahlengangs in einer zur Objektebene parallelen Ebene
ermöglicht. Es ist dann weiterhin eine Steuereinheit vorhanden,
die für jeden einstellbaren Winkel zwischen der zweiten
gedachten geraden Linie und der ersten gedachten geraden Linie eine
verlagerte Position des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen
ermittelt. Das Ermitteln der verlagerten Position des Mittelpunktes kann
hierbei insbesondere anhand einer Formelbeziehung für die
Position des Mittelpunktes in Abhängigkeit vom Winkel oder
anhand einer Tabelle, in der für eine Anzahl Winkel die
jeweilige verlagerte Position angegeben ist, erfolgen.
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In
einer weiteren alternativen Ausgestaltung, mit der sich das Verlagern
des Mittelpunktes realisieren lässt, umfasst das Operationsmikroskop
ein Hauptmikroskop mit einer optischen Achse, einem Gehäuse
sowie wenigstens einer im Gehäuse vorhandenen Einsatzöffnung
zum Einsetzen eines Mitbeobachtermikroskops. Die Einsatzöffnung
weist in einer Umfangsrichtung des Gehäuses bezogen auf die
optische Achse eine größere Abmessung als das einzusetzende
Mitbeobachtermikroskop auf, so dass das Mitbeobachtermikroskop in
unterschiedlichen Schwenkpositionen bezogen auf die optische Achse in
die Einsatzöffnung eingesetzt werden kann. Weiterhin sind
Abstandhalter vorhanden, die das Mitbeobachtermikroskop in der Einsatzöffnung
in einer festgelegten Schwenkposition fixieren und den Abstand des
Mitbeobachtermikroskops von der optischen Achse in Abhängigkeit
von der Schwenkposition festlegen.
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Insbesondere
können die Abstandhalter als Adaptereinsätze realisiert
sein, deren Außenabmessungen derart an die Innenabmessungen
der Einsatzöffnung im Gehäuse des Hauptmikroskops
angepasst sind, dass sie sich spielfrei in die Einsatzöffnung
einsetzen lassen. Außerdem weisen die Adaptereinsätze
eine an die Außenabmessungen des Mitbeobachtermikroskops
derart angepasste Adapteröffnung auf, dass das Mitbeobachtermikroskop
spielfrei in die Adapteröffnung einsetzbar ist. In der
Adapteröffnung ist ein Anschlag vorhanden, der festlegt, wie
weit das Mitbeobachtermikroskop in die Adapteröffnung eingesetzt
werden kann. In dieser Ausgestaltung sind wenigstens zwei Adaptereinsätze
vorhanden, die sich in der Position ihrer Adapteröffnung
und der Tiefe ihrer der Anschläge in der Adapateröffnung voneinander
unterscheiden. Mit Hilfe einer geeignet gewählten Adapteröffnung
kann so der Ort der Mitbeobachtungspupillen in der Objektivebene
des Hauptobjektivs festgelegt werden, so dass die Erfindung auch
in Verbindung mit Einsteckbaren Mitbeobachtermikroskopen realisiert
werden kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Operationsmikroskops weist diese eine Beleuchtungseinrichtung zur
Beleuchtung oder oder Koaxialbeleuchtung eines Beobachtungsobjektes
auf. Im Falle der 0°-Beleuchtung ist die Beleuchtungseinrichtung
derart ausgestaltet, dass der Beleuchtungsstrahlengang parallel
zur optischen Achse des Hauptobjektivs durch den Mittelpunkt zwischen
den Hauptbeobachtungspupillen auf das Beobachtungsobjekt geleitet
wird. Im Falle einer Koaxialbeleuchtung findet die Beleuchtung dagegen mittels
zweier Teil-Beleuchtungsstrahlengänge statt, die koaxial
zu den Teil-Beobachtungsstrahlengängen des Hauptbeobachterstrahengangs
auf das Beobachtungsobjekt gerichtet werden. Sowohl bei der 0°-Beleuchtung
als auch bei der Koaxialbeleuchtung können die Beleuchtungsrichtungen
geringfügig von der strengen 0°-Beleuchtung beziehungsweise
der strengen Koaxialbeleuchtung abweichen, ohne dass dadurch die
Beobachtung eines Rotreflexes verhindert würde. Insbesondere
sind Abweichungen bis zu maximal 6°, vorzugsweise bis zu
maximal 2°, im Rahmen der Erfindung auch als 0°-Beleuchtung
beziehungsweise Koaxialbeleuchtung anzusehen.
