CN101001567B - 照明装置及观察装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于具有一个、两个或更多个观察光路-这些观察光路分别具有一个观察射束的观察装置，特别是用于眼科手术显微镜的照明装置及相应的观察装置。照明装置具有至少一个用于产生至少一个照亮被观察对象所用的照明射束。按照本发明的一个方面设置有至少两个照明子射束，每个照明子射束与相应的观察射束同轴前进，并且照明子射束被如此设计，使得它在被观察对象，例如眼睛的眼底上形成两个或更多个大小可变的照明光点。这样使照明射线与观察光路的严格确定的关系成为可能，从而可以满足有关“红色反射”均匀性的实际要求。

Description

照明装置及观察装置

技术领域

本发明首先涉及一种用于观察装置的照明装置。此外本发明还涉及一种观察装置以及一种手术显微镜。

背景技术

观察装置例如可以是一个手术显微镜。特别是观察装置可以被设计成眼科手术显微镜，它例如被用于眼外科中的专门应用，即用于白内障手术。

在白内障手术中例如由于白内障而变成不透明的晶状体被塑料透镜所替代。

眼睛的晶状体处于一个薄的包层中，此包层称为透镜鞘。为了取出晶状体，由透镜鞘上的一个薄的切口形成接触晶状体的通道，并且首先用一个显微外科设备将晶状体分解成小块，然后这些小块借助于抽出装置被取出。

上述过程在显微观察下-例如在立体显微观察下-通过利用一个专门为此而设计的照明装置进行。这个照明装置不仅用于提供照亮整个手术现场所需的环境照明光，而且提供了对白内障手术起决定性作用的、本身受到晶状体的瞳孔区限制的手术区的背景照明光。这种红色背景照明光由照明光线的一部分形成，它通过透明的眼球介质最终到达由于良好的血液流动而呈现红色的视网膜，这部分光线被视网膜散射回来，然后可通过手术显微镜被外科大夫作为呈现红色背景照明光观察到。这个在白内障手术中呈现红色的背景照明光在本领域内作为“红色反射”的概念所熟知。

为了最佳地看清与白内障手术相关的细节，先决条件是做手术的医生有尽可能均匀的红色背景照明光。对照明装置的首要要求是保证通过患者整个瞳孔的红色反射尽可能好的均匀性。

为了彻底清除被分解成微小的小块的晶状体的晶状体残留物，也为了良好地看清例如晶状体鞘的透明膜，还要满足另一个要求，即良好的形态对象对比度，并且尽可能在整个患者瞳孔上。

至今为止已经公开了多种与产生这种红色背景照明光有关的解决方案。

在US-A-4779968中描述了一种用于手术显微镜的同轴照明。根据此方案，设置了一个照明模块，它可作为附加构件补充安装在现有手术显微镜上。这种附加构件最好安装在观察装置的主物镜的下方对象一侧。在显微镜轴上的照明光耦合由一块分光板或一个分光立方体完成。

在DE4028605C2中描述了一种用于手术显微镜的照明装置，它能组合零度照明光、同轴照明光和倾斜照明光。为此该照明装置具有可移动的分光镜和一个带有相应的可变光阑的固定六度镜，从而可以改变照明角度和相应照明方向上的光分布。这种已知方案的难点在于借助同轴照明来提高对比度，并且在同轴照明时涉及到接近同轴的倾斜照明。

在DE19638263A1中公开了一种眼科观察设备，其中在照亮患者眼睛时，为了观察前面的眼切口，应当抑制不可避免的角膜反射。这通过配戴一个光线吸收器实现，它以一个黑点的形式设置在其它已知照明的照明区光阑附近。

在US-A-6011647中描述了一种用于眼科手术显微镜的可切换照明系统，其中在手术中可以在环境照明光和最佳的“红色反射”照明光之间切换。此照明装置由光源、聚光镜、照明区光阑、换向镜、场透镜和主物镜组成。在所述最佳“红色反射”照明光时，与环境照明光不同的是，不是照明区光阑而是光源进入眼瞳孔的螺旋线形成对象平面。

EP1109046A1公开了一种用于手术显微镜的照明装置，它具有两个可相互独立移动的反射单元，借助于它们，不仅入射光与显微镜物镜光轴的角度、而且不同光束的强度都可以相互独立地变化。

对于眼睛手术，这里尤其是指白内障手术，需要在患者眼睛瞳孔的整个区域上有均匀的、明亮的“红色反射”以及良好的形态对象对比度。

至今所用的手术显微镜对于或大或小的瞳孔区域满足上述要求。总是需要在好的、均匀的“红色反射”这个主要要求与良好的阶段对象对比度要求之间进行折衷。

大多数情况是在一个小角度下进行用于观察的照明。其结果是通过患者瞳孔的“红色反射”呈现非均匀的亮度。至今已证实在2至4度之间的照明角度是有效的。在此角度下得到对比度与患者瞳孔的照明之间良好的折衷。然而在这种设置下“红色反射”对手术期间患者眼睛的滚动反应灵敏。

与同轴照明有关的研究虽然得到了良好的、均匀的“红色反射”，但是却导致坏的形态对象对比度，并且因而至今没有在实践中被证实。其中如此安排照明光学装置：一个照明镜(或棱镜)设置在立体显微镜的两条光路之间。这里不存在精确地在观察的同一方向上实现的严格0°照明。

在DE4417273A1中描述了一种用于手术显微镜的照明装置，其中照明射束被分成至少两个照明子射束，并且照明射束的每个照明子射束与观察射束同轴前进。这样可改善“红色反射”。

发明内容

从上述现有技术出发，本发明的目的在于改进本说明书开始处所述类型的照明装置和观察装置，以进一步实现所要求的优化。特别是应该提供一个照明装置及一个观察装置，利用它们可以最佳地满足有关“红色反射”均匀性和/或晶状体鞘中晶状体残留物及膜的良好对比度的要求。

