WO2004107968A1 - Fokussierhilfe für funduskameras und ophthalmoskope basierend auf dem non mydriatic - prinzip - Google Patents
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- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
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- A61B3/12—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for looking at the eye fundus, e.g. ophthalmoscopes
Definitions
- the present invention relates to a device for examining the fundus of the eye by means of an optical system and electronic sensors for image recording, preferably a fundus camera.
- the patient's pupil When using a fundus camera, the patient's pupil usually needs to be dilated with medication. It is known from the prior art that when the fundus is illuminated by means of infrared light (invisible), there is no pupil reaction of the patient, and thus the pupil is dilated in a darkened room without the administration of medication. This principle is used in the so-called "non-mydriatic" fundus cameras. When the pupil is sufficiently wide open, the eye is briefly illuminated with white (visible) light in order to take a picture of the fundus. The principle of a "non-mydhatic" fundus camera Observed in infrared light and the result image recorded in white light with a shorter wavelength. For these different wavelengths, there are different levels of focus due to the optical conditions. If the fundus camera is focused for observation with infrared light, the result image recorded with white light would be out of focus.
- focusing aids are used in “non mydriatic” fundus cameras. These devices use visible light that is projected onto the fundus of the eye in the form of a low-intensity test mark during the observation. By evaluating this test mark the optimal focus plane for white light can be determined in a suitable manner and the result image appears sharp.
- a gap over a biprism is used as a test mark pictured on the fundus and to determine the Focusing level used.
- the eye examination device has an additional lighting unit with associated imaging optics and a divider mirror that can be folded into the beam path.
- the disadvantage of the usual focusing aids is the complex technical implementation.
- the additional optical components for generating the test mark require separate lighting.
- the test original must be able to be moved precisely along the optical axis coupled with the focusing.
- the object of the present invention is to develop a solution which, despite the different levels of focus which result from observation in infrared light and image recording with visible, white light, ensures observation and image recording under optimal conditions.
- Figure 1 the basic structure of a fundus camera based on the "Non Mydriatic” principle with the focusing aid according to the invention.
- an additional lens is pivotally arranged in the beam path for observation and image recording, which is located in the beam path either during observation with infrared light or during image recording with visible light
- the additional lens is arranged in the vicinity of the perforated mirror and is dimensioned in such a way that the different levels of focus of the infrared and the visible light are balanced out.
- the positioning is preferably carried out in the vicinity of the physical observation aperture. This aperture is identical to that of a fundus camera Hole of the perforated mirror.
- FIG. 1 shows the basic structure of a fundus camera with the focusing aid according to the invention.
- the additional lens is integrated into the arrangement of a fundus camera known from the prior art.
- the light is focused on the fundus 7 from the light source 1, via the illuminating optics 2, the diaphragm for the annular illuminating aperture 3, the perforated mirror 4, the ophthalmoscopic lens 5 and the ophthalmic lens 6.
- the light reflected from the fundus 7 is imaged on the image sensor 9 via the ophthalmoscope lens 5, through the hole mirror 4, via the main objective 8.
- a first intermediate image 11 is generated in the imaging beam path between the ophthalmoscope lens 5 and the perforated mirror 4, and a second intermediate image 12 in the focal plane of the main objective 8.
- the focusing takes place by moving the image sensor 9 into the focal plane of the main objective 8.
- the additional lens 10 By pivoting the additional lens 10 in and out, the different levels of focus are compensated for the observation with infrared light and the image recording with visible light.
- the refractive power of the optical system is increased by the additional lens, which is in the beam path during observation with infrared light, so that the plane of focus of the optical system with additional lens, for observation with infrared light, is the plane of focus of the optical system without additional lens, corresponds to the image acquisition in visible light.
- the simplest version of a collective lens is used as an additional lens.
- An IR blocking filter (not shown), which is required for the image recording and must also be arranged in front of the image sensor, can be mechanically connected to the additional lens in such a way that the additional lens located on a common carrier and the IR blocking filter are alternately pivoted into the beam path.