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Erfindungsgemäße
wird außerdem ein Verfahren zum Verschwenken eines Mitbeobachtermikroskops
eines Operationsmikroskops mit einem Hauptmikroskop, welches einen
stereoskopischen Hauptbeobachterstrahlengang aufweist, einem Mitbeobachtermikroskop,
welches einen stereoskopischen Mitbeobachterstrahlengang aufweist,
und einem sich entlang einer Objektivebene erstreckenden und sowohl
von dem binokularen Hauptbeobachterstrahlengang als auch von einem
binokularen Mitbeobachterstrahlengang durchsetzten Hauptobjektiv, wobei
der binokulare Hauptbeobachterstrahlengang in der Objektivebene
ein Paar von Hauptbeobachtungspupillen aufweist, deren Zentren durch
eine erste in der Objektivebene verlaufende gedachte gerade Linie
miteinander verbunden sind, der binokulare Mitbeobachterstrahlengang
in der Objektivebene ein Paar von Mitbeobachtungspupillen aufweist,
deren Zentren durch eine zweite in der Objektivebene verlaufende
gedachte gerade Linie miteinander verbunden sind, und sich die erste
gedachte gerade Linie und die zweite gedachte gerade Linie sich
in einem Winkel schneiden, zur Verfügung gestellt. Bei
einem Verschwenken des Mitbeobachtermikroskops um die optische Achse
des Hauptobjektivs wird erfindungemäß der Mittelpunkt
zwischen den Mitbeobachtungspupillen in Objektivebene verlagert.
Dabei kann das Verlagern des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen
in der Objektivebene entlang einer vorgegebenen Bahn erfolgen. Diese
Bahn kann insbesondere den Mittelpunkt zwischen den Mitbeobachterpupillen
um eine der beiden Hauptbeobachterpupillen herumführen,
beispielweise auf einer vorgegebenen elliptischen Bahn.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die
bereits mit Bezug auf das erfindungsgemäße Operationsmikroskop
beschriebenen Eigenschaften und Vorteile realisieren.
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Weiter
Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
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1 zeigt
die Hauptbeobachtungspupillen und die Mitbeobachtungspupillen eines
Operationsmikroskops in einem Schnitt durch die Objektivebene des
Hauptobjektivs, wobei die Pupillen im Winkel von 90° zueinander
angeordnet sind.
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2 zeigt
den Schnitt aus 1 bei der Anordnung der Beobachtungspupillen
in einem Winkel ungleich 90° ohne Realisierung der Erfindung.
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3 zeigt
den Schnitt aus 2 mit einer Anordnung der Mitbeobachtungspupillen
im Winkel aus 2 bei Realisierung der Erfindung.
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4 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes
Operationsmikroskop in einer schematisierten Darstellung, wobei
die Mitbeobachtungspupillen in einem Winkel von 90° zu
den Hauptbeobachtungspupillen angeordnet sind.
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5 zeigt
das Operationsmikroskop aus 4, wobei
die Mitbeobachtungspupillen in einem Winkel ungleich 90° zu
den Hauptbeobachtungspupillen angeordnet sind.
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6 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes
Operationsmikroskop in einer schematisierten Darstellung.
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7 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes
Operationsmikroskop in einer schematisierten Darstellung.
