Variable Blende, Beleuchtungseinrichtung, optische Beobachtungseinrichtung sowie optisches Beobachtungsgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine variable Blende für eine Beleuchtungseinrichtung und/oder eine Beobachtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung einer strukturierten Beleuchtung für ein optisches Beobachtungsgerät gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 15 sowie eine optische Beobachtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 27. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein optisches Beobachtungsgerät gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 42.

Beleuchtungseinrichtungen, Beobachtungseinrichtungen sowie Beobachtungsgeräte der genannten Art sind im Stand der Technik auf vielfältige Art und Weise bekannt. In einer Ausführungsvariante kann es sich bei einem Beobachtungsgerät beispielsweise um ein Mikroskop, etwa ein Stereomikroskop, handeln. Solche Mikroskope können unter anderem als Operationsmikroskope ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines sogenannten Ophthalmologiemikroskops zur Durchführung von Augenoperationen. Eine Beleuchtungseinrichtung kann dann vorgesehen sein, um für die Arbeit mit dem Operationsmikroskop einen geeigneten Beleuchtungsstrahlengang zu erzeugen.

In der Mikroskopie, insbesondere bei den Operationsmikroskopen, ist es oftmals gewünscht, gezielt bestimmte Bereiche zu beleuchten und wiederum andere von der Beleuchtung auszuschließen. Beispielsweise ist es in der Ophthalmologie gewünscht, dass die manchmal farbige Rotreflexbeleuchtung nur in die Pupille eingekoppelt wird, damit das Operationsfeld nicht farblich verfälscht wird. Dagegen soll die Operationsfeldbeleuchtung nicht in die Pupille gelangen, damit die Netzhaut nicht zusätzlich belastet wird. Zum Schutz der Netzhaut des Patientenauges während einer Operation unter einem Operationsmikroskop werden dafür beispielsweise undurchsichtige Gelatinescheiben oder ein schwarzer Fleck in der Beleuchtung des Mikroskops verwendet, um zu verhindern, dass zuviel Licht auf die Netzhaut des Patienten gelangt und dort zu irreversiblen Schäden führt.

Bei Kataraktoperationen ist es nach dem Entfernen der Augenlinse erforderlich, alle Reste der defekten Linse vollständig abzusaugen. Dazu bewährt sich unter dem Mikroskop die sogenannte regrediente Beleuchtung, bei der durch die Pupille auf der Netzhaut eingestrahltes Licht dort reflektiert wird und die noch verbliebenen Linsenreste von hinten beleuchtet, sodass diese leichter zu erkennen sind. Dabei stören den Operateur Lichteindrücke, die aus dem die Pupille umgebenden Feld in das Mikroskop reflektiert werden.

Bei Operationen in kleinsten Arealen wird das mikroskopische Bild durch reflektiertes Licht aus umgebenden Arealen beeinträchtigt. Bei Reduktion des beleuchteten Feldes ausschließlich auf ein solches kleines Areal verliert jedoch der Operateur leicht die Übersicht zur Position seines wichtigen Details im gesamten Operationsfeld.

Um diese Problematik zu bewältigen, ist in der DE 33 39 172 A1 eine Lichtfalle für Augenuntersuchungsgeräte beschrieben. Mit Hilfe der Lichtfalle soll erreicht werden, dass während der Operation am Auge die Belastung des Patienten dadurch verringert wird, dass das Auftreffen des Lichtstrahls eines Beleuchtungsstrahlengangs auf die Netzhaut verhindert wird. Dazu ist gemäß dieser Lösung vorgesehen, dass im zentralen Bereich des Beleuchtungsstrahlengangs in einer zur Objektebene konjugierten Ebene eine lichtabsorbierende Schicht angeordnet ist, die zweckmäßigerweise als lichtundurchlässiger zentraler Teil einer ringförmigen Blendenöffnung ausgeführt ist. Dadurch wird eine zentrale Abschattung ermöglicht, die vorteilhaft dem Durchmesser der Patientenpupille entspricht. Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist jedoch, dass der projizierte schwarze Fleck invariabel ist und einen konstanten Durchmesser aufweist. Weiterhin befindet sich die Lichtfalle in einer starren, unveränderlichen Lage innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs.

In einer weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Lösung, der DE 196 44 662 A1 , ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Mikroskop beschrieben, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Lichtquelle und eine Beleuchtungsoptik aufweist. Im Beleuchtungsstrahlengang des Mikroskops ist ein Element zur Erzeugung einer variablen Lichteinfallsöffnung (nachfolgend variable Blende genannt) vorgesehen, die aus einer Matrix aus schaltbaren Punkten gebildet ist, wobei das von der Lichtquelle emittierte Licht über die wenigstens eine variable Blende auf ein Objekt gelenkt wird. Bei der variablen Blende handelt es sich um eine sogenannte LCD-Matrix.

Bei einer LCD-Matrix (Liquide Crystal Display) handelt es sich generell um eine Flüssigkristallanzeige in Form eines passiven elektro-optischen Umsetzers, was bedeutet, dass Fremdlicht benötigt wird. Eine solche Flüssigkristallanzeige basiert auf der grundlegenden Funktionsweise, dass sich in bestimmten organisch- chemischen Substanzen Flüssigkristalle bilden. Diese Substanzen haben innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs einen kristallin-flüssigen Zustand, in dem sie zwar einerseits schon flüssig sind, andererseits aber die Kristallstruktur in der geometrischen Anordnung der Moleküle noch vorhanden ist. In dieser kristallin¬ flüssigen Phase können diese Substanzen durch elektrische Felder beeinflusst werden. Über eine Steuereinrichtung wird bei der bekannten Lösung auf der LCD- Matrix ein beliebiges Transparent- /Opakmuster erzeugt.

In der DE 198 12 050 A1 sind eine Anordnung und ein Verfahren zur Beleuchtung bei einem stereoskopischen Augenmikroskop beschrieben, bei dem eine variable Blende ebenfalls durch eine LCD-Matrix erzeugt wird. Diese bekannte Lösung beschreibt ein ophthalmologisches Gerät, wie eine Spaltlampe, oder ein Visusprüfgerät oder eine Kombination aus diesen Geräten, bei der zur variablen Beleuchtung des Patientenauges mit Leuchtfeldern unterschiedlicher Geometrien eine LCD-Matrix eingesetzt wird. Dabei wird die Beleuchtung des Patientenauges mittels elektronisch bezüglich ihrer Lichtdurchlässigkeit, Lichtreflexion oder Lichtemission ansteuerbaren LCD-Chipbausteinen erzeugt. Bei den beiden zuvor beschriebenen, bekannten Lösungen befindet sich die variable Blende in Form einer LCD-Matrix aus schaltbaren Punkten jeweils im Beleuchtungsstrahlengang. Aus der DE 103 00 925 A1 ist es jedoch auch bereits generell bekannt, eine schaltbare Blende in Form einer Flüssigkristallblende in dem Beobachtungsstrahlengang eines Mikroskops vorzusehen.

In allen vorgenannten Fällen ist eine Lichtquelle vorgesehen, die unpolarisiertes Licht erzeugt und emittiert. Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist daher, dass die als variable Blenden eingesetzten LCD-Matrizen zwar punktweise ansteuerbar sind, aber nur mit polarisiertem Licht arbeiten können. Das bedeutet, dass ein Großteil der Lichtintensität im Beobachtungsstrahlengang beziehungsweise im Beleuchtungsstrahlengang verloren geht. Weiterhin sind die aus dem Stand der Technik bekannten variablen Blenden innerhalb der jeweiligen Strahlengänge festgelegt.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die variable Blende, die Beleuchtungseinrichtung sowie die optische Beobachtungseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die zuvor beschriebenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere sollen Lösungen bereitgestellt werden, bei denen eingesetzte Elemente zur Erzeugung einer variablen Lichteinfallsöffnung (variable Blenden) bei größtmöglicher Variabilität möglichst verlustarm betrieben werden können.

