ES2337444T3 - Dispositivo de vision ocular que comprende un ocular y optica de captura de video. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de visión ocular (10) que comprende: una carcasa (44) que tiene un extremo de observador y un extremo de paciente; un sistema de iluminación al menos dispuesto parcialmente en dicha carcasa; un sistema de formación de imagen al menos parcialmente dispuesto en dicha carcasa; un sensor de imagen (52) para generar señales de imagen; al menos un módulo reemplazable (50, 70, 72, 74, 75, 76, 77) que comprende dicho sensor de imagen (52) para sustituir un módulo de ocular (46) que tiene una lente de ocular; un sistema de procesador (54) para procesar la información de imagen correspondiente a las señales de imagen generadas por dicho sensor de imagen; un componente de enlace de comunicaciones para facilitar la comunicación de la información de imagen externamente de dicha carcasa (44); un soporte de módulo (60, 61, 62, 66) definido por dicha carcasa (44) en dicho extremo de paciente; y dicho módulo reemplazable (50, 70, 72, 74, 75, 76, 77) que comprende al menos dicho sensor de imagen (52) recibido en forma reemplazable en dicho soporte, donde dicha carcasa (44) y dicho módulo incluyen unos conectadores de acoplamiento complementarios (85) que se adaptan para coincidir cuando está dicho módulo recibido en dicho soporte, caracterizado porque dicho dispositivo incluye una fuente de alimentación de batería incorporada en dicha carcasa (44), donde dichos conectadores de acoplamiento (85) proporcionan una comunicación interrumpible entre un componente electrónico de dicho módulo y dicha fuente de alimentación.

Description

Dispositivo de visión ocular que comprende un ocular y óptica de captura de vídeo.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

Esta invención se refiere generalmente a los instrumentos de diagnóstico médico, y específicamente a un dispositivo de visión ocular para su uso en la visión retiniana.

Antecedentes de la técnica anterior

Se ha observado que los dispositivos de visión ocular disponibles en el comercio para su uso en la visión retiniana presentan numerosas limitaciones.

Según un diseño indirecto de oftalmoscopio indirecto, se proporciona un divisor de haz de rayos en la trayectoria óptica de la visión que dirige rayos de luz de iluminación a un ojo, y permite simultáneamente recibir los rayos de luz de formación de imagen para pasar a través del mismo. Las pérdidas de luz sustanciales inherentes a este diseño requieren que se incorpore al dispositivo una fuente de luz grande, de alta potencia para que el dispositivo ilumine satisfactoriamente una retina. Las fuentes de luz de alta potencia, son generalmente difíciles de empaquetar, consumen cantidades excesivas de energía de eléctrica de alimentación, y producen granes cantidades de calor y de luz no deseada así como deslumbramiento. Las fuentes de luz de alta potencia tienen también filamentos grandes, típicamente mayores que el diámetro de una pupila no dilatada. Esto hace que los oftalmoscopios indirectos sean especialmente susceptibles a los problemas de deslumbramiento atribuibles a los rayos de luz incidente que son reflejados por las estructuras externas del ojo tales como el iris, la córnea y la esclerótica.

Las cámaras para su uso en la visión retiniana, tales como las cámaras de fondo de ojo, proporcionan una formación de imagen de alta calidad. Sin embargo, las cámaras de visión retiniana, son generalmente costosas, requieren típicamente la dilatación de la pupila para la visión retiniana, y requieren típicamente su operación por un operador de cámara altamente experto y entrenado y estas cámaras son también grandes, voluminosas, y consumen un espacio excesivo. Debido a que las actuales cámaras de visión retiniana son cámaras de posición fija, requieren que un paciente se mueva a cierta posición con respecto a la cámara para que se alcance una posición operativa.

Existe una necesidad de un dispositivo de visión ocular de baja potencia de alimentación que se pueda sostener en la mano que proporcione una iluminación retiniana apropiada, que facilite la visión retiniana de campo amplio sin requerir la dilatación de la pupila, y que se pueda adaptar para su uso en la captura de las imágenes que corresponden a las estructuras del ojo.

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El documento WO 00/30527 (que queda dentro del Artículo 54(3) EPC y es por tanto irrelevante en cuanto a la cuestión de etapa inventiva) describe un dispositivo de visión ocular que comprende:

una carcasa que tiene un extremo de observador y un extremo paciente;

un sistema de iluminación dispuesto al menos parcialmente en dicha carcasa;

un sistema de formación de imagen dispuesto al menos parcialmente en dicha carcasa;

un sensor de imagen para generar señales de imagen;

al menos un módulo reemplazable que comprende dicho sensor de imagen para sustituir un módulo de ocular que tiene una lente ocular;

un sistema de procesador para procesar la información de imagen que corresponde a las señales de imagen generadas por dicho sensor de imagen;

un componente de enlace de comunicaciones para facilitar la comunicación de la información de imagen externamente desde dicha carcasa; un soporte de módulo definido por dicha carcasa en dicho extremo de paciente;

comprendiendo dicho módulo reemplazable al menos dicho sensor de imagen recibido desmontable en dicho soporte, donde dicha carcasa (44) y dicho módulo incluyen unos conectadores de acoplamiento complementarios que están adaptados para acoplarse cuando dicho módulo es recibido en dicho soporte.

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El documento DE 197 44 131 A describe un dispositivo de visión ocular en el cual se puede unir una cámara a un ocular.

Resumen de la invención

Según sus aspectos principales y lo indicado ampliamente, la presente invención es un dispositivo de visión ocular de energía de entrada baja, de bajo costo, para su uso en la visión de una retina según lo definido en las reivindicaciones.

En un aspecto de la invención, la iluminación y los conjuntos de formación de imagen de la invención están dispuestos al menos parcialmente en una carcasa, y en un extremo de observador de la carcasa se encuentra formado un soporte que recibe en forma reemplazable un módulo de visión. El módulo de visión recibido en forma reemplazable por el soporte de los elementos de la óptica del ocular de la carcasa puede comprender una óptica de ocular, elementos de generación de la señal de imagen, o elementos combinados de óptica de ocular y de generación de señal de imagen.

En un aspecto, un dispositivo de visión ocular según la invención incluye un sistema de iluminación de luz convergente adaptado para generar rayos de luz que, cuando el dispositivo está en una posición operativa, convergen aproximadamente en la pupila de un paciente y divergen dentro de un ojo para iluminar un campo retiniano amplio. El sistema de iluminación de luz convergente proporciona la iluminación de un campo retiniano amplio a través de una pequeña pupila que pueda estar en un estado sin dilatar. El sistema de iluminación de luz convergente reduce también el consumo de energía eléctrica de entrada y reduce el deslumbramiento, pues toda la luz proporcionada por el sistema de iluminación entra sustancialmente en un ojo a través de la pupila de un paciente sin que sea reflejada desde una estructura del ojo fuera de una abertura de pupila tal como el iris y la esclerótica.

En otro aspecto, el dispositivo de visión ocular de la invención incluye un sistema de visión que tiene una parada de abertura colocada sustancialmente conjugada con la pupila de un paciente y sustancialmente coaxial con un eje de formación de imagen del sistema de visión. Una parada de abertura colocada sustancialmente conjugada con la pupila de un paciente y sustancialmente coaxial con un eje de formación de imagen funciona para admitir la luz que forma una imagen retiniana y para bloquear la luz que no forma la imagen retiniana. La parada de abertura funciona para bloquear la luz no deseada cuando el dispositivo se coloca por delante de una posición operativa y cuando el dispositivo está en una posición operativa. La parada de abertura reduce de este modo el deslumbramiento y mejora la calidad de la imagen durante la entrada del dispositivo en un ojo (cuando se está maniobrando el dispositivo en una posición operativa) y durante la visión retiniana (cuando el dispositivo está en una posición operativa).

El dispositivo de visión ocular resulta especialmente bien adaptado para la visión retiniana a través de un ojo sin dilatar mediante el dimensionamiento de la abertura de la parada de abertura de acuerdo con el diámetro de la pupila de un ojo sin dilatar. Dimensionando la abertura de acuerdo con el diámetro de una pupila sin dilatar, la parada de la abertura funciona para bloquear prácticamente toda la luz reflejada por las estructuras del ojo fuera del diámetro de una pupila (tales como el iris y la esclerótica).

Los elementos ópticos anteriormente mencionados trabajando en combinación proporcionan una visión retiniana de campo amplio sin dilatación de la pupila.