上述任务根据本发明由下述的照明装置、观察装置以及手术显微镜来完成。与本发明所述照明装置相关联地描述的特征和细节显然对本发明所述观察装置也适用，反之亦然。对于手术显微镜也同样适用。

用于具有一个、两个或更多个观察光路-这些观察光路分别具有一个观察射束-的观察装置的照明装置，它具有至少一个用于产生至少一个照明射束的光源，所述照明射束用于照亮被观察的眼睛，其中设置有至少两个照明子射束，并且其中每个照明子射束与相应的观察射束同轴前进，其特征在于，设置有至少一个用于改变至少一个照明射束和/或至少一个照明子射束的射束横截面的装置，通过所述装置能够改变被观察眼睛的眼底上的光点，照明子射束被如此设计，使得它们在被观察眼睛的眼底上形成两个或更多个大小可变的照明光点，并且在被观察眼睛的眼底上的照明光点的直径在0.5与1.5毫米之间范围内可变。

用于具有一个、两个或更多个观察光路-这些观察光路分别具有一个观察射束-的观察装置的照明装置，它具有至少一个用于产生至少一个照明射束的光源，所述照明射束用于照亮被观察的眼睛，其特征在于，照明射束衍射受到限制地被成像，设置有至少一个用于改变至少一个照明射束和/或至少一个照明子射束的射束横截面的装置，通过所述装置能够改变被观察眼睛的眼底上的光点，照明射束在被观察眼睛的眼底上形成一个或多个大小可变的照明光点，并且在被观察眼睛的眼底上至少一个照明光点的直径在0.5与1.5毫米之间范围内可变。

具有一个、两个或更多个立体的观察光路-这些观察光路分别具有一个观察射束，并具有一个照明装置的观察装置，其中所述照明装置具有至少一个用于产生至少一个照明射束的光源，所述照明射束用于照亮被观察的眼睛，其中设置有至少两个照明子射束，并且每个照明子射束与一个立体的观察射束同轴前进，其特征在于，设置有至少一个用于改变至少一个照明射束和/或至少一个照明子射束的射束横截面的装置，通过所述装置能够改变被观察眼睛的眼底上的光点，照明子射束被如此设计，使得在被观察眼睛的眼底上形成两个或更多个大小可变的照明光点，并且在被观察眼睛的眼底上的照明光点的直径在0.5与1.5毫米之间范围内可变。

具有一个、两个或更多个立体的观察光路-这些观察光路分别具有一个观察射束，并具有一个照明装置的观察装置，其中所述照明装置具有至少一个用于产生至少一个照明射束的光源，所述照明射束用于照亮眼睛，其特征在于，照明射束衍射受到限制地被成像，设置有至少一个用于改变至少一个照明射束和/或至少一个照明子射束的射束横截面的装置，通过所述装置能够改变被观察眼睛的眼底上的光点，照明射束在被观察眼睛的眼底上形成一个或多个大小可变的照明光点，并且在被观察眼睛的眼底上至少一个照明光点的直径在0.5与1.5毫米之间范围内可变。

手术显微镜，所述手术显微镜特别用于白内障清除术，其特征在于具有上面所述的照明装置。

手术显微镜，所述手术显微镜特别用于白内障清除术，其特征在于所述手术显微镜由上述的观察装置实现。

按照本发明的第一方面，为具有一个、二个或更多个-尤其是立体的-观察光路(其分别具有一个观察射束)的观察装置提供一个照明装置，它具有至少一个用于产生至少一个照明射束的光源，该照明射束用于照亮要观察的对象，尤其是要观察的眼睛，其中设置有至少两个照明射束，并且每个照明射束与一个相应的观察射束同轴前进。按照本发明，该照明装置的特征在于照明射束被如此设计，使得它们在要观察的对象、例如眼睛的眼底上产生两个或更多个大小可变的照明光点。

因此本发明的基本内容首先在于一种新的照明装置概念。对于照明装置的新概念还在于它产生至少两个来自一个或多个光源的射束，并且这些射束的光轴与观察射束的光轴同轴。

例如可以只设置单个光源，它首先产生单个照明射束。这个射束随后被合适的器件、例如射线分配器或类似器件分成所要数量的照明子射束。但是例如照明装置也可以具有两个或更多个光源，其中每个光源产生一个照明子射束。

这样就形成了一个真正的同轴照明。这里“同轴”一般理解为近似同轴的照明。它不仅包括严格零度的照明，而且也包括在一个非常小的角度下的近似同轴的倾斜照明。这可以称为“基本同轴”。其例子将在后面的说明中详细说明。

按照本发明，具有至少两个同轴的照明子射束的新照明装置在要观察的对象、例如眼睛的眼底产生两个或更多个大小可变的照明光点。

本发明不限制于照明光点的特定大小和形状。照明光点具有一个圆形或近似圆形的几何形状是具有优点的。然而照明光点也可以是其它的几何形状，如椭圆形、多边形、环形或类似形状。

通过(次级)光源在眼底的干净的、限制了衍射的成像，除了得到一个均匀的“红色反射”外，还得到一个良好的形态对象对比度。

在被观察对象的眼底的照明光点的直径最好可以在0.5和1.5毫米之间的范围内变化。当然照明光点也可以有更大或更小的直径。照明光点的直径可以如此有利地设计，使得它在被观察对象的眼底上不超过1.5毫米，优选地不超过1.0毫米，最好是不超过0.5毫米。

这里照明光点直径的变化取决于照明子射束的变化。

具有优点的是照明射束如此被设计，使得在被观察对象的眼底上照明光点的大小不超过观察射束在眼底上的横截面的1倍，优选地不超过其0.7倍，更好的是不超过其0.5倍，最好是不超过其0.3倍。

