(57)【要約】      （修正有）【課題】観察画像上に重畳された方向情報の簡単かつ正確な調整を可能とし、方向情報中の系統誤差を可視化装置内で正確に決定できる方法を提供する。【解決手段】光学観察ビーム路３０を用いて対象領域２２の観察画像を生成するための、撮像光学ユニットを備えたモジュール２６は、対象領域の観察画像上に重畳された方向情報を有する画像を可視化するためのディスプレイ７０を有する表示デバイス６８、対象領域の画像を取得するための画像センサ６４を有する画像取得デバイス５８、ディスプレイから画像センサへ光学ビーム路９０を任意に提供及び抑制するための切替え可能デバイス１２０を有し、切替え可能デバイスは、第１の切替え状態においてディスプレイに表示された幾何学的構造の画像を光学ビーム路を用いて画像センサに提供し、第１の切替え状態とは異なる切替え状態において幾何学的構造の画像の画像センサへの光学ビーム路を抑制する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学観察ビーム路（３０、２３０、４３０、６３０）を用いて対象領域（２２）の観察画像を生成するための、基体（１２）に収容される撮像光学ユニット；
前記対象領域（２２）の前記観察画像上に重畳された画像を可視化するためのディスプレイ（７０、２７０、４７０、６７０）を有する表示デバイス（６８、２６８、４６８、６８８）であって、前記重畳された画像は、前記光学観察ビーム路（３０、２３０、４３０、６３０）における方向情報を有し；
前記光学観察ビーム路（３０、２３０、４３０、６３０）のための光チャネル（３６、２３６、４３６、６３６）；及び
前記対象領域（２２）の画像を取得するための画像センサ（６４、２６４、４６４、６６４）を有する画像取得デバイス（５８、２５８、４５８、６５８）
を備える、可視化装置のためのモジュール（２６、２２６、４２６、６２６）であって、
前記ディスプレイ（７０、２７０、４７０、６７０）から前記画像センサ（６４、２６４、４６４、６６４）への光学ビーム路（９０、２９０、４９０、６９０）を任意に提供及び抑制するための切替え可能デバイス（１２０、３２０、５２０、７２０）を特徴とし、
前記光学ビーム路は、結合ビームスプリッタ（７４、２７４、４７４、６７４）を通過し、前記結合ビームスプリッタ（７４、２７４、４７４、６７４）は、前記光学観察ビーム路（３０、２３０、４３０、６３０）のための前記光チャネル内に配設され、前記ディスプレイ（７０、２７０、４７０、６７０）からの前記光学ビーム路（９０、２９０、４９０、６９０）を前記光チャネル（３６、２３６、４３６、６３６）内へと偏向して、前記光学観察ビーム路（３０、２３０、４３０、６３０）上に重畳し、
ここで前記切替え可能デバイス（１２０、３２０、５２０、７２０）は、第１の切替え状態において、前記光学ビーム路（９０、２９０、４９０、６９０）によって、前記ディスプレイ（７０、２７０、４７０、６７０）に表示された幾何学的構造（９２）の画像を前記画像センサ（６４、２６４、４６４、６６４）上に提供し、
前記切替え可能デバイス（１２０、３２０、５２０、７２０）は、前記第１の切替え状態とは異なる更なる切替え状態において、前記幾何学的構造（９２）から前記画像センサ（６４、２６４、４６４、６６４）への前記光学ビーム路（９０、２９０、４９０、６９０）を抑制する、可視化装置のためのモジュール（２６、２２６、４２６、６２６）。
【請求項２】
分離ビームスプリッタ（８８、２８８、４８８、６７４）は、前記光学観察ビーム路（３０、２３０、４３０、６３０）のための前記光チャネル内に配設され、前記対象領域（２２）の前記観察画像を、前記画像取得デバイス（５８、２５８、４５８、６５８）に供給するように構成された、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記切替え可能デバイス（１２０）はビーム偏向系（１２０）を有し、
前記ビーム偏向系（１２０）は、前記ディスプレイ（７０）から入って前記結合ビームスプリッタ（７４）を通過する光学ビーム路（９０）を偏向し、
また前記ビーム偏向系（１２０）は、前記分離ビームスプリッタ（８８）を介して、前記光学ビーム路を前記画像センサ（６４）に供給する、請求項２に記載のモジュール。
【請求項４】
前記ビーム偏向系は、第１のミラー表面（１２６）における反射によって、前記結合ビームスプリッタ（７４）の、前記ディスプレイ（７０）から離間した側部上に前記ディスプレイ（７０）から入射する前記光学ビーム路（９０）を、前記画像取得デバイス（５８）から離間した前記分離ビームスプリッタ（８８）へと前記光学ビーム路（９０）を反射する第２のミラー表面（１２８）へと向ける、請求項３に記載のモジュール。
【請求項５】
前記ビーム偏向系は、９０°のプリズム（１２２）の形態である、請求項４に記載のモジュール。
【請求項６】
前記結合ビームスプリッタ（７４）を通過する前記光学ビーム路（９０）を任意に有効にする及び遮断するための、前記結合ビームスプリッタ（７４）と前記ビーム偏向系との間に配設される光学素子（１２４）を有する、請求項３〜５のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項７】
前記光学素子はシャッタ（１２４）の形態であり、前記シャッタ（１２４）は前記光学ビーム路（９０）へと、及び前記光学ビーム路（９０）から外へと移動できる、請求項６に記載のモジュール。
【請求項８】
前記シャッタ（１２４）は、再配置可能光トラップの形態である、請求項７に記載のモジュール。
【請求項９】
前記結合ビームスプリッタ（２７４）及び前記分離ビームスプリッタ（２８８）は、それぞれスプリッタ表面（３３８、３４０）を有し、
前記切替え可能デバイス（３２０）は、再配置可能ミラー（３５２）を有するビーム偏向系を含み、
前記再配置可能ミラー（３５２）は、前記結合ビームスプリッタ（２７４）を用いて、前記結合ビームスプリッタ（２７４）の前記スプリッタ表面（３３８）における偏向によって前記光学観察ビーム路（２３０）上に重畳された前記光学ビーム路を、前記ディスプレイ（７０、２７０）から前記結合ビームスプリッタ（２７４）へと戻るように反射し、
また前記再配置可能ミラー（３５２）は、前記結合ビームスプリッタの前記スプリッタ表面（３３８）を通して、前記光学ビーム路を前記分離ビームスプリッタ（２８８）へ供給し、
前記分離ビームスプリッタ（２８８）において、前記光学ビーム路は、前記分離ビームスプリッタ（２８８）の前記スプリッタ表面（３４０）において更なるミラー（３５４）に反射され、
前記更なるミラー（３５４）は、前記画像取得デバイス（２５８）から離間した前記分離ビームスプリッタ（２８８）の側部に配設され、
前記更なるミラーは、前記スプリッタ表面を通過するビーム路を用いて、前記分離ビームスプリッタ（２８８）を通して前記光学ビーム路を前記画像取得デバイス（２５８）に供給する、請求項２に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記結合ビームスプリッタ（４７４）及び前記分離ビームスプリッタ（４８８）を第１の位置から第２の位置へと、またその逆へと移動させるために、前記ディスプレイ（４７０）から前記画像センサ（４６４）へ光学ビーム路を任意に提供及び抑制するための切替え可能デバイス（５２０）として、再配置デバイスが提供され、
前記分離ビームスプリッタ（４８８）は前記第１の位置において、前記対象領域（２２）の前記観察画像を前記画像取得デバイス（４５８）に提供し、前記結合ビームスプリッタ（４７４）は、前記表示デバイス（４６８）のディスプレイ（４７０）に表示された画像を前記観察ビーム路（５５８）内の前記対象領域（２２）の前記観察画像上に重畳し、