Éstas y otras características de la invención se pondrán de manifiesto para los expertos en la materia a partir de una lectura cuidadosa de la descripción detallada de las realizaciones preferidas en relación con los dibujos a los que se hace referencia.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirá la realización preferida de la invención solamente a modo de ejemplo, haciendo referencia a las figuras anexas donde los elementos llevan unos números de referencia, y donde:

la Fig. 1A es un diagrama esquemático funcional de un dispositivo de visión ocular que muestra unos rayos de luz de iluminación para ilustrar el funcionamiento de un sistema de iluminación según la invención;

la Fig. 1B es un diagrama esquemático funcional de un dispositivo de visión ocular mostrando los rayos de luz ópticos recibidos que ilustran el funcionamiento del sistema de la formación de imagen del dispositivo;

la Fig. 1C es un diagrama esquemático funcional de un dispositivo de visión ocular que muestra los rayos de luz de iluminación incidentes cuando el dispositivo está a una distancia lejana de una posición operativa;

la Fig. 1D es un diagrama esquemático funcional del dispositivo de visión ocular de la Fig. 1 mostrando los rayos de luz ópticos recibidos cuando el dispositivo está a una distancia lejana de una posición operativa;

la Fig. 1E es un diagrama funcional de un dispositivo de visión ocular que muestra los rayos de luz incidentes reflejados desde una lente objetivo;

la Fig. 2A es un diagrama esquemático funcional que muestra los rayos de luz incidentes de un sistema de iluminación;

la Fig. 2B es un diagrama esquemático;

la Fig. 2C es una vista con despiece ordenado de una sección del diagrama mostrado en la Fig. 2A.

la Fig. 3A es un diagrama esquemático funcional que muestra los rayos de luz procedentes de un objeto situado en el eje que ilustra el funcionamiento de un sistema de formación de imágenes que tiene un espejo desenfocado;

La Fig. 3B es un diagrama esquemático funcional que muestra rayos de luz procedentes de un objeto fuera del eje que ilustra el funcionamiento de un sistema de formación de imágenes que tiene un espejo desenfocado;

La Fig. 3C es un diagrama esquemático funcional que muestra los rayos de luz de iluminación que ilustra el funcionamiento de un sistema de iluminación que tiene una fuente de luz sobre el eje;

la Fig. 4 es un diagrama esquemático funcional que tiene una fuente de luz desenfocada;

la Fig. 5 es diagrama esquemático funcional configurado para la visión binocular;

las Figs. 6A-6K son diagramas esquemáticos físicos que ilustran las diversas características que se pueden incorporar en ciertas realizaciones específicas de la invención.

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Descripción detallada de la invención

Se describe una realización a título de ejemplo de un dispositivo de visión ocular haciendo referencia a las figuras 1A-1E. El dispositivo de visión ocular 10 incluye un sistema de iluminación, cuyo funcionamiento se describe principalmente haciendo referencia a la Fig. 1A, y un sistema de formación de imagen, cuyo funcionamiento se describe principalmente con referencia a la Fig. 1B.

El dispositivo de las Figs. 1A-1E está especialmente bien adaptado para su uso en la visión de una retina a través de una pupila sin dilatar. Las pupilas sin dilatar de pequeño diámetro presentan numerosos desafíos para visionar las imágenes retinianas. Las pupilas sin dilatar de diámetro pequeño tienden a inhibir la transmisión de la luz incidente dirigida hacia una retina y de la luz reflejada que corresponde a una imagen retiniana. Además, la luz que se dirige a una pupila y que es bloqueada para su entrada en una pupila por las superficies altamente reflexivas de las estructuras externas del ojo tales como el iris y la esclerótica tiende a ser reflejada en un sistema de visión como deslumbramiento. Como se explicará aquí más adelante, el dispositivo de las Figs. 1A-1E incluye unas características que funcionan en combinación para superar los numerosos desafíos para ver una imagen retiniana a través de una pupila sin dilatar. En un aspecto, el dispositivo de las Figs. 1A-1E incluye la combinación de un sistema de iluminación de fuente de luz convergente y una parada de abertura. El sistema de iluminación de fuente de luz convergente funciona para dirigir una cantidad sustancial de luz a través de una abertura de pequeño diámetro mientras que la parada de abertura funciona para
bloquear el deslumbramiento atribuible a los rayos de luz que son reflejados desde las estructuras externas del ojo.

Como se ve mejor en la Fig. 1A, el sistema de iluminación funciona para generar unos rayos de luz de iluminación que convergen en un vértice 34 y divergen después de ello. Se coloca un dispositivo de visión ocular que tiene un sistema de iluminación convergente de rayos de luz en una posición operativa relativa a un paciente cuando entra una cantidad máxima de luz incidente sustancialmente en el ojo 11 a través de la pupila 12. En el dispositivo de la Fig. 1A-1E, se alcanza una posición operativa cuando el vértice 34 del cono de luz generada por el sistema de iluminación se coloca aproximadamente en una pupila 12 de un paciente. Con un sistema de iluminación de rayos de luz convergentes, entra una cantidad sustancial de luz de la iluminación en una pupila de pequeño diámetro y al mismo tiempo ilumina un campo retiniano amplio. Se puede proporcionar un sistema de iluminación de rayos de luz convergentes por la combinación de una fuente de luz 14 y una lente objetivo 16 colocados por delante de la fuente de luz 14 para hacer converger los rayos de luz que emanan de la fuente 14. Con un sistema de iluminación de fuente de luz convergente, un porcentaje mucho más alto de los rayos de luz incidentes entran en la pupila 12 para iluminar la retina 19 que son reflejados desde las estructuras externas 17 y 21 del ojo. Debido a que hay poca luz incidente perdida, un sistema de iluminación de rayos convergentes de luz reduce el consumo de energía eléctrica de entrada en el sistema de iluminación. Debido a que una cantidad relativamente menor de la luz incidente es reflejada desde las estructuras externas del ojo tales como el iris 17 y la esclerótica 21, hay menos luz no deseada recibida por el sistema de formación de imagen.

La fuente de luz 14 puede ser una luz que genera una fuente de luz, tal como una lámpara en base a filamento, una lámpara de arco, una fuente de luz de fibra óptica o una fuente de luz de estado sólido. Sin embargo, con tecnología actualmente disponible, las fuentes de luz que generan luz son suficientemente grandes para que presenten problemas de empaquetado. Por lo tanto, una fuente de luz preferida para el dispositivo de visión ocular es la fuente de luz descrita haciendo referencia a la Fig. 2A.

En la Fig.2A, la fuente de luz 14 es proporcionado por un elemento reflexivo tal como un espejo, que funciona en asociación con una fuente de luz de generación de luz 18, tal como una lámpara, y una lente condensadora 20 que hace converger la luz de la fuente de luz 18 sobre el espejo 14.

A continuación se describirán unos aspectos del sistema de la formación de imagen del dispositivo con referencia principalmente a la Fig. 1B. El sistema de formación de imagen del dispositivo incluye la lente objetivo 16, la lente 22 de formación de imagen, y una lente ocular 24. Se dispone un plano focal de imagen retiniana 26 intermedio entre la lente objetivo o 16 y la lente 22 de formación de imagen, y al mismo tiempo se coloca un plano focal ocular 28 intermedio entre la lente de formación de imagen 22 y la lente ocular 24. El sistema de formación de imagen adicionalmente incluye un eje de formación de imagen 30 en el cual se centran sustancialmente las lentes 16, 22, y 24. En todas las referencias aquí establecidas, el término "lente" puede referirse a un solo elemento óptico o a una pluralidad de elementos ópticos que funcionen juntos, mientras que una posición operativa se ha definido aquí como la posición en la cual una cantidad máxima de rayos de luz incidente entra sustancialmente en el ojo 11 a través de la pupila 12. Una posición operativa se puede también definir como la posición en la cual la pupila de un paciente es conjugada con la parada 32 de la abertura.

Los rayos de luz de la imagen retiniana que cruzan el plano focal retiniano 26 consisten en rayos de luz que entran en el ojo 11 a través de la pupila 12 y que son reflejados desde la retina 19 a través de la pupila 12. Puesto que las pequeñas pupilas sin dilatar tienden a inhibir la transmisión tanto de la luz de incidente en un ojo como de la luz reflejada de la imagen retiniana fuera del ojo, las imágenes retinianas visionadas a través de pupilas sin dilatar son oscurecidas fácilmente por el deslumbramiento (que es especialmente frecuente cuando las retinas se ven a través de pupilas sin dilatar puesto que la luz incidente es más probable que sea reflejada desde las estructuras externas del ojo altamente reflexivas). Además del deslumbramiento atribuible a la luz que es reflejada desde las estructuras externas del ojo, las imágenes retinianas se pueden oscurecer por el deslumbramiento atribuible a otras fuentes tales como la luz que se refleja en la córnea de un paciente (deslumbramiento córneo) y la luz que se refleja en un componente del dispositivo de visión ocular tal como una lente del dispositivo (deslumbramiento interno).