照明光点直径的变化可以用不同的方法实现。具有优点的是此变化借助于光阑实现，例如借助于具有不同直径的分立光阑或具有可变直径的可变光阑(虹彩光阑)。然而也可以考虑采用合适的显示器，如LCD显示器。同样也可以通过一个合适的变焦系统实现这种变化。最后提到的这个方案具有以下优点：在照明光点的直径减小时照明光点中的光强度增强。

通过改变被检查对象的眼底上照明光点的变化，可以影响“红色反射”的强度(明亮度)和均匀性。选用的照明光点直径越大，“红色反射”越均匀且越明亮。选用的照明光点直径越小，“红色反射”的对比度就越好。按照应用情况的需要，照明光点的适当的直径可自由调节。

用本发明所述的照明装置实现了精确的同轴照明，它提供均匀的“红色反射”并且它对被观察对象、例如患者眼睛的转动不敏感。从而对于转动的眼睛也不必追加照明来优化“红色反射”，所以照明装置以及相应的观察装置的结构得以简化。

按照本发明，设置了用于观察装置的照明装置，但本发明并不局限于某个特定的观察装置类型。例如观察装置可以(然而不一定)是一个手术显微镜。用于手术显微镜领域的可能的应用目的的某些非唯一的例子结合本发明的观察装置被详细说明。

本发明所述照明装置作为-特别是双0°的-用于手术显微镜的照明系统可特别有利地用在眼外科中。

按照一个具有优点的实施例，每个照明子射束被如此引导，使得对于每个观察射束，一个被观察的对象从同一个方向被照射，在此方向上也进行观察(0°观察)。如果观察装置是一个(立体)手术显微镜，则每个照明子射束被如此引导，使得对于(立体)手术显微镜左边和右边的观察光路，被观察对象-例如眼睛-从同一方向被照射，在此方向上也进行观察。可见，对每一个观察射束存在一个精确的0°照明。

按照另一个具有优点的方案，每个照明射束被如此引导，使得对于每个观察射束，一个被观察的对象以小于/等于2°的角度、最好以小于/等于1°的角度倾斜地被照射(贴轴倾斜照射)。这样，被观察的对象相对于观察方向以一个小角度被照射。

通过干净的、衍射受到限制的照明和在患者眼睛的眼底上多个小照明光点，同时得到了最佳的“红色反射”和良好的对比度。此外所述照明装置对于手术中患者眼睛的转动非常不敏感。

本发明的一个特别有利的实施方式提供了一个用于一个、两个或更多个观察光路的照明装置和一个具有相应观察射束的观察装置，照明装置具有至少一个光源，用于产生至少一个用于照亮被观察对象一尤其是一个被观察的眼睛-的照明射束，其中每个照明射束或照明子射束与相应的观察射束同轴或至少基本上同轴，其中在被观察对象的眼底上照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的1倍，优选地不超过其0.7倍，不超过其0.5倍，最好不超过其0.3倍。在具有优点的改进中，在眼底上照明光点的直径不超过1.5毫米，优选地不超过1.0毫米，最好是不超过0.5毫米。

根据一发明的另一方面，一个具有一个、两个或更多个立体的观察光路和相应观察射束的观察装置提供了一个照明装置，它具有至少一个光源，用于产生至少一个照亮被观察的对象、尤其是一个被观察的眼睛的照明射束。按照本发明，该照明装置的特征在于，照明射束被设计成衍射受到限制，并且照明射束在被观察对象的眼底上形成一个或多个大小可变的照明光点。

按照本发明的这一部分，在最简单的情况下设置了单个的照明射束，它产生单个照明光点。然而也可以是具有两个或更多个照明射束的实施方式，其中一个照明射束分别产生相应的一个照明光点。在后面提到的这种情况下，照明射束-在整体上考虑-分别是一个照明子射束。

关于本发明所述的照明装置的设计，同样涉及前面用于本发明第一方面的实施方式，它们具有指导意义。

具有优点的是，在被观察对象的眼底上的照明光点大小不超过眼底上观察射束横截面的1倍，优选地不超过其0.7倍，更好的是不超过其0.5倍，最好不超过其0.3倍。

按照本发明的另一方面，为一个具有一个、两个或更多个观察光路和相应观察射束的观察装置提供了一个照明装置，它具有至少一个光源，用于产生至少一个照亮被观察对象、尤其是一个被观察的眼睛的照明射束。按照本发明，建议在被观察对象的眼底照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的1倍，优选地不超过其0.7倍，最好的是不超过其0.5倍，最好不超过其0.3倍。

具有优点的是至少一个照明射束与相应的观察射束同轴地前进。

在其它实施例中具有优点的是：眼底上照明光点中心离观察射束横截面中心的距离等于眼底上观察射束横截面半径的0.8倍，优选地等于其0.5倍，更好的是等于其0.2倍，最好等于其0.05倍。

通过本发明所述的照明装置，尤其可以根据患者有缺陷的视力获得最佳的照明光点大小并实现最佳的观察装置-例如一个手术显微镜-的放大倍数。这例如通过眼底上照明光点大小与观察射束横截面的比例关系实现。对于最佳的“红色反射”起作用的主要特征为：小的光点大小获得良好的对比度，以及照明光点在眼底上的位置。

本发明的一个具有优点的实施例是提供一个用于具有一个、两个或更多个观察光路和相应观察射束的观察装置的照明装置，它具有至少一个光源，用于产生至少一个照亮被观察对象、尤其是被观察的眼睛的照明射束，其中在被观察对象的眼底上照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的1倍，优选地不超过其0.7倍，更好的是不超过其0.5倍，最好不超过其0.3倍，并且其中眼底上照明光点中心离观察射束横截面中心的距离等于眼底上观察射束横截面半径的0.8倍，优选地等于其0.5倍，更好的是等于其0.2倍，最好等于其0.05倍。

