DE19649490B4 - Method and device for determining eye positions and eye deformities - Google Patents
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Abstract
verfahren
zur Bestimmung von Augenstellungen und Augenfehlstellungen, gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
1.1 Bestrahlung des zu untersuchenden Auges
mit mindestens zwei Lichtquellen mit bekanntem Abstand bzw. bekannter
Abstandsverhältnisse
zur Erzeugung von Purkinje-I-Reflexen an der Vorderfläche der
Hornhaut;
1.2 Ermittlung des Limbus- oder Pupillenzentrums;
1.3
Messung der Dezentrierung x eines Purkinje-I-Reflexes in relativen
Einheiten;
1.4 Messung des Abstandes A der Purkinje-I-Reflexe
untereinander in relativen Einheiten; und
1.5 Berechnung des
Blickwinkels η gemäß der Formel η = K·x·τ0/A,
wobei τ0 = arc tan (D/d), d der Aufnahmeabstand und
K ein Anpassungsfaktor ist.Method for determining eye positions and eye deformities, characterized by the following steps:
1.1 irradiation of the eye to be examined with at least two light sources with a known distance or known distance ratios for the production of Purkinje-I-reflexes on the front surface of the cornea;
1.2 determination of the limbus or pupil center;
1.3 Measurement of decentration x of a Purkinje I reflex in relative units;
1.4 Measurement of the distance A of the Purkinje I reflexes with each other in relative units; and
1.5 calculation of the viewing angle η according to the formula η = K · x · τ 0 / A, where τ 0 = arc tan (D / d), d is the recording distance and K is an adaptation factor.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Augenstellungen und AugenfehlstellungenThe The present invention relates to a method and an apparatus for the determination of eye positions and eye deformities
Mit derartigen Verfahren und Vorrichtungen werden in der wissenschaftlichen Forschung oder im klinischen Alltag Daten als Grundlage für eine Behandlung erhoben, aber auch z.B. Tauglichkeitstests für bestimmte Berufsgruppen oder Tätigkeiten durchgeführt, bei denen es auf einwandfreies Sehvermögen ankommt.With Such methods and devices are used in the scientific Research or everyday clinical data as a basis for treatment raised, but also e.g. Fitness tests for specific occupational groups or activities carried out, where it depends on perfect vision.
Beispiele bekannter Verfahren und Vorrichtungen sind nachfolgend erläutert:
- 1. Beim sogenannten Hirschberg-Test oder corneal
reflection test wird mit einer Lichtquelle ein Reflex an der Hornhautvorderfläche (Cornea),
das sogenannte I. Purkinjebild, erzeugt und dessen Dezentrierung
von der Limbus- oder Pupillenmitte gemessen. Diese Messung erfolgt
in absoluten Einheiten, z.B. in mm, so daß eine Kalibrierung der Meßvorrichtung
erforderlich ist. Die Berechnung des Blickwinkels η erfolgt
dann gemäß der Formel η = HR·x, wobei
HR die sogenannte Hirschberg-Ratio ist. Dieses Verfahren, sowie
alle Abwandlungen dieses Verfahrens, die nur ein I. Purkinjebild
verwenden, sind in den bisher bekannten Ausführungen ungenau, wobei die
Unsicherheit ca. 4 bis 5° (8
bis 10 Prismendioptrien) beträgt.
Dies liegt unter anderem an der Verwendung einer mittleren oder
pauschalen Hirschberg-Ratio HR, die strenggenommen keine Konstante
ist, da eine Abhängigkeit
von der Krümmung
r der Hornhaut gemäß der Formel
HR = arcsin(1/h) mit h = h(r) besteht, die individuell verschieden
ist und auch einer Entwicklung unterliegt. In der Formel ist h der
individuell variable Abstand zwischen dem Krümmungsmittelpunkt der Cornea
und der Bezugsebene für
die Messung der Stellung des Hornhautreflexes (vgl.
1 ). - 2. Bei einem weiteren Verfahren werden drei äquidistante Lichtquellen verwendet und das Reflexmuster des I. und des an der Linsenrückfläche entstehenden IV. Purkinjebildes ausgewertet. Die Messung erfolgt in relativen Einheiten ohne Kalibrierung, wobei die Berechnung im interessierenden kleinen und mittleren Winkelbereich (bis ca. ± 25°) gemäß der Formel τ = τ0·x1/(a + A) einen mittleren systematischen Fehler von ca. –7% beinhaltet. Dieses Verfahren erfordert eine aufwendigere Auswertung der Bilder als das Verfahren unter 1. und ist bei Linsentrübungen überhaupt nicht anwendbar, da dann das IV. Purkinjebild nicht sichtbar ist. Außerdem ist dieses Verfahren nicht in allen Blickrichtungen einsetzbar, da sich bei bestimmten Blickrichtungen das I. und IV. Purkinjebild überlagern. Bisherige nach diesem Verfahren arbeitende Systeme nutzen ausschließlich sichtbares Licht für die Erzeugung der Reflexe.
