DE102012019468A1 - Device for determining cornea curvature of eye, has image recording unit and control and evaluation unit which is connected to illumination source and image pickup unit, so that telecentric aperture of swivel is varied - Google Patents

Device for determining cornea curvature of eye, has image recording unit and control and evaluation unit which is connected to illumination source and image pickup unit, so that telecentric aperture of swivel is varied Download PDF

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DE102012019468A1
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eye
telecentric
illumination source
illumination
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DE201210019468
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Matthias Reich
Rico Fuchs
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Carl Zeiss Meditec AG
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Carl Zeiss Meditec AG
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    • A61B3/14Arrangements specially adapted for eye photography

Abstract

The device has light source which collimates structured lighting. An illumination source performs planar illumination of an eye (1). The illumination source is provided with a detection beam path that is provided with an aperture stop (2), a lens (3) and a telecentric aperture (4). An image recording unit and a control and evaluation unit is connected to the illumination source and the image pickup unit (5), so that the telecentric aperture of swivel is varied. An independent claim is included for method for determining cornea curvature of eye.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lösung zur Ermittlung der Krümmungseigenschaften der Hornhaut eines Auges mittels topographischer oder keratometrischer Messung, sowie zur Registrierung der Messung.The present invention relates to a solution for determining the curvature properties of the cornea of an eye by means of topographical or keratometric measurement, as well as to register the measurement.
  • Die Vermessung der Hornhaut, d. h. deren Krümmungseigenschaften, wird auch als Keratometrie bezeichnet und erfolgt z. B. mit Hilfe eines sogenannten Ophthalmometers (auch Keratometers). Eine besondere Form der Keratometrie ist die Topometrie. Gemessen werden hier die Krümmungsradien zentral und peripher. Auf Grund dieser Messungen kann eine Kontaktlinsenanpassung erfolgen. Mit den zentralen Werten aus Keratometrie oder Topometrie wird der Flächenverlauf der Hornhautoberfläche beschrieben. Neben der Kontaktlinsenanpassung dient die Keratometrie vor allem auch zur Diagnose von irregulären Verformungen insbesondere Keratokonus und zur Berechnung einer Intraokularlinse.The measurement of the cornea, d. H. whose curvature properties, is also referred to as keratometry and z. B. with the aid of a so-called ophthalmometer (keratometer). A special form of keratometry is topometry. Measured here are the radii of curvature central and peripheral. Based on these measurements, a contact lens fitting can be made. The central values of keratometry or topometry are used to describe the course of the surface of the cornea. In addition to the adaptation of contact lenses, keratometry is used primarily for the diagnosis of irregular deformations, in particular keratoconus, and for the calculation of an intraocular lens.
  • Die Oberflächenvermessung der Hornhaut des menschlichen Auges erweist sich dahingehend schwierig, da die Hornhaut transparent ist und sichtbares Licht nicht in nennenswertem Maße rückgestreut wird.The surface measurement of the cornea of the human eye proves to be difficult, since the cornea is transparent and visible light is not backscattered to any significant extent.
  • Die Hornhaut (Kornea) ist der vorderste Abschnitt des Auges und weist eine nach vorn gewölbte, spezifische Geometrie auf. Um diese geometrische Form der Hornhautvorderfläche in ihrer Gesamtheit zu erfassen, bedient man sich der Topographie. Die Vorderflächenform kann dabei variieren, wobei zwei der wichtigsten und auch allgemein bekanntesten die sphärische (kugelförmig) und die astigmatische (verkrümmte) Hornhaut sind.The cornea (cornea) is the foremost part of the eye and has a convex, specific geometry. To capture this geometric shape of the anterior corneal surface in its entirety, one makes use of the topography. The front surface shape may vary, with two of the most important and well-known being the spherical (spherical) and the astigmatic (curved) cornea.
  • Mit ihrer Brechkraft von über 40 Dioptrien ist die Hornhaut ein maßgeblicher Faktor für die Brechung des in das Auge einfallenden Lichtes. Die Brechkraft der Hornhaut hängt hierbei vorrangig von dem hohen Brechzahlsprung, der Form der Hornhautoberfläche und insbesondere ihrer Kurvatur ab. Die Bestimmung der Form der Hornhautoberfläche ist insbesondere bei den folgenden Einsatzbereichen von größter Wichtigkeit:
    • • Katarakt-Chirurgie, in Verbindung mit Reduktion des Astigmatismus,
    • • Kontaktlinsenanpassung,
    • • Erkennung eines Keratokonus,
    • • korneale Bestimmung des Astigmatismus,
    • • refraktive Chirurgie und
    • • Anpassung einer geeigneten Brille.
    With a refractive power of more than 40 diopters, the cornea is a significant factor in the refraction of the light entering the eye. The refractive power of the cornea depends primarily on the high refractive index jump, the shape of the corneal surface and in particular its curvature. The determination of the shape of the corneal surface is particularly important in the following areas of application:
    • Cataract surgery, combined with astigmatism reduction,
    • • contact lens fitting,
    • • detection of keratoconus,
    • • corneal determination of astigmatism,
    • • refractive surgery and
    • • Adaptation of suitable glasses.
  • Bei den chirurgischen Anwendungen ist die Bestimmung der Oberflächenform der Kornea eines Auges sowohl vor als auch nach dem chirurgischen Eingriff wichtig, da die Oberflächenform zur Erkennung von anomalen oder abnormen Formen der Hornhaut geeignet ist.In surgical applications, the determination of the surface shape of the cornea of an eye is important both before and after surgery because the surface shape is suitable for detecting abnormal or abnormal forms of the cornea.
  • Verfahren zur Vermessung der Hornhautoberflächenform mit Hilfe so genannter Keratometer oder Keratographen ist nach dem Stand der Technik seit langem bekannt. Die auf die Hornhaut abgebildeten konzentrischen Ringe der Placidoscheibe werden durch den Tränenfilm der Hornhaut reflektiert und mit einer Kamera aufgenommen und ausgewertet. In Abhängigkeit der Kurvatur der Hornhaut ist das von der Kamera detektierte reflektierte Ringmuster verzerrt. Um aus diesen Reflexionssignalen eine Bestimmung der Kurvatur zu erhalten, müssen die Verzerrungen der Ringe mit einer bekannten Form verglichen werden, die üblicherweise als eine Kugel mit einem Radius von 7,8 mm gewählt ist. Eine derartige Lösung ist beispielsweise in der Schrift US 4,685,140 A beschrieben.A method for measuring the corneal surface shape with the aid of so-called keratometers or keratographs has long been known in the prior art. The concentric rings of the Placido disk, which are shown on the cornea, are reflected by the tear film of the cornea and recorded and evaluated with a camera. Depending on the curvature of the cornea, the reflected ring pattern detected by the camera is distorted. In order to obtain a determination of the curvature from these reflection signals, the distortions of the rings must be compared with a known shape, which is usually chosen as a sphere with a radius of 7.8 mm. Such a solution is for example in the Scriptures US 4,685,140 A described.
  • Die US 4,660,946 A beschreibt eine Lösung zur Formvermessung der Kornea, die auf einer scheibenförmigen Fresnel-Zylinderlinse basiert. Zur Projektion der Ringstruktur auf das Auge wird jeder Ring der Fresnel-Zylinderlinse einzeln, ringförmig mittels Ring-Zylinderlinsen beleuchtet. Durch die scheibenförmige Struktur wird zum einen die Anzahl der realisierbaren Ringe begrenzt und zum anderen lässt sich mit zunehmender Anzahl der Ringe diese Art der Beleuchtung nur noch schwer realisieren.The US 4,660,946 A describes a corneal shape measurement solution based on a disk-shaped Fresnel cylindrical lens. To project the ring structure onto the eye, each ring of the Fresnel cylindrical lens is individually illuminated annularly by means of ring cylindrical lenses. On the one hand, the number of rings that can be realized is limited by the disc-shaped structure, and on the other hand, with increasing number of rings, this type of illumination can only be realized with difficulty.
  • In den Schriften US 6,575,573 B2 und US 6,692,126 B1 werden Lösungen zu Ophthalmometern (auch Keratometern) beschrieben, die durch Spalt-Beleuchtungseinheiten ergänzt sind. Während die Abbildung von Placidoring-Systemen zur Messung der Oberflächenkrümmung der Hornhaut des Auges vorgesehen ist, werden mit der Spalt-Beleuchtungseinheit Schnittbilder des Auges erzeugt, aus denen die Dicke der Hornhaut des Auges bestimmt werden kann. Im Ergebnis dieser Kombination kann ein Hornhaut-Dicken-Profil ermittelt werden.In the scriptures US 6,575,573 B2 and US Pat. No. 6,692,126 B1 solutions to ophthalmometers (also known as keratometers) are described, which are supplemented by slit illumination units. While the imaging of placidoring systems for measuring the surface curvature of the cornea of the eye is provided, the gap illumination unit generates sectional images of the eye, from which the thickness of the cornea of the eye can be determined. As a result of this combination, a corneal thickness profile can be determined.
