Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskopsystem, insbesondere für die Mikrochirurgie, mit einem Mikroskop, insbesondere einem Operationsmikroskop, zur Erzeugung eines Objektbildes und mit einem Bildaufnahmesystem zur Erfassung des Objektbildes.

Derartige Systeme werden nahezu im gesamten Bereich der Mikroskopie zur Erzeugung und Erfassung von Objektbildern eingesetzt. Häufig findet eine Betrachtung des Objektbildes durch einen Anwender über das Okular im Beobachtertubus des Mikroskops statt. Viele Mikroskopsysteme, insbesondere Operationsmikroskope in der Mikrochirurgie, verfügen daneben über einen Dokumentationsausgang, an den ein Bildaufnahmesystem meist zur elektronischen Erfassung von Daten der Objektbilder angeschlossen werden kann. Auf diese Weise können zu Dokumentationszwecken mikrochirurgische Eingriffe (beispielsweise am Auge) erfasst werden. Hierzu wird ein Teil des zum Tubus des Mikroskops geführten Strahlengangs zum Dokumentationsausgang beispielsweise mittels einer Bildausspiegelungseinheit ausgekoppelt. Es ist auch denkbar, das Bildaufnahmesystem direkt mit dem Beobachtertubus zu koppeln, wenn keine unmittelbare Betrachtung des Objektbildes durch den Anwender erforderlich ist. Desweiteren stehen neben den erwähnten elektronischen Bildaufnahmesystemen, wie digitale Video- oder Stillkameras, auch analoge Bildaufnahmesysteme wie Fotoapparate zur Verfügung.

Häufig sind Bildausspiegelungseinheiten als sogenannte Photo-/Videoadapter in Mikroskopen integriert, die zur Anpassung der Lichtintensität an die Empfindlichkeit der lichtsensitiven Aufnahmefläche des Bildaufnahmesystems lineare Filter aufweisen. Bei zu hoher Lichtintensität wird durch diese linearen Filter die Lichtintensität gleichmäßig über die Fläche des Bildaufnahmesystems vermindert.

Bedingt durch den optischen Aufbau eines solchen Mikroskopsystems, insbesondere auch bedingt durch die Eigenschaften der Beleuchtungseinrichtung eines solchen Mikroskopsystems, kann es – auch bei Nichtvorhandensein eines abzubildenden Objekts – in der Bildebene zu einem ungleichmäßigen Verlauf der Lichtintensität über die Fläche der Bildebene kommen. Dementsprechend wird auch im Dokumentationskanal eine solche Ungleichmäßigkeit der Lichtintensität festgestellt. Besonders bei Operationsmikroskopen kann auch z. B. aus Gründen der besseren Darstellung im optisch-visuellen Betrachtungskanal (Tubus) eine über die Fläche nicht-gleichmäßige bzw. nicht-konstante Lichtintensität des Bildes absichtlich erzeugt werden, um z. B. im Bildzentrum maximale Lichtintensität zu erhalten, während die Lichtintensität zum Bildrand hin abfällt. Zu Dokumentationszwecken sind derartige Bilder mit über die Fläche ungleichmäßigen Lichtintensitätsverläufen nur bedingt brauchbar. Hier sind Bilder hoher Qualität gefordert.

Es ist daher erstrebenswert, ein Mikroskopsystem der genannten Art anzugeben, das insbesondere zu Dokumentationszwecken Bilder hoher Qualität an ein Bildaufnahmesystem liefern kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Mikroskopsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Das erfindungsgemäße Mikroskopsystem weist ein Mikroskop zur Erzeugung von Objektbildern und ein Bildaufnahmesystem zur Erfassung der Objektbilder auf, wobei vorgeschlagen wird, dass mindestens ein Kompensationsfilter in den zu dem Bildaufnahmesystem führenden Strahlengang schaltbar bzw. einsetzbar ist, wobei das zumindest eine Kompensationsfilter einen möglichst gleichmäßigen bzw. konstanten Verlauf der Lichtintensität zumindest über die Fläche des vom Bildaufnahmesystem erfassten Bildbereichs bewirkt, solange sich noch kein Objekt zur Erzeugung eines Objektbildes im Strahlengang des Mikroskops befindet. Die Erfindung erlaubt somit, eine gleichmäßige Lichtintensität über die Fläche des lichtsensitiven Bereichs des Bildaufnahmesystems (solange selbstverständlich kein Objektbild vorhanden ist) zu erzielen. Wird das Kompensationsfilter nach Strahlauskopplung aus dem Mikroskop vor das Bildaufnahmesystem gesetzt, so ist eine Beeinflussung lediglich dieses Strahlteils möglich, während der zum Tubus gelangende Strahlteil unbeeinflusst bleibt.

