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Die Erfindung betrifft eine ophthalmologische Vorrichtung zur Bestimmung biometrischer Messgrößen eines Auges, wobei die Vorrichtung eine den Pupillenbereich des Auges beleuchtende Beleuchtungseinheit und ein Objektiv zur Abbildung des Auges auf eine Bildaufnahmeebene eines Bildaufnahmegerätes der Vorrichtung aufweist.
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In der Augenheilkunde (Ophthalmologie) werden u.a. pupillographische und elektrophysiologische Untersuchungsmethoden angewandt. In der bekannten ophthalmologischen elektrophysiologischen Untersuchung werden mittels optischer Reize auf das Auge die dadurch evozierten Potenziale über Elektroden abgeleitet und der entsprechende Signalverlauf nach Filterung hinsichtlich der Funktion der Retina und dazugehöriger Reizweiterleitung ausgewertet. Damit können bestimmte Erkrankungen des Auges detektiert werden, z.B. Retinitis Pigmentosa, eine Erkrankung der Netzhaut, welche zur Degenerierung derselben führt.
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In der Pupillographie hingegen wird der Pupillendurchmesser und dessen Änderung mittels eines Eye-Tracking-System in hoher Frequenz erfasst. Damit das Auge bei Dunkeladaption für die Kamera sichtbar erscheint und der Patient nicht helladaptiert wird, verwendet man Infrarot-Systeme.
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Es existieren Zusammenhänge zwischen der elektrischen Reizantwort und dem Pupillenreflex. Darüber hinaus können aus Messwerten der Pupillendurchmesser, z.B. relative Kontraktion hinsichtlich Amplitude, zeitlicher Verzögerung und Erholungsdauer als Reflex auf Lichtreize noch Einschätzungen auf die Funktion der Retina getroffen werden wo elektrische Ableitungen schon keine Amplituden mehr aufweisen.
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Aus dem Stand der Technik sind mehrere Vorrichtungen zur Augenvermessung bekannt. Beispielsweise wird in
DE 10 2012 019 474 A1 eine Vorrichtung zur verlässlichen Bestimmung biometrischer Messgrößen des gesamten Auges beschrieben. Derartige Vorrichtungen beleuchten das zu untersuchende Auge und bilden dieses auf ein Kamerasystem ab. Die Dimensionen der Pupille werden dann mittels Bildauswertung bestimmt.
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Bei der Abbildung des Auges werden ausschließlich telezentrische Objektiven verwendet. Bei diesen Objektiven ist der Öffnungswinkel innerhalb einer bestimmten festen Zone quasi null Grad, womit der Strahlengang in dieser Zone nahezu parallel verläuft. Das Bild weist damit keine perspektivischen Fehler auf, sodass die gemessenen Strecken im Bild unabhängig von der Entfernung des zu vermessenden Objektes von dem Objektiv sind.
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Nachteilig ist allerdings, dass telezentrische Objektive verhältnismäßig groß sind und die Vorrichtungen zur Augenvermessung damit insgesamt unhandlich dimensioniert ausfallen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine ophthalmologische Vorrichtung zur Bestimmung biometrischer Messgrößen des Auges zu schaffen, welches sich durch eine kompakte Bauweise auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Objektiv ein entozentrisches Objektiv ist, welches mit einer Fokussiereinrichtung ausgestaltet, die das Objektiv entlang des Strahlengangs verschiebt. Weiterhin ist die Vorrichtung mit einer Objektivlageerkennung zur Detektion der Objektivlage gegenüber einer Fokusebene ausgebildet. Die Vorrichtung ist mit einer Umrechnungseinheit verbunden. Mit dieser Umrechnungseinheit werden von dem Bildaufnahmegerät übermittelte Pixelinformationen der Fokusebene anhand von Kalibrierdaten in eine metrische Information umgerechnet. Hierfür werden Kalibrierdaten der Vorrichtung herangezogen, die für verschiedene Objektivlagen bei der Einrichtung der ermittelt und hinterlegt wurden.
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Entozentrische Objektive sind gegenüber telezentrischen Objektiven insgesamt von geringeren Dimensionen, sodass mit entozentrischen Objektiven eine deutlich kompaktere Bauweise einer ophthalmologischen Vorrichtung möglich ist.