  • Auch das in der noch nicht veröffentlichten Schrift DE 10 2011 102 355.4 beschriebene System zur Bestimmung der Topographie der Kornea eines Auges sieht die Verwendung eines Elementes mit Fresnel-Struktur zur Erzeugung von Ringen. Das Element ist hierbei allerdings ein gefresneltes Axicon mit ringförmigen Strukturen unterschiedlicher Radien, welches vollflächig mit ringförmig, ebenen Wellen beleuchtet wird.Also in the not yet published font DE 10 2011 102 355.4 described system for determining the topography of the cornea of an eye provides the use of an element with Fresnel structure for the generation of rings. However, the element here is a fused axicon with ring-shaped structures of different radii, which is illuminated over its entire surface with ring-shaped, plane waves.
  • Von dem gefresnelten Axicon werden statt einer ”kegelförmig” ebenen Welle, pro Facette viele in beide Raumrichtungen kollimierte Teilwellen erzeugt, so dass sich im Detektorbild ringförmige Punkteketten ergeben. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der facettierten Strukturen ist, dass stark asphärische Flächen vermessen werden können, was beispielsweise die Möglichkeit bietet, sehr starke Zylinderfehler in der Größenordnung von 15 dpt zu vermessen.Instead of a "cone-shaped" plane wave, many of the collimated partial waves are generated per facet from the contoured axicon, so that ring-shaped point chains result in the detector image. Another important advantage of the faceted structures is that strongly aspherical surfaces can be measured, which for example, offers the possibility to measure very strong cylinder errors in the order of 15 dpt.
  • Weitere keratometrische Messanordnungen sind beispielsweise in den Schriften DE 197 26 291 A1 und DE196 36 472 A1 beschrieben. Beide Anordnungen basieren auf der Beleuchtung der Kornea mit parallelen Lichtbündeln, die Strukturen wie z. B. Punkt- oder Ringmuster erzeugen. Anhand der bekannten Eigenschaften von Beleuchtungs- und Detektionsoptiken können Krümmungsradien der Hornhaut ermittelt werden. Von Vorteil bei diesen Systemen ist die kollimierte Beleuchtung (aus dem unendlichen), welche zusammen mit einer telezentrischen Detektion die Abbildung auf dem Detektor unabhängig von der Entfernung des Objektes vom Messgerät macht. Bevorzugt werden zur Beleuchtung Wellenlängen im Infrarotbereich verwendet, damit der Patient nicht von der Fixation abgelenkt wird.Further keratometric measuring arrangements are, for example, in the publications DE 197 26 291 A1 and DE196 36 472 A1 described. Both arrangements are based on the illumination of the cornea with parallel light beams, the structures such. B. generate dot or ring pattern. Curvature radii of the cornea can be determined on the basis of the known properties of illumination and detection optics. An advantage of these systems is the collimated illumination (from the infinite), which together with a telecentric detection makes the imaging on the detector independent of the distance of the object from the measuring device. Wavelengths in the infrared range are preferably used for illumination, so that the patient is not distracted from the fixation.
  • Die Bestimmung der Form der Hornhautoberfläche und insbesondere ihrer Kurvatur stellt jedoch nur einen wesentlichen Faktor für die o. g. Einsatzbereiche dar. Fast genauso wichtig ist die Zuordnung der Messwerte zur Ausrichtung des Auges während der Messung. Diese Zuordnung wird auch Registrierung genannt und ist insbesondere für chirurgische Eingriffe am Auge von Bedeutung. Nur durch eine exakte Registrierung der ermittelten Oberflächenform der Kornea kann sichergestellt werden, dass die richtigen Stellen der Hornhaut behandelt werden.The determination of the shape of the surface of the cornea and in particular its curvature, however, only represents a significant factor for the o. G. Areas of application. Almost equally important is the assignment of the measured values to the orientation of the eye during the measurement. This assignment is also called registration and is particularly important for surgical procedures on the eye. Only by an exact registration of the ascertained surface shape of the cornea can it be ensured that the right places of the cornea are treated.
  • Die Schriften US 6,702,806 B2 und US 7,815,631 B2 beschreiben Systeme zur Ausrichtung bzw. Registrierung von Diagnosedaten eines Auges zum Zeitpunkt einer ersten Messung mit dem Auge zum Zeitpunkt einer zweiten Messung oder einer OP. Die Orientierung des Auges während einer ersten Messung wird dabei anhand vorbestimmter Augenmerkmale erkannt. Anhand dieser vorgebestimmten Augenmerkmale wird die Orientierung des Auges während einer zweiten Messung bzw. während einer Operation mit der Orientierung des Auges während der ersten Messung verglichen. Dabei ist es möglich, eine Veränderung der Orientierung entsprechend zu berechnen und gegebenenfalls für einen chirurgischen Eingriff am Auge zu korrigieren. Als Augenmerkmal zur Bestimmung der Orientierung des Auges werden limbusnahe, extrakorneale Strukturen, wie sklerale Blutgefäße, verwendet. Bevorzugt werden Wellenlängen im Grünbereich verwendet, da das Blut der skleralen Gefäße hier besonders gut absorbiert.The writings US 6,702,806 B2 and US 7,815,631 B2 describe systems for aligning or registering diagnostic data of an eye at the time of a first measurement with the eye at the time of a second measurement or an OP. The orientation of the eye during a first measurement is detected using predetermined eye features. On the basis of these predetermined eye features, the orientation of the eye during a second measurement or during an operation is compared with the orientation of the eye during the first measurement. It is possible to calculate a change in the orientation accordingly and, if necessary, to correct for a surgical procedure on the eye. As an eye-sight to determine the orientation of the eye limbusnahe, extra-corneal structures, such as scleral blood vessels, are used. Wavelengths in the green area are preferably used, since the blood of the scleral vessels absorbs particularly well here.
  • Die zuvor beschriebenen Systeme zur Krümmungsmessung der Kornea arbeiten mit telezentrischer Abbildung, d. h. es werden nur die Strahlenbündel durch die Telezentrieblende gelassen, deren Hauptstrahl parallel zur optischen Achse verläuft. Das ist nur mit entsprechend kleiner Öffnung der Telezentrieblende möglich.The corneal curvature measurement systems described above operate with telecentric imaging, i. H. only the beams are left through the telecentric end, whose main beam is parallel to the optical axis. This is only possible with a correspondingly small opening of the telecentric screen.
  • Der refraktiv wirksame Bereich am Auge ist die zentrale optische Zone. Beachtet man Standardpupillenmaße und Vertex-Pupillenverschiebung, so hat der für die Messung interessierende zentrale Bereich einen Durchmesser von ca. 8–9 mm. Eine Beleuchtung dieser Zone ist ebenfalls nur zentral, also nahe der optischen Achse möglich, was die Auskopplung der Beobachtungsstrahlung aufgrund von Platzproblemen entsprechend erschwert.The refractive effective area on the eye is the central optical zone. Observing standard pupil dimensions and vertex-pupil displacement, the central region of interest for the measurement has a diameter of about 8-9 mm. An illumination of this zone is also only possible centrally, ie near the optical axis, which complicates the decoupling of the observation radiation due to space problems accordingly.
  • Die o. g. Systeme zur Registrierung verwenden Strukturen, die im Sklerabereich in Limbusnähe und damit außerhalb der Kornea liegen. Das bedeutet, dass der notwendige Bildbereich sowohl lateral als auch axial verschieden zum zentralen Bereich der Kornea ist, denn die Skleraebene liegt etwa 3 mm hinter der Korneaebene, der limbusnahe Sklerabereich ist etwa bei > 11 mm Durchmesser.The o. G. Systems for registration use structures that lie near the limb in the sclera area and thus outside the cornea. This means that the necessary image area is laterally as well as axially different from the central area of the cornea, because the sclera plane lies about 3 mm behind the corneal plane, the limb-near sclera area is approximately> 11 mm in diameter.
