WO2015185682A2 - Topographiemodul für ophthalmologische geräte mit entfernungsunabhängiger keratometrie-messeinrichtung und verfahren zu dessen anwendung - Google Patents

Topographiemodul für ophthalmologische geräte mit entfernungsunabhängiger keratometrie-messeinrichtung und verfahren zu dessen anwendung Download PDF

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WO2015185682A2
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    • A61F2009/00882—Planning based on topography

Definitions

  • Topography module for ophthalmic devices with distance-independent keratometry measuring device and method for its use
  • the present invention relates to a module for ophthalmic devices intended for distance-independent keratometry measurement. Through this module, the ophthalmic devices are then able to realize besides keratometric and topographical measurements on the eye.
  • keratometry refers to the measurement of the curvature of the cornea (or cornea)
  • the topography concerns the three-dimensional measurement of geometric surfaces, in our case the cornea of an eye.
  • Corneal curvature is usually measured by illuminating the cornea in a structured manner and detecting the light rays reflected by the cornea. According to the prior art, two different optical approaches to this problem are known.
  • Placido discs used for topographers to produce concentric rings need not necessarily be a flat disc. Although such plane Placido disks are well known in the prior art and described for example in US 5,1 10,200 A and US 5,194,882 A, more widespread are funnel-shaped (US 5,684,562 A, US 6,1 16,738 A) or even spherically curved (US 5,864,383 A) Placido discs.
  • a disadvantage of such solutions is the fact that the accuracy of the measurement is highly dependent on the angular relationships and thus on the measuring distance.
  • Various methods are used to determine or control the correct measuring distance. For example, the measurement can be triggered automatically when the correct working distance has been reached. This can be done firstly by correcting the erroneous distance before each measurement by using light barriers, contacts or additional measuring systems, the distance or the position is determined and corrected if necessary.
  • the distance-dependent approach allows the projection of a variety of points, circles or other suitable patterns with little technical effort. Although a detailed determination of the topography of the cornea is thereby considerably simplified, this has the disadvantageous disadvantage that a relatively complicated measuring system is required for determining the distance to the eye.
  • EP 2 583 620 A2 discloses an ophthalmological apparatus in the form of a 2-zone keratometer with which additional topographical measurements can be carried out by means of an attachment.
  • the essay has the form of a (funnel-shaped) Placidoford. Because the projection of the measuring points This is also not independent of the distance, the implementation of a distance measuring system is required.
  • the structures are projected from the infinite onto the cornea, that is, in the form of parallel rays, and the cornea-reflected image is observed with a telecentric optical array. Due to the projection of parallel beams, this approach is independent of distance, so that in this case the determination of the distance between eye and meter is unnecessary.
  • US 4,660,946 A describes a corneal shape measurement solution based on a disc-shaped Fresnel cylindrical lens.
  • each ring of the Fresnel cylindrical lens is individually illuminated annularly by means of ring cylindrical lenses.
  • the number of rings that can be realized is limited by the disc-shaped structure, and on the other hand, with increasing number of rings, this type of illumination can only be realized with difficulty.
  • a solution is to be developed that combines the advantages of the solutions of the prior art in the simplest possible way and thereby requires little technical effort.
  • it is desirable if the solution to be developed would also be suitable for already existing ophthalmic devices, in particular 6-point keratometers.
  • the topography module for ophthalmological devices which have a distance-independent keratometry measuring device with detection beam path and the necessary units for lighting, detection and control and evaluation, that the topography module of generating bright pattern is used and fixed or movable in the Beam path between the ophthalmic device and the eye is arranged that the topography module transmits the keratometric radiation and has devices that ensure placement at a defined position in the beam path that the existing control unit is capable of the topography module for the generation of light patterns corresponds to control speaking and that the existing evaluation is suitable to evaluate both keratometrically and topographically evaluated by the detection unit and transmitted reflex images of an eye.
  • the method according to the invention for keratometric and topographical measurement of the cornea of an eye using a topography module for ophthalmological devices in which the eye is illuminated and detected independently of the keratometric measurement and in which the topography module is positioned in the beam path in a first step and in the control and Evaluation algorithm is involved, this object is achieved by the following steps: b) taking a second image in which the fixing light and the
  • Lighting for the keratometric measurement are switched on, c) taking a third image, in which the fixing light and the
  • Lighting are turned on for topographical measurement and e) evaluating the recorded images and outputting the
  • the present solution makes it possible for ophthalmic devices which have a distance-independent keratometry measuring device to be able to additionally perform topographical measurements on the eye.
  • the solution thus combines the advantages of keratometric and topographic measurements on the eye with little technical effort.
  • the present invention can be used both as an alternative additional module and, if adapted accordingly, as a retrofit module for already in use oph- Thalmological equipment suitable.
  • the proposed solution is suitable for use in 6-point distance-independent kerateters.
  • FIG. 1 disk-shaped, planar topography modules in cross-section
  • FIG. 2 the front views of two topography modules
  • FIG. 3 shows a topographical module with extended measuring range in FIG
  • FIG. 4 shows the basic structure of a 6-point keratometer with topography module
  • Figure 5 a function to illustrate the dependence of the determined radius of the real distance between the eye and the meter
  • Figure 6 the schematic representation of three variants of a scaled
  • the proposed topography module is intended for ophthalmic devices that have a distance-independent keratometry measuring device with detection beam path and the necessary units for lighting, detection and control and evaluation.
  • the topography module serving to generate luminous patterns is fixedly or movably arranged in the beam path between the ophthalmic device and the eye, for which it has devices, which ensure an arrangement at a defined position in the beam path.
  • the existing control unit is able to control the topography module for the generation of luminous patterns accordingly.
  • the existing evaluation unit is suitable for evaluating keratometrically as well as topographically the reflex images of an eye recorded and transmitted by the detection unit.
  • the topography module has a disc-shaped, planar, partially conical or similar shape.
  • topography module may have other geometries, such as a conical or a similar shape, towards the outside.
  • the topography module is transparent and is made of glass or particularly preferably of plastic.
  • the topography module has the luminous patterns required for topographical measurements to have locally scattering or reflecting inhomogeneities in its volume or structures in or on its surface or via a self-luminous opto-electronic coating.
  • a luminous pattern for topography usually come well-known patterns, such as rings, grids, points, beams o. ⁇ . Used.
  • the strength of the scattering structures can be varied such that the generated patterns have a uniform brightness or illumination.
  • a lighting unit is arranged on the topography module in such a way that the light is coupled in laterally in its peripheral surface (s).
  • the light coupled in via the circumferential surface (s) is guided by total reflection over the entire disk cross section and scattered or coupled out at the inhomogeneities or structures in the direction of the eye.
  • topography module TM has locally scattering inhomogeneities SS in the interior of the disk volume on the left side
  • the topographical module TM depicted on the right has structures on its surface SS ou t to illuminate the inner or outer scattering structures SSm or SS ou
  • a number of n topography illuminations TB n are arranged, which in their entirety represent the illumination unit.