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Nachfolgend
wird zuerst anhand der 1 bis 3 das der
Erfindung zugrundeliegende Prinzip erläutert, bevor anschließend
Ausführungsbeispiele für Operationsmikroskope
beschrieben werden, in denen das erfindungsgemäße
Prinzip realisiert ist.
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1 zeigt
einen Schnitt entlang der Objektivebene des Hauptobjektivs 1 eines
Operationsmikroskops mit einem Hauptbeobachtermikroskop und einem
Mitbeobachtermikroskop sowie die Beobachtungspupillen 3a, 3b des
stereoskopischen Hauptbeobachterstrahlengangs und die Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b des
stereoskopischen Mitbeobachterstrahlengangs. Außerdem sind
gedachte Verbindungslinien 7, 9 eingezeichnet,
welche die Zentren der beiden Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b bzw. der
beiden Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b miteinander
verbinden.
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Der
Hauptbeobachtungsstrahlengang mit den Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b verläuft durch
ein in den 1 bis 3 nicht
dargestelltes Hauptbeobachtermikroskop, wohingegen der Mitbeobachtungsstrahlengang
mit den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b durch ein
ebenfalls in den 1 bis 3 nicht
dargestelltes Mitbeobachtermikroskop verläuft. Dabei ist
das Hauptobjektiv 1 beiden Strahlengängen gemeinsam,
d. h. es wird sowohl vom Hauptbeobachterstrahlengang als auch vom
Mitbeobachterstrahlengang durchsetzt. Der Mitbeobachtungsstrahlengang
wird mittels eines gemeinsamen Spiegels für beide Teilstrahlengänge
oder mittels zweier getrennter Spiegel aus dem Hauptbeobachtermikroskop
in das Mitbeobachtermikroskop eingekoppelt. Um ein Überdecken
der Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b durch den
bzw. die Spiegel zu vermeiden, ist der Spiegel bzw. sind die Spiegel
in ihrer Größe gerade groß genug gewählt,
dass sie in der Lage sind, die beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge
des Mitbeobachterstrahlengangs auszukoppeln. Ihre Größe
entspricht daher weitgehend der Größe der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b.
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Eine
häufige Konfiguration von Hauptbeobachtermikroskop und
Mitbeobachtermikroskop ist die, dass die gedachte Verbindungslinie 9 zwischen den
Zentren der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b die gedachte Verbindungslinie 7 zwischen
den Zentren der Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b im
Winkel von 90° schneidet, wie dies in 1 dargestellt
ist. Der Mitbeobachter befindet sich dann in einer um einen Winkel
von 90° zum Hauptbeobachter versetzten Position, wobei
er sich grundsätzlich zur Linken oder zur Rechten des Hauptbeobachters
befinden kann. Beispielsweise im Rahmen von Augenoperationen kann
die Seite, an der sich der Mitbeobachter befindet, davon abhängig
sein, welches Auge operiert werden soll. Wie eingangs erwähnt,
weisen Operationsmikroskope daher häufig die Möglichkeit
auf, das Mitbeobachtermikroskop um 180° zu schwenken oder
es aus einer ersten Einbaulage auszubauen und in einer um 180° geschwenkten
Lage wieder einzubauen.
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Generell
ist es aber wünschenswert, dass das Mitbeobachtermikroskop
nicht nur in diesen beiden Einbaulagen bzw. Schwenkpositionen verwendet
werden kann. Beispielsweise kann es wünschenswert sein,
dass der Winkel, in dem der Mitbeobachter relativ zum Hauptbeobachter
positioniert ist, größer als 90° ist,
um den Beobachtern mehr Platz beispielsweise für chirurgische
Handlungen zu bieten. Hierbei besteht jedoch die Schwierigkeit, dass
ein Vergrößern des Winkels zwischen der gedachten,
die Zentren der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b verbindenden
Linie 9 und der gedachten, die Zentren 3a, 3b der
Hauptbeobachterpupillen verbindenden Linie 7 durch ein
Verschwenken des Mitbeobachtermikroskops dazu führen würde,
dass die Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b die Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b teilweise überdecken,
wie dies in 2 dargestellt ist. Dies würde
wiederum dazu führen, dass der bzw. die Auskoppelspiegel
für den Mitbeobachtungsstrahlengang in den Hauptbeobachtungsstrahlengang
hineinragen und so eine Vignettierung des Hauptbeobachterstrahlengangs
herbeiführen würden. Da insbesondere bei Augenoperationen
mit Rotreflexbeleuchtung die Helligkeit des Beobachtungsbildes gering
ist, ist ein weiterer Helligkeitsverlust durch Vignettierung nicht
erwünscht.