  • Das System zur Registrierung, welches äußere Bildausschnitte verwendet, steht damit im Gegensatz zur Telezentrischen Optik, die mit kleiner Blende zentrale Bereiche abbilden soll. Mit der telezentrischen Optik können deshalb nicht immer äußere Bildbereiche erfasst werden, welche aber zur späteren Registrierung der Messdaten zum Auge erforderlich sind.The system for registration, which uses external image sections, is thus in contrast to the telecentric optics, which is intended to image central areas with a small aperture. With the telecentric optics it is therefore not always possible to detect external image areas, which are necessary for later registration of the measurement data to the eye.
  • Bei den Lösungen des Standes der Technik werden deshalb oft sequentielle Aufnahmen der einzelnen Bereiche gemacht, wobei unterschiedliche Objektive Verwendung finden. Dabei ist zu beachten, dass Augenbewegungen auftreten können, die zu Fehlern bei der Registrierung führen. Deshalb sollte bei sequentieller Aufnahme die Umschaltzeit so klein wie möglich sein. Nachteilig wirkt sich in diesem Zusammenhang allerdings aus, dass die Verwendung von Objektivwechslern zu komplexeren und teureren Systemen führen. Außerdem sind Objektivwechsler mit mehreren Linsensystemen auch groß und schwer, so dass schnelle Umschaltungen gar nicht möglich sind.In the solutions of the prior art therefore often sequential images of the individual areas are made, with different lenses are used. It should be noted that eye movements can occur that lead to errors in the registration. Therefore, with sequential recording, the switching time should be as small as possible. A disadvantage in this context, however, is that the use of lens changers lead to more complex and expensive systems. In addition, lens changer with multiple lens systems are also large and heavy, so that fast switching is not possible.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur registrierten Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges zu entwickeln, die die Nachteile der Lösungen des Standes der Technik beseitigt und dabei für die sequentiellen Aufnahmen eine möglich geringe Umschaltzeit gewährleistet, um fehlerhafte Messungen infolge Augenbewegungen zu vermeiden.It is an object of the present invention to develop a registered corneal curvature determination solution that overcomes the disadvantages of the prior art solutions while providing a low switching time for sequential acquisitions to accommodate erroneous eye movement measurements avoid.
  • Diese Aufgabe wird mit der erfinderischen Vorrichtung zur registrierten Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges, bestehend aus einer ersten Beleuchtungsquelle zur kollimierten, strukturierten Beleuchtung und einer zweiten Beleuchtungsquelle zur flächigen Beleuchtung eines Auges, einem Detektionsstrahlengang, in dem ausgehend vom Auge eine Öffnungsblende, ein Objektiv, eine Telezentrieblende und eine Bildaufnahmeeinheit angeordnet sind, sowie einer Steuer- und Auswerteeinheit, die Verbindungen zu den beiden Beleuchtungsquellen und der Bildaufnahmeeinheit aufweist, dadurch gelöst, dass die Telezentrieblende schwenkbar oder als Dichroit oder deren Blendenöffnung variabel ausgeführt ist.This object is achieved with the inventive apparatus for the registered determination of the curvature of the cornea of an eye, consisting of a first illumination source for collimated, structured illumination and a second Illumination source for flat illumination of an eye, a detection beam path in which, starting from the eye, an aperture stop, an objective, a telecentric aperture and an image acquisition unit are arranged, and a control and evaluation unit which has connections to the two illumination sources and the image acquisition unit, in that the telecentricity aperture is pivotable or variably configured as a dichroic or its diaphragm opening.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Auge von einer ersten Beleuchtungsquelle mit kollimiertem, strukturiertem Licht oder von einer zweiten Beleuchtungsquelle flächig beleuchtet und das vom Auge reflektierte Licht über eine Öffnungsblende, ein Objektiv, eine Telezentrieblende auf eine Bildaufnahmeeinheit abgebildet und an eine Steuer- und Auswerteeinheit übertragen. In Abhängigkeit von der verwendeten Beleuchtungsquelle wird die Telezentrieblende in den Strahlengang ein- oder aus diesem ausgeschwenkt bzw. deren Blendenöffnung variiert, um entweder die Krümmung der Hornhaut des Auges oder deren Registrierung zu bestimmen. Im Gegensatz dazu kann eine als Dichroit ausgeführte Telezentrieblende im Strahlengang verbleiben.According to the method of the invention, the eye is illuminated in area by a first illumination source with collimated, structured light or by a second illumination source and the light reflected by the eye is imaged onto an image acquisition unit via an aperture stop, an objective, a telecentric aperture and transmitted to a control and evaluation unit , Depending on the illumination source used, the telecentric screen is swiveled in or out of the beam path or its aperture is varied in order to determine either the curvature of the cornea of the eye or its registration. In contrast, a telecentric screen designed as a dichroic can remain in the beam path.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention the object is solved by the features of the independent claims. Preferred developments and refinements are the subject of the dependent claims.
  • Die erfinderische Lösung ist insbesondere für keratometrische Messanordnungen vorgesehen, um neben der Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges auch eine Registrierung der Messwerte vornehmen zu können, ohne dass mögliche Augenbewegungen zwischen den Aufnahmen zu fehlerhaften Registrierungen führen.The inventive solution is provided in particular for keratometric measuring arrangements, in addition to the determination of the curvature of the cornea of an eye to make a registration of the measured values can, without possible eye movements between recordings lead to incorrect registrations.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dazu zeigen die:The invention will be described in more detail below with reference to exemplary embodiments. These show:
  • 1: den Detektionsstrahlengang der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges, 1 : the detection beam path of the device according to the invention for determining the curvature of the cornea of an eye,
  • 2: den Detektionsstrahlengang der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Registrierungsdaten ohne Telezentrieblende, 2 : the detection beam path of the device according to the invention for determining registration data without telecentric aperture,
  • 3: den Detektionsstrahlengang der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Registrierungsdaten mit Telezentrieblende und 3 : the detection beam path of the device according to the invention for determining registration data with telecentric aperture and
  • 4: den Detektionsstrahlengang der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dichroitischer Telezentrieblende zur gleichzeitigen Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges sowie deren Registrierungsdaten. 4 : The detection beam path of the device according to the invention with a dichroic telecentric aperture for the simultaneous determination of the curvature of the cornea of an eye and its registration data.
  • Erfindungsgemäß dient die Lösung der Diagnose von Krümmungseigenschaften der Hornhaut eines Auges und der Ermittlung von Registrierungsdaten zur späteren Ausrichtung.According to the invention, the solution is used for the diagnosis of curvature properties of the cornea of an eye and the determination of registration data for later alignment.
  • Während die Diagnosedaten des zentralen Korneabereiches bei kollimierter strukturierter Beleuchtung telezentrisch aufgenommen werden, erfolgt die sequentielle Erfassung der Registrierungsdaten des äußeren Sklerabereiches nichttelezentrisch.While the diagnostic data of the central corneal area are recorded telecentrically in collimated structured illumination, the sequential acquisition of the registration data of the external sclera area is non-telecentric.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur registrierten Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges besteht aus einer ersten Beleuchtungsquelle zur kollimierten, strukturierten Beleuchtung und einer zweiten Beleuchtungsquelle zur flächigen Beleuchtung eines Auges, einem Detektionsstrahlengang, in dem ausgehend vom Auge eine Öffnungsblende, ein Objektiv, eine Telezentrieblende und eine Bildaufnahmeeinheit angeordnet sind, sowie einer Steuer- und Auswerteeinheit, die Verbindungen zu den beiden Beleuchtungsquellen und der Bildaufnahmeeinheit aufweist. Dabei ist erfindungswesentlich, dass die Telezentrieblende schwenkbar oder als Dichroit oder deren Blendenöffnung variierbar ausgeführt ist.The device according to the invention for the registered determination of the curvature of the cornea of an eye consists of a first illumination source for collimated, structured illumination and a second illumination source for planar illumination of an eye, a detection beam path in which, starting from the eye, an aperture stop, a lens, a telecentric aperture and a Image recording unit are arranged, and a control and evaluation unit having connections to the two illumination sources and the image pickup unit. It is essential to the invention that the Telezentrieblende is designed to be pivotable or variable as a dichroic or the aperture.
  • Während die erste Beleuchtungsquelle zur kollimierten, strukturierten Beleuchtung auf langwelligem, vorzugsweise infrarotem Licht basiert, verwendet die zweite Beleuchtungsquelle zur flächigen Beleuchtung des Auges kurzwelliges, vorzugsweise grünes oder blaues Licht.While the first illumination source for collimated, structured illumination is based on long-wave, preferably infrared, light, the second illumination source for flat illumination of the eye uses short-wave, preferably green or blue light.
