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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funduskamera mit konzentrischer Pupillenteilung zwischen Beleuchtungs- und Beobachtungsstrahlengang zur augenheilkundlichen Diagnostik, mit der fotografische Aufnahmen der hinteren Augenabschnitte angefertigt werden, um krankhafte Veränderungen sichtbar zu machen und zu dokumentieren.
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Die nach dem Stand der Technik bekannten Funduskameras lassen sich im Wesentlichen in drei optische Geräteklassen einteilen.
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Eine erste Gruppe von Fundusaufnahmegeräten bilden die Ophthalmoskope, bei denen sich hauptsächlich konfokale Scanning-Laser-Ophthalmoskope (engl.: confocal scanning laser ophthalmoscope, oder kurz: CSLO) und Linien-Scanning-Laser-Ophthalmoskope (engl.: line-scanning laser ophthalmoscope, oder kurz: LSLO) durchgesetzt haben. Bei einem Scanning-Laser-Ophthalmoskop wird der Augenhintergrund mit einem fokussierten Laserstrahl abgescannt, wobei das von der Retina zurück gestreute Licht durch eine Detektionsblende auf einen Bildsensor abgebildet wird. Durch die konfokale Detektion werden Reflexe und Streulicht aus verschiedensten Ebenen des Auges, wie beispielsweise von der Kornea oder der Augenlinse, unterdrückt und es können artefaktfreie Bilder des Augenhintergrundes aufgezeichnet werden. Eine Untergruppe bilden hierbei die LSLOs (line scanning laser ophthalmoscope), die ähnlich wie CSLOs aufgebaut sind, so dass deren Eigenschaften entsprechend gelten. Im unterscheid zu CSLOs wird der Augenhintergrund bei LSLOs anstelle eines Laserpunktes mit einer Laserlinie abgescannt.
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Nachteilig bei Scanning-Laser-Ophthalmoskopen wirkt sich zudem aus, dass die Aufzeichnung einer farbigen Fundusaufnahme durch den Scannprozess relativ lange dauert. Die dadurch insbesondere bei unruhigen Patienten entstehenden Bewegungsartefakte erschweren und/oder verschlechtern die Aufnahmen zusätzlich. Eine weiterer Einschränkung beim Einsatz von CSLOs stellt ihre hohe technische Komplexität und ihre dadurch verursachten höheren Anschaffungskosten dar, weshalb sie im „low end”- Bereich kaum zum Einsatz kommen.
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Zur zweiten Gruppe gehören Weitfeldfunduskameras mit transskleraler Beleuchtung. Bei diesen Funduskameras wird die Retina unter Ausnutzung der vollen Augenpupille auf einen Kamerasensor abgebildet. Die Beleuchtung erfolgt durch die Sklera des Auges. Auf diese Art und Weise kann auch eine vollständige Trennung von Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang sichergestellt werden. Trotz dieser eklatanten Vorteile haben sich Funduskameras mit transskleraler Beleuchtung seit ihrer Entwicklung durch Pomeratzeff (1974) im Markt nicht durchgesetzt.
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Um hochwertige Bild zu erreichen wird bei diesen Funduskameras eine Beleuchtungslichtfaser direkt auf die Sklera (im Bereich der pars plana) aufgesetzt. Durch diesen direkten Kontakt zwischen Beleuchtungsfaser und Auge ergeben sich erhebliche applikative Einschränkungen. So muss die Beleuchtungsfaser beispielsweise vor jeder Diagnose gereinigt und sterilisiert werden.