- 3. Aus der US-PS-4,729,652 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein I. und ein IV. Purkinjebild durch Verschieben einer Lichtquelle in einem Meridian zur Deckung gebracht werden. Der überstrichene Winkel entspricht dann der Augenrotation relativ zur Lichtquelle. Für diese Messung ist jedoch eine stationäre mechanische Vorrichtung erforderlich; eine einfache Realisierung als handgehaltenes Gerät scheidet aus. Weiterhin setzt dieses Verfahren eine Kooperation seitens des zu Untersuchenden voraus, die z.B. bei Kindern nicht gegeben ist. Bei Linsentrübungen und bestimmten Blickrichtungen ist es wie das Verfahren unter 2. nicht anwendbar.
- 4. Die gleichen Nachteile wie das Verfahren unter 3. weist auch die Vorrichtung gemäß US-PS-3,804,496 (dual Purkinje image eye tracker) auf. Hierbei handelt es sich um eine automatische mechanische stationäre Vorrichtung mit motorgesteuerter Spiegeltechnik für die Ermittlung der Augenachsenstellung aus einem I. und einem IV. Purkinjebild. Zur Durchführung dieser Untersuchung wird sogar eine sogenannte bite bar empfohlen, d.h. eine Vorrichtung, in die der zu Untersuchende hineinbeißen muß, um den Kopf ruhigzustellen. Die Einsatzmöglichkeiten liegen auf dem Gebiet des Fixationstrackings und der Wissenschaft.
- 5. In der DE-PS 43 37 098 A1 wird im wesentlichen die Möglichkeit behandelt, bei einem Verfahren zur Messung der Augenstellung nach dem Hirschberg/Limbusverfahren Störsignale zu unterdrücken.
- 6. Abschließend seien noch sogenannte Nystagmographen (zur Messung des Nystagmus = Flatterbewegung der Augen), VOR-Messung (Messung des vestibulo-okulären Reflexes) oder meßbrillengestützte Verfahren genannt, die jedoch insbesondere bei mangelnder Kooperation seitens zu untersuchender Kinder für die Praxis nicht anwendbar sind.
- 1. In the so-called Hirschberg test or corneal reflection test, a light source is used to generate a reflex on the anterior corneal surface (cornea), the so-called I. Purkinje image, and its decentration is measured from the center of the limbus or pupil. This measurement takes place in absolute units, eg in mm, so that a calibration of the measuring device is required. The calculation of the viewing angle η then takes place according to the formula η = HR ×, where HR is the so-called Hirschberg ratio. This method, as well as all modifications of this method, which use only an I. Purkinje image, are inaccurate in the previously known embodiments, the uncertainty is about 4 to 5 ° (8 to 10 prism dioptries). This is partly due to the use of a mean or flat Hirschberg ratio HR, which strictly speaking is not a constant, since there is a dependence on the curvature r of the cornea according to the formula HR = arcsin (1 / h) with h = h (r) that is individually different and also subject to development. In the formula h is the individually variable distance between the center of curvature of the cornea and the reference plane for the measurement of the position of the corneal reflex (cf.
1 ). - 2. In a further process, three equidistant light sources are used and the reflection pattern of I. and of the IV. Purkinje image formed on the lens rear surface are evaluated. The measurement takes place in relative units without calibration, whereby the calculation in the small and medium angle range of interest (up to ± 25 °) according to the formula τ = τ 0 × x 1 / (a + A) has a mean systematic error of approx. 7% included. This method requires a more elaborate evaluation of the images than the method under 1. and is not applicable at lens opacities, since then the IV. Purkinje image is not visible. In addition, this method can not be used in all directions of view, since superimpose the I. and IV. Purkinjebild at certain viewing directions. Previous systems operating according to this method exclusively use visible light for generating the reflections.
- 3. From US-PS-4,729,652 a device is known in which an I. and an IV. Purkinjebild be brought by displacement of a light source in a meridian. The swept angle then corresponds to the eye rotation relative to the light source. However, a stationary mechanical device is required for this measurement; a simple realization as a hand-held device is eliminated. Furthermore, this method requires a cooperation on the part of the investigator, which is not given, for example, in children. For lens opacities and certain directions of view, it is like the method under 2. not applicable.
- 4. The same drawbacks as the method under 3. also includes the device according to US-PS-3,804,496 (dual Purkinje image eye tracker). This is an automatic mechanical stationary device with motor-driven mirror technology for the determination of the eye axis position of an I. and an IV. Purkinje picture. To carry out this study, even a so-called bite bar is recommended, ie a device in which the examiner must bite to immobilize the head. The applications are in the field of fixation tracking and science.
