DD265553A1 - ARRANGEMENT FOR DETECTING THE HORN SKIN TOPOLOGY OF THE EYE - Google Patents

ARRANGEMENT FOR DETECTING THE HORN SKIN TOPOLOGY OF THE EYE Download PDF

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DD265553A1
DD265553A1 DD30792187A DD30792187A DD265553A1 DD 265553 A1 DD265553 A1 DD 265553A1 DD 30792187 A DD30792187 A DD 30792187A DD 30792187 A DD30792187 A DD 30792187A DD 265553 A1 DD265553 A1 DD 265553A1
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DD
German Democratic Republic
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light sources
eye
corneal
cornea
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DD30792187A
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Bernd Stoeckert
Rolf Boerner
Lutz Papenkordt
Klaus Weber
Karlheinz Mai
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Zeiss Jena Veb Carl
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Abstract

Eine schnelle und genaue Erfassung der Hornhauttopologie wird realisiert, indem eine Vielzahl punktfoermiger Lichtquellen in einer definierten geometrischen Anordnung vorgesehen sind, deren Strahlwege auf die Hornhaut gerichtet sind und sich in einem Punkt im Innern des Auges schneiden, wobei das Reflexionsbild der Lichtquellen auf der Hornhautoberflaeche ueber ein Abbildungssystem auf eine rasterfoermige Anordnung von Fotoempfaengern uebertragen wird, die mit einer Auswerteelektronik verbunden ist. Anwendbar bei der Augenuntersuchung.Rapid and accurate detection of the corneal topology is accomplished by providing a plurality of point source light sources in a defined geometric arrangement, the beam paths of which are directed to the cornea and intersect at a point within the eye, the reflection image of the light sources on the corneal surface an imaging system is transferred to a raster-shaped arrangement of photoreceptors which is connected to a transmitter. Applicable to the eye examination.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung für die Beschreibung der Cornea erforderlicher Parameter, um Hornhautmodelle zu erzeugen, mit deren Hilfe die Geometrie der Hornhaut beurteilt werden kann.The invention relates to a detection system for describing the cornea of required parameters in order to create corneal models by means of which the geometry of the cornea can be assessed.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bereits bekannt, eine oder mehrere Testfiguren auf die Hornhaut zu projizieren und die Veränderung des Reflexbildes zu beurteilen.It is already known to project one or more test patterns on the cornea and to assess the change in the reflex image.

Bei den keratometrischen Verfahren werden die Testobjekte beleuchtete Ringstrukturen verwendet. Das virtuelle Bild, das durch Reflexion an der Hornhaut entsteht, wird photographisch registriert oder mittels Photodetektoranordnungen empfangen. Die Informationen, die durch diose Verfahren bezüglich der Struktur der Hornhaut zu gewinnen sind, beschränken sich ebenfalls auf die Erfassung eines durch den Ring definierten Teilgebietes. Eine vollständige Erfassung der Hornhautoberfläche und die Erzeugung eines entsprochenden Mo^pIIs sind nicht möglich, wie es vor allem bei der individuellen Kontaktlinsenanpassung und bei einer postoperativen Beurteilung der Hornhautfläche von Bedeutung ist.In keratometric methods, the test objects are illuminated ring structures. The virtual image resulting from reflection on the cornea is photographically registered or received by photodetector arrangements. The information to be gained by the methods relating to the structure of the cornea is also limited to the detection of a subdomain defined by the ring. Complete detection of the corneal surface and the generation of an adequate Mo ^ pIIs are not possible, as is of particular importance in individual contact lens fitting and postoperative assessment of the corneal surface.

Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, eine schnelle und genaue Erfassung der gesamten Hornhauttopologie zu realisieren.The aim of the invention is to realize a fast and accurate detection of the entire corneal topology. Darlegung des WtMm der ErfindungExplanation of the WtMm of the invention