具有优点的是至少一个照明光点在被观察对象的眼底上0.5毫米至1.5毫米之间的范围内可变化。具有优点的是照明光点的直径被如此设计，使得它在被观察对象的眼底上不超过1.5毫米，优选地不超过1.0毫米，最好是不超过0.5毫米。

具有优点的是本发明所述照明装置具有至少一个物镜单元。该物镜单元在此可同时构成观察装置的物镜单元，尤其是作为它的主物镜。然而并不是一定要这样。

此外在照明装置中可以有不同的光学元件，它们被设置在至少一个光源与至少一个物镜单元之间。

在具有优点的实施例中设置了这样的装置，用来分别使一个观察射束和一个照明子射束或照明射束重叠。这种装置可以通过不同的方式实现并设置在不同的位置上。对此，下面详细说明一些并非唯一的例子。

例如，用于重叠的装置可以如此设置，使得观察射束与照明子射束或照明射束的重叠在物镜单元上面进行。观察射束与照明子射束或照明射束的重叠例如可以在主物镜上方的平行光路中实现。

例如，用于重叠的装置也可以如此设置，使得观察射束与照明子射束或照明射束的重叠在物镜单元下面进行。也存在以下可能：照明子射束或照明射束和观察射束在主物镜下面被重叠。在这种情况下具有优点的是照明子射束根据主物镜焦距被倾斜。

特别在最后提到的情况下具有优点的是，物镜单元被设计成所谓的变焦透镜元件(Varioskopoptik)。变焦透镜元件一般是具有至少两个通过一定间距分开的光学元件的透镜元件，其中通过改变这个间距可以改变物镜和对象平面之间的自由工作距离。这种变焦透镜元件已由现有技术公开。在上述射束在物镜单元下面被重叠的情况下，在应用变焦透镜元件时具有优点的是照明子射束根据自由工作距离被跟踪。

如上所述，本发明不局限于某种特定实施方式的“重叠装置”。例如用于重叠的装置可以具有至少一个形成为棱镜和/或射线分配板和/或镜子-一个部分透射的镜子和/或钻孔的镜子-的光学元件。当然所述装置也可以有其它实现形式，即本发明不局限于上述的例子。

在其它的实施例中可以设置用于产生至少一个环状照明子射束的装置，它被设置在观察射束周围。

具有优点的是可以设置一个用于改变至少一个照明射束的和/或至少一个照明子射束的波束横截面的装置。在此本发明不局限于此装置的某个特定的实施方式。此装置例如可以被构造成光阑，特别是可变光阑或离散的光阑，构造成LCD显示器(液晶显示器)，构造成DMD(数字镜面设备)，构造成LCOS(硅上液晶)，构造成FLCOS(硅上铁电液晶)或类似物。通过在照明装置中、即在照明射线中设置一个相应的装置可以改变被观察对象的表面，例如患者眼底上的光点。光点越小越能提供更好的对比度。在白内障手术中可能出现这样的情况，特别在厚的白内障情况下“红色反射”可能太暗。这时增大光点从而增强亮度是有利的。这样射线在视黄素上的强度不会被增强。对于对比度的负面影响是不大的，因为在非常厚的白内障时光点被散射。

本发明所述照明装置的另一优点在于，在患者眼睛的角膜前表面上只有一个角膜反射是可见的，因为照明子射束在这个位置上几乎被抑制。

在一个具有优点的实施例中可以设置两个或更多个光源，并且借助每个光源产生一个照明射束。从而可以应用独立的光源，其中每个光源产生自己的照明射束。

在另一个具有优点的实施例中可以设置单个光源，并且设置有用于将光源的照明射束分成两个或更多个照明子射束的装置。这个装置可以是棱镜、部分透射的镜子和类似形式的适当的射线分配器。

本发明不局限于应用特定的光源。为此下面给出一些并非唯一的具有优点的例子。例如至少一个光源可以被设计成灯-尤其是卤灯或氙灯、激光器、非热射线、光导体-尤其是光纤导体束、至少一个LED(发光二极管)、至少一个OLED(有机发光二极管)或类似物。当然也可以是不同光源的组合。

具有优点的是光源由一个或多个单个的或者可按区域切换的小光源组成。这里照明装置被如此构造，使得它可以随由它产生的照明区几何形状简单地变化。这里小光源-尤其是电子光源-从外部、最好由一个控制装置控制。另一特征是所述小光源至少是可按区域控制的，从而可以调节照明几何形状。这尤其在产生环形照明子射束的情况下是具有优点的。这里本发明并不局限于区域的特定大小和/或形状。在最简单的情况下，一个单独的点可以通过这种方式控制。特别是当光源是由独立的多个小光源组成的矩阵时，一个或多个小光源可单独或成组地控制，其中在后一种情况下各个小光源可以组合成一个区域。同样对此本发明不局限于具体的实施方式。

具有优点的是光源由一个或多个发光二极管(LED)，尤其是有机发光二极管(OLED)构成。有机发光二极管本来就是作为微显示器而被开发出来的。此外也可以是LCD(它需要背光照明)照明的OLED及朗伯发射器(平面发射器)。

作为结构化的照明光源，OLED提供了良好的光效率以及没有暗的中间地带的小型结构。根据所需要的照明几何形状可以开启单个小光源并关闭其它小光源。相对于LED，在OLED中充填系数更高意味着可实现更高的封装密度。应用由LED或OLED构成的显示器能够实现可编程性，并且例如可以自动切换不同的照明模式，而不需要诸如形态对比度环、滤波器、淡化器或其它类似器件等机械元件的运动。例如白色OLED是特别适用的，其频谱由有机分子的混合量确定。

