Die Erfindung betri f ft eine stereoskopische Anordnung, die ein stereoskopisches Bildgebungssystem realisiert , mit einer Obj ektiveinheit , einer Umlenkeinheit , einer Linsengruppenanordnung und einer Bildsensor-Einheit . Insbesondere kann die stereoskopische Anordnung wenigstens eine Ob ektiveinheit , wenigstens eine Umlenkeinheit und wenigstens einen Bildsensor umfassen . Hierbei ist der Bildsensor in Be zug auf einen an einer stereoskopischen Basis beginnenden opti schen Pfad hinter der wenigstens einen Umlenkeinheit angeordnet .

Die Erfindung betri f ft weiter ein Operationsmikroskop mit einer solchen stereoskopischen Anordnung .

Schließlich betri f ft die Erfindung auch ein Operations-Set , welches bei chirurgischen Interventionen verwendet werden kann und welches eine stereoskopische Anordnung umfasst , die an einem beweglichen Roboterarm befestigt ist und mit Hil fe des Roboterarms im Raum verschwenkbar ist . Die Anordnung ist hierbei bevorzugt erfindungsgemäß ausgestaltet .

Derartige stereoskopische Anordnungen, Operationsmikroskope und Operations-Sets werden beispielsweise bei chirurgischen Interventionen verwendet . Der Patient wird hierbei durch eine solche stereoskopische Anordnung oder ein solches Mikroskop betrachtet . Der Operateur steht am Patienten und schaut auf einen Monitor, wo ihm das stereoskopische Bild dargeboten wird, das mit der stereoskopischen Anordnung aufgenommen wurde oder gerade live auf gezeichnet wird .

Der für eine solche Anordnung zur Verfügung stehende Platz in der Nähe des Patienten ist j edoch sehr begrenzt , da der Blick des Operateurs zum Monitor frei sein muss und auch der Operationsraum unterhalb der stereoskopischen Anordnung und oberhalb des Patienten frei zugänglich bleiben muss . Der Platzbedarf , den eine derartige Anordnung haben kann, ist deshalb sehr begrenzt .

Dies gilt besonders dann, wenn der Blickwinkel der stereoskopischen Anordnung verändert werden soll . Hierbei kann die an einem Stativ befestigte Anordnung um eine oder mehrere Achsen verschwenkt werden . Wie bereits erwähnt , kann die Anordnung, beispielsweise um zwei Achsen, verschwenkbar an einem Roboterarm befestigt sein . Dieses Verschwenken kann zu einer Behinderung des Blicks des Operateurs auf den Monitor führen, besonders dann, wenn ein Verschwenken um eine Achse erfolgt , die parallel zu dem Abstand der beiden Sehstrahlen, der stereoskopischen Basis , verläuft .

Bei bisher bekannten Systemen ist es in der Regel so , dass eine Umlenkung der Bildstrahlen oder optischen Pfade durch eine Umlenkeinheit erfolgt . Ein optischer Pfad kann als durch die Umlenkeinheit in mehrere Teilpfade zerlegt betrachtet werden . So verläuft ein Teilpfad zwischen stereoskopischer Basis und Umlenkeinheit und ein Teilpfad zwischen Umlenkeinheit und Bildsensor-Einheit . Bei bisher bekannten System erfolgt die Umlenkung in der Regel so , dass die optischen Pfade aus der von den beiden ersten Teilpfaden eingenommenen Ebene heraus so umgelenkt werden, dass die beiden zweiten Teilpfade ( die zur stereoskopischen Bildgebung genutzt werden) vom Operateur wegführen . Hierbei kann es vorkommen, dass die Teilpfade in die Sichtlinie von dem Operateur zu dem Monitor geraten und ihn somit in bestimmten Situationen behindern .

Der Erfindung l iegt die Aufgabe zugrunde , eine stereoskopische Anordnung und ein Operationsmikroskop mit einer stereoskopischen Anordnung zu schaf fen, deren Platzbedarfe so reduziert sind, dass die genannten Probleme verringert oder ganz vermieden werden können . Insbesondere soll dabei die Ergonomie beim Arbeiten mit einem Operations-Set wie eingangs beschrieben während eines medi zinischen Eingri f fs verbessert werden .

Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen . Insbesondere wird somit zur Lösung der genannten Aufgabe bei stereoskopischen Anordnungen der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein zwischen Umlenkeinheit und Bildsensor verlaufender Tei lpfad eines optischen Pfades einen spitzen Winkel zu der von der stereoskopischen Basis und einem zwischen Obj ektiveinheit und Umlenkeinheit verlaufenden Teilpfad desselben optischen Pfades auf gespannten Ebene einnimmt , und wobei zwischen einer Umlenkeinheit und einem Bildsensor wenigstens eine Linsengruppe einer Linsengruppenanordnung angeordnet ist .

Somit kann der optische Pfad nach der Umlenkeinheit seitlich vom Pateinten und dem Operationsraum weggeführt werden . Dies kann auch auf beide optische Pfade zutref fen . Insbesondere beim Verschwenken der stereoskopischen Anordnung kann somit der Blick des Operateurs auf den Monitor und den Operationsraum, also beispielsweise das gerade beobachtete Operationsgebiet , freigehalten werden .

Durch Anordnung einer Linsengruppe zwischen Umlenkeinheit und Bildsensor wird ebenfalls Raum zwischen der stereoskopischen Basis und der Umlenkeinheit eingespart . Der erste optische Teilpfad kann somit verkürzt werden . Hieraus resultiert eine kompakte Bauweise der Anordnung in der z-Richtung (= Richtung der optischen Achse der Ob ektiveinheit und damit die Blickrichtung der stereoskopischen Anordnung) , sodass der Operateur stets freien Blick auf den Monitor behält , obwohl die Anordnung in der Benutzung zwischen der Sichtlinie des Operateurs auf den Monitor und dem beobachteten Operationsgebiet angeordnet ist .