前記結合ビームスプリッタ（４７４）は前記第２の位置において、前記表示デバイス（４６８）の前記ディスプレイ（４７０）に表示された画像を前記分離ビームスプリッタ（４８８）に向け、前記分離ビームスプリッタ（４８８）は前記第２の位置において、前記画像を前記画像取得デバイス（４５８）に供給する、請求項２に記載のモジュール。
【請求項１１】
前記結合ビームスプリッタ及び前記分離ビームスプリッタを組み合わせて、共通のビームスプリッタ（６７４）を形成し、
前記対象領域（２２）の前記観察画像上に重畳された画像を可視化するための表示デバイス（６６８）を偏光によって形成し、
前記ビームスプリッタ（６７４）と前記画像センサ（６６４）との間の、前記画像取得デバイス（６５８）に供給される前記ビーム路（６９０）中に、切替え可能光学素子（７７０）が配設され、
前記切替え可能光学素子は、第１の切替え状態において前記表示デバイス（６６８）の前記偏光に対して透過性であり、
前記切替え可能光学素子は、前記第１の切替え状態とは異なる更なる切替え状態において、前記表示デバイス（６６８）から前記画像センサ（６６４）への前記偏光の通過を抑制する、請求項２に記載のモジュール。
【請求項１２】
光学観察ビーム路（８３０）を用いて対象領域（２２）の観察画像を生成するための、基体（１２）に収容される撮像光学ユニット；
前記対象領域（２２）の前記観察画像上に重畳された画像を可視化するためのディスプレイ（８７０）を有する表示デバイス（８６８）であって、前記重畳された画像は、前記光学観察ビーム路（８３０）における方向情報を有し；
前記光学観察ビーム路（８３０）のための光チャネル（８３６）；及び
前記対象領域（２２）の画像を取得するための画像センサ（８６４）を有する画像取得デバイス（８５８）
を備える、可視化装置のためのモジュール（８２６）であって、
前記ディスプレイ（８７０）から離間し、かつ前記基体（１２）に対して定位置に固定された状態で配設された幾何学的構造（９８２）；並びに
前記画像センサ（８６４）上に前記幾何学的構造（９８２）の画像を任意に提供及び抑制するための切替え可能デバイス（９２０）
を有し、  
前記切替え可能デバイス（９２０）は、第１の切替え状態において、光学ビーム路（８９２）を用いて、前記幾何学的構造（９８２）の前記画像を前記画像センサ（８６４）に提供し、
前記光学ビーム路（８９２）は分離ビームスプリッタ（８８８）を通過し、
前記分離ビームスプリッタ（８８８）は、前記光学観察ビーム路（８３０）のための前記光チャネル（８３６）内に配設され、
また前記分離ビームスプリッタ（８８８）は、前記対象領域（２２）の前記観察画像を前記画像取得デバイス（８５８）に供給し、かつ前記光学ビーム路（８９２）を前記光チャネル（８３６）へと偏向するように構成され；
前記切替え可能デバイス（９２０）は、前記第１の切替え状態とは異なる更なる切替え状態において、前記幾何学的構造（９８２）から前記画像センサ（８６４）への前記光学ビーム路（８９２）を抑制する、可視化装置のためのモジュール（８２６）。
【請求項１３】
結合ビームスプリッタ（８７４）は、前記光チャネル（８３６）内に配設され、
前記結合ビームスプリッタ（８７４）は、前記光学観察ビーム路（８３０）において、前記表示デバイス（８６８）の前記ディスプレイ（８７０）に表示された画像を、前記対象領域（２２）の前記観察画像上に重畳するように構成された、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１４】
前記幾何学的構造（９８２）の画像を前記画像センサ（８６４）に任意に提供及び抑制するための切替え可能デバイスとして、前記幾何学的構造（９８２）を照明するための照明デバイス（９８０）を設けた、請求項１２又は１３に記載のモジュール。
【請求項１５】
前記光チャネル（３６、２３６、４３６、６３６、８３６）は、第１の立体視部分観察ビーム路（３０、２３０、４３０、６３０、８３０）のための光チャネルであり、
第２の立体視観察ビーム路（２８、２２８、４２８、６２８、８２８）のための更なる光チャネル（３４、２３４、４３４、６３４、８３４）が設けられ、
前記更なる光チャネルは、前記光チャネル（３６、２３６、４３６、６３６、８３６）内の前記第１の立体視部分観察ビーム路（３０、２３０、４３０、６３０、８３０）に関する光路長、及び前記更なる光チャネル（３４、２３４、４３４、６３４、８３４）内の前記第２の立体視観察ビーム路（２８、２２８、４２８、６２８、８２８）に関する光路長を少なくとも部分的に補償するための光学素子（１３４、３３４、５３４、９３４）を有する、請求項２〜１１、１３又は１４のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１６】
前記光チャネル（３６、２３６、４３６、６３６、８３６）は第１の立体視部分観察ビーム路（３０、２３０、４３０、６３０、８３０）のための光チャネルであり、
第２の立体視観察ビーム路（２８、２２８、４２８、６２８、８２８）のための更なる光チャネル（３４、２３４、４３４、６３４、８３４）が更に設けられ、
前記更なる光チャネルは、前記光チャネル（３６、２３６、４３６、６３６、８３６）内の前記第１の立体視部分観察ビーム路（３０、２３０、４３０、６３０、８３０）の光強度、及び前記更なる光チャネル（３４、２３４、４３４、６３４、８３４）内の前記第２の立体視観察ビーム路（２８、２２８、４２８、６２８、８２８）の光強度を少なくとも部分的に補償するための光学素子を有する、請求項２〜１１、又は１３〜１５のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１７】
前記対象領域（２２）から前記分離ビームスプリッタ（８８、２８８、６７４、８８８）に供給された前記光学観察ビーム路を任意に有効にする及び遮断するために、前記分離ビームスプリッタ（８８、２８８、６７４、８８８）の前記対象領域（２２）に面する側部上の前記観察ビーム路（３０、２３０、６３０、８３０）に配設できる光学素子（１３２、３３２、７３２、９３２）
を有する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１８】
前記幾何学的構造（９２、９８２）は、位置及び少なくとも１つの長さ及び方位配向を定義するパターンを備える、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１９】
対象領域（２２）の観察画像を生成するための、基体（１２）に収容される撮像光学ユニット；及び
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の通り設計されたモジュール
を備える、外科用顕微鏡（１０）である、可視化装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の可視化装置において、表示デバイス（６８、２６８、４６８、６８８、８６８）が表示するデータを、画像取得デバイス（５８、２５８、４５８、６５８、８５８）が取得する対象領域（２２）の画像に適合させる方法であって、
前記方法において、幾何学的構造（９２、９８２）を前記画像取得デバイス（５８、２５８、４５８、６５８、８５８）に提供し、
続いて、前記画像センサ（６４、２６４、４６４、６６４、８６４）上の前記画像取得デバイス（５８、２５８、４５８、６５８、８５８）によって取得された前記幾何学的構造（９２、９８２）の画像における前記幾何学的構造（９２、９８２）の位置及び／又はサイズ及び／又は方向から、補正パラメータを決定し、
これにより、前記表示デバイス（６８、２６８、４６８、６６８、８６８）が表示できるデータに関して、前記画像センサ（６４、２６４、４６４、６６４、８６４）上の前記画像取得デバイス（５８、２５８、４５８、６５８、８５８）において取得された画像の、前記表示デバイス（６８、２６８、４６８、６６８、８６８）のディスプレイ（７０、２７０、６７０、８７０）に対して固定されている座標系における位置及び／又は方向及び／又はスケーリングにおいて、組立体の許容差が引き起こす不一致を補償する、方法。