- a filter wheel can be used as a carrier. While the observation takes place with the additional lens pivoted in, the IR blocking filter assumes the position of the additional lens during the image acquisition.
- the refractive power of the optical system is reduced by the additional lens, which is in the beam path during image recording with visible light, so that the plane of focus of the optical system with additional lens, for image recording with visible light, is the plane of focus of the optical system without additional lens, for observation with infrared light.
- a diverging lens of the simplest design is used as an additional lens.
- a necessary for the image acquisition, which must also be arranged in front of the image sensor IR blocking filter (not shown) can also be mechanically connected to the additional lens in such a way that they are simultaneously pivoted into the beam path.
- the additional lens already has an IR blocking effect.
- the focusing aid according to the invention for fundus cameras and ophthalmoscopes based on the “non mydriatic” principle a solution is made available with which the different levels of focus, which result from observation with infrared light and image recording with visible light, are effectively compensated for by a simple arrangement Due to the small dimensions of the compensation element, a quick swiveling in and out is possible.
- the "classic" focusing aid of a "non mydriatic" fundus camera only a few additional components are required, as a result of which the solution is significantly simpler.
- advantageous properties of the observation system, such as telecentricity, for the result image can also be used with a slit lamp. When examining the eyes in a dark room with infrared light, sectional images could thus be made using visible light of the entire eye lens can be produced without the pupil having to be dilated with medication.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung des Augenhintergrundes mittels eines optischen Systems und elektronischer Sensoren zur Bildaufnahme, vorzugsweise einer Funduskamera. Bei der erfindungsgemässen Fokussierhilfe für Funduskameras und Ophthalmoskope basierend auf dem „Non Mydriatic'-Prinzip wird im Strahlengang für die Beobachtung und die Bildaufnahme eine Zusatzlinse schwenkbar angeordnet ist, die sich entweder während der Beobachtung mit infrarotem Licht oder während der Bildaufnahme mit sichtbarem Licht im Strahlengang befindet und die die verschiedenen Schärfenebenen ausgleicht. Mit der Fokussierhilfe wird eine Lösung zur Verfügung gestellt, mit der die unterschiedlichen Schärfenebenen durch eine einfache Anordnung effektiv kompensiert werden. Aufgrund der kleinen Dimensionen des Kompensationselementes ist ein schnelles Ein- und Ausschwenken möglich. Im Gegensatz zu den „klassischen' Fokussierhilfe sind nur wenig zusätzliche Komponenten erforderlich, wodurch die Lösung deutlich einfacher ist. Ausserdem werden vorteilhafte Eigenschaften des Beobachtungssystems, wie beispielsweise die Telezentrie, für das Ergebnisbild erhalten.
Description
Fokussierhilfe für Funduskameras und Ophthalmoskope basierend auf dem „Non Mydriatic"-Prinzip
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung des Augenhintergrundes mittels eines optischen Systems und elektronischer Sensoren zur Bildaufnahme, vorzugsweise einer Funduskamera.
Üblicherweise muss bei Nutzung einer Funduskamera die Pupille des Patienten medikamentös erweitert werden. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass bei Beleuchtung des Augenhintergrundes mittels Infrarot-Licht (unsichtbar) keine Pupillenreaktion des Patienten eintritt und somit in einem abgedunkelten Raum eine Erweiterung der Pupille ohne Medikamentengabe eintritt. Dieses Prinzip wird bei den sogenannten „Non Mydriatic"-Funduskameras ausgenutzt. Wenn die Pupille ausreichend weit geöffnet ist, wird das Auge kurzzeitig mit weißem (sichtbaren) Licht beleuchtet um ein Bild des Augenhintergrundes aufzunehmen. Bei einer „Non Mydhatic'-Funduskamera wird prinzipbedingt im Infrarot-Licht beobachtet und im weißen Licht mit kürzerer Wellenlänge das Ergebnisbild aufgenommen. Für diese unterschiedlichen Wellenlängen ergeben sich aufgrund der optischen Gegebenheiten unterschiedliche Schärfenebenen. Ist die Funduskamera für die Beobachtung mit Infrarot-Licht scharf gestellt, so würde das mit weißem Licht aufgenommene Ergebnisbild unscharf sein.