Mit der Erfindung kann somit sichergestellt werden, dass insbesondere zu Dokumentationszwecken Bilder hoher Qualität dem Bildaufnahmesystem zugeführt werden. Die Schwankungen der Lichtintensität im Bild sind dann in erster Linie auf das abgebildete Objekt, nicht aber auf Eigenschaften des Mikroskopsystems zurückzuführen. Insbesondere lässt sich für eine bessere visuelle Darstellung mit glockenförmigen radialen Verläufen der Bildlichtintensität über die Fläche arbeiten, wobei solche Intensitätsverläufe sich auf den Dokumentationskanal aufgrund des erfindungsgemäß eingesetzten Kompensationsfilters nicht auswirken. Die Erfindung lässt sich immer dann einsetzen, wenn ein nicht konstanter Flächenverlauf der Bildlichtintensität vorliegt.

Daneben kann es in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, das Kompensationsfilter in den Strahlengang vor der Auskopplung des zum Bildaufnahmesystem führenden Strahlengangs einzusetzen, sodass sowohl dem Tubus (visueller Betrachtungskanal) als auch dem Bildaufnahmesystem (Dokumentationskanal) ein in der Lichtintensität über die Fläche entsprechend korrigiertes und gleichmäßiges Bild zur Verfügung gestellt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Mikroskopsystem eine Bildausspiegelungseinheit bzw. einen Photo-/Video-Adapter als eine Schnittstelle zwischen dem Mikroskop und dem Bildaufnahmesystem auf. Solche Photo-/Video-Adapter haben meist zur Anpassung der Lichtintensität an die Empfindlichkeit der lichtsensitiven Fläche des Bildaufnahmesystems lineare Filter eingebaut (siehe oben). Es ist vorteilhaft, wenn das mindestens eine Kompensationsfilter in den Photo-/Video-Adapter eingebaut ist. Die Kompensationsfilter können dabei die bisher vorhandenen linearen Filter ergänzen oder ersetzen. Die bisherigen linearen Filter haben lediglich zu einer Minderung der Lichtintensität über die gesamte Fläche des Bildes geführt. Die Kompensationsfilter kompensieren hingegen einen nicht-homogenen bzw. nicht-konstanten Verlauf der Bildlichtintensität über die Fläche, um im Ergebnis einen nahezu konstanten Verlauf zu erhalten. Beide genannten Filtereigenschaften können sich ergänzen oder in einem einzigen Filter kombiniert werden.

Es ist zweckmäßig, wenn ein Magazin vorgesehen ist, in dem mehrere Kompensationsfilter angeordnet sind. Das Magazin kann beispielsweise Revolverform aufweisen, wobei durch Drehen des Revolvers jeweils ein bestimmter Kompensationsfilter in den Strahlengang eingesetzt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist bei dem erfindungsgemäßen Mikroskopsystem eine Steuer-/Regeleinheit vorgesehen, über die ein geeignetes Kompensationsfilter auswählbar ist. Hierdurch wird es möglich, automatisch ein Kompensationsfilter abhängig vom erzeugten Bild im Mikroskop auszuwählen, z. B. bei Veränderung der Beleuchtung, der Vergrößerung, etc. Insbesondere im Zusammenhang mit dem erwähnten Kompensationsfiltermagazin oder -revolver ist eine solche Automatisierung schnell umsetzbar. Jedem Kompensationsfilter ist eine bestimmte Revolverstellung zugeordnet. Umgekehrt ist einer bestimmten Einstellung des Mikroskopsystems, die zu den genannten ungleichmäßigen Verläufen der Bildlichtintensität führt, ein Kompensationsfilter zugeordnet. Mittels der genannten Steuer-Regeleinheit lässt sich nun automatisch abhängig von solchen Mikroskopsystemeinstellungen der richtige Kompensationsfilter in den Strahlengang einsetzen.