总之，如上所述的照明装置具有完备的一系列优点，通过同轴照明，尤其是一个“真正”0°照明，可以产生一个非常均匀和明亮的“红色反射”。此“红色反射”对被观察对象，例如患者眼睛的转动很不敏感。这意味着可以省去对于角度的跟踪。通过集成一个用于改变射束横截面的装置-例如一个(双)虹彩光阑，“红色反射”的亮度和形态结构的对比度可以和处理情况相匹配并被佳化。通过减小可变光阑直径可改善对比度，虽然同时也降低了亮度。

按照本发明的另一方面，提供了一个观察装置，特别是一个手术显微镜，它具有一个、两个或更多个立体的、分别具有一个观察射束的观察光路，并具有一个照明装置，它具有至少一个用于产生至少一个照明射束的光源，此射束用于照亮被观察的对象，尤其是一个被观察的眼睛。适配于立体的观察，照明装置具有至少两个照明子射束，其中每个照明子射束与一个立体的观察射束同轴前进。按照本发明，照明射束被如此设计，使得在被观察对象的眼底上形成两个或更多个大小可变的照明光点。

按照本发明的另一个方面，提供了一个观察装置，尤其是一个手术显微镜，它具有一个、两个或更多个立体的、分别具有一个观察射束的观察光路，并具有一个照明装置，它具有至少一个用于产生至少一个照明射束的光源，此射束用于照亮被观察的对象，尤其是被观察的眼睛。按照本发明此观察装置的特征在于，照明射束被设计为衍射受到限定，并且照明射束在被观察对象的眼底上形成一个或多个大小可变的照明光点。

按照本发明的又一方面，提供了一个观察装置，尤其是一个手术显微镜，它具有一个、两个或更多个立体的、分别具有一个观察射束的观察光路，并具有一个照明装置，它具有至少一个用于产生至少一个照明射束的光源，此射束用于照亮被观察的对象，例如眼睛。按照本发明此观察对象的特征在于，照明射束在被观察对象的眼底上形成至少一个照明光点，并且在眼底上照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的1倍，优选地不超过其0.7倍，更好的是不超过其0.5倍，最好不超过其0.3倍。

具有优点的是所述至少一个照明光点在被照明的眼睛的眼底上在0.5与1.5毫米之间的范围内变化。具有优点的是照明光点的直径如此被设计，使得它在被观察对象的眼底上不超过1.5毫米，优选地不超过1.0毫米，最好不超过0.5毫米。

具有优点的是所述照明装置以前面所述的根据本发明的方法被构造，使得它参照相应的实施方式并受其指导。

观察装置例如可具有一个主物镜单元，它与照明装置的物镜单元相同。此外可以设置用于分别使观察射束与照明子射束或照明射束重叠的装置。这种用于重叠的装置可以如此设置，使得观察射束与照明子射束或照明射束的重叠在主物镜单元上面实现。

在另一实施例中观察装置具有一个主物镜单元，它与照明装置的一个物镜单元相同，并且设置有用于分别使一个观察射红束与一个照明子射束或照明射束重叠的装置，这种装置被如此设置，使得观察射束与照明子射束或照明射束的重叠在主物镜单元下面实现。

对于后一种情况，具有优点的是：主物镜单元被构造成所谓的变焦透镜元件。变焦透镜元件的结构及工作方式已在前面结合本发明照明所述装置的相应实施方式予以说明。

具有优点的是观察装置可以被构造成立体的观察装置，尤其是构造成立体显微镜。手术显微镜的光学系统主要由多个结构单元组成，如镜筒、显微镜基座等。此外在许多手术显微镜中可以配备不同的附加模块，如用于辅助观察者的共同观察镜筒，用于记录的摄像机或类似设备。

在显微镜基座中可以组合多个构件，如照明装置、放大装置、主物镜或类似部件。主物镜的特征量是其焦距，它确定了手术显微镜的工作距离，并且也影响显微镜的总放大倍数。

具有优点的是，在这种至少一个观察光路中设置有一个放大系统。这里它例如是一个放大倍数变换器，用它可以调节到不同的放大倍数。在许多应用情况下一个分级的放大倍数变换器完全足够了。然而也可以应用可随意调节的放大系统作为放大系统，用它可以获得无级放大倍数(变焦系统)。

这里具有优点的是上面已说明的观察装置的设备光瞳固定在放大系统中。

此外在至少一个的观察光路中可设置一个镜筒单元和一个目镜单元。目镜单元的任务一般是后续放大在镜筒中形成的中间图像，以及尽可能均衡可能存在的该显微镜使用者的视力误差。

另外具有优点的是：被观察对象的对象平面被设计在主物镜的前焦点中。这样实现了被观察对象通过主物镜的成像趋于无穷大。

具有优点的是，观察装置被设计成立体的观察装置，尤其是立体显微镜。在此情况下观察装置提供两个平行前进的观察光路。

在观察装置中也可以按照一个优选的实施方式设置一个符合望远镜原理的立体显微镜，它主要由三个光学子元件构成，即主物镜(远焦)变焦系统及由镜筒和目镜组成的双目镜望远镜。

在观察装置的各个子元件之间观察射束最好平行前进，从而各个子元件是以模块方式可变换和可组合的。

通过一种具有优点的方式，可以在一个手术显微镜中应用一个如前所述的本发明照明装置，尤其是应用在一个眼科观察装置中，最好是应用在一个为白内障去除术设计的手术显微镜中。如前所述的本发明观察装置同样可以具有优点地被用作眼科观察装置，最好是用作为白内障去除术设计的手术显微镜。

按照本发明，对于白内障手术中的最佳照明系统确立了主要的基本要求，即均匀的红色反射要求一个同轴的照明，红色反射的良好的对比度要求照明光点的清晰且衍射受到限制的成像。