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Mit der Bestimmung der Objektivlage mit der Objektivlageerkennung ist der Abstand zwischen Objektiv und Fokusebene bekannt. Aus zuvor ermittelten Kalibrierdaten können dann die Pixelinformationen der Abbildung für den jeweiligen Abstand zwischen Objektiv und Fokusebene in metrische Größen umgerechnet werden. Zur Ermittlung der Kalibierdaten werden beim Einrichten der ophthalmologischen Vorrichtung für mehrere Abstände zwischen Objektiv und Fokusebene bekannte Flächengrößen abgebildet und deren Pixelinformationen (z.B. Anzahl Pixel) hinterlegt.
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Die Verwendung eines entozentrisches Objektivs in einer ophthalmologischen Vorrichtung zur Bestimmung biometrischer Messgrößen eines Auges ist insofern für den Durchschnittsfachmann überraschend, da bisher ausschließlich telezentrische Objektive verwendet werden und die Fachwelt entozentrische Objektive für eine Vermessung des Auges als nicht verwendbar angesehen hat.
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In einer Ausführung weist die Fokussiereinrichtung einen Schrittmotor auf, wobei die Objektivlage mit der Objektivlageerkennung aus einer Schrittanzahl des Schrittmotors bestimmbar ist. Bei einer bekannten Ausgangsposition des Objektivs (Referenzstellung) kann die Objektivlage beim Verfahren mit dem Schrittmotor aus der Anzahl der zurückgelegten Schritte des Schrittmotors bestimmt werden. Damit erfolgt die Objektivlageerkennung durch eine softwaretechnisch einfach umzusetzende Schrittzählung.
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In einer weiteren Ausführung weist die Fokussiereinrichtung einen piezoelektrischen Antrieb auf und die Objektivlage ist mit der Objektivlageerkennung aus einer Anzahl an Bewegungszyklen des piezoelektrischen Antriebs bestimmbar.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Beleuchtungseinheit eine in Richtung Auge geöffnete und im Strahlengang angeordnete halbe Ulbrichtkugel und zumindest ein Leuchtmittel aufweist.
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Der Innenbereich der Ulbrichtkugel wird mit dem zumindest einen Leuchtmittel angestrahlt. Durch den Aufbau der Ulbrichtkugel wird das vom Leuchtmittel emittierte Licht homogen zum Auge reflektiert.
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In einer Ausgestaltung ist das Leuchtmittel entlang einer Außenkante der halben Ulbrichtkugel angeordnet.
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Eine weitere Ausführung sieht vor, dass das Leuchtmittel ein LED-Ring ist und dass ein Außendurchmesser des LED-Rings einem Durchmesser der halben Ulbrichtkugel entspricht.
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Es wird vorgeschlagen, dass der LED-Ring auf einer dem Auge zugewandten Seite eines Gehäuses der Vorrichtung von einem Gehäusevorsprung verdeckt ist.
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Damit wird sichergestellt, dass das Auge ausschließlich von Licht beleuchtet wird, welches von der Ulbrichtkugel reflektiert wurde. Ein Bescheinen des Auges direkt mit dem Leuchtmittel ist damit ausgeschlossen.
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In einer Ausführung weist die Beleuchtungseinheit mindestens einen Infrarotstrahler auf. Bei einer Dunkeladaption des Auges (keine Beleuchtung mit sichtbarem Licht) bleibt mit einer Beleuchtung des Auges mit Infrarotstrahlung das Auge für das Bildaufnahmegerät sichtbar.
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In einer weiteren Ausführung ist der Infrarotstrahler in einem Innenbereich der zum Auge zugewandten Seite des LED-Rings angeordnet.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass im Strahlengang zwischen der halben Ulbrichtkugel und dem Objektiv ein Kaltlichtspiegel angeordnet ist und dass die halbe Ulbrichtkugel an einer dem Kaltlichtspiegel zugewandten Seite eine Öffnung aufweist. Der Strahlengang der Abbildung verläuft durch die Öffnung der halben Ulbrichtkugel und durch den Kaltlichtspiegel zur Bildaufnahmeebene.