Der Transmissionsverlauf eines Kompensationsfilters entspricht sinnvollerweise dem invertierten Verlauf derjenigen Lichtintensität über die Fläche des vom Bildaufnahmesystems erfassten Bildbereichs, die vorhanden ist, solange sich kein Objekt zur Erzeugung eines Objektbildes im Strahlengang des Mikroskops befindet. Durch Überlagerung des Verlaufes der Bildlichtintensität mit einem derartigen Transmissionsverlauf des Kompensationsfilters kommt es zu einer Kompensation der Intensitätsunterschiede und somit zu einem homogenen Verlauf der Flächenlichtintensität.

Bei dem Kompensationsfilter kann es sich auch um ein elektronisch ansteuerbares Filter handeln. Vorteil dieser Filter ist, dass durch elektronische Ansteuerung der Transmissionsverlauf über die Fläche des Filters eingestellt werden kann. Hier bieten sich transmissive oder auch reflektive elektronische Displays an. Weiterer Vorteil der Verwendung elektronisch ansteuerbarer Filter ist, dass schnell auf veränderte Einstellungen am Mikroskop reagiert werden kann. Insbesondere kann die Notwendigkeit von den oben erwähnten Filtermagazinen oder -revolvern entfallen. Beispielsweise kann zu jeder (typischen) Mikroskopeinstellung durch entsprechende elektronische Ansteuerung des Filters ein geeigneter Transmissionsverlauf erzeugt werden, wobei die Filteransteuerung zweckmäßigerweise über vorher abgelegte Ansteuerwerte (Look-up Tabelle) erfolgt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Mikroskopsystem mit einem Mikroskop zur Erzeugung eines Objektbildes und einem Bildaufnahmesystem zur elektronischen Erfassung von Bilddaten des Objektbildes. Bei derartigen in der Regel digitalen Bildaufnahmesystemen können anstelle des Einsatzes eines Kompensationsfilters Mittel zur Korrektur von Bilddaten eingesetzt werden, um den erwähnten möglichst gleichmäßigen Verlauf der Lichtintensität über die Fläche des vom Bildaufnahmesystem erfassten Bildbereichs zu erzielen, solange sich noch kein Objekt zur Erzeugung eines Objektbildes im Strahlengang des Mikroskops befindet. Die Mittel zur Korrektur von Bilddaten können hierbei auf Software und/oder auf Hardware basieren.

Beispielsweise kann vor der eigentlichen Erzeugung eines Objektbildes der Verlauf der Lichtintensität über die Fläche des vom Bildaufnahmesystem erfassten Bildbereichs erfasst werden, wobei die Bilddaten über einen Korrekturalgorithmus bzw. eine geeignete Bildverarbeitung anschließend derart korrigiert werden können, dass ein möglichst gleichmäßiger Verlauf dieser Lichtintensität erzielt wird. Anschließend wird mit der eigentlichen Erzeugung des Objektbildes begonnen, wobei hierfür von den korrigierten Bilddaten ausgegangen wird.

Bei einem Verfahren zur Bilderfassung mit einem Mikroskopsystem der Eingangs genannten Art wird vor der Erzeugung eines Objektbildes ein Verlauf der Lichtintensität zumindest über die Fläche des vom Bildaufnahmesystem erfassten Bildbereichs erfasst, der erfasste Verlauf der Lichtintensität wird dahingehend korrigiert, dass ein möglichst gleichmäßiger bzw. konstanter Verlauf dieser Lichtintensität erzielt wird, und anschließend wird unter Berücksichtigung dieser Korrekturen das gewünschte Objektbild erzeugt.