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Um
die Vignettierung des Hauptbeobachterstrahlengangs bei einem Verschwenken
des Mitbeobachtermikroskops um die optische Achse des Hauptbeobachtermikroskops
zu vermeiden, wird daher gemäß der Erfindung beim
Verschwenken gleichzeitig der Mittelpunkt 6 zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b in
der Objektivebene verlagert. Dadurch ist beispielsweise die in 3 dargestellte Anordnung
der Mitbeoachtungspupillen 5a, 5b relativ zu den
Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b zu erreichen.
Der in 3 dargestellte Schwenkwinkel entspricht hierbei
dem in 2 dargestellten Schwenkwinkel. Es ist zu erkennen,
dass eine Vignettierung des Hauptbeobachterstrahlengangs dadurch,
dass der Mittelpunkt zwischen den Mittelbeobachtungspupillen 5a, 5b im
Vergleich zu der in 2 dargestellten Anordnung um
einen Betrag entlang der Verbindungslinie 7 zwischen den
Zentren der Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b sowie
um einen Betrag senkrecht zu dieser Verbindungslinie verschoben
ist zumindest weitgehend vermieden werden kann. Diese Verschiebung
kann insbesondere vom Schwenkwinkel abhängig gemacht sein,
beispielsweise indem bei kleineren als dem in 3 dargestellten Schwenkwinkel
auch die Verschiebung geringer ausfällt. Es kann so erreicht
werden, dass sich der Mittelpunkt 6 zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b bei
einem Verschwenken des Mitbeobachtungsmikroskops um einen der Teilstrahlengänge
des Hauptbeobachterstrahlengangs herum bewegt.
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Das
Verschieben des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b innerhalb der
Objektivebene des Hauptobjektivs 1 kann grundsätzlich
durch mechanische Mittel oder, im Falle von motorisch angetriebenen
Schwenkbewegungen, durch elektronische Mittel realisiert werden.
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Es
sei noch darauf hingewiesen, dass die in 3 dargestellte
Verschiebung des Mittelpunkts 6 zwar nach oben und nach
rechts erfolgt ist, grundsätzlich aber auch nach unten
und nach links erfolgen kann. Ebenso kann statt einer Drehung entgegen dem
Uhrzeigersinn grundsätzlich auch eine Drehung im Uhrzeigersinn
realisiert werden. In diesem Fall würde beispielsweise
sich eine Konfiguration der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b ergeben,
wie man sie durch Spiegeln der dargestellten Konfiguration an der
gestrichelt eingezeichneten Spiegelgeraden S erhalten würde.
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Ein
das erfindungsgemäße Prinzip realisierendes Operationsmikroskop
kann ein Verschwenken des Mitbeobachtermikroskops von der in 1 gezeigten
90°-Stellung um bis zu 25° oder mehr sowohl im
Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn ermöglichen.
Welche Schwenkwinkel realisierbar sind, hängt dabei vom
Abstand zwischen den Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b sowie
dem Durchmesser der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b ab.
Bei großen Abständen und kleinen Durchmessern
sind größere Schwenkwinkel realisierbar als bei kleinen
Abständen und großen Durchmessern der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b.