  • the light of the topography illumination TB n is coupled into the end face of the topography module TM.
  • the topography module TM preferably does not have any scattering structures, since this region forms the telecentric detection beam path DS tz .
  • the illumination unit consists of a plurality of illumination elements distributed over the circumference, preferably in the form of light-emitting diodes.
  • the topography module does not necessarily have to have a rotationally symmetrical shape.
  • the locally scattering inhomogeneities in its volume or the structures on its surface are arranged so that both the rays of the keratometer illumination and the telecentric detection beam path are not or only very slightly affected.
  • FIG. 2 shows the front views of two topography modules TM with topographical illumination TB n distributed over the circumference.
  • the central region of the topography modules TM is designed as an opening or has at least no scattering structures. This ensures that the telecentric detection beam path DS tz of the locally scattering inhomogeneous SSm is not affected.
  • structures are shown here which generate luminous patterns in the form of a ring system similar to a Placido disk. The influence on the beam paths for the keratometer illumination KB n can be prevented in different ways.
  • the surface of the topography module TM in the upper illustration is divided from the inside to the outside in such a way that after the telecentric detection beam path DS tz a first region follows, which contains locally scattering inhomogeneities SSm for generating the illumination patterns for the topography measurement, a second region of the is provided for the keratometer illumination KB n and a third area, which in turn contains locally scattering inhomogeneities SS in for generating the illumination patterns for the topography measurement.
  • the locally scattering inhomogeneities SS in at the locations of the beam paths for the keratometer illumination KB n are simply interrupted. This may become necessary in particular as the density of the inhomogeneities SSm increases.
  • the topography module has an opto-electronic coating with which the luminous patterns required for the topographical measurements are generated.
  • transparent OLED films are preferably used as the coating.
  • the OLED film is able to display self-luminous patterns, so that no additional lighting unit is required.
  • any desired static and dynamic light patterns can be represented, which can be varied in terms of color and contrast.
  • the distance and extension of the light structures can be set variably. Every possible pattern structure can be created with it: annular, punctiform, reticulate or combined.
  • the light pattern can be adapted to the anatomy and the surface function to be optimized. But also a temporal adaptation of the structural form during the measurement is thus possible.
  • the illumination structure can be optimally adapted to the individual anatomy of the eye to be measured. This is particularly important in patients whose corneas have scars as a result of operations or accidents resulting in excessive distortion of the pattern projected onto the eye.
  • OLED films also have the advantage that light structures can be generated whose color, contrast or even sequence can be varied. As a result, even with strong distortions, the measuring points can be unambiguously assigned to the relevant illumination sources.
  • the topography module When using such OLED films, it is also possible to use the topography module to display additional luminous dots for fixing in addition to the luminous patterns required for the topographical measurements.
  • Another advantage is the flexibility of OLED films. This makes it possible to realize even non-planar geometries in order to make optimal use of the space of an ophthalmological device.
  • the device housing located behind the topography module has a dark and / or matt surface
  • the scattering structure is not immediately in front of the housing and the topography module has corresponding coatings and / or covers.
  • the areas of the beam paths of the keratometer illumination as well as the telecentric detection beam path are excluded from the coating. There are in the ophthalmic device anyway optical openings that can not backscatter light.
  • the coatings to reduce the influence of stray light must be adjusted accordingly.
  • FIG. 3 shows a topographical module with an extended measuring range in cross-section.
  • the topography module TM has locally scattering inhomogeneities SSm in the interior of the pane volume, for whose illumination at the topography module TM a number of n topography illuminations TB n are arranged, which in their entirety represent the illumination unit.
  • the central area of the topography module TM which in this case has a plane-parallel shape, contains both the telecentric detection beam path DS tz and the area for the keratometry beams. As a result, a distortion of the keratometric radiation during transmission can be avoided or at least minimized. Due to the conical area adjoining the periphery, a larger measuring area on the cornea can be covered.
  • FIG. 4 shows the basic structure of a 6-point keratometer with the topography module according to the invention.
  • the 6-point keratometer K in this case consists of the telecentric detection beam path DStz, with an imaging optics AO, a telecentric aperture B T and an image sensor BS, and the beam paths KS n for the keratome terbeleuchtung KB n with a pinhole B Ln and a plano-convex lens LpKn- between the eye and the A 6-point keratometer K the topography module TM with locally scattering inhomogeneities SSm and topography lighting TB n is preferably disposed directly in front of the 6-point keratometer K.
  • the topography module TM has neither locally in the range of the telecentric detection beam path DS tz nor in the area of the beam paths KS n for the keratometer illumination KB n locally scattering inhomogeneities SSm, which could influence these.
  • the illuminations KB n and TB n are performed so that the emission takes place in the near infrared spectral range, so as not to disturb the fixation of the viewing direction of the patient.
  • the keratometry structure Since the keratometry structure is projected from the infinite onto the eye, it will generally have a slightly different focal plane than the topography pattern when imaged onto the camera chip. This is caused by the specular image on the corneal surface (or on the tear film). This difference can be compensated if the two emission wavelengths differ in a defined manner from one another. In this case, the focal planes shift due to the chromatic aberrations of the imaging optics against each other, and on a corresponding vote between the two illumination wavelengths and the imaging optics, the desired result can be achieved.
  • the emission wavelengths are therefore particularly preferably selected such that, with the optimum measuring distance, both the keratometer and the topography structures are imaged sharply on the camera sensor.
  • the topography module is designed as a non-transparent design, there being two variants for this.
  • non-transparent topography module is to remain permanently in the beam path, appropriate openings have to be provided for the keratometer illumination, an optional gap illumination and the detection beam path. However, this reduces the data density.
  • the topography module can be mechanically completely separated and attached to the ophthalmological apparatus, for example by means of magnets. It should be noted, however, that a precisely reproducible positioning of the topography module in the measuring position is required, which must be ensured by appropriate stop or latching devices.
  • FIG. 5 shows the influence of the real distance between the eye and the measuring device for the determined radius on the basis of a spherical model.
  • the correct radius RKugei of 8,35mm is determined only with a measuring distance D m between eye and measuring device of 70mm. With a deviation of the measuring distance D m of only 0.5 mm, the determined radius R ⁇ gei deviates by more than 0.06 mm from the correct radius R ⁇ gei.
  • the method according to the invention for keratometric and topographical measurement of the cornea of an eye using a topography module for ophthalmological devices in which the eye is illuminated and detected for keratometric measurement distance independent and positioned and in which the topography module in a first step in the beam path and in the control and Evaluation algorithm is characterized by the following method steps: b) taking a second image in which the fixation light and the illumination for the keratometric measurement are turned on, c) taking a third image, in which the fixation light and the illumination turned on for the topographic measurement and e) evaluating the recorded images and outputting the following method steps: b) taking a second image in which the fixation light and the illumination for the keratometric measurement are turned on, c) taking a third image, in which the fixation light and the illumination turned on for the topographic measurement and e) evaluating the recorded images and outputting the
  • the keratometric and topographical measurement of the cornea of an eye can be improved in the proposed method by the following method steps: a) taking a first image, in which only the fixation light
  • method step a from the environment to the cornea under measuring conditions, i. H. when the eye is focused on the fixation light, the appropriate reflexes are taken in order to be able to eliminate them during evaluation from the recordings.