【請求項２１】
前記画像取得デバイス（５８、２５８、４５８、６５８、８５８）及び前記表示デバイス（６８、２６８、４６８、６８８、８６８）に接続されたコンピュータユニットを特徴とし、
前記コンピュータユニットは、請求項２０において明記した方法を実装するためのコンピュータプログラムを有する、請求項１９に記載の可視化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視化装置のためのモジュールに関し、このモジュールは：光学観察ビーム路を用いて対象領域の観察画像を生成するための基体に収容される撮像光学ユニット；対象領域の観察画像上に重畳された方向情報を有する画像を可視化するためのディスプレイを有する表示デバイス；及び対象領域の画像を取得するための画像センサを有する画像取得デバイスを備える。
【背景技術】
【０００２】
本発明の意味において、方向情報は、特に外科用顕微鏡内の観察画像上に重畳される補助的幾何学（Ｈｉｌｆｓｇｅｏｍｅｔｒｉｅ）を意味することが理解される。このような補助的幾何学によって、例えば手術者が手術野において方向決定するのを容易にすることができる。例えばこのような補助的幾何学によって、手術野内の組織及び骨構造を手術者に正確に示すことができる。しかしながら本発明の意味における方向情報は、例えばＭＲＴ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：磁気共鳴断層撮影）又はＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ：磁気共鳴映像法）等の診断装置を使用して手術前に患者に関して撮影した手術野内の構造を示す画像からなる場合もあり、観察者にとって前記構造は、対象領域の観察画像において識別できないか又は識別が困難である。
【０００３】
この場合モジュールは、可視化装置に恒久的に一体化される組立体、及び交換可能な補充物として設計される組立体又は可視化装置の改造のために設計される組立体（これは例えば蟻継ぎ連結を用いて可視化装置の基体に接続できる）の両方を意味すると理解される。
【０００４】
冒頭で言及したタイプのモジュールを備える可視化装置は、特許文献１から公知である。当該文献では、対象平面の観察画像を生成する撮像光学ユニットを有する外科用顕微鏡の形態の可視化装置を記載している。この外科用顕微鏡は、眼科外科用顕微鏡検査システムである。これは電子画像センサを有し、この電子画像センサは、画像解析によって患者の眼の位置及び方向を計算するためのコンピュータユニットに接続される。計算された補助的幾何学（これは相互に関連する形態で患者の眼の観察画像上に重畳される）の形態の方向情報を、観察者に表示できる。
【０００５】
手術者が手術野内の正確な配向が得られるようにするために、このような可視化装置において、重畳された方向情報を観察画像に対して正確に位置合わせして表示する必要がある。
【０００６】
特許文献１に記載される可視化装置のコンピュータユニットは、この目的のためのコンピュータプログラムを有し、このコンピュータプログラムにより、デジタル処理で生成した画像に基づく画像データの取得中に決定した誤差の補償と、決定された位置、方向及びスケーリング誤差に対する画像データの適合とを行うことができる。
【０００７】
特許文献２は、光学観察ビーム路の光チャネル内、及び対応する観察ビーム路内の対象領域画像を取得するための画像センサ上の両方でディスプレイの画像を提供できる可視化装置を開示している。ディスプレイを用いて観察ビーム路内の表示情報を表示する場合、表示情報は画像センサに常に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０７２４２２  Ａ１
【特許文献２】ドイツ特許第１０１５７６１３  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、観察画像上に重畳された方向情報の簡単かつ正確な調整を可能とすることからなり、また本発明の目的は、系統誤差なしに方向情報を表示できるようにするために、方向情報中の上記系統誤差を可視化装置内で正確に決定できる方法を特定することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１又は請求項１２の特徴を有する可視化装置のためのモジュールによって達成される。
【００１１】
本発明者らは、可視化装置内の対象領域の観察画像上に重畳された画像の表示は、極めて複雑である光学組立体の調整によってしか補償できない系統誤差を有することが多いことを認識していた。特に構造の位置及び対象領域内の範囲の特定に使用される方向情報、例えば腫瘍の輪郭又は患者の眼の位置若しくは方向を、可視化装置内で観察画像上に重畳しようとする場合に、このような系統誤差が感知される。つまりこの場合、この方向情報に影響をあたえるのはせいぜい、このような前記可視化装置を用いて患者に対して可能な外科的介入又は診断の精度を損なわない、即ち低下させない程小さい残留誤差であることが望ましい。
【００１２】
従って本発明の１つの構想は、対象領域の画像上に重畳された計算された画像を、好ましくは、ディスプレイに表示される画像の系統誤差を用いて可視化装置においてコンピュータによって自動的に調整された状態で可視化できる表示デバイスからなる。上記系統誤差は、第１にディスプレイの接続及び／若しくは製造及び／若しくは設置若しくは調整許容差、第２に画像取得デバイス若しくはその中に配設される画像センサの接続及び／若しくは製造及び／若しくは調整許容差、又は表示デバイスのための画像データの計算において考慮されるディスプレイ及び画像取得デバイスのための撮像レンズ系の製造及び調整許容差に由来する。従って、このような可視化装置に関する製造の複雑性のみが低減されることではない。このような可視化装置において表示される画像の系統誤差のコンピュータユニットを使用した補償は、更に外科用顕微鏡内で交換可能なカメラが取得した画像データの画像解析によって計算される方向情報の表示に関する精度ももたらし、これは従来の組立体の機械的調整方法を用いては全く達成できない。
【００１３】
本発明によるモジュールにおける幾何学的構造は、可能であれば、ディスプレイの表示内容の位置及び少なくとも１つの長さ及び方位配向を画定するパターンを備える。
【００１４】
例えば神経外科の分野のために設計された可視化装置では、この方向情報は手術野内の腫瘍の輪郭からなり、又は手術野内に延在する血管からなる。眼科学の分野のために設計された可視化装置では、問題となっている方向情報は、嚢切開の範囲、トーリックレンズの位置、乱視の主軸又は角膜移植の場合の縫合線である。
【００１５】
本発明によるモジュールは、好ましくは画像取得デバイスに対象領域の観察画像を供給するために分離ビームスプリッタが配設された光学観察ビーム路のための光チャネルを有する。そして、表示デバイスのディスプレイ上に表示された画像を観察ビーム路内の対象領域の観察画像上に重畳するために、結合ビームスプリッタが光チャネルに配置される。
【００１６】
切替え可能デバイスは、特にビーム偏向系を有することができ、このビーム偏向系は、ディスプレイから入って結合ビームスプリッタを通過する光ビームを偏向し、続いてディスプレイから画像センサへの光学ビーム路を任意に提供及び抑制するための分離ビームスプリッタを介して、上記光学ビーム路を画像センサに供給する。
【００１７】
