DD248052A1

DD248052A1 - ARRANGEMENT FOR AUTOMATIC MONITORING OF THE POSITION OF PATIENT EYE

Info

Publication number: DD248052A1
Application number: DD28918886A
Authority: DD
Inventors: Roland Bergner; Thomas Haedrich; Roland Barth; Peter Kropik
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1986-04-16
Publication date: 1987-07-29

Abstract

Eine vom Aufbau einfache Anordnung, die in beliebigen Augenuntersuchungssystemen ohne grossen zusaetzlichen Aufwand eingesetzt werden kann und die sowohl die Stellung des Auges zur optischen Achse des Geraetes sowie die Entfernung des Hornhautscheitels zu einer vorgegebenen Bezugsebene ueberwacht und einstellt, wird realisiert, indem in einem Winkel zum Abbildungsstrahlengang der Strahlengang einer Strahlungsquelle fuer Licht ausserhalb des sichtbaren Frequenzbereiches vorgesehen ist, wobei besagter Strahlengang den Abbildungsstrahlengang in einer vorgegebenen Sollage des Augenmittelpunktes schneidet und in einem Ueberwachungsstrahlengang ein ortsaufloesendes fotoelektrisches Empfaengersystem vorgesehen ist. Anwendbar bei der Augenuntersuchung, vorzugsweise zur Refraktionsbestimmung. Fig. 1A structurally simple arrangement, which can be used in any eye examination systems without much additional effort and which monitors both the position of the eye to the optical axis of the device and the distance of the corneal vertex to a predetermined reference plane and adjusts is realized by at an angle to An imaging beam path of the beam path of a radiation source is provided for light outside the visible frequency range, wherein said beam path intersects the imaging beam path in a predetermined nominal position of the eye center and in a Uewachwachungsstrahlengang a spatially resolved photoelectric Empfaengersystem is provided. Applicable to eye examination, preferably for refraction determination. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Überwachung der Stellung des Patientenauges bei der Augenuntersuchung, vorzugsweise zur Refraktionsbestimmung, wobei in einem Abbildungsstrahlengang vor dem Auge eine abbildende Optik vorgesehen ist.The invention relates to an arrangement for automatic monitoring of the position of the patient's eye in the eye examination, preferably for refraction determination, wherein an imaging optical system is provided in an imaging beam path in front of the eye.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bei allen ophthalmologischen Untersuchungsgeräten ist es erforderlich, das Patientenauge genau auf die optische Achse des Gerätes sowie in einem bestimmten Abstand zum Gerät zu positionieren, speziell bei freisichtigen Refraktionsgeräten ist eine korrekte Ausrichtung des Auges unumgänglich, um Fehlmessungen des Refraktionszustandes des Auges zu vermeiden.In all ophthalmological examination devices, it is necessary to position the patient's eye exactly on the optical axis of the device and at a certain distance from the device, especially in free-glide refraction devices correct alignment of the eye is essential to avoid incorrect measurements of the refractive state of the eye.

Es ist bereits bekannt (DE-OS 2741381), den Abstand zwischen einem Augenuntersuchungsgerät und dem Auge zu bestimmen.It is already known (DE-OS 2741381) to determine the distance between an eye examination device and the eye.

Dabei wird vom Auge reflektiertes Licht mittels eines Objektives zur Konvergenz gebracht. Dieses Zwischenbild wird vom Arzt beobachtet und seine scharfe Einstellung als Maß für den Abstand Auge-Gerät verwendet. Diese Bestimmung ist aufgrund der Tiefenschärfe und der Akkomodationsfähigkeit des Arztauges ungenau.In this case, light reflected from the eye is brought to convergence by means of an objective. This intermediate image is observed by the physician and his sharp setting is used as a measure of the eye-device distance. This determination is inaccurate due to the depth of field and the accommodation ability of the doctor's eye.

In der DE-OS 3124192 wird eine Anordnung beschrieben, in welcher sichtbares Licht konvergent auf das Auge eingestrahlt wird.In DE-OS 3124192 an arrangement is described in which visible light is convergently irradiated to the eye.

Der reflektierte Lichtstrahl sowie das Patientenauge werden auf der optischen Achse der Anordnung beobachtet. Durch die Verwendung sichtbaren Lichts wird eine gleichzeitige Refraktionsbestimmung durch Blendung des Patienten stark beeinträchtigt.The reflected light beam as well as the patient's eye are observed on the optical axis of the array. By the use of visible light, a simultaneous refraction determination is greatly impaired by glare of the patient.