  • the recording made in method step d) helps to distinguish the edge of the iris from the annular structures of the keratometer illumination.
  • the measurement procedure for keratometry and topography preferably takes place in such a way that several acquisition cycles are run through with this fixed sequence.
  • the keratometry and topography measurements are to be considered as simultaneous, and thus it is avoided that possible eye movements must be taken into account in the consistency calculation between the measurement data.
  • the method steps a) to d) are repeated several times in order to detect the best possible consistency between the topographic data and the keratometric data and to output these as a result.
  • the crumb tion radii in the keratometric measuring points compared with the determined by the topographic data radii of curvature at these measuring points and optionally varied.
  • the comparison or a required variation takes place on the basis of the images taken in method steps a) to c) of the following dimensions.
  • the curvature radius RK of the cornea is determined absolutely precisely from the (keratometric) image recorded in method step b). Although the topography of the cornea can be determined from the image recorded in method step c), its simulated radius of curvature R T may not be correct, since the distance between the cornea and the measuring device is unknown.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of three variants of a varied topography Ti, T 2 and T 3 with their radii of curvature R T i, RT2 and R T 3 and the curvature radius R K determined from the keratometric imaging on the basis of a spherical model M K. It can be seen from FIG. 6 that the curvature radius RK most closely corresponds to the varied topography T 2 with the radius of curvature Rj 2 .
  • the variation takes place in such a way that the topography for different (but not known) distances between the cornea and the measuring device is determined from the image taken in method step c).
  • the working distance for which scattering structures are imaged on the image sensor in a normal eye with maximum sharpness can be selected as the starting value.
  • the variation can be done, for example, by scaling the topography directly in the points of the keratome measurement or even a function previously fitted to the topography. This can be done with both radiographic data and gradient data.
  • the evaluation of the images taken in keratometric illumination according to method step e) can here be based on a spherical model or a toric model.
  • the proposed topography module for ophthalmological devices, which additionally have a distance measurement or distance setting.
  • the evaluation of the topography data could be done without direct reference to the keratometry data.
  • the best possible consistency between the topographic data and the keratometric data is detected and output as a result.
  • the inevitable distance measuring device is used to indicate possible incorrect measurements. If the deviations between the two measuring methods exceed a specified tolerance, a warning message is issued. The measurement must then be repeated.
  • the present invention provides a solution which makes it possible for ophthalmological devices which have a distance-independent keratometry measuring device to additionally be able to realize topographical measurements on the eye, without the need for stand between cornea and meter must be known or must be determined.
  • the solution thus combines the advantages of keratometric and topographic measurements on the eye with little technical effort.
  • the present invention is suitable both as an alternative additional module and with appropriate adaptation as a retrofit module for already in use ophthalmic devices.
  • the proposed solution is suitable for use in 6-point distance-independent keratomas.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul für ophthalmologische Geräte, durch welches die ophthalmologischen Geräte dann in der Lage sind, neben keratometrischen auch topographische Messungen am Auge realisieren zu können. Das vorgeschlagene Topographiemodul verfügt ist vorgesehen für ophthalmologische Geräte mit eine entfernungsunabhängige Keratometrie-Messeinrichtung. Erfindungsgemäß ist das der Erzeugung leuchtender Muster dienende Topographiemodul fest oder beweglich im Strahlengang zwischen dem ophthalmologischen Gerät und dem Auge angeordnet. Die vorhandene Steuereinheit ist in der Lage das Topographiemodul für die Erzeugung von Leuchtmustern entsprechend zu steuern. Ferner ist die vorhandene Auswerteeinheit geeignet, die von der Detektionseinheit aufgenommenen und übertragenen Reflexbilder eines Auges sowohl keratometrisch als auch topographisch auszuwerten. Mit der vorliegenden Lösung wird es möglich, dass ophthalmologische Geräte, die über eine entfernungsunabhängiger Keratometrie-Messeinrichtung verfügen, zusätzlich topographische Messungen am Auge realisieren können.

Description

Topographiemodul für ophthalmologische Geräte mit entfernungsunabhängiger Keratometrie-Messeinrichtung und Verfahren zu dessen Anwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul für ophthalmologische Geräte, die zur entfernungsunabhängigen Keratometrie-Messung vorgesehen sind. Durch dieses Modul sind die ophthalmologischen Geräte dann in der Lage, neben keratometrischen auch topographische Messungen am Auge realisieren zu können.
Während unter Keratometrie die Vermessung der Krümmung der Hornhaut (oder Kornea) zu verstehen ist, betrifft die Topografie die dreidimensionale Vermessung geometrischer Oberflächen, in unserem Fall der Hornhaut eines Auges.
Die Messung von Hornhautkrümmung erfolgt üblicherweise dadurch, dass die Kornea strukturiert beleuchtet und die von der Kornea reflektierten Lichtstrahlen detektiert werden. Nach dem Stand der Technik sind dazu zwei unterschiedliche optische Lösungsansätze bekannt.
Beim ersten, eher traditionellen Lösungsansatz wird mit Strukturen, wie beispielsweise einzelnen Leuchtstrukturen oder Placido-Ringsystemen, die Kornea beleuchtet und die entstehenden Bilder mit konventionellen optischen Abbildungssystemen betrachtet. Aufgrund der Art der Beleuchtung ist es für eine exakte Auswertung der Reflexionsbilder zwingend erforderlich den Abstand zwischen Auge bzw. Kornea und Messgerät zu bestimmen. Im Folgenden wird auf entsprechende Anordnungen kurz eingegangen.
Bei den seit langem bekannten und überwiegend in sogenannten Keratometern oder Keratographen eingesetzten Verfahren werden einzelne Leuchtstrukturen oder Placido-Ringe durch den Tränenfilm vor der Hornhaut abgebildet und die reflektierten Signale mit einer Abbildungsoptik beobachtet oder mit einer Kame- ra aufgenommen und ausgewertet. In Abhängigkeit der Kurvatur der Hornhaut ist das reflektierte und von der Kamera detektierte Muster in seiner Größe skaliert. Um aus diesen Reflexionssignalen eine Bestimmung der Kurvatur zu erhalten, muss die Größe der reflektierten Muster mit einer bekannten Form verglichen werden, die üblicherweise mit einer Kugel mit einem Radius von 7,8 mm resultiert. Eine derartige Lösung ist beispielsweise in der Schrift US 4,685,140 A beschrieben.
