CH706603B1 - Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer Netzhaut eines Auges sowie Aufnahmeverfahren. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung (1), insbesondere Funduskamera (1) zur Aufnahme eines vorgebbaren Bildbereichs (11) einer Netzhaut (111) eines Auges (10). Zur Bildung eines Beleuchtungsstrahls (50) ist dabei eine Beleuchtungsquelle (400) mit einem ersten Leuchtkörper (40) für eine erste Leuchtstrahlung einer ersten Wellenlänge (λ 1 ) und einem zweiten Leuchtkörper (41) für eine zweite Leuchtstrahlung einer zweiten Wellenlänge (λ 2 ) vorgesehen, wobei die Beleuchtungsquelle (400) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass die Netzhaut (111) des Auges (10) mit dem Beleuchtungsstrahl (50) über eine Objektoptik (410) im Bildbereich (11) beaufschlagbar ist. Zur Detektion einer vom Bildbereich (11) der Netzhaut (111) reflektierten Rückstrahlung (60) ist weiter eine Sensoreinrichtung (300) mit einem ersten strahlungsempfindlichen Sensor (31) und einem zweiten strahlungsempfindlichen Sensor (32) vorgesehen. Ein Beleuchtungspolarisator (44), insbesondere ein linearer Beleuchtungspolarisator (44), ist zwischen der Beleuchtungsquelle (400) und der Objektoptik (410) in einem Strahlengang des Beleuchtungsstrahls (50), sowie ein polarisierender Strahlteiler (30) zwischen der Objektoptik (410) und der Sensoreinrichtung (300) in einem Strahlengang der reflektierten Rückstrahlung (60) vorgesehen, so dass der erste strahlungsempfindliche Sensor (31) und der zweite strahlungsempfindliche Sensor (32) mit unterschiedlich polarisierter Rückstrahlung (60) beaufschlagbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Aufnahmeverfahren zur Aufnahme einer Netzhaut (111) eines Auges (10).

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung, insbesondere Funduskamera zur Aufnahme eines vorgebbaren Bildbereichs einer Netzhaut eines Auges sowie ein Aufnahmeverfahren zur Aufnahme einer Netzhaut eines Auges, gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind zur Abbildung des Augenhintergrundes (fundus oculi) seit langem sogenannte Funduskameras in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Entsprechende Vorrichtungen sind unter anderem in der WO 2007/104 165 A1, EP 0 608 516 B1 oder der CH 699 479 B1 eingehend beschrieben. Dabei muss durch die enge Pupille des Auges einerseits Licht in das Auge hinein gelangen und andererseits das vom Augenhintergrund reflektierte Licht mittels einer Aufnahmekamera registriert werden. Dabei müssen bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen der Beleuchtungspfad und der Aufnahmepfad örtlich getrennt geführt werden, da sonst das von der Hornhaut und der Augenlinse reflektierte Licht das vom Augenhintergrund reflektierte Licht überstrahlt. Da der Pupillendurchmesser des Auges nur wenige Millimeter beträgt, ist die Aufteilung des Beleuchtungs- und Aufnahmepfades ein für die Qualität der gewonnenen Bilder entscheidender Faktor. Ferner ist diese Aufteilung entscheidend für die Toleranz gegen seitliche Verschiebung der Aufnahmevorrichtung relativ zur optischen Achse des Auges.

[0003] Bei kommerziellen Funduskameras wird in der Regel der Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang koaxial ausgeführt, z.B. wird die kreisförmige Fläche der Pupille unterteilt in eine äussere ringförmige Fläche für die Beleuchtung und in eine kreisförmige zentrale Fläche für die Aufnahme.

[0004] Diese koaxiale Aufteilung der zur Verfügung stehenden Pupillenöffnung bedingt jedoch, dass das Auge in Bezug auf die optische Achse der Abbildungsvorrichtung sehr genau positioniert werden muss. Dies ist besonders wichtig, wenn die Aufnahme ohne medikamentöse Erweiterung der Pupille gemacht werden soll, da dann der Pupillendurchmesser z.B. weniger als 4mm betragen kann. Bei kleinem Pupillendurchmesser muss der Beleuchtungsring exakt zentrisch in der Pupille positioniert werden, andernfalls gelangt nur ein Teil des Lichts ins Auge und die Aufnahme wird entsprechend lichtschwächer oder gar unbrauchbar. Durch diesen seitlichen Versatz können auch Reflexe von der Hornhaut in die Aufnahmekamera gelangen und das Licht vom Augenhintergrund überstrahlen.