Hierbei ist anzumerken, dass die Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b in der
Regel einen kleineren Durchmesser als die Hauptbeobachtungspupillen
aufweisen.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel für eine Realisierung
der beschriebenen Verlagerung des Mittelpunktes 6 zwischen
den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b bei einem Schwenken
des Mitbeobachtermikroskops ist in den 4 und 5 dargestellt.
Die Figuren zeigen ein Operationsmikroskop, das ein Hauptmikroskop 11 und
ein Mitbeobachtermikroskop 13 umfasst. Das Mitbeobachtermikroskop 13 ist
um einen zylindrischen Abschnitt 15 des Hauptmikroskops
herum schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkmechanik sowie der bzw.
die Auskoppelspiegel für den Mitbeobachterstrahlengang
und ggf. weitere optische Elemente wie etwa Prismen zur Bildaufrichtung
in das Gehäuse des Hauptmikroskops integriert sind.
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Der
um den zylindrischen Abschnitt 15 herum angeordnete Abschnitt 17 des
Mitbeobachtermikroskops 13 ist mit einer Langlochführung 19 versehen,
durch die sich der zylindrische Abschnitt 15 des Hauptmikroskops
erstreckt. Die Langlochführung 19 erlaubt dadurch
zusätzlich zu einer Schwenkbewegung des Mitbeobachtermikroskops 13 um
die optische Achse des Hauptbeobachtermikroskops 11 auch
eine Längsverschiebung des Mitbeobachtermikroskops 13 in
dessen Längsrichtung.
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Die
Verknüpfung einer Schwenkbewegung mit einer definierten
Längsbewegung wird durch einen Bolzen 21 realisiert,
der am Mitbeobachtermikroskop 13 angeordnet ist und in
eine am Hauptmikroskop 11 befindliche Führungsnut 23 eingreift.
Diese Nut folgt in einem Schwenkbereich von ±25°,
ausgehend von der in 4 dargestellten Stellung, einer von
der Kreisform abweichenden Bahn, die bewirkt, dass sich der bzw.
die Auskoppelspiegel bei einem Schwenken des Mitbeobachtermikroskops 13 in
diesem Winkelbereich um einen Teilstrahlengang des Hauptmikroskops
herum bewegen – und damit die Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b um
eine der Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b, wie
dies mit Bezug auf 3 beschrieben worden ist. Insbesondere
kann die Führungsnut so ausgebildet sein, dass die Bewegung
des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b einer
elliptischen Bahn folgt. Eine verschwenkte Lage des Mitbeobachtermikroskops 13 ist
in 5 dargestellt.
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Da
die beschriebene Ausgestaltung die Verlagerung des Mittelpunktes 6 zwischen
den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b alleine auf
Basis mechanischer Mittel realisiert, eignet sich diese Ausgestaltung
insbesondere auch für Operationsmikroskope, in denen die
Schwenkbewegung manuell ausgeführt werden soll. Sie kann
grundsätzlich aber auch in Operationsmikroskopen zum Einsatz
kommen, in denen die Schwenkbewegung motorisch angetrieben erfolgt.
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Obwohl
in dem mit Bezug auf die 4 und 5 beschriebenen
Ausführungsbeispiel der Bolzen 21 am Mitbeobachtermikroskop 13 und
die Führungsnut 23 am Hauptmikroskop 11 angeordnet
sind, ist es auch möglich, die Führungsnut 23 am
Mitbeobachtermikroskop 13 und den Bolzen 21 am
Hauptmikroskop anzuordnen. Außerdem besteht grundsätzlich
auch die Möglichkeit, die Führung auf andere Weise
zu realisieren, beispielsweise mittels eines Nockens, welcher an
eine Führungsfläche angedrückt wird.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel für ein Operationsmikroskop,
mit dem sich das Verlagern des Mittelpunktes 6 zwischen
den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b realisieren
lässt, ist in 6 dargestellt. Die Figur zeigt
neben einem Operationsmikroskop mit einem Hauptbeobachtermikroskop 11 und
einem Mitbeobachtermikroskop 13, welches beispielsweise elektromotorisch
angetrieben um das Hauptmikroskop 11 herum geschwenkt werden
kann, eine Steuereinheit 25, die als Blockschaltbild dargestellt
ist. Die Steuereinheit 25 wirkt zum elektronischen Steuern auf
den Antrieb zum Verschwenken des Mitbeobachtermikroskops 13 ein.