Nach dem bekannten Stand der Technik werden aus diesem Grunde bei „Non Mydriatic"-Funduskameras Fokussierhilfen eingesetzt. Diese Vorrichtungen nutzen sichtbares Licht, das während der Beobachtung im Infrarot-Licht in Form einer Testmarke geringer Intensität auf den Augenhintergrund projiziert wird. Durch Auswertung dieser Testmarke in geeigneter Art und Weise lässt sich die optimale Schärfenebene für weißes Licht bestimmen und das Ergebnisbild erscheint scharf. Eine derartige Anordnung ist in US 4,196,979 beschrieben. Bei der Vorrichtung zum Einstellen des Abstandes zwischen einem Auge und einem Augenuntersuchungsgerät wird ein Spalt über ein Biprisma als Testmarke auf dem Augenhintergrund abgebildet und zur Feststellung der
Fokussierebene genutzt. Zu diesem Zweck verfügt das Augenuntersuchungsgerät eine zusätzliche Beleuchtungseinheit mit dazugehöriger Abbildungsoptik und einen in den Strahlengang einklappbaren Teilerspiegel.
In der Offenlegungsschrift DE 100 42 718 A 1 wird eine Lösung für die Untersuchung des Augenhintergrundes vorgeschlagen, bei der die optischen Weglängen für infrarotes und sichtbares Licht durch ein Ausgleichsglas kompensiert werden. Ein solches Ausgleichglas muss abbildungsseitig zwischen Beobachtungsblende und Auffangebene angeordnet werden. Nachteilig wirkt sich hier aus, dass der Bündelquerschnitt dort üblicherweise größer ist als in der Nähe der Blende, das Ausgleichsglas somit relativ große Abmessungen aufweist und die Handhabung erschwert ist.
Nachteil der üblichen Fokussier-Hilfen ist die aufwendige technische Realisierung. Die zusätzlichen optischen Komponenten zur Erzeugung der Testmarke erfordern eine separate Beleuchtung. Außerdem ist muss das Testoriginal entlang der optischen Achse gekoppelt mit der Fokussierung präzise verschoben werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Lösung zu entwickeln, die trotz der unterschiedlichen Schärfenebenen, die sich durch Beobachtung im infraroten Licht und die Bildaufnahme mit sichtbaren, weißen Licht ergeben, eine Beobachtung und Bildaufnahme unter optimalen Bedingungen gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die unterschiedlichen Schärfenebenen, die sich durch Beobachtung mit infrarotem Licht und die Bildaufnahme mit sichtbaren Licht ergeben, werden
durch eine einfache Anordnung effektiv kompensiert. Der dafür erforderliche gerätetechnische Aufwand ist äußerst gering. Daraus ergibt sich auch die Möglichkeit diese Fokussierhilfe für bereits vorhandene Geräte nachzurüsten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Dazu zeigt:
Figur 1 : den Prinzipaufbau einer Funduskamera basierend auf dem „Non Mydriatic"-Prinzip mit der erfindungsgemäßen Fokussierhilfe.
Bei der erfindungsgemäßen Fokussierhilfe für Funduskameras und Ophthalmoskope basierend auf dem „Non Mydriatic"-Prinzip, ist im Strahlengang für die Beobachtung und die Bildaufnahme eine Zusatzlinse schwenkbar angeordnet, die sich entweder während der Beobachtung mit infrarotem Licht oder während der Bildaufnahme mit sichtbarem Licht im Strahlengang befindet. Die Zusatzlinse ist dabei in der Nähe des Lochspiegels angeordnet und so dimensioniert ist , dass die unterschiedlichen Schärfenebenen des infraroten und des sichtbaren Lichtes ausgeglichen werden. Vorzugsweise erfolgt die Positionierung in der Nähe der physischen Beobachtungsblende. Diese Blende ist bei einer Funduskamera identisch mit dem Loch des Lochspiegels.
Figur 1 zeigt dazu den Prinzipaufbau einer Funduskamera mit der erfindungsgemäßen Fokussierhilfe. In die nach dem Stand der Technik bekannte Anordnung einer Funduskamera wird die Zusatzlinse integriert. Im Beleuchtungsstrahlengang wird das Licht ausgehend von der Lichtquelle 1 , über die Beleuchtungsoptik 2, die Blende für die ringförmige Beleuchtungsapertur 3, den Lochspiegel 4, die Ophthalmoskoplinse 5 und die Augenlinse 6 auf den Augenhintergrund 7 fokussiert. Das vom Augenhintergrund 7 reflektierte Licht wird über die Ophthalmoskoplinse 5, durch den Lochspiegel 4, über das Hauptobjektiv 8 auf dem Bildsensor 9 abgebildet. Erfindungsgemäß wird die schwenkbare Zusatzlinse 10 zwischen
Lochspiegel 4 und Hauptobjektiv 8 in unmittelbarer Nähe des Lochspiegels 4 angeordnet. Im Abbildungsstrahlengang wird ein erstes Zwischenbild 11 zwischen der Ophthalmoskoplinse 5 und dem Lochspiegel 4, und ein zweites Zwischenbild 12 in der Brennebene des Hauptobjektives 8 erzeugt. Die Fokussierung erfolgt durch Verschieben des Bildsensors 9 in die Brennebene des Hauptobjektives 8. Durch das Ein- und Ausschwenken der Zusatzlinse 10 werden die unterschiedlichen Schärfenebenen für die Beobachtung mit infrarotem Licht und die Bildaufnahme mit sichtbarem Licht kompensiert.
In einer ersten Ausgestaltung wird von der Zusatzlinse, die sich während der Beobachtung mit infrarotem Licht im Strahlengang befindet, die Brechkraft des optischen Systems erhöht, so dass die Schärfenebene des optischen Systems mit Zusatzlinse, für die Beobachtung mit infrarotem Licht, der Schärfenebene des optischen Systems ohne Zusatzlinse, für die Bildaufnahme bei sichtbaren Licht entspricht. Als Zusatzlinse kommt hierbei eine Sammel-Linse einfachster Ausführung zum Einsatz. Ein für die Bildaufnahme erforderliches, zusätzlich vor dem Bildaufnehmer anzuordnendes IR-Sperrfilter (nicht dargestellt) kann dabei mechanisch mit der Zusatzlinse derart verbunden sein, dass die auf einem gemeinsamen Träger befindliche Zusatzlinse und das IR-Sperrfilter im Wechsel in den Strahlengang eingeschwenkt werden. Als Träger kann ein Filterrad zum Einsatz kommen. Während die Beobachtet mit eingeschwenkter Zusatzlinse erfolgt, nimmt während der Bildaufnahme das IR-Sperrfilter die Position der Zusatzlinse ein.
In einer zweiten Ausgestaltung wird von der Zusatzlinse, die sich während der Bildaufnahme mit sichtbarem Licht im Strahlengang befindet, die Brechkraft des optischen Systems verringert, so dass die Schärfenebene des optischen Systems mit Zusatzlinse, für die Bildaufnahme mit sichtbaren Licht, der Schärfenebene des optischen Systems ohne Zusatzlinse, für die Beobachtung mit infrarotem Licht entspricht. Als Zusatzlinse kommt hierbei eine Zerstreuungs-Linse einfachster Ausführung zum Einsatz. Ein für die Bildaufnahme erforderliches, zusätzlich vor dem Bildaufnehmer anzuordnendes
IR-Sperrfilter (nicht dargestellt) kann hierbei ebenfalls mechanisch mit der Zusatzlinse derart verbunden sein, so dass diese gleichzeitig in den Strahlengang eingeschwenkt werden. Es ist aber auch möglich, dass die Zusatzlinse bereits über eine IR-Sperrwirkung verfügt.
Mit der erfindungsgemäßen Fokussierhilfe für Funduskameras und ophthalmoskope nach dem „Non Mydriatic"-Prinzip wird eine Lösung zur Verfügung gestellt, mit der die unterschiedlichen Schärfenebenen, die sich durch Beobachtung mit infrarotem Licht und die Bildaufnahme mit sichtbaren Licht ergeben, durch eine einfache Anordnung effektiv kompensiert werden. Aufgrund der kleinen Dimensionen des Kompensationselementes ist ein schnelles Ein- und Ausschwenken möglich. Im Gegensatz zu den „klassischen" Fokussierhilfe einer „Non Mydriatic"-Funduskamera sind nur wenig zusätzliche Komponenten erforderlich, wodurch die Lösung deutlich einfacher ist. Außerdem werden vorteilhafte Eigenschaften des Beobachtungssystems, wie beispielsweise die Telezentrie, für das Ergebnisbild erhalten. Die vorgeschlagene technische Lösung ist aber auch bei einer Spaltlampe anwendbar. Bei der Augenuntersuchung in einem dunklen Raum mit infrarotem Licht könnten so mittels sichtbarem Licht Schnittbilder der kompletten Augenlinse erzeugt werden, ohne dass die Pupille medikamentös geweitet werden muss.
Claims
1. Fokussierhilfe für Funduskameras und Ophthalmoskope basierend auf dem „Non Mydriatic"-Prinzip, bei der im Strahlengang für die Beobachtung und die Bildaufnahme eine Zusatzlinse schwenkbar angeordnet ist, die sich entweder während der Beobachtung mit infrarotem Licht oder während der Bildaufnahme mit sichtbarem Licht im Strahlengang befindet.
2. Fokussierhilfe nach Anspruch 1 , bei der die Zusatzlinse in der Nähe des Lochspiegels angeordnet und so dimensioniert ist , dass die verschiedenen
Schärfenebenen für die Beobachtung und die Bildaufnahme ausgeglichen werden.
3. Fokussierhilfe nach Anspruch 1 und 2, bei der die Zusatzlinse, die sich während der Beobachtung mit infrarotem Licht im Strahlengang befindet, die Brechkraft des optischen Systems erhöht, so dass die Schärfenebene des optischen Systems mit Zusatzlinse, für die Beobachtung mit infrarotem Licht, der Schärfenebene des optischen Systems ohne Zusatzlinse, für die Bildaufnahme bei sichtbaren Licht entspricht.
4. Fokussierhilfe nach Anspruch 1 und 2, bei der die Zusatzlinse, die sich während der Bildaufnahme mit sichtbarem Licht im Strahlengang befindet, die Brechkraft des optischen Systems verringert, so dass die Schärfenebene des optischen Systems mit Zusatzlinse, für die Bildaufnahme mit sichtbaren Licht, der Schärfenebene des optischen
Systems ohne Zusatzlinse, für die Beobachtung mit infrarotem Licht entspricht.
5. Fokussierhilfe nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, bei der für die Bildaufnahme ein zusätzliches IR-Sperrfilter vor den
Bildaufnehmer geschaltet wird und dieses IR-Sperrfilter mechanisch mit der Zusatzlinse verbunden ist.
6. Fokussierhilfe nach den Ansprüchen 3 und 5, bei der die Zusatzlinse, die sich während der Beobachtung mit infrarotem Licht im Strahlengang befindet, und das IR-Sperrfilter auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind und im Wechsel in den Strahlengang eingeschwenkt werden.
7. Fokussierhilfe nach den Ansprüchen 4 und 5, bei der die Zusatzlinse, die sich während der Bildaufnahme mit sichtbarem Licht im Strahlengang befindet, und das IR-Sperrfilter auf einem gemeinsamen Träger angeordnet oder miteinander kombiniert sind und gleichzeitig in den Strahlengang eingeschwenkt werden.
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