[0005] Zum besseren Verständnis der Probleme mit den aus dem Stand der Technik bekannten Funduskameras, insbesondere bei der Analyse des durch die Blutgefässe der Netzhaut strömenden Blutes, wird im Folgenden auf die Fig. 1 und Fig. 2 verwiesen.

[0006] Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Auge 10 mit inneren Blutgefässen. Die inneren Blutgefässe 21 im Auge 10 verlaufen nahezu parallel zur Oberfläche der Netzhaut 111. Die inneren Blutgefässe 21 sind, wie anhand der Fig. 2 sehr gut zu erkennen ist, teilweise von der transparenten Nervenfaserschicht 24 bedeckt, die wiederum durch die innere Grenzmembran (membrana limitans interna «ILM») 23 gegen den Glaskörper 100 begrenzt ist. Die innere Grenzmembran 23 ist eine nur wenige µm dicke Basalschicht, die das sichtbare Licht von mikroskopisch kleinen Unregelmässigkeiten spekular zurückstreut.

[0007] Unter «spekularer Reflektion» versteht der Fachmann dabei im Allgemeinen eine Reflektion, wie sie zum Beispiel an einem Spiegel stattfindet. Das heisst, bei einer spekularen Reflektion wird Licht, das von einer einzigen Richtung einfällt, auch wieder in eine andere einzige Richtung reflektiert und folgt dabei im Wesentlichen den wohl bekannten Reflektionsgesetzen der klassischen Optik, dass der Einfallswinkel des Lichts gleich dem Ausfallswinkel des Lichts ist.

[0008] Im Falle der oberflächigen Blutgefässe 21 folgt die innere Grenzmembran 23 der zylindrischen Form der Blutgefässe 21 und bildet einen «Rücken», an dem eingestrahltes Licht 60, wie in Fig. 2 zu sehen ist, spekular zurückgespiegelt wird und als Gefässmittenreflex 25 auf den meisten Fundusbildern einer aus dem Stand der Technik wohl bekannten Funduskamera sichtbar wird.

[0009] Da der Reflex von der Grenzmembran 23 spekular ist, wird, wie dem Fachmann bekannt ist, eine etwaige Polarisation des beleuchtenden Lichtes im Wesentlichen beibehalten. Dabei sind die bekannten Funduskameras auf maximale Lichtausbeute des von der Retina reflektierten Lichtes ausgelegt und benutzen deshalb Polarisationsfilter, die so angeordnet sind, dass der spekulare Reflex der Retina maximal detektiert wird und gleichzeitig die internen Reflexe der Funduskamera unterdrückt werden.

[0010] Für viele Messungen, z.B. bei der Messung des Hämoglobinwertes in den inneren Blutgefässen 21 der Netzhaut 111 ist jedoch der zentrale spekulare Reflex 25 störend, da er den eigentlich zu messenden, die gewünschte Information tragenden Strahl 26 aus dem Inneren des Blutgefässes 21 überstrahlt und eine Auswertung, beispielweise gemäss einem Lambert-Beer-Modell, unmöglich macht.

[0011] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Aufnahmevorrichtung, im Speziellen eine Funduskamera sowie ein Messverfahren zur Verfügung zu stellen, bei welchem die eingangs beschriebenen Probleme mit dem überstrahlenden Zentralreflex weitestgehend vermieden werden.

[0012] Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die unabhängigen Ansprüche der jeweiligen Kategorie gekennzeichnet.

[0013] Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

[0014] Die Erfindung betrifft somit eine Aufnahmevorrichtung, insbesondere Funduskamera zur Aufnahme eines vorgebbaren Bildbereichs einer Netzhaut eines Auges. Zur Bildung eines Beleuchtungsstrahls ist dabei eine Beleuchtungsquelle mit einem ersten Leuchtkörper für eine erste Leuchtstrahlung einer ersten Wellenlänge und einem zweiten Leuchtkörper für eine zweite Leuchtstrahlung einer zweiten Wellenlänge vorgesehen, wobei die Beleuchtungsquelle derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass die Netzhaut des Auges mit dem Beleuchtungsstrahl über eine Objektoptik im Bildbereich beaufschlagbar ist. Zur Detektion einer vom Bildbereich der Netzhaut reflektierten Rückstrahlung ist weiter eine Sensoreinrichtung mit einem ersten strahlungsempfindlichen Sensor und einem zweiten strahlungsempfindlichen Sensor vorgesehen. Erfindungsgemäss ist ein Beleuchtungspolarisator, insbesondere ein linearer Beleuchtungspolarisator zwischen der Beleuchtungsquelle und der Objektoptik in einem Strahlengang des Beleuchtungsstrahls, sowie ein polarisierender Strahlteiler zwischen der Objektoptik und der Sensoreinrichtung in einem Strahlengang der reflektierten Rückstrahlung vorgesehen, so dass der erste strahlungsempfindliche Sensor und der zweite strahlungsempfindliche Sensor mit unterschiedlich polarisierter Rückstrahlung beaufschlagbar ist.