Aufgabe der Erfindung ist eine optische Anordnung, die in kürzester Zeit genügend Daten liefert, um ein zur Charakterisierung der Corneaoberflache ausreichendes Modell zu erzeugen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vielzahl punktförmiger Lichtquellen ir. einer definierten geometrischen Anordnung vorgesehen sind, deren Strahlwege auf die Hornhaut gerichtet sind und sich in einem Punkt im Inneren des Auges schneiden, wobei das Reflexionsbild der Lichtquellen auf der Ho'nhautOiXjrfläche über ein Abbildungssystem auf olne rasterförmigen Anordnung von Fotoempfängern übertragen wird, die mit einer Auewerteelektronik verbunden ist, wobei es besonders vorteilhaft ist, daß die rasterförmige Anordnung eine CCD-Matrix Ist, daß die geometrische Anordnung der Lichtquellen einer sphärischen Fläche entspricht, auf der die Lichtquellen gleichmäßig verteilt sind und die Auswerteelektronik mit einem Monitor zur Darstellung eines Modells der ermittolten Hornhauttopologie verbunden ist.The object of the invention is an optical arrangement which provides sufficient data in a very short time to produce a model sufficient for characterizing the corneal surface. The object is achieved in that a plurality of point-shaped light sources ir. A defined geometric arrangement are provided, the beam paths are directed to the cornea and intersect at a point in the interior of the eye, wherein the reflection image of the light sources on the Ho'nhautOiXjrfläche over an imaging system is transmitted to a raster-shaped arrangement of photoreceptors, which is connected to a Aueverteelektronik, it being particularly advantageous that the grid-shaped arrangement is a CCD matrix that the geometric arrangement of the light sources corresponds to a spherical surface on which the light sources evenly are distributed and the transmitter is connected to a monitor for displaying a model of the detected corneal topology.

Die Erfindung ermöglicht dlo Gewinnung von Meßdaten im IR-Bereich, wobei der Patient nicht durch auf dio Pupille abgespiegelte Lichtmarken belastet wird. Es kann eine „on-lino"-Auswertung der Meßdaten durchgeführt werden. Mit Hilfe eines mathematischen Modells kann die Hornhautoberfläche approximativ beschrieben werden und eine Typeneinteilung in sphärische Flächen, asphärisch rotationssymmetrische Flächen, zylindrische oder sonstige Flächen vorgenommen woro';r.. Für die frei genannten Typen werden gleichzeitig die notwendigen quantitativen Parameter bestimmt. Damit wird eine rechnergestützte Konstruktion und Anpassung von Kontaktlinsen sowie eine diagnostische Bewertung normaler und anormaler Hornhautgeometrien ermöglicht. Zeitaufwendige Anpassungen von Kontaktlinsen auf der Grundlage bisheriger Techniken werden durch dio Möglichkeit der Typisierung wesentlich verkürzt und qualitativ vorbessert. Die Möglichkeiten für Sonderanfertigungen werden ebenfalls verbessert.The invention enables the acquisition of measurement data in the IR range, wherein the patient is not burdened by reflected on dio pupil light marks. An on-lino evaluation of the measured data can be carried out With the aid of a mathematical model, the corneal surface can be approximately described and a type classification into spherical surfaces, aspherically rotationally symmetrical surfaces, cylindrical or other surfaces where r o 'r .. For the freely named types the necessary quantitative parameters are determined at the same time.Thus, a computer-aided design and adjustment of contact lenses as well as a diagnostic evaluation of normal and abnormal corneal geometries are made possible.Time-consuming adjustments of contact lenses on the basis of previous techniques are significantly shortened by the possibility of typing and The possibilities for custom-made products are also improved.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel Die Erfindung wird nachstehend anhand schematicher Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained below with reference to schematic drawings.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung Fig. 2 «inen schematisierten StrahlengangFIG. 1 shows the structure of an arrangement according to the invention, FIG. 2, in a schematized beam path

Auf einer sphärischen Halbkugel Ist eine endliche Zahl von IR-Sendern 2, S1... S1, die im Impulsbetrieb moduliert betriebenOn a spherical hemisphere is a finite number of IR transmitters 2, S 1 ... S 1 , which operates modulated in the pulse mode

werden und einen festen Winkel 12 zueinander aufweisen, rotationssymmetrisch angeordnet.be and have a fixed angle 12 to each other, arranged rotationally symmetrical.