ビーム偏向系は、好ましくは第１のミラー表面における反射によって、結合ビームスプリッタの、ディスプレイから離間した側部上にディスプレイから入射する光学ビーム路を、画像取得デバイスから離間した分離ビームスプリッタの側部に対して光学ビーム路を反射する第２のミラー表面に向けるように設計される。
【００１８】
本発明によると、ビーム偏向系は、例えばディスプレイから入射する光学ビーム路を偏向するための９０°のプリズムを含ませることができる。
【００１９】
本発明によるモジュールの場合、結合ビームスプリッタと分離ビームスプリッタとの間に、結合ビームスプリッタを通過する光学ビーム路を任意に有効にする及び遮断するための光学素子を更に設けることもできる。この光学素子は、好ましくはシャッタの形態であり、これはビーム路へと、及びビーム路から外へと移動できる。特に好ましくは、このシャッタは再配置可能な光トラップの形態であり、この光トラップは、モジュールが外科用顕微鏡に一体化された場合に、対象領域及びディスプレイからシャッタに衝突する光を受けとる。
【００２０】
結合ビームスプリッタ及び分離ビームスプリッタは、それぞれスプリッタ層を有するスプリッタ表面を有する。そして、切替え可能デバイスは、特に再配置可能ミラーを有するビーム偏向系を含むこともでき、この再配置可能ミラーは、結合ビームスプリッタを用いて、結合ビームスプリッタのスプリッタ表面での偏向によって光学観察ビーム路上に重畳された光学ビーム路を、ディスプレイの背面から結合ビームスプリッタへと戻るように反射し、上記スプリッタ表面を通して上記重畳された光学ビーム路を分離ビームスプリッタへと供給する。続いて分離ビームスプリッタにおいてこの光学ビーム路は、分離ビームスプリッタのスプリッタ表面において、画像取得デバイスから離間した分離ビームスプリッタの側部上に配設された更なる偏向ミラーへと反射され、これにより、分離ビームスプリッタのスプリッタ表面を通過するビーム路を用いて、分離ビームスプリッタを通して光学ビーム路を画像取得デバイスに供給する。
【００２１】
ディスプレイから画像センサへの光学ビーム路を任意に提供及び抑制するための切替え可能デバイスとして、再配置デバイスを提供することもでき、この再配置デバイスは、結合ビームスプリッタ及び分離ビームスプリッタを第１の位置から第２の位置へと、またその逆へと移動させる目的を果たす。分離ビームスプリッタは第１の位置において、対象領域の観察画像を画像取得デバイスのディスプレイに提供し、また分離ビームスプリッタは、表示デバイスに表示された画像を、観察ビーム路内の対象領域の観察画像上に重畳する。結合ビームスプリッタは第２の位置において、表示デバイスのディスプレイに表示された画像を分離ビームスプリッタに向け、この分離ビームスプリッタは第２の位置において、この画像を画像取得デバイスに供給する。
【００２２】
これに対する代替として、結合ビームスプリッタ及び分離ビームスプリッタをモジュール内で組み合わせることによって、共通のビームスプリッタを形成でき、また対象領域の観察画像上に重畳された画像を可視化するための表示デバイスを偏光によって形成することもできる。ここで切替え可能光学素子は、ビームスプリッタと画像センサとの間の、画像取得デバイスに供給されるビーム路中に配設され、この切替え可能光学素子は、第１の切替え状態において表示デバイスの偏光に対して透過性であり、第１の切替え状態とは異なる更なる切替え状態において、表示デバイスから画像センサへの偏光の通過を抑制する。
【００２３】
モジュールは幾何学的構造も含むことができ、これはディスプレイからは離間しており、基体に対して定位置に固定された状態で配設され、また画像センサ上に幾何学的構造の画像を任意に提供及び抑制するための切替え可能デバイスを備えさせることができる。次にこの切替え可能デバイスは、第１の切替え状態において、光学ビーム路によって幾何学的構造の画像を画像センサ上に提供し、第１の切替え状態とは異なる更なる切替え状態において、幾何学的構造から画像センサへの光学ビーム路を抑制する。
【００２４】
この場合においても、対象領域の観察画像を画像取得デバイスに提供するために、分離ビームスプリッタを光学観察ビーム路のための光チャネルに配設できる。特にこの光チャネルには、表示デバイスのディスプレイに表示された画像を観察ビーム路内の対象領域の観察画像上に重畳するために、結合ビームスプリッタも配置できる。
【００２５】
画像センサ上への幾何学的構造の画像の任意の提供及び抑制のための切替え可能デバイスとして、例えば、幾何学的構造を照明するための照明デバイスが有利である。
【００２６】
本発明によるモジュール内の光チャネルは、例えば可視化装置内の第１の立体視部分観察ビーム路のための光チャネルであってもよい。本発明によるモジュールは、可視化装置内に、第２の立体視部分観察ビーム路のための更なる光チャネルも有することができる。光チャネル内の第１の立体視部分観察ビーム路に関する光路長、及び更なる光チャネル内の第２の立体視部分観察ビーム路に関する光路長を少なくとも部分的に補償するための光学素子を、この更なる光チャネル内に設けると有利である。
【００２７】
また、追加の更なる光チャネルに、光チャネル内の第１の立体視部分観察ビーム路の光強度、及び更なる光チャネル内の第２の立体視部分観察ビーム路の光強度を少なくとも部分的に補償するために使用される光学素子を配設することも有利である。
【００２８】
本発明によるモジュールは、また対象領域から分離ビームスプリッタに供給されるビーム路を任意に有効にする及び遮断するための、分離ビームスプリッタの対象領域に面する側部の光学観察ビーム路に配設できる光学素子も含むことができる。
【００２９】
本発明は、また対応するよう設計されたモジュールを含む可視化装置、特に対象領域の観察領域の観察画像を生成するための、基体に収容される撮像光学ユニットにまで拡張される。
【００３０】
本発明は、また、このような可視化装置において、表示デバイスが表示するデータを、画像取得デバイスが取得する観察領域の画像に適合させる方法にまで更に拡張され、この画像取得デバイスにおいて、幾何学的構造の画像を画像取得デバイスに提供し、次に、画像センサ上の画像取得デバイスによって取得された幾何学的構造の画像における幾何学的構造の位置及び／又はサイズ及び／又は方向から、補正パラメータを決定することにより、表示デバイスが表示できるデータに関して、画像センサ上の画像取得デバイスにおいて取得された画像の、表示デバイスのディスプレイに対して固定されている座標系における位置及び／又は方向及び／又はスケーリングにおいて、特に組立体の許容差が引き起こす不一致を補償できる。
【００３１】
この方法を実装するために、可視化装置が、画像取得デバイス及び表示デバイスに接続された、コンピュータプログラムを有するコンピュータユニットを含み、このコンピュータユニットが上述した方法を実装できると有利である。
【００３２】
本発明を、図面において概略的に示した例示的な実施形態を参照して、以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、表示デバイスが表示するデータをミラーリングするためのモジュールを備えた外科用顕微鏡の形態の可視化装置を示す。
【図２】図２は、画像取得デバイス及びモジュールの表示デバイスを備えた可視化装置における第１及び第２の立体視部分観察ビーム路を示す。
【図３】図３は、モジュールのディスプレイを表示された幾何学的構造と共に示す。
【図４ａ】図４ａは、表示デバイスが表示するデータを画像取得デバイスが取得する対象領域の画像に適合させる以前の状態を可視化装置において観察者が認識する画像センサ及びディスプレイの視野を示す。
【図４ｂ】図４ｂは、表示デバイスが表示するデータを画像取得デバイスが取得する対象領域の画像に適合させた後の状態を可視化装置において観察者が認識する画像センサ及びディスプレイの視野を示す。