[0015] Durch die erfindungsgemässe Kombination des Beleuchtungspolarisators, insbesondere eines linearen Beleuchtungspolarisators mit dem polarisierenden Strahlteiler, ist es erstmals überzeugend gelungen, den ansonsten alles überstrahlenden Zentralreflex von der Abbildung des Inneren der Blutgefässe der Netzhaut sauber zu trennen, selbst dann, wenn beide Bildsignale nicht räumlich getrennt vom Auge weggeführt werden. Das heisst, es kann zum Beispiel die Position eines Blutgefässes auf der Netzhaut genau vermessen werden und gleichzeitig die notwendigen Informationen aus dem Inneren des Blutgefässes exakt gewonnen werden, zum Beispiel durch Auswertung der entsprechenden Lichtintensitäten aus dem Blutgefäss unter Zuhilfenahme eines Lambert-Beer-Modells. Das Wesentliche der Erfindung ist dabei, dass die beiden Signale über zwei verschiedene, bevorzugt zueinander weitgehend orthogonal polarisierte Signale separiert werden, d.h. der Strahlteiler teilt die Rückstrahlung in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilstrahlen und führt diese dem ersten strahlungsempfindlichen Sensor und dem zweiten strahlungsempfindlichen Sensor jeweils getrennt zur Detektion zu.

[0016] In einem anderen Ausführungsbeispiel kann dabei der Beleuchtungspolarisator auch ein Polarisator zur Erzeugung von zirkulär polarisierter Leuchtstrahlung, insbesondere sichtbares Licht, oder aber auch z.B. ein Polarisator zur Erzeugung von elliptisch polarisierter Leuchtstrahlung, insbesondere sichtbares Licht, sein. Das Gleiche gilt selbstverständlich für den polarisierenden Strahlteiler, der ein linear polarisierender Strahlteiler und/oder ein zirkulär polarisierender Strahlteiler und/oder aber auch ein elliptisch polarisierender Strahlteiler sein kann. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Kombination von Beleuchtungspolarisatoren und polarisierendem Strahlteiler zu dem erfindungsgemässen Effekt, nämlich der ausreichenden Separation, d.h. einer genügenden Trennung der die Messinformation tragenden Strahlung aus den Blutgefässen und dem ansonsten alles überstrahlenden spekular zurück gestreuten Zentralreflex führt.

[0017] Besonders bevorzugt ist dabei die erste Wellenlänge verschieden von der zweiten Wellenlänge. So kann z.B. die erste Wellenlänge zur Ausleuchtung des Augehintergrundes verwendet werden, wobei bevorzugt ein langwelligeres Licht, bevorzugt ein rotes Licht verwendet wird, da dieses bei längerer Bestrahlung für den Patienten angenehmer ist. Für die Messaufnahme und Analyse des Blutes im Blutgefäss der Netzhaut wird in der Praxis vorteilhaft ein kurzwelligeres Licht verwendet, das dann für die eigentliche Messung gepulst betrieben wird.

[0018] Zur Führung und exakten Justierung der Blickrichtung des Auges des Patienten ist besonders bevorzugt eine Fixationsmarke derart vorgesehen und ausgestaltet, dass der Bildbereich im Bereich einer vorgebbaren Position, insbesondere im Bereich des Sehnervkopfes auf der Netzhaut auswählbar ist, wobei zum Ausgleich einer Fehlsichtigkeit des Auges eine Baugruppe entlang einer optischen Achse einer Objektivlinse vorteilhaft verschiebbar ist.