Das von der Hornhaut 1 des Patientenauges reflektierte virtuelle Bild der Senderstrukturen wird durch Objektive 3, 4, Blende SThe virtual image of the transmitter structures reflected by the cornea 1 of the patient's eye is transmitted through objectives 3, 4, aperture S

und Teilerwürfel β auf eine CCD-Empfängermatrix abgebildet. Die Abbildung erfolgt dabei mit festem Abbildungsmaßstab.and splitter cubes β imaged onto a CCD receiver matrix. The image is done with a fixed magnification.

Die IR-Sendereflexe, die moduliert abgestrahlt werden, erzeugen dabei auf der Empfängermatrix adäquate, modulierte undThe IR transmitter reflexes, which are modulated radiated, thereby generate adequate, modulated and on the receiver matrix

auszuwertende Empfangsreflexe. Jedem lageorientierten IR-Sender 2 auf der sphärischen Halbkugel kann ein lageorientierterevaluated reception reflexes. Each position-oriented IR transmitter 2 on the spherical hemisphere can be a position-oriented

Empfängerimpuls auf der Matrix 7 zugeordnet werden.Receiver pulse to be assigned to the matrix 7. Die elektronische Auswertung der empfangenen codierten Sendeimpulse erfolgt über eine elektronicche Signalauswortung 8The electronic evaluation of the received coded transmission pulses takes place via an electronic signal word 8

mit einer weiteren Bewertungseinheit 9.with another evaluation unit 9.

Grundlage der Bewertung und Verknüpfung der Meßdaten bildet ein nachstehend beschriebenes mathematisches Modell.The basis for the evaluation and linking of the measured data is a mathematical model described below. Mittels feststehender Justiermarken 11 wird erreicht, daß die Augenachso des Patienten nur um feststehende WinkelbeträgeBy means of fixed alignment marks 11 is achieved that the Augenachso the patient only by fixed angular amounts

sowohl vertikal als auch horizontal von der Objektivachse abweichen kann.can deviate both vertically and horizontally from the lens axis.

Die Justierung der Meßanordnung erfolgt über eine Kreuztischverstellung 13 in drei Koordinaten, bis über die Lage dorThe adjustment of the measuring arrangement via a Kreuztischverstellung 13 in three coordinates, up on the situation dor Meßmarken eine Zentrierung des Systems erreicht ist.Measuring marks a centering of the system is reached. Die Beobachtung der Patientenpupille erfolgt dabei durch die Bedienperson 10.The observation of the patient's pupil takes place by the operator 10. Anhand der Darstellung in Fiji. 2 werden nachstehend die mathematischen Beziehungen erläutert, die d«r Ermittlung desBased on the presentation in Fiji. 2, the mathematical relationships which are used to determine the Hornhautmodells zugrundeliegen.Underlying corneal model. Zwischen den Größen s und h (Koordinaten eines Punktes B der Hornhautvorderfläche in bezug auf den Hornhautschoitel A inBetween the sizes s and h (coordinates of a point B of the corneal anterior surface with respect to the corneal axis A in FIG

der optischen Achse des Systems) und den Größen η (Abstand ÖÄ - 5P) und y (Abstand des Senders von der optischen Achse) besteht folgende Beziehung:the optical axis of the system) and the quantities η (distance ÖÄ - 5P) and y (distance of the transmitter from the optical axis) has the following relationship:

wobei sich h aus y" (Entfernuno des Bildproduktes s" von der optischen Achse, ausgehend von den Abbildur.gseiaenKchaften des telezontrischen Aufnahmesystems ergibt. Mittels der Beziehung (1) können die Koordinaten für eine Profilkurva näherungsweise durch Iteration wie folgt berechnet weiden:where h is obtained from y "(distance of the image product s" from the optical axis, starting from the image axes of the telezontric recording system.) By means of the relation (1), the coordinates for a profile curve can be approximated by iteration as follows:

Für Si = s(hi) (i Nummer des Senders bzw. Reflexpunktes s' bzw. Bildpunktes s" auf einem festen Meridian) erhält man ausgehendFor Si = s (hi) (i number of the transmitter or reflex point s' or pixel s "on a fixed meridian) one obtains starting

von den bekannten Größenfrom the known sizes

y0» 0, h - 0, S0 « 0,yi( h|, ni(i - 1...n)y 0 »0, h - 0, S 0 « 0, y i ( h |, ni (i - 1 ... n)

2 . .11/22. .11 / 2

/ U.S.W./ U.S.