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Die
Steuereinheit 25 umfasst eine zentrale Recheneinheit 27,
die einerseits zur Ausgabe von Steuersignalen mit dem Antrieb des
Mikroskops und andererseits zum Empfang gespeicherter Daten mit einem
Speicher 29 verbunden ist. Darüber hinaus ist die
zentrale Recheneinheit 27 mit einer Eingabeeinheit 31,
beispielsweise einem Touchscreen, verbunden, über den ein
Schwenkwinkel für das Mitbeobachtermikroskop 13 ausgewählt
werden kann. Der Speicher 29 enthält eine Tabelle,
in der für eine Anzahl Schwenkwinkel die jeweils durchzuführende Verlagerung
des Mittelpunktes 6 zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b in
der Objektivebene hinterlegt ist.
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Wenn
ein Benutzer des Operationsmikroskops mit Hilfe der Eingabeeinrichtung 31 einen Schwenkwinkel
für das Mitbeobachtermikroskop 13 auswählt,
greift die zentrale Recheneinheit 27 auf die im Speicher 29 befindliche
Tabelle zurück, um die zugehörige Verlagerung
des Mitbeobachtermikroskops 13 parallel zur Objektivebene
abzurufen. Auf der Basis der die einzustellende Verlagerung repräsentierenden
Daten erzeugt die zentrale Recheneinheit 27 dann Steuerdaten
für den Antrieb, welcher das Mitbeobachtermikroskop 13 dann
in die entsprechende Position verfahrt.
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Statt
in Form einer Tabelle kann die Zuordnung geeigneter Verlagerungen
des Mittelpunktes 6 zwischen dem Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b in
der Objektivebene zu den jeweiligen Schwenkwinkeln auch in Form
einer funktionalen Beziehung hinterlegt sein. In diesem Fall rechnet
die zentrale Recheneinheit bei Empfang des einzustellenden Schwenkwinkels
eine zugehörige Verschiebung des Mittelpunktes 6 anhand
der funktionalen Beziehung aus.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel für ein Operationsmikroskop,
in dem das Verlagern des Mittelpunktes 6 zwischen den Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b bei
einer Änderung der Schwenkstellung des Mitbeobachtermikroskops 13 realisiert
ist, ist in 7 dargestellt. Diese Figur zeigt
ein Operationsmikroskop in einer stark schematisierten Darstellung,
bei welchem das Mitbeobachtermikroskop 13 nicht fest angeordnet
ist, sondern durch Öffnungen 35 im Gehäuse 33 des
Hauptmikroskops 11 eingesetzt werden kann. Die Figur zeigt
das im vorliegenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen
zylinderförmige Gehäuse 33 des Hauptmikroskops 33 und
ein Mitbeobachtermikroskop 13.
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Das
Gehäuse 33 des Hauptmikroskops 11 weist
zwei einander gegenüberliegende Öffnungen 35 auf,
die sich über einen vorgegebenen Winkelbereich in Umfangsrichtung
des Gehäuses 33 bezogen auf die optischen Achse
des Hauptmikroskops 11 erstrecken. Dieser Winkelbereich
ist größer, als er für das Einsetzen
des Mitbeobachtermikroskops 13 notwendig wäre.
Dadurch wird es möglich, das Mitbeobachtermikroskop 13 in
verschiedenen Schwenkpositionen in eine Öffnung im Gehäuse 33 des
Hauptbeobachtermikroskops 11 einzusetzen.