A fin de que el dispositivo esté bien adaptado para visionar las imágenes retinianas a través de una pupila sin dilatar, el dispositivo 10 incluye preferiblemente las características que actúan para reducir un deslumbramiento de este tipo, y al hacerlo así reduce el porcentaje de rayos de luz recibidos que no corresponder a una imagen retiniana respecto al porcentaje de rayos de luz recibidos que corresponden a una imagen retiniana.

Una característica que funciona para reducir el porcentaje de rayos de luz que no corresponden a la imagen retiniana es la característica de iluminación de luz convergente, descrita anteriormente. En un sistema de iluminación de luz convergente, un porcentaje relativamente alto de la luz entra en el ojo 11 a través de la pupila 12, y un porcentaje relativamente bajo de la luz se refleja desde las estructuras externas 17 y 21 del ojo como se ve en la Fig. 1A. Aquí a continuación se describen otras características que se pueden incorporar para aumentar el porcentaje de luz recibida de formación de imagen retiniana con respecto a la luz no deseada.

En el dispositivo de la Fig. 1B, se coloca una parada 32 de abertura delante de la lente 22 de formación de imagen para bloquear la luz no deseada. La parada 32 de abertura se debe colocar sustancialmente de manera coaxial con el eje 30 de formación de imagen y sustancialmente conjugada con una pupila 12 del paciente cuando se encuentre en una posición operativa con referencia al dispositivo 10. La colocación de la parada 32 de abertura sustancialmente de manera coaxial con el eje 30 de formación de imagen favorece sustancialmente que se admita una cantidad máxima de luz de formación de imagen útil recibida a través de la lente 22 de formación de imagen sin que se admita también la luz dl deslumbramiento que se origina radialmente fuera de la pupila del paciente 12. Colocando la parada de abertura 32 de modo que sea sustancialmente conjugada de una pupila, la parada 32 de abertura funciona para bloquear la luz reflejada desde las estructuras externas 17 y 21 del ojo. Debido a que el vértice 34 del cono de luz generado por el sistema de iluminación es sustancialmente conjugado de la pupila de un paciente para colocar el dispositivo en una posición operativa, y puesto que la posición preferida de la parada de abertura es también aquella que es conjugada de la pupila, entonces la posición preferida de la parada 32 de abertura en un dispositivo hecho de acuerdo con las Figs. 1A-1E se puede describir como una que sea sustancialmente conjugada del vértice del cono de luz generado por el sistema de iluminación.

Para el bloqueo óptimo de la luz no deseada recibida, la abertura 33 de la parada 32 de abertura se debe dimensionar de acuerdo 5 con el diámetro de la pupila a través de la cual se ve la retina. El diámetro de una pupila sin dilatar es de aproximadamente 2 mm. Por consiguiente, para el dispositivo 10 de configuración óptima para ver una retina a través de una pupila sin dilatar, se debe dimensionar la abertura 33 para que corresponda a un diámetro de la pupila del paciente de aproximadamente 2 mm. El diámetro resultante de la abertura 33 se determina multiplicando el diámetro de la pupila por la ampliación de la pupila en el plano de la parada 32 de abertura. Se puede aplicar este mismo principio para optimizar el diseño del instrumento para otros tamaños de pupila, mayores y menores.

Además de reducir el deslumbramiento y de mejorar la calidad de la imagen cuando el dispositivo 10 está en una posición operativa, la parada 32 de abertura reduce el deslumbramiento y mejora la calidad de la imagen antes de que el dispositivo sea trasladado a una posición operativa. Las Figs. 1C y 1D ilustran los rayos de luz de iluminación que salen del dispositivo y que se reflejan del ojo conforme son recibidos en un sistema de visión del dispositivo 10 durante la entrada del dispositivo en un ojo (durante el proceso de trasladar el dispositivo a una posición operativa). La Fig. 1C ilustra los rayos de luz incidente generados por el dispositivo 10 cuando el dispositivo está a cierta distancia apartado de una posición operativa, mientras que la Fig. 1D ilustra los rayos de luz reflejada recibidos de un dispositivo colocado a la misma distancia apartado de una posición operativa que se muestra en la Fig. 1C. Se ve que cuando el dispositivo está apartado de una posición operativa, entonces los rayos de luz generados por el sistema de iluminación chocan con el ojo 11 en un estado divergente (el vértice 34 del cono de luz se coloca delante de la pupila 12). Así pues, un porcentaje relativamente pequeño de los rayos incidentes entra en un ojo a través de la pupila 12 y un porcentaje relativamente alto de los rayos de luz se refleja en las superficies externas altamente reflexivas de las estructuras del ojo tales como el iris 17 y la esclerótica 21. Los rayos de luz reflejados desde las estructuras externas 17 y 21 del ojo tienden a ser reflejados con un ángulo con respecto al eje 30 de formación de imagen. La superficie curvada del ojo 11 asegura que los rayos de luz reflejados están reflejados en ángulo con respecto al eje 30. Cuando el dispositivo 10 es una distancia sustancial lejos de una posición operativa muchos rayos de luz reflejados en el ojo 11 durante la entrada del dispositivo se reflejan enteramente fuera del sistema de visión como se indicado por los rayos 36. La mayoría de los rayos de luz que se reciben en el sistema de visión son bloqueados en la parada 32 de abertura como se indica por los rayos 36. Solamente un pequeño porcentaje de rayos de luz tales como los rayos 37 pasan a través de la abertura 33. Los rayos de luz que pasan a través de la abertura 33 consisten en rayos que se originaron mientras que los rayos de luz incidente se dirigían sustancialmente a lo largo del eje 30 y que pasaron a través de la pupila 12 a la retina 19. De este modo, durante la entrada del dispositivo 10 en el ojo 11, se puede ver que la parada 32 de abertura tiende a bloquear la luz no deseada y a dejar pasar la luz que corresponde a una imagen retiniana.

Se observará que sin la parada 32 de abertura, una mayoría sustancial de rayos de luz transmitidos al plano focal 28 del ocular durante la entrada sería de rayos de luz reflejados en las estructuras externas 17 y 21 del ojo. Así pues, la imagen recibida en el plano focal 28 del ocular sería oscurecida fuertemente por el deslumbramiento. Con la parada 32 de abertura la mayoría sustancial de rayos de luz recibidos en el plano focal del ocular corresponde a la retina 19. Durante la entrada en el ojo, el usuario verá una pequeña imagen de campo de la retina, conocida como el "reflejo rojo" que ayuda al operador a mover el dispositivo a una posición operativa sin deslumbramiento significativo. Manteniendo el punto de la imagen retiniana cerca del centro del plano focal ocular 28 y moviendo el dispositivo 35 hacia un ojo 11, se puede lograr una posición operativa fácilmente.

Se pueden incorporar en el dispositivo características que reduzcan el deslumbramiento adicional o la luz no deseada. Como se muestra en las Figs. 1A-1E, la fuente de luz 14 se puede colocar exactamente delante de la abertura de parada 32 fuera del límite entre la luz recibida y la luz bloqueada y de fuera del eje con respecto al eje 30 de formación de imagen del dispositivo 10. Colocando la fuente de luz delante de la parada 32 de abertura, fuera del límite entre la luz recibida y la luz bloqueada definido por la abertura 33, se asegura que la fuente de luz 14 no tenga ningún efecto de oscurecimiento sobre la imagen vista y se asegura el máximo brillo de imagen en el ojo del usuario. Colocando la fuente de luz 14 fuera del eje se reduce también el deslumbramiento interno y córneo. Colocando la fuente de luz fuera del eje, la luz incidente que se refleja desde la lente 16 o desde la córnea 15 se dirige en ángulo con respecto al eje 30 y, por lo tanto, apartándose de la trayectoria de recepción óptica.

El deslumbramiento puede ser reducido todavía más conformando la primera superficie 23 de la lente objetivo 16 de modo que la primera superficie 23 sea curva y sustancialmente concéntrica con el centro de abertura 33 como se ve en la Fig. 1E. Esto asegura que la luz que se refleja en la superficie 23 se refleje a un punto igual y opuesto a la fuente de luz 14 con respecto al eje 30 de formación de imagen. Si la fuente de luz 14 se coloca fuera del límite que divide la luz bloqueada y la recibida definido por la abertura 33, la primera superficie curva concéntrica 23 asegura que el deslumbramiento interno que resulta de la luz que es reflejada en la superficie 23 sea bloqueada por la parada 32 de la abertura.

Además de las características anteriormente mencionadas que reducen la luz recibida no deseada, se puede reducir el deslumbramiento disponiendo polarizadores lineales en las trayectorias de formación de imagen y de iluminación en una configuración cruzada.