DE-OS 3138122 beschreibt eine Anordnung zur Messung der Blickrichtung sowie des Abstandes zwischen Auge und Untersuchungsgerät. Zwei wechselweise geschaltete Leuchtdioden bestrahlen das Auge. Das reflektierte Licht tritt durch ein Objektiv, das ein Bild von Testmarken erzeugt. Bei richtiger Lage und Entfernung fallen die Bilder der Testmarken auf dem Photosensor zusammen. Ist das Auge dejustiert, kann aus dem Abstand beider Bilder auf Größe und Richtung des Auges geschlossen werden. Der Aufbau dieser Lösungsvariante ist sehr kompliziert und aufwendig, da eine separate Projektionsoptik und Auswerteeinheit erforderlich ist.DE-OS 3138122 describes an arrangement for measuring the viewing direction and the distance between eye and examination device. Two alternately switched light-emitting diodes irradiate the eye. The reflected light passes through a lens that produces an image of test marks. When properly positioned and removed, the images of the test marks on the photosensor coincide. If the eye is misaligned, it can be concluded from the distance of both images on the size and direction of the eye. The structure of this solution variant is very complicated and expensive, since a separate projection optics and evaluation is required.

In der Anordnung gemäß DE-PS 2922646 sind zur gleichmäßigen Ausleuchtung des Auges mehrere Einzellichtquellen konzentrisch zur optischen Achse angeordnet. Die Lichtquellen befinden sich zwischen dem Auge und dem Empfänger. Das Auge wird über einen teildurchlässigen Spiegel bestrahlt, welcher im Bereich des sichtbaren Lichtes durchlässig und im infraroten Bereich reflektierend wirkt.In the arrangement according to DE-PS 2922646 several individual light sources are arranged concentrically to the optical axis for uniform illumination of the eye. The light sources are located between the eye and the receiver. The eye is irradiated by a semitransparent mirror, which is transparent in the visible light range and reflective in the infrared range.

Ein Objektiv dient zur Abbildung des Auges auf einen Empfänger. Diese Lösung ist mit ausreichender Genauigkeit nur für die Relativbestimmung von Augenbewegungen geeignet.A lens is used to image the eye on a receiver. This solution is suitable with sufficient accuracy only for the relative determination of eye movements.

Der Übergangsbereich von Iris zu Sklera wurd diffus bestrahlt. Da jedoch durch Ober- und Unterlid die Iris abgeschaltet wird, erscheint die Iris nicht als Kreis, sondern mehr oder weniger verzerrt. Daraus resultieren Ungenauigkeiten in der Bestimmung des Kreismittelpunktes, der der optischen Achse entspricht.The transition region from iris to sclera was diffusely irradiated. However, since the iris is switched off by upper and lower lid, the iris does not appear as a circle, but more or less distorted. This results in inaccuracies in the determination of the center of the circle, which corresponds to the optical axis.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist eine vom Aufbau einfache Anordnung zur Überwachung der Stellung des Patientenauges, die in beliebigen Augenuntersuchungssystemen ohne großen zusätzlichen Aufwand eingesetzt werden kann.The aim of the invention is a simple construction of the arrangement for monitoring the position of the patient's eye, which can be used in any eye examination systems without much additional effort.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, mittels einer Anordnung die Stellung des Patientenauges zur optischen Achse eines Augenuntersuchungsgerätes zu bestimmen sowie die Entfernung des Hornhautscheitels zu einer vorgegebenen Bezugsebene im Gerätesystem zu überwachen und einzustellen.The object of the invention is to determine by means of an arrangement the position of the patient's eye to the optical axis of an eye examination device and to monitor the removal of the corneal vertex to a predetermined reference plane in the device system and set.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung gemäß dem ersten Hauptanspruch gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten. Ein erfinderischer Verfahrensschritt besteht darin, daß eine Verstellung des Abstandes entlang der optischen Achse vorgenommen wird, bis die Intensität auf dem fotoelektrischen Empfängersystem ein Maximum erreicht. Die Wirkung der Erfindung besteht darin, daß durch das direkt auf der optischen Achse erzeugte Bild nur einer einzelnen Lichtquelle sowohl relative Augenbewegungen als auch die absolute Stellung des Auges zur optischen Achse bestimmbar wird. Diese Bestimmung erfolgt unabhängig vom unterschiedlichen Reflexionsvermögen von Sklera und Iris. Ein Beweis dafür ist, daß im Gegensatz zum Stand der Technik die erfinderische Lösung auch bei Ersatz des Auges durch eine Glaskugel realisierbar ist. Für die Refraktionsuntersuchung ist es von entscheidender Bedeutung, daß mit der Erfindung, beispielsweise über eine Anzeigematrix, der Bedienperson während des gesamten Refraktionsvorganges eine Information über die Justierung des Patientenauges (Fixation) und damit die Verwendbarkeit des Refraktionsergebnisses vorliegt. Außerdem wird ermöglicht, den eingestellten HSA-Wert automatisch zu korrigieren.According to the invention the object is achieved by an arrangement according to the first main claim. Preferred developments are contained in the subclaims. An inventive step is that an adjustment of the distance along the optical axis is made until the intensity reaches a maximum on the photoelectric receiver system. The effect of the invention is that by the directly generated on the optical axis image of only a single light source both relative eye movements and the absolute position of the eye to the optical axis is determined. This determination is independent of the different reflectivities of sclera and iris. Proof of this is that, in contrast to the prior art, the inventive solution can also be achieved by replacing the eye with a glass ball. For the refraction examination, it is of crucial importance that with the invention, for example via a display matrix, the operator has information about the adjustment of the patient's eye (fixation) during the entire refraction process and thus the usability of the refraction result. In addition, it is possible to automatically correct the set HSA value.