  • Die kollimierte, strukturierte Beleuchtung erfolgt dabei wie in den Systemen des Stands der Technik und kann Punkte, Ringe oder andere strukturierte Muster beinhalten. Wobei die Strukturierung durch Wellenlängenunterschiede, Formunterschiede, Rasterdichteunterschiede oder Intensitätsunterschiede erfolgen kann.The collimated, structured illumination is done as in the prior art systems and may include dots, rings or other patterned patterns. Wherein the structuring can be done by wavelength differences, shape differences, screen density differences or intensity differences.
  • Das im Detektionsstrahlengang zwischen Öffnungsblende und Telezentrieblende angeordnete Objektiv ist dabei bevorzugt so chromatisch korrigiert, dass die telezentrische Abbildung im infraroten Bereich und die nichttelezentrische Abbildung auf den Grün- oder Blaubereich optimiert ist. Die Verwendung der Beleuchtungswellenlänge für die nichttelezentrische Abbildung wird auf die jeweils verwendete Struktur bzw. das verwendete Merkmal des Auges angepasst.The objective arranged in the detection beam path between the aperture stop and the telecentric aperture is preferably chromatically corrected in such a way that the telecentric imaging in the infrared region and the non-telecentric imaging is optimized for the green or blue region. The use of the illumination wavelength for the non-telecentric imaging is adapted to the respectively used structure or the used feature of the eye.
  • Dabei ist die Verwendung von großen Wellenlängen für die Krümmungsmessung und von kleinen Wellenlängen für die Registriermessung von Vorteil, wobei die Dispersionskorrektur dabei so erfolgen muss, dass die größeren Wellenlängen kürzer fokussieren, damit o. g. Eigenschaften der abzubildenden Ebenen kompensiert werden.The use of large wavelengths for the curvature measurement and of small wavelengths for the registration measurement of Advantage, wherein the dispersion correction must be such that the larger wavelengths focus shorter, so that the above properties of the planes to be reproduced are compensated.
  • Erfindungsgemäß weist die Steuer- und Auswerteeinheit zusätzliche Verbindungen zu Stellelementen auf, die für die Realisierung der Schwenkbewegung bzw. der Durchmesservariation vorhanden sind. Außerdem ist die Bildaufnahmeeinheit so ausgebildet, dass sowohl zentrale, telezentrische Abbildungen der Kornea, als auch nichttelezentrische Abbildungen des äußeren Sklerabereiches bei unterschiedlichen Wellenlängen des Beleuchtungslichtes realisiert werden können.According to the invention, the control and evaluation unit has additional connections to adjusting elements which are present for the realization of the pivot movement or the diameter variation. In addition, the image acquisition unit is designed so that both central, telecentric images of the cornea and non-telecentric images of the outer sclera region can be realized at different wavelengths of the illumination light.
  • Zur telezentrischen Abbildung ist die Öffnung der Telezentrieblende so angepasst, dass nur schmale Kegel der parallelen Reflexionsstrahlen der strukturierten kollimierten Beleuchtung der zentralen Korneazone durch die Telezentrieblende gelassen werden. Die Blende ist klein gewählt.For telecentric imaging, the opening of the telecentric screen is adjusted so that only narrow cones of the parallel reflection beams of the structured collimated illumination of the central corneal zone are left through the telecentric end. The aperture is small.
  • Im Gegensatz dazu ist die Öffnung der Telezentrieblende zur nichttelezentrischen Abbildung groß gewählt, so dass die Randstrahlen auch des äußeren Gebietes mit den außerkornealen Strukturen noch abgebildet werden.In contrast, the aperture of the telecentric aperture for non-telecentric imaging is chosen to be large so that the marginal rays of the outer region with the extra-corneal structures are still imaged.
  • Während im Modus der Bestimmung der Korneakrümmung die Telezentrieblende die den Strahlengang begrenzende Blende darstellt, wird der Strahlengang im Modus der Bestimmung der Registrierung von der Öffnungsblende begrenzt.While in the mode of determining the grain curvature, the telecentric aperture represents the aperture bounding the beam path, the beam path is limited in the mode of determining the registration of the aperture stop.
  • Die Blendenöffnung der im Detektionsstrahlengang befindlichen Öffnungsblende ist während beider Messmodi unverändert. Erfindungsgemäß weist sie eine Blendenöffnung von 10 mm bis 25 mm, bevorzugt bis 20 mm und besonders bevorzugt bis 15 mm auf. Die Öffnungsblende muss dabei nicht unbedingt als separates optisches Element sondern kann auch in Form von Strahlbegrenzungen im Objektiv vorhanden sein.The aperture of the aperture stop located in the detection beam path is unchanged during both measurement modes. According to the invention, it has an aperture of 10 mm to 25 mm, preferably up to 20 mm and particularly preferably up to 15 mm. The aperture stop does not necessarily have to be present as a separate optical element but can also be present in the form of beam limitations in the objective.
  • Im Gegensatz dazu wird die Blendenöffnung der Telezentrieblende an den jeweiligen Messmodus angepasst. Dazu ist Telezentrieblende schwenkbar oder deren Blendenöffnung variierbar ausgeführt.In contrast, the aperture of the telecentric bezel is adapted to the respective measurement mode. For this telecentric pivot is pivotable or the aperture is made variable.
  • In einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die schwenkbare Telezentrieblende eine Blendenöffnung von < 13 mm, bevorzugt von < 9 mm und besonders bevorzugt von < 8 mm auf. So kann die Blendenöffnung beispielsweise, in Abhängigkeit von der verwendeten Optik, durchaus auch nur 5–6 mm im Durchmesser betragen. Diese schwenkbare Telezentrieblende wird zur Messung der Hornhautkrümmung in den Strahlengang eingeschwenkt und danach aus diesem entfernt.In a first embodiment of the device according to the invention, the pivotable telecentric screen has an aperture of <13 mm, preferably of <9 mm and particularly preferably of <8 mm. For example, depending on the optics used, the aperture can be as small as 5-6 mm in diameter. This pivoting telecentric bezel is pivoted to measure the corneal curvature in the beam path and then removed from this.
  • Hierzu zeigt die 1 den Detektionsstrahlengang der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges. Im Detektionsstrahlengang sind ausgehend vom Auge 1, eine Öffnungsblende 2, ein Objektiv 3, eine Telezentrieblende 4 und eine Bildaufnahmeeinheit 5 angeordnet, die mit einer nicht dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist. Die Telezentrieblende befindet sich zur Messung der Hornhautkrümmung im Detektionsstrahlengang.This shows the 1 the detection beam path of the device according to the invention for determining the curvature of the cornea of an eye. In the detection beam path are starting from the eye 1 , an aperture stop 2 , a lens 3 , a telecentric screen 4 and an image pickup unit 5 arranged, which is connected to a control and evaluation unit, not shown. The telecentric screen is located to measure the corneal curvature in the detection beam path.
  • Gemäß der 1 weist die im Detektionsstrahlengang angeordnete Telezentrieblende 4 für die telezentrische Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eine entsprechend kleine Blendenöffnung auf, wodurch eine große Schärfentiefe erreicht werden kann. Die kleine Blendenöffnung der Telezentrieblende 4 kann dadurch nur von den parallelen Hauptstrahlen passiert werden.According to the 1 has the telecentric aperture arranged in the detection beam path 4 for the telecentric determination of the curvature of the cornea on a correspondingly small aperture, whereby a large depth of field can be achieved. The small aperture of the telecentric screen 4 can only be passed by the parallel main rays.
  • Die 2 zeigt im Gegensatz dazu den Detektionsstrahlengang der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Registrierungsdaten ohne Telezentrieblende. Im Detektionsstrahlengang sind ausgehend vom Auge 1, eine Öffnungsblende 2, ein Objektiv 3 und eine Bildaufnahmeeinheit 5 angeordnet, die mit einer nicht dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist. Die Telezentrieblende wird zur Ermittlung von Registrierungsdaten aus dem Detektionsstrahlengang ausgeschwenkt.The 2 shows in contrast to the detection beam path of the device according to the invention for the determination of registration data without telecentric screen. In the detection beam path are starting from the eye 1 , an aperture stop 2 , a lens 3 and an image pickup unit 5 arranged, which is connected to a control and evaluation unit, not shown. The Telzentrieblende is swung to determine registration data from the detection beam path.
  • Gemäß der 2 ist im Detektionsstrahlengang für die Ermittlung von Registrierungsdaten keine Telezentrieblende angeordnet, wodurch außerkorneale Strukturen des äußeren Sklerabereiches abgebildet werden, da auch nicht parallele Hauptstrahlen aus den peripheren Randregion auf die Bildaufnahmeeinheit 5 gelangen.According to the 2 No telecentric aperture is arranged in the detection beam path for the determination of registration data, as a result of which aberrant structures of the outer sclera area are imaged, since non-parallel principal rays from the peripheral edge region are also imaged on the image acquisition unit 5 reach.