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Zur dritten Gruppe können klassische Weitfeldfunduskameras gezählt werden, die als wichtigstes Merkmal eine ringförmige Pupillenteilung verwenden. Dazu verfügen klassische Funduskameras über einen festen Lochspiegel, der den Durchmesser der Beobachtungsapertur und den Durchmesser des Beleuchtungsrings festlegt. Während durch einen äußeren Beleuchtungsring der Augenhintergrund beleuchtet wird, erfolgt durch die kreisförmige, von Beleuchtungslicht freie, mittlere Zone der Augenpupille die Detektion des vom Fundus zurück gestreuten Lichtes. Zur Abgrenzung des äußeren Beleuchtungsringes vom Detektionsbereich im Zentrum der Augenpupille befindet sich zwischen beiden Bereichen eine zirka 1 mm breite Übergangszone in der weder beleuchtet noch detektiert wird. Diese Übergangszone ist notwendig, um eine vollständige Trennung von Beleuchtungs- und Detektionsstrahlen nicht nur in der Korneaebene, sondern in der gesamten Augenvorderkammer, d. h. von der Frontseite der Kornea bis zur Rückseite der Augenlinse zu erreichen. Mit Weitfeldfunduskameras lassen sich zwar aufgrund der sicheren Trennung von Beleuchtung und Detektion nahezu reflexfreie Bilder vom Augenhintergrund aufzeichnen, allerdings wird dabei der erreichbare Funduswinkel durch die ringförmige Pupillenteilung begrenzt.
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Üblicherweise muss die Untersuchung des Augenhintergrundes mittels einer Funduskamera bei geweiteter Pupille erfolgen, um die Inspektion des mittleren Netzhautbereiches überhaupt zu ermöglichen. Hierbei können in Abhängigkeit vom Pupillendurchmessern zwei Untergruppen unterscheiden werden.
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Bei den sogenannten „Mydriatic”-Funduskameras werden die Pupillen medikamentös erweitert, was sich insbesondere für den Patienten als nachteilig auswirkt. Allerdings werden durch den großen Pupillendurchmesser und die damit verbundenen große Beobachtungsapertur eine hohe Empfindlichkeit und eine sehr guter Bildqualität erreicht.
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Im Unterschied dazu wird bei den sogenannten „Non Mydriatic”-Funduskameras den Umstand ausgenutzt, dass bei Beleuchtung des Augenhintergrundes mittels infrarotem (unsichtbar) Licht keine Pupillenreaktion des Patienten eintritt und somit in einem abgedunkelten Raum eine Erweiterung der Pupille ohne Medikamentengabe eintritt. Wenn die Pupille ausreichend weit geöffnet ist, wird das Auge kurzzeitig mit weißem (sichtbaren) Licht beleuchtet um ein Bild des Augenhintergrundes aufzunehmen. Bei einer „Non Mydriatic”-Funduskamera wird prinzipbedingt im Infrarot-Licht beobachtet und im weißen Licht mit kürzerer Wellenlänge das Ergebnisbild aufgenommen. Obwohl diese Verfahrensweise für den Patienten wesentliche Vorteile mit sich bringt, wird bei „Non Mydriatic”-Funduskameras durch die geringere Beobachtungsapertur und die damit verbundene geminderte Empfindlichkeit, eine geringere, aber immer noch gute Bildqualität erreicht.
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Ein besonderes Problem bei der Fundusbeobachtung und -aufnahme stellen Reflexe an der Hornhaut und den Flächen der Ophthalmoskoplinse dar, weil das von der Netzhaut reflektierte Licht, welches die eigentlich interessierende Bildinformation trägt, wesentlich weniger intensiv ist als das vor dem Eintritt in das Auge reflektierte Licht.
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Störende Hornhautreflexe werden üblicherweise durch eine Teilung der Pupille des Auges verhindert. Dazu bildet die Ophthalmoskoplinse einen Beleuchtungsring in die Augenpupille ab. Die an der Hornhaut reflektierten Strahlen der Beleuchtung verfehlen die Apertur der Beobachtung. Nur das Areal innerhalb des Beleuchtungsringes wird für die Beobachtung verwendet.
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Zur Unterdrückung der Reflexe von der Ophthalmoskoplinse sind es im Wesentlichen zwei Konzepte bekannt.
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In der
DE 35 19 442 A1 ist ein optisches System beschrieben, bei welchem Lichtanteile, die über die Reflexion an der Ophthalmoskoplinse bzw. der Hornhaut in die Beobachtungsapertur gelangen könnten, mittels an geeigneter Stelle im Strahlengang angeordneten ”Schwarzpunktplatten”, welche in definierter Art und Weise mit lichtabsorbierenden Schichten belegt sind, ausgeblendet. Für diese Art der Reflexunterdrückung hat sich die Bezeichnung ”Antireflexpunkt-Objektiv” eingebürgert.