Se describe un dispositivo de visión ocular específico descrito generalmente haciendo referencia a las Figs. 1A-2A con referencia al diagrama físico de la disposición de la Fig. 2B. Éste resulta ventajoso comparado con el de la figura 2A debido al menor número de lentes que se utiliza y porque las lentes que no corresponden al ocular se hacen de plástico moldeado barato. Las superficies de los diversos elementos del sistema de iluminación del dispositivo de visión ocular de la Fig. 2B se numeran como superficies 100 a 113. Aquí a continuación se describen brevemente los elementos que contienen estas superficies.

Haciendo referencia a los elementos de la Fig. 2B con mayor detalle, el filamento 102 de la lámpara proporciona la fuente de iluminación para el sistema de iluminación. En la Fig. 2B, la fuente de luz 102 comprende preferiblemente un filamento que tiene una longitud de aproximadamente 0,63 mm a 0,76 mm (0,025 a 0,030 pulgadas), un diámetro aproximadamente comprendido entre 0,31 mm y 0,35 mm (0,0123 y 0,0136 pulgadas), un número de vueltas entre 6,5 y 7.5, y una potencia nominal entre aproximadamente 3,25 y 3,33 vatios. El filamento 102 de la lámpara está orientado preferiblemente de manera horizontal y girado aproximadamente a 90º respecto al eje de visión.

El dispositivo 10 puede tener una ventana 104 de abertura que está situada en el plano X. En el caso de que el dispositivo 10 incluyera una ventana de abertura 5 que estuviera situada en el plano X, la ventana de abertura se debería formar en una posición que fuera conjugada con la retina de un paciente. Una abertura más pequeña proporciona una vista más fácil de la retina de un paciente a través de pequeñas pupilas y cataratas. Se puede utilizar una abertura mayor para las pupilas dilatadas y para el examen general de la retina central y periférica.

El dispositivo 10 incluye adicionalmente una rueda 106 de abertura que comprende una pluralidad de elementos ópticos que pueden ser girados a una posición delante del filamento 102 en la trayectoria óptica de iluminación. La rueda 106 de abertura, por ejemplo, 10 de mayo lleva un vidrio perforado 108. El vidrio perforado 108 puede comprender un vidrio de placa que tenga una hendidura formada por litografía o una hendidura mecanizada en un sustrato del metal. La hendidura es útil para la determinación de los diversos niveles de lesiones retinianas, particularmente de tumores y de discos ópticos edematosos.

El vidrio perforado 108 puede comprender adicionalmente un material de filtrado de luz. Preferiblemente, el vidrio perforado 108 filtra la luz roja y la luz azul. El filtro exento de rojo excluye los rayos retinianos rojos para la fácil identificación de venas, arterias, y fibras de nervio. El filtro azul se utiliza conjuntamente con las gotas del fouresceina aplicadas al ojo para detectar abrasiones córneas y otras lesiones del segmento anterior y posterior. El espaciamiento del vidrio perforado 108 una distancia que lo separe del plano X reduce al mínimo la formación de imagen de las imperfecciones superficiales sobre una retina. El sistema de iluminación mostrado en la Fig. 2B incluye adicionalmente el espejo caliente 110 de banda ancha que impide que los infrarrojos y la energía ultravioleta se incorporen al ojo de un paciente.

Haciendo referencia a otros componentes del sistema de iluminación de la Fig. 2B, el sistema de iluminación incluye la lente condensadora 20, la cual, según lo descrito previamente, recoge la luz del filamento 102 y funciona conjuntamente con la lente objetivo 16 para proyectar una imagen del filamento 102 sobre la córnea de un paciente o en sus proximidades.

El sistema de iluminación mostrado en la Fig. 2B incluye adicionalmente el polarizador linear 112. Como se describirá además a continuación, el polarizador linear 112 funciona conjuntamente con el polarizador linear 202 del sistema de formación de imagen para reducir el deslumbramiento córneo y el deslumbrarse que se origina en la lente objetivo.

En la Fig. 2B la fuente de luz 14 es reflejada por el espejo 114. La ampliación del filamento 102 sobre el espejo 114 es de aproximadamente 1,5. El espejo 114 se monta con un ángulo, \alpha, de 3,8 grados a partir del eje 30 de formación de imagen con respecto a la lente objetivo 16. La orientación del filamento corresponde con la forma geométrica del espejo, reduciendo así al mínimo el tamaño del espejo.

La lente objetivo 16 funciona conjuntamente con la lente condensadora 20 para proyectar una imagen del filamento 102 sobre la córnea 15 de un paciente. La lente objetivo 16 y la córnea 15 forman parte también del sistema de formación de imagen.

Haciendo ahora referencia a los elementos del sistema de formación de imagen, los rayos de luz de la imagen retiniana pasan a través de la córnea 15 en una formación colimada. La lente objetivo 16 enfoca la luz paralela del ojo de un paciente a un plano focal 26 de la imagen retiniana entre la lente objetivo y la parada 32 de abertura, Fig. 2C.

La parada 32 de abertura funciona para bloquear la luz que se origina fuera de un círculo con un diámetro de 2 mm situado aproximadamente a 25 mm de la lente objetivo. Éste es el emplazamiento de la pupila de un paciente cuando el instrumento está en su posición de funcionamiento nominal.

El polarizador lineal 202, al que se ha aludido previamente, funciona conjuntamente con el polarizador lineal 112 del sistema de iluminación para reducir el deslumbramiento interno y externo, especialmente el deslumbramiento interno procedente de la lente objetivo y el deslumbramiento externo atribuible a las reflexiones córneas. El polarizador lineal 112 del sistema de iluminación y el polarizador lineal 202 del sistema de formación de imagen se disponen en una configuración polarizada transversalmente.

La lente 22 de formación de imagen de la Fig. 2B incluye dos elementos de lente, un primer elemento 22A de lente y un segundo elemento 22B de lente. Los elementos de lente que constituyen la lente de formación de imagen están separados por un hueco de aire. La lente 22 de formación de imagen da imágenes del plano focal 26 de la imagen retiniana de la lente objetivo 16 al plano focal 28 del ocular.

Se puede disponer una parada de campo (no mostrada) dimensionada para corresponder al campo de visión en el plano 28 del pedazo del ojo. El plano focal 26 de la imagen retiniana y el plano focal 28 del ocular son conjugados con las retinas del paciente y del observador. Se requieren dos planos de imagen internos para la orientación apropiada de la vista del usuario de la retina del paciente con la lente 24 ocular no designada con referencia en la Fig. 2B.

La lente ocular 24 comprende dos elementos 24A y 24B de lente. El montaje del ocular en la Fig. 2B tiene gama de enfoque de aproximadamente de +/- 18 dioptrías. Se describe un aparato para su uso en desplazar los elementos de lente ocular 24A y 24B en la solicitud pendiente con ésta comúnmente asignada de No. de serie 09/774.726 titulada "Mecanismo de Enfoque"; presentada el 31 de enero de 2001 e incorporada aquí como referencia.

Todas las lentes del sistema de iluminación y del sistema de la formación de imagen descritas aquí anteriormente se deben cubrir con una capa de anti-reflectante.

La Tabla 1 muestra el valor del radio de curvatura R (en mm), el espaciamiento D de la superficie sobre el eje (en mm), el radio de abertura, AR, así como el material asociado a cada superficie óptica del sistema de iluminación específicamente diseñado mostrado en la Fig. 2B. Los números de seis dígitos de la columna de "materiales" de la Tabla 1 y la Tabla 3 se refieren a identificaciones de materiales según el código militar.

TABLA 1

1

2

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La Tabla 2 muestra los coeficientes que caracterizan las superficies asféricas rotacionalmente simétricas S_{5}, S_{6}, y S_{12} del sistema de iluminación específico mostrado en la Fig. 2B. Las superficies asféricas rotacionalmente simétricas se definen por:

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Ecuación 1

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3

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donde

CC = La Constante Cónica

R = Radio de curvatura

Cv = 1/R

Y es la distancia radial del eje óptico, y

Z es la holgura de la superficie

ad, ae, af, ag = coeficientes no esféricos de orden superior

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TABLA 2

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4

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La Tabla 3 muestra los valores del radio de curvatura R (en mm), el espaciamiento d (en mm) de la superficie sobre el eje, el radio de la abertura, Ar, así como la composición del material asociado a cada superficie óptica del sistema de formación de imagen específicamente diseñado mostrado en la Fig. 2B.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 3

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5

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La Tabla 4 muestra los coeficientes que caracterizan las superficies no esféricas rotacionalmente simétricas s_{2}, s_{7}, s_{8}, y s_{9} del sistema específico de formación de imagen de la Fig. 2A según lo definido por la ecuación 1.