  • In einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Telezentrieblende so ausgebildet, dass deren kleinste Blendenöffnung < 13 mm, bevorzugt < 9 mm und besonders bevorzugt < 8 mm bzw. deren größte Blendenöffnung > 16 mm, bevorzugt > 13 mm und besonders bevorzugt > 11 mm ist. Diese Telezentrieblende mit variierbarer Blendenöffnung wird an den jeweiligen Messmodus angepasst. Während zur Messung der Hornhautkrümmung die kleinste Blendenöffnung gewählt wird, erfolgt die Messung der Registrierdaten bei Verwendung der größten Blendenöffnung.In a second embodiment of the device according to the invention, the telecentric aperture is designed so that its smallest aperture opening <13 mm, preferably <9 mm and particularly preferably <8 mm or its largest aperture> 16 mm, preferably> 13 mm and particularly preferably> 11 mm is. This telecentric aperture with variable aperture is adapted to the respective measurement mode. While the smallest aperture is selected to measure the curvature of the cornea, the registration data is measured using the largest aperture.
  • Hierzu zeigt die 3 den Detektionsstrahlengang der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Registrierungsdaten mit Telezentrieblende. Im Detektionsstrahlengang sind ausgehend vom Auge 1, eine Öffnungsblende 2, ein Objektiv 3, eine Telezentrieblende 4 und eine Bildaufnahmeeinheit 5 angeordnet, die mit einer nicht dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist. Die Telezentrieblende 4 verfügt über eine variierbare Blendenöffnung und verwendet zur Ermittlung der Registrierdaten die größte Blendenöffnung.This shows the 3 the detection beam path of the device according to the invention for the determination of registration data with telecentric screen. In the detection beam path are starting from the eye 1 , an aperture stop 2 , a lens 3 , a telecentric screen 4 and an image pickup unit 5 arranged, which is connected to a control and evaluation unit, not shown. The telecentric aperture 4 has a variable aperture and uses the largest aperture to determine the registration data.
  • Gemäß der 3 ist im Detektionsstrahlengang für die Ermittlung von Registrierungsdaten eine Telezentrieblende 4 mit entsprechend großer Blendenöffnung angeordnet, durch die außerkorneale Strukturen des äußeren Sklerabereiches abgebildet werden, da auch hier nicht parallele Hauptstrahlen aus den peripheren Randregion auf die Bildaufnahmeeinheit 5 gelangen.According to the 3 is a telecentric aperture in the detection beam path for the determination of registration data 4 arranged with a correspondingly large aperture, are imaged by the extra-corneal structures of the outer sclera, as well as non-parallel main rays from the peripheral edge region on the image pickup unit 5 reach.
  • Die Blendenöffnung der Telezentrieblende 4 wird an den jeweiligen Messmodus angepasst. Zur Messung der Hornhautkrümmung weist die Telezentrieblende 4 dem entsprechend die kleinste Blendenöffnung auf.The aperture of the telecentric screen 4 is adapted to the respective measuring mode. To measure the curvature of the cornea, the telecentric aperture points 4 accordingly, the smallest aperture on.
  • Als Telezentrieblende mit variierbarer Blendenöffnung können hierbei ein Blendenwechsler, eine Irisblende oder ein opto-elektronisches Display Verwendung finden.As a telecentric aperture with variable aperture, a diaphragm changer, an iris diaphragm or an optoelectronic display can be used here.
  • Wechseleinrichtungen für Blenden mit verschiedenen Blendenöffnungen weisen zwar ebenfalls mechanisch bewegte Teile auf, sind aber wesentlich leichter als Objektivwechsler und können deshalb entsprechend schneller reagieren.Although changing devices for apertures with different apertures also have mechanically moving parts, but are much easier than objective changer and therefore can react accordingly faster.
  • Die Verwendung einer Irisblende oder eines opto-elektronischen Displays hat jedoch den Vorteil, dass auf mechanisch bewegte Teile verzichtet werden kann. Außerdem ist deren Platzbedarf wesentlich geringer, da kein Raum für Schwenkbewegungen notwendig ist.However, the use of an iris diaphragm or an optoelectronic display has the advantage that mechanically moving parts can be dispensed with. In addition, their space requirement is much lower, since no space for pivotal movements is necessary.
  • In einer dritten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Telezentrieblende als Dichroit ausgeführt, wobei deren innerer Blendenbereich mit einem Durchmesser von < 13 mm, bevorzugt von < 9 mm und besonders bevorzugt von < 8 mm für langwelliges Licht und deren äußerer Blendenbereich mit einem Durchmesser > 16 mm, bevorzugt > 13 mm und besonders bevorzugt > 11 mm für kurzwelliges Licht durchlässig ist.In a third embodiment of the device according to the invention, the telecentric end is designed as a dichroic, with its inner diaphragm area having a diameter of <13 mm, preferably <9 mm and particularly preferably <8 mm for long-wave light and its outer diaphragm area with a diameter> 16 mm, preferably> 13 mm and particularly preferably> 11 mm is permeable to short-wave light.
  • Hierzu zeigt die 4 den Detektionsstrahlengang der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dichroitischer Telezentrieblende zur gleichzeitigen Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges sowie deren Registrierungsdaten. Im Detektionsstrahlengang sind ausgehend vom Auge 1, eine Öffnungsblende 2, ein Objektiv 3, eine dichroitische Telezentrieblende 4' und eine Bildaufnahmeeinheit 5 angeordnet, die mit einer nicht dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist. Die dichroitische Telezentrieblende 4' befindet sich sowohl zur Messung der Hornhautkrümmung als auch zur Bestimmung der Registrierungsdaten im Detektionsstrahlengang.This shows the 4 the detection beam path of the device according to the invention with dichroic Telezentrieblende for the simultaneous determination of the curvature of the cornea of an eye and their registration data. In the detection beam path are starting from the eye 1 , an aperture stop 2 , a lens 3 , a dichroic telecenter screen 4 ' and an image pickup unit 5 arranged, which is connected to a control and evaluation unit, not shown. The dichroic telecenter screen 4 ' is located both for measuring the corneal curvature and for determining the registration data in the detection beam path.
  • Gemäß der 4 ist im Detektionsstrahlengang eine dichroitische Telezentrieblende 4' angeordnet, die zur gleichzeitigen Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges 1 sowie deren Registrierungsdaten geeignet ist. Dabei ist deren innerer Blendenbereich mit einem Durchmesser von < 8 mm für langwelliges Licht und deren äußerer Blendenbereich mit einem Durchmesser von > 11 mm für kurzwelliges Licht durchlässig, so dass gleichzeitig sowohl die zentrale Region als auch periphere Randregionen auf die Bildaufnahmeeinheit 5 abgebildet werden.According to the 4 is a dichroic telecentric aperture in the detection beam path 4 ' arranged to simultaneously determine the curvature of the cornea of an eye 1 as well as their registration data is suitable. In this case, its inner diaphragm area with a diameter of <8 mm for long-wave light and its outer diaphragm area with a diameter of> 11 mm for short-wave light is permeable, so that both the central region and peripheral peripheral regions on the image recording unit 5 be imaged.
  • Dies hat den Vorteil, dass das Abbild des Auges gleichzeitig bei Beleuchtung mit kollimiertem, strukturiertem Licht als auch bei flächiger Beleuchtung auf die eine Bildaufnahmeeinheit abgebildet werden kann.This has the advantage that the image of the eye can be imaged on the one image acquisition unit simultaneously with illumination with collimated, structured light as well as with two-dimensional illumination.
  • Allerdings ist bei gleichzeitiger Aufnahme der bei unterschiedlicher Beleuchtung aufgenommenen Bilder eine entsprechende Trennung der Bildsignale erforderlich. Hierfür sind jedoch aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt. Neben einer zeitlichen Trennung, bei der beispielsweise eine gepulste Beleuchtung verwendet wird, bietet sich auch eine Trennung der Bildinformationen mittels Filter an. Dazu wird ein Filter vor bzw. auf der Bildaufnahmeeinheit verwendet, der an die verwendeten Wellenlängen der Beleuchtungseinheiten angepasst und beispielsweise als 2-Farbfilter mit versetzen Pixeln ausgeführt ist.However, a simultaneous separation of the image signals is required when simultaneously recording the images taken with different illumination. For this purpose, however, known from the prior art solutions. In addition to a temporal separation, in which, for example, a pulsed illumination is used, also offers a separation of the image information by means of a filter. For this purpose, a filter is used in front of or on the image acquisition unit, which is adapted to the wavelengths of the illumination units used and designed, for example, as a 2-color filter with offset pixels.
  • Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltungsvariante liegt darin begründet, dass die Datenerfassung zeitgleich erfolgen kann und Störungen durch Augenbewegungen keinen Einfluss mehr haben.The particular advantage of this embodiment variant is that the data acquisition can take place at the same time and disturbances caused by eye movements no longer have any influence.
  • Erfindungsgemäß dient das Verfahren der Bestimmung der Krümmungseigenschaften der Hornhaut sowie der Ermittlung von Registrierungsdaten, wobei die Abbildung des zentralen Korneabereiches telezentrisch und des äußere Sklerabereich nichttelezentrisch in sequentieller Weise erfolgt.According to the invention, the method is used to determine the curvature properties of the cornea and to determine registration data, the image of the central corneal area being telecentric and the outer sclera area being non-telecentric in a sequential manner.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur registrierten Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges wird das Auge von einer ersten Beleuchtungsquelle mit kollimiertem, strukturiertem Licht oder von einer zweiten Beleuchtungsquelle flächig beleuchtet und das vom Auge reflektierte Licht über eine Öffnungsblende, ein Objektiv, eine Telezentrieblende auf eine Bildaufnahmeeinheit abgebildet und an eine Steuer- und Auswerteeinheit übertragen. Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit von der verwendeten Beleuchtungsquelle die Telezentrieblende in den Strahlengang ein- oder aus diesem ausgeschwenkt oder deren Blendenöffnung variiert bzw. eine als Dichroit ausgeführte Telezentrieblende im Strahlengang verbleibt.In the method according to the invention for the registered determination of the curvature of the cornea of an eye, the eye is illuminated in area by a first illumination source with collimated, structured light or by a second illumination source and the light reflected by the eye is illuminated via an aperture stop, an objective, a telecentric aperture onto an image acquisition unit imaged and transmitted to a control and evaluation unit. According to the invention, depending on the illumination source used Telezentrieblende in the beam path on or swung out of this or their aperture varies or a running as a dichroic Telezentrieblende remains in the beam path.
  • Gemäß einem ersten Messmodus wird das Auge zur Bestimmung der Krümmung der Hornhaut von der ersten Beleuchtungsquelle mit kollimiertem, strukturiertem Licht beleuchtet, auf die Bildaufnahmeeinheit abgebildet und an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen, wobei die sich im Strahlengang befindliche Telezentrieblende eine kleine Blendenöffnung aufweist. Dazu sendet die erste Beleuchtungsquelle langwelliges, vorzugsweise infrarotes Licht aus, wobei die Strukturierung durch Wellenlängenunterschiede, Formunterschiede, Rasterdichteunterschiede oder Intensitätsunterschiede erfolgen kann.According to a first measurement mode, the eye is illuminated by the first illumination source with collimated, structured light for determining the curvature of the cornea, imaged on the image acquisition unit and transmitted to the control and evaluation unit, wherein the telecentricity aperture located in the beam path has a small aperture. For this purpose, the first illumination source transmits long-wave, preferably infrared, light, wherein the structuring can be effected by wavelength differences, shape differences, screen density differences or intensity differences.
  • In dem ersten, die telezentrische Abbildung des zentralen Korneabereiches beinhaltenden Messmodus ist die Öffnung der Telezentrieblende so angepasst, dass nur schmale Kegel der parallelen Reflexstrahlen der strukturierten kollimierten Beleuchtung der zentralen Kornea durch die Blende gelassen werden. Somit wird der Strahlengang in diesem Modus von der Blendenöffnung der Telezentrieblende begrenzt. Die sich im Strahlengang befindliche Telezentrieblende weist hierbei eine Blendenöffnung von < 13 mm, bevorzugt von < 9 mm und besonders bevorzugt von < 8 mm auf.In the first measurement mode, including the telecentric imaging of the central corneal region, the opening of the telecentric annulus is adjusted so that only narrow cones of the parallel reflection rays of the structured collimated illumination of the central cornea are allowed to pass through the iris. Thus, the beam path is limited in this mode by the aperture of the telecentric end. The telecentric aperture located in the beam path in this case has an aperture of <13 mm, preferably of <9 mm and particularly preferably of <8 mm.
  • Gemäß einem zweiten Messmodus wird das Auge zur Ermittlung von Registrierungsdaten von der zweiten Beleuchtungsquelle flächig beleuchtet, auf die Bildaufnahmeeinheit abgebildet und an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen, wobei die Telezentrieblende aus dem Strahlengang ausgeschwenkt ist bzw. eine große Blendenöffnung aufweist. Dazu sendet die zweite Beleuchtungsquelle kurzwelliges, vorzugsweise grünes oder blaues Licht aus.In accordance with a second measurement mode, the eye is illuminated areally by the second illumination source to determine registration data, imaged onto the image acquisition unit and transmitted to the control and evaluation unit, the telecentricity aperture being swung out of the beam path or having a large aperture. For this purpose, the second illumination source emits short-wave, preferably green or blue light.
  • In diesem zweiten, die nichttelezentrische Abbildung des äußeren Sklerabereiches beinhaltende Messmodus ist die Blendenöffnung der Telezentrieblende so groß gewählt, dass die Randstrahlen auch des äußeren Gebietes mit den außerkornealen Strukturen noch abgebildet werden. Somit wird der Strahlengang in diesem Modus nur von der Blendenöffnung der Öffnungsblende begrenzt. Eine sich im Strahlengang befindliche Telezentrieblende weist eine Blendenöffnung > 16 mm, bevorzugt > 13 mm und besonders bevorzugt > 11 mm auf.In this second measurement mode, which includes the non-telecentric imaging of the outer sclera area, the aperture of the telecentricity aperture is chosen so large that the marginal rays of the outer area with the extra-corneal structures are still imaged. Thus, the beam path in this mode is limited only by the aperture of the aperture stop. A telecentric aperture located in the beam path has an aperture of> 16 mm, preferably> 13 mm and particularly preferably> 11 mm.
  • Erfindungsgemäß werden von der Steuer- und Auswerteeinheit zur Realisierung der Schwenkbewegung bzw. der Durchmesservariation entsprechende Stellelemente angesteuert.According to the invention, corresponding control elements are actuated by the control and evaluation unit for realizing the pivot movement or the diameter variation.
  • Die Änderung der Blendenöffnung der Telezentrieblende kann dabei durch Umschalten zweier Blenden verschiedener Größe erfolgen. Es ist aber auch möglich eine verstellbare Telezentrieblende wie eine Irisblende oder ein optoelektronisches Display zu verwenden.The change of the aperture of the telecentric aperture can be done by switching two apertures of different sizes. But it is also possible to use an adjustable telecentric screen such as an iris diaphragm or an optoelectronic display.
  • Bevorzugt erfolgt die Abbildung für beide Messmodi chromatisch so korrigiert, dass die telezentrische Abbildung im infraroten Bereich und die nichttelezentrische Abbildung im Grünen oder blauen Bereich optimiert ist.The image is preferably chromatically corrected for both measurement modes such that the telecentric imaging in the infrared region and the non-telecentric imaging in the green or blue region are optimized.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Messmodus wird das Auge zur Ermittlung von Registrierungsdaten sowohl von der ersten Beleuchtungsquelle mit kollimiertem, strukturiertem Licht als auch von der zweiten Beleuchtungsquelle flächig beleuchtet, auf die Bildaufnahmeeinheit abgebildet und an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen, wobei auf den Bildaufnahmeeinheit sowohl das infrarote, als auch das grüne oder blaue Licht abgebildet, an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen und von dieser ausgewertet wird. Entsprechend dem zweiten Messmodus ist die Telezentrieblende aus dem Strahlengang ausgeschwenkt ist bzw. weist eine große Blendenöffnung auf.In a particularly advantageous embodiment of the second measurement mode, the eye is illuminated areally by the first illumination source with collimated, structured light and by the second illumination source to determine registration data, imaged onto the image acquisition unit and transmitted to the control and evaluation unit, wherein the Imaging unit both the infrared, as well as the green or blue light imaged, transmitted to the control and evaluation and is evaluated by this. In accordance with the second measuring mode, the telecentric end is swung out of the beam path or has a large aperture.
  • Diese vorteilhafte Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auch das infrarote Reflexlicht während der nichttelezentrischen Aufnahme mit ausgewertet werden kann. So ist es möglich, während der Ermittlung der Registrierungsdaten die Ausrichtung mit den zuvor bestimmten Abbildung des zentralen Korneabereiches zu vergleichen und gegebenenfalls auszurichtet bzw. zu korrigieren.This advantageous embodiment has the advantage that the infrared reflected light can also be evaluated during the non-telecentric recording. It is thus possible, during the determination of the registration data, to compare the alignment with the previously determined image of the central corneal region and, if necessary, to correct or correct it.