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Zum
Festlegen der Schwenkposition – und damit des Winkels zwischen
der die Zentren der Mitbeobachtungspupillen 5a, 5b verbindenden
gedachten Linie 9 und der die Zentren der Hauptbeobachtungspupillen 3a, 3b verbindenden
gedachten Line 7 – finden Adaptereinsätze 37 Verwendung,
deren Außenabmessungen an die Innenabmessungen der Öffnungen 35 im
Gehäuse 33 des Hauptmikroskops 11 derart
angepasst sind, dass sie spielfrei in die Öffnungen 35 eingesetzt
werden können. Die Adaptereinsätze 37 weisen
im vorliegenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen die
Form eines Zylindermantelausschnitts auf. Sie sind mit Adapteröffnungen 39 versehen,
die sich im wesentlichen in Radialrichtung durch die Adaptereinsätze 37 erstrecken
und die in ihren Abmessungen an die Abmessungen des in das Hauptmikroskop 11 einzusetzenden
Teils des Mitbeobachtermikroskops 13 derart angepasst sind,
dass das Mitbeobachtermikroskop 13 spielfrei in die Öffnungen
eingesetzt werden kann. Die Lage der Adapteröffungen 39 in
verschiedenen Adaptereinsätzen 37, 37' in
Umfangsrichtung des Zylindermantelausschnittes können unterschiedlich
sein, so dass diem jeweilige Lage die Schwenkposition eines eingesetzten
Mitbeobachtermikroskops 13 bestimmt. Die Adapteröffnungen 39 sind
außerdem mit Anschlägen 41, 41' versehen,
die festlegen, wie tief das Mitbeobachtermikroskop 13 in
die Adapteröffnung 39 eingeschoben werden kann.
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Wie
in 7 zu erkennen ist, sind beim erfindungsgemäßen
Operationsmikroskop wenigstens zwei unterschiedliche Adaptereinsätze 37, 37' vorhanden,
die sich sowohl in der Lage ihrer Adapteröffnungen 39, 39',
als auch durch die Tiefenlage ihrer Anschläge 41, 41' in
der Adapteröffnung 39 voneinander unterscheiden.
Auf diese Weise wird es möglich, die Position der Auskoppelspiegel 8a, 8b bei
einem in das Hauptmikroskop 11 eingesetzten Mitbeobachtermikroskop 13 in
ihrer Lage parallel zur Ebene des Hauptobjektivs 1 daran
anzupassen, welche Schwenkstellung das Mitbeobachtermikroskop 13 nach
dem Einsetzen in die Adapteröffnung 39, 39' in Bezug
auf die optische Achse des Hauptmikroskops 11 einnimmt.
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Obwohl
mit Bezug auf 7 lediglich zwei unterschiedliche
Adaptereinsätze 37, 37' beschrieben worden
sind, kann die Zahl der Adaptereinsätze auch höher
sein, wenn eine größere Zahl von Schwenkstellungen
realisierbar sein soll.
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Die
jeweils nicht vom Mitbeobachtermikroskop 13 benutzte Öffnung 35 im
Gehäuse 33 des Hauptmikroskops 11 kann
mit einem Lamellenverschluss verschlossen werden, um Streulicht
und Verschmutzung zu vermeiden.
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Die
beschriebenen Operationsmikroskope können insbesondere
als ophthalmologische Operationsmikroskope ausgebildet sein, die
eine Beleuchtungseinrichtung umfassen, welche entweder eine Null-Grad-Beleuchtung
oder eine Koaxialbeleuchtung des Operationsfeldes ermöglichen.