Die Linsengruppen können aus einer oder mehreren Linsen bestehen, die Linsen einer Linsengruppe können einander kontaktieren, oder beabstandet zueinander ausgebildet sein . Beispielsweise kann j eweils ein Distanzstück vorgesehen sein . Eine Linsengruppe kann ohne Veränderung des Abstandes der in ihr enthaltenen Linsen verschoben werden . Eine Linsengruppe kann beispielsweise dadurch veränderlich sein, dass der Abstand der in ihr enthaltenen Linsen zueinander veränderbar ist .

Alternativ oder zusätzlich sind zur Lösung der genannten Aufgabe erfindungsgemäß die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 2 vorgesehen, der auf eine weitere stereoskopische Anordnung mit wenigstens einer Ob ektiveinheit , wenigstens einer Umlenkeinheit , wenigstens einem Bildsensor und mit wenigstens zwei optischen Pfaden, die von der wenigstens einen Obj ektiveinheit über die wenigstens eine Umlenkeinheit zu dem wenigstens einen Bildsensor laufen, gerichtet ist . Insbesondere wird somit zur Lösung der genannten Aufgabe bei stereoskopischen Anordnungen der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die optischen Pfade in einer gemeinsamen Ebene verlaufen . Hierbei kann die Ebene insbesondere die stereoskopische Basis umfassen .

Somit können die optischen Pfade seitlich vom Operationsbereich weggeführt werden, womit dieser Bereich und damit der Blick des Operateurs zum Monitor freigehalten werden können . Die opti schen Pfade können nach der Umlenkeinheit in gegenüberliegende Richtungen weitergeführt werden . Die optischen Pfade können aber auch nach der Umlenkeinheit in dieselbe Richtung und weiterhin parallel oder in einem spitzen Winkel zueinander verlaufen . Hierbei können die optischen Pfade insbesondere parallel zur stereoskopischen Basis verlaufen .

Werden beispielsweise zwei optische Pfade ausgebildet , die von der wenigstens einen Umlenkeinheit zu einem j eweiligen Bildsensor verlaufen, so kann es vorteilhaft sein, wenn diese beiden Bildsensoren in axialer Richtung des j eweiligen optischen Pfads versetzt zueinander angeordnet sind . Denn in diesem Fall kann Abwärme von den Bildsensoren besser abgeführt werden, weil nun an zwei Orten und nicht an einem einzigen Ort Abwärme durch die j eweiligen Bildsensoren entsteht . Zudem besteht dann mehr Platz für eine Kontaktierung der Bildsensoren über flexible Leiterplatten und auch für zugehörige elektronische Bauteile . Der letzte Punkt und die Tatsache , dass sich die Bildsensoren nicht mehr gegenseitig behindern, führt auch dazu, dass die Bildsensoren, genauer die j eweiligen optischen Pfade , näher aneinander heranrücken können . Im Ergebnis kann so eine kleinere/ kürzere stereoskopische Basis erhalten werden .

Eine kürzere Stereobasis resultiert zwar grundsätzlich in einem geringeren Stereo-Eindruck, was auf den ersten Blick nachteilig erscheint . Die Erfindung hat aber erkannt , dass eine kleinere Stereobasis in bestimmten medi zinischen Anwendungen vorteilhaft sein kann : Denn wird beispielsweise eine enge Körperkavität mit der erfindungsgemäßen stereoskopischen Anordnung ( die insbesondere als Endoskop ausgestaltet werden kann) beobachtet , so kommt es aufgrund der kleineren Stereobasis zu einem geringem Versatz der Bilder . Gerade bei einer langen/ tief en Körperkavität kann dies j edoch dazu führen, das s die vorderen und hinteren Bildbereiche , die wegen der begrenzten Schärfentiefe ohnehin unscharf sind, weniger stark versetzt sind, sodass insgesamt ein Bild von besserer Qualität erhalten werden kann, dass für das menschliche Gehirn einfacher zu verarbeiten ist . Dadurch können also die Benutzungseigenschaften verbessert werden . Zudem wird die gesamte Anordnung bei kleinerer Stereobasis kompakter, was wiederum Vorteile für den Operateur bietet .

Der erfindungsgemäße Ansatz , die beiden Bildsensoren axial zueinander zu verschieben/verset zt zueinander anzuordnen, weicht dabei insbesondere von klassischen Konzepten ab, bei denen j eweils ein Okular an Stelle des Bildsensors vorgesehen ist . Denn wenn ein Mensch mit seinen beiden Augen in ein Okular bl icken soll , macht es keinerlei Sinn, die Okulare axial zueinander zu verschieben .

Um die Benutzungseigenschaften der Anordnung zu verbessern, ist es ferner vorteilhaft , eine variable Aperturblende vorzusehen, und zwar vorzugsweise j eweils in j edem der beiden zum stereoskopischen Sehen genutzten Pfade . Somit kann also wenigstens eine einstellbare Aperturblende im Strahlengang nach der wenigstens einen Obj ektiveinheit angeordnet sein, mit der ein Schärfentiefe und/oder eine optische Auflösung einstellbar ist . Werden zwei optische Pfade ausgebildet , die von der wenigstens einen Umlenkeinheit zu einem j eweiligen Bildsensor verlaufen, so ist es sinnvoll , wenn dann in j edem dieser beiden optischen Pfade eine j eweilige einstellbare Aperturblende angeordnet ist . Bevorzugt können dann die beiden Aperturblenden in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sein, was sich insbesondere anbietet , wenn die zugehörigen Bildsensoren, wie zuvor erläutert , ebenfalls axial zueinander versetzt angeordnet sind . Auch diese erleichtert es nämlich, die Anordnung insgesamt kompakt zu gestalten und eine vergleichsweise kleine Stereobasis aus zubilden (was die zuvor erläuterten Vorteile mit sich bringt ) .