Beim diesem Verfahren zur Bilderfassung wird somit in einem der eigentlichen Objektbilderzeugung vorgeschalteten Schritt eine Korrektur des Verlaufs der Lichtintensität zumindest über die Fläche des vom Bildaufnahmesystem erfassten Bildbereichs vorgenommen. Nach dieser Korrektur ist die Lichtintensität über die genannte Fläche nahezu homogen. Ein anschließend erzeugtes Objektbild erscheint gleichmäßig ausgeleuchtet ohne etwaige Helligkeitsabfälle zum Bildrandbereich hin.

In einer ersten Ausgestaltung kann zur Korrektur des Verlaufs der Lichtintensität zumindest ein Kompensationsfilter verwendet werden, der in den zum Bildaufnahmesystem führenden Strahlengang geschaltet wird.

In einer weiteren Ausgestaltung können zur Korrektur des erwähnten Verlaufs der Lichtintensität bei einem elektronischen Bildaufnahmesystem die Bilddaten selbst korrigiert werden.

Die beiden erwähnten Ausgestaltungen können alternativ aber auch in Kombination miteinander erfolgen.

Zu den näheren Einzelheiten der beiden genannten Ausgestaltungen sei auf die obigen Erläuterungen in Zusammenhang mit den entsprechenden Mikroskopsystemen verwiesen. Entsprechend sind weitere Ausgestaltungen vorgesehen, beispielsweise eine automatische Wahl von Kompensationsfiltern, wie sie in Zusammenhang mit dem beanspruchten Mikroskopsystem beschrieben ist.

Die offenbarten Merkmale der Erfindung sind nicht nur in den geschilderten Kombinationen, sondern auch für sich genommen oder in anderen Kombinationen realisierbar.

Im folgenden sollen die Erfindung und ihre Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, das durch die beigefügten Figuren illustriert wird.

1 zeigt in schematischer Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems und

2 zeigt einen beispielhaften radialen Verlauf der Bildlichtintensität (2A) und einen beispielhaften Transmissionsverlauf eines entsprechenden Kompensationsfilters (2B).

Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems zeigt 1 in schematischer Ansicht. Das Mikroskop 1 weist im wesentlichen ein Hauptobjektiv 2 sowie einen Beobachtertubus 4 auf, der in der Regel ein Okular zur Betrachtung des Mikroskopbildes durch einen Anwender enthält. Zur Beleuchtung eines in der Objektebene 5 befindlichen Objektes ist an das Mikroskop 1 eine Beleuchtungseinrichtung 6 angeschlossen. Die von der Lichtquelle 13 in der Beleuchtungseinrichtung 6 ausgehenden Strahlen (Beleuchtungsstrahlengang) werden über ein Umlenkelement 7, beispielsweise ein Umlenkspiegel, auf das Objekt gerichtet. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine Auflichtbeleuchtung. Das erfindungsgemäße Mikroskopsystem läßt sich selbstverständlich aber auch mit einer Durchlichtbeleuchtung realisieren.

Bei dem dargestellten Mikroskopsystem handelt es sich beispielsweise um ein ophtalmologisches Mikroskopsystem für die Mikrochirurgie am Auge. Das Mikroskop 1 enthält eine integrierte Bildausspiegelungseinheit 3, den sogenannten Photo-/Video-Adapter. Dieser verfügt über ein Umlenkelement 8, beispielsweise wiederum einen Umlenkspiegel, über den ein Teil der vom Objekt ausgehenden Strahlen (Abbildungsstrahlengang) ausgekoppelt wird. Diese Auskopplung geschieht beispielsweise zu Dokumentationszwecken. Derartige, bis hierhin geschilderte Mikroskopsysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt. Daher soll auf eine weiter detaillierte Schilderung eines solchen Mikroskopsystems hier verzichtet werden.