Die bei Topographen zur Anwendung kommenden Placido-Scheiben zur Erzeugung konzentrischer Ringe müssen dabei nicht zwangsläufig eine plane Scheibe sein. Derartige plane Placido-Scheiben sind zwar im Stand der Technik hinreichend bekannt und beispielsweise in US 5,1 10,200 A und US 5,194,882 A beschrieben, verbreiteter sind allerdings trichterförmige (US 5,684,562 A, US 6,1 16,738 A) oder auch sphärisch gewölbte (US 5,864,383 A) Placido- Scheiben.
In den Schriften US 6,575,573 B2 und US 6,692,126 B1 werden Lösungen zu Ophthalmometern (auch Keratometern) beschrieben, die durch Spaltbeleuchtungseinheiten ergänzt sind. Während die Abbildung von Placido-Ring- Systemen zur Messung der Oberflächenkrümmung der Hornhaut des Auges vorgesehen ist, werden mit der Spalt-Beleuchtungseinheit Schnittbilder des Auges erzeugt, aus denen die Dicke der Hornhaut des Auges bestimmt werden kann. Im Ergebnis dieser Kombination kann ein Hornhaut-Dicken-Profil ermittelt werden.
Ein Nachteil derartiger Lösungen ist darin zu sehen, dass die Genauigkeit der Messung stark von den Winkelverhältnissen und damit vom Messabstand abhängig ist. Zur Bestimmung bzw. zur Kontrolle des korrekten Messabstandes werden verschiedenste Methoden verwendet. So kann die Messung beispielsweise automatisch ausgelöst werden, wenn der richtige Arbeitsabstand erreicht ist. Dies kann zum einen durch eine Korrektur des fehlerhaften Abstandes vor einer jeden Messung erfolgen, indem mit Hilfe von Lichtschranken, Kontakten oder zusätzlichen Messsystemen der Abstand bzw. die Position bestimmt und gegebenenfalls korrigiert wird.
Beispielhaft sind hierzu die Schriften US 6,048,065 A und US 6,070,981 A genannt. Die darin beschriebenen Lösungen stellen Topographen dar, die auf einer Placidoscheibe basieren. Zur Kontrolle des korrekten Messabstandes verfügen beide Lösungen über eine Punktlichtquelle, mit deren Licht die Hornhaut beleuchtet, von dieser reflektiert und auf eine CCD-Kamera als Punktbild abgebildet wird. Die Position des Punktbildes innerhalb des Auffangbereiches gibt Auskunft über die Entfernung zwischen Placidoscheibe und Auge. Zur exakten Positionierung wird die Placidoscheibe verschoben, bis der Abstand optimiert ist. Erst dann wird mit der Messung begonnen.
Der entfernungsabhängige Ansatz ermöglicht die Projektion einer Vielzahl von Punkten, Kreisen oder anderen geeigneten Mustern mit geringem technischem Aufwand. Zwar wird dadurch eine detaillierte Bestimmung der Topographie der Kornea wesentlich vereinfacht, allerdings wirkt sich hierbei nachteilig aus, dass ein relativ aufwendiges Messsystem zur Bestimmung des Abstandes zum Auge erforderlich ist.
Es existieren Lösungsansätze, die zur Vermessung der Hornhaut etablierten- Keratometer mit einer Topographiemesseinrichtung kombinieren. Dazu werden beispielsweise auf der Placido-Scheibe zusätzlich zu der vorhandenen Ringstruktur 6 Leuchtpunkte integriert. Nachteilig wirkt sich bei derartigen Lösungen allerdings aus, dass die Projektion der 6 Punkte nicht in Form von parallelen Strahlen, d. h. entfernungsunabhängig erfolgt und deshalb eine zusätzliche Entfernungsmesseinrichtung erforderlich ist.
So ist aus der EP 2 583 620 A2 ein ophthalmologisches Gerät in Form eines 2- Zonen-Keratometers bekannt, mit dem durch einen Aufsatz zusätzliche Topographiemessungen durchgeführt werden können. Der Aufsatz hat dabei die Form einer (trichterförmigen) Placidoscheibe. Da die Projektion der Messpunkte hierbei ebenfalls nicht entfernungsunabhängig erfolgt, ist die Implementierung eines Entfernungsmesssystems erforderlich.
Bei dem zweiten Lösungsansatz werden die Strukturen aus dem Unendlichen auf die Kornea projiziert, also in Form von parallelen Strahlen, und das von der Kornea reflektierte Bild mit einer telezentrischen optischen Anordnung beobachtet. Aufgrund der Projektion paralleler Strahlenbündel ist dieser Lösungsansatz entfernungsunabhängig, so dass sich hierbei die Bestimmung des Abstandes zwischen Auge und Messgerät erübrigt.
Hierzu existiert ein in WO2000/33729 A2 beschriebener Lösungsansatz, bei dem 6 punktförmige Strukturen mit Hilfe von 6 separaten Linsen aus dem Unendlichen auf die Kornea projiziert werden.
Die US 4,660,946 A beschreibt eine Lösung zur Formvermessung der Kornea, die auf einer scheibenförmigen Fresnel-Zylinderlinse basiert. Zur Projektion der Ringstruktur auf das Auge wird jeder Ring der Fresnel-Zylinderlinse einzeln, ringförmig mittels Ring-Zylinderlinsen beleuchtet. Durch die scheibenförmige Struktur wird zum einen die Anzahl der realisierbaren Ringe begrenzt und zum anderen lässt sich mit zunehmender Anzahl der Ringe diese Art der Beleuchtung nur noch schwer realisieren.
Eine weitere Lösung wird in der WO 2012/160049 A1 beschrieben. Hierbei wird ein als gefresneltes Axicon ausgeführtes Element im Strahlengang angeordnet und von einer Beleuchtungseinheit vollflächig mit ebenen Wellen beleuchtet. Dabei verfügt das gefresnelte Axicon außer im Bereich der telezentrischen, entfernungsunabhängigen Bilderfassung über ringförmige Strukturen unterschiedlicher Radien. Diese Lösung ermöglicht zwar, eine Vielzahl von parallelen Strahlen mit unterschiedlichen Einfallsrichtungen zu erzeugen, allerdings werden dadurch sowohl an dessen Fertigung als auch die Justierung sehr hohe Anforderungen an Genauigkeit und Präzision gestellt. Zudem beansprucht diese Lö- sung viel freien Raum, was einer Integration in multifunktionale ophthalmologi- sche Geräte entgegensteht.