TABLA 4

6

Como es bien sabido, las dimensiones señaladas en las Tablas 1-4 se pueden escalar hacia arriba o hacia abajo. Se entenderá que los componentes del dispositivo de visión ocular pueden llevar relaciones entre sí que se desvíen de las enumeradas en las Tablas 1 a 4. Al desarrollar las pautas para la fabricación de dispositivos alternativos de visión ocular que tengan la configuración general mostrada en las Figs.1A-2B, los inventores han encontrado que es ventajoso mantener ciertas dimensiones del sistema y relaciones entre ciertos componentes del sistema dentro de determinadas gamas. Específicamente, con respecto a las Figs. 2B y 2C, se describen a continuación las relaciones que se aplican.

Haciendo referencia a las características del sistema de iluminación, los inventores han encontrado ventajoso mantener la longitud focal de la lente condensadora 20 entre aproximadamente 8 mm y 15 mm, y mantener la ampliación del filamento sobre el espejo entre aproximadamente 1 y 2. Como se ha explicado con referencia a la Fig. 1E, se reduce el deslumbramiento interno conformando la superficie cóncava 5 de la lente objetivo 16 para centrar la superficie cóncava sustancialmente sobre el centro de la parada 32 de abertura. Los inventores han encontrado que las ventajas de reducción del deslumbramiento de una configuración de este tipo ganan sustancialmente si el radio de la superficie cóncava y la distancia del centro de la parada de la abertura a la superficie de la lente cóncava difieren en aproximadamente menos del 10 por ciento.

En relación con el sistema de formación de imagen, los inventores han encontrado que se debería mantener la longitud focal de la lente objetivo 16 entre aproximadamente 15 mm y 25 mm y que la longitud focal de la lente 22 de formación de imagen se debería mantener entre aproximadamente 10 mm y 20 mm. Los inventores han encontrado también que la lente 22 de formación de imagen funciona preferiblemente en un modo de reducción con una ampliación de entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 0,9.

Los elementos ópticos aquí descritos con referencia a la Fig. 2B se pueden contener en una carcasa tal como la carcasa mostrada en uno de los diseños de las solicitudes de patente comúnmente asignadas No. de serie 29/137.181; 29/137.172; y 29/137.182 todas las cuales se titulan "Dispositivo de Visión Ocular" y presentadas el 14 de febrero de 2001 e incorporadas aquí como referencia.

Se describe una alternativa con referencia a las Figs. 3A-3C. En las Figs. 3A-3C, se dispone la fuente de luz 14 directamente en el campo visual en una posición altamente desenfocada en relación a los planos focales 26 y 28. Disponiendo la fuente de luz 14 en el eje 30 de formación de imagen, la fuente de luz 14 proporciona una iluminación eficiente máxima de la retina 19. Colocar la fuente de luz fuera del eje como se muestra mediante la fuente de luz 14' da lugar a una iluminación retiniana inferior a la de máxima eficiencia, pero también reduce el deslumbramiento por las razones que se han expuesto aquí.

La fuente de luz 14 de las Figs. 3A-3C se debe colocar en una posición altamente desenfocada con relación a cualquier plano de imagen del dispositivo de visión ocular conjugado con la retina 19 de un paciente en una posición operativa en lo referente al dispositivo 10. Como se muestra en los diagramas del sistema de formación de imagen de las Figs. 3A-3C, se proporciona una posición altamente desenfocada para la fuente 14 con relación a un plano focal de imagen conjugado con la retina disponiendo la fuente 14 intermedia del plano focal retiniano 26 y de la lente 22 de formación de imagen. En general la fuente 14 queda menos en el foco en cualquier plana conjugado con el plano focal 28 del ocular e incluso éste conforme la fuente se mueve hacia la lente 22 de formación de imagen y apartándose del plano focal retiniano 26. Preferiblemente, se coloca la fuente 14 tan próxima como sea físicamente posible a la lente 22.

Se puede reducir el deslumbramiento córneo en las Figs. 3A-3C si se dispone la fuente 14 del dispositivo 10 en una posición que sea conjugada con la superficie de la córnea cuando el dispositivo está en una posición operativa con respecto a un paciente. Si la fuente de luz 14 se coloca conjugada con la córnea 15, muchos rayos de luz que son reflejados por la córnea 15 dan su imagen directamente sobre la fuente de luz 14. Si la fuente de luz 14 es proporcionada por un elemento reflexivo como se muestra, estos rayos de luz corresponden a una imagen de la córnea y son bloqueados antes de alcanzar el plano focal 28 del ocular, reduciendo de este modo el deslumbramiento córneo.

En otros ejemplos específicos dispositivos de visión ocular diseñados según la configuración general descrita con referencia a las Figs. 1A-1E y 3A-3C, la lente objetivo 16 puede ser proporcionada por un sistema de lentes que tiene una longitud focal de aproximadamente 25 mm, y una longitud focal posterior de aproximadamente la mitad de la longitud focal. El dispositivo de visión ocular puede ser configurado para colocar la superficie de la lente lo más cercana posible al paciente con el sistema de lente objetivo aproximadamente a 25 mm de la córnea de un paciente cuando está en una posición operativa. El sistema de lente objetivo acepta la luz paralela o casi paralela de del ojo de un paciente y enfoca la luz a una imagen interna situada en el plano focal trasero 26 del objetivo o aproximadamente en el mismo. El sistema de lente objetivo puede tener un diámetro de aproximadamente 25 mm. La lente 22 de formación de imagen, mientras tanto, puede ser proporcionada por un sistema de lente que tiene una longitud focal de aproximadamente 25 mm, una longitud focal posterior de aproximadamente 18 mm y una abertura transparente de aproximadamente 20 mm. La lente de formación de imagen puede proyectar una imagen interna del plano focal objetivo 26 al plano focal 28 del ocular con una ampliación de aproximadamente 0,6X. El plano focal 28 del ocular puede tener una abertura de aproximadamente 8 mm de diámetro, que corresponde al diámetro del plano focal de un ocular típico de 20X. La longitud axial de la lente objetivo 16 al plano focal 28 del ocular puede ser aproximadamente 90 a 100 mm. En el sistema de iluminación descrito con referencia a la Fig. 3C, la lente condensadora 20 puede ser proporcionada por un sistema condensador que tiene una abertura numérica de aproximadamente 0,2 a 0,4, trabajando con una ampliación de aproximadamente 1X a 2X, con una longitud focal de aproximadamente 9 mm. En la realización de las Figs. 1A-1E, la parada 32 de abertura puede estar colocada sustancialmente normal al eje 30 y aproximadamente a medio camino entre el punto más posterior de la fuente de luz 14 y el punto de la lente 22 de formación de imagen más adelantado. La parada 32 de abertura puede tener un diámetro de abertura de aproximadamente 4,6 mm.

Se describe una configuración óptica alternativa para el dispositivo de visión ocular de las Figs. 3A-3C que tienen una fuente de luz desenfocada con referencia a la Fig. 4. En el dispositivo de visión ocular de la Fig. 4, la fuente de luz 14 está dispuesta delante de la lente objetivo 16 y se suprime la lente 22 de formación de imagen. La fuente de luz 14 está dispuesta en una posición altamente desenfocada con relación al plano focal retiniano 26 disponiendo la fuente de luz 14 en proximidad a la lente objetivo 16. En la Fig. 4, la lente objetivo 16 no forma parte del sistema óptico de iluminación. En su lugar, los rayos de luz de iluminación que convergen en una córnea 15 y divergen hacia una retina 19 están formados disponiendo la lente condensadora 20 en relación con el espejo 14 de la fuente de luz de tal manera que los rayos de luz reflejados en el espejo convergen después de ser reflejados. Además, con referencia a la realización de la Fig. 4, la lente 24 del ocular es desmontable y reemplazable con el sensor 52 de imagen, tal como un sensor de imagen de CCD, que se coloca sobre el plano focal retiniano 26. Se puede configurar un sistema de procesador (no mostrado) en comunicación con el sensor 52, para capturar las señales de imagen generadas por el sensor 52, procesar tales señales, y si es deseable, invertir o ampliar electrónicamente cualesquiera imágenes capturadas para lograr la función proporcionada ópticamente por la lente 22 de formación de imagen del dispositivo de visión ocular de las Figs. 1A-3C.

Las lentes convencionales en los sistemas descritos anteriormente se pueden sustituir por elementos ópticos de funcionamiento semejante tales como lentes difrangentes, enrejados binarios, filtros de fase, elementos ópticos holográficos (HOE), lentes de índice de gradiente, y elementos ópticos híbridos.