Die erfindungsgemäße variable Blende, die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung, die erfindungsgemäße optische Beobachtungseinrichtung sowie das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät basieren auf dem gemeinsamen erfinderischen Grundkonzept, dass die variable Blende in besonderer Weise ausgebildet ist. Die variable Blende ist dabei so ausgestaltet, dass sie bezüglich der von ihr erzeugten Leuchtfeldgeometrie einfach variiert werden kann. Dabei wird die variable Blende - insbesondere elektronisch - von außen, vorzugsweise von einer Steuereinrichtung, angesteuert. Weiterhin kann die erfindungsgemäße variable Blende Lichtverlust reduziert betrieben werden. Dazu werden gemäß der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Ausgestaltungsformen für die variable Blende vorgestellt, die jedoch allesamt unter das gemeinsame erfinderische Grundkonzept subsummierbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die variable Blende mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 , die Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 15, die optische Beobachtungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 27 sowie das optische Beobachtungsgerät mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 42. Weitere Vorteile, Merkmale, Details, Aspekte und Effekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen variablen Blende beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung und/oder der erfindungsgemäßen optischen Beobachtungseinrichtung, und jeweils umgekehrt. Ebenso gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen optischen Beobachtungseinrichtung, und umgekehrt. Analoges gilt jeweils auch für das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine variable Blende für eine Beleuchtungseinrichtung und/oder eine Beobachtungseinrichtung innerhalb eines optischen Beobachtungsgeräts zur Abbildung eines Objekts und/oder eines von einem Objekt erzeugten Zwischenbildes bereitgestellt. Die variable Blende kann dabei für wenigstens einen Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung oder der Beobachtungseinrichtung vorgesehen, beziehungsweise in diesem integriert sein. Selbst verständlich ist auch möglich, dass die variable Blende sowohl in wenigstens einem Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung als auch in wenigstens einem Strahlengang der Beobachtungseinrichtung vorgesehen beziehungsweise integriert ist. Diese variable Blende ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass diese zur Erzeugung einer bestimmten Beleuchtungsgeometrie bereichsweise ansteuerbar ist und dass die variable Blende zur Nutzung von allen Polarisationsrichtungen des Lichts einer Lichtquelle ausgebildet ist.

Zunächst ist also erfindungsgemäß vorgesehen, dass die variable Blende derart ausgestaltet ist, dass damit eine bestimmte Beleuchtungsgeometrie - beispielsweise in einem Objektfeld - erzeugt werden kann. Dabei ist die Erfindung nicht auf die Erzeugung bestimmter Beleuchtungsgeometrien beschränkt. Ebenso kann die Beleuchtungsgeometrie variabel sein was bedeutet, dass diese während des Betriebs an sich ändernde Gegebenheiten angepasst und entsprechend verändert werden kann. Nicht ausschließliche Beispiele hierzu werden im weiteren Verlauf der Beschreibung näher erläutert.

Ein weiteres grundlegendes Merkmal sieht vor, dass die variable Blende zumindest bereichsweise ansteuerbar ist, um die variablen Beleuchtungsgeometrien einstellen zu können. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Größen und/oder Formen von Bereichen beschränkt. Im einfachsten Fall kann ein einziger Punkt in solch einer Weise ansteuerbar sein. Insbesondere dann, wenn die variable Blende aus einer Matrix bestehend aus einzelnen Punkten gebildet ist, kann ein oder können mehrere Punkte einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sein, wobei im letztgenannten Fall einzelne Punkte zu einem Bereich zusammengefasst werden können. Auch diesbezüglich ist die Erfindung nicht auf konkrete Ausgestaltungsformen beschränkt.

, Vorteilhaft kann weiterhin auch vorgesehen sein, dass die variable Blende derart ausgebildet ist, dass durch sie hindurch tretendes Licht einer Lichtquelle, beispielsweise das Beleuchtungslicht - insbesondere im Bereich nach der variablen Blende beziehungsweise dort, wo das Beleuchtungslicht auf das zu beleuchtende Objekt trifft -, eine Effektivität von größer 40% aufweist. Das bedeutet, dass keine polarisationsbedingten Lichtverluste, wie dies bei einigen Lösungen aus dem Stand der Technik der Fall war, mehr vorhanden sind. Die erfindungsgemäße variable Blende stellt eine Lösung zur Verfügung, deren Beleuchtungsgeometrie örtlich veränderbar ist, wobei insbesondere jeder Punkt einer entsprechenden Blendenmatrix eigenständig und unabhängig ansteuerbar ist. Durch den Einsatz einer solchen variablen Blende lässt sich insbesondere eine lichteffiziente Blende realisieren.

Grundsätzlich ist die variable Blende nicht auf den Einsatz in bestimmten Beleuchtungseinrichtungen oder optischen Beobachtungseinrichtungen beschränkt.

Beispielsweise kann die variable Blende zur Reflexion und/oder Transmission von Licht ausgebildet sein. Transmission von Licht bedeutet, dass ein Lichtstrahl durch die variable Blende hindurchtreten kann. In diesem Fall ist die variable Blende vorzugsweise derart ansteuerbar, dass die für die Transmission eines Lichtstrahls bestimmten Bereiche der Beleuchtungsgeometrie transparent, zumindest aber lichtdurchlässig, geschaltet werden. Wenn die variable Blende zur Reflexion von Licht ausgebildet ist, trifft ein Lichtstrahl - vorzugsweise in einem definierten Winkel - auf die Oberfläche der Blende, und wird von dieser in einem definierten Winkel reflektiert. In diesem Fall werden die zur Reflexion bestimmten Bereiche der Beleuchtungsgeometrie reflektierend, beispielsweise spiegelnd, geschaltet.

Die Erfindung ist nicht auf bestimmte konstruktive Ausgestaltungsformen für die variable Blende beschränkt. Nachfolgend werden hierzu einige nicht ausschließliche Beispiele näher erläutert.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die variable Blende als aktives optisches Element ausgebildet ist. Das bedeutet, dass eine Lichtquelle in der variablen Blende integriert ist. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Typen von Lichtquellen beschränkt.

Vorzugsweise ist die variable Blende aus einer Matrix aus bereichsweise schaltbaren Kleinstlichtquellen gebildet. Dabei sind die Kleinstlichtquellen vorzugsweise von einer Größe, die kleiner als die Gesamtanordnung der Gesamtlichtquelle ist. Vorzugsweise handelt es sich bei den Kleinstlichtquellen um punktuelle Lichtquellen. Vorteilhaft ist jede einzelne Kleinstlichtquelle einzeln und unabhängig von anderen Kleinstlichtquellen ansteuerbar, wobei wiederum mehrere Kleinstlichtquellen zu einem Lichtquellenbereich zusammengefasst sein/werden können.

Die Kleinstlichtquellen haben vorteilhaft einen Durchmesser von kleiner/gleich 2 cm, vorzugsweise von kleiner/gleich 1 cm, bevorzugt von kleiner/gleich 0,5 cm und ganz besonders bevorzugst von kleiner/gleich 0,2 cm.

Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Typen von Kleinstlichtquellen beschränkt. Besonders vorteilhaft kann die variable Blende aus einer Matrix aus bereichsweise schaltbaren Leuchtdioden (LED), insbesondere organischen Leuchtdioden (OLED) gebildet sein. Organische Leuchtdioden sind ursprünglich als Mikrodisplays entwickelt worden. Anders als LCDs, die eine weiße (Compact Fluorescent) Hinterleuchtung benötigen, leuchten OLEDs selber als Lambertstrahler (Flächenemitter).