In Auswertung der nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist festzustellen, dass für die Vermessung der Hornhaut insbesondere im Zusammenhang mit der Berechnung einer Intraokularlinse (IOL) der entfernungsunabhängige Ansatz deutliche Vorteile besitzt. Allerdings werden durch den Prinzip bedingten, hohen technischen Aufwand für die Projektion nur bis zu 6 einzelne Punkte detektiert. Dadurch wird eine Detektion der Abweichungen der Kornea- oberfläche von einer ellipsoiden Form verhindert, was sich nachteilig auf die Genauigkeit einer optimalen IOL-Auswahl auswirken kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein ophthalmologisches Gerät zur entfernungsunabhängigen Keratometrie-Messung dahingehend zu verbessern bzw. zu erweitern, dass auch topographische Messungen am Auge realisiert werden können. Insbesondere soll eine Lösung entwickelt werden, die die Vorteile der Lösungen des Standes der Technik auf möglichst einfache Weise kombiniert und dabei einen geringen technischen Aufwand erfordert. Weiterhin ist es wünschenswert, wenn die zu entwickelnde Lösung auch für bereits vorhandene ophthalmologische Geräte, insbesondere 6-Punkt-Kera-tometer, geeignet wäre.
Diese Aufgabe wird durch das Topographiemodul für ophthalmologische Geräte, die über eine entfernungsunabhängige Keratometrie-Messeinrichtung mit Detektionsstrahlengang und den dafür erforderlichen Einheiten für Beleuchtung, Detektion sowie Steuerung und Auswertung verfügen, dadurch gelöst, dass das Topographiemodul der Erzeugung leuchtender Muster dient und fest oder beweglich im Strahlengang zwischen dem ophthalmologischen Gerät und dem Auge angeordnet ist, dass das Topographiemodul die Keratometrie-Strahlung transmittiert und über Vorrichtungen verfügt, die ein Anordnen an definierter Position im Strahlengang gewährleisten, dass die vorhandene Steuereinheit in der Lage ist, das Topographiemodul für die Erzeugung von Leuchtmustern ent- sprechend zu steuern und dass die vorhandene Auswerteeinheit geeignet ist, die von der Detektionseinheit aufgenommenen und übertragenen Reflexbilder eines Auges sowohl keratometrisch als auch topographisch auszuwerten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur keratometrischen und topographischen Vermessung der Hornhaut eines Auges unter Verwendung eines Topographiemoduls für ophthalmologische Geräte, bei dem zur keratometrischen Vermessung das Auge entfernungsunabhängig beleuchtet und detektiert wird und bei dem das Topographiemodul in einem ersten Schritt im Strahlengang positioniert und in den Steuer- und Auswertealgorithmus eingebunden wird, wird diese Aufgabe durch folgende Verfahrensschritte gelöst: b) Aufnehmen eines zweiten Bildes, bei dem das Fixierlicht und die
Beleuchtung für die keratometrische Messung eingeschalten sind, c) Aufnehmen eines dritten Bildes, bei dem das Fixierlicht und die
Beleuchtung für die topographische Messung eingeschalten sind und e) Auswerten der aufgenommenen Bilder und Ausgeben der
Ergebnisse.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Mit der vorliegenden Lösung wird es möglich, dass ophthalmologische Geräte, die über eine entfernungsunabhängiger Keratometrie-Messeinrichtung verfügen, zusätzlich topographische Messungen am Auge realisieren können. Die Lösung vereint somit die Vorteile keratometrischer und topographischer Messungen am Auge bei einem geringen technischen Aufwand . Die vorliegende Erfindung ist sowohl als alternatives Zusatzmodul und bei entsprechender Anpassung auch als Nachrüstmodul für bereits in Verwendung befindliche oph- thalmologische Geräte geeignet. Insbesondere eignet sich die vorgeschlagene Lösung für die Verwendung in entfernungsunabhängigen 6-Punkt- Keratometern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dazu zeigen
Figur 1 : scheibenförmige, plane Topographiemodule im Querschnitt,
Figur 2: die Frontansichten zweier Topographiemodule,
Figur 3: ein Topographiemodul mit erweitertem Messbereich im
Querschnitt,
Figur 4: den prinzipiellen Aufbau eines 6-Punkt-Keratometers mit Topographiemodul,
Figur 5: eine Funktion zur Verdeutlichung der Abhängigkeit des ermittelten Radius vom realen Abstand zwischen Auge und Messgerät und
Figur 6: die schematische Darstellung dreier Varianten einer skalierten
Topographie.
Das vorgeschlagene Topographiemodul ist vorgesehen für ophthalmologische Geräte, die über eine entfernungsunabhängige Keratometrie-Messeinrichtung mit Detektionsstrahlengang und den dafür erforderlichen Einheiten für Beleuchtung, Detektion sowie Steuerung und Auswertung verfügen.
Erfindungsgemäß ist das der Erzeugung leuchtender Muster dienende Topographiemodul fest oder beweglich im Strahlengang zwischen dem ophthalmologischen Gerät und dem Auge angeordnet, wozu es über Vorrichtungen verfügt, die ein Anordnen an definierter Position im Strahlengang gewährleisten. Dabei ist die vorhandene Steuereinheit in der Lage das Topographiemodul für die Erzeugung von Leuchtmustern entsprechend zu steuern. Ferner ist die vorhandene Auswerteeinheit geeignet, die von der Detektionseinheit aufgenommenen und übertragenen Reflexbilder eines Auges sowohl keratometrisch als auch topographisch auszuwerten.
Das Topographiemodul weist eine scheibenförmige, plane, teilweise konische oder ähnliche Form auf.
Obwohl für das Topographiemodul zumindest in dessen Zentrum eine plane Form bevorzugt wird, kann es nach außen hin andere Geometrien, wie beispielsweise eine konische oder eine ähnliche Form aufweisen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist das Topographiemodul transparent und besteht aus Glas oder besonders bevorzugt aus Kunststoff.
Erfindungsgemäß verfügt das Topographiemodul zur Erzeugung der für Topographiemessungen erforderlichen Leuchtmuster über lokal streuende oder reflektierende Inhomogenitäten in seinem Volumen oder über Strukturen in oder auf seiner Oberfläche oder über eine selbstleuchtende opto-elektronische Be- schichtung. Als Leuchtmuster zur Topographiemessung kommen üblicher weise wohl bekannte Muster, wie Ringe, Gitter, Punkte, Balken o. ä. zur Anwendung. Vorzugsweise kann die Stärke der Streustrukturen derart variiert werden, dass die erzeugten Muster eine gleichmäßige Helligkeit bzw. Ausleuchtung aufweisen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist zur Beleuchtung der lokal streuenden Inhomogenitäten in seinem Volumen oder der Strukturen an seiner Oberfläche eine Beleuchtungseinheit so am Topographiemodul angeordnet, dass das Licht seitlich in dessen Umfangsfläche(n) eingekoppelt wird. Das über die Umfangsfläche(n) eingekoppelte Licht wird durch Totalreflexion über den gesamten Scheibenquerschnitt geführt und an den Inhomogenitäten bzw. Strukturen in Richtung des Auges gestreut bzw. ausgekoppelt.