为了产生同轴的照明射束，例如建议采用一个棱镜系统。在眼底的照明亮点的大小可以通过合适地匹配孔径光阑在透镜元件统中按需要调节。

此外本发明的照明系统允许在最佳的红色反射照明与实际应用中的可能独立的环境照明-用于完全照亮立体观察中的视场-之间简单地切换。

附图说明

下面借助附图所示实施例详细说明本发明。附图中：

图1简要示出一个可能的用于产生一个0°照明的系统，它同时获得佳化的“红色反射”和良好的对比度；

图2简要示出一个用于红色反射照明的光学系统结构；

图3简要示出一个用于环境照明的光学系统结构；以及

图4简要示出一个具有优点的孔径光阑的结构，它被用于图2所示照明装置中。

具体实施方式

图1中示出一个照明装置的一部分，此装置被应用于一个观察装置中。所述观察装置涉及用于眼科手术、例如用于进行白内障手术的立体手术显微镜。借助于此照明装置，以下述方式得到一个非常均匀的、明亮的“红色反射”：即照明射束12被分成多个照明子射束13，这由用于划分照明射束的装置11实现，此装置可提供一个合适的镜面/棱镜系统。照明子射束13这里如此被引导，使得相对于手术显微镜的左和右观察射线路径，被观察对象-在此情况下为患者的眼睛-在同一方向上被照明，观察也在此方向上进行(0°照明)。

如图中左面部分所示，在所示例子中不仅设置有用于主观察者(HB)的观察射线路径，而且还设置有用于辅助观察者(MB)的观察射线路径。用于划分照明光路的装置11例如被安置在一个物镜单元10的区域中，它例如也可以是观察装置的主物镜。

通过一个干净的、衍射受到限制的照明用射束和在患者眼底上的小的照明光点(直径约0.5至1.5毫米)，用这种结构得到一个最佳的“红色反射”，同时得到良好的对比度。此外这种照明装置对患者眼睛在手术中的转动很不敏感。

观察射束和照明子射束13的重叠例如可以在物镜单元10(主物镜)上方平行的光路中由装置11实现，具有优点的是该设备为部分透射的镜面或棱镜。

此外在照明装置中设置有一个用于改变射束横截面的装置14，其具有虹彩光阑的形式。由此照明射线12在患者眼睛的眼底上的照明光点被改变。

在上述例子中照明射束12由单个光源(图中未示出)产生，并且通过装置11被分成多个照明子射束13。然而也可以应用多个相互独立的光源，其中每个光源分别产生至少一个照明子射束13。

用于红色反射照明的光学系统的结构简要示于图2中。从光源出发看去，在所示照明装置20中应用了以下光学元件：一个光导体21，一个聚光器22，一个平凸透镜23，一个明场光阑24，一个孔径光阑(孔光阑)25，一个光学元件26，例如由粘合剂和凹凸透镜组成的部件，一个换向单元27，例如其形式为一个分光镜，以及一个物镜单元28，例如其形式为一个主物镜。一个具有眼底30的眼睛29应被照亮。

在光导体21的光纤终端用一个聚光器22和一个平凸透镜23产生一个实中间图像。在此中间图像位置上可设置一个例如形式为孔光阑的孔径光阑25。这个实中间图像位于由主物镜28和由粘合剂和凹凸透镜组成的部件26组成的双元件光学部件的前焦平面上。此光学部件在无穷远处形成一个虚中间图像，使得从眼睛29观察，光导体21的光纤终端位于远点处。因此对于一个正常视力的眼睛，光导体21的光纤终端作为照明光点在眼底30上形成。

光导体21的光纤终端的有效发光面例如可以为4.8毫米。在孔径光阑25中的中间图像的直径为5.8毫米，在此所述例子中对于眼底30上照明光点的大小，得到1.5毫米的直径。

借助于孔光阑确定的位置可以在中间图像平面(孔径光阑)中产生为得到良好的均匀红色反射所需的、与立体的观察轴同轴的射束，它们与立体观察轴的立体基线相隔一段间距。孔光阑将按位置-即与光轴的横向偏离，以及大小-即孔光阑的直径，以与光纤终端的实中间图像相同的成像比例关系，即5.8∶1.5＝3.9∶1缩小在眼底上的成像。孔光阑的直径大小确定在眼底上的照明光点大小，从而以相应方式确定红色反射的良好对比度。

照明域光阑24位于平凸透镜23与光纤终端(孔径光阑)的实中间图像之间。此明场光阑24用于限制被照射的视场。

明场光阑24位于由粘合剂和凹凸透镜构成的部件26的前焦点中。明场光阑24首先由部件26形成在无穷远处的虚像，然后用主物镜28在位于主物镜的前焦平面中的对象平面上成像。

明场光阑24的直径例如等于2.5毫米。这导致在对象平面中10毫米的照明视场。从而明场成像的成像比例关系为1∶4。

表1中列出用于红色反射照明的光学系统数据。

表1  用于红色反射照明系统的系统数据

图3简要示出用于环境照明的光学系统结构。

一个基本想法是通过由红色反射照明进行一个简单的切换得到环境照明而无需增加光学元件。

环境照明所需的光学元件直至明场光阑的大小都与图2所示红色反射照明时的光学元件相同，即：光导体21，聚光器22，明场光阑24，光学元件26-例如其形式为粘合剂和凹凸透镜所组成的部件26，换向单元27-例如其形式为一个分光镜，以及物镜单元28，例如其形式为主物镜。

在由红色反射照明切换为环境照明时平凸透镜和孔光阑(见图2)被移走。此外一个小的明场光阑被一个大的明场光阑24代替。

现在聚光器22使得明场光阑24被完全照亮。和红色反射照明时一样，明场光阑24不变地位于由粘合剂和凹凸透镜构成的光学器件26的前焦平面上。明场光阑24被虚成像于无穷远处，从而如红色反射照明一样明场光阑24的像通过主物镜28的成像而再次出现在主物镜28的前焦平面上，并从而位于观察的对象平面上。