Als strukturierte Beleuchtungsquelle bieten OLEDs eine gute Lichteffizienz und kleine Strukturen ohne dunkle Zwischenräume. Ein Display aus OLEDs oder LEDs kann beispielsweise in der Ebene einer zu verwendenden Blende eingesetzt werden. Entsprechend einer gewünschten Beleuchtungsgeometrie können einzelne der Kleinstlichtquellen angeschaltet werden und andere ausgeschaltet bleiben. Gegenüber LEDs ist bei OLEDs der Füllfaktor höher was bedeutet, dass eine höhere Packungsdichte realisierbar ist. Die Verwendung eines Displays aus LEDs oder OLEDs ermöglicht ein programmierbares, und beispielsweise auch automatisierbares Schalten unterschiedlicher Beleuchtungsmodi, ohne dass mechanische Komponenten, wie etwa Phasenkontrastringe, Filter, Abschwächer und dergleichen bewegt werden müssten. Besonders geeignet sind beispielsweise weiße OLEDs, deren Spektrum durch eine Mischung von organischen Molekülen bestimmt wird. Natürlich können auch farbige OLEDs verwendet werden, die beispielsweise für besondere Beleuchtungszwecke eingesetzt werden können (zum Beispiel Rotreflexbeleuchtung) oder dergleichen. Natürlich können auch andere Typen von Kleinstlichtquellen eingesetzt werden, insbesondere eine von vornherein polarisierte Lichtquelle wie etwa ein Laser, oder dergleichen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die variable Blende beispielsweise als passives optisches Element ausgebildet sein. Das bedeutet, dass in der variablen Blende keine Lichtquelle integriert ist, sondern dass die Lichtquelle im Strahlengang, beispielsweise im Beleuchtungsstrahlengang und/oder im Beobachtungsstrahlengang, vor der variablen Blende angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Erfindung nicht auf bestimmte Typen variabler Blenden beschränkt. Nachfolgend werden diesbezüglich einige nicht ausschließliche Beispiele beschrieben.

Beispielsweise kann die variable Blende eine Matrix aus schaltbaren Punkten in Form einer LCD-Matrix aufweisen. In diesem Zusammenhang wird auch auf die entsprechenden Ausführungen weiter unten zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sowie zur erfindungsgemäßen Beobachtungseinrichtung vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.

In einem solchen Fall muss gewährleistet sein, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht polarisiert ist oder wird. Das kann durch Verwendung einer von vornherein polarisierten Lichtquelle realisiert werden. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass im Strahlengang nach einer Lichtquelle, die unpolarisiertes Licht emittiert und vor der variablen Blende eine Einrichtung zum linearen Polarisieren (Polarisationseinrichtung) des aus der Lichtquelle emittierten Lichts vorgesehen ist. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Arten von Polarisationseinrichtungen beziehungsweise Ausgestaltungsformen von Polarisationseinrichtungen beschränkt. Wichtig ist lediglich, dass die Polarisationseinrichtung zum verlustarmen Polarisieren des emittierten Lichts in der Lage ist. Die Polarisationseinrichtung ist erfindungsgemäß vor der variablen Pupille im Beleuchtungsstrahlengang angeordnet. In anderer Ausgestaltung kann die variable Blende auf der Basis des Elektrobenetzens (Electrowetting) ausgebildet sein. Auch dadurch kann eine punktweise ansteuerbare, lichteffiziente Blende bereitgestellt werden. Dabei ist die variable Blende in Form einer Matrix aus schaltbaren Punkten aufgebaut, wobei die Schaltbarkeit beispielsweise durch Ansteuerung mit elektrischer Spannung erreicht werden kann. Dabei ist vorgesehen, dass zur Ausgestaltung der variablen Blende das Prinzip der sogenannten Elektrobenetzbarkeit (Electrowetting) benutzt wird.

Das Prinzip des Elektrobenetzens (Electrowetting) ist bereits an sich bekannt und ergibt sich beispielsweise aus der DE 698 04 119 T2. Dabei ist ein Tropfen einer nicht leitenden Flüssigkeit vorgesehen, der auf einem dielektrischen Substrat angeordnet ist, welches wiederum eine flache Elektrode bedeckt. Zwischen den flüssigen Leitertropfen und der Elektrode kann eine Spannung angelegt werden. Dadurch ändert sich die Benetzbarkeit des dielektrischen Materials bezüglich der Leiterflüssigkeit, wobei die Benetzbarkeit bei Anwesenheit eines elektrischen Feldes, welches durch die zwischen der Leiterflüssigkeit und der Elektrode angelegte Spannung verursacht wird, wesentlich vergrößert wird.

Eine Realisierung des Prinzips des Elektrobenetzens in einer variablen Blende kann vorsehen, dass diese wenigstens einen Aufnahmebehälter aufweist, der ein erstes formflexibles Medium und ein zweites formflexibles Medium beinhaltet, wobei die Medien nicht mischbar sind und sich an einer Grenzfläche berühren. Weiterhin sollen Mittel zum Ändern der Größe und/oder Form der Grenzfläche zwischen den Medien vorgesehen sein. Grundsätzlich ist die Erfindung nicht auf bestimmte Medientypen beschränkt. Wichtig ist lediglich, dass die Medien formflexibel sind. „Formflexibel" bedeutet im Lichte der vorliegenden Beschreibung, dass die Medien keine starre Oberfläche aufweisen, sondern dass sich die Medien innerhalb des Aufnahmebehälters in ihrer Form verändern können. Beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, kann es sich bei den formflexiblen Medien um eine Flüssigkeit, um ein Gel oder dergleichen handeln. Beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, kann es sich bei einem der formflexiblen Medien um Wasser beziehungsweise Wasser mit Zusätzen wie Salzen und dergleichen, und bei dem anderen formflexiblen Medium um ein Öl handeln. Vorzugsweise ist eines der formflexiblen Medien zumindest teilweise transparent, während das andere formflexible Medium nicht transparent ist. Um Gravitationseffekte auszuschließen, können die beiden formflexiblen Medien beispielsweise die gleiche oder zumindest eine ähnliche Dichte aufweisen.

Das Prinzip des Elektrobenetzens über die Erzeugung eines elektrischen Feldes kann nun vorsehen, dass das erste formflexible Medium und das zweite formflexible Medium eine unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Das Medium mit der geringeren elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise ein öl, kann zwischen dem Medium mit der größeren elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise Wasser oder Wasser mit Zusätzen sowie wenigstens einer Elektrode angeordnet sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Medium mit der geringeren elektrischen Leitfähigkeit auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnet ist, während auf der anderen Oberfläche des Substrats die wenigstens eine Elektrode angeordnet ist. Wenn nun ein elektrisches Feld zwischen der wenigstens einen Elektrode und dem Medium mit der größeren elektrischen Leitfähigkeit angelegt wird, wird dadurch die Grenzfläche zwischen den beiden formflexiblen Medien verändert. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der WO 03/069380 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung miteinbezogen wird.

Unter dem Begriff Elektrobenetzen soll im Lichte der vorliegenden Erfindung allerdings auch eine andere Lösung verstanden werden, die zwar nach dem vorstehend genannten Prinzip funktioniert, bei der eine Änderung der Grenzfläche jedoch nicht durch das Anlegen eines elektrischen Feldes herbeigeführt wird. In einem solchen Fall können die Mittel zum Ändern der Grenzfläche zwischen den beiden formflexiblen Medien beispielsweise in einer Weise ausgebildet sein, dass diese einen Druck auf das erste und/oder zweite Medium ausüben, wobei sich die Grenzfläche zwischen den beiden Medien durch die Ausübung des Drucks verändert. Derartige Mittel können konstruktiv einfach und in energiesparender Weise ausgestaltet werden, wobei solche Mittel häufig nur sehr kleine Steuerspannungen benötigen. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Mittel zum Ändern der Grenzfläche in einem solchen Fall als mechanische Mittel ausgebildet sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Kolbeneinrichtung oder eine Zylindereinrichtung handeln. In anderer Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die Mittel zum Ändern der Grenzfläche in Form einer ansteuerbaren Membran ausgebildet sind. Natürlich ist die Erfindung nicht auf die vorgenannten Beispiele beschränkt.