Hierzu zeigt die Figur 1 scheibenförmige, plane Topographiemodule im Querschnitt. Während das Topographiemodul TM auf der linken Seite lokal streuende Inhomogenitäten SSin im Inneren des Scheibenvolumens aufweist, verfügt das auf der rechten Seite abgebildete Topographiemodul TM über Strukturen an seiner Oberfläche SSout- Zur Beleuchtung der inneren oder äußeren, streuenden Strukturen SSm oder SSout sind am Topographiemodul TM eine Anzahl von n Topographiebeleuchtungen TBn angeordnet, die in ihrer Gesamtheit die Beleuchtungseinheit darstellen. Das Licht der Topographiebeleuchtungen TBn wird in die Stirnfläche des Topographiemoduls TM eingekoppelt. Im zentralen Bereich um die optische Achse OA weist das Topographiemodul TM vorzugsweise keine streuenden Strukturen aus, da dieser Bereich den telezentrischen Detektionsstrahlengang DStz bildet.
Wie aus der Figur 2 ersichtlich wird, besteht die Beleuchtungseinheit aus mehreren, über den Umfang verteilten Beleuchtungselementen, vorzugsweise in Form von Leuchtdioden. Dabei muss das Topographiemodul nicht zwangsläufig eine rotationssymmetrische Form aufweisen.
Weiterhin sind die lokal streuenden Inhomogenitäten in seinem Volumen oder die Strukturen an seiner Oberfläche so angeordnet, dass sowohl die Strahlen der Keratometerbeleuchtung als auch der telezentrische Detektionsstrahlengang nicht oder nur sehr geringfügig beeinflusst werden.
Hierzu zeigt die Figur 2 die Frontansichten zweier Topographiemodule TM mit über den Umfang verteilten Topographiebeleuchtungen TBn. Der zentrale Bereich der Topographiemodule TM ist als Öffnung ausgeführt oder weist zumindest keine streuenden Strukturen auf. Dadurch wird gewährleistet, dass der telezentrische Detektionsstrahlengang DStz von den lokal streuenden Inhomo- genitäten SSm nicht beeinflusst wird. Beispielhaft sind hier Strukturen gezeigt, die Leuchtmuster in Form eines Ringsystems ähnlich einer Placido-Scheibe erzeugen. Die Beeinflussung der Strahlengänge für die Keratometerbeleuch- tung KBn kann auf unterschiedliche Weise verhindert werden.
Die Fläche des Topographiemodules TM in der oberen Abbildung ist dazu von innen nach außen so aufgeteilt, dass nach dem telezentrischen Detektions- strahlengang DStz ein erster Bereich folgt, der lokal streuende Inhomogenitäten SSm zur Erzeugung der Leuchtmuster für die Topographiemessung enthält, einem zweiten Bereich der für die Keratometerbeleuchtung KBn vorgesehen ist und einem dritten Bereich, der wiederum lokal streuende Inhomogenitäten SSin zur Erzeugung der Leuchtmuster für die Topographiemessung enthält.
Im Gegensatz dazu werden bei dem Topographiemodul TM in der unteren Abbildung die lokal streuenden Inhomogenitäten SSin an den Stellen der Strahlengänge für die Keratometerbeleuchtung KBn einfach unterbrochen. Dies kann insbesondere bei steigender Dichte der Inhomogenitäten SSm erforderlich werden.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung verfügt das Topographiemodul über eine opto-elektronische Beschichtung mit der die für die Topographiemessungen erforderlichen Leuchtmuster erzeugt werden. Bevorzugt kommen dabei transparente OLED-Folien als Beschichtung zur Anwendung.
Durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung ist die OLED-Folie in der Lage selbstleuchtende Muster darzustellen, so dass keine zusätzliche Beleuchtungseinheit erforderlich ist. Dabei lassen sich in Abhängigkeit von der Art und Weise der Ansteuerung beliebige, statische und dynamische Leuchtmuster darstellen, die hinsichtlich Farbe und Kontrast variierbar sind.
So lässt sich beispielsweise Abstand und Ausdehnung der Leuchtstrukturen variabel einstellen. Jede mögliche Musterstruktur kann damit erzeugt werden: ringförmig, punktförmig, netzförmig oder auch kombiniert. Bevorzugt kann das Leuchtmuster an die Anatomie sowie die zu optimierende Oberflächenfunktion angepasst werden. Aber auch eine zeitliche Anpassung der Strukturform während der Messung ist somit möglich. Auf diese Weise kann die Beleuchtungsstruktur optimal an die individuelle Anatomie des zu messendes Auges angepasst werden. Dies ist insbesondere bei Patienten wichtig, deren Kornea infolge von Operationen oder Unfällen Narben aufweisen, die zu starken Verzerrungen der auf das Auge projizierten Muster führen.
Denn bei der Vermessung von Reflexmustern zur Bestimmung der Topographie eines Auges ist es wichtig, dass zu jedem Messpunkt eindeutig die jeweilige Beleuchtungsquelle zugeordnet werden kann. Dies ist insbesondere bei deformierten, pathologischen Anatomien schwierig, da es zum Überlappen oder „Überholen" der Bildpunkte kommen kann. In diesem Zusammenhang bieten OLED-Folien weiterhin den Vorteil, dass Leuchtstrukturen erzeugbar sind, deren Farbe, Kontrast oder auch Sequenz variiert werden können. Dadurch können die Messpunkte auch bei starken Verzerrungen eindeutig den betreffenden Beleuchtungsquellen zugeordnet werden.
Bei der Verwendung derartiger OLED-Folien bietet sich zudem die Möglichkeit, dass mit dem Topographiemodul neben den für die Topographiemessungen erforderlichen Leuchtmustern zusätzliche Leuchtpunkte zur Fixierung dargestellt werden können.
Ein weiterer Vorteil ist in der Flexibilität der OLED-Folien zu sehen. Dadurch wird es möglich, auch nicht-ebene Geometrien zu verwirklichen, um den Bauraum eines ophthalmologischen Gerätes optimal auszunutzen.
Eine mögliche Quelle für Störsignale beim beschriebenen Aufbau ist Streulicht, das von der Topographiescheibe zum Gerät hin abgestrahlt wird. Dieses Licht beleuchtet die Geräteoberfläche und reduziert somit den Kontrast zwischen den Streustrukturen und dem Hintergrund im Bild. Gemäß eines zusätzlichen Ausgestaltungsaspektes kann der Einfluss dieser Streustrahlung auf verschiedene Art und Weise vermindert werden: das hinter dem Topographiemodul befindliche Gerätegehäuse besitzt eine dunkle und/oder matte Oberfläche,
die Streustruktur befindet sich nicht unmittelbar vor dem Gehäuse und das Topographiemodul verfügt über entsprechende Beschichtungen und/oder Abdeckungen.
Dabei werden die Bereiche der Strahlengänge der Keratometerbeleuchtung als auch der telezentrische Detektionsstrahlengang von der Beschichtung ausgenommen. Dort befinden sich im ophthalmologischen Gerät ohnehin optische Öffnungen, die kein Licht zurückstreuen können.