【図５】図５は、表示デバイスを画像取得デバイスに適合させるためのディスプレイに表示された幾何学的構造を示す。
【図６】図６は、可視化装置においてデータをミラーリングするための代替的な設計を有する第２のモジュールを示す。
【図７ａ】図７ａは、可視化装置においてデータをミラーリングするための代替的な設計を有する第３のモジュールを第１の設定において示す。
【図７ｂ】図７ｂは、可視化装置においてデータをミラーリングするための第３のモジュールを第２の設定において示す。
【図８ａ】図８ａは、可視化装置においてデータをミラーリングするための代替的な設計を有する第４のモジュールの第１の図を示す。
【図８ｂ】図８ｂは、可視化装置においてデータをミラーリングするための第４のモジュールの第２の図を示す。
【図９ａ】図９ａは、可視化装置においてデータをミラーリングするための代替的な設計を有する第５のモジュールの第１の図を示す。
【図９ｂ】図９ｂは、可視化装置においてデータをミラーリングするための第５のモジュールの第２の図を示す。
【図９ｃ】図９ｃは、画像センサが取得でき、かつモジュールにおいて表示できる幾何学的構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１に示す外科用顕微鏡１０は、眼科学において使用するためのもの（眼科外科用顕微鏡）である。外科用顕微鏡１０は基体１２を有し、基体１２は、外科用顕微鏡スタンド（これ以上詳述しない）の支持アーム１４に取り付けられ、左側双眼用見口１８及び右側双眼用見口２０を有する双眼鏡筒１６を含み、これら左側双眼用見口１８及び右側双眼用見口２０を通して、観察者は光学観察ビーム路を有する対象領域２２を拡大された形態で観察できる。
【００３５】
外科用顕微鏡１０は、患者の眼２４の水晶体を人工水晶体で置換する白内障手術に特によく適している。
【００３６】
観察者が対象領域において容易に配向を得られるように、及び上記観察者が双眼鏡筒１６を覗き込む際に上記観察者に追加の情報（この追加の情報は対象領域２２の観察画像上に重畳される）を表示するために、外科用顕微鏡１０は、表示デバイス及び画像取得デバイスを備えたデータミラーリングのための交換式モジュール２６として設計された光学組立体を有する。
【００３７】
しかしながらモジュール２６は原理的に、外科用顕微鏡の基体に固定して一体化された非交換式組立体の形態とすることもできる点に留意されたい。
【００３８】
図２は、外科用顕微鏡１０内の第１の立体視部分観察ビーム路３０及び第２の立体視部分観察ビーム路２８を示す。立体視部分観察ビーム路２８、３０は、外科用顕微鏡１０内において、左側光チャネル３４及び右側光チャネル３６内に案内される。これらは共通の顕微鏡主対物レンズ３２を通過して、調整可能な倍率を有する無限小点倍率系３８を通過する。立体視部分観察ビーム路２８、３０は、平行なビーム路を有するモジュール２６を通して案内される。これら立体視部分観察ビーム路２８、３０は、左側中間画像平面４４又は右側中間画像平面４６の管状レンズ４０、４２によって双眼鏡筒１６に集束し、観察者は、この左側中間画像平面４４又は右側中間画像平面４６を、左側接眼レンズ系４８及び右側接眼レンズ系５０を通して無限遠に適合された観察者の眼で観察できる。
【００３９】
モジュール２６では、右側光チャネル３６中の立体視部分観察ビーム路３０において、ディスプレイ７０に表示された画像を、双眼鏡筒１６の右側双眼用見口２０において認識できる対象領域２２の画像上に重畳できる。
【００４０】
モジュール２６はモジュール基体６０を有し、かつ第１の光学機械境界面５２を有し、この第１の光学機械境界面５２において、モジュール２６が蟻継ぎ連結を用いて外科用顕微鏡基体１２に接続されている。モジュール２６は、更に外科用顕微鏡１０の双眼鏡筒１６のための第２の光学機械境界面５６を備えている。双眼鏡筒１６とモジュール２６とは、ここでも蟻継ぎ連結を用いて接続される。
【００４１】
モジュール２６には画像取得デバイス５８として、対物レンズ系６２及び画像センサ６４を備えたモジュール基体６０に接続されたビデオカメラが存在する。画像取得デバイス５８を固定したり緩めたりするために、更なる境界面６６がモジュール基体６０に形成されている。
【００４２】
修正実施形態におけるモジュール２６は、原理的にモジュール基体６０に固定して一体化された画像取得デバイスも含むことができる点に留意されたい。
【００４３】
外科用顕微鏡１０の対象領域２２の画像は、モジュール２６内の右側光チャネル３６に配設された分離ビームスプリッタ８８を介して、画像取得デバイス５８に供給される。
【００４４】
モジュール２６内の表示デバイス６８を用いて、対象領域２２の観察画像に関する方向情報を双眼鏡筒１６の双眼用見口２０において観察者に表示できる。この目的のために表示デバイス６８はディスプレイ７０を有し、撮像レンズ系７２を備えている。この撮像レンズ系７２を用いて、ディスプレイ７０に表示された画像情報を平行なビーム路９０に伝送することにより、立体視部分観察ビーム路３０上に重畳された光学表示ビーム路７６を有するモジュール２６に配設された結合ビームスプリッタ７４を介して、上記画像情報を双眼鏡筒１６に向けることができる。
【００４５】
画像取得デバイス５８及び表示デバイス６８を制御するために、データ記憶媒体（図示せず）を有するコンピュータユニットを外科用顕微鏡１０に割り当てる。コンピュータユニットはコンピュータプログラムを有し、これにより画像取得デバイス５８が取得した画像を画像解析に供して、対象領域２２に配設された対象の構造の位置及び方向を取得し、この情報又はこの情報から得られた情報を表示デバイス６８によって観察者に対して表示できる。
【００４６】
図３は、ディスプレイ７０を、ディスプレイ７０に表示された画像７８と共に示す。画像７８は方向情報８０を有する。この場合方向情報８０は、対象領域における位置を表示するための及び／又は対象領域における方向（例えばトーリック人工水晶体の方位配向等）を表示するための補助的幾何学である。双眼鏡筒に表示されるこの方向情報８０の位置、方向及びスケーリング又は撮像スケールは、ここでは補正されていない。
【００４７】
補正パラメータが決定されると、補正された方向情報８２が、対象領域における構造の位置及び方向から得られた情報として挿入される。図３において、矢印８４、角度８６、補正された及び補正されていない方向情報のスケーリングに対する変化（例示目的で誇張されている）は、コンピュータユニットによる補正を例示している。このような補正は、手術者が例えばトーリック人工水晶体を、コンピュータユニットを用いて画像解析により患者の眼に対して算出及び照合した方向情報８２に基づいて、正確な方向に移動させることができるようにするために、又は表示された他の用途の構造を、位置、方向及びサイズの点で正確に示すことができるようにするために必要である。
【００４８】
表示デバイス６８のディスプレイ７０によって観察者に表示される方向情報８２が、観察者が認識する対象領域２２の画像に対して、場所、位置、サイズに関して照合されることを保証するために、観察者に対して可視化される画像センサの視野は、表示画像内の位置、方向、スケーリングに対応している必要がある。
【００４９】
図４ａは、画像取得デバイス５８の画像センサの視野９３、表示デバイス６８の表示画像９５と共に、外科用顕微鏡１０の双眼用見口２０において観察者が観察する画像９１を示す。画像センサの視野９３に関して、表示画像９５は、一般に取付け及び製造許容差により位置及び方向に関して変位しており、上記表示画像は、画像センサの視野９３から逸脱したサイズを有することがあり、このサイズは公知であるものの、一般に許容差により設定点値から外れる。
【００５０】