明场光阑24的直径例如为14毫米。这样可以在对象平面上得到约62毫米的最大视场31的照明。成像比例关系相对于红色反射照明时的放大是由于明场成像失真造成的。

对于这里所建议的用于红色反射照明的光学结构使得独立进入到用于瞳孔成像和明场成像的光路成为可能。例如可以最佳地匹配于明场大小进行光线利用，以及眼底上照明光点的大小通过孔径光阑的有意作用而得到匹配。

在环境照明中光学问题减小为只有被最佳照明的明场光阑的成像。

对于瞳孔成像，基于光学结构必须在主物镜的前表面附近给出光纤终端的一个实中间像。在目前应用的眼科照明中此实中间像通常也位于对象空间中，并且在主物镜下面约50毫米处。

用于环境照明的光学系统数据被列在表2中。

表2用于场地-照明系统的系统数据

可能也是有意义的是：同时提供给应用者一个红色反射照明和一个环境照明。这可以例如这样实现：在聚光器22和光阑24，25之间的平凸透镜23或者被粘合在一个透明载体上，或者例如被构造成具有相应的透明支承边缘的喷塑铸件(PMMA)。穿过平凸透镜23的射线产生红色反射照明，穿过载体或支承边缘的射线产生环境照明。

为了同时产生红色反射照明和环境照明，此外具有优点的是：以特殊的方式设计孔径光阑25(孔光阑)。一个例子示于图4中。

按照图4可以如此具有优点地设计孔径光阑25：用于红色反射照明的开口25a具有例如高的透射能力，而周围区域25b具有减小的(理想情况下可调的)透射能力，用于环境照明。

这可例如通过一个透射型或反射型的LCD显示器25c或者通过一个DMD显示器实现。

附图标记列表

10  物镜单元

11  用于划分照明射线的装置

12  照明射束

13  照明子射束

14  用于改变射束横截面的装置

20  照明装置

21  光导体

22  聚光器

23  平凸透镜

24  明场光阑

25  孔径光阑

25a 开口

25b 周围区域

25c 显示器

26  光学元件

27  换向元件

28  物镜单元

29  眼睛

30  眼底

31  视场

Claims (52)

1.用于具有一个、两个或更多个观察光路-这些观察光路分别具有一个观察射束-的观察装置的照明装置，它具有至少一个用于产生至少一个照明射束(12)的光源，所述照明射束用于照亮被观察的眼睛，其中设置有至少两个照明子射束(13)，并且其中每个照明子射束(13)与相应的观察射束同轴前进，其特征在于，设置有至少一个用于改变至少一个照明射束(12)和/或至少一个照明子射束(13)的射束横截面的装置(14)，通过所述装置(14)能够改变被观察眼睛的眼底上的光点，照明子射束(13)被如此设计，使得它们在被观察眼睛的眼底上形成两个或更多个大小可变的照明光点，并且在被观察眼睛的眼底上的照明光点的直径在0.5与1.5毫米之间范围内可变。

2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，照明子射束(13)被如此设计，使得在被观察眼睛的眼底上的照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的1倍。

3.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，照明子射束(13)被如此设计，使得在被观察眼睛的眼底上的照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的0.7倍。

4.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于，照明子射束(13)被如此设计，使得在被观察眼睛的眼底上的照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的0.5倍。

5.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，照明子射束(13)被如此设计，使得在被观察眼睛的眼底上的照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的0.3倍。

6.如权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，每一个照明子射束(13)被如此引导，使得被观察眼睛相对于每个观察射束在与进行观察的方向相同的方向上被照射，即0°观察。

7.如权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，每一个照明子射束(13)被如此引导，使得被观察眼睛相对于每个观察射束以小于/等于2度的角度被倾斜照射，即贴轴倾斜照明。

8.如权利要求7所述的照明装置，其特征在于，每一个照明子射束(13)被如此引导，使得被观察眼睛相对于每个观察射束以小于/等于1度的角度被倾斜照射，即贴轴倾斜照明。

9.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，照明光点的直径被如此设计，使得它在被观察眼睛的眼底上不超过1.5毫米。

10.如权利要求9所述的照明装置，其特征在于，照明光点的直径被如此设计，使得它在被观察眼睛的眼底上不超过1.0毫米。

11.如权利要求10所述的照明装置，其特征在于，照明光点的直径被如此设计，使得它在被观察眼睛的眼底上不超过0.5毫米。

12.用于具有一个、两个或更多个观察光路-这些观察光路分别具有一个观察射束-的观察装置的照明装置，它具有至少一个用于产生至少一个照明射束(12)的光源，所述照明射束用于照亮被观察的眼睛，其特征在于，照明射束(12)衍射受到限制地被成像，设置有至少一个用于改变至少一个照明射束(12)和/或至少一个照明子射束(13)的射束横截面的装置(14)，通过所述装置(14)能够改变被观察眼睛的眼底上的光点，照明射束(12)在被观察眼睛的眼底上形成一个或多个大小可变的照明光点，并且在被观察眼睛的眼底上至少一个照明光点的直径在0.5与1.5毫米之间范围内可变。

13.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，在被观察眼睛的眼底上的照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的1倍。

14.如权利要求13所述的照明装置，其特征在于，在被观察眼睛的眼底上的照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的0.7倍。

15.如权利要求14所述的照明装置，其特征在于，在被观察眼睛的眼底上的照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的0.5倍。

16.如权利要求15所述的照明装置，其特征在于，在被观察眼睛的眼底上的照明光点的大小不超过眼底上观察射束横截面的0.3倍。

17.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，至少一个照明射束(12)与相应的观察射束同轴前进。

18.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，在眼底上照明光点中心与观察射束横截面中心的距离为眼底上观察射束横截面半径的0.8倍。

19.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，在眼底上照明光点中心与观察射束横截面中心的距离为眼底上观察射束横截面半径的0.5倍。

20.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，在眼底上照明光点中心与观察射束横截面中心的距离为眼底上观察射束横截面半径的0.2倍。