El dispositivo se puede adaptar para proporcionar visión binocular como se ilustra en la Fig. 5. Como se ve en la Fig. 5, un dispositivo de visión binocular del ojo según la invención incluye típicamente un elemento óptico colimador 70 para colimar los rayos de luz de la trayectoria de formación de imagen, y separar la óptica 72 para dividir los rayos de luz transmitidos por la óptica 70 de colimación en dos trayectorias separadas 74A y 74B de la formación de imagen. La óptica 72 de separación incluye típicamente una combinación de elementos ópticos tales como prismas y/o espejos. Continuando con referencia a la Fig. 5, el dispositivo de visión binocular del ojo 10'' puede incluir adicionalmente la óptica 76 de orientación dispuesta en cada trayectoria binocular 74A, 74B de formación de imagen para fijar la orientación de las imágenes transmitidas por la óptica de separación como sea necesario. La óptica 76 de orientación puede incluir elementos ópticos tales como elementos ópticos de prisma y/o espejo. El dispositivo de visión binocular del ojo 10'' puede incluir adicionalmente la óptica 78 de decolimación y la óptica 80 de ocular dispuestas en cada trayectoria 74A y 74B de formación de imagen. Cada óptica 80 de ocular colima la luz para que las imágenes puedan ser percibidas por un espectador. Los tubos oculares (no mostrados) de la óptica 80 de ocular se pueden disponer en una orientación que diverge levemente hacia los ojos del observador para aproximar la condición directa de visión de un objetivo por un par de ojos.

A continuación se describirán detalladamente ciertas características adicionales que se pueden incorporar en las realizaciones físicas de la invención.

En la Fig. 6A se muestra un diagrama esquemático físico de una realización de la invención que se puede configurar de nuevo para optimizar los diversos aspectos funcionales del dispositivo de visión ocular. En la realización de la Fig. 6A, la carcasa primaria 44 del dispositivo de visión ocular 10 incluye los soportes de lentes 60, 61, 62 y 66 y los módulos de lentes reemplazables 40, 41, 42 y 46 recibidos en forma reemplazable en sus soportes respectivos. Como se explica aquí a continuación, sustituir cierto módulo de lentes o agrupar los aspectos funcionales de los módulos de lentes cambia aspectos esenciales del dispositivo de visión ocular permitiendo que el oftalmoscopio sea optimizado para un uso previsto específico. Por ejemplo, con referencia a las Figs. 1A-1E, y 3A-3C, se ve que el área de la retina 19 que es iluminada por el sistema de iluminación depende del diámetro y de la potencia óptica de la lente objetivo 16 y de la ampliación seleccionada para la lente en la posición operativa del dispositivo de visión ocular. Esta área corresponde al ángulo \alpha como se muestra en las Figs. 1A y 3C. El campo visual del sistema de formación de imagen, a su vez, también depende del diámetro y de potencia óptica de la lente objetivo 16 y de la ampliación de la lente en la posición operativa del dispositivo de visión ocular.

Es deseable que las imágenes del dispositivo de visión ocular 10 correspondan a un campo visual amplio. Mientras que un campo visual amplio y un ángulo de iluminación \alpha grande son altamente deseables para una diagnosis exacta y eficiente de diversos problemas, un campo visual más pequeño y un ángulo de iluminación menor son deseables para la facilidad de uso. Conforme el ángulo de iluminación, \alpha, se hace menos agudo, los rayos de luz de iluminación se dirigen más fácilmente a un ojo a través de su pupila, de modo que la entrada en el ojo es más fácil. Esto se debe a que como el ángulo de la iluminación, \alpha, se hace menos agudo, los rayos de luz de la fuente 14 se pueden dirigir a través de la pupila 12 a una gama mayor de distancias de córnea a lente. Por consiguiente, a la vista de lo anteriormente mencionado, sería beneficioso proporcionar un dispositivo de visión ocular que ve se pudiera configurar para el campo visual optimizado o una facilidad de uso optimizada.

En una realización preferida, el sistema de formación de imagen del dispositivo 10 da imágenes de un campo que contiene el área de la retina que está iluminada por el sistema de iluminación. Más preferiblemente, el área de la retina que es reflejada por el sistema de formación de imagen es aproximadamente del 15 por ciento al 30 por ciento mayor que el área que está iluminada. Esta característica proporciona una orientación mejorada de un campo de visión y reduce las consideraciones de alineación entre la iluminación y la visión.

Una realización posible de un dispositivo de visión ocular reconfigurable según la invención se describe con referencia al diagrama esquemático físico de la Fig. 6A. Este diagrama físico particular de disposición incluye un primer y un segundo módulo 40 y 41 de lentes. El primer módulo 40 de lentes incluye la lente objetivo 16, mientras que el segundo módulo 41 de lentes incluye la lente 22 de formación de imagen. Mientras que el ángulo del campo visual y de la iluminación depende principalmente del dimensionamiento, de la potencia óptica, y de la ampliación seleccionada para la lente objetivo 16, la lente 22 de formación de imagen será sustituida normalmente junto con la lente 16, puesto que el dimensionamiento y la potencia óptica de la lente 16 están coordinados con los de la lente 22. La carcasa 44 y los módulos de lentes 40, 41 se diseñan complementariamente para que los módulos de lentes puedan ser retirados y sustituidos manualmente de la carcasa 44 mientras que mantengan un plano focal 28 de ocular común. En un dispositivo de visión ocular reconfigurable, se puede proporcionar un primer sistema de módulos de lente para configurar el dispositivo de visión ocular para un campo visual amplio de formación de imagen, mientras que se puede proporcionar un segundo sistema de módulos de campo visual reducido (pero de ampliación creciente), que haga el instrumento más fácil de maniobrar en una posición operativa. Un dispositivo de este tipo se puede hacer más fácil de utilizar simplemente sustituyendo el primer sistema de módulos de lentes por el segundo sistema de módulos de lentes.

Para complementar el cambio en el campo visual logrado al cambiar el primer y el segundo módulos de lentes, se puede cambiar también el sistema de condensador de iluminación en una manera modular para optimizar las características de iluminación adaptándolas a las necesidades del usuario. En todos los sistemas de condensador con un tamaño dado de condensador, la capacidad de recoger la luz de una fuente de luz para la generación de luz se equilibra con el ángulo al cual se puede transmitir la luz y la ampliación a la cual se proyecta la imagen de luz que genera la fuente de luz. Las lentes situadas dentro del módulo 42 de lentes de la iluminación pueden ser seleccionadas de tal manera que el sistema de iluminación corresponda a la abertura numérica de iluminación de un módulo objetivo dado 40.

La invención está adaptada para capturar las imágenes electrónicas que representan una retina reflejada. Se describe una realización de este tipo con referencia a la Fig. 6A. En la Fig. 6A, se muestra un dispositivo de visión ocular 10 que puede ser reconfigurado para captura electrónica de imagen. La Fig. 6A muestra un dispositivo de visión ocular adaptado para poder sustituir el módulo 46 de ocular por un módulo de vídeo 50. Se ve que el dispositivo de visión ocular 10 incluye normalmente un módulo 46 de ocular que tiene una lente 24 de ocular que colima los rayos de luz de formación de imagen para poder ver una imagen retiniana por parte del usuario. El ocular 46 se puede sustituir por el módulo de vídeo 50, el cual incluye ciertos componentes que configuran el dispositivo de visión ocular para la captura de vídeo. En particular, un módulo de vídeo 50 puede contener un sensor 52 de imagen, tal como un sensor de imagen de CCD o de CMOS, que está en una posición operativa con referencia al sistema de formación de imagen cuando está instalado el módulo de vídeo en el soporte 66. El sensor 52 de imagen está en comunicación eléctrica con un sistema de procesador 54, que incluye típicamente un microprocesador y una memoria asociada, que se puede programar para controlar el sensor 52 de imagen y para capturar y, posiblemente, para almacenar los datos de imagen generados por el sensor 52 de imagen y recibidos del mismo. Aunque el sistema de procesador 54 se muestra como si estuviera dispuesto en el módulo vídeo 50, se entiende que el sistema de procesador 54 podría ser dispuesto externo al módulo vídeo 50. El módulo de vídeo 50 puede estar también en comunicación con la pantalla de visualización externa a la carcasa 44 y el módulo 50 y/o un sistema de proceso externo a la carcasa 44 y al módulo 50 por medio de una combinación de componentes de enlace de comunicaciones que comprende el cable 56 y las interfaces asociadas de entrada-salida, por ejemplo, para poder presentar o dar salida de otra manera a la información de imagen de vídeo que corresponde a las señales de imagen generadas por el sensor 52 de imagen, y ser posiblemente archivadas. Se puede sustituir el enlace de comunicaciones incluyendo el cable 56 por una combinación de componentes de enlace de comunicaciones que comprenda una combinación de receptor/transmisor inalámbricos. La información de imagen correspondiente a las señales de imagen generadas por el sensor 52 de imagen puede también ser comunicada a los componentes electrónicos externos al módulo 50 y a la carcasa 44 con el uso de una combinación de componentes de enlace de comunicación que incluye una estructura de memoria transportable tal como un disco de ordenador, un disco compacto o una disco externo de memoria. Se puede situar un codificador para codificar tal estructura de memoria en un módulo según se describe aquí o externo a un módulo en la carcasa 44.