Werden zwei opti sche Pfade ausgebildet , die von der wenigstens einen Umlenkeinheit zu einem j eweiligen Bildsensor verlaufen, so sind ferner zwei grundlegende Ausgestaltungen denkbar : Entweder diese beiden optischen Pfade verlaufen in entgegensetzten Richtungen, und bevorzugt dann auch auf gleicher Höhe ; oder aber, die beiden optischen Pfade verlaufen zwar in derselben Richtung aber, in Richtung eines ( insbesondere des weiter oben erläuterten) zwischen der Ob ektiveinheit und der wenigstens einen Umlenkeinheit verlaufenden Tei lpfads , versetzt zueinander . Im letzteren Fall werden die optischen Pfade somit in Bezug auf die Blickrichtung der stereoskopischen Anordnung ( z-Richtung) übereinander gestapelt ; im ersteren Fall können die Pfade hingegen nach links und nach rechts in Bezug auf die Blickrichtung verlaufen . Bei derartigen Ausgestaltungen ist es generell für ein kompakte Bauweise quer zur Blickrichtung vorzuziehen, wenn die beiden optische Pfade , der zwischen der Obj ektiveinheit und der wenigstens einen Umlenkeinheit verlaufende Teilpfad als auch die stereoskopische Basis in einer gemeinsamen Ebene verlaufen .

Bei einer vortei lhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein Winkel ( insbesondere der zuvor erwähnte spitze Winkel ) zwischen einem zwischen Umlenkeinheit und Bildsensor verlaufenden Tei lpfad eines optischen Pfades und der von der stereoskopischen Basis und einem zwischen Obj ektiveinheit und Umlenkeinheit verlaufenden Teilpfad desselben optischen Pfades auf gespannten Ebene weniger als 20 ° , insbesondere weniger als 10 ° beträgt und/oder ein Nullwinkel ist . Somit können die optischen Pfade unter Umständen auch so seitlich weggeführt werden, dass sie gerade nicht parallel zur stereoskopischen Basis verlaufen .

Bei einer vortei lhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass für j eden optischen Pfad eine eigene Ob ektiveinheit und/oder Umlenkeinheit und/oder wenigstens eine Linsengruppe einer Linsengruppenanordnung und/oder ein eigener Bildsensor vorgesehen ist . Somit können Unterschiede in den optischen Weglängen durch Verschiebung einzelner Linsen oder Linsengruppen der beiden optischen Pfade zueinander einfach ausgeglichen werden . Dies kann auch durch Verschiebung einzelner Linsengruppen eines oder beider optischer Pfade erfolgen . Beispielsweise können die in einem optischen Pfad ausgebildeten Bauteile in ihrer Position festgelegt sein, und die Linsengruppen des anderen Pfades bewegt werden . Die Verwendung von separaten Linsengruppen für beide Pfade kann vorteilhaft genutzt werden, um ungünstige Randstrahlen und/oder Streulicht zu eliminieren . Zudem ist es dadurch möglich, für j eden optischen Pfad eine optimale optische Qualität der Abbildung herzustellen, weil die einzelnen Linsengruppen eine bessere Justage des j eweiligen optischen Pfads erlauben .

Bei einer vortei lhaften Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass für die optischen Pfade eine gemeinsame Obj ektiveinheit und/oder Umlenkeinheit und/oder wenigstens eine Linsengruppe einer Linsengruppenanordnung und/oder ein gemeinsamer Bildsensor vorgesehen ist . Dies ermöglicht eine einfache Montage .

Somit können j e nach Anforderungen, insbesondere j e nach zur Verfügung stehendem Raum für optische Bauelemente oder deren gewünschte Ausrichtung im Raum, für j eden optischen Pfad separate Bauelemente vorgesehen sein . Es können aber auch für beide optischen Pfade gemeinsame

Bauelemente vorgesehen sein : Beispielsweise kann eine ( gemeinsame ) Fokuseinheit vor einer ersten Umlenkeinheit mit gemeinsamen Linsengruppen ausgeführt sein und/oder es kann ein Zoomobj ektiv nach der ersten Umlenkeinheit mit getrennten Linsengruppen für j eden der beiden optischen Pfade ausgeführt sein . Die Umlenkeinheit kann für beide Pfade gemeinsam und/oder getrennt für j eden Pfad ausgeführt sein .

Die Fokuseinheit kann wenigsten eine durchstimmbare Fokuslinse aufweisen, mit der eine Fokusebene der stereoskopischen Anordnung veränderbar ist . Unter „durchstimmbar" kann hier verstanden werden, dass die Fokuslinse in ihrer Brechkraft und/oder in ihrer Position entlang der optischen Achse veränderbar ist . Hierbei werden Obj ekte , die sich in der aktuellen Fokusebene befinden, scharf auf den wenigstens einen Bildsensor abgebildet , sodass die Fokusebene die Obj ektebene des j eweiligen Abbildungstrahlengangs bildet , die von dem j eweiligen optischen Pfad der stereoskopischen Anordnung ausgebildet wird, während die Bildebene mit einer aktiven Fläche des wenigstens einen Bildsensors zusammenfällt . Der Abstand zwischen der momentanen (mit Hil fe der veränderlichen Fokuseinheit ) eingestellten Fokusebene / Obj ektebene und der wenigstens eine Obj ektiveinheit ( insbesondere einer ersten Linsenoberfläche dieser Obj ektiveinheit ) kann hierbei als ein Arbeitsabstand aufgefasst werden . I st beispielsweise ein Arbeitsabstand von 15 cm eingestellt , so werden Obj ekte , die sich in diesem Abstand vor der Obj ekteinheit befinden, scharf auf den j eweiligen Bildsensor abgebildet . Mit Hil fe der Fokuseinheit ( durch Durchstimmen der Fokuslinse ) können somit unterschiedliche Arbeitsabstände ermöglicht werden .