Bei Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen für die Keratometer- und Topographiebeleuchtungen sind die Beschichtungen zur Reduzierung des Streulichteinflusses entsprechend anzupassen.
Die Figur 3 zeigt ein Topographiemodul mit erweitertem Messbereich im Querschnitt. Auch hier weist das Topographiemodul TM lokal streuende Inhomogenitäten SSm im Inneren des Scheibenvolumens auf, zu deren Beleuchtung am Topographiemodul TM eine Anzahl von n Topographiebeleuchtungen TBn angeordnet sind, die in ihrer Gesamtheit die Beleuchtungseinheit darstellen.
Der zentrale Bereich des Topographiemoduls TM, der hierbei eine planparallele Form aufweist, beinhaltet sowohl den telezentrischen Detektionsstrahlengang DStz als auch den Bereich für die Keratometrie-Strahlen. Dadurch kann eine Verzerrung der Keratometrie-Strahlen bei der Transmission vermieden oder zumindest minimiert werden. Durch den sich in der Peripherie anschließenden konischen Bereich kann ein größerer Messbereich auf der Kornea abgedeckt werden. Die Figur 4 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines 6-Punkt-Keratometers mit dem erfindungsgemäßen Topographiemodul.
Das 6-Punkt-Keratometer K besteht hierbei aus dem telezentrischen Detekti- onsstrahlengang DStz, mit einer Abbildungsoptik AO, einer Telezentrieblende BT und einem Bildsensor BS, sowie den Strahlengängen KSn für die Keratome- terbeleuchtung KBn mit einer Lochblende BLn und einer Plan-Konvex-Linse LpKn- Zwischen dem Auge A und dem 6-Punkt-Keratometer K ist das Topographiemodul TM mit lokal streuenden Inhomogenitäten SSm und der Topographiebeleuchtung TBn vorzugsweise unmittelbar vor dem 6-Punkt-Keratometer K angeordnet.
Der Figur 4 ist zu entnehmen, dass das Topographiemodul TM weder im Bereich des telezentrischen Detektionsstrahlenganges DStz, noch im Bereich der Strahlengänge KSn für die Keratometerbeleuchtung KBn über lokal streuende Inhomogenitäten SSm verfügt, die diese beeinflussen könnten.
Bevorzugt werden die Beleuchtungen KBn und TBn so ausgeführt, dass die Emission im nahen infraroten Spektralbereich erfolgt, um die Fixierung der Blickrichtung des Patienten nicht zu stören.
Da die Keratometrie-Struktur aus dem Unendlichen auf das Auge projiziert wird, wird sie bei der Abbildung auf den Kamerachip im Allgemeinen eine geringfügig andere Fokusebene aufweisen als die Topographiestruktur. Dies wird durch die spiegelnde Abbildung an der Korneaoberfläche (bzw. am Tränenfilm) verursacht. Diese Differenz kann kompensiert werden, wenn die beiden Emissionswellenlängen sich definiert von einander unterscheiden. In diesem Fall verschieben sich die Fokusebenen durch die chromatischen Abbildungsfehler der Abbildungsoptik gegeneinander, und über eine entsprechende Abstimmung zwischen den beiden Beleuchtungswellenlängen und der Abbildungsoptik kann das gewünschte Ergebnis erzielt werden. Besonders bevorzugt werden daher die Emissionswellenlängen derart gewählt, dass bei optimalem Messabstand sowohl die Keratometer- als auch die Topographiestrukturen scharf auf dem Kamera-Sensor abgebildet werden.
Einer weiteren Ausgestaltung entsprechend ist das Topographiemodul als nicht transparente Ausführung gestaltet, wobei es dafür zwei Varianten gibt.
Soll das nicht transparente Topographiemodul ständig im Strahlengang verbleiben, so sind für die Keratometerbeleuchtung, eine gegebenenfalls vorhandene Spaltbeleuchtung und den Detektionsstrahlengang entsprechende Öffnungen vorzusehen. Allerdings wird dadurch die Datendichte reduziert.
Diese Öffnungen sind nicht erforderlich, wenn das nicht transparente Topographiemodul sequentiell, d. h. nur für die Topographiemessung in den Strahlengang eingebracht wird. Dies ist beispielsweise durch eine Vorklapp- oder Schiebemechanik möglich. Dies hat jedoch zur Folge, dass die sequentiell erfolgenden Messungen wesentlich mehr Zeit in Anspruch nehmen.
Bei dieser Variante ist es sogar denkbar, dass das Topographiemodul mechanisch vollständig getrennt und beispielsweise mittels Magneten am ophthalmologischen Gerät befestigt werden kann. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass eine präzise reproduzierbare Positionierung des Topographiemoduls in der Messstellung erforderlich ist, die durch entsprechende Anschlag- oder Einrastvorrichtungen zu gewährleisten ist.
Ausführungsformen für derartige, nicht transparente Zusatzmodule sind dem Fachmann aus diversen kommerziellen Geräten und Patentanmeldungen hinlänglich bekannt, so dass diese hier nur der Vollständigkeit halber erwähnt sind.
Für eine exakte Bestimmung der Topographie der Kornea eines Auges mittels einzelner Leuchtstrukturen oder Placido-Ringsystemen ist aufgrund der Art der Beleuchtung zwingend erforderlich, den Abstand zwischen Auge bzw. Kornea und Messgerät zu kennen bzw. bestimmen.
Hierzu zeigt die Figur 5 den Einfluss des realen Abstandes zwischen Auge und Messgerät für den ermittelten Radius auf Basis eines Kugelmodelles. Der korrekte Radius RKugei von 8,35mm wird nur bei einem Messabstand Dm zwischen Auge und Messgerät von 70mm ermittelt. Bei einer Abweichung des Messabstandes Dm von lediglich 0,5mm weicht der ermittelte Radius R^gei bereits um mehr als 0,06mm vom korrekten Radius R^gei ab.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann auf eine Bestimmung des realen Abstandes zwischen Auge und Messgerät verzichtet werden, da bei der Auswertung der topographischen Daten die ermittelten keratometrischen Daten berücksichtigt werden und der Abstand dabei indirekt ermittelt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur keratometrischen und topographischen Vermessung der Hornhaut eines Auges unter Verwendung eines Topographiemoduls für ophthalmologische Geräte, bei dem zur keratometrischen Vermessung das Auge entfernungsunabhängig beleuchtet und detektiert wird und bei dem das Topographiemodul in einem ersten Schritt im Strahlengang positioniert und in den Steuer- und Auswertealgorithmus eingebunden wird, ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: b) Aufnehmen eines zweiten Bildes, bei dem das Fixierlicht und die Beleuchtung für die keratometrische Messung eingeschalten sind, c) Aufnehmen eines dritten Bildes, bei dem das Fixierlicht und die Beleuchtung für die topographische Messung eingeschalten sind und e) Auswerten der aufgenommenen Bilder und Ausgeben der
Ergebnisse. Die keratometrische und topographische Vermessung der Hornhaut eines Auges kann bei dem vorgeschlagenen Verfahren durch folgende Verfahrensschritte noch verbessert werden: a) Aufnehmen eines ersten Bildes, bei dem nur das Fixierlicht
eingeschalten ist und d) Aufnehmen eines vierten Bildes, bei dem das Fixierlicht und eine infrarote Beleuchtung eingeschalten sind.