  • Gemäß einem dritten Messmodus wird das Auge gleichzeitig zur Bestimmung der Krümmung dessen Hornhaut mit kollimiertem, strukturiertem Licht und zur Bestimmung der Registrierung flächig beleuchtet, dessen Abbilder auf die Bildaufnahmeeinheit abgebildet und an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen werden, wobei die als Dichroit ausgeführte Telezentrieblende im Strahlengang verbleibt. Dazu ist die Telezentrieblende als Dichroit ausgebildet, wobei deren innerer Blendenbereich mit einem Durchmesser von < 13 mm, bevorzugt von < 9 mm und besonders bevorzugt von < 8 mm für langwelliges Licht und deren äußerer Blendenbereich mit einem Durchmesser > 16 mm, bevorzugt > 13 mm und besonders bevorzugt > 11 mm für kurzwelliges Licht durchlässig ist.According to a third measurement mode, the eye is simultaneously illuminated to determine the curvature of the cornea with collimated, structured light and to determine the registration whose images are imaged on the image acquisition unit and transmitted to the control and evaluation unit, wherein the executed as a dichroic Telezentrieblende in Beam path remains. For this purpose, the Telezentrieblende is formed as a dichroic, wherein the inner diaphragm area with a diameter of <13 mm, preferably of <9 mm and more preferably of <8 mm for long-wave light and the outer diaphragm area with a diameter> 16 mm, preferably> 13 mm and particularly preferably> 11 mm is permeable to short-wave light.
  • Allerdings ist bei gleichzeitiger Aufnahme der bei unterschiedlicher Beleuchtung aufgenommenen Bilder eine entsprechende Trennung der Bildsignale erforderlich. Hierfür sind jedoch aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt. Neben einer zeitlichen Trennung, bei der beispielsweise eine gepulste Beleuchtung verwendet wird, bietet sich auch eine Trennung der Bildinformationen mittels Filter an. Dazu wird ein Filter vor bzw. auf der Bildaufnahmeeinheit verwendet, der an die verwendeten Wellenlängen der Beleuchtungseinheiten angepasst und beispielsweise als 2-Farbfilter mit versetzen Pixeln ausgeführt ist.However, a simultaneous separation of the image signals is required when simultaneously recording the images taken with different illumination. For this purpose, however, known from the prior art solutions. In addition to a temporal separation, in which, for example, a pulsed illumination is used, also offers a separation of the image information by means of a filter. For this purpose, a filter is used in front of or on the image acquisition unit, which is adapted to the wavelengths of the illumination units used and designed, for example, as a 2-color filter with offset pixels.
  • Dieser Messmodus hat den Vorteil, dass das Abbild des Auges gleichzeitig bei Beleuchtung mit kollimiertem, strukturiertem Licht als auch bei flächiger Beleuchtung auf die eine Bildaufnahmeeinheit abgebildet werden kann. Damit kann die Datenerfassung zeitgleich erfolgen, so dass zeitliche Störungen aus z. B. Augenbewegungen keinen Einfluss mehr haben.This measuring mode has the advantage that the image of the eye can be imaged on the one image acquisition unit simultaneously with illumination with collimated, structured light as well as with two-dimensional illumination. Thus, the data acquisition can take place at the same time, so that temporal disturbances from z. B. eye movements have no influence.
  • Mit der Erfindung wird eine Lösung für keratometrische Messanordnungen zur Verfügung gestellt, mit der eine registrierte Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges möglich ist. Obwohl sequentielle Aufnahmen der unterschiedlichen Bereiche des Auges aufgenommen werden, kann durch die sehr kurze Umschaltzeit verhindert werden, dass mögliche Augenbewegungen zwischen den Aufnahmen zu fehlerhaften Registrierungen führen.With the invention, a solution for keratometric measuring arrangements is provided with which a registered determination of the curvature of the cornea of an eye is possible. Although sequential images of the different areas of the eye are taken, the very short switching time prevents possible eye movements between the images resulting in erroneous registrations.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden keine großen oder schweren Teile, wie Linsen oder ganze Objektive bewegt. Somit kann die Umschaltung für die sequentiell aufzunehmenden Aufnahmen entsprechend schneller erfolgen.In the solution according to the invention no large or heavy parts, such as lenses or whole lenses are moved. Thus, the switching can be done correspondingly faster for the sequentially recorded shots.
  • Wird eine Wechseleinrichtung für Blenden mit verschiedenen Blendenöffnungen verwendet, wird kann zwar nicht auf mechanisch bewegte Teile verzichtet werden, derartige Wechsler sind aber wesentlich leichter als Objektivwechsler und können deshalb entsprechend schneller reagieren.If a changing device is used for apertures with different apertures, while it is not possible to dispense with mechanically moving parts, such changers are much easier than objective changer and can therefore respond correspondingly faster.
  • Die Verwendung einer Irisblende oder eines opto-elektronischen Displays hat jedoch den Vorteil, dass auf mechanisch bewegte Teile verzichtet werden kann. Außerdem ist deren Platzbedarf wesentlich geringer, da kein Raum für Schwenkbewegungen notwendig ist. Die Gesamtanordnung kann dadurch kompakter und kostengünstiger ausgeführt werden. Durch den Verzicht auf mechanisch bewegte Teile verringert sich zudem deren Störanfälligkeit.However, the use of an iris diaphragm or an optoelectronic display has the advantage that mechanically moving parts can be dispensed with. In addition, their space requirement is much lower, since no space for pivotal movements is necessary. The overall arrangement can be made more compact and cheaper. By eliminating mechanically moving parts also reduces their susceptibility to failure.
  • Der Hauptvorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Zeit zwischen der Aufnahme von Registrier- und Messbild wesentlich verringert wird. Bei Anwendung der Wellenlängentrennung kann sogar eine zeitgleiche Aufnahme von Registrier- und Messbild erfolgen.The main advantage of the invention lies in the fact that the time between recording of registration and measurement image is substantially reduced. When using the wavelength separation, even a simultaneous recording and recording image can take place.
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Claims (22)

  1. Vorrichtung zur registrierten Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges, bestehend einer ersten Beleuchtungsquelle zur kollimierten, strukturierten Beleuchtung und einer zweiten Beleuchtungsquelle zur flächigen Beleuchtung eines Auges, einem Detektionsstrahlengang, in dem ausgehend vom Auge eine Öffnungsblende, ein Objektiv, eine Telezentrieblende und eine Bildaufnahmeeinheit angeordnet sind, sowie einer Steuer- und Auswerteeinheit, die Verbindungen zu den beiden Beleuchtungsquellen und der Bildaufnahmeeinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Telezentrieblende schwenkbar oder als Dichroit oder deren Blendenöffnung variierbar ausgeführt ist.Device for the registered determination of the curvature of the cornea of an eye, comprising a first illumination source for collimated, structured illumination and a second illumination source for planar illumination of an eye, a detection beam path, in which, starting from the eye, an aperture stop, an objective, a telecentric aperture and an image acquisition unit are arranged are, as well as a control and evaluation unit, which has connections to the two illumination sources and the image pickup unit, characterized in that the telecentric screen is designed to be pivotable or variable as a dichroic or the aperture.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beleuchtungsquelle zur kollimierten, strukturierten Beleuchtung auf langwelligem, vorzugsweise infrarotem Licht basiert.Apparatus according to claim 1, characterized in that the first illumination source for collimated, structured illumination based on long-wave, preferably infrared light.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beleuchtungsquelle zur flächigen Beleuchtung eines Auges auf kurzwelligem, vorzugsweise grünem oder blauem Licht basiert.Apparatus according to claim 1, characterized in that the second illumination source for flat illumination of an eye based on short-wave, preferably green or blue light.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit zusätzliche Verbindungen zu Stellelementen aufweist, die für die Realisierung der Schwenkbewegung bzw. der Durchmesservariation vorhanden sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that the control and evaluation unit has additional connections to adjusting elements, which are provided for the realization of the pivoting movement or the diameter variation.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinheit so ausgebildet ist, dass sowohl zentrale, telezentrische Abbildungen der Kornea, als auch nichttelezentrische Abbildungen des äußeren Sklerabereiches bei unterschiedlichen Wellenlängen des Beleuchtungslichtes realisiert werden können.Apparatus according to claim 1, characterized in that the image recording unit is designed so that both central, telecentric images of the cornea, as well as non-telecentric images of the outer sclera can be realized at different wavelengths of the illumination light.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsblende eine Blendenöffnung von 10 mm bis 25 mm, bevorzugt bis 20 mm und besonders bevorzugt bis 15 mm aufweist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the aperture stop has an aperture of 10 mm to 25 mm, preferably up to 20 mm and particularly preferably up to 15 mm.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem den vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbare Telezentrieblende eine Blendenöffnung von < 13 mm, bevorzugt von < 9 mm und besonders bevorzugt von < 8 mm aufweist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pivotable Telezentrieblende has an aperture of <13 mm, preferably of <9 mm and more preferably of <8 mm.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Telezentrieblende als Dichroit ausgeführt ist, wobei deren innerer Blendenbereich mit einem Durchmesser von < 13 mm, bevorzugt von < 9 mm und besonders bevorzugt von < 8 mm für langwelliges Licht und deren äußerer Blendenbereich mit einem Durchmesser > 16 mm, bevorzugt > 13 mm und besonders bevorzugt > 11 mm für kurzwelliges Licht durchlässig ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the Telezentrieblende is designed as a dichroic, wherein the inner diaphragm area with a diameter of <13 mm, preferably of <9 mm and more preferably of <8 mm for long-wave light and the outer diaphragm area with a diameter> 16 mm, preferably> 13 mm and particularly preferably> 11 mm is permeable to short-wave light.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem den vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Telezentrieblende so ausgebildet ist, dass deren kleinste Blendenöffnung < 13 mm, bevorzugt < 9 mm und besonders bevorzugt < 8 mm bzw. deren größte Blendenöffnung > 16 mm, bevorzugt > 13 mm und besonders bevorzugt > 11 mm ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the Telezentrieblende is formed so that their smallest aperture opening <13 mm, preferably <9 mm and more preferably <8 mm or its largest aperture> 16 mm, preferably> 13 mm and more preferably> 11 mm.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem den vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Telezentrieblende als Blendenwechseleinheit, als Irisblende oder als opto-elektronisches Display ausgeführt ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the Telezentrieblende is designed as a panel change unit, as an iris diaphragm or as an opto-electronic display.