Es kann somit vorgesehen sein, dass wenigstens eine Fokuseinheit ausgebildet ist , die im Strahlengang vor der wenigstens einen Umlenkeinheit angeordnet ist und mit der eine Lage einer Fokusebene der stereoskopischen Anordnung veränderbar ist .

Bevorzugt kann die Fokuseinheit dabei , insbesondere durch eine Linsengruppe und/oder j eweils , als Teil der wenigstens einen Ob ektiveinheit ausgebildet sein .

Die Fokuseinheit ist dabei bevorzugt so platziert , dass einfallende unkollimierte Abbildungsstrahlen des j eweiligen optischen Pfads die Fokuseinheit in kollimierter Form verlassen und anschließend als kollimiertes Licht auf die wenigstens eine Umlenkeinheit tref fen . Die Fokuseinheit kann somit innerhalb der stereoskopische Anordnung die optische Funktion übernehmen, unkollimierte eingehende Lichtstrahlen ( die von der besagten Fokusebene / dem beobachteten Obj ekt ausgehen) in kol limiertes Licht umzuwandeln .

Eine solche Fokuseinheit kann auch getrennt für beide optischen Pfade ausgestaltet sein, wobei eine gemeinsame Fokuseinheit bevorzugt ist , weil in letzterem Fall nur eine durchstimmbare Linse und nicht zwei Linsen synchron angesteuert werden muss .

Bei einer vortei lhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass für j eden optischen Pfad der Abstand zwischen Obj ektiveinheit und/oder Umlenkeinheit und/oder Linsengruppen einer Linsengruppenanordnung und/oder Bildsensor gleich ist . Somit sind nahezu oder exakt gleiche Abbildungseigenschaften der Pfade einfach realisierbar .

Bei einer vortei lhaften Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass für j eden optischen Pfad der Abstand zwischen Obj ektiveinheit und/oder Umlenkeinheit und/oder Linsengruppen einer Linsengruppenanordnung und/oder Bildsensor unterschiedlich ist . Dies ist besondere günstig bei asymmetrischen Anordnungen, bei denen unterschiedliche optische Weglängen kompensiert werden sollten .

Somit können j e nach Verlauf der optischen Pfade die Abstände zwischen optischen Bauelementen so gewählt werden, dass ein Bild gewünschter Qualität auf genommen werden kann . Beispielsweise kann es erforderlich sein, bei gleicher Länge der optischen Pfade unterschiedliche Abstände zwischen gleichartigen Bauelementen für j eden Pfad vorzusehen . So kann es beispielsweise notwendig sein, für j eden Pfad einen anderen Abstand zwischen Obj ektiveinheit und Umlenkeinheit vorzusehen, dies aber durch einen ebenfalls für j eden Pfad anderen Abstand zwischen Umlenkeinheit und Bildsensor zu kompensieren .

Bei einer vortei lhaften Ausgestaltung oder bei einer alternativen Lösung von möglicherweise eigenständiger erfinderischer Qualität kann vorgesehen sein, dass die optischen Pfade durch eine Umlenkeinheit in die gleiche oder in entgegengesetzte Richtungen gelenkt werden und/oder so gelenkt werden, dass sie auf Bildsensoren tref fen, die auf derselben oder entgegengesetzten Seiten einer Orthogonalebene angeordnet sind, welche Orthogonalebene orthogonal zu der von der stereoskopischen Basis und einem zwischen Obj ektiveinheit und Umlenkeinheit verlaufenden Teilpfad eines optischen Pfades auf gespannten Ebene ausgerichtet ist und einen zwischen Obj ektiveinheit und Umlenkeinheit verlaufenden Teilpfad desselben optischen Pfades beinhaltet .

Somit können die optischen Pfade j e nach Anforderungen an die Geometrie der stereoskopischen Anordnung so geführt werden, dass sie im gleichen oder in verschiedenen, durch die

Orthogonalebene getrennten, Halbräumen enden .

Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung sieht vor, dass bei einem Operationsmikroskop eine erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung, insbesondere wie zuvor beschrieben, verwendet wird .

Die Erfindung schlägt zur Lösung des eingangs genannten Problems und damit zum Verbessern einer Ergonomie und von Benutzungseigenschaften einer erfindungsgemäßen stereoskopischen Anordnung ein spezi fisches Operations-Set vor, also eine räumliche Anordnung der folgenden Komponenten : Das erfindungsgemäße Operations-Set , welches insbesondere bei chirurgischen Interventionen, etwas zum Betrachten eines Operationsgebiet auf oder im Körper eines Patienten, eingesetzt werden kann, umfasst :

- eine stereoskopische Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder wie hierin beschrieben . Hierbei kann die stereoskopische Anordnung beispielsweise als Teil eines Operationsmikros kops oder eines Endoskops oder eines Exoskops ausgestaltet sein;

- einen Bildschirm zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes ( also insbesondere zum Anzeigen eines stereoskopischen Bilddatenstroms , etwa in Form eines Live-Videos ) , welches mit der stereoskopischen Anordnung aufgenommen wurde oder aufgenommen wird . Der Bildschirm kann dabei bevorzugt so hinter der stereoskopischen Anordnung angeordnet werden/ sein, dass ein Operateur, der auf den Bildschirm schaut (um so einen Patienten mit Hil fe der Anordnung zu betrachten) , freien Blick auf den Bildschirm hat . Mit anderen Worten kann also eine freie Sichtlinie zum Bildschirm für eine Operateur vorgesehen sein beziehungsweise es kann eine solche Sichtlinie für einen Operateur freigehalten sein; bevorzugt verläuft die Sichtlinie dabei orthogonal zu einer Anzeigefläche des Bildschirms und endet in dieser Anzeigefläche .