El módulo de vídeo 50 puede estar diseñado de modo que el sensor 52 de imagen quede situado en el plano focal 28 del ocular cuando el módulo 50 está en una posición operativa en el soporte 66. Se observa que se puede configurar un dispositivo de visión ocular de la invención para captura de vídeo sustituyendo el módulo 46 del ocular por un módulo vídeo 50 sin adición o reemplazo de las lentes adicionales del sistema de formación de imagen. Se pueden también utilizar sensores de imagen de dimensiones alternativas, con la adición de unas lentes de redimensionamiento de imagen. Tal configuración desplaza el emplazamiento del plano focal 28.

En las Figs. 6B-6I se muestran dispositivos de visión ocular que tienen un soporte de módulo de visión para recibir diversos tipos alternativos de módulos de visión. El módulo de visión 46 de la Fig. 6B es una versión alternativa del módulo 46 de visión del ocular mostrado en la Fig. 6A. El módulo 50 de visión de Fig. 6C es una versión alternativa del módulo de vídeo 50 de visión mostrado en la Fig. 6A.

La Fig. 6D muestra un módulo 70 de visión adaptado para proporcionar tanto visión óptica como captura de vídeo. El módulo de visión 70 incluye un divisor de haz de rayos 80 para dividir la imagen retiniana y generar un par de planos focales de imagen retiniana, un primer plano focal 28 de ocular, y un segundo plano focal 29 de imagen retiniana en el cual se dispone el sensor 52 de imagen. El módulo de visión 70, como el módulo de visión 50, incluye el sistema de procesador 54 en comunicación con el sensor 52 de imagen por medio del conductor 53 para controlar el sensor 52 de imagen que y capturar y posiblemente almacenar los datos de imagen que corresponden a las señales de imagen generados por el sensor 52 de imagen. El sistema de procesador 54 se puede programar para generar electrónicamente una imagen especular de la imagen formada en el sensor 52 de imagen. El módulo de vídeo 70 incluye adicionalmente el conductor 56 para proporcionar la comunicación de imágenes de vídeo y datos con las pantallas externas y/o los sistemas de proceso externo.

Mostrado como si situado dentro del módulo 70, sistema de procesador 54 podía ser colocado como alternativa en un emplazamiento externo al módulo pero dentro de la carcasa 44 como se ha indicado por el sistema de procesador 54' de la Fig. 6C o en un emplazamiento externo tanto al módulo 70 como a la carcasa 44. Si el sistema de procesador asociado a cualquiera de los módulos de visión aquí descritos como dotados de un sensor 52 de imagen estuviera situado externo al módulo pero dentro de la carcasa como se indica por la realización de Fig. 6C, entonces el sistema de procesador 54' y el sensor 52 de imagen deberían estar dispuestos para que se hiciera una conexión eléctrica entre el sistema de procesador 54' y el sensor 52 de imagen cuando el módulo de visión que tiene el sensor de imagen estuviera colocado en el soporte 66 del módulo de visión del dispositivo de visión ocular 10. Se proporciona una conexión eléctrica de este tipo colocando los conectadores de acoplamiento complementariamente montados en el módulo de visión y en la carcasa 44 del dispositivo primario, respectivamente, como los conectadores de acoplamiento 85 mostrados en la Fig. 6I.

Los conectadores de acoplamiento tales como los conectadores 85 pueden también servir para facilitar el acoplamiento entre un componente eléctrico de cualquiera de los módulos de visión descritos y una fuente de alimentación de un dispositivo. Por ejemplo, los conectadores de acoplamiento 85 en la realización de la Fig. 6I puede ser adaptados para enlazar eléctricamente el sistema de procesador 54 a una fuente de energía de batería en la proximidad de la fuente de luz 32 cuando se acoplan los conectadores de acoplamiento 85 entre sí.

Además, se entenderá que el sistema de procesador que recibe señales de imagen del sensor 52 de imagen en cualquiera de las realizaciones aquí descritas no necesita estar situado dentro de un módulo de visión o dentro de la carcasa 44. El sistema de procesador que recibe señales de imagen del sensor de imagen se puede situar externamente con respecto tanto a la carcasa 44 como al módulo de visión y puede estar provisto, por ejemplo, por un sistema de procesador o un ordenador personal. Si un dispositivo de visión ocular según la invención incluyera un sistema de procesador de tratamiento de la información de imagen situado remoto a una distancia sustancial del sensor de imagen que genera las señales de imagen, es útil configurar el sistema de procesador y el sensor de imagen de modo que el sensor de imagen y el sistema de procesador comuniquen entre sí por medio de una tecnología de comunicación de alta velocidad, tal como una tecnología de comunicación Bus Universal en Serie (USB).

En la Fig. 6E se muestra una realización de un módulo de visión similar al módulo 70 de visión de la Fig. 6D. El módulo de visión de la Fig. 6E incluye todos los elementos del módulo 70 de visión de la Fig. 6D salvo que el módulo 72 de visión incluye un espejo 82 de dos posiciones en lugar del divisor de haz de rayos 80 de la Fig. 6D. El espejo de dos posiciones 82 se puede mover entre dos posiciones. En una primera posición, indicada por el espejo de la línea llena 83 está en una posición tal que se forma una imagen retiniana en el plano focal 28 del ocular 5. En una segunda posición, indicada por la línea discontinua 84, el espejo 82 está en una posición tal que se forma una imagen retiniana en el sensor 52 de imagen. El espejo 82 se puede montar sobre bisagra dentro del módulo 72 de visión como se indica por el punto de pivote 85. Se puede adaptar el espejo 82 para ser manualmente desplazable entre la primera y la segunda posiciones o bien se puede adaptar el espejo 82 para que se pueda desplazar por medio del movimiento de un motor.

En la Fig. 6F, se muestra un módulo de visión recibido en un soporte 66 de módulo de visión que contiene una pantalla incorporada 58. En el módulo 74 de visión, se coloca el sensor 52 de imagen en la posición del plano focal 28 del ocular cuando el módulo está correctamente recibido en el soporte 66. El sensor 52 de imagen está en comunicación con el sistema de procesador 54 programado para controlar y capturar los datos de imagen que corresponden a las señales de imagen generadas por el sensor 52 de imagen. Además de estar en comunicación con el sensor 52 de imagen, el sistema de procesador 54 está en comunicación mediante el conductor 55 con una pantalla 58 que está construida directamente en el módulo 74. La pantalla 58 puede estar proporcionada, por ejemplo, por una pantalla de LCD liviana como es bien sabido. La pantalla 58 se establece adecuadamente en la porción frontal 74f del módulo 74 de visión como se ha indicado en la Fig. 6F. El módulo 74 de visión puede incluir, además, un conductor 56 para establecer la comunicación externa de imágenes de vídeo y/o de otros datos externo con una pantalla o un sistema de procesamiento situado externamente con respecto al módulo de visión y a la carcasa 44.

El módulo 75 de visión de la Fig. 6G es similar al módulo de visión de la Fig. 6F salvo que la pantalla 58 montada externamente se sustituye por una pantalla interior 59 montada en el interior del módulo 75. La pantalla 59 es preferiblemente una pantalla miniatura de LCD. El módulo 75 de visión puede incluir una lente 24 de ocular para colimar los rayos de luz generados por la pantalla 59.

En las Figs. 6H y 6I se muestran realizaciones alternativas de los dispositivos de visión ocular que tienen pantallas incorporadas o conectables. En la realización de la Fig. 6H, el módulo de visión 76 incluye una pantalla 58 montada en una superficie superior 76t de una porción que extiende externamente del módulo 76. En la realización de la Fig. 6I, se monta una pantalla 58 fija a una superficie superior 44t de la carcasa 44 del dispositivo primario. La pantalla 58 se podría montar como alternativa de forma desmontable a la carcasa 44 o unir de manera giratoria a la carcasa 44. En la realización de la Fig. 61, el módulo de visión 77 incluye el conductor 55A que conecta de forma coincídete al conductor 55B en comunicación con la pantalla 58 cuando se recibe el módulo 77 en el soporte 66. La conexión de acoplamiento entre los conductores 55A y 55B se pueden establecer por los conectadores de acoplamiento 85 montados de forma coincidente.