[0019] Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Aufnahmeverfahren zur Aufnahme eines vorgebbaren Bildbereichs einer Netzhaut eines Auges mittels einer Aufnahmevorrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei ein Beleuchtungsstrahl gebildet wird, indem eine Beleuchtungsquelle mit einem ersten Leuchtkörper für eine erste Leuchtstrahlung einer ersten Wellenlänge und einem zweiten Leuchtkörper für eine zweite Leuchtstrahlung einer zweiten Wellenlänge vorgesehen wird. Dabei wird die Beleuchtungsquelle derart ausgestaltet und angeordnet, dass die Netzhaut des Auges mit dem Beleuchtungsstrahl über eine Objektoptik im Bildbereich beaufschlagt wird, und eine vom Bildbereich der Netzhaut reflektierte Rückstrahlung detektiert wird, indem eine Sensoreinrichtung mit einem ersten strahlungsempfindlichen Sensor und einem zweiten strahlungsempfindlichen Sensor vorgesehen wird. Erfindungsgemäss wird ein Beleuchtungspolarisator, bevorzugt ein linearer Beleuchtungspolarisator zwischen der Beleuchtungsquelle und der Objektoptik in einem Strahlengang des Beleuchtungsstrahls, sowie ein polarisierender Strahlteiler zwischen der Objektoptik und der Sensoreinrichtung in einem Strahlengang der reflektierten Rückstrahlung vorgesehen, so dass der erste strahlungsempfindliche Sensor und der zweite strahlungsempfindliche Sensor mit unterschiedlich polarisierter Rückstrahlung beaufschlagt wird.

[0020] Wie bereits erläutert, wird bevorzugt die erste Wellenlänge verschieden von der zweiten Wellenlänge gewählt, wobei der zweite Leuchtkörper vorteilhaft gepulst betrieben wird und in der Praxis in der Regel eine Fixationsmarke derart vorgesehen und ausgestaltet wird, dass die Blickrichtung des Auges so geführt wird, dass der Bildbereich im Bereich einer vorgegebenen Position, insbesondere im Bereich des Sehnervkopfes auf der Netzhaut ausgewählt wird, wobei im Speziellen eine Fehlsichtigkeit des Auges angepasst werden kann, indem eine Baugruppe der Aufnahmevorrichtung entlang einer optischen Achse einer Objektivlinse verschoben wird.

[0021] Die Rückstrahlung wird besonders bevorzugt durch den Strahlteiler in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilstrahlen geteilt, wobei eine am Auge spekular reflektierte Strahlungsintensität zu mehr 90%, insbesondere zu mehr als 95% auf den strahlungsempfindlichen Sensor gelenkt werden kann.

[0022] Dabei kann, insbesondere unter Zuhilfenahme einer geeigneten Datenverarbeitungsanlage und eine Computerprogrammprodukts aus einem Messsignal des ersten strahlungsempfindlichen Sensors und einem Messsignal des zweiten strahlungsempfindlichen Sensors ein Summensignal erstellt werden, das beispielsweise einem Netzhautbild entspricht und/oder aus einem Messsignal des ersten strahlungsempfindlichen Sensors und einem Messsignal des zweiten strahlungsempfindlichen Sensors kann auch ein Differenzsignal erstellt werden, das weitgehend spekulare Reflektionen einer Oberfläche der Netzhaut beinhaltet.

[0023] In der Praxis wird dabei häufig eine chemische und/oder physikalische Eigenschaft des Auges, insbesondere der Netzhaut und/oder des Blutes im Inneren des Blutgefässes mit Hilfe eines Lambert-Beer-Verfahrens bestimmt.

[0024] Wie allgemein bekannt, stellt das lambert-beersche Gesetz die Konzentration eines Absorbanten in Abhängigkeit vom transmittierten Licht dar und findet daher weitverbreitete Anwendung in der Photometrie. Die Extinktion, also die Absorbanz eines Materials für Strahlung der Wellenlänge λ bei Durchgang eines Lichtstrahls durch eine Küvette, z.B. durch ein Blutgefäss der Dicke d, folgt dabei der Gesetzmässigkeit:

[0025] Wobei je nach verwendeter Normierung oder Einheitensystem Ig den dekadischen oder natürlichen Logarithmus, I1die Intensität des transmittierten Lichtes, I0die Intensität des einfallenden (eingestrahlten) Lichtes, c die Konzentration der absorbierenden Substanz in der Flüssigkeit ist und ελ als dekadischer Extinktionskoeffizient (oft auch als spektraler Absorptionskoeffizient) bei der Wellenlänge λ bezeichnet wird und d die Schichtdicke des durchstrahlten Körpers ist.

[0026] Dabei versteht es sich von selbst, dass bei einem erfindungsgemässen Verfahren die Auswertung der Signale aus den Blutgefässen nach einem Lambert-Beer-Modell erfolgen kann, aber nicht nach einem solchen Modell erfolgen muss. Vielmehr ist es durchaus möglich, dass ein erfindungsgemässes Verfahren auch auf andere Modelle zur Auswertung der Messsignale aus dem Auge zurückgreift.