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In einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung auf einer dem Auge zugewandten Seite eine Augenmuschel auf, wobei vorgeschlagen wird, dass in der Augenmuschel Elektroden für eine elektrophysiologische Untersuchung integriert sind. Damit sind beispielsweise pupillographische und elektrophysiologische Messverfahren kombinierbar.
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In einer weiteren Ausführung ist für beide Augen eines Menschen eine ophthalmologische Vorrichtung vorgesehen.
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Es wird vorgeschlagen, dass bei einer gleichzeitigen Bestimmung der biometrischen Messgrößen beider Augen das Leuchtmittel der Beleuchtungseinheit einer der beiden ophthalmologischen Vorrichtungen deaktivierbar und das dieser ophthalmologischen Vorrichtung zugeordnete Auge nur mit dem Infrarotstrahler beleuchtet wird. Damit ist es dann auch möglich, nur eines der beiden Augen mit dem Leuchtmittel der Beleuchtungseinheit zu stimulieren, aber die biometrischen Messgrößen für beide Augen und damit auch für das unbeleuchtete Auge zu bestimmen. Die Abbildung des unbeleuchteten Auges erfolgt dann mit Infrarotstrahlung.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Vorrichtung
- 2 eine Schnittdarstellung der Vorrichtung gemäß 1 entlang Schnittlinie A-A
- 3 eine Detaildarstellung des Schnitts aus 2.
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1 zeigt eine Frontansicht eines Augendiagnosegerätes, wobei jedem Auge eine erfindungsgemäße ophthalmologische Vorrichtung 1 zur Bestimmung biometrischer Messgrößen der Auges zugeordnet ist. Grundsätzlich ist aber auch ein Augendiagnosegerät mit nur einer ophthalmologischen Vorrichtung 1 für ein Auge denkbar.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung der Vorrichtung 1 gemäß 1 Entlang Schnittlinie A-A. Die Vorrichtung 1 weist eine den Pupillenbereich des Auges beleuchtende Beleuchtungseinheit 2 und ein Objektiv 3 zur Abbildung des Auges auf eine Bildaufnahmeebene eines Bildaufnahmegerätes 4 der Vorrichtung 1 auf. Die gesamte Vorrichtung 1 ist von einem Gehäuse 5 umgeben, wobei das Gehäuse 5 auf einer dem Auge zugewandten Seite eine Gehäuseöffnung 6 aufweist.
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Das Objektiv 3 ist als entozentrisches Objektiv ausgestaltet. Mit einer Fokussiereinrichtung 7 ist dieses Objektiv 3 entlang des Strahlengangs verschiebbar. Zur Erkennung einer Objektivlage weist die Vorrichtung 1 weiterhin eine Objektivlageerkennung 8 auf.
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Die Vorrichtung 1 ist mit einer Umrechnungseinheit verbunden, die allerdings nicht dargestellt ist. Von dem Bildaufnahmegerät 4 erfasste Pixelinformationen der Fokusebene werden an die Umrechnungseinheit übermittelt und anhand von Kalibrierdaten in eine metrische Information umgerechnet. Die Kalibrierdaten werden beispielsweise bei der Einrichtung der ophthalmologischen Vorrichtung 1 gewonnen. Die Umrechnungseinheit und die ophthalmologische Vorrichtung 1 können sowohl physisch, als auch über drahtlose Kommunikation miteinander verbunden sein. Ebenso kann die Umrechnungseinheit auch im Gehäuse 5 der ophthalmologische Vorrichtung 1 integriert sein.
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In der dargestellten Ausführung ist die Fokussiereinrichtung 7 mit einem Schrittmotor ausgestaltet, sodass die Objektivlage aus der Anzahl von zurückgelegten Schritten gegenüber einer Referenzstellung bestimmbar ist. Die Referenzlage kann beispielsweise bei jeder Geräteinitialisierung angefahren werden. Die Fokussiereinrichtung ist nicht auf eine Ausgestaltung mit Schrittmotor beschränkt. Ebenso ist die Objektivlageerkennung nicht auf die Schrittzählung eines Schrittmotors beschränkt. Beispielsweise kann die Fokussiereinrichtung auch einen piezoelektrischen Antrieb aufweisen, wobei die Objektivlage aus einer Anzahl an Bewegungszyklen des piezoelektrischen Antriebs bestimmt wird.