Dem Photo-/Video-Adapter 3 ist ein Bildaufnahmesystem 10 nachgeschaltet. Bei diesem Bildaufnahmesystem 10 kann es sich um einen Photoapparat, eine Videokamera oder eine Stillkamera handeln. Die entsprechenden Systeme erzeugen analoge oder digitale Bilddaten des abgebildeten Objekts. Diese Bilddaten werden erfaßt und einem Display und/oder Bildspeicher 11 zugeführt. Dort erfolgt folglich eine Darstellung des abgebildeten Objekts in Form von einzelnen Bildern oder in Form eines Filmes, wobei die Bilder oder der Film beispielsweise unmittelbar von einem Anwender betrachtet werden können, oder es erfolgt eine Abspeicherung der Bilddaten zu etwaigen späteren Verwendungszwecken.

Zu Zwecken der besseren Darstellung des Objektbildes kann im optisch-visuellen Betrachtungskanal, der durch das Mikroskop 1 und den Beobachtertubus 4 verläuft, eine über die Fläche nicht-lineare Lichtintensität des Bildes erzeugt werden. Dies geschieht häufig durch entsprechende Einstellung der Beleuchtungseinrichtung 6 und Wahl einer geeigneten Lichtquelle 13. Ein Beispiel eines solchen Verlaufes der Bildlichtintensität zeigt 2A in schematischer Ansicht. Es handelt sich hierbei um einen in radialer Richtung glockenförmigen Verlauf der Bildlichtintensität, so dass folglich im Bildzentrum höchste Lichtintensität vorliegt, die zum Rand hin abnimmt. Während ein derartiger Lichtintensitätsverlauf beispielsweise in Operationsmikroskopen eine bessere Detailerkennbarkeit für den Chirurgen ermöglicht, sind die entsprechenden Bilder, die das Bildaufnahmesystem 10 liefert, von mangelhafter Qualität (zu dunkel am Rand, zu hell oder überbelichtet im Zentrum). Abhilfe schaffen auch die bisher eingebauten linearen Filter nicht, da sie nur die Bildhelligkeit über die gesamte Fläche gleichmäßig beeinflussen können. So kann eine Verminderung der Bildhelligkeit im überbelichteten Bildzentrum durch solche lineare Filter zwar vermieden werden, jedoch mit der Folge, dass außerhalb des Bildzentrums eine starke Abnahme der Bildlichtintensität erfolgt, so dass Strukturen am Bildrand nicht mehr erkennbar sind.

Erfindungsgemäß ist nunmehr mindestens ein Kompensationsfilter 9 in den zu dem Bildaufnahmesystem 10 führenden Strahlengang schaltbar. Ein solcher Kompensationsfilter 9 weist beispielsweise den in 2B dargestellten Transmissionsverlauf 17 auf, wenn ein in 2A dargestellter Verlauf 16 der Bildlichtintensität vorliegt. Der Transmissionsverlauf 17 in 2B entspricht dem invertierten Verlauf 16 der Bildlichtintensität. Der Kompensationsfilter besitzt folglich im Flächenzentrum einen nur geringen Transmissionsgrad, der zum Flächenrand hin zunimmt. Eine Überlagerung des Verlaufs 16 der Bildlichtintensität mit dem Transmissionsverlauf 17 des Filters führt somit zu einer Kompensation der ungleichmäßigen Bildlichtintensität über die Fläche und somit zu einem homogenen Bild mit einem nahezu gleichmäßigen bzw. konstanten Verlauf der Lichtintensität.

Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass auch andere als die in 2A dargestellten Verläufe durch entsprechende Transmissionsverläufe der Kompensationsfilter kompensiert werden können.

Der Kompensationsfilter 9 stellt somit eine über die Fläche konstante Lichtintensität für eine optimale Bildaufnahmequalität dem Bildaufnahmesystem 10 zur Verfügung. Durch Einbringen eines Objektes in die Objektebene 5 können nach Einsetzen des entsprechenden Kompensationsfilters 9 auf diese Weise optimale Bilder dem Bildaufnahmesystem 10 zu Dokumentationszwecken zur Verfügung gestellt werden.

Wie bereits an anderer Stelle erwähnt, kann es sinnvoll sein, die Eigenschaften der bisher eingesetzten linearen Filter in die Kompensationsfilter 9 zu integrieren. Diese Kompensationsfilter 9 würden dann neben der beschriebenen Kompensation auch eine Anpassung der Lichtintensität an die Empfindlichkeit des Bildaufnahmesystems 10 übernehmen.

Weiterhin ist es zweckmäßig, die Kompensationsfilter 9 oder optische Verlaufsfilter über eine Steuer-/Regeleinheit 14 auszuwählen und einzusetzen. Hierzu sind beispielsweise mehrere für die entsprechenden Untersuchungen am Mikroskopsystem in Frage kommende Kompensationsfilter in einem Magazin, z. B. einem Filterrevolver, zusammengefaßt. Das Filterverhalten kann über eine Eingabeschnittstelle 15, die mit der Steuer-/Regeleinheit 14 in Wirkverbindung steht, direkt von außen durch einen Anwender eingestellt werden oder aber automatisch angepaßt werden. Hierzu steht die Steuer-/Regeleinheit 14 mit dem Mikroskopsystem und/oder dem Bildaufnahmesystem 10 in Wirkverbindung, um den jeweils geeigneten Kompensationsfilter 9 einzusetzen. Es kann dann in Form eines Regelkreises das Filterverhalten bei Veränderung des Bildes im Mikroskop automatisch angepaßt werden. So ist beispielsweise die Steuer-/Regeleinheit 14 mit der Beleuchtungseinrichtung 6 und dem Hauptobjektiv 2 verbunden. Bei einer Veränderung der Beleuchtung oder der Vergrößerung, die zu einer Veränderung des Verlaufs der Bildlichtintensität führen, kann automatisch der entsprechend angepaßte Kompensationsfilter 9 eingesetzt werden.

Prinzipiell wäre es auch denkbar, die geschilderte automatische Regelung des Filterverhaltens über eine Detektion des jeweiligen Verlaufs der Bildlichtintensität anhand des vom Bildaufnahmesystem 10 erfaßten Bildes zu realisieren. Hierzu kann die Steuer-/Regeleinheit 14 mit dem Bildaufnahmesystem 10 in Wirkverbindung stehen.

Alternativ oder auch zusätzlich zu der anhand von 1 beschriebenen Kompensationsmethode läßt sich, wie bereits oben ausführlich beschrieben, eine solche Kompensation auch anhand einer Korrektur der Bilddaten erzielen. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Bildverarbeitungssoftware im Bildaufnahmesystem 10 selbst erfolgen. Diese Bildverarbeitungssoftware korrigiert in diesem Fall die Bilddaten über die Fläche des vom Bildaufnahmesystem erfaßten Bildbereichs in der gleichen Weise wie ein entsprechender Kompensationsfilter. Bei der anschließenden Objektbilderzeugung wird von den entsprechend korrigierten Bilddaten ausgegangen, so dass die Objektstrukturen auf einem gleichmäßig ausgeleuchteten Bild optimal sichtbar sind.

Wie ebenfalls an anderer Stelle erwähnt, kann der Kompensationsfilter 9 auch vor Auskopplung des Abbildungsstrahlengangs zum Bildaufnahmesystem 10, beispielsweise innerhalb des Mikroskops 1 auf der optischen Achse 12 angeordnet werden, so dass die entsprechende Kompensation des Verlaufs der Lichtintensität sowohl im optisch-visuellen Betrachtungskanal als auch im Dokumentationskanal erfolgt.

1

Mikroskop

2

Hauptobjektiv

3

Bildausspiegelungseinheit, Photo-/Video-Adapter

4

Beobachtertubus

5

Objektebene

6

Beleuchtungseinrichtung

7

Umlenkelement

8

Umlenkelement

9

Kompensationsfilter

10

Bildaufnahmesystem

11

Display/Bildspeicher

12

optische Achse

13

Lichtquelle

14

Steuer-/Regeleinheit

15

Eingabeschnittstelle

16

Verlauf der Bildlichtintensität

17

Transmissionsverlauf des Kompensationsfilters