Es wird eine Genauigkeit der Augeneinstellung von ±1 mm für beide Überwachungsfunktionen gewährleistet und Blickrichtungsänderungen von wenigen Grad erfaßtAccuracy of the eye adjustment of ± 1 mm is ensured for both monitoring functions and sight changes of a few degrees are detected

Die Erfindung ermöglicht es ebenfalls, binokulare Untersuchungsgeräte auf die Pupillendistanz (PD) des Patienten einzustellen. The invention also makes it possible to adjust binocular examination devices to the pupillary distance (PD) of the patient.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Prinziskizze in Fig. 1 und der schematischen Darstellung in Fig. 2 näher erläutert. Eine IR-Leuchtdiode dient zur Beleuchtung des Patientenauges 3. Zur Steigerung der Lichtintensität auf dem unter einem Winkel von vorzugsweise 25...30° zur optischen Achse bestrahlt. Damit wird eine Augenfixierung auch bei einer Überrefraktion möglich, da der Brillenglasreflex so weit von der optischen Achse versetzt wird, daß er nicht mehr auf die Empfängermatrix 10 abgebildet werden kann.The invention will be explained in more detail below with reference to the prinetic drawing in Fig. 1 and the schematic representation in Fig. 2. An IR light emitting diode is used to illuminate the patient's eye 3. To increase the light intensity on the irradiated at an angle of preferably 25 ... 30 ° to the optical axis. Thus, an eye fixation is possible even with an over refraction, since the spectacle lens reflex is offset so far from the optical axis that it can no longer be imaged onto the receiver matrix 10.

Bedingt durch die Krümmung der Hornhaut entsteht wenige Millimeter hinter der Hornhautoberfläche ein virtuelles Bild der Lichtquelle. Dieses Bild wird über einen Spiegel 4 und ein Objektiv 5 auf eine Empfängermatrix 10 abgebildet. Diese besteht aus Phototransistoren, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind (z.B. 5 Zeilen, 5 Spalten oder beliebig mehr oder weniger Elemente). Der Spiegel 6 ist so ausgelegt, daß er die infrarote Strahlung durchläßt, während er die Strahlung im sichtbaren Bereich reflektiert. Er hat die Aufgabe, den Meßstrahlengang für die Augenfixierung von dem Projektionsstrahlengang für die Testzeichen im freisichtigen Refraktionsarbeitsplatz (bestehend aus einer Halogenlampe 9, einem Testzeichen 8 sowie den Objektiven 7 und 5) zu trennen. Die elektronische Auswertung 11 wertet die Meßwerte der Empfängermatrix 10 aus. Als Ergebnis der Auswertung wird die Lage des Patientenauges zur optischen Achse in der Fixationsanzeige 14 und der Hornhautscheitelabstand in der HSA-Anzeige 15 angezeigt. Über den Antrieb wird die Stirnstütze 13 so verstellt, bis der HSA = 0 wird.Due to the curvature of the cornea, a virtual image of the light source is created a few millimeters behind the surface of the cornea. This image is imaged via a mirror 4 and a lens 5 onto a receiver matrix 10. This consists of phototransistors arranged in rows and columns (e.g., 5 rows, 5 columns, or any number of more or fewer elements). The mirror 6 is designed so that it transmits the infrared radiation while it reflects the radiation in the visible range. It has the task of separating the measurement beam path for eye fixation from the projection beam path for the test characters in the free-standing refraction workstation (consisting of a halogen lamp 9, a test character 8 and the objectives 7 and 5). The electronic evaluation 11 evaluates the measured values of the receiver matrix 10. As a result of the evaluation, the position of the patient's eye to the optical axis in the fixation display 14 and the corneal vertex distance in the HSA display 15 are displayed. About the drive, the forehead support 13 is adjusted until the HSA = 0.