Bei einer Null-Grad-Beleuchtung würde die Beleuchtung parallel
zur optischen Achse des Hauptobjektivs 1 oder in einem
kleinen Winkel von maximal 2 bis 6° zur optischen Achse
des Hauptobjektivs erfolgen. In einer Koaxialbeleuchtung würde
die Beleuchtung dagegen über zwei Teilbeleuchtungsstrahlengänge
erfolgen, die koaxial (oder in einem kleinen Winkel von maximal
2 bis 6°) zu den Teilbeobachtungsstrahlengängen
des Hauptbeobachters verlaufen. Derartige Beleuchtungen sind insbesondere
dann notwendig, wenn ein Rotreflex des Auges beobachtbar sein soll. In
solchen Operationsmikroskopen ist die in 1 dargestellte
Anordnung der Beobachtungspupillen derart, dass sich die gedachten
Verbindungslinien 7, 9 zwischen den Beobachtungspupillen 3a, 3b des Hauptbeobachtungsstrahlengangs
und den Beobachtungspupillen 5a, 5b des Mitbeobachtungsstrahlengangs
schneiden, vorteilhaft, da sich dann gleichzeitig sowohl für
den Hauptbeobachterstrahlengang als auch für den Mitbeobachterstrahlengang
eine Koaxial- oder Null-Grad-Beleuchtung realisieren lässt, die
ein Beobachten des Rotreflexes ermöglicht. Beispielsweise
im Falle einer Koaxialbeleuchtung entlang des Hauptbeobachterstrahlengangs
stellt diese für den Mitbeobachtungsstrahlengang eine Null-Grad-Beleuchtung
dar, wobei, wie zuvor erwähnt, eine Abweichung von bis
zu 2 bis 6° von der optischen Achse noch als Null-Grad-Beleuchtung
für den Hauptbeobachter angesehen werden soll. Im Falle
einer Null-Grad-Beleuchtung bezogen auf den Hauptbeobachter, also
einer Beleuchtung, die entlang der optischen Achse des Hauptobjektivs 1 verläuft,
stellt diese sowohl für den Hauptbeobachter als auch für
den Mitbeobachter eine Null-Grad-Beleuchtung dar. Diese Zusammenhänge ändern
sich durch das erfindungsgemäße Verlagern des
Mittelpunkts 6 zwischen den Beobachtungspupillen 5a, 5b des
Mitbeobachtungsstrahlengangs nicht wesentlich. Im Ergebnis kann
daher auch bei einem erfindungsgemäßen Schwenken
mit gleichzeitiger Verlagerung des Mittelpunktes zwischen den Mitbeobachtungspupillen
sowohl für den Hauptbeobachter, als auch für den Mitbeobachter
die Beobachtung eines Rotreflexes ermöglicht werden.
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Anhand
der Ausführungsbeispiele wurden Operationsmikroskope beschrieben,
die das erfindungsgemäße Prinzip des Verlagerns
des Mittelpunkts zwischen den Mitbeobachtungspupillen in einer Ebene
parallel zur Objektivebene bei einem Ändern der Schwenkposition
des Mitbeobachtermikroskops zu realisieren ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hauptobjektiv
- 3a,
3b
- Hauptbeobachtungspupillen
- 5a,
5b
- Mitbeobachtungspupillen
- 6
- Mittelpunkt
- 7
- gedachte
Linie
- 8a,
8b
- Auskoppelspiegel
- 9
- gedachte
Linie
- 11
- Hauptbeobachtermikroskop
- 13
- Mitbeobachtermikroskop
- 14
- Abschnitt
- 15
- zylindrischer
Abschnitt
- 17
- Abschnitt
des Mitbeobachtermikroskops
- 19
- Langlochführung
- 21
- Bolzen
- 23
- Führungsnut
- 25
- Steuereinheit
- 27
- zentrale
Steuereinheit
- 29
- Speicher
- 31
- Eingabeeinrichtung
- 33
- Gehäuse
- 35
- Öffnung
- 37,
37'
- Adaptereinsatz
- 39
- Adapteröffnung
- 41,
41'
- Anschlag
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0003]
- - DE 10243852 B4 [0003]
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- - EP 1089107 A1 [0004, 0005, 0005]
- - US 5898518 [0005, 0005, 0005]