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Ein Nachteil dieses Konzeptes ist die Nähe des Antireflexpunktes zur Leuchtfeldblende. Die Absorption einzelner Lichtanteile kann als ungleichmäßige Ausleuchtung des Augenhintergrundes sichtbar werden, es treten ringförmige Schatten auf, welche den Bildeindruck verschlechtern und damit die Auswertung durch den Augenarzt behindern.
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Eine andere Lösung ist in
US 4,730,910 A beschrieben. Dabei wird auf die Ausblendung bestimmter Lichtanteile innerhalb der Beleuchtungsoptik verzichtet. An Stelle der Ophthalmoskoplinse wird ein mehrlinsiges Objektiv verwendet, dessen Linsen so gegeneinander verkippt sind, dass die direkten Reflexe an den Glas-Luft-Flächen nicht in die Apertur der Beobachtung gelangen. Dazu liegen die optischen Achsen der Linsen gemeinsam mit der optischen Achse des Beobachtungsstrahlenganges in einer Ebene. Diese Lösung erfordert einen erheblichen Aufwand für die mechanischen Fassungen und weist erhebliche Probleme bei der Korrektion der Abbildungsfehler auf. Die
US 4,415,239 A zeigt eine ähnliche Lösung.
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In der
EP 1 611 473 B1 wird ein weiteres mehrlinsiges Objektiv einer Funduskamera beschrieben, dessen Linsen ebenfalls gegeneinander verkippt sind, um entstehende Reflexe an den optischen Flächen wirksam aus dem Abbildungsstrahlengang auszublenden und eine hohe Abbildungstreue zu gewährleisten. Die Verkippung der Linsen in zwei, senkrecht aufeinander stehenden Ebenen bewirkt die Angleichung der Abbildungsmaßstäbe für zwei senkrecht aufeinander stehende Schnitte, so dass die Bilder weniger verzerrt werden und die Abbildung an Ähnlichkeit gewinnt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Funduskamera zu entwickeln, mit der die Nachteile der nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen behoben werden und die bei einer hohen Empfindlichkeit eine sehr gute Bildqualität gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Funduskamera mit konzentrischer Pupillenteilung zwischen Beleuchtungs- und Beobachtungsstrahlengang, bestehend aus einer Beleuchtungsquelle mit einer Beleuchtungsoptik, einer Ophthalmoskoplinse, einer Abbildungsoptik, einem Bildsensor und einer Steuer- und Auswerteeinheit, dadurch gelöst, dass zur Umlenkung des Beobachtungsstrahlenganges optische Elemente mit unterschiedlichen Abmessungen und/oder Formen vorhanden sind, die wahlweise in den Strahlengang eingebracht werden können und dass zwischen der Beleuchtungsquelle und der Beleuchtungsoptik eine Vorrichtung zur Realisierung unterschiedlicher Leuchtringgeometrien angeordnet ist.
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Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funduskamera mit konzentrischer Pupillenteilung zwischen Beleuchtungs- und Beobachtungsstrahlengang zur augenheilkundlichen Diagnostik, mit der fotografische Aufnahmen der hinteren Augenabschnitte angefertigt werden, um krankhafte Veränderungen sichtbar zu machen und zu dokumentieren. Die sowohl für mydriatische und auch für non-mydriatische Messverfahren geeignete Funduskamera liefert fotografische Aufnahmen der hinteren Augenabschnitte mit gleichbleibend, sehr gute Bildqualität.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:
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1: die Prinzipskizze einer Funduskamera mit variabler Apertur,
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2: die Prinzipskizze einer Abschattungsblende für das Halteelement des Umlenkspiegels,
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3: Abschattung von Streulicht durch den Spiegel und Strahlfalle für Streulichtkegel,
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4: zusätzliche Abschattungsblenden zur Abdeckung der Spiegel- oder Prismenkanten und
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5: ein Prismenspiegel mit Abschattungsblenden.