Im Verfahrensschritt a) werden aus der Umgebung auf die Kornea unter Messbedingungen, d. h. bei Ausrichtung des Auges auf das Fixierlicht, treffende Reflexe aufgenommen, um diese bei der Auswertung aus den Aufnahmen eliminieren zu können. Im Gegensatz dazu hilft die im Verfahrensschritt d) gemachte Aufnahme, den Rand der Iris von den ringförmigen Strukturen der Keratometer- beleuchtung unterscheiden zu können.
Der Messablauf für Keratometrie und Topographie erfolgt bevorzugt derart, dass mehrere Aufnahmezyklen mit dieser festen Reihenfolge durchlaufen werden. In diesem Fall sind die Keratometrie- und Topographiemessungen als zeitgleich anzusehen, und somit wird vermieden, dass mögliche Augenbewegungen bei der Konsistenzberechnung zwischen den Messdaten berücksichtigt werden müssen.
Zur Beschleunigung des Verfahrens können die Verfahrensschritte b) und c) gleichzeitig ausgeführt werden.
Erfindungsgemäß werden die Verfahrensschritte a) bis d) mehrfach wiederholt, um eine bestmögliche Konsistenz zwischen den topographischen Daten und den keratometrischen Daten zu detektieren und diese als Ergebnis auszugeben. Dabei werden zur Bestimmung der bestmöglichen Konsistenz die Krüm- mungsradien in den keratometrischen Messpunkten mit den anhand der topographischen Daten ermittelten Krümmungsradien an diesen Messpunkten verglichen und gegebenenfalls variiert.
Dabei erfolgt der Vergleich bzw. eine erforderliche Variation anhand der in den Verfahrensschritten a) bis c) aufgenommenen Bilder folgender Maßen.
Aus dem im Verfahrensschritt b) aufgenommenen (keratometrischen) Bild wird der Krümmungsradius RK der Kornea absolut genau bestimmt. Aus dem im Verfahrensschritt c) aufgenommenen Bild kann zwar die Topographie der Kornea bestimmt werden, deren simulierter Krümmungsradius RT ist aber unter Umständen nicht korrekt, da der Abstand zwischen Kornea und Messgerät unbekannt ist.
Nun werden die Krümmungsradien RK und RT verglichen. Sind beide Krümmungsradien gleich bzw. liegt die Abweichung innerhalb einer akzeptablen Toleranz, so können die Ergebnisse im Verfahrensschritt e) ausgegeben werden. Anderenfalls werden bei der Auswertung der Topographiedaten diese so lange variiert, bis die Krümmungsradien RK und RT gleich sind bzw. deren Abweichung innerhalb einer akzeptablen Toleranz liegen.
Hierzu zeigt die Figur 6 eine schematische Darstellung dreier Varianten einer variierten Topographie T-i,T2 und T3 mit deren Krümmungsradien RTi, RT2 und RT3 sowie den aus der keratometrischen Abbildung auf der Basis eines Kugelmodelles MK ermittelten Krümmungsradius RK. Der Figur 6 kann entnommen werden, dass dem Krümmungsradius RK am ehesten die variierte Topographie T2 mit dem Krümmungsradius Rj2 entspricht.
Die Variation erfolgt hierbei derart, dass aus der im Verfahrensschritt c) gemachten Aufnahme die Topographie für verschiedene (jedoch nicht bekannte) Abstände zwischen Kornea und Messgerät bestimmt wird. Als Ausgangswert kann beispielsweise der Arbeitsabstand, für die Streustrukturen bei einem Normalauge mit maximaler Schärfe auf den Bildsensor abgebildet werden, gewählt werden.
Die Variation kann beispielsweise erfolgen, indem die Topographie direkt in den Punkten der Keratometermessung oder auch eine vorher an die Topographie gefittete Funktion entsprechend skaliert wird. Dies kann sowohl mit Radiendaten als auch mit Gradientendaten erfolgen.
Die Auswertung der bei keratometrischer Beleuchtung aufgenommenen Bilder gemäß dem Verfahrensschritt e) kann hierbei auf einem Kugelmodell oder einem torischen Modell basieren.
Prinzipiell ist es auch möglich das vorgeschlagene Topographiemodul für ophthalmologische Geräte zu verwenden, die zusätzlich über eine Entfernungsmessung oder Entfernungseinstellung verfügen. Hier könnte die Auswertung der Topographiedaten ohne direkten Bezug zu den Keratometrie-Daten erfolgen.
Auch hier wird jedoch die bestmögliche Konsistenz zwischen den topographischen Daten und den keratometrischen Daten detektiert und diese als Ergebnis ausgegeben. Die zwangsläufig vorhandene Entfernungsmesseinrichtung wird dazu verwendet, mögliche Fehlmessungen anzuzeigen. Falls die Abweichungen zwischen den beiden Messverfahren eine festgelegte Toleranz überschreiten, wird eine Warnmeldung ausgegeben. Die Messung ist dann zu wiederholen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Lösung zur Verfügung gestellt, die es ermöglicht, dass ophthalmologische Geräte, die über eine entfernungsunabhängige Keratometrie-Messeinrichtung verfügen, zusätzlich topographische Messungen am Auge realisieren können und zwar, ohne dass dafür der Ab- stand zwischen Kornea und Messgerät bekannt sein oder ermittelt werden muss.
Die Lösung vereint somit die Vorteile keratometrischer und topographischer Messungen am Auge bei einem geringen technischen Aufwand. Die vorliegende Erfindung ist sowohl als alternatives Zusatzmodul und bei entsprechender Anpassung auch als Nachrüstmodul für bereits in Verwendung befindliche ophthalmologische Geräte geeignet. Insbesondere eignet sich die vorgeschlagene Lösung für die Verwendung in entfernungsunabhängigen 6-Punkt-Keratome- tern.

Claims

Patentansprüche
1 . Topographiemodul für ophthalmologische Geräte, die über eine entfernungsunabhängige Keratometrie-Messeinrichtung mit Detektionsstrahlen- gang und den dafür erforderlichen Einheiten für Beleuchtung, Detektion sowie Steuerung und Auswertung verfügen, dadurch gekennzeichnet, dass das Topographiemodul der Erzeugung leuchtender Muster dient und fest oder beweglich im Strahlengang zwischen dem ophthalmologischen Gerät und dem Auge angeordnet ist, