DE102008005706B4 - Medical device with an annular illumination - Google Patents
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- A61B3/12—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for looking at the eye fundus, e.g. ophthalmoscopes
Abstract
Medizingerät mit einer ringförmigen Beleuchtung, vorzugsweise eines Augeninneren, welches in der Beleuchtungsanordnung ein trichterförmiges Element zur Strahlformung verwendet, wobei die Beleuchtungsanordnung – ein inneres Teil (1) aufweist, welches eine im wesentlichen planparallele Platte ist, aus deren Kontaktfläche (3) ein konusförmiger Kern (4) herausragt, dessen Mantelfläche reflektierend ist, wobei zumindest ein Kreisring des Materials des inneren Teils (1), welches unmittelbar an die verspiegelte Mantelfläche des Kerns (4) anschließt, transparent ist, – weiterhin ein äußeres Teil (2) aufweist, welches ein Körper (7) ist, der ein Loch (8) aufweist, welches eine tonnenförmige Wandung hat, deren Mantelfläche reflektierend ist, wobei das Loch (8) eine kleinere Öffnung in einer Koppelfläche (11) hat und das Loch (8) eine größere Öffnung in einer Fügefläche (6) hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (3) des inneren Teils (1) mit der Fügefläche (6) des äußeren Teils (2) so verbunden ist, daß eine optische Achse des Kerns...Medical device with ring-shaped lighting, preferably of the inside of the eye, which uses a funnel-shaped element in the lighting arrangement for beam shaping, the lighting arrangement - having an inner part (1) which is an essentially plane-parallel plate, from whose contact surface (3) a conical core (4) protrudes, the outer surface of which is reflective, at least one circular ring of the material of the inner part (1), which is directly adjacent to the mirrored outer surface of the core (4), is transparent, - furthermore has an outer part (2) which a body (7) which has a hole (8) which has a barrel-shaped wall, the outer surface of which is reflective, the hole (8) having a smaller opening in a coupling surface (11) and the hole (8) a larger one Has opening in a joining surface (6), characterized in that the contact surface (3) of the inner part (1) with the joining surface (6) of the outer part (2) s o is connected that an optical axis of the nucleus ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Medizingerät mit einer ringförmigen Beleuchtung, die ein trichterförmiges Element zur Strahlformung verwendet.The invention relates to a medical device with an annular illumination, which uses a funnel-shaped element for beam shaping.
In
Einige optische Systeme bei Medizingeräten und auch bei anderen Anwendungen fordern eine kreisringförmige Feldverteilung und homogene Winkelverteilung gleichzeitig, um z. B. eine Pupillentrennung zu realisieren. Die bekannte Lösung dieses Problems besteht darin Strahlung mittels einer kreisförmigen Blende auszublenden.Some optical systems in medical devices and in other applications require a circular field distribution and homogeneous angular distribution simultaneously to z. B. to realize a pupil separation. The known solution to this problem is to hide radiation by means of a circular aperture.
Aus
Die Erfindung soll das Problem lösen, ein Medizingerät mit einer ringförmigen Beleuchtung zu schaffen, das kostengünstig herstellbar ist. Es soll die Lichtstrahlung einer Lichtquelle möglichst effizient umformen und mit einer vorbestimmten sowie möglichst homogenen Winkel- und Feldverteilung aussenden.The invention is intended to solve the problem of providing a medical device with an annular illumination, which is inexpensive to produce. It is intended to transform the light radiation of a light source as efficiently as possible and to emit it with a predetermined and as homogeneous as possible angular and field distribution.
Die Lösung des Problems gelingt mit den Merkmalen das Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 9 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Patentanspruchs 1. Gemäß der Erfindung besteht die vorgeschlagene Lösung aus zwei einzelnen Teilen, die zusammenmontiert werden: einem inneren Teil und einem äußeren Teil.The solution of the problem is achieved with the features of
Das äußere Teil ist ein Körper, in dem sich eine rotationssymmetrische, halbtonnenförmige Ausnehmung befindet, welche im Zusammenhang mit der Strahlformung einer Lichtquelle auch als Konzentrator bezeichnet wird. Die Mantellinie des Konzentrators ist vorzugsweise eine rationale Bezier-Kurve mit einem Eingangsradius und einem Ausgangsradius, welche eine reflektierende Beschichtung trägt oder selbst reflektierend ist.The outer part is a body in which a rotationally symmetrical, half-barrel-shaped recess is located, which is also referred to as a concentrator in connection with the beam shaping of a light source. The generatrix of the concentrator is preferably a Bezier curve with an input radius and an output radius which carries a reflective coating or is self-reflective.
Das innere Teil ist ein konusförmiger Kern, der aus einer planen Kontaktfläche herausragt. Die Mantellinie des Kerns ist vorzugsweise eine rationale Bezier-Kurve, welche eine reflektierende Beschichtung trägt oder selbst reflektierend ist. Das an den Kern des inneren Teils angrenzende Material muß für die zu übertragende Strahlung transparent sein. Vorzugsweise ist das innere Teil völlig transparent und nur der konusförmige Kern ist oberflächenverspiegelt.The inner part is a cone-shaped core, which protrudes from a flat contact surface. The generatrix of the core is preferably a Bezier curve of the type which carries a reflective coating or is self-reflective. The material adjacent the core of the inner part must be transparent to the radiation to be transmitted. Preferably, the inner part is completely transparent and only the cone-shaped core is surface-mirrored.
Die rationalen Bezier-Kurven werden durch die Formel beschrieben, wobei r1 und rn die entsprechende Koordinaten ((x1, y1), (xn, yn)) für die Anfangs- und Endkontrollpunkte sind. Ni,n(t) ist das Bernstein Polynom und wi ist das Gewicht. Die Polynomordnung n ist ≥ 2, vorzugsweise > 2 und liegt insbesondere zwischen 3 und 5.The rational Bezier curves are given by the formula where r 1 and r n are the corresponding coordinates ((x 1 , y 1 ), (x n , y n )) for the start and end control points. N i, n (t) is the amber polynomial and w i is the weight. The polynomial order n is ≥ 2, preferably> 2, and is in particular between 3 and 5.
Durch die Dimensionierung der Mantellinien des äußeren Teils und des inneren Teils werden maximale Winkel im Bereich von größer 0° bis 90° hinsichtlich der Winkelhomogenität optimiert. Die Ringbeleuchtung im Feld wird durch das innere Teil gewährleistet, womit im Feldinneren ein scharf begrenzter, lichtfreier Kreis entsteht. Optimierungskriterium kann aber auch die Homogenität des Feldes sein. Die Optimierung erfolgt mit Hilfe von standardmäßigen Optikrechenprogrammen, z. B. ZEMAX.By dimensioning the generatrices of the outer part and the inner part maximum angles in the range of greater than 0 ° to 90 ° are optimized in terms of angular homogeneity. The ring lighting in the field is ensured by the inner part, creating a sharply defined, light-free circle in the field inside. Optimization criterion can also be the homogeneity of the field. The optimization is done with the help of standard optical computer programs, eg. ZEMAX.
Die Beleuchtungselement für die ringförmige Beleuchtung wird insbesondere bei einer Funduskamera und bei einer transcornealen Retinabeleuchtung verwendet, ist aber auch für andere Beleuchtungszwecke anwendbar, bei denen eine ringförmige Beleuchtung erzielt werden soll.The illumination element for the annular illumination is used in particular in a fundus camera and in a transcorneal retinal illumination, but is also applicable to other illumination purposes in which an annular illumination is to be achieved.
Das Beleuchtungselement für die ringförmige Beleuchtung ist hocheffizient und liefert eine definierte sowie homogene Winkelverteilung. Der Kern und das Loch des Beleuchtungselements können aber auch vieleckförmig (z. B. Dreieck, Rechteck, Sechseck) oder eine beliebige Formung aufweisen, wobei sich der Formen entsprechende ringförmige Beleuchtungsfelder ergeben.The lighting element for the annular illumination is highly efficient and provides a defined and homogeneous angular distribution. However, the core and the hole of the lighting element can also have a polygon shape (for example, a triangle, a rectangle, a hexagon) or an arbitrary shaping, wherein the shapes result in corresponding annular illumination fields.
Das Beleuchtungselement wird vorzugsweise in Verbindung mit einer LED-Lichtquelle betrieben, kann aber auch mit einer anderen Lichtquelle angewendet werden.The lighting element is preferably operated in conjunction with an LED light source, but may also be used with another light source.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigenThe invention will be described below with reference to figures. Show it
Wichtig ist, daß zumindest ein Ringbereich der Kontaktfläche
Jeder Zapfen
Die Teile können aber auch durch Schweißen oder Kleben miteinander verbunden sein. Sofern die Freiformflächen rotationssymmetrisch sind, erfüllen zum Beispiel auch eine ringförmige Nut in Kombination mit einem passenden Gegenstück die gleiche Funktion wie Sackloch
Nachfolgend werden an einem ersten Beispiel die Einzelteile für ein Beleuchtungselement beschreiben, welches für eine Funduskamera vorgesehen ist. Die rationalen Bezier-Kurven sind durch folgende Formel gegeben: r1 und rn sind die entsprechende Koordinaten ((x1, y1), (xn, yn)) für Anfangs- und Endkontrollpunkte. Ni,n(t) – ist Bernstein Polynom und wi – das Gewicht.Hereinafter, the individual parts for a lighting element which is intended for a fundus camera will be described on a first example. The rational Bezier curves are given by the following formula: r 1 and r n are the corresponding coordinates ((x 1 , y 1 ), (x n , y n )) for start and end control points. N i, n (t) - is amber polynomial and w i - the weight.
Im Beispiel wird n = 3 gewählt, Daher haben das innere Teil
Das innere Teil
Eingangsradius 0,0 mm Gewicht 1
Gesamtlänge 9,00 mm
Ausgangsradius 1,00 mm Gewicht 1
Kontrollpunktlage 1,00 mm (zum Eingangsradius); Radius 1,00 mm; Gewicht 0,432
Lage der Eingangsradius zu dem Eingang des äußeren Teils 1 mmThe
Input radius 0.0
Total length 9.00 mm
Output radius 1.00
Check point position 1.00 mm (to the input radius); Radius 1.00 mm; Weight 0.432
Location of the entrance radius to the entrance of the
Das äußere Teil 2 hat folgende Parameter:
Eingangsradius 1,288 mm Gewicht 1
Gesamtlänge 10,00 mm
Ausgangsradius 3,5 mm Gewicht 1
Kontrollpunktlage 2,823 mm; Radius 3,601 mm; Gewicht 0,934959The
Input radius 1,288
Total length 10.00 mm
Output radius 3.5
Check point position 2,823 mm; Radius 3.601 mm; Weight 0.934959
Als Lichtquelle kommt ein LED-Bauelement 2 mm × 2 mm zum Einsatz, welches aus 2 × 2 1 mm2 LEDs besteht.The light source is an
Nachfolgend wird ein zweites Beispiel für ein Beleuchtungselement beschrieben, welches für eine transcorneale Retinabeleuchtung vorgesehen ist.A second example of a lighting element intended for transcorneal retinal illumination will be described below.
Als Lichtquelle wird eine LED mit einer leuchtenden Fläche von 2 mm × 2 mm, bestehend aus 2 × 2 1 mm2 LEDs eingesetzt.The light source used is an LED with a luminous area of 2 mm × 2 mm, consisting of 2 × 2 1 mm 2 LEDs.
Die Freiformfläche
Die Reflexionsfläche des Kerns
Eingangsradius 0,0 mm mit einem Gewicht von 1,00, Gesamtlänge 2,94 mm sowie einem Ausgangsradius von 2,00 mm mit einem Gewicht von 1,00, wobei die Kontrollpunktlage 1,533 mm (bezogen auf den Eingangsradius) mit einem Radius von 1,00 mm und mit einem Gewicht von 1,00 ist.The reflection surface of the
Entry radius 0,0 mm with a weight of 1.00, total length 2.94 mm and a starting radius of 2.00 mm with a weight of 1.00, wherein the control point position 1.533 mm (relative to the input radius) with a radius of 1 , 00 mm and weighing 1.00.
Die Lage der Eingangsradius des inneren Teils
Die Lichttransmission bei diesem Winkel beträgt etwa 71%, bei Annahme einer idealen Spiegelschicht.The light transmission at this angle is about 71%, assuming an ideal mirror layer.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- inneres Teilinner part
- 22
- äußeres Teilouter part
- 33
- Kontaktflächecontact area
- 44
- Kerncore
- 55
- Sacklochblind
- 66
- Fügeflächejoining surface
- 77
- Körperbody
- 88th
- Lochhole
- 99
- FreiformflächeFree-form surface
- 1010
- Zapfenspigot
- 1111
- Koppelflächecoupling surface
- 1212
- LED-BauelementLED component
- 1313
- Trägerelementsupport element
- 1414
- Optische AchseOptical axis
- II
- Intensitätintensity
- RR
- Radiusradius
- nn
- Polynomordnungpolynomial
- r →(t)r → (t)
- Richtungsvektor der Bezier-KurveDirection vector of the Bezier curve
- r →i r → i
- Stützpunkte der Bezier-KurveBases of the Bezier curve
- ii
-
Zähler 1 ... n
Counter 1 ... n
Claims (9)
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DE200810005706 DE102008005706B4 (en) | 2008-01-24 | 2008-01-24 | Medical device with an annular illumination |
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Owner name: CARL ZEISS MEDITEC AG, DE Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS AG, 73447 OBERKOCHEN, DE Effective date: 20110510 |
|
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20111126 |