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Die erfindungsgemäße Funduskamera mit konzentrischer Pupillenteilung zwischen Beleuchtungs- und Beobachtungsstrahlengang besteht aus einer Beleuchtungsquelle mit einer Beleuchtungsoptik, einer Ophthalmoskoplinse, einer Abbildungsoptik, einem Bildsensor sowie einer Steuer- und Auswerteeinheit, wobei zur Umlenkung des Beobachtungsstrahlenganges optische Elemente mit unterschiedlichen Abmessungen und/oder Formen vorhanden sind, die wahlweise in den Strahlengang eingebracht werden können und zwischen der Beleuchtungsquelle und der Beleuchtungsoptik eine Vorrichtung zur Realisierung unterschiedlicher Leuchtringgeometrien angeordnet ist.
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Die vorgeschlagene Lösung beschreibt ein Konzept, dass eine variable Apertur an einer klassischen Weitfeld-Funduskamera mit Antireflexpunkten ermöglicht, so dass sowohl mydriatische als auch non-mydriatische Messverfahren mit deren spezifischen Vorteilen anwendbar sind.
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In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung sind die optischen Elemente zur Umlenkung des Beobachtungsstrahlenganges Spiegel oder Prismen, deren Halteelemente so ausgebildet und angeordnet sind, dass an ihnen entstehendes Reflexlicht nicht in den Beobachtungsstrahlengang gelangt.
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Die Spiegel oder Prismen mit verschiedenen Abmessungen und/oder Formen können wahlweise eingeschwenkt werden ohne die Abbildungsqualität der Antireflexpunkte auf die optischen Grenzflächen der Ophthalmoskoplinse zu beeinträchtigen. Die unterschiedlichen Geometrien der wahlweise in den Beobachtungsstrahlengang einschwenkbaren Spiegel repräsentieren dabei die verschiedenen Aperturen des Beobachtungsstrahlengangs.
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Hierzu zeigt die 1 die Prinzipskizze einer Funduskamera mit variabler Apertur. Ausgehend von der Beleuchtungsquelle 1 wird der Beleuchtungsstrahl 2 über die, aus einer Ringblende 3 und einer Beleuchtungslinse 4 bestehende Beleuchtungsoptik, eine ARP-Linse (Antireflexpunktlinse) 5 und die Ophthalmoskoplinse 6 auf das (nicht dargestellte) Auge abgebildet. Das vom Auge reflektierte Licht wird als Beobachtungsstrahl 7 über den Spiegel 8 umgelenkt bzw. ausgeblendet und auf einen (nicht dargestellten) Bildsensor abgebildet.
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Eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die zwischen der Beleuchtungsquelle und der Beleuchtungsoptik angeordnete Vorrichtung zur Realisierung unterschiedlicher Leuchtringgeometrien eine variable Ringblende bzw. unterschiedliche, wahlweise in den Strahlengang einbringbare Ringblenden sind.
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Optional kann der Innen- und/oder Außendurchmesser des Beleuchtungsrings ebenfalls variabel geändert werden ohne die Abbildungsqualität der Antireflexpunkte auf die optischen Grenzflächen der Ophthalmoskoplinse zu beeinträchtigen.
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Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die jeweilige Einstellung der Beleuchtungsringgeometrie auf die jeweilige Geometrie des Umlenkspiegels im Beobachtungsstrahlengang so abgestimmt ist, dass keine Reflexe des Beleuchtungslichts von der Cornea in den Beleuchtungsstrahlengang fallen.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass in der konjugierten Ebene der Halteelemente der Spiegel oder Prismen vor der jeweiligen Ringblende eine Abschaffungsblende angeordnet ist, um die Beleuchtung der Halteelemente zu verhindern. Es ist aber auch möglich, dass die Ringblende über eine Aussparung verfügt, die verhindert, dass das Halteelement beleuchtet wird. Dadurch kann vermieden werden, dass an ihnen entstehendes Reflexlicht bzw. Streulicht in den Beobachtungsstrahlengang gelangt.
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Die 2 zeigt die Prinzipskizze einer Abschattungsblende für das Halteelement des Umlenkspiegels. Hierbei sind die Ringblende 3 mit der Aussparung 9, als auch das Halteelement 10 für den Spiegel 8 im Detail dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber wurde die Ringblende 3 dunkel und deren Aussparung 9 hell dargestellt. Der Spiegel 8 weist eine hellgraue Färbung auf.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Halteelemente der Spiegel oder Prismen möglichst dünn und/oder aus transparentem Material ausgebildet.