- 5. DE-PS 43 37 098 A1 essentially deals with the possibility of suppressing interfering signals in a method for measuring the eye position according to the Hirschberg / Limbus method.
- 6. Finally, so-called nystagmographs (for measurement of nystagmus = fluttering of the eyes), VOR-measurement (measurement of the vestibulo-ocular reflex) or goggles-based methods are mentioned, which, however, are not applicable to practice, especially in the case of lack of cooperation on the part of children to be examined ,
Die Hauptnachteile aller bekannten Verfahren liegen somit in ihrer zur Erkennung von Mikrostrabismen unzulänglichen Genauigkeit, im hohen apparativen Aufwand und der hohen Anforderung an die Kooperationsbereitschaft der zu Untersuchenden. Bei bestimmten Erkrankungen oder Blickrichtungen sind einige überhaupt nicht anwendbar.The Main disadvantages of all known methods are thus in their Detection of microstrabisms inadequate accuracy, high expenditure on equipment and the high requirement for cooperation the person to be examined. For certain diseases or sightlines are some at all not applicable.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, unter Vermeidung der im Stand der Technik bestehenden Nachteile ein verbessertes Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit dem Meßdaten des vorderen Augenabschnitts zum Zwecke der Erhebung von Risikofaktoren der Sehentwicklung, der Diagnose von Augenkrankheiten und von Funktionsanomalien des Auges objektiv dokumentiert und ausgewertet werden können.The object of the invention is therefore to provide, while avoiding the disadvantages existing in the prior art, an improved method and a device suitable for carrying out the method, with the measured data of the front Eye section can be objectively documented and evaluated for the purpose of collecting risk factors of visual development, the diagnosis of eye diseases and functional anomalies of the eye.
Diese Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Verfahren gelöst, das gekennzeichnet ist durch folgende Schritte:
- 1.1 Bestrahlung des zu untersuchenden Auges mit mindestens zwei Lichtquellen mit bekanntem Abstand bzw. bekannter Abstandsverhältnisse zur Erzeugung von Purkinje-I-Reflexen an der Vorderfläche der Hornhaut;
- 1.2 Ermittlung des Limbus- oder Pupillenzentrums;
- 1.3 Messung der Dezentrierung x eines Purkinje-I-Reflexes in relativen Einheiten;
- 1.4 Messung des Abstandes A der Purkinje-I-Reflexe untereinander in relativen Einheiten; und
- 1.5 Berechnung des Blickwinkels η gemäß der Formel η = K·τ0·x/A.
- 1.1 irradiation of the eye to be examined with at least two light sources with a known distance or known distance ratios for the production of Purkinje-I-reflexes on the front surface of the cornea;
- 1.2 determination of the limbus or pupil center;
- 1.3 Measurement of decentration x of a Purkinje I reflex in relative units;
- 1.4 Measurement of the distance A of the Purkinje I reflexes with each other in relative units; and
- 1.5 Calculation of the viewing angle η according to the formula η = K · τ 0 · x / A.
Unter dem Begriff Lichtquelle wird hier und im Folgenden eine Lichtquelle verstanden, die Licht beliebiger Wellenlänge abstrahlt, also sichtbares oder nicht sichtbares Licht wie z.B. Infrarotlicht.Under The term light source is here and below a light source understood, the light of any wavelength emits, so visible or invisible light, e.g. Infrared light.
Der Faktor K wird wie weiter unten ausgeführt berechnet. Bei diesem Verfahren wird keine pauschale Hirschberg-Ratio verwendet, so daß besser auf individuelle Gegebenheiten Rücksicht genommen wird. Die Messung der Strecken erfolgt in relativen Einheiten, so daß keine zeitraubende, fehlerträchtige und kooperationsabhängige Kalibrierung erforderlich ist. Dies ist insbesondere bei nicht-stationären Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens von Vorteil, deren Lage während der Untersuchung ohnehin nicht exakt in Übereinstimmung mit der Lage bei der Kalibrierung gebracht werden kann. Die Auswertung der Meßergebnisse ist einfach und das Verfahren ist auch bei Linsentrübungen einsetzbar, da nur die Purkinje-I-Reflexe ausgewertet werden müssen. Die Verwendung von mehr als zwei Lichtquellen ist möglich. Auch müssen die Lichtquellen nicht in einem Meridian angeordnet sein, so daß eine oder mehrere Lichtquellen hinzutreten können, die in einem anderen Meridian, z.B. senkrecht zu den anderen oder unter einem bekannten Winkel angeordnet sind.Of the Factor K is calculated as explained below. In this process No flat rate Hirschberg ratio is used, so that better on individual circumstances consideration is taken. The measurement of the distances takes place in relative units, so no time-consuming, error-prone and cooperation-dependent Calibration is required. This is especially true for non-stationary devices to carry out the process of advantage, their location during the investigation anyway not exactly in agreement can be brought with the situation at the calibration. The evaluation the measurement results is easy and the method can also be used for lens opacities, there only the Purkinje-I reflexes must be evaluated. The use of more than two light sources is possible. Also have to the light sources are not arranged in a meridian, so that one or Several light sources can be added in another Meridian, e.g. perpendicular to the others or under a known one Angle are arranged.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- 2.1 Bestrahlung des zu untersuchenden Auges mit drei äquidistanten Lichtquellen zur Erzeugung äquidistanter Purkinje-I-Reflexe an der Vorderfläche der Hornhaut;
- 2.2 Ermittlung des Limbuszentrums;
- 2.3 Messung der Dezentrierung x des mittleren Purkinje-I-Reflexes in relativen Einheiten;
- 2.4 Messung des Abstandes A der Purkinje-I-Reflexe untereinander in relativen Einheiten; und
- 2.5 Berechnung des Blickwinkels η gemäß der Formel η = K·τ0·x/A.