Eine variable Blende, die nach dem Prinzip des Elektrobenetzens funktioniert, kann auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass die wenigstens eine variable Blende eine Matrix aus ansteuerbaren Punkten aufweist, bei der die Punkte aus einer Anzahl von unabhängigen Tropfen eines der formflexiblen Medien, insbesondere des formflexiblen Mediums mit einer geringeren elektrischen Leitfähigkeit, gebildet sind. Dabei können die Tropfen von dem jeweils anderen formflexiblen Medium, insbesondere dem Medium mit einer größeren elektrischen Leitfähigkeit, umgeben sein. Natürlich ist es in einem solchen Fall auch denkbar, dass es sich bei dem Medium, welches die Tropfen des anderen Mediums umgibt, um Luft handelt. Ein entsprechendes Beispiel hierzu ist in der US-A- 5,659,330 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung miteinbezogen wird.

In anderer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das eine formflexible Medium nicht in Form von Tropfen, sondern in Form eines durchgängigen Mediumfilms auf einem Substrat angeordnet ist. Dieses Medium besteht insbesondere aus einem Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit. Oberhalb dieses Mediumfilms kann sich dann das zweite formflexible Medium, insbesondere ein Medium mit größerer elektrischer Leitfähigkeit befinden. Wenn nun ein elektrisches Feld zwischen einer Elektrode und dem ersten formflexiblen Medium mit der größeren elektrischen Leitfähigkeit angelegt wird, bedeutet dies, dass sich die Benetzbarkeit des formflexiblen Mediums mit der größeren elektrischen Leitfähigkeit verändert. Das kann beispielsweise dazu führen, dass der Film mit dem Medium mit der geringeren elektrischen Leitfähigkeit zur Seite geschoben wird. Wenn dieser Mediumfilm beispielsweise aus einem nichttransparenten Material gebildet ist, kann sich dadurch beispielsweise die Färbung des entsprechenden Bereichs der variablen Blende verändern. Wenn beispielsweise vorgesehen ist, dass die den Aufnahmebehälter begrenzenden Wände aus einem transparenten Material gebildet sind und wenn weiterhin angenommen wird, dass eine mögliche Elektrode ebenfalls aus einem transparenten Material gebildet ist, kann auf diese Weise erreicht werden, dass die variable Blende zumindest bereichsweise durch Anlegen eines elektrischen Feldes aus dem Zustand „lichtundurchlässig" in den Zustand „lichtdurchlässig", und umgekehrt gebracht werden kann.

In weiterer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die wenigstens eine variable Blende eine Matrix aus ansteuerbaren Zellen aufweist, wobei jede Zelle insbesondere in einer wie vorstehend beschriebenen Weise ausgestaltet ist. Eine Anordnung, bei der eine solche Zellenmatrix beschrieben ist, ist beispielsweise aus der WO 03/071235 A2 bekannt, deren Offenbarungsgehalt in soweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung einer strukturierten Beleuchtung für ein optisches Beobachtungsgerät zur Abbildung eines Objekts und/oder eines von einem Objekt erzeugten Zwischenbildes, insbesondere für ein stereoskopisches Beobachtungsgerät bereitgestellt, mit einer Lichtquelle und mit wenigstens einer in einem Beleuchtungsstrahlengang vorgesehenen variablen Blende. Die Beleuchtungseinrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße variable Blende aufweist.

Zu den Vorteilen, Wirkungen sowie der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung wird ebenfalls auf die vorstehenden Ausführungen zu der erfindungsgemäßen variablen Blende vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.

Wie oben beschrieben wurde, kann wenigstens eine variable Blende beispielsweise als aktives optisches Element ausgebildet sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann wenigstens eine variable Blende beispielsweise als passives optisches Element ausgebildet sein. Das bedeutet, dass die Lichtquelle im Beleuchtungsstrahlengang vor der wenigstens einen variablen Blende angeordnet ist. Das von der Lichtquelle emittierte Licht wird dann über die wenigstens eine variable Blende auf ein zu beleuchtendes Objekt gelenkt.

Es ist natürlich auch möglich, dass im Beleuchtungsstrahlengang wenigstens eine aktive und auch wenigstens eine passive variable Blende vorgesehen ist.

Vorteilhaft kann zwischen der Lichtquelle und der wenigstens einen variablen Blende noch eine Beleuchtungsoptik vorgesehen sein.

In einem solchen Fall muss gewährleistet sein, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht polarisiert ist oder wird. So kann etwa vorgesehen sein, dass eine von vornherein polarisierte Lichtquelle, beispielsweise eine Laser-Lichtquelle oder dergleichen, verwendet wird. Beispielsweise kann diesbezüglich aber auch vorgesehen sein, dass im Beleuchtungsstrahlengang nach der Lichtquelle und vor der variablen Blende eine Einrichtung zum linearen Polarisieren (Polarisationseinrichtung) des aus der Lichtquelle emittierten Lichts vorgesehen ist. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn die wenigstens eine variable Blende eine Matrix aus schaltbaren Punkten in Form einer LCD-Matrix aufweist.

Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Arten von Polarisationseinrichtungen beziehungsweise Ausgestaltungsformen von Polarisationseinrichtungen beschränkt. Wichtig ist lediglich, dass die Polarisationseinrichtung zum verlustarmen Polarisieren des emittierten Lichts in der Lage ist. Die Polarisationseinrichtung ist erfindungsgemäß vor der variablen Blende im Beleuchtungsstrahlengang angeordnet.

Im Unterschied zu der aus der DE 196 44 662 A1 bekannten Lösung weist eine solche Lösung eine wesentlich größere Effektivität auf. Wie im Rahmen der Beschreibungseinleitung schon ausgeführt wurde, wird die Beleuchtungseinrichtung gemäß der DE 196 44 662 A1 mit einer Lichtquelle betrieben, die unpolarisiertes Licht emittiert. Eine besondere Vorrichtung zur Polarisation dieses Lichts ist in der bekannten Lösung nicht vorgesehen, sodass hier große Lichtverluste auftreten. Im Unterschied zu der bekannten Lösung ist erfindungsgemäß nunmehr vorgesehen, dass das Licht polarisiert wird, bevor es die variable Blende erreicht. Dadurch ergibt sich eine wesentlich höhere Effektivität im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung, die im Bereich von Faktor 2 liegt.

Beispielsweise kann als Lichtquelle eine gewöhnliche unpolarisierte Lichtquelle benutzt werden. Das aus dieser Lichtquelle emittierte unpolarisierte Licht wird anschließend mittels der Polarisationseinrichtung, die im weiteren Verlauf der Beschreibung noch näher erläutert wird, verlustarm polarisiert. Anschließend tritt das nunmehr polarisierte Licht in die variable Blende ein.

Die variable Blende wird je nach Anwendung bevorzugt in unterschiedlichen Ebenen positioniert. Beispielsweise kann in der Ophthalmologie vorgesehen sein, dass die variable Blende in der gleichen Ebene platziert wird, wie die aus der DE 33 39 172 bekannte Retina-Schutzblende. In der Neurochirurgie könnte die variable Blende sicherstellen, dass nur Licht in den tiefen Operationskanal eingekoppelt wird und dass die Haut und die Operationsinstrumente nicht störend glänzen. Ähnliches gilt für den Hals-Nasen-Ohren (HNO) Bereich. Im Dentalbereich könnten mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gezielt Reflexe von den Zähnen und Metallkronen abgeschwächt oder unterdrückt werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Beleuchtungseinrichtung sieht vor, dass die Beleuchtungseinrichtung Bestandteil eines Operationsmikroskops ist und eine Kombination einer variablen Blende, die in einer zu der entsprechenden Interessenebene konjugierten Ebene innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs angeordnet ist, mit einer Polarisationseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Polarisationseinrichtung als Konverter von unpolarisiertem Licht in polarisiertes Licht fungiert.