  11. Verfahren zur registrierten Bestimmung der Krümmung der Hornhaut eines Auges, bei dem das Auge von einer ersten Beleuchtungsquelle mit kollimiertem, strukturiertem Licht oder von einer zweiten Beleuchtungsquelle flächig beleuchtet wird und das vom Auge reflektierte Licht über eine Öffnungsblende, ein Objektiv, eine Telezentrieblende auf eine Bildaufnahmeeinheit abgebildet und an eine Steuer- und Auswerteeinheit übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der verwendeten Beleuchtungsquelle die Telezentrieblende in den Strahlengang ein- oder aus diesem ausgeschwenkt oder deren Blendenöffnung variiert wird bzw. eine als Dichroit ausgeführte Telezentrieblende im Strahlengang verbleibt.A method for the registered determination of the curvature of the cornea of an eye, in which the eye is flatly illuminated by a first illumination source with collimated, structured light or by a second illumination source and the light reflected by the eye via an aperture stop, an objective, a telecentric aperture on an image acquisition unit is imaged and transmitted to a control and evaluation unit, characterized in that depending on the illumination source used, the telecentric aperture in the beam path or swung out of this or the aperture is varied or a running as a dichroic Telezentrieblende remains in the beam path.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Auge zur Bestimmung der Krümmung deren Hornhaut von der ersten Beleuchtungsquelle mit kollimiertem, strukturiertem Licht beleuchtet, dessen Abbild auf die Bildaufnahmeeinheit abgebildet und an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen wird, wobei die sich im Strahlengang befindliche Telezentrieblende eine kleine Blendenöffnung aufweist.A method according to claim 11, characterized in that the eye for determining the curvature of the cornea illuminated by the first illumination source with collimated, structured light whose image is imaged on the image pickup unit and transmitted to the control and evaluation unit, which located in the beam path Telezentrieblende has a small aperture.
  13. Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beleuchtungsquelle langwelliges, vorzugsweise infrarotes Licht aussendet und die Strukturierung durch Wellenlängenunterschiede, Formunterschiede, Rasterdichteunterschiede oder Intensitätsunterschiede erfolgt.Method according to claims 11 and 12, characterized in that the first illumination source emits long-wave, preferably infrared light and the structuring is effected by wavelength differences, shape differences, screen density differences or intensity differences.
  14. Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die sich im Strahlengang befindliche Telezentrieblende eine Blendenöffnung von < 13 mm, bevorzugt von < 9 mm und besonders bevorzugt von < 8 mm aufweist.Method according to claims 11 to 13, characterized in that the telecentric aperture located in the beam path has an aperture of <13 mm, preferably of <9 mm and particularly preferably of <8 mm.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Auge zur Bestimmung der Registrierung von der zweiten Beleuchtungsquelle flächig beleuchtet, dessen Abbild auf die Bildaufnahmeeinheit abgebildet und an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen wird, wobei die Telezentrieblende aus dem Strahlengang ausgeschwenkt ist bzw. eine große Blendenöffnung aufweist.A method according to claim 11, characterized in that the eye for determining the registration of the second illumination source illuminated surface, the image of which is imaged on the image pickup unit and transmitted to the control and evaluation, wherein the telecentric end is swung out of the beam path and has a large aperture.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beleuchtungsquelle kurzwelliges, vorzugsweise grünes oder blaues Licht aussendet.A method according to claim 15, characterized in that the second illumination source emits short-wave, preferably green or blue light.
  17. Verfahren nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die sich im Strahlengang befindliche Telezentrieblende eine Blendenöffnung > 16 mm, bevorzugt > 13 mm und besonders bevorzugt > 11 mm aufweist.Method according to claims 15 and 16, characterized in that the telecentric aperture located in the beam path has an aperture> 16 mm, preferably> 13 mm and particularly preferably> 11 mm.
  18. Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuer- und Auswerteeinheit zur Realisierung der Schwenkbewegung bzw. der Durchmesservariation entsprechende Stellelemente angesteuert werden.Method according to claims 11 to 17, characterized in that corresponding control elements are actuated by the control and evaluation unit for realizing the pivot movement or the diameter variation.
  19. Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Registrierung das Auge sowohl von der ersten Beleuchtungsquelle mit kollimiertem, strukturiertem Licht als auch von der zweiten Beleuchtungsquelle flächig beleuchtet, auf die Bildaufnahmeeinheit abgebildet und an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen wird, wobei auf den Bildaufnahmeeinheit sowohl das infrarote, als auch das grüne oder blaue Licht abgebildet, an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen und von dieser ausgewertet wird.Method according to claims 11 to 18, characterized in that for determining the registration, the eye is illuminated both from the first illumination source with collimated, structured light and from the second illumination source, is imaged onto the image acquisition unit and transmitted to the control and evaluation unit , wherein imaged on the image pickup unit, both the infrared, and the green or blue light, transmitted to the control and evaluation and is evaluated by this.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Telezentrieblende aus dem Strahlengang ausgeschwenkt ist bzw. eine große Blendenöffnung aufweist.A method according to claim 19, characterized in that the Telzentrieblende is swung out of the beam path or has a large aperture.
  21. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Auge zur Bestimmung der Krümmung dessen Hornhaut mit kollimiertem, strukturiertem Licht und zur Bestimmung der Registrierung flächig beleuchtet, dessen Abbilder auf die Bildaufnahmeeinheit abgebildet und an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen werden, wobei die als Dichroit ausgeführte Telezentrieblende im Strahlengang verbleibt.A method according to claim 11, characterized in that the eye for determining the curvature of the cornea illuminated with collimated, structured light and for determining the registration area, whose images are imaged on the image pickup unit and transmitted to the control and evaluation unit, which as Dichroit executed telecentric screen remains in the beam path.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die als Dichroit ausgeführte Telezentrieblende einen inneren Blendenbereich mit einem Durchmesser von < 13 mm, bevorzugt von < 9 mm und besonders bevorzugt von < 8 mm aufweist, der für langwelliges Licht und einen äußerer Blendenbereich mit einem Durchmesser > 16 mm, bevorzugt > 13 mm und besonders bevorzugt > 11 mm aufweist, der für kurzwelliges Licht durchlässig ist.A method according to claim 21, characterized in that the executed as a dichroic Telezentrieblende an inner aperture region having a diameter of <13 mm, preferably of <9 mm and particularly preferably of <8 mm, the long-wavelength light and an outer aperture region with a diameter > 16 mm, preferably> 13 mm and particularly preferably> 11 mm, which is permeable to short-wave light.
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