DE3725817A1 - Automatische nachfuehreinrichtung zur korrektur von augenbewegungen - Google Patents

Description

Bei augenärztlichen Untersuchungen, vor allem aber bei laserchirurgischen Eingriffen, die ohne Narkose durchgeführt werden, besteht sehr häufig das Problem, daß der Patient das betreffende Auge nicht oder nicht genügend lange ruhig halten kann. Falls der Augenhintergrund untersucht oder behandelt werden soll, und die Augenbewegungen nur einen relativ kleinen Winkelbereich ausmachen, können diese Bewegungen, auch in "Echtzeit", mit bekannten Methoden der digitalen Bildverarbeitung, speziell der Mustererkennung, und daraus folgender aktiver Nachführung entsprechend einer Verschiebung in einer Ebene kompensiert werden. Im Bereich der vorderen Augenabschnitte, speziell der Hornhaut, ist dies nicht möglich, da die Hornhaut keine Struktur enthält, die für Mustererkennungszwecke brauchbar wäre. Außerdem kann bei größeren Winkeln eine einfache x- y-Nachführung nicht durchgeführt werden, da das Auge keine Verschiebung in einer Ebene, sondern eine Rollbewegung um seinen Mittelpunkt ausführt.

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Gerät, das die Bewegung des Auges auch für große Winkel (insgesamt ca. 90° horizontal und 90° vertikal) exakt kompensiert. Der Winkelbereich ist nur eingeschränkt durch die Anatomie des menschlichen Kopfes, denn bei noch größeren Winkeln würden z. B. die Nase oder die Augenbrauen zwischen Auge und Nachführgerät liegen.

Fig. 1 zeigt das Funktionsprinzip.

Das Auge 1 des Patienten soll mit Hilfe des Lichtbündels 2 untersucht oder therapiert werden. Die Nachführeinrichtung entsprechend der Erfindung sorgt nun dafür, daß dieses Lichtbündel 2 immer im gleichen Winkel auf die gleiche Stelle des Auges trifft, auch wenn das Auge Drehbewegungen um seinen Mittelpunkt ausführt, wie durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet. Die Nachführeinrichtung hat eine Eintrittsöffnung 3 und eine Austrittsöffnung 4 für das Lichtbündel 2. Dieses kann konvergent, divergent oder parallel sein. Vor der Eintrittsöffnung 3 und vor der Austrittsöffnung 4 können zusätzliche optische Komponenten 5 und 6 angebracht sein, die das Lichtbündel 2 in gewünschter Weise verändern. Eine solche Zusatzoptik 6 muß jedoch ein kleines Bohrloch 7 enthalten, durch das Licht unbeeinflußt hindurchfallen kann. Hinter der Eintrittsöffnung 3 wird das Lichtbündel 2 durch einen festen Planspiegel 8 um 90° umgelenkt und fällt in den beweglichen Lichtleiter 9, aus dem es an der Austrittsöffnung 4 wieder heraustritt. Der Lichtleiter 9 kann in bekannter Technik aus einem Bündel von Glas- oder Kunststoffasern gefertigt sein. Die Austrittsöffnung 4 ist beweglich längs einer Kugelkalotte, wobei der Mittelpunkt der Kugel im Mittelpunkt des Auges 1 liegen muß. In Fig. 1 ist die Bewegung nur in einer Ebene eingezeichnet, sie verläuft analog in der dazu senkrechten Schnittebene. Damit die Bewegung des Auges erfaßt werden kann, wird auf seiner Hornhaut ein kleiner Planspiegel 10 auf einer Kontaktlinse oder einem anderen geeigneten Träger aufgebracht, der sich bei der Bewegung des Auges entsprechend mitbewegt. Auf diesen Spiegel 10 fällt ein Referenzstrahl 11, der von einer Quelle für paralleles Licht 12 erzeugt wird. Diese Quelle 12 kann als Laserdiode in bekannter Technik ausgeführt sein. Der Referenzstrahl 11 fällt ausgehend von 12 zunächst auf den halbdurchlässigen Spiegel 13, der ihn so um 90° ablenkt, daß er durch ein Bohrloch 14 des Planspiegels 8 fällt und im folgenden den gleichen Weg wie das Lichtbündel 2 nimmt. Die Fläche des Bohrloches 14 geht dem Lichtbündel 2 verloren. In einer anderen Ausführung der Erfindung kann auf den Planspiegel 8 verzichtet werden, wenn ein Teil der Fasern des Lichtleiters 9 seitlich aus 9 herausgeführt und separat für den Referenzstrahl 11 verwendet wird. Der Durchmesser des Referenzstrahls 11 muß kleiner als der des Bohrloches 14 und, falls vorhanden, des Bohrloches 7 sein. Vom Planspiegel 10 reflektiert nimmt der Referenzstrahl 11 den gleichen Weg zurück bis zum halbdurchlässigen Spiegel 13. Der diesen durchdringende Anteil von 11 fällt auf den ortsempfindlichen Detektor 16. Dieser kann als Quadrantendetektor (Quadrantendiode) in bekannter Technik ausgeführt sein. Ein Filter 15 kann zusätzlich eine spektrale Trennung zwischen dem Referenzstrahl 11 und dem Lichtbündel 2 bewirken.

Die Nachführung durch Bewegung der Austrittsöffnung 4 auf einer Kugelkalotte wird jeweils so ausgeführt, daß der Referenzstrahl 10 immer genau auf die selbe Stelle (i. a. die Mitte) des ortsempfindlichen Detektors 13 fällt. Der Antrieb für die bewegten Komponenten kann als elektrischer Linear- oder Winkelmotor ausgeführt sein, prinzipiell kommt aber auch jede andere, von den elektrischen Signalen des Detektors 13 ansteuerbare Antriebsart infrage. Die Regelung des Antriebs erfolgt nach den bekannten Methoden der Regeltechnik. Dabei muß die Einstellzeit für eine neue Position wesentlich kleiner sein als die typische Bewegungszeit des menschlichen Auges. Regelkreise mit solchem Zeitverhalten bei der geforderten Amplitude und Genauigkeit sind z. B. von Magnetplattenlaufwerken für Computer bekannt.

Ein automatischer Verschlußmechanismus 17, wie er z. B. von Photoapparaten bekannt ist, kann aus Sicherheitsgründen zusätzlich vorgesehen werden, um das Lichtbündel 2 zu unterbrechen. Er kann immer dann verschlossen werden, wenn die Soll- und Ist-Position der Nachführregelung nicht innerhalb einer vorgegebenen Fehlertoleranz miteinander übereinstimmen, bzw. wenn der Detektor 16 überhaupt nicht vom Referenzstrahl 11 getroffen wird.

Claims (4)

1. Nachführeinrichtung zur Korrektur der Augenbewegungen von Patienten mit einer dem Untersucher, dem Untersuchungs- oder Behandlungsgerät zugewandten Eintrittsöffnung für Licht, sowie einer dem Patienten zugewandten Licht-Austrittsöffnung, gekennzeichnet dadurch, daß die vor der Austrittsöffnung stattfindenden Augenbewegungen des Patienten mit beliebig großer, physiologisch bzw. anatomisch möglicher Amplitude an der Eintrittsöffnung scheinbar nicht mehr auftreten, d. h. daß das Auge von dort aus betrachtet scheinbar in Ruhe ist unter der Voraussetzung, daß der Kopf des Patienten sich relativ zur Nachführeinrichtung in einer bestimmten, zeitlich konstanten Position befindet und sich auf dem betreffenden Auge eine Kontaktlinse oder ein anderer geeigneter Träger mit einem kleinen Planspiegelbereich befindet.

2. Nachführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des Lichtes ein beweglicher Lichtleiter aus Glas- oder Kunststoffasern verwendet wird.

3. Planspiegel auf einer Kontaktlinse oder einem anderen, auf die Hornhaut des menschlichen Auges aufsetzbaren Träger, dadurch gekennzeichnet, daß er in Verbindung mit einer Nachführeinrichtung nach Anspruch 1 verwendet wird.

4. Nachführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Nachführeinrichtung einfallende Licht durch einen automatischen Verschluß vom Auge des Patienten ferngehalten werden kann, wenn die Soll- und Ist-Position der Nachführungsregelung nicht innerhalb einer vorgegebenen Fehlertoleranz miteinander übereinstimmen.