Vorteilhaft kann die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Blenden aufweisen. Dabei können einzelne Blenden feststehend sein, während andere Blenden variabel in der oben beschriebenen Weise ausgebildet sind. Dabei ist die Erfindung jedoch nicht auf eine bestimmte Anzahl von Blenden im Beleuchtungsstrahlengang beziehungsweise auf eine bestimmte Ausgestaltung der einzelnen Blenden beschränkt. Erfindungsgemäß soll lediglich wenigstens eine der Blenden als variable Blende in der wie vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet sein.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die LCD-Matrix als wenigstens eine flächige Matrix mit einer Anzahl von optisch-elektronischen LCD-Zellen gebildet ist und das Mittel zum elektronischen Ansteuern der LCD-Zellen vorgesehen sind. Eine solche Ausgestaltung der LCD-Matrix macht es möglich, dass diese zur Einstellung geeigneter Leuchtfeldgeometrien besonders gezielt angesteuert werden kann. Je mehr LCD-Zellen in der LCD-Matrix vorhanden sind, desto genauer und feiner kann die Ansteuerung der variablen Blende erfolgen. Die Ansteuerung der LCD-Matrix beziehungsweise der einzelnen LCD-Zellen erfolgt vorzugsweise elektronisch, wozu geeignete Mittel, etwa in Form einer Steuereinrichtung oder dergleichen, vorgesehen sein können.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Polarisationseinrichtung Bestandteil der Beleuchtungsoptik ist und dass solche optische Elemente der Beleuchtungsoptik, die eventuell im Beleuchtungsstrahlengang zwischen der Polarisationseinrichtung und der variablen Blende liegen, als polarisationserhaltende Elemente ausgebildet sind.

Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen der Polarisationseinrichtung beschränkt. Nachfolgend werden diesbezüglich einige nicht ausschließliche Beispiele beschrieben, wobei Polarisationseinrichtungen bereits generell aus dem Stand der Technik bekannt sind, hier jedoch in anderem Zusammenhang.

Wie eingangs bereits dargelegt wurde, muss bei Verwendung einer LCD-Matrix als variable Blende in einem Strahlengang, insbesondere einem Beleuchtungsstrahlengang, insbesondere in einem Operationsmikroskop, linear polarisiertes Licht verwendet werden. Wird eine gewöhnliche, nicht polarisierte Lichtquelle, wie beispielsweise in der DE 196 44 662 A1 beschrieben, benutzt, so geht mindestens die Hälfte der Strahlung zum einen verloren, zum anderen kann die Beleuchtungseinrichtung beziehungsweise eine mit der Beleuchtungseinrichtung gekoppelte optische Beobachtungseinrichtung thermisch belastet werden. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, den „verloren gegangenen" Teil der Strahlung ebenfalls nutzen zu können. Die Wärmebelastung würde damit deutlich sinken und die Lichtquelle könnte wesentlich kleiner dimensioniert werden, was zum einen eine Kostenersparnis bedeutet und zum anderen die Verwendung einer großen Bandbreite an Lichtquellen ermöglicht, wie beispielsweise auch LED's oder dergleichen.

Um eine geeignete lineare Polarisation des aus der Lichtquelle emittierten unpolarisierten Lichts zu erhalten, kann zunächst vorgesehen sein, dass die Polarisationseinrichtung wenigstens einen Strahlteiler zum Aufspürten des von der Lichtquelle emittierten Lichts in zwei oder mehr Teilstrahlen mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen aufweist. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen für den Strahlteiler beschränkt.

Weiterhin kann beispielsweise vorgesehen sein, dass dem wenigstens einen Strahlteiler nachgeordnet wenigstens ein weiteres optisches Element vorgesehen ist, das in einer Weise ausgebildet ist, um die beiden getrennten Teilstrahlen unterschiedlicher Polarität anschließend benachbart auf die LCD-Matrix zu werfen. Bei einer solchen Lösung werden die Teilstrahlen mit unterschiedlicher Polarisation zunächst räumlich getrennt, dann aber räumlich direkt benachbart auf die LCD-Matrix geworfen. Mit Kenntnis, welche Pixel welcher Polarisation zugeordnet werden können, können einzelne Bereiche der LCD-Matrix, beispielsweise einzelne LCD- Zellen, dann geeignet angesteuert werden.

In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass dem wenigstens einen Strahlteiler nachgeordnet wenigstens ein optisches Element vorgesehen ist, das in einer Weise ausgebildet ist, dass die beiden getrennten Teilstrahlen unterschiedlicher Polarität auf jeweils unterschiedliche LCD-Matrices geworfen werden. Diese LCD-Matrices können dann beispielsweise um 90 Grad gegeneinander verdreht sein und geeignet angesteuert werden. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der EP O 372 905 A2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird.

In weiterer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Strahlteiler zum Aufspürten des von der Lichtquelle emittierten Lichts in zwei - vorzugsweise senkrecht - polarisierte Teilstrahlen ausgebildet ist, wobei ein Teilstrahl eine gewünschte Polarisation und der andere Teilstrahl eine unverwünschte Polarisation aufweist. In einem solchen Fall ist wenigstens ein weiteres optisches Element vorgesehen, um das Licht mit der unerwünschten Polarisation in die gewünschte Polarisation zu transformieren. Anschließend werden die beiden nunmehr gleich polarisierten Teilstrahlen überlagert. Die auf diese Weise überlagerten Teilstrahlen können anschließend räumlich direkt benachbart auf die LCD-Matrix geworfen werden. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der EP 0 376 395 A2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird.

Wenn die Beleuchtungseinrichtung im Zusammenhang mit einem Operationsmikroskop eingesetzt wird, kann es sich dabei beispielsweise um ein Ophthalmoskopie-Mikroskop handeln, sodass die variable Blende der Beleuchtungseinrichtung beispielsweise auch als sogenannte Retina-Schutzblende ausgestaltet sein kann.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine variable Blende, in einer definierten Ebene, insbesondere in einer konjugierten oder einer im wesentlichen konjugierten Ebene zu derjenigen Ebene, in der die strukturierte Beleuchtung erwünscht ist, innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs angeordnet ist.

Vorteilhaft kann dabei leicht defokussiert werden, um Strukturen etwas aufzulösen.

Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sich die variable Blende an einem festgelegten Ort innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs befindet. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine variable Blende innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs - längs wie quer - verschiebbar angeordnet ist. Vorteilhaft kann zum Ansteuern der wenigstens einen variablen Blende beziehungsweise wenigstens einzelner Bereiche oder Elemente der variablen Blende eine geeignete Steuereinrichtung vorgesehen sein. Eine solche Steuereinrichtung kann insbesondere über eine Rechnereinheit verfügen, sodass die Ansteuerung der variablen Blende sehr genau vorgenommen werden kann.

In weiterer Ausgestaltung können Mittel zum Bewegen der Beleuchtungsgeometrie - beispielsweise einer Blendenöffnung - wenigstens einer variablen Blende vorgesehen sein, wobei diese insbesondere zum Nachführen der Blendengeometrie - beispielsweise einer Blendenöffnung - in Bezug auf eine Bewegung des zu beleuchtenden Objekts vorgesehen sind. Bei diesen Mitteln handelt es sich vorteilhaft um geeignete Programmmittel beziehungsweise Software. Damit kann erreicht werden, dass die Beleuchtungsgeometrie bei einer Bewegung des zu beleuchtenden Objekts „mitgenommen" wird. Dies soll anhand eines konkreten, nicht ausschließlichen Beispiels verdeutlicht werden.