- Schließlich umfasst das Operations-Set einen (beweglichen) Roboterarm ( etwa als Teil eines komplexen Chirurgie-Roboters ) , wobei die stereoskopische Anordnung an dem Roboterarm befestigt ist und somit mit dem Roboterarm im Raum verschwenkbar ist , und zwar bevorzugt um zwei unterschiedliche Achsen . Mit Hil fe des Roboterarms ist somit ein Blickwinkel der stereoskopischen Anordnung veränderbar . Denn bei Bewegung des Roboterarms bewegt sich die stereoskopische Anordnung mit , wobei dann eine räumliche Lage und/oder Orientierung einer optischen Achse der wenigstens einen Obj ektiveinheit (und damit die Blickrichtung der stereoskopische Anordnung) und/oder ein Abstand der wenigstens einen Ob ektiveinheit von einem zu betrachtenden Ob j ekt/Operationsgebiet (und damit der Arbeitsabstand der stereoskopischen Anordnung) verändert werden kann .

Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die stereoskopische Basis der Anordnung parallel zu dem Bildschirm verläuft und dass die optischen Pfade der Anordnung, also insbesondere die Teilpfade zwischen der wenigstens einen Umlenkeinheit und dem j eweiligen Bildsensor, parallel zur stereoskopischen Basis und seitlich ( in Bezug auf eine freie Sichtlinie zwischen Operateur und Bildschirm) weggeführt sind .

Ein solches Operations-Set kann gerade bei di f fi zilen mikrochirurgischen Eingri f fen den Operateur entlasten, wobei das j eweilige Mitführen der stereoskopischen Anordnung am Roboterarm und insbesondere deren veränderliche Fokusebene

( die mithil fe der beschrieben Fokuseinheit einstellbar ist ) es dem Operateur ermöglichen, stets den gewünschten räumlichen Eindruck des momentanen Operationsgebiets mit Hil fe des stereoskopischen Anordnung in unterschiedlichen Situationen in ausgezeichneter Bildschärfe auf dem Bildschirm angezeigt zu bekommen . Mit Hil fe der beschriebenen wenigstens einen Aperturblende , kann der Operateur dabei auch die Auflösung und die Schärfentiefe der auf genommenen Stereo-Bilder nach seinen Wünschen anpassen .

Somit können die genannten Vorteile , insbesondere in Bezug auf den reduzierten Platzbedarf einer solchen stereoskopischen Anordnung, in einem Operationsmikroskop oder in einem Endoskop und insbesondere in dem zuvor beschriebenen Operationsset umgesetzt und während einer medi zinischen Intervention genutzt werden . Hierbei ist besonders hervorzuheben, dass das seitliche Wegführen der optischen Pfade wertvollen Bauraum in z-Richtung ( also in Richtung der optischen Achse der Obj ektiveinheit der stereoskopischen Anordnung) einspart , sodass die besagte Sichtlinie in unterschiedlichen Stellungen des Roboterarms freigehalten und der Operateur somit ungestört das volle Blickfeld der stereoskopischen Anordnung auf dem Bildschirm einsehen kann .

Bei dem Operations-Set kann ferner auch vorgesehen sein, dass zwei Teilpfade der Anordnung, die zwischen der wenigstens einen Umlenkeinheit und dem wenigsten einen Bildsensor verlaufen, bezogen auf den zwischen der Ob ektiveinheit und der wenigstens einen Umlenkeinheit verlaufenden Teilpfad der stereoskopischen Anordnung, übereinander angeordnet sind oder in entgegengeset zte Richtungen verlaufen .

Wie bereits im Detail beschrieben, kann die in dem Operations- Set verwendete erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung auch eine Fokuseinheit umfassen, mit der eine aktuelle Lage einer Fokusebene , insbesondere in Abhängigkeit einer momentanen Position des Roboterarms , für zwei optische Pfade ( die zur stereoskopischen Bildgebung genutzt werden) gleichzeitig einstellbar ist. Damit kann insbesondere erreicht werden, dass die Anordnung automatisch scharfe Stereo-Bilder in unterschiedlichen Arbeitsdistanzen erzeugen kann. Hierfür kann beispielsweise ein Autofokus mit Hilfe der Fokuseinheit in der Anordnung implementiert sein, sodass bei einer Änderung des Arbeitsabstands das System automatisch die Lage der Fokusebene auf den neuen Arbeitsabstand anpasst.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen des Ausführungsbeispiels.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung in einer Seitenansicht,

Fig. 2 die stereoskopische Anordnung aus Fig. 1 in einer Front al ans icht,

Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung in einer Seitenansicht,

Fig. 4 die stereoskopische Anordnung aus Fig. 3 in einer Front al ans icht,

Fig. 5 eine weitere erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung in einer Seitenansicht,

Fig. 6 die stereoskopische Anordnung aus Fig. 5 in einer Front al ans icht, Fig. 7 eine weitere erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung in einer Seitenansicht,

Fig. 8 die stereoskopische Anordnung aus Fig. 7 in einer Front al ans icht,

Fig. 9 eine weitere erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung in einer Seitenansicht,

Fig. 10 die stereoskopische Anordnung aus Fig. 9 in einer Front al ans icht,

Fig. 11 eine weitere erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung in einer Seitenansicht,