- 2.1 Irradiation of the eye to be examined with three equidistant light sources to produce equidistant Purkinje I reflexes on the anterior surface of the cornea;
- 2.2 determination of the limbus center;
- 2.3 Measurement of decentration x of the mean Purkinje I reflex in relative units;
- 2.4 Measurement of the distance A of the Purkinje I reflexes with each other in relative units; and
- 2.5 Calculation of the viewing angle η according to the formula η = K · τ 0 · x / A.
Alternativ kann auch das Pupillenzentrum als Bezugspunkt ermittelt werden. Die Bestimmung des Limbuszentrums ist jedoch genauer. Durch äquidistante Lichtquellen und die Messung der Dezentrierung des mittleren Reflexes werden die Auswertungen vereinfacht.alternative The pupil center can also be determined as a reference point. However, the determination of the limbus center is more accurate. By equidistant Light sources and the measurement of the decentering of the central reflex the evaluations are simplified.
Zur Ermittlung eines Schielwinkels ε sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform folgende Schritte vor:
- 3.1 Durchführung der Schritte 1.1 bis 1.5 bzw. 2.1 bis 2.5 zur Ermittlung eines Blickwinkels ηRA des rechten Auges;
- 3.2 Durchführung der Schritte 1.1 bis 1.5 bzw. 2.1 bis 2.5 zur Ermittlung eines Blickwinkels ηLA des linken Auges; und
- 3.3 Berechnung des manifesten Schielwinkels ε gemäß der Formel ε ≈ ηRA – ηLA.
- 3.1 performing steps 1.1 to 1.5 or 2.1 to 2.5 to determine a viewing angle η RA of the right eye;
- 3.2 performing steps 1.1 to 1.5 or 2.1 to 2.5 for determining a viewing angle η LA of the left eye; and
- 3.3 Calculation of the apparent squint angle ε according to the formula ε ≈ η RA - η LA .
Es ist aber auch möglich, den manifesten Schielwinkel ε durch folgende Schritte zu bestimmen:
- 4.1 Durchführung der Schritte 1.1 bis 1.5 bzw. 2.1 bis 2.5 zur Ermittlung eines Blickwinkels ηA1,2 eines ersten Auges bei beidäugiger Fixation;
- 4.2 Abdecken des zweiten Auges und Durchführung der Schritte 1.1 bis 1.5 bzw. 2.1 bis 2.5 zur Ermittlung eines Blickwinkels ηA1,1 des ersten, nicht abgedeckten Auges bei einäugiger Fixation; und
- 4.3 Berechnung des manifesten Schielwinkels ε gemäß der Formel ε = ηA1,2 – ηA1,1
- 4.1 carrying out the steps 1.1 to 1.5 or 2.1 to 2.5 for determining a viewing angle η A1,2 of a first eye in a two-eyed fixation;
- 4.2 covering the second eye and performing steps 1.1 to 1.5 or 2.1 to 2.5 for determining a viewing angle η A1,1 of the first, uncovered eye in a one-eyed fixation; and
- 4.3 Calculation of the apparent squint angle ε according to the formula ε = η A1,2 - η A1,1
Der maximale Schielwinkel εmax. kann schließlich bevorzugt durch folgende Schritte bestimmt werden:
- 5.1 Durchführung der Schritte 1.1 bis 1.5 bzw. 2.1 bis 2.5 zur Ermittlung eines Blickwinkels ηA1,2 eines Auges bei zweiäugiger Fixation;
- 5.2 Abdecken des Auges mit einem infrarotdurchlässigen Cover zur Unterbrechung der Fusion und Durchführung der Schritte 1.1 bis 1.5 bzw. 2.1 bis 2.5 zur Ermittlung eines Blickwinkels ηA1,1 des abgedeckten Auges bei einäugiger Fixation; und
- 5.3 Berechnung des maximalen Schielwinkels εmax. gemäß der Formel εmax. = ηA1,2 – ηA1,1
- 5.1 performing steps 1.1 to 1.5 or 2.1 to 2.5 for determining a viewing angle η A1,2 of an eye with two-eyed fixation;
- 5.2 Covering the eye with an infrared-transparent cover to interrupt the fusion and performing steps 1.1 to 1.5 or 2.1 to 2.5 for determining a viewing angle η A1,1 of the covered eye in one-eyed fixation; and
- 5.3 Calculation of the maximum squint angle ε max. according to the formula ε max. = η A1,2 - η A1,1
Sofern die Purkinje-IV-Reflexe sichtbar sind, kann eine Bestimmung von Augenfehlstellungen nach einem verbesserten Purkinje-I-IV-Verfahren eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren werden folgende Schritte durchgeführt:
- 6.1 Bestrahlung des zu untersuchenden Auges mit mindestens zwei Lichtquellen mit bekanntem Abstand bzw. bekannter Abstandsverhältnisse zur Erzeugung von Purkinje-I-Reflexen an der Vorderfläche der Hornhaut und von Purkinje-IV-Reflexen an der Rückfläche der Linse;
- 6.2 Messung des Abstands x1 eines Purkinje-I-Reflexes von dem entsprechenden Purkinje-IV-Reflex in relativen Einheiten;
- 6.3 Messung des Abstandes A der Purkinje-I-Reflexe untereinander in relativen Einheiten;
- 6.4 Messung des Abstandes a der Purkinje-IV-Reflexe untereinander in relativen Einheiten; und
- 6.5 Berechnung des Blickwinkels gemäß der Formel τcorr = K·τ0·x1/(A + a)
- 6.1 Irradiation of the eye to be examined with at least two light sources with a known distance or known distance conditions for the generation of Purkinje-I-reflexes at the Anterior surface of the cornea and Purkinje IV reflexes on the posterior surface of the lens;
- 6.2 measuring the distance x 1 of a Purkinje I reflex from the corresponding Purkinje IV reflex in relative units;
- 6.3 Measurement of the distance A of the Purkinje I reflexes with each other in relative units;
- 6.4 Measurement of the distance a of the Purkinje-IV reflections with each other in relative units; and
- 6.5 Calculation of the angle of view according to the formula τ corr = K · τ 0 · x 1 / (A + a)
Auch bei diesem Verfahren liegt ein besonderer Vorzug in der Tatsache, daß lediglich in relativen Einheiten gemessen wird, so daß keinerlei Kalibrierung der Meßvorrichtung notwendig ist, was wie weiter oben beschrieben wird, insbesondere bei nicht-stationären Vorrichtungen von Vorteil ist.Also in this process, a particular advantage lies in the fact that only is measured in relative units, so that no calibration of the measuring device necessary, as described above, in particular in non-stationary Devices is beneficial.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des letztgenannten Verfahrens sieht dabei folgende Schritte vor:
- 7.1 Bestrahlung des zu untersuchenden Auges mit drei äquidistanten Lichtquellen zur Erzeugung von äquidistanten Purkinje-I-Reflexen an der Vorderfläche der Hornhaut und von äquidistanten Purkinje-IV-Reflexen an der Rückfläche der Linse;
- 7.2 Messung des Abstands x1 des mittleren Purkinje-I-Reflexes vom mittleren Purkinje-IV-Reflex in relativen Einheiten;
- 7.3 Messung des Abstandes A der Purkinje-I-Reflexe untereinander in relativen Einheiten;
- 7.4 Messung des Abstandes a der Purkinje-IV-Reflexe untereinander in relativen Einheiten; und
- 7.5 Berechnung des Blickwinkels gemäß der Formel τcorr = K·τ0·x1/(A + a)
- 7.1 Irradiation of the eye to be examined with three equidistant light sources to produce equidistant Purkinje I reflections on the anterior surface of the cornea and of equidistant Purkinje IV reflections on the posterior surface of the lens;
- 7.2 Measurement of the distance x 1 of the mean Purkinje I reflex from the mean Purkinje IV reflex in relative units;
- 7.3 Measurement of the distance A of the Purkinje I reflexes with each other in relative units;
- 7.4 Measurement of the distance a of the Purkinje-IV reflections with each other in relative units; and
- 7.5 Calculation of the angle of view according to the formula τ corr = K · τ 0 · x 1 / (A + a)
Die weitere Aufgabe der Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird gelöst durch eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch: mindestens zwei Lichtquellen mit bekanntem Abstand bzw. bekannten Abstandsverhältnissen; an den Lichtquellen angeordnete Mittel zur optischen Erfassung des zu untersuchenden Auges; Mittel zur Aus wertung der Bildinformation, insbesondere zur Ermittlung des Limbus- oder des Pupillenzentrums, zur Messung von Dezentrierungen von Purkinje-I- und/oder Purkinje-IV-Reflexen und/oder von Abständen der Purkinje-I- und/oder Purkinje-IV-Reflexe untereinander und Mittel zur Berechnung und Ausgabe des Blickwinkels η bzw. τ.The Another object of the invention to provide a device for carrying out the Procedure is solved by a device characterized by: at least two light sources with known distance or known distance ratios; arranged on the light sources means for optically detecting the eye to be examined; Means for evaluating the image information, in particular for the determination of the limbus or pupil center, Measurement of decentrations of Purkinje I and / or Purkinje IV reflections and / or distances Purkinje-I and / or Purkinje-IV reflexes among themselves and means for calculating and outputting the viewing angle η or τ.
Es ist besonders bevorzugt, wenn die Mittel zur Erfassung des zu untersuchenden Auges mindestens eine Kamera umfassen.It is particularly preferred when the means for detecting the to be examined Eye at least one camera.
Bei Verwendung einer Kamera je Auge wird es ebenso ermöglicht, die Augenstellungen beider Augen gleichzeitig zu erfassen, der nachgeschalteten Bildverarbeitung zuzuführen und die Berechnung des Schielwinkels durchzuführen.at Using a camera per eye, it is also possible To capture the eye positions of both eyes simultaneously, the downstream To feed image processing and calculate the squint angle.
Für besonders größentreue Abbildungen sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform vor, daß die Mittel zur Erfassung des zu untersuchenden Auges ein telezentrisches Objektiv umfassen.For special size faithful Illustrations provide a further preferred embodiment that the means for detecting the eye to be examined a telecentric lens include.
Die Mittel zur Auswertung der Bildinformation umfassen vorzugsweise ein computergestütztes Bildverarbeitungssystem. Ein solches Bildverarbeitungssysteme ermöglicht es, die zu interessierenden Größen anwenderunabhängig und damit objektiv zu ermitteln.The Means for evaluating the image information preferably comprise a computerized image processing system. Such an image processing system makes it possible to use the variables of interest independently of the user and to identify objectively.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Mittel zur Berechnung und Ausgabe des Blickwinkels eine Rechenvorschrift umfassen, die in objektiver Weise eine Diagnosestellung ermöglicht.A see further preferred embodiment before that the Means for calculating and outputting the angle of view a calculation rule include, which enables an objective diagnosis of a diagnosis.
Mit Hilfe der Rechenvorschrift werden dabei zunächst primäre Daten erhoben, die anschließend in verschiedener Weise zu Sekundärdaten verarbeitet werden. Die Bedeutung dieser Sekundärdaten kann anhand von statistischen Untersuchungen mit Kontrollgruppen bestimmt werden, so daß die Bedeutung der berechneten Werte für bestimmte Augenfehlstellungen, Sehleistungsstörungen oder Krankheitsbilder ermittelt wird. Dies kann schließlich bei einer automatischen Klassifikation der Daten in der Art eines Strabismus-Index oder eines Leistungsindex Anwendung finden.With First of all, primary data is collected using the calculation rule different way to secondary data are processed. The meaning of these secondary data can be determined by statistical Investigations with control groups are determined so that the meaning the calculated values for certain eye deformities, visual impairments or clinical pictures is determined. This can eventually happen with an automatic Classification of data in the manner of a strabismus index or find a performance index application.
Eine weitere Ausführungsform sieht Mittel zur Auswertung der Vorderabschnittsbilder vor. Hierdurch kann die Vorrichtung zum Screening auf weitere Sehstörungen oder Risikofaktoren bei Kleinkindern eingesetzt werden. Insbesondere können Pupillenanomalien (zentrale Störungen), der Hornhautdurchmesser (bei kindlichem Glaukom), Linsentrübungen und in traokulare Tumore wie Retinoblastom (über IV. Purkinjebild oder Pupillenschwarz) ermittelt werden.A another embodiment provides means for evaluating the front section images. hereby The device can be used to screen for further vision problems or Risk factors are used in infants. Especially can Pupil anomalies (central disorders), the corneal diameter (in childhood glaucoma), lens opacities and in traocular tumors such as retinoblastoma (via IV. Purkinje's picture or pupil black) be determined.
Wenn die Vorrichtung einen Spaltlampenstand mit Kopf- und Kinnstütze, eine Fixationswand mit IR-Beleuchtungsquellen (LEDs) für die Fernfixation, eine Fixationseinrichtung zum Anbau an den Spaltlampenstand für die Nahfixation und Mittel für die Auswertung der Augenstellung aufweist, liegt eine weitere bevorzugte Ausführungsform vor.If the device a slit lamp stand with head and chin rest, a Fixation wall with IR illumination sources (LEDs) for remote fixation, a fixation device for attachment to the slit lamp for close fixation and funds for the Evaluation of the eye position, is another preferred embodiment in front.