図４ｂは、表示デバイス及び画像取得デバイスによって認識できる表示画像９５の系統誤差の補正による適合化に基づいて、双眼用見口において観察者が取得した画像センサの視野９３及び表示画像９５を示す。画像センサの視野９３及び表示画像９５内の構造は、位置、方向、スケーリングに関して、即ち撮像スケールに関して互いに対応する。
【００５１】
画像センサの視野９３に対する表示画像９５の所望の適合は、原理的には外科用顕微鏡１０においては、撮像レンズ系７２と、表示デバイス６８内でのディスプレイ７０の位置との機械的調整によって、及び画像取得デバイス５８の光学組立体の機械的調整によって、保証される。しかしながら、このような機械的調整には時間がかかり、過失が極めて起こりやすい。従って一般に、外科用顕微鏡の従来のユーザはこれを実装できない。このような調整は、原理的に開放型のインタフェースを有するモジュールの場合に、画像取得デバイス５８又は表示デバイス６８内の光学組立体を交換する際はいつでも、最初から必要である。
【００５２】
外科用顕微鏡１０内の開放型のインタフェースにおいてこのような機械的調整を省くことができるように、及び外科用顕微鏡１０の寿命全体にわたって画像センサの視野に対するディスプレイの適合の精度を保証するために、表示デバイス６０のディスプレイ７０から画像取得デバイス５８の画像センサ６４への光学ビーム路９０を、モジュール２６において任意に提供又は抑制できる。
【００５３】
このような光学ビーム路９０を提供することによって、表示デバイス６８のディスプレイ７０を用いて幾何学的構造を表示でき、この幾何学的構造は、画像取得デバイス５８の画像センサ６４に供給される。これにより、コンピュータによる補正パラメータの決定が可能となり、この補正パラメータに基づいて、観察者が認識できる対象領域２２の観察画像と、画像取得デバイスが取得して表示デバイス６０が表示する画像とが、表示デバイス６０が表示する領域内で一致するように、画像取得デバイス５８が取得した対象領域２２の画像を、外科用顕微鏡１０の双眼用見口２０において観察者に対して表示できる。
【００５４】
このような幾何学的構造の例を図５に示す。図５の幾何学的構造９２は、中心９４を有する標的の形態を有する。幾何学的構造９２は、中心９４に対して同心円状に配設された円形ディスク９６を備え、この円形ディスクは、この円形ディスクに対して同心に配設された円形リング９８の形態で幾何学的構造内に位置する。互いに向かい合っている棒状のマーク１００、１０２を、円形リング９８の外周に設ける。幾何学的構造９２は、互いに垂直に配設され、かつ中心９４と一致する交差点を有する２つの線１０４、１０６を有する。２つのマーク１００、１０２は前記線１０６上に位置する。幾何学的構造９２は、また互いに対して同心であり、かつ円形リング９８の周りに同心円状に配設された４つの円形線１０８、１１０、１１２、１１４も有する。幾何学的構造９２は、更に１°の角度間隔を有して連続的に配設された３つの角度線１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃを有する方位角マーク１１６を有する。
【００５５】
線１０４、１０６及び円形線１０８、１１０、１１２、１１４に基づいて、幾何学的構造９２のパターンにより、幾何学的構造９２の位置、長さ（即ち撮像スケール）及び画像取得デバイス５８の画像センサ６４に対して固定された座標系における幾何学的構造９２の方位配向を決定できる。
【００５６】
外科用顕微鏡１０のモジュール２６において、表示デバイス６０のディスプレイ７０から画像取得デバイス５８の画像センサ６２への光学ビーム路９０を任意に提供又は抑制するために、モジュール２６は、ビーム偏向系として機能する９０°のプリズム１２２及び光トラップとして機能する再配置可能シャッタ１２４を備えた切替え可能デバイス１２０を有する。プリズム１２２は、ディスプレイ７０のビーム路９０の、結合ビームスプリッタ７４によって立体視部分観察ビーム路３０へとミラーリングされない部分を、第１のミラー表面１２６及び第２のミラー表面１２８における反射によって、画像取得デバイス５８から離間した分離ビームスプリッタ８８の側へ向ける。再配置可能シャッタ１２４を、結合ビームスプリッタ７４と９０°のプリズムとの間において、両方向矢印１２９で示す方向に、光学ビーム路９０内へと移動させることにより、このビーム路を任意に有効にするか又は遮断できる。シャッタ１２４がビーム路９０を遮断する場合、これは光吸収表面特性によりシャッタ１２４に衝突する光を吸収する光トラップとして機能する。
【００５７】
外科用顕微鏡１０において表示デバイス６８を画像取得デバイス５８に適合させるために、まず外科用顕微鏡１０内の画像取得デバイス５８によって、幾何学的構造９２の画像を提供する。
【００５８】
次に、幾何学的構造９２の位置及び／若しくはサイズ及び／若しくは方向、又は画像センサ６４上の画像取得デバイス５８が取得した幾何学的構造の画像中の別の適切な構造の位置及び／若しくはサイズ及び／若しくは方向から、コンピュータユニットにおいて撮像仕様を決定する。
【００５９】
所望の撮像仕様を決定するために、コンピュータユニットは、例えばまず、画像センサ６４を用いて取得した幾何学的構造９２の画像を異なるサイズのリング状の比較対象と相関させる。これについては、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６８１０４（３頁１２行目〜４頁１４行目、５頁９行目〜１５行目）及びＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６８１０３に詳述されており、本出願はこれらの全体を参照するものとする。
【００６０】
従って、幾何学的構造９２の中心９４及び円形リング９８の外半径ｒ1が決定される。中心９４及び円形リング９８の外半径を決定すると、画像センサ６４を用いて取得した画像は極座標へと変換され、次にマーク１００、１０２の方位位置が、方位角マークとして機能する２つの表面要素との相関によって相関化される。前記表面要素の角度間隔Ｗは極座標においてＷ＝１８０°であり、この表面要素はｒ1≦ｒ≦ｒ2の半径範囲にわたって延在する。ここでｒ1は円形リング９８の外半径に対応し、ｒ2：＝１．２ｒ1は円形リング９８の周りに位置する更なる円形リングの半径ｒ2に対応する。この更なる円形リングは、円形リング９８に対して同心である。
【００６１】
例えば位置が変化している状況での相関関数の算出によって相関化が実施され、従って相関関数は位置変数の関数である。この場合、画像のピクセル値は比較対象のピクセルを用いて設定され、比較対象は画像取得デバイス５８が取得した画像にわたって移動する。相関関数の値は、画像と比較対象との間の一致の程度である。例えば画像と比較対象との間の一致が最大である場合、即ち比較対象と画像内の標的である特徴部分とが重なる場合、相関関数の値は最大となる。
【００６２】
こうして決定した撮像仕様に基づいて、表示デバイス６８が表示できるデータを、コンピュータユニットを用いて補正し、画像センサ６４上の画像取得デバイス５８において取得される画像の座標系における位置及び／又は方向及び／又はスケーリングの、組立体の許容差によってもたらされる不一致を補償できる。
【００６３】
画像取得デバイス５８内の画像センサ６４が表示デバイス６８内のディスプレイの光のみを受け取り、幾何学的構造９２を表示デバイスに表示させる際に表示デバイス６８を画像取得デバイス５８に適合させるために、両方向矢印１３０に対応する再配置可能に配設された光学素子１３２をモジュール２６内に設けて、対象領域２２から供給される第２の立体視部分観察ビーム路３０を任意に有効にする及び遮断する。
【００６４】