Fig. 12 die stereoskopische Anordnung aus Fig. 11 in einer Front al ans icht,

Fig. 13 ein erfindungsgemäßes Operationsmikroskop in der Draufsicht, als Teil eines erfindungsgemäßen Operations-Sets,

Fig. 14 eine weitere erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung in einer Seitenansicht,

Fig. 15 die stereoskopische Anordnung aus Fig. 14 in einer Front al ans icht,

Fig. 16 eine weitere erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung in einer Seitenansicht und

Fig. 17 die stereoskopische Anordnung aus Fig. 16 in einer Frontalansicht . Fig. 1 zeigt eine stereoskopische Anordnung 1 in einer Ansicht von der Seite mit einer gemeinsamen Objektiveinheit 202, zwei Umlenkeinheiten 3, 103 und zwei an der stereoskopischen Basis 4 beginnenden optischen Pfaden 5, 105, die über je eine Umlenkeinheit 3, 103 zu je einem Bildsensor 6, 106 verlaufen. Jede Umlenkeinheit 3, 103 teilt den jeweiligen optischen Pfad

5, 105 in je zwei Teilpfade 7, 107 und 8, 108. Die Teilpfade 7, 107 verlaufen zwischen Umlenkeinheit 3, 103 und Bildsensor

6, 106 und die Teilpfade 8, 108 verlaufen zwischen stereoskopischer Basis 4 und Umlenkeinheit 3, 103.

Die Teilpfade 7, 107 nehmen jeweils einen Winkel zu der Ebene ein, die von dem zu dem gleichen optischen Pfad 5, 105 gehörenden Teilpfad 8, 108 und der stereoskopischen Basis 4 aufgespannt wird, wobei der Winkel in diesem Ausführungsbeispiel jeweils ein Nullwinkel ist. Die Objektiveinheit 202 besteht aus gemeinsamen Linsengruppen 211, 212. Weitere Linsengruppen 13, 113, 14, 114 je einer Linsengruppenanordnung 15, 115 befinden sich zwischen Umlenkeinheit 3, 103 und Bildsensor 6, 106.

Die Blickrichtung der stereoskopischen Anordnung 1 ist dabei gerade der Richtung des jeweiligen ersten Teilpfads 5, 105 entgegengesetzt; d.h. die Anordnung 1 kann aus einer Raumrichtung, die der Richtung des jeweiligen Teilpfads 5, 105 entspricht, Abbildungsstrahlen empfangen und somit in der Blickrichtung ein korrespondierendes Bild aufzeichnen.

Die Linsengruppenanordnung 15, 115 kann auch ein Zoomobjektiv 16, 116 sein. Die Umlenkeinheit 3, 103 kann auch innerhalb der Linsengruppenanordnung 15, 115 angeordnet sein, beispielsweise kann sich eine Linsengruppe 13, 113 in dem Teilpfad 8, 108 und eine Linsengruppe 14, 114 in dem Teilpfad 7, 107 befinden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner zu erkennen, dass ein Versatz 17 zwischen den Umlenkeinheiten 3, 103 zu einer Verlängerung des Teilpfades 8 gegenüber dem Teilpfad 108 führt, und der Teilpfad 107 gegenüber dem Teilpfad 7 um den Versatz 17 verlängert ist, um dies zu kompensieren. Der Abstand 118 zwischen Umlenkeinheit 103 und Linsengruppe 113 ergibt sich aus dem Versatz 17 und dem Abstand 18 zwischen Umlenkeinheit 3 und Linsengruppe 13. In diesem Ausführungsbeispiel sind beispielsweise die Abstände 18, 118 zueinander unterschiedlich, die Abstände 19, 119 zwischen den Linsengruppen 13, 113 und 14, 114 sowie die Abstände 20, 120 zwischen den Linsengruppen 14, 114 und den Bildsensoren 6, 106 hingegen jeweils gleich.

In den Ausgestaltungsbeispielen der Figuren ist auch gut erkennbar, dass an unterschiedlichen Positionen innerhalb des jeweiligen Strahlengangs eine einstellbare Aperturblende 30 vorgesehen sein kann, um eine Einstellung der Schärfentiefe zu ermöglichen. Wie man in den Figuren sieht, kann bevorzugt je eine einstellbare Aperturblende 30 im jeweiligen Strahlengang angeordnet sein, der für die stereoskopische Bildgebung eingesetzt wird. Bevorzugt wird die veränderbare Aperturblende 30 dabei im Strahlengang hinter der Linse 212 platziert, bevorzugt hinter dem jeweils ersten Strahlteiler 3/103. Beispielsweise kann die jeweilige Aperturblende 30 in dem Abstand 18/118 oder in dem Abstand 19/119 angeordnet sein. Ferner werden diese Aperturblenden 30 synchron angesteuert. Beispielsweise in Figur 1 erkennt man auch gut, dass dort die beiden Aperturblenden 30 (wie die beiden Bildsensoren 6, 106) axial versetzt zueinander angeordnet sind, und zwar in Bezug auf den jeweiligen Teilpfad 7, 107, die parallel verlaufen.

Fig. 2 zeigt die stereoskopische Anordnung 1 aus Fig. 1 in einer Frontalansicht. Hier sind die aus gemeinsamen Linsengruppen 211 und 212 bestehende gemeinsame Objektiveinheit 202 sowie die Umlenkeinheiten 3 und 103 zu erkennen. Die optischen Pfade 5 und 105 sind in der dargestellten Perspektive weitgehend deckungsgleich, da der Winkel zwischen dem zwischen Umlenkeinheit 3 und Bildsensor 6, 106 verlaufenden Teilpfad 7, 107 des optischen Pfades 5, 105 und der von der stereoskopischen Basis 4 und dem zwischen Ob ektiveinheit 202 und Umlenkeinheit 3, 103 verlaufenden Teilpfad 8, 108 desselben optischen Pfades 5, 105 auf gespannten Ebene jeweils ein Nullwinkel ist.