Das beschriebene Kameramodul wird an den Spaltlampenstand angedockt. Hierdurch lassen sich bei Erwachsenen mit weiter erhöhter Genauigkeit Schielwinkelmessungen durchführen. Anwendungsfälle sind Bestimmung von Nahwinkel und Fernwinkel, Maximal- und Simultanwinkel in Verbindung mit IR-Covern, Ausmessen von Phorien bei Asthenopie, automatische Diagnostik des Begleitschielens und bei Lähmungsschielen, Motilitätsmessung in den neun Blickrichtungen der Fixationswand und Auswertung der Augenstellung, u.a. auch Zyklorotationen. Die genannten Untersuchungen eröffnen zur strabologischen Diagnostik bei Erwachsenen, der Therapieplanung und Kontrolle einen völlig neuen Ansatz, da sie objektiv, d.h. unabhängig vom Untersucher und vom Patienten ist.The described camera module is docked to the slit lamp stand. As a result, squint angle measurements can be made in adults with further increased accuracy. Applications include determination of near and far angles, maximum and simultaneous angles in conjunction with IR covers, measurement of phoria in asthenopia, automatic diagnostics of the accompanying slide lens and in paralysis strabismus, motility measurement in the nine directions of view of the fixation wall and evaluation of the eye position, including cyclotrotations. These studies open up a whole new approach to adult strabismus diagnosis, treatment planning and control, as it is objective, independent of the examiner and the patient.
Es ist weiter bevorzugt, Mittel zur Echtzeitbildverarbeitung vorzusehen.It It is further preferred to provide means for real-time image processing.
Hierdurch sind weitere neuroophtalmologische Applikationen wie Nystagmographie und dynamische Motilitätsanalysen möglich.hereby are other neuroeophtalmological applications such as nystagmography and dynamic motility analysis possible.
Es ist weiter sinnvoll, Mittel zur Durchführung pupillographischer Untersuchungen vorzusehen, die spezielle Hardware wie z.B. spezielle Fixations- und Beleuchtungseinrichtungen umfassen können. Hierdurch wird die Pupillenprüfung wie z.B. Naheinstellungsmiosis, swinging-flashlight Test, (pharmakodynamische) Prüfung der Anisokorie, Nachweis der Narkolepsie objektiviert und automatisiert, z.B. zum Zwecke der Vigilanzprüfung oder Fahreignung.It makes further sense, means for performing pupillographischer investigations provide special hardware such as e.g. special fixation and lighting devices. As a result, the pupil examination is like e.g. Close-up miosis, swinging-flashlight test, (pharmacodynamic) exam the anisocoria, proof of narcolepsy objectified and automated, e.g. for the purpose of vigilance testing or fitness to drive.
Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungsfiguren noch weiter erläutert, die folgendes zeigen:The Invention will now be described by way of example and with reference to FIGS attached Drawing figures further explained, showing the following:
Bei allen Verfahren (sowohl das Hornhaut-Reflexmusterverfahren als auch das Purkinje-I-IV-Reflexmusterverfahren) werden die Positionen der Purkinje-Reflexe relativ zu einem Bezugspunkt oder zu anderen Reflexen gemessen. Dabei müssen systematische Fehler korrigiert werden, z.B. ein parallaxeartiger Fehler, der dadurch entsteht, daß die Purkinje-Reflexe und die Bezugspunkte in verschiedenen Ebenen liegen. Die Korrekturverfahren gelten für die paraxiale Näherung. Alle Bezeichnungen von Variablen beziehen sich auf die Zeichnungsfiguren.at all procedures (both the corneal reflex pattern method and the Purkinje I-IV reflex pattern method) The positions of the Purkinje reflexes become relative to a reference point or measured to other reflections. In doing so, systematic errors have to be corrected be, e.g. a parallax-like error that arises that the Purkinje reflexes and the reference points lie in different levels. The correction procedures apply for the paraxial approximation. All names of variables refer to the drawing figures.
I. Ableitung des Korrekturfaktors für das Hornhaut-Reflexmusterverfahren:I. Derivation of the correction factor for the Corneal reflex test case:
Nicht
korrigierte Ausgangsgleichung:
In
der paraxialen Näherung
gilt exakt:
Daraus
folgt:
1/h
wird substituiert:
Wegen
(1) gilt:
Korr
läßt sich
ableiten, z.B. für
ein durchschnittliches Erwachsenenauge:
A(τ0)
= tan(τ0)·(R-PIpos
= 7,8mm – 3,87mm)
= 0,69297mm und
x(τ0) = (h = 5,05mm)·sin(τ0) =
0,876923mm, so daß für diesen
Fall Korr = 0,790228 ist.Korr can be derived, eg for an average adult eye:
A (τ 0 ) = tan (τ 0 ) · (R-PIpos = 7.8mm - 3.87mm) = 0.69297mm and
x (τ 0 ) = (h = 5.05mm) · sin (τ 0 ) = 0.876923mm, so for this case, Korr = 0.790228.
