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.