Fig. 3 zeigt eine weitere, erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung 1, die sich von der in Fig. 1 gezeigten Anordnung 1 dadurch unterscheidet, dass anstatt einer gemeinsamen Linsengruppe 212 einer gemeinsamen Objektiveinheit 202 für jeden Teilpfad 8, 108 eine eigene Linsengruppe 12, 112 vorgesehen ist. Die Objektiveinheit 202 umfasst wie in Fig. 1 noch eine gemeinsame Linsengruppe 211.

Fig. 4 zeigt die stereoskopische Anordnung 1 aus Fig. 3 in einer Frontalansicht mit Umlenkeinheiten 3, 103, und der Objektiveinheit 202, wobei die zum Teilpfad 8 gehörende Linsengruppe 12 und die gemeinsame Linsengruppe 211 sichtbar sind .

Fig. 5 zeigt eine weitere, erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung 1, mit aus gemeinsamen Linsengruppen 211 und 212 bestehender gemeinsamer Objektiveinheit 202 und gemeinsamer Umlenkeinheit 203. Die optischen Pfade 5, 105 sind hierbei so geführt, dass die unterschiedliche Länge der Teilpfade 8 und 108 bis zur Linsengruppe 13, 113 der jeweiligen Linsengruppenanordnung 15, 115 ausgeglichen wird. Somit kommen die jeweiligen Linsengruppen 13, 113 und 14, 114 sowie die Bildsensoren 6, 106 der Teilpfade 7, 107 nebeneinander zu liegen .

Fig. 6 zeigt die stereoskopische Anordnung 1 aus Fig. 5 in einer Frontalansicht, wobei die gemeinsamen Linsengruppen 211 und 212 der gemeinsamen Objektiveinheit 202 sowie die gemeinsame Umlenkeinheit 203 sichtbar sind. Der aus dieser Perspektive weitgehend deckungsgleiche Verlauf der Teilpfade 8 und 108 ist angedeutet.

Fig. 7 zeigt eine weitere, erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung 1, die sich von der in Fig. 5 gezeigten Anordnung 1 dadurch unterscheidet, dass hier für jeden Teilpfad 8, 108 eine eigene Objektiveinheit 2, 102 mit je zwei Linsengruppen 11, 111 sowie 12, 112 vorgesehen sind.

Fig. 8 zeigt die stereoskopische Anordnung 1 aus Fig. 7 in einer Frontalansicht, wobei die gemeinsame Umlenkeinheit 203 sowie die Linsengruppen 11 und 12 der zum Teilpfad 8 gehörenden Objektiveinheit 2 sichtbar sind. Der aus dieser Perspektive weitgehend deckungsgleiche Verlauf der Teilpfade 8 und 108 ist angedeutet.

Fig. 9 zeigt eine weitere, erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung 1, wobei die Teilpfade 7 und 107 von den jeweiligen Umlenkeinheiten 3 und 103 in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. In diesem Fall sind für jeden optischen Pfad 5, 105 jeweils eine eigene Objektiveinheit 2, 102 mit Linsengruppen 11, 111 und 12, 112, eigene Linsengruppenanordnungen 15, 115 mit Linsengruppen 13, 113 und 14, 114 sowie eigene Bildsensoren 6, 106 vorgesehen. Außerdem ist die Projektion der Orthogonalebene 21 dargestellt, wobei die optischen Pfade 5 und 105 in diesem Ausführungsbeispiel von den Umlenkeinheiten 3 und 103 in verschiedene, durch die Orthogonalebene 21 getrennte Halbräumen 22, 122 gelenkt werden .

Fig . 10 zeigt die stereoskopische Anordnung 1 aus Fig . 9 in einer Frontalans icht , wobei die Obj ektiveinheit 2 mit den Linsengruppen 11 und 12 sowie der Bildsensor 6 sichtbar sind . Der Verlauf der aus dieser Perspektive deckungsgleichen Teilpfade 8 und 108 ist angedeutet .

Fig . 11 zeigt eine weitere , erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung 1 , die sich von der in Fig . 9 gezeigten Anordnung 1 dadurch unterscheidet , dass hier eine gemeinsame Ob ektiveinheit 202 mit gemeinsamen Linsengruppen 211 und 212 vorgesehen ist .

Fig . 12 zeigt die stereoskopische Anordnung 1 aus Fig . 11 in einer Frontalans icht , wobei die gemeinsame Obj ektiveinheit 202 mit den Linsengruppen 211 und 212 sowie der Bildsensor 6 sichtbar sind . Der Verlauf der aus dieser Perspektive deckungsgleichen Teilpfade 8 und 108 ist angedeutet .