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Es ist aber auch möglich, wie in 3 dargestellt, den Streulichtkegel 11 durch den Spiegel 8 selbst und zusätzliche Strahlfallen 12 so abzuschatten, dass kein Streulicht in den Beobachtungsstrahl 7 gelangt.
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Dabei kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn die als optische Elemente zur Umlenkung des Beobachtungsstrahlenganges verwendeten Spiegel oder Prismen so ausgebildet sind, dass an ihren nicht verwendeten Flächen und Kanten kein Reflex- bzw. Streulicht entsteht.
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Dazu können die Spiegel oder Prismen über Abschattungsblenden verfügen, die an den nicht verwendeten Flächen und Kanten befestigt sind und vorzugsweise optisch schwarz ausgeführt sind, damit ein Maximum an Licht absorbiert wird.
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Hierzu zeigt die 4 zusätzliche Abschattungsblenden 13, die die Kanten des Spiegels 8 abdecken. Diese sind so ausgerichtet, dass der Beleuchtungsstrahl 7 nicht beeinträchtigt wird.
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Die 5 zeigt hingegen einen Prismenspiegel 14 mit entsprechenden Abschattungsblenden 15, die ebenfalls so ausgerichtet sind, dass der Beleuchtungsstrahl 7 nicht beeinträchtigt wird.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Halteelemente der Spiegel oder Prismen der Auskoppelrichtung des Beobachtungsstrahlenganges gegenüberliegend angeordnet sind, wobei der Beobachtungsstrahlenganges vorzugsweise nach unten erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass sich möglichst wenig Staub auf den Spiegeln ansammeln kann.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung werden zur Reflexunterdrückung im Beleuchtungs- und Beobachtungsstrahlengang Schwarzpunktplatten angeordnet, die wahlweise in den Strahlengang eingebracht werden können.
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Bei der erfindungsgemäßen Funduskamera mit konzentrischer Pupillenteilung zwischen Beleuchtungs- und Beobachtungsstrahlengang sind in Abhängigkeit der zur Umlenkung des Beobachtungsstrahlenganges benutzten Abmessung und/oder Form des optischen Elementes sowie der benutzten Leuchtringgeometrie der zwischen der Beleuchtungsquelle und der Beleuchtungsoptik vorhandenen Vorrichtung sowohl mydriatische als auch non-mydriatische Messprinzipien anwendbar.
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Mit der erfindungsgemäßen Funduskamera mit konzentrischer Pupillenteilung zwischen Beleuchtungs- und Beobachtungsstrahlengang wird eine Lösung zur Verfügung gestellt, mit der die Nachteile der nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen behoben werden und die bei einer hohen Empfindlichkeit eine sehr gute Bildqualität gewährleistet.
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Die vorgeschlagene Lösung realisiert erstmals eine Funduskamera in Form eines Kombigeräts, mit dem sowohl mydriatische als auch non-mydriatische Messprinzipien mit deren spezifischen Vorteilen anwendbar sind.
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Bei der klassischen Funduskamera werden die Antireflexpunkte über den Lochspiegel auf die optischen Grenzflächen der Ophthalmoskoplinse abgebildet. Der Lochspiegels stellt in der klassischen Funduskamera sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit und Langzeitstabilität der Justierung. Dem entsprechend ist das Einbringen von unterschiedlichen Lochspiegeln in den Strahlengang technisch nur mit sehr hohem Aufwand möglich.
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Durch das Abwinkeln des Beobachtungsstrahlenganges anstelle des Anwinkelns des Beleuchtungsstrahlenganges erfolgt die Abbildung der Antireflexpunkte des Beleuchtungsstrahlenganges nicht mehr über den Lochspiegel, der damit entfällt und durch einen einfachen Spiegel nun im Beobachtungsstrahlengang ersetzt werden kann.
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Dadurch, dass der Spiegel nur den Beobachtungsstrahlengang auskoppelt, sind die Anforderungen an dessen mechanische Positioniergenauigkeit nicht so hoch wie für den Lochspiegel bei der klassischen Funduskamera.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3519442 A1 [0014]
- US 4730910 A [0016]
- US 4415239 A [0016]
- EP 1611473 B1 [0017]