[0027] Schliesslich betrifft die Erfindung, wie bereits erwähnt, ein Computerprogrammprodukt zur Ansteuerung einer Aufnahmevorrichtung sowie zur Durchführung eines Aufnahmeverfahrens.

[0028] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 : schematische Darstellung eines Auges mit inneren Blutgefässen; Fig. 2 : Blutgefäss des Auges gem. Fig. 1 unter transparenter Nervenfaserschicht; Fig. 3 : ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Anordnung; Fig. 4 : räumliche Anordnung von Iris und Pupillenöffnung der Iris des Auges; Fig. 5 : aus dem Stand der Technik bekannte Methode der Pupillentrennung von T. Weitzel et al.; Fig. 6 : Reduzierung der Intensität des Hornhautreflexes gemäss der Erfindung.

[0029] Zur Behebung des Problems des zentralen spekularen Reflexes 25 wird durch die Erfindung, wie weiter oben ganz allgemein erläutert, ein neues Abbildungssystem vorgeschlagen, das den Zentralreflex, also den spekularen Reflex 25, weitgehend eliminiert.

[0030] Anhand der schematischen Fig. 3 bis Fig. 6 soll nunmehr ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Anordnung etwas detaillierter diskutiert werden.

[0031] Die Beleuchtungsquelle 400 des Systems umfasst einen ersten Leuchtkörper 40, der eine erste Leuchtstrahlung, bevorzugt Licht einer ersten Wellenlänge λ1, emittiert und einen zweiten Leuchtkörper 41, der eine zweite Leuchtstrahlung, bevorzugt Licht einer zweiten Wellenlänge λ2, emittiert. Im vorliegenden speziellen Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind die Leuchtkörper 40, 41 als Licht emittierende Leistungsleuchtdioden LED 40, 41 ausgeführt.

[0032] Die LED 40 (z.B. Philips Lumilex LXML-PD01-0040 oder ähnliche) emittiert beispielweise im roten Wellenlängenbereich mit einer mittleren ersten Wellenlänge λ1von 627 nm und dient zur Ausleuchtung des Augenhintergrundes des Auges 10 während der Patientenjustierung.

[0033] Die LED 41 (Philips Lumiled LXML-PM01-0100 oder ähnlich) emittiert bevorzugt, aber nicht notwendig, in einem anderen Wellenlängenbereich, z.B. im grünen Wellenlängenbereich mit einer mittleren zweiten Wellenlänge λ2von 530 nm, und wird zur Messaufnahme im speziellen Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 blitzartig, also gepulst betrieben. Das grüne Licht mit einer Wellenlänge von rund 530 nm wird besonders bevorzugt daher verwendet, weil die Hauptabsorptionslinie des Hämoglobins bei ca. 530 nm liegt, so dass dessen Messung dadurch natürlich besonders erleichtert wird.

[0034] Dabei können die Leuchtkörper 40, 41 natürlich im Prinzip beliebige geeignete Leuchtkörper sein. Besonders vorteilhaft können die Leuchtkörper 40,41 z.B. auch als Laser ausgebildet sein.

[0035] Das von den LEDs 40 und 41 emittierte Licht wird durch den dichroitischen Strahlteiler 42 in einen gemeinsamen Strahlengang kombiniert und mittels Linse 43 auf den Einlenkspiegel 45 fokussiert, wobei auf dem Spiegel 45 ein Zwischenbild der beiden LED Leuchtkörper 40, 41 entsteht. Das Zwischenbild der LED Leuchtkörper 40, 41 wird durch die Objektivlinse 46 mittels des Beleuchtungsstrahls 50 auf die Hornhaut 13 des untersuchten Auges 10 fokussiert, passiert die Pupille 14 und Linse 12 des Auges 10 und beleuchtet die Netzhaut 111 des Auges 10 im Bildbereich 11. Eine Lochblende 47 begrenzt dabei den Beleuchtungsstrahl 50 und bestimmt damit die Grösse des Bildbereichs 11. Typischerweise wird für diese Anwendung ein Bildbereich 11 auf der Netzhaut 111 von beispielweise etwa 6 mm Durchmesser benutzt.

[0036] Der Ort des Bildbereiches 11 wird durch die Blickrichtung des Auges 10 des Patienten gewählt. Externe oder systemintern vorgesehene, aus dem Stand der Technik an sich bekannte Fixationsmarken, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 3 nicht dargestellt sind, führen die Blickrichtung des Auges 10 des Patienten in die gewünschte Position. Für die beschriebene Anwendung wird ein Bildbereich 11 in der Nähe des Sehnervenkopfes 20 auf der Netzhaut 111 ausgewählt, von dem die grösseren inneren Blutgefässe 21 ausgehen, so dass eine genügend hohe auswertbare Signalintensität generiert wird.