第１及び第２の立体視部分観察ビーム路２８、３０に関して、外科用顕微鏡１０において同一の光学路長及び同一の画像輝度を保証するために、第１の立体視部分観察ビーム路が通過するガラスキューブ１３４を左側光チャネル３４に配設し、グレーフィルタ１３６を左側光チャネル３４に配設する。このグレーフィルタ１３６は、光チャネル３４内の光の輝度を、結合ビームスプリッタ７４におけるスプリッタ表面１３８及び分離ビームスプリッタ８８におけるスプリッタ表面１４０によって引き起こされる光チャネル３６内の光の強度の損失に適合させる。
【００６５】
本発明によるモジュールは、原理的に撮像レンズ系７２及び表示デバイス６８におけるディスプレイ７０の位置の機械的調整並びに画像取得デバイス５８の光学組立体の機械的調整が不可能な状態で実装することもできる点に留意されたい。本発明によるモジュールでは、画像取得デバイスが取得する対象領域の画像に対する表示デバイスが表示するデータの機械的適合が、常に可能である。
【００６６】
図６は、可視化装置においてデータをミラーリングするための代替的な設計を有する第２のモジュール２２６を示し、この第２のモジュールは上述のモジュール２６に機能的に対応する。図６に示す要素及び組立体が先の図面に示した要素及び組立体と同一である限り、図６では上記要素及び組立体は、図２に対して数を２００だけ増やした数の形態の参照符号を有する。
【００６７】
表示デバイス２６８のディスプレイ２７０からモジュール２２６内の画像取得デバイス２５８の画像センサ２６４への光学ビーム路２９０を任意に提供するか又は抑制するために、モジュール２２６は、両方向矢印３５０に対応する再配置可能なミラー３５２を有するビーム偏向系を備えた切替え可能デバイス３２０を有する。ミラー３５２は、結合ビームスプリッタ２７４の、第２の立体視部分観察ビーム路２３０が通過する側部上に配設される。ミラー３５２を光チャネル２３６内に配置する場合、ミラー３５２は、表示デバイス２６８のディスプレイ２７０が放射した光を、結合ビームスプリッタ２７４に戻るように向け、結合ビームスプリッタ２７４では、光はスプリッタ表面３３８を部分的に通過し、ビーム路２９０によって分離ビームスプリッタ２８８へと入る。ここで、表示デバイス２６８のディスプレイ２７０が放射した光を、分離ビームスプリッタ２８８のスプリッタ表面３４０において、更なるミラー３５４へと向ける。更なるミラー３５４は、分離ビームスプリッタ２８８の、画像取得デバイス２５８から離れて面する側部上に配設されている。表示デバイス２６８のディスプレイ２７０が放射したこの光は、次に分離ビームスプリッタ２８８のスプリッタ表面３４０を通過する光学ビーム路２９０によって、分離ビームスプリッタ２８８を通して画像取得デバイス２５８へと案内され、この光学ビーム路２９０はスプリッタ表面３４０を通過する。一方で、ミラー３５２を光チャネル２３６の外側に配設する場合、画像取得デバイス２５８は、表示デバイス２６８のディスプレイ２７０からいかなる光も受け取らない。
【００６８】
デバイス３２０のビーム偏向系は光トラップ３５６を有し、この光トラップ３５６は、結合ビームスプリッタ２７４のスプリッタ表面３３８を通過する表示デバイス２６８からの光を吸収して、外科用顕微鏡での観察プロセスに損害を与える寄生光を抑制できる。
【００６９】
図７ａ、７ｂは、可視化装置においてデータをミラーリングするための代替的な設計を有する第３のモジュール４２６を示し、この第３のモジュールは上述のモジュール２２６に機能的に対応する。図７ａ、７ｂに示す要素及び組立体が図６に示した要素及び組立体と同一である限り、上記要素及び組立体は、図６に対して数を２００だけ増やした数の形態の参照符号を有する。
【００７０】
モジュール４２６において、画像取得デバイス４５８はモジュール基体４６０に一体化されている。モジュール４２６において、表示デバイス４６８のディスプレイ４７０から画像取得デバイス４５８の画像センサ４６４への光学ビーム路４９０を任意に提供する又は抑制するために、モジュール４２６はビーム偏向系を有する切替え可能デバイス５２０を有し、この切替え可能デバイス５２０では、結合ビームスプリッタ４７４及び分離ビームスプリッタ４８８が光チャネル４３６の光学軸５５８の周りで回転可能に設置され、両方向矢印５６０に対応して、図７ａに示す第１の位置から図７ｂに示す第２の位置へと、及びその逆へと、移動できる。
【００７１】
図７ａに示す切替え可能デバイス５２０の設定では、画像取得デバイス４５８の画像センサ４６２は、表示デバイス４６８からいかなる光も受け取らない。対照的に、図７ｂに示す切替え可能デバイス５２０の設定では、光学ビーム路４９０が、表示デバイス４６８から画像取得デバイス４５８の画像センサへ４６２と供給される。
【００７２】
図８ａ、８ｂは、可視化装置においてデータをミラーリングするための代替的な設計を有する第４のモジュール６２６を示し、この第４のモジュールは上述のモジュール２２６に機能的に対応する。図８ａ、８ｂに示す要素及び組立体が図６に示した要素及び組立体と同一である限り、上記要素及び組立体は、図６に対して数を４００だけ増やした数の形態の参照符号を有する。
【００７３】
図８ａはモジュール６２６を、第１の光チャネル６３４の光学軸及び更なる光チャネル６３６の光学軸に垂直な断面の断面図で示す。図８ｂはモジュール６２６を、図８ａの線VIIIｂ‐VIIIｂに沿った垂直な断面図で示す。
【００７４】
モジュール６２６において、表示デバイス６６８のディスプレイ６７０から画像取得デバイス６５８の画像センサ６６４への光学ビーム路６９０を任意に提供するか又は抑制するために、モジュール６２６は、ビームスプリッタ６７４と、偏光フィルタ７７０を備える切替え可能デバイス７２０とを有し、上記偏光フィルタ７７０は、画像取得デバイス６５８に供給される光学ビーム路６９０内に、両方向矢印７７２に対応するように配置できる。
【００７５】
ビームスプリッタ６７４は、結合ビームスプリッタ及び分離ビームスプリッタの両方である。従ってモジュール６２６において、ビームスプリッタ６７４は二重の機能を有する。
【００７６】
偏光フィルタ７７０に関して、リニアガイドを直線状に再配置できるようにする代わりに、光学ビーム路６９０への及び光学ビーム路６９０からの枢動のための枢動軸受内に偏光フィルタ７７０を収容することも考えられる点に留意されたい。
【００７７】
偏光フィルタ７７０を光学ビーム路６９０中に配設する場合、画像センサ６６４はディスプレイ６７０からいかなる光も受け取らない。一方で、偏光フィルタ７７０を光学ビーム路６９０の外側に位置決めする場合、ディスプレイ６７０に表示される画像情報が画像センサ６６４に供給される。
【００７８】
図９ａ、９ｂは、可視化装置においてデータをミラーリングするための代替的な設計を有する更なるモジュール８２６を示す。図９ａ、９ｂに示す要素及び組立体が図６に示した要素及び組立体と同一である限り、上記要素及び組立体は、図６に対して数を６００だけ増やした数の形態の参照符号を有する。モジュール８２６では、右側光チャネル８３６中の第２の部分観察ビーム路８３０において、ディスプレイ８７０に表示された画像を、双眼鏡筒８１６の右側双眼用見口５２０内で観察者が認識できる対象領域２２２に重畳できる。
【００７９】
図９ａはモジュール８２６を、第１の光チャネル８３４の光学軸及び更なる光チャネル８３６の光学軸に垂直な断面の断面図で示す。図９ｂはモジュール８２６を、図９ａの線IXｂ‐IXｂに沿った垂直な断面図で示す。
【００８０】
モジュール８２６は第１の光学境界面８５２を有し、この光学境界面８５２において、蟻継ぎ連結を用いてモジュール８２８を外科用顕微鏡の基体に接続できる。モジュール８２６は、外科用顕微鏡１０の双眼鏡筒１６の接続のために、第２の光学境界面８５６を有する。
【００８１】
画像取得デバイス８５８として、モジュール８２６は、対物レンズ系８６２及び画像センサ８６４を備えたモジュール基体８６０に接続された画像取得デバイス８５８を有する。画像取得デバイス８５８を固定したり緩めたりするために、モジュール基体８６０に境界面８６６が存在する。