Los módulos 46, 50, 70, 72, 74, 75, 76 y 77 de visión tienen preferiblemente carcasas externas de dimensiones semejantes de forma que cada una pueda caber en un solo soporte de módulo de visión adaptado para recibir un módulo de visión a la vez. Uno o más de los módulos de visión anteriormente mencionados se pueden vender o hacer disponibles en un sistema en el que los módulos de visión puedan ser intercambiados para la optimización de un dispositivo de visión ocular para un uso particular. Un módulo de visión según la invención está adaptado para ser sostenido en su lugar en un soporte de forma complementaria por las fuerzas de fricción u otros medios de retención conocidos.

Por supuesto, los elementos incorporados en los módulos de visión 46, 50, 70, 72, 74, 75, 76 y 77 descritos anteriormente instalables en forma desmontable se pueden montar permanentemente en cualquier dispositivo de visión ocular que no contenga un soporte de módulo de visión.

Según lo indicado anteriormente, los módulos de visión que tienen un sistema de procesador 54 para procesar imágenes pueden incluir un conductor 56 para proporcionar comunicación entre el sistema de procesador y un dispositivo de pantalla externa o un sistema de procesador externo al módulo y a la carcasa 44. Un tipo de pantalla externa que puede estar en comunicación eléctrica con el módulo de visión que tiene un sistema de procesador de vídeo montado que es un conjunto de pantalla 57 montada en forma de visor que incluye una pantalla 59 como se muestra en las Figs. 6J y 6K. Las pantallas montadas en forma de visor son útiles al facilitar la movilidad de un observador. En la realización de la Fig. 6J, un dispositivo de visión ocular 10 incluye un conjunto de pantalla montada en forma de visor 57, control activado por voz, unos medios de retroalimentación de audio, y un ordenador personal 63. A partir de la realización de la Fig. 6J se ve que los elementos de un dispositivo de visión ocular se pueden dispersar por el exterior sobre diversos componentes físicamente separados incluyendo la carcasa 44 del dispositivo primario, un módulo de visión, un ordenador personal 63 y un conjunto de vídeo 57.

Se entenderá que el sensor de imagen al que se hace referencia en cualquiera de los módulos de visión anteriormente mencionados que tiene un sensor de imagen puede incluir cualquier sensor de imagen disponible en el comercio. Por ejemplo el sensor de imagen puede ser un sensor de imagen de luz visible o un sensor de imagen que responda selectivamente a la luz en una banda específica, tal como un sensor de imagen de infrarrojos o de ultravioletas. El sensor de imagen puede ser también un sensor de imagen de tipo espectral que hace disponibles los datos de perfil espectral que caracterizan el espectro de la luz incidente en cada pixel del sensor de imagen. Además, se pueden incorporar el sistema de procesador 54 y el sensor 52 de imagen en una pieza única de silicio. El sensor 52 de la imagen y el sistema de procesador se pueden integrar fácilmente en una pieza única del silicio utilizando métodos de fabricación del CMOS.

Además, se tendrá en cuenta que cualquier de las líneas eléctricamente conductoras descritas aquí, por ejemplo las líneas 53, 55, 55, 55a, 55b y 56 se podrían sustituir por un enlace de comunicación de datos sin hilos tal como un enlace IR o un enlace RF incluyendo una línea de RF que utilice el protocolo de comunicación "Blue Tooth".

Claims (20)

1. Un dispositivo de visión ocular (10) que comprende:

\quad

una carcasa (44) que tiene un extremo de observador y un extremo de paciente;

\quad

un sistema de iluminación al menos dispuesto parcialmente en dicha carcasa;

\quad

un sistema de formación de imagen al menos parcialmente dispuesto en dicha carcasa;

\quad

un sensor de imagen (52) para generar señales de imagen;

\quad

al menos un módulo reemplazable (50, 70, 72, 74, 75, 76, 77) que comprende dicho sensor de imagen (52) para sustituir un módulo de ocular (46) que tiene una lente de ocular;

\quad

un sistema de procesador (54) para procesar la información de imagen correspondiente a las señales de imagen generadas por dicho sensor de imagen;

\quad

un componente de enlace de comunicaciones para facilitar la comunicación de la información de imagen externamente de dicha carcasa (44);

\quad

un soporte de módulo (60, 61, 62, 66) definido por dicha carcasa (44) en dicho extremo de paciente; y

\quad

dicho módulo reemplazable (50, 70, 72, 74, 75, 76, 77) que comprende al menos dicho sensor de imagen (52) recibido en forma reemplazable en dicho soporte, donde

dicha carcasa (44) y dicho módulo incluyen unos conectadores de acoplamiento complementarios (85) que se adaptan para coincidir cuando está dicho módulo recibido en dicho soporte, caracterizado porque dicho dispositivo incluye una fuente de alimentación de batería incorporada en dicha carcasa (44), donde dichos conectadores de acoplamiento (85) proporcionan una comunicación interrumpible entre un componente electrónico de dicho módulo y dicha fuente de alimentación.

2. El dispositivo de visión ocular de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una pantalla electrónica (58, 59).

3. El dispositivo de visión ocular de las reivindicaciones 1 ó 2, donde dicho módulo reemplazable comprende adicionalmente dicha pantalla (58, 59).

4. El dispositivo de visión ocular de las reivindicaciones 2 ó 3, donde dicha pantalla (58, 59) se monta externamente en dicho módulo.

5. El dispositivo de visión ocular de la reivindicación 4, donde dicha pantalla (58, 59) se monta externamente en una cara de dicho módulo.

6. El dispositivo de visión ocular de las reivindicaciones 1 ó 2, donde dicha pantalla (58, 59) se monta internamente en el interior de dicho módulo.

7. El dispositivo de visión ocular de la reivindicación 2, en el que dicha pantalla (58, 59) se monta en una parte superior de dicha carcasa (44).

8. El dispositivo de la reivindicación 2, donde dicho dispositivo incluye un aparato de pantalla de visor que incluye dicha pantalla (58, 59).

9. El dispositivo de visión ocular de la reivindicación 8, donde dicho módulo reemplazable comprende adicionalmente dicho enlace de comunicaciones.

10. El dispositivo de visión ocular de las reivindicaciones 1 ó 9, donde dicho enlace de comunicaciones incluye un cable (56).

11. El dispositivo de visión ocular de las reivindicaciones 1 ó 9, donde dicho enlace de comunicaciones comprende un enlace inalámbrico de comunicaciones.

12. El dispositivo de visión ocular de cualquiera de las reivindicaciones 1, 9 a 11, donde dicho enlace de comunicaciones comprende una estructura de memoria transportable.

13. El dispositivo de visión ocular de las reivindicaciones 1 y 2, donde dicha pantalla electrónica (58, 59) está espaciada separándose de dicha carcasa (44) y dicho módulo, y dicho dispositivo incluye adicionalmente una comunicación con dicho enlace de comunicaciones.

14. El dispositivo de visión ocular de la reivindicación 1, donde dicho sistema de procesador (54) se incorpora en dicha carcasa (44) y donde dichos conectadores de acoplamiento (85) están adaptados para proporcionar la comunicación interrumpible entre dicho sensor de imagen (52) y dicho sistema de procesador.

15. El dispositivo de visión ocular de la reivindicación 1, donde dicho sistema de procesador (54) se incorpora en dicho módulo, y donde dicho dispositivo incluye adicionalmente una pantalla (58, 59) montada en dicha carcasa (44), donde dichos conectadores de acoplamiento (85) proporcionan la comunicación interrumpible entre dicho sistema de procesador y dicha pantalla.

16. El dispositivo de visión ocular de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 15, donde dicha pantalla electrónica (58, 59) está en comunicación con dicho sistema de procesador (54).

17. El dispositivo de visión ocular de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, donde dicha carcasa (44) es una carcasa que se puede sostener en la mano.

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18. El dispositivo de visión ocular de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende adicionalmente:

\quad

una lente de ocular (24) para facilitar la vista directa de una estructura del ojo; y

\quad

un divisor de haz de rayos (80) que interseca dicho eje de imagen y dispuesto para definir un par de planos focales, uno de dichos planos focales sustancialmente coincidente con una posición de dicho sensor de imagen (52), y otro de dichos planos focales definido por delante de dicha lente de ocular (24).

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19. El dispositivo de visión ocular de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende adicionalmente:

una lente de ocular (24) para facilitar la vista directa de una estructura del ojo; y

un espejo desplazable (82) movible (entre una primera posición, en la cual dicho espejo define un plano focal sustancialmente en una superficie activa de dicho sensor de imagen (52), y una segunda posición en la cual dicho espejo (82) está espaciado separándose de dicho sistema de formación de imagen para definir un plano focal de dicho sistema de formación de imagen por delante de dicha lente de ocular (24).

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20. El dispositivo de visión ocular de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, donde dicha carcasa (44) es una carcasa que se puede sostener en la mano.