Die obige Korrektur gilt strenggenommen nur dann, wenn β gleich τ0 ist. Allerdings kann diese Korrektur auch auf Winkel β angewandt werden, die nicht sehr stark von τ0 (z.B. bis etwa 2τ0) abweichen. Erscheinen die Lichtquellen z.B. unter einem Winkel von 10°, kann β ≈ 20° sein.Strictly speaking, the above correction only applies if β is equal to τ 0 . However, this correction can also be applied to angles β, which do not deviate very much from τ 0 (eg to about 2τ 0 ). If the light sources appear at an angle of 10 °, for example, β ≈ 20 °.
Dieser Korrekturfaktor ist allgemeiner (beliebiges τ0) und genauer. Wesentlich ist, daß in dem Korrekturfaktor einerseits der Versatz zwischen den beiden Ebenen, also der Abbildungsebene und der Limbusebene, berücksichtigt und daß zum anderen entgegen dem Stand der Technik (Hirschbergverfahren) nicht ein pauschales r und h angenommen, sondern derThis correction factor is more general (arbitrary τ 0 ) and more accurate. It is essential that in the correction factor on the one hand, the offset between the two levels, ie the image plane and the limbusbene, taken into account and that contrary to the prior art (Hirschbergverfahren) not a flat r and h assumed, but the
Einfluß des individuellen Krümmungsradius der Hornhaut über das gemessene A erfaßt wird und in die Rechnung mit einfließt.Influence of the individual Radius of curvature of the Cornea over the measured A is detected and is included in the bill.
II Ableitung des Korrekturfaktors für das Purkinje-I-IV-Reflexmusterverfahren:II Derivation of the correction factor for the Purkinje I-IV reflection pattern method:
Es
gilt unkorrigiert: τ = τ0·x1/(A + a); exakt gilt aber
In
Die mit den Videokameras gewonnenen Bilddaten werden in einer nicht dargestellten Bildverarbeitungseinrichtung (z.B. PC) weiterverarbeitet, wobei die zur Berechnung (s.o.) erforderlichen Werte (z.B. Dezentrierung des mittleren Purkinje-Reflexes gegenüber dem Limbuszentrum usw.) bestimmt werden. Anschließend werden mit den so gewonnenen Daten sekundäre Daten wie der Schielwinkel berechnet. Nach Vergleich mit entsprechenden Referenzdaten wird dann auf dem PC eine Einordnung des Befunds vorgenommen, z.B. „unauffällig" oder „Kontrolluntersuchung erforderlich". Diese Auswertung kann im stillpicture-Verfahren aber auch in Echtzeit kontinuierlich durchgeführt werden.The with the video cameras obtained image data are not in one image processing device (e.g., PC) further processed, the values required for the calculation (s.o.) (e.g., decentration the middle Purkinje reflex opposite the limbus center, etc.) be determined. Subsequently become secondary data such as the squint angle with the data thus obtained calculated. After comparison with appropriate reference data is then, on the PC, classify the finding, e.g. "Unobtrusive" or "check-up required. " Evaluation can be done in stillpicture but also in real time carried out continuously become.
Neben einer Verwendung einer solchen Vorrichtung als handgehaltenes Screeninggerät insbesondere von Kleinkindern ist es hiermit auch möglich, Auswertungen für werbepsychologische Untersuchungen zu machen. Der Vorteil liegt darin, daß der Proband nicht wie bei herkömmlichen eyetracking-Systemen zunächst in einer artifiziellen Situation verschiedene Referenzmuster oder Eichmarken anschauen muß, sondern es hier möglich ist, ihn vollkommen unvoreingenommen zu untersuchen und seine Blickbewegungen festzuhalten.Next a use of such a device as a hand-held screening device in particular it is also possible for infants to provide evaluations for advertising psychology To make investigations. The advantage is that the subject not like traditional ones eyetracking systems first in an artificial situation different reference patterns or Must look at calibration marks, but it is possible here is to examine him completely unbiased and his eye movements hold.
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US4729652A (en) * | 1985-11-04 | 1988-03-08 | Eye Research Institute Of Retina Foundation | Apparatus and method for determining angular orientation of eye |
DE4330265A1 (en) * | 1992-09-07 | 1994-03-10 | Canon Kk | Optical device for measuring sight axis - has several light sources illuminating eyeball from different directions and evaluation of eyeball image |
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Also Published As
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---|---|
DE19649490A1 (en) | 1997-11-20 |
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