Sind die diskreten Werte s/ " S1Ih1)O - 1... η) des Punktes auf dom Meridian j - 1...8 entsprechend der Iteration (2) aus den Meßdaten si" und den Geräteparametern berechnet, wird, wie nachstehend dargestellt, eine Näherungsformel für die Vorderfläche der Cornea bestimmt, aus der die gewünschten Parameter der Cornea, die Typisierung, die grafische Darstellung in Schnittbildern, der Vergleich mit Basiskurven von Kontaktlinsen aus einem vorliegenden Sortiment oder früheren Profilen derselben Cornea (für therapeutische Zwecke) abgeleitet werden kann.If the discrete values s / "S 1 Ih 1 ) O-1... Η) of the point on dom meridian j -1 ... 8 are calculated from the measured data si" and the device parameters according to the iteration (2), as shown below, determines an approximation formula for the anterior surface of the cornea, from which the desired parameters of the cornea, the typing, the graph in sectional images, the comparison with base curves of contact lenses from a present assortment or earlier profiles of the same cornea (for therapeutic purposes) can be derived.

Ablauf:Procedure:

Konstruktion von Prolilkurven s' = S1Ih) al& kubische AusgleichssplinesConstruction of Prolil Curves s' = S 1 Ih) al & cubic balancing splines Prüfung auf RotatlonitymmetrioTest for rotatlonity trio

nein jano Yes

Konstruktion von anfaßten Konstruktion der NäherungsformelConstruction of handled construction of approximate formula

Schnittlinien der für die Vorderfläche der CorneaCut lines for the anterior surface of the cornea

NäherungsflSche (Schnitte als zweidimensional, parabolischeApproximate area (sections as two-dimensional, parabolic

senkrecht zur optischen Achse) Intel polationssplinefunktionperpendicular to the optical axis) Intel polarization spline function

Bestimmung der gewünschtenDetermination of the desired

geometrischen Parameter dergeometric parameters of

CornnaCornna

Typisierungtyping

Angabe von SchnittstollenSpecification of cleats

Vergleich mit anderen BasiskurvenComparison with other base curves

Die Darstellung den aus den Meßwerten ermittelten Oberflächenmodells erfolgt auf einem MonitorThe representation of the surface model determined from the measured values takes place on a monitor

Claims (5)

1. Anordnung zur Erfassung der Hornhauttopologie des Auges, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl punktförmiger Lichtquellen in einer definierten geometrischen Anordnung vorgesehen sind, deren Strahlwege auf die Hornhaut gerichtet sind und sich in einem Punkt im Inneren des Auges schneiden, wobei das Reflexionsbild der Lichtquellen auf der Hornhautoberfläche über ein Abbildungssystem auf eine rasterförmige Anordnung von Fotoempfängern übertragen wird, die mit einer Auswerteelektronik verbunden ist.1. An arrangement for detecting the corneal topology of the eye, characterized in that a plurality of point-shaped light sources are provided in a defined geometric arrangement, the beam paths are directed to the cornea and intersect at a point inside the eye, wherein the reflection image of the light sources the corneal surface is transmitted via an imaging system on a grid-like arrangement of photoreceptors, which is connected to a transmitter. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rasterförmige Anordnung eine CCD-Matrix ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the grid-shaped arrangement is a CCD matrix. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Anordnung dor Lichtquellen einer sphärischen Fläche entspricht, auf der die Lichtquellen gleichmäßig verteilt sind.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the geometric arrangement dor light sources corresponds to a spherical surface on which the light sources are evenly distributed. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik mit einem Monitor zur Darstellung eines Modells der ermittelten Hornhauttopologie verbunden ist.4. Arrangement according to one of claims 1-3, characterized in that the transmitter is connected to a monitor for displaying a model of the determined corneal topology. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen infrarotes Licht aussenden.5. Arrangement according to one of claims 1-4, characterized in that the light sources emit infrared light. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings
DD30792187A 1987-10-14 1987-10-14 ARRANGEMENT FOR DETECTING THE HORN SKIN TOPOLOGY OF THE EYE DD265553A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9649027B2 (en) 2012-09-28 2017-05-16 Carl Zeiss Meditec Ag Device for reliably determining biometric measurement variables of the whole eye

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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