21.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，在眼底上照明光点中心与观察射束横截面中心的距离为眼底上观察射束横截面半径的0.05倍。

22.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，至少一个照明光点的直径被如此设计，使得它在被观察眼睛的眼底上不超过1.5毫米。

23.如权利要求22所述的照明装置，其特征在于，至少一个照明光点的直径被如此设计，使得它在被观察眼睛的眼底上不超过1.0毫米。

24.如权利要求23所述的照明装置，其特征在于，至少一个照明光点的直径被如此设计，使得它在被观察眼睛的眼底上不超过0.5毫米。

25.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，它具有一个物镜单元(10)。

26.如权利要求25所述的照明装置，其特征在于，物镜单元(10)被构造成同时也作为观察装置的物镜单元。

27.如权利要求25所述的照明装置，其特征在于，物镜单元(10)被构造成同时也作为观察装置的主物镜。

28.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，设置有分别用于使一个观察射束与一个照明子射束(13)或照明射束(12)重叠的装置。

29.如权利要求28所述的照明装置，其特征在于，用于重叠的装置被如此设置，使得观察射束与照明子射束(13)或照明射束(12)的重叠在物镜单元上面进行。

30.如权利要求28所述的照明装置，其特征在于，用于重叠的装置被如此设置，使得观察射束与照明子射束(13)或照明射束(12)的重叠在物镜单元下面进行。

31.如权利要求30所述的照明装置，其特征在于，物镜单元被构造成变焦透镜元件。

32.如权利要求28至31中任一项所述的照明装置，其特征在于，用于重叠的装置具有至少一个形式为棱镜和/或射线分配板和/或部分透光的镜子和/或钻穿的镜子的光学元件。

33.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，设置有用于产生至少一个环状的照明子射束的装置，此照明射束围绕一个观察射束被设置。

34.如权利要求1或12所述的照明装置，其特征在于，所述装置(14)被构造成光阑，构造成LCD显示器，构造成DMD或构造成LCOS。

35.如权利要求34所述的照明装置，其特征在于，所述装置(14)被构造可变光阑或离散的光阑。

36.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，设置有两个或更多个光源，并且借助于每个光源产生一个照明子射束(13)。

37.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，设置有单个的光源和用于将此光源的照明射束(12)分成两个或更多个照明子射束(13)的装置(11)。

38.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，至少一个光源被构造成灯，构造成激光器，构造成非热力的发射器，构造成光导体，或构造成至少一个LED。

39.如权利要求38所述的照明装置，其特征在于，至少一个光源被构造成卤灯或氙灯。

40.如权利要求38所述的照明装置，其特征在于，至少一个光源被构造成光纤光导体束。

41.如权利要求1或12所述的照明装置，其特征在于，所述装置(14)被构造成FLCOS。

42.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，至少一个光源被构造成至少一个OLED。

43.具有一个、两个或更多个立体的观察光路-这些观察光路分别具有一个观察射束，并具有一个照明装置的观察装置，其中所述照明装置具有至少一个用于产生至少一个照明射束(12)的光源，所述照明射束用于照亮被观察的眼睛，其中设置有至少两个照明子射束(13)，并且每个照明子射束(13)与一个立体的观察射束同轴前进，其特征在于，设置有至少一个用于改变至少一个照明射束(12)和/或至少一个照明子射束(13)的射束横截面的装置(14)，通过所述装置(14)能够改变被观察眼睛的眼底上的光点，照明子射束(13)被如此设计，使得在被观察眼睛的眼底上形成两个或更多个大小可变的照明光点，并且在被观察眼睛的眼底上的照明光点的直径在0.5与1.5毫米之间范围内可变。

44.具有一个、两个或更多个立体的观察光路-这些观察光路分别具有一个观察射束，并具有一个照明装置的观察装置，其中所述照明装置具有至少一个用于产生至少一个照明射束(12)的光源，所述照明射束用于照亮眼睛，其特征在于，照明射束(12)衍射受到限制地被成像，设置有至少一个用于改变至少一个照明射束(12)和/或至少一个照明子射束(13)的射束横截面的装置(14)，通过所述装置(14)能够改变被观察眼睛的眼底上的光点，照明射束(12)在被观察眼睛的眼底上形成一个或多个大小可变的照明光点，并且在被观察眼睛的眼底上至少一个照明光点的直径在0.5与1.5毫米之间范围内可变。

45.如权利要求43至44中任一项所述的观察装置，其特征在于，照明装置按照权利要求1至42中任一项构造。

46.如权利要求43至44中任一项所述的观察装置，其特征在于，观察装置具有一个主物镜单元，它与照明装置的物镜单元(10)是同一个，并且设置有用于分别使一个观察射束与一个照明子射束(13)或照明射束(12)重叠的装置，所述用于重叠的装置被如此设置，使得观察射束与照明子射束(13)或照明射束(12)的重叠在主物镜单元的上面进行。

47.如权利要求43至44中任一项所述的观察装置，其特征在于，观察装置具有一个主物镜单元，它与照明装置的物镜单元(10)是同一个，并且设置有用于分别使一个观察射束与一个照明子射束(13)或照明射束(12)重叠的装置，所述用于重叠的装置被如此设置，使得观察射束与照明子射束(13)或照明射束(12)的重叠在主物镜单元的下面进行。

48.如权利要求47所述的观察装置，其特征在于，主物镜单元被构造成变聚透镜元件。

49.手术显微镜，其特征在于，具有如权利要求1至42中任一项所述的照明装置。

50.按权利要求49所述的手术显微镜，其特征在于，所述手术显微镜用于白内障清除术。

51.手术显微镜，其特征在于，所述手术显微镜由如权利要求43至48中任一项所述的观察装置实现。

52.按权利要求51所述的手术显微镜，其特征在于，所述手术显微镜用于白内障清除术。

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