Wie eingangs erwähnt , wurden bei bisher bekannten Systemen die beiden für das stereoskopische Sehen verwendeten optischen Pfade typischerweise aus der Ebene heraus gelenkt , die von den beiden ersten Teilpfaden ( die zwischen stereoskopischer Basis und erster Umlenkeinheit verlaufen) definiert wird . Die Erfindung schlägt nun gemäß dem oben bereits erläuterten erfindungsgemäßen Operations-Set eine alternative Lösung vor, bei der die Tei lpfade in der besagten Ebene seitlich weggeführt werden ( entweder zu einer Richtung hin, etwa wie bei den Beispielen der Figur 1 bis 8 , oder in j e zwei entgegengesetzten Richtungen, wie in den Figuren 9 bis 12 illustriert ) . Dies soll im Folgenden anschaulich anhand der Figur 13 erläutert werden : Fig . 13 zeigt ein auf einen Roboterarm 23 montiertes , erfindungsgemäßes Operationsmikroskop 24 mit einer stereoskopischen Anordnung 1 in der Draufsicht mit einem Operateur 25 und einem Monitor in Form eines Bildschirms 26 . Der Bildschirm 26 kann zum Anzeigen eines Live- Videobilddatenstroms genutzt werden, der mit der Anordnung 1 gerade auf gezeichnet wird . Der Roboterarm 23 kann dabei im Raum verstellt werden, sodass das Operationsmikroskop 24 und damit die Anordnung 1 in unterschiedlichen Arbeitsabständen zum Patienten, genauer zu dem zu beobachtenden Operationsgebiet , positioniert werden kann . Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Roboterarm 23 (und mit ihm die Anordnung 1 ) um wenigstens zwei unterschiedliche Achsen verschwenkbar ist .

Um auch bei unterschiedlichen Blickwinkeln und/oder unterschiedlichen Arbeitsabständen (= Abstand zwischen Obj ektiveinheit 2 und beobachtetem Obj ekt ) stets ein scharfes Bild zu erhalten, verfügt das System über einen Autofokus , der mit Hil fe einer Fokuseinheit der stereoskopischen Anordnung 1 realisiert ist .

Die Länge der stereoskopischen Basis 4 der stereoskopischen Anordnung 1 entspricht hierbei dem Augenabstand 27 des Operateurs 25 , d . h . der laterale Abstand zwischen den beiden optischen Pfaden 8 , 108 ist entsprechend einem typischen Mittelwert für den Augenabstand 27 gewählt (vgl . etwa Fig . 1 oder Fig . 9 ) . In der Ansicht der Figur 13 verdeckt der Roboterarm 23 dabei die Führung der optischen Pfade 5 , 105 parallel zur stereoskopischen Basis 4 und seitlich von der Sichtlinie 28 zwischen Operateur 25 und Bildschirm 26 weg . Mit anderen Worten werden somit diej enigen optischen Pfade 7 , 107 , die zwischen dem j eweiligen Umlenkelement 3/ 103 und dem j eweiligen Bildsensor 6/ 106 verlaufen, in seitlicher Richtung weggeführt, und zwar gerade in der Ebene, die die beiden Pfade 8,108 definieren und in welcher Ebene auch die stereoskopische Basis 4 liegt (Vgl . Figur 1 oder zum Beispiel Figur 9) . Die Erfindung hat nämlich erkannt, dass dieser Bauraum für die Anordnung der bildgebenden optischen Elemente 13,14 / 113/114 genutzt werden kann, ohne dass der freie Blick des Operateurs 25 auf den Bildschirm 26 behindert ist.

Fig. 14 zeigt eine weitere, erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung 1, die sich von der in Fig. 5 gezeigten Anordnung 1 dadurch unterscheidet, dass hier ein gemeinsamer Bildsensor 206 vorgesehen ist.

Fig. 15 zeigt die stereoskopische Anordnung 1 aus Fig. 14 in einer Frontalansicht, wobei die gemeinsamen Linsengruppen 211 und 212 der gemeinsamen Objektiveinheit 202 sowie die gemeinsame Umlenkeinheit 203 sichtbar sind. Der aus dieser Perspektive weitgehend deckungsgleiche Verlauf der Teilpfade 8 und 108 ist angedeutet.

Fig. 16 zeigt eine weitere, erfindungsgemäße stereoskopische Anordnung 1, die sich von der in Fig. 7 gezeigten Anordnung 1 dadurch unterscheidet, dass ein gemeinsamer Bildsensor 206 vorgesehen ist.

Fig. 17 zeigt die stereoskopische Anordnung 1 aus Fig. 16 in einer Frontalansicht, wobei die gemeinsame Umlenkeinheit 203 sowie die Linsengruppen 11 und 12 der zum Teilpfad 8 gehörenden Ob ektiveinheit 2 sichtbar sind. Der aus dieser Perspektive weitgehend deckungsgleiche Verlauf der Teilpfade 8 und 108 ist angedeutet. Bezugszeichenliste

1 stereoskopische Anordnung

2 Obj ektiveinheit

3 Umlenkeinheit

4 stereoskopische Basis

5 optischer Pfad

6 Bildsensor

7 Teilpfad

8 Teilpfad

11 Linsengruppe

12 Linsengruppe

13 Linsengruppe

14 Linsengruppe

15 Linsengruppenanordnung

16 Zoomobj ektiv

17 Versatz

18 Abstand

19 Abstand

20 Abstand

21 Orthogonalebene

22 Halbraum

23 Roboterarm

24 Operationsmikroskop

25 Operateur

26 Bildschirm

27 Augenabstand

28 Sichtlinie

29 Fokuseinheit

30 Aperturblende ( zum Einstellen der Schärfentiefe (= depth of field) und der optischen Auflösung)

102 Obj ektiveinheit

103 Umlenkeinheit

105 optischer Pfad 06 Bildsensor 07 Teilpfad 08 Teilpfad 11 Linsengruppe 12 Linsengruppe 13 Linsengruppe 14 Linsengruppe 15 Linsengruppenanordnung 16 Zoomobj ektiv 18 Abstand 19 Abstand 20 Abstand 22 Halbraum 02 gemeinsame Ob ektiveinheit 03 gemeinsame Umlenkeinheit 06 gemeinsamer Bildsensor 11 gemeinsame Linsengruppe 12 gemeinsame Linsengruppe 00 Blickrichtung (parallel zur optischen z-Achse von/ 102 /202 )