【００８２】
修正実施形態におけるモジュール８２６は、原理的にモジュール基体８６０に固定して一体化された画像取得デバイスも含むことができる点に留意されたい。
【００８３】
図１〜図５を参照して記載したモジュール２２６に対応するモジュール８２６が外科用顕微鏡１０に一体化される場合、画像取得デバイス８５８は、モジュール８２６内の右側光チャネル８３６に配設された分離ビームスプリッタ８８８を介して、外科用顕微鏡１０の対象領域２２の画像を受信する。この目的のために、モジュール８２６内の表示デバイス８６８を用いて、対象領域２２の観察画像に対して照合される方向情報を、外科用顕微鏡１０の双眼用見口２０において観察者に対して表示できる。この目的のために、表示デバイス８６８は、ディスプレイ８７０を有しかつ撮像レンズ系８７２を備え、この撮像レンズ系８７２を用いて、ディスプレイ８７０に表示された画像情報を平行なビーム路８９０に伝送することにより、モジュール８２６に配設された、立体視部分観察ビーム路８３０上に重畳された光学表示ビーム路８７６を有する結合ビームスプリッタ８７４を介して、上記情報を双眼鏡筒１６に向けることができる。
【００８４】
モジュール８２６には、画像取得デバイス８５８の画像センサ８６４上に幾何学的構造９８２の画像を任意に提供及び抑制するための切替え可能デバイス９２０が存在する。この目的のために、切替え可能デバイス９２０は照明ユニット９８０を有し、この照明ユニット９８０上には幾何学的構造９８２が配置される。例として図９ｃは、可能な幾何学的構造９８２を平面図として示している。幾何学的構造９８２は、ディスプレイ８７０から離間して位置決めされ、モジュール基体８６０に対して位置が固定される。幾何学的構造９８２を照明する場合、即ちデバイス９２０の第１の切替え状態において、幾何学的構造９８２の画像は、分離ビームスプリッタ８８８を通過する光学ビーム路８９２によって、画像センサ８６４に提供される。一方で、第１の切替え状態とは異なるデバイス９２０の更なる切替え状態では、幾何学的構造９８２は照明されず、モジュール８２６内に幾何学的構造９８２から画像センサ８６４への光学ビーム路は存在しない。よって幾何学的構造９８２から画像センサ８６４への光学ビーム路８９２は、幾何学的構造９８２から生じる光ビームの不在時に抑制される。
【００８５】
画像取得デバイス８５８が取得した幾何学的構造の画像は、上述のようにコンピュータプログラムを使用して画像解析に供されるため、この場合表示デバイス８６８を、モジュール８２６内の画像取得デバイス８５８に適合させることができる。
【００８６】
要約すると、特に以下の説明を保持すべきである：本発明は、可視化装置用のためのモジュール２６、２２６、４２６、６２６に関し、上記モジュール２６、２２６、４２６、６２６は、光学観察ビーム路３０、２３０、４３０、６３０を用いて対象領域の観察画像を生成するための、基体１２に収容される撮像光学ユニットを備えている。モジュールは、方向情報を有する、対象領域２２の観察画像上に重畳された画像を、ディスプレイ７０、２７０、４７０、６７０を用いて可視化するための表示デバイス６８、２６８、４６８、６６８を備えている。モジュールは、対象領域２２の画像を取得するための画像センサ６４、２６４、４６４、６６４を備え、画像取得デバイス５８、２５８、４５８、６５８を有する。モジュールは、ディスプレイから画像センサ６４、２６４、４６４、６６４への光学ビーム路９０、２９０、４９０、６９０を任意に提供及び抑制するための切替え可能デバイス１２０、３２０、５２０、７２０を有し、この切替え可能デバイスは、第１の切替え状態において、ディスプレイ７０、４７０、６７０に表示された幾何学的構造９２の画像を、光学ビーム路９０、２９０、４９０、６９０を有する画像センサ６４、２６４、４６４、６６４に供給し、また第１の切替え状態とは異なる更なる切替え状態において、ディスプレイ７０、２７０、４７０、６７０に表示された幾何学的構造９２から画像センサ６４、２６４、４６４、６６４への光学ビーム路９０、２９０、４９０、６９０を抑制する。
【符号の説明】
【００８７】
１０  外科用顕微鏡
１２  基体
１４  支持アーム
１６  双眼鏡筒
１８、２０  双眼用見口
２２  対象領域
２４  眼
２６  モジュール
２８、３０  部分観察ビーム路
３２  顕微鏡の主対物レンズ
３４、３６  光学チャネル
３８  倍率系
４０、４２  管状レンズ
４４、４６  中間画像平面
４８、５０  接眼レンズ系
５２、５６  光学機械境界面
５８  画像取得デバイス
６０  モジュール基体、表示デバイス
６２  対物レンズ系
６４  画像センサ
６６  境界面
６８  表示デバイス
７０  ディスプレイ
７２  撮像レンズ系
７４  結合ビームスプリッタ
７６  表示ビーム路
７８  画像
８０、８２  方向情報
８４  矢印
８６  角度
８８  分離ビームスプリッタ
９０  光学ビーム路
９１  観察対象の画像
９２  構造
９３  画像センサの視野
９４  中心
９５  ディスプレイの視野
９６  円形ディスク
９８  円形リング
１００、１０２  マーク
１０４、１０６  線
１０８、１１０、１１２、１１４  円形線
１１６  方位角マーク
１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ  角度線
１２０  デバイス
１２２  プリズム
１２４  シャッタ
１２６、１２８  ミラー表面
１３０  二重方向矢印
１３２  光学素子
１３４  ガラスキューブ
１３６  グレーフィルタ
１３８、１４０  スプリッタ表面
２２６  モジュール
２２８、２３０  部分観察ビーム路
２３４、２３６  光チャネル
２５８  画像取得デバイス
２６４  画像センサ
２６８  表示デバイス
２７０  ディスプレイ
２７４  結合ビームスプリッタ
２８８  分離ビームスプリッタ
２９０  光学ビーム路
３２０  デバイス
３３０  両方向矢印
３３２  光学素子
３３４  ガラスキューブ
３３６  グレーフィルタ
３３８、３４０  スプリッタ表面
３５０  両方向矢印
３５２、３５４  ミラー
３５６  光トラップ
４２６  モジュール
４２８、４３０  部分観察ビーム路
４３４、４３６  光チャネル
４５８  画像取得デバイス
４６０  基体
４６４  画像センサ
４６８  表示デバイス
４７０  ディスプレイ
４７４  結合ビームスプリッタ
４８８  分離ビームスプリッタ
４９０  光学ビーム路
５２０  デバイス
５３４  ガラスキューブ
５３６  グレーフィルタ
５３８、５４０  スプリッタ表面
５５８  光学軸
５６０  両方向矢印
６２６  モジュール
６２８、６３０  部分観察ビーム路
６３４、６３６  光チャネル
６５８  画像取得デバイス
６６４  画像センサ
６６８  表示デバイス
６７０  ディスプレイ
６７４  ビームスプリッタ（結合ビームスプリッタ及び分離ビームスプリッタ）
６９０  光学ビーム路
７２０  デバイス
７７０  偏光フィルタ
７７２  両方向矢印
８２６  モジュール
８２８、８３０  部分観察ビーム路
８３４、８３６  光チャネル
８５２、８５６  光学境界面
８５８  画像取得デバイス
８６０  基体
８６４  画像センサ
８６６  境界面
８６８  表示デバイス
８７０  ディスプレイ
８７２  撮像レンズ系
８７４  結合ビームスプリッタ
８８８  分離ビームスプリッタ
８９０、８９２  光学ビーム路
９２０  デバイス
９８０  照明ユニット
９８２  構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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