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Die Beleuchtungseinheit 2 besteht aus einer in Richtung Auge geöffneten und im Strahlengang angeordneten halben Ulbrichtkugel 9 und zumindest einem Leuchtmittel 10. Ein Innenbereich der Ulbrichtkugel 9 wird mit dem zumindest einen Leuchtmittel 10 angestrahlt. Das vom Leuchtmittel 10 emittierte Licht wird innerhalb der halben Ulbrichtkugel 9 homogen zum Auge reflektiert. Das Leuchtmittel 10 ist ein LED-Ring, dessen Außendurchmesser einem Durchmesser der halben Ulbrichtkugel 9 entspricht. Der LED-Ring ist entlang einer Außenkante 11 der halben Ulbrichtkugel 9 angeordnet und auf einer dem Auge zugewandten Seite des Gehäuses 5 der Vorrichtung 1 von einem Gehäusevorsprung 12 verdeckt. Das Leuchtmittel 10 ist nicht auf LEDs beschränkt. Grundsätzlich ist jedes lichterzeugende System möglich.
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Neben dem Leuchtmittel 10 weist die Beleuchtungseinheit 1 auch Infrarotstrahler 13 auf, die in einem Innenbereich des LED-Rings angeordnet ist.
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Im Strahlengang zwischen der halben Ulbrichtkugel 9 und dem Objektiv 3 ist ein Kaltlichtspiegel 14 angeordnet. Die halbe Ulbrichtkugel 9 weist an einer dem Kaltlichtspiegel 14 zugewandten Seite eine Öffnung 15 aufweist. Der Strahlengang der Abbildung des von der Bleuchtungseinheit 2 beleuchteten Auges verläuft durch die Öffnung 15 der halben Ulbrichtkugel 9 und durch den Kaltlichtspiegel 14 zur Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmegerätes 4. Das Bildaufnahmegerät 4 kann beispielsweise ein CCD-Sensor sein.
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An der Gehäuseöffnung 6 ist eine Augenmuschel vorgesehen. Diese ist allerdings nicht dargestellt. In diese Augenmuschel können Elektroden für eine elektrophysiologische Untersuchung integriert sein.
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Die Beleuchtungseinheiten 2 der ophthalmologischen Vorrichtungen 1 beider Augen sind so steuerbar, dass bei der Bestimmung der biometrischen Messgrößen beider Augen entweder die Leuchtmittel 10 beider Beleuchtungseinheiten 2 aktiviert sind und damit beide Augen stimuliert werden oder nur die Leuchtmittel 10 einer der beiden Beleuchtungseinheiten 2 aktiviert ist, sodass nur ein Auge stimuliert aber für beide Augen die biometrischen Messgrößen bestimmt werden.
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3 zeigt eine Detaildarstellung der Beleuchtungseinheit 2 gemäß 2. Gezeigt ist der als Leuchtmittel 10 fungierende LED-Ring, der entlang der Außenkante 11 der halben Ulbrichtkugel 9 angeordnet ist. Der LED-Ring ist so ausgerichtet, dass dieser in Richtung Innenbereich der halben Ulbrichtkugel 9 strahlt. Eine direkte Bestrahlung des Auges wird durch den Gehäusevorsprung 12 unterbunden.
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Weiterhin sind die Infrarotstrahler 13 sichtbar, die in Richtung Auge strahlen. Jeder Infrarotstrahler 13 weist eine im Infrarotbereich strahlende LED (IR-LED) und einen Lichtleiter auf, wobei der Lichtleiter die Infrarotstrahlung von der IR-LED in Richtung Auge führt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- ophthalmologische Vorrichtung
- 2
- Beleuchtungseinheit
- 3
- Objektiv
- 4
- Bildaufnahmegerät
- 5
- Gehäuse
- 6
- Gehäuseöffnung
- 7
- Fokussiereinrichtung
- 8
- Objektivlageerkennung
- 9
- halbe Ulbrichtkugel
- 10
- Leuchtmittel
- 11
- Außenkante
- 12
- Gehäusevorsprung
- 13
- Infrarotstrahler
- 14
- Kaltlichtspiegel
- 15
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012019474 A1 [0005]