Die Empfängermatrix 10 liegt genau auf der optischen Achse des Systems. Wenn das Patientenauge 3 ebenfalls in der optischen Achse liegt, wird der Hornhautreflex auf die Mitte der Matrix 10 abgebildet. Ein oder zwei Phototransistoren werden mit IR-Licht bestrahlt und geben ein Signal an eine Auswerteeinheit 11. Diese steuert die Elemente einer Anzeigematrix (bestehend aus LED's) 14 an, die entsprechend der Lage des Hornhautreflexes auf der Empfängermatrix aufleuchten. Bei Blickbewegungen oder Kopfbewegungen wird der Hornhautreflex auf eine entsprechende Stelle der Empfängermatrix abgebildet. Der Gerätebediener kann somit Aussagen über die Lage des Patientenauges zur optischen Achse treffen. Die automatische Einstellung und Überwachung des HSA beruht auf folgendem Prinzip: Die Empfängermatrix 10 und das Patientenauge 3 sind jeweils genau in der doppelten Brennweite des Objektives 5 angeordnet. Dadurch wird das virtuelle Hornhautbild der Lichtquelle 1 im Verhältnis 1:1 auf die Empfängermatrix abgebildet. Diese Stellung des Patientenauges entspricht dem HSA = 0.The receiver matrix 10 lies exactly on the optical axis of the system. If the patient's eye 3 is also in the optical axis, the corneal reflex is imaged onto the center of the matrix 10. One or two phototransistors are irradiated with IR light and give a signal to an evaluation unit 11. This controls the elements of a display matrix (consisting of LED's) 14, which light up according to the position of the corneal reflex on the receiver matrix. When eye movements or head movements, the corneal reflex is imaged on a corresponding point of the receiver matrix. The device operator can thus make statements about the position of the patient's eye to the optical axis. The automatic adjustment and monitoring of the HSA is based on the following principle: The receiver matrix 10 and the patient's eye 3 are each arranged exactly twice the focal length of the objective 5. As a result, the virtual cornea image of the light source 1 is imaged on the receiver matrix in a ratio of 1: 1. This position of the patient's eye corresponds to HSA = 0.

Zum Einjustieren muß der Patient seinen Kopf an eine Stirnstütze 15 anlegen. Diese wird motorisch mittels Antrieb 12 entlang der optischen Achse verschoben. Befindet sich das Auge im HSA =0, so wird der von den Phototransistoren erzeugte Photostrom maximal und die Stirnstütze wird arretiert. Nimmt der Patient während der Messung seinen Kopf von der Stirnstütze 13, so verringert sich der Photostrom. Ein Warnsignal wird erzeugt, welches dem Bedienenden anzeigt, daß der HSA nicht mehr genau eingestellt is^bzw. es erfolgt eine automatische Nachführung.To adjust the patient must put his head on a forehead support 15. This is moved by motor 12 by means of drive 12 along the optical axis. If the eye is in HSA = 0, the photocurrent generated by the phototransistors becomes maximum and the forehead rest is locked. If the patient takes his head from the forehead support 13 during the measurement, then the photocurrent is reduced. A warning signal is generated indicating to the operator that the HSA is no longer accurately adjusted. There is an automatic tracking.

Claims

1. Arrangement for automatically monitoring the position of the patient's eye during the eye examination, preferably for refraction determination, wherein an imaging optical system is provided in an imaging beam path in front of the eye, characterized in that at an angle to the imaging beam path of the beam path of a radiation source for light outside the visible frequency range is provided, wherein said beam path intersects the imaging beam path at a predetermined nominal position of the eye center, a transparent in a direction for light in the visible range and transparent to non-visible light beam splitter element is provided in the imaging beam path for splitting a monitoring beam path and provided in the monitoring beam path, a spatially resolving photoelectric receiver system is. ,

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in a system for refraction determination in the imaging beam path test marks are provided for projection onto the retina of the patient.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that is selected for the over-refraction of the angle of the light source to the imaging beam path so that the image of the spectacle reflections arises outside the receiver matrix.

4. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that an observation unit is provided in the imaging beam path.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the observation unit is a device for observation of the fundus.

6. Arrangement according to one of the items 1-5, characterized in that the distance of the eyes is adjustable to a predetermined reference plane.

7. The method according to claim 1 and 6, characterized in that an adjustment of the distance along the optical axis is carried out until the intensity reaches a maximum on the photoelectric receiver system.