Wenn es sich bei der variablen Blende beispielsweise um eine Retina-Schutzblende und bei dem zu beleuchtenden Objekt um ein Auge handelt, kann mittels geeigneter Mittel, beispielsweise einer geeigneten Software, sichergestellt werden, dass sich die Blende, beziehungsweise eine gezielte Abdunklung auf einen bestimmten Bereich des Auges, beispielsweise auf den Bereich der Pupille, fixiert wird. Wenn sich nun während einer Operation die Pupille bewegt, wird der Dunkelbereich der Schutzblende automatisch nachgeführt, in dem die entsprechenden Punkte beziehungsweise Bereiche der variablen Blende geschaltet werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der empfindliche Bereich des Auges, auch bei einer Bewegung desselben, immer durch die Schutzblende abgedunkelt wird. Die softwaremäßige Lösung hat dabei den Vorteil, dass dies automatisch erfolgen kann, was die Arbeit eines Operateurs erheblich erleichtert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine optische Beobachtungseinrichtung zur Abbildung eines Objekts und/oder eines von einem Objekt erzeugten Zwischenbildes, insbesondere eine stereoskopische Beobachtungseinrichtung bereitgestellt, mit wenigstens einem Beobachtungsstrahlengang, aufweisend ein Objektivelement mit einer optischen Achse und einer Objektebene zur Anordnung des abzubildenden Objekts beziehungsweise des Zwischenbildes, wobei in dem Beobachtungsstrahlengang wenigstens eine variable Blende vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine variable Blende in Form einer wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen variablen Blende ausgebildet ist.

Zu den Vorteilen, Wirkungen sowie der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Beobachtungseinrichtung wird ebenfalls auf die vorstehenden Ausführungen zu der erfindungsgemäßen variablen Blende vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.

Im vorliegenden Fall hat das Licht, welches die variable Blende nutzt, vorteilhaft seinen Lichtursprung im beobachteten Objekt oder im vom beobachteten Objekt gestreuten Licht.

Die variable Blende ist ähnlich wie die entsprechende variable Blende im Beleuchtungsstrahlengang, die weiter oben bereits ausführlich erläutert wurde, aufgebaut, sodass diesbezüglich auch auf die entsprechenden Ausführungen Bezug genommen und verwiesen wird.

Erfindungsgemäß ist nunmehr eine lichteffiziente Blendensteuerung auch in dem Beobachtungsstrahlengang der Beobachtungseinrichtung realisierbar. Dabei kann nunmehr auch die Blendenwahl im Beobachtungsstrahlengang flexibel sein. Durch Einsatz einer variablen Blende, die auf der Basis des Elektrobenetzens (Electrowetting) funktioniert, können polarisationsabhängige Effekte vermieden werden. Gleichzeitig kann Intensität gewonnen werden.

Insbesondere kann weiterhin vorgesehen sein, dass die optische Beobachtungseinrichtung eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung aufweist. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen für die optische Beobachtungseinrichtung beschränkt. Ebenso ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Beobachtungsstrahlengängen beschränkt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Beobachtungsstrahlengänge vorgesehen sind, die insbesondere in Form eines oder mehrerer Beobachtungsstrahlengangpaare zusammengefasst sind. Dabei kann beispielsweise für jeden Strahlengang wenigstens eine variable Blende vorgesehen sein. Ebenso ist es auch denkbar, dass für zwei parallele Beobachtungsstrahlengänge wenigstens eine gemeinsame variable Blende vorgesehen ist.

Wenn es sich bei dem Licht um unpolarisiertes Licht handelt, kann wenigstens eine variable Blende eine LCD-Matrix aufweisen, wobei dann im Beobachtungsstrahlengang nach der Lichtquelle und vor der variablen Blende eine Einrichtung zum linearen Polarisieren (Polarisationseinrichtung) des von der Lichtquelle abgehenden Lichts vorgesehen ist. Beispielsweise kann die Polarisationseinrichtung wenigstens ein optisches Element aufweisen, welches als polarisationserhaltendes Element ausgebildet ist.

Vorteilhaft kann wenigstens eine variable Blende eine LCD-Matrix aufweisen, wobei die LCD-Matrix als wenigstens eine flächige Matrix mit einer Anzahl von optisch/elektronischen LCD-Zellen gebildet ist und wobei Mittel zum elektronischen Ansteuern der LCD-Zellen vorgesehen sind.

Vorzugsweise kann wenigstens eine variable Blende im Beobachtungsstrahlengang auf der Basis des Elektrobenetzens (Electrowetting) ausgebildet sein. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass wenigstens eine variable Blende im Beobachtungsstrahlengang wenigstens einen Aufnahmebehälter aufweist, der ein erstes formflexibles Medium und ein zweites formflexibles Medium beinhaltet, wobei die Medien nicht mischbar sind und sich an einer Grenzfläche berühren und wobei weiterhin Mittel zum Ändern der Größe und/oder Form der Grenzfläche zwischen den Medien vorgesehen sind. Dabei können das erste formflexible Medium und das zweite formflexible Medium die gleiche oder eine annähernd gleiche Dichte aufweisen, um Gravitationsunterschiede auszugleichen. Vorteilhaft kann das erste formflexible Medium und das zweite formflexible Medium eine unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit aufweisen, wobei das Medium mit der geringeren elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem Medium mit der größeren elektrischen Leitfähigkeit und wenigstens einer Elektrode angeordnet ist und wobei durch Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen der einen elektrischen Elektrode und dem Medium mit der größeren elektrischen Leitfähigkeit die Grenzfläche zwischen den beiden formflexiblen Medien verändert wird.

Vorzugsweise kann die wenigstens eine variable Blende im Beobachtungsstrahlengang eine Matrix aus ansteuerbaren Punkten aufweisen, bei der die Punkte aus einer Anzahl von unabhängigen Tropfen eines der formflexiblen Medien, insbesondere des formfiexiblen Mediums mit einer geringeren elektrischen Leitfähigkeit gebildet sind und, wobei die Tropfen von dem jeweils anderen formflexiblen Medium, insbesondere dem Medium mit einer größeren elektrischen Leitfähigkeit umgeben sind. Natürlich ist auch denkbar, dass das zweite formflexible Medium mit der geringeren elektrischen Leitfähigkeit als durchgängiger Film ausgebildet ist, wie dies im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung weiter oben bereits erläutert wurde. Diesbezüglich wird auf die entsprechenden Ausführungen Bezug genommen und verwiesen. In weiterer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die wenigstens eine variable Blende im Beobachtungsstrahlengang als Matrix aus ansteuerbaren Zellen ausgebildet ist, wobei jede Zelle in der wie vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet sein kann.

Vorzugsweise ist wenigstens eine variable Blende in einer definierten Ebene, insbesondere Pupillenebene, innerhalb des Beobachtungsstrahlengangs angeordnet. Die variable Blende kann beispielsweise feststehend im Beobachtungsstrahlengang angeordnet sein. Natürlich ist auch denkbar, dass wenigstens eine variable Blende innerhalb des Beobachtungsstrahlengangs verschiebbar angeordnet ist.

Vorteilhaft kann eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der wenigstens einen variablen Blende vorgesehen sein. Die Ansteuerung der variablen Blende kann zusätzlich dazu verwendet werden, störende Lichtreflexe zu unterdrücken, die insbesondere in einem Video-Operationsmikroskop mit seinen in Lichtintensität linearen Detektoren ganz gravierende Probleme verursachen können. Dazu ist vorteilhaft eine aktive Regelschleife vorgesehen, die eine Übersteuerung der Detektorpixel feststellt und korrespondierende Pixel der Matrix der variablen Blende im Beobachtungsstrahlengang dunkler schaltet.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein optisches Beobachtungsgerät bereitgestellt, dass erfindungsgemäß durch eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße variable Blende und/oder durch eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung und/oder durch eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Beobachtungseinrichtung gekennzeichnet ist.

Vorteilhaft handelt es sich bei dem optischen Beobachtungsgerät um seines zur Abbildung eines Objekts und/oder eines von einem Objekt erzeugten Zwischenbildes, beispielsweise um ein Mikroskop oder dergleichen. Dabei kann das Beobachtungsgerät insbesondere als stereoskopisches Beobachtungsgerät ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist das optische Beobachtungsgerät als Operationsmikroskop ausgebildet, beispielsweise als ein Operationsmikroskop, das im Ophthalmologiebereich, im Neurobereich, im HNO-Bereich, im Dentalbereich oder dergleichen eingesetzt werden kann.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist für ein optisches Gerät geschaffen, wobei die Erfindung nicht auf bestimmte Arten von optischen Geräten beschränkt ist. Beispielsweise kann die Beleuchtungseinrichtung überall dort eingesetzt werden, wo eine strukturierte, selektive Beleuchtung erforderlich ist. Dabei ist die Beleuchtungseinrichtung sowohl im medizinischen als auch im nichtmedizinischen Bereich einsetzbar. Nachfolgend werden einige nicht ausschließliche Beispiele beschrieben. So ist es beispielsweise denkbar, die Beleuchtungseinrichtung im Umfeld der Krebsbehandlung, der Warzenentfernung, der flächigen Haarentfernung, der strukturierten Hautbräunung oder dergleichen einzusetzen. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch zur Markierung von bestimmten Stellen auf Oberflächen, als Chopper/Shutter-Ersatz oder dergleichen eingesetzt werden. Auch ist mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eine Einblendung von inneren Strukturen möglich, etwa in einem Körper, in einem Gebäude, in einem Fahrzeug, in einer Maschine oder dergleichen. Auch zu Reparatur- oder Wartungszwecken kann eine solche Beleuchtungseinrichtung eingesetzt werden, beispielsweise um etwas schneller zu finden.

Insbesondere kann die Beleuchtungseinrichtung für eine optische Beobachtungseinrichtung zur Abbildung eines Objekts und/oder eines von einem Objekt erzeugten Zwischenbildes eingesetzt werden, bei der es sich beispielsweise um ein Mikroskop, etwa ein Operationsmikroskop oder dergleichen handeln kann.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Beobachtungsstrahlengang sowie einen Beleuchtungsstrahlengang innerhalb eines Operationsmikroskops, bei dem die vorliegende Erfindung realisiert ist; Figur 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips des Elektrobenetzens; Figur 3 einen Beleuchtungsstrahlengang mit einer als LCD-Matrix ausgestalteten variablen Blende sowie einer vorgeschalteten Polarisationseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; und Figur 4 einen Beleuchtungsstrahlengang mit einer als LCD-Matrix ausgestalteten variablen Blende sowie einer vorgeschalteten Polarisationseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.

In Figur 1 ist ein Ausschnitt aus einem optischen Beobachtungsgerät 10 dargestellt, wobei dieses als Operationsmikroskop, im vorliegenden Beispiel als Ophthalmologie- Mikroskop für Augenoperationen ausgebildet ist. Das Operationsmikroskop 10 weist wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang 20 und einen Beleuchtungsstrahlengang 30 einer Beleuchtungseinrichtung 35 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 35 sowie die optischen Elemente des Beobachtungsstrahlengangs 20 befinden sich in einem Mikroskopgehäuse 15.

In einer Objektebene 24 befindet sich das zu untersuchende Objekt 11 , im vorliegenden Beispiel ein Auge, von dem außerdem die Hornhaut 12, die Iris 13 und die Linse 14 dargestellt sind. Das zu untersuchende Objekt 11 befindet sich in der optischen Achse 21 des Beobachtungsstrahlengangs 20, in der weiterhin ein Objektivelement 22 sowie weitere optische Elemente in Form von Zwischenlinsen 23 angeordnet sind, die beispielsweise ein Vergrößerungssystem darstellen können.

Durch die Beleuchtungseinrichtung 35 und den erzeugten Beleuchtungsstrahlengang 30 wird das zu untersuchende Objekt 11 beleuchtet. Dazu ist zunächst eine Lichtquelle 31 vorgesehen, die Beleuchtungslicht emittiert. Der Beleuchtungsstrahlengang 30 durchläuft eine Beleuchtungsoptik, die ein Kondensorsystem 32 aufweist. Über Umlenkelemente 33 und 16 wird der Beleuchtungsstrahlengang 30 auf das zu untersuchende Objekt 11 gerichtet.

Bei Operationsmikroskopen mit starker Beleuchtung kann die Gefahr auftreten, dass das zu untersuchende Objekt 11 , im vorliegenden Fall das Patientenauge, zu stark durch Beleuchtungsstrahlen belastet wird. Es ist deshalb erforderlich, eventuelle Beeinträchtigungen oder Beschädigungen des Auges 11 zu vermeiden.

Dazu ist im Beleuchtungsstrahlengang 30 ein Element 40 zur Erzeugung einer Lichteinfallsöffnung (Blende) vorgesehen.

Die Blende 40 ist in einer definierten Ebene 34 innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs 30 angeordnet, bei der es sich im vorliegenden Beispiel um eine zur Objektebene konjugierte oder eine im wesentlichen konjugierte Ebene, in der die strukturierte Beleuchtung erwünscht ist, handelt. Die Blende 40 weist transparente Bereiche 43 auf, durch die der Beleuchtungsstrahlengang 30 hindurchtreten kann. Weiterhin weist die Blende 40 nicht transparente Bereiche 42 auf, durch die kein Beleuchtungslicht hindurchtreten kann. Durch eine entsprechende Auswahl der nicht transparenten Bereiche 42 kann eine definiert dimensionierte Abschattung 17 an dem zu untersuchenden Auge 11 erzeugt werden, die vorzugsweise dem Pupillendurchmesser des Patientenauges 11 entspricht. Bei der Blende 40 kann es sich deshalb um eine Retina-Schutzblende handeln.

Im vorliegenden Fall ist die Blende 40 als variable Blende ausgebildet, was bedeutet, dass eine variable Lichteinfallöffnung erzeugt werden kann. Die Blende 40 kann dabei feststehend oder verschiebbar im Beleuchtungsstrahlengang 30 angeordnet sein. Um je nach Bedarf die variable Blende 40 veränderbar einstellen zu können, wodurch unterschiedliche Hell-Dunkel-Bereiche und Leuchtfeldgeometrien erzeugt werden können, besteht die variable Blende 40 aus einer Matrix aus schaltbaren Punkten. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Matrix aus LCD-Zellen handeln. In anderer Ausgestaltung kann es sich um eine Matrix handeln, die nach dem sogenannten Elektrobenetzungs- (Electrowetting) Prinzip funktioniert. Diese beiden Prinzipien werden im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 näher erläutert.

Eine derart ausgebildete Blende wird vorteilhaft elektronisch angesteuert, was über eine entsprechende Steuereinrichtung 41 erfolgen kann. Über die Steuereinrichtung 41 wird die variable Blende 40, beziehungsweise deren Punkte angesteuert, wobei jeder Punkt einzeln angesteuert werden kann. Dadurch wird ermöglicht, dass jeder einzelne Punkt über die Ansteuerung in seine Lichtdurchlässigkeit verändert werden kann, so dass auf einfache Weise die gewünschten Abschattungen auf dem Patientenauge 11 erzeugt werden können.

In dem Beleuchtungsstrahlengang 30 ist wenigstens eine variable Blende 40 vorgesehen. Ebenfalls ist es möglich, dass in dem Beobachtungsstrahlengang 20 wenigstens eine variable Blende 40 vorgesehen ist.

Im Zusammenhang mit der Figur 2 wird nun die grundlegende Funktionsweise des Elektrobenetzens (Electrowettings) beschrieben. In einem Aufnahmebehälter 50 befinden sich zwei unterschiedliche formflexible Medien 54, 55, die jedoch eine zumindest ähnliche Dichte aufweisen. Die beiden Medien, bei denen es sich im vorliegenden Beispiel um Flüssigkeiten handelt, sind nicht mischbar und berühren sich an einer Grenzfläche 56. Bei dem ersten Medium 54 handelt es sich um ein elektrisch leitfähiges Medium wie beispielsweise Wasser oder Wasser mit Salzzusatz. Dieses erste Medium ist transparent. Bei dem zweiten Medium 55 handelt es sich um ein elektrisch weniger leitfähiges bis elektrisch isolierendes Medium, beispielsweise um ein Öl. Das zweite Medium 55 soll nicht transparent sein.

Der Aufnahmebehälter 50 wird begrenzt durch ein Deckelelement 53 sowie ein Substrat 52, bei dem es sich beispielsweise um eine Dielektrikumsschicht handelt und auf dem auf der Unterseite (die dem Behälterinnenraum abgewandte Oberfläche) wenigstens eine erste Elektrode 51 angeordnet ist. Diese vorgenannten Elemente können bevorzugt zumindest teilweise transparent sein.

Innerhalb des Aufnahmebehälters 50, und mit dem elektrisch leitfähigen Medium 54 in Verbindung stehend ist wenigstens eine zweite Elektrode 57 vorgesehen. Über die beiden Elektroden 51 , 57 kann ein elektrisches Feld 58 erzeugt werden. Bei Anwesenheit eines solchen elektrischen Feldes 58, das durch eine Spannung zwischen dem elektrisch leitenden Medium 54 (über die Elektrode 57) und der Elektrode 51 verursacht wird, kann die Benetzung des ersten Mediums 54 wesentlich verändert werden.

Im Ausgangszustand gemäß Figur 2a bedeckt das elektrisch nicht leitende, undurchsichtige Medium 55 das gesamte Substrat 52. Ein über das transparente Deckelelement 53 eintretender Lichtstrahl kann folglich nicht durch den Aufnahmebehälter 50 hindurchtreten. Bei Beaufschlagung mit einer Spannung erhöht sich die Benetzbarkeit der Oberfläche, auf der das elektrisch leitende Mediums 54 liegt, wodurch sich die Grenzfläche 56 zwischen den beiden Medien 54, 55 verändert. Dieser Zustand ist in Figur 2b dargestellt. Das Medium 55 weist dann eine wesentlich kompaktere Kontur auf. Das Medium 55 „wandert" und gibt einen Teil des transparenten Substrats 52 frei, so dass ein Lichtstrahl durch das Deckelement 53, das transparente erste Medium 54, das transparente Substrat 52 und die transparente Elektrode 51 hindurchtreten kann. Es entsteht eine Lichtdurchlässigkeit. Über die Steuereinrichtung 41 (Figur 1) kann die Beaufschlagung mit einer geeigneten Spannung erfolgen, so dass darüber die Lichtdurchlässigkeit der variablen Blende punktuell und genau gesteuert werden kann.

In Figur 3 ist eine Lösung dargestellt, bei der die variable Blende 40 aus Figur 1 in Form einer LCD-Matrix, bestehend aus einer Anzahl von LCD-Zellen 67, aufgebaut ist. Zusätzlich zu der LCD-Matrix ist eine Polarisationseinrichtung 60 vorgesehen, um verlustarm unpolarisiertes Licht in polarisiertes Licht zu konvertieren.

Aus der Lichtquelle 31 (Figur 1) wird Licht in Form von unpolarisierten Lichtstrahlen 61 emittiert. Die unpolarisierten Lichtstrahlen durchlaufen einen Strahlteiler 62, wo sie räumlich in zwei Teilstrahlen mit unterschiedlicher Polarisierung aufgeteilt werden. Der eine Teilstrahl 65 mit der gewünschten Polarisierung durchläuft den Strahlteiler 62 und wird auf die LCD-Matrix geworfen. Der andere Teilstrahl mit einer unerwünschten Polarisierung wird über ein Umlenkelement 63 einem optischen Element 64 zur Umdrehung der Polarisationsrichtung zugeführt. Dort wird die Polarisationsrichtung gedreht, beispielsweise um 90°, so dass der das optische Element 64 verlassende Teilstrahl 66 nunmehr die gleiche Polarisationsrichtung aufweist wie der Teilstrahl 65. Beide Teilstrahlen 65, 66 können nun überlagert und räumlich direkt benachbart auf die LCD-Matrix geworfen werden.

In Figur 4 schließlich ist eine andere Lösung dargestellt, bei der die variable Blende 40 aus Figur 1 in Form einer LCD-Matrix, bestehend aus einer Anzahl von LCD- Zellen 67, aufgebaut ist. Zusätzlich zu der LCD-Matrix ist eine Polarisationseinrichtung 60 vorgesehen.

Die variable Blende 40 soll sich diesmal im Beobachtungsstrahlengang 20 (Figur 1) des Operationsmikroskops 10 befinden. Das Licht, welches die variable Blende 40 nutzt, hat diesmal seinen Ursprung im beobachteten Objekt oder im vom beobachteten Objekt gestreuten Licht.

Die Lichtstrahlen 61 durchlaufen einen Strahlteiler 62, wo sie räumlich in zwei Teilstrahlen aufgeteilt werden. Der eine Teilstrahl 65 durchläuft den Strahlteiler 62 und wird auf die LCD-Matrix 67 geworfen. Der andere Teilstrahl 66 wird über einen die Polarisation erhaltenden Spiegel 68 umgelenkt und ebenfalls auf die LCD-Matrix 67 werden. Im Strahlengang nach der LCD-Matrix 67 sind ein weiterer die Polarisation erhaltender Spiegel 68 sowie ein weiterer Strahlteiler 62 vorgesehen, um den Verlauf der Teilstrahlen 65, 66 erneut zu beeinflussen.

Eine derartige Anordnung könnte beispielsweise auch in einem Beleuchtungsstrahlengang 30 (Figur 1) realisiert werden, beispielsweise dann, wenn dort jede Art von Polarisationseffekten vermieden werden soll.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann besonders vorteilhaft eine lichteffiziente Blendensteuerung im Beleuchtungsstrahlengang und/oder im Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskops 10 erzeugt werden. Bezugszeichenliste

10 Optisches Beobachtungsgerät (Operationsmikroskop) 11 Objekt (Auge) 12 Hornhaut 13 Iris 14 Linse 15 Gehäuse 16 Umlenkelement 17 Abschattung

20 Beobachtungsstrahlengang 21 optische Achse 22 Objektivelement 23 Zwischenlinse 24 Objektebene

30 Beleuchtungsstrahlengang 31 Lichtquelle 32 Kondensorsystem 33 Umlenkelement 34 definierte Ebene 35 Beleuchtungseinrichtung

40 variable Blende 41 Steuereinrichtung 42 nicht transparenter Bereich 43 transparenter Bereich

50 Aufnahmebehälter 51 erste Elektrode 52 Substratschicht 53 Deckelelement 54 erstes formflexibles Medium (Wasser) 55 zweites formflexibles Medium (Öl) 56 Grenzfläche zwischen den Medien 57 zweite Elektrode 58 elektrisches Feld

60 Polarisationseinrichtung 61 unpolarisiertes Licht 62 Strahlteiler 63 Umlenkelement 64 optisches Element zur Polarisationsdrehung 65 polarisierter Teilstrahl 66 polarisierter Teilstrahl 67 LCD-Zelle 68 ein die Polarisation erhaltender Spiegel