[0037] Ein Teil des von der Netzhaut 111 zurück gestreuten Lichts wird von der Augenlinse 12 und Hornhaut 13 gesammelt und von der Objektivlinse 46 als Zwischenbild der Netzhaut 111 in der Ebene der Lochblende 47 abgebildet. Das Netzhautzwischenbild wird wiederum durch die Feldlinse 49 als Rückstrahlung 60 auf die lichtempfindlichen Sensoren 31 und 32 abgebildet.

[0038] Zum Ausgleich eventueller Fehlsichtigkeit des Auges 10 kann zum Beispiel die interne Baugruppe 35 des Systems relativ zur Objektivlinse 46 entlang deren optischen Achse OA verschoben werden. Ein scharfes Bild der Netzhaut 111 entsteht auf den strahlungsempfindlichen Sensoren 31 und 32 immer genau dann, wenn die Lochblende 47 in der Ebene des Netzhautzwischenbildes liegt.

[0039] Die Sensoren können z.B. an sich bekannte digitale Kamerasysteme, wie z.B. CMOS Kameras, CCD Kameras, punkt- oder linienförmige Photodetektoren oder jeder andere geeignete lichtempfindliche Detektor sein.

[0040] Gemäss der vorliegenden Erfindung polarisiert ein linearer Beleuchtungspolarisator 44 den Beleuchtungsstrahl 50 enthaltend das von den beiden Leuchtkörpern 40, 41 emittierte Licht derart, dass Polarisationsachse des Beleuchtungsstrahles 50 beim Auftritt auf die Hornhaut 13 des zu untersuchenden Auges 10 z.B. darstellungsgemäss waagerecht verläuft.

[0041] Wie dem Fachmann bekannt ist, ist die menschliche Hornhaut 13 ein doppelbrechendes Element, also ein optisches Element, das ein Lichtbündel in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilbündel aufspaltet, wobei dessen sogenannte langsame Achse im Durchschnitt etwa 5 Grad nasal, darstellungsgemäss nach unten verläuft. Das darstellungsgemäss waagerecht polarisierte Licht des Beleuchtungsstrahls 50 passiert also die Hornhaut 13 nahezu parallel zu deren langsamen Achse und bleibt nach Durchdringen der Hornhaut 13 weitgehend linear polarisiert.

[0042] Das linear polarisierte Licht durchstrahlt die Augenlinse 12 und trifft auf die Netzhaut 111. Dort wird ein erster Teil 25 des Lichtes 60 spekular an der Grenzmembran 23 reflektiert, und ein zweiter Teil 26 dringt in tiefere Schichten der Netzhaut 111 und wird von der Netzhaut 111 und/oder vom Inneren des Blutgefässes 21 zurückgestreut.

[0043] Das spekular reflektierte Licht 25 behält dabei im Wesentlichen seine lineare Polarisation mit darstellungsgemäss waagerechter Polarisationsrichtung, während das gestreute Licht 26 mehr oder weniger depolarisiert wird.

[0044] Durchdringt ein Teil des Lichtes 26 ein Blutgefäss 21 wird es wellenlängenabhängig, z.B. gemäss dem lambert-beerschen Gesetz, von den verschiedenen Blutkomponenten absorbiert.

[0045] Das polarisationserhaltende Licht 25 und das gestreute Licht 26 werden aus dem Auge 10 zurückgestrahlt und, wie zuvor beschrieben, von den Linsen 46 und 49 auf die strahlungsempfindlichen, hier lichtempfindlichen Sensoren 31, 32 abgebildet. Ein polarisierender Strahlteiler 30 teilt dabei die empfangene Rückstrahlung 60 in zwei Polarisationskomponenten auf, so dass das spekular reflektierte Licht 25 zu z.B. mehr als 95% auf den Sensor 32 abgebildet wird, und das depolarisierte Licht 26 zum Beispiel zu etwa 50% zu 50%, also ca. jeweils zur Hälfte, auf die Sensoren 31 und 32 abgebildet wird. Damit wird auf dem Sensor 31 ein Bild der Netzhaut 111 erzeugt, das weitgehend frei ist von störenden Mittelreflexen von den Oberflächen der Blutgefässe 21 und somit in an sich bekannter Weise zur Analyse von Blutwerten benutzt werden kann, zum Beispiel, aber nicht notwendig, unter Verwendung einer Methode gemäss Lambert-Beer.

[0046] Mittels geeigneter Elektronik und/oder digitaler Bildverarbeitung, wie sie aus dem Stand der Technik an sich bekannt ist, kann dann ein Summenbild der beiden Sensoren 31, 32 erstellt werden, das einem herkömmlichen Netzhautbild entspricht und ein Mass für die insgesamt zurückgestrahlte Lichtintensität ist.

[0047] Ebenfalls mittels an sich bekannter Elektronik und/oder digitaler Bildverarbeitung kann auch ein Differenzbild der beiden Sensoren 31, 32 erstellt werden, das hauptsächlich, d.h. grösstenteils nur spekulare Reflektionen der Oberfläche der Netzhaut 111 beinhaltet. Diese Bildinformation kann dann dazu benutzt werden, um Materialien, Wirkstoffe, Fremdstoffe, Spurenelemente etc. zu analysieren, die sich zwischen der Netzhautoberfläche und Hornhautoberfläche befinden, also im Glaskörper 100, Augenlinse 12, vordere und hintere Augenkammer oder Hornhaut 13.

[0048] Zur Reduzierung der Lichtintensität des von der Hornhaut 13 stammenden Lichtreflexes wird bei bisherigen Funduskameras in der Regel eine konzentrische Pupillentrennung gemäss Fig. 4 oder Fig. 5 durchgeführt, die im Prinzip ebenfalls in Kombination mit einer erfindungsgemässe Anordnung verwendet werden kann, wobei in einer erfindungsgemässen Anordnung jedoch besonders bevorzugt eine Anordnung bzw. ein Verfahren gemäss Fig. 6 verwendet wird, wie weiter unten noch ausgeführt wird.

[0049] Fig. 4 zeigt eine mögliche relative räumliche Anordnung von Iris 15 des Auges 10, die eine Pupillenöffnung 14 aufweist. Der beleuchtende Strahl ist ringförmig am äusseren Rand der Pupille angeordnet, während das zu detektierende Licht 61 das Auge 10 im Zentrum der Pupille verlässt.

[0050] Die Fig. 5 zeigt die von T. Weitzel et al. vorgeschlagene Methode der Pupillentrennung. Hier wird ein Beleuchtungsstrahl 52 als Punkt auf die Pupillenebene des Auges 10 abgebildet. Die Augenpupille wird optisch in zwei halbmondförmige Bereiche unterteilt, von denen einer für den Beleuchtungsstrahl 52, der andere für den Abbildungsstrahl 62 zuständig ist. Die räumlich getrennten Eintritts- und Austrittspupillen werden in den Abbildungsstrahlengang abgebildet, wo dann mit einer geeigneten Blende der Hornhautreflex blockiert wird.

[0051] Bei einem erfindungsgemässen Aufbau wird besonders bevorzugt die Anordnung nach Fig. 6 benutzt. Der Einlenkspiegel 45 ist in einer konjugierten Bildebene zur Hornhautebene angebracht und wirkt damit gleichzeitig als projizierte Blende 53 zur Separierung des Beleuchtungsstrahls 52 vom Abbildungsstrahl 63. In dieser Anordnung ist das Verhältnis von Pupillenfläche für den Abbildungsstrahl zu Pupillenfläche für den Beleuchtungsstrahl wesentlich grösser als in den in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Methoden. Dies ergibt eine entsprechend grössere Lichtausbeute bei gleicher Pupillengrösse.

Claims (14)

1. Aufnahmevorrichtung, insbesondere Funduskamera, zur Aufnahme eines vorgebbaren Bildbereichs (11) einer Netzhaut (111) eines Auges (10), wobei zur Bildung eines Beleuchtungsstrahls (50) eine Beleuchtungsquelle (400) mit einem ersten Leuchtkörper (40) für eine erste Leuchtstrahlung einer ersten Wellenlänge (λ1) und einem zweiten Leuchtkörper (41) für eine zweite Leuchtstrahlung einer zweiten Wellenlänge (λ2) vorgesehen ist, und die Beleuchtungsquelle (400) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass die Netzhaut (111) des Auges (10) mit dem Beleuchtungsstrahl (50) über eine Objektoptik (410) im Bildbereich (11) beaufschlagbar ist, und zur Detektion einer vom Bildbereich (11) der Netzhaut (111) reflektierten Rückstrahlung (60) weiter eine Sensoreinrichtung (300) mit einem ersten strahlungsempfindlichen Sensor (31) und einem zweiten strahlungsempfindlichen Sensor (32) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beleuchtungspolarisator (44), insbesondere ein linearer Beleuchtungspolarisator (44), zwischen der Beleuchtungsquelle (400) und der Objektoptik (410) in einem Strahlengang des Beleuchtungsstrahls (50), sowie ein polarisierender Strahlteiler (30) zwischen der Objektoptik (410) und der Sensoreinrichtung (300) in einem Strahlengang der reflektierten Rückstrahlung (60) vorgesehen ist, so dass der erste strahlungsempfindliche Sensor (31) und der zweite strahlungsempfindliche Sensor (32) mit unterschiedlich polarisierter Rückstrahlung (60) beaufschlagbar sind.

2. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Wellenlänge (λ1) verschieden von der zweiten Wellenlänge (λ2) ist.

3. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Leuchtkörper (41) gepulst betreibbar ist.

4. Aufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zur Führung der Blickrichtung des Auges (10) eine Fixationsmarke derart vorgesehen und ausgestaltet ist, dass der Bildbereich (11) im Bereich einer vorgebbaren Position, insbesondere im Bereich des Sehnervkopfes (20), auf der Netzhaut (111) auswählbar ist, und/oder wobei zum Ausgleich einer Fehlsichtigkeit des Auges (10) eine Baugruppe entlang einer optischen Achse (OA) einer Objektivlinse (46) verschiebbar ist.

5. Aufnahmevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Strahlteiler (30) die Rückstrahlung (60) in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilstrahlen teilt.

6. Aufnahmeverfahren zur Aufnahme eines vorgebbaren Bildbereichs (11) einer Netzhaut (111) eines Auges (10) mittels einer Aufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Netzhaut (111) des Auges (10) mit dem Beleuchtungsstrahl (50) über die Objektoptik (410) im Bildbereich (11) beaufschlagt wird, und zur Detektion der vom Bildbereich (11) der Netzhaut (111) reflektierten Rückstrahlung (60) die Sensoreinrichtung (300) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beleuchtungspolarisator, bevorzugt ein linearer Beleuchtungspolarisator (44), zwischen der Beleuchtungsquelle (400) und der Objektoptik (410) in einem Strahlengang des Beleuchtungsstrahls (50), sowie ein polarisierender Strahlteiler (30) zwischen der Objektoptik (410) und der Sensoreinrichtung (300) in einem Strahlengang der reflektierten Rückstrahlung (60) vorgesehen wird, so dass der erste strahlungsempfindliche Sensor (31) und der zweite strahlungsempfindliche Sensor (32) mit unterschiedlich polarisierter Rückstrahlung (60) beaufschlagt wird,

7. Aufnahmeverfahren nach Anspruch 6, wobei die erste Wellenlänge (λ1) verschieden von der zweiten Wellenlänge (λ2) gewählt wird.

8. Aufnahmeverfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der zweite Leuchtkörper (41) gepulst betrieben wird.

9. Aufnahmeverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei eine Fixationsmarke einer Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 4 dazu verwendet wird, dass die Blickrichtung des Auges (10) so geführt wird, dass der Bildbereich (11) im Bereich einer vorgegebenen Position, insbesondere im Bereich des Sehnervkopfes (20) auf der Netzhaut (111) ausgewählt wird, indem eine Baugruppe der Aufnahmevorrichtung (1) entlang einer optischen Achse (OA) einer Objektivlinse (46) verschoben wird.

10. Aufnahmeverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Rückstrahlung (60) durch den Strahlteiler (30) in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilstrahlen geteilt wird.

11. Aufnahmeverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei eine am Auge (10) spekular reflektierte Strahlungsintensität zu mehr als 90%, insbesondere zu mehr als 95%, auf den strahlungsempfindlichen Sensor (32) gelenkt wird.

12. Aufnahmeverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei aus einem Messsignal des ersten strahlungsempfindlichen Sensors (31) und einem Messsignal des zweiten strahlungsempfindlichen Sensors (32) ein Summensignal erstellt wird, das einem Netzhautbild entspricht.

13. Aufnahmeverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei aus einem Messsignal des ersten strahlungsempfindlichen Sensors (31) und einem Messsignal des zweiten strahlungsempfindlichen Sensors (32) ein Differenzsignal erstellt wird, das weitgehend spekulare Reflektionen einer Oberfläche der Netzhaut (111) beinhaltet.

14. Aufnahmeverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei eine chemische und/oder physikalische Eigenschaft des Auges, insbesondere der Netzhaut (111) und/oder des Blutes im Inneren eines Blutgefässes (21) mit Hilfe eines Lambert-Beer-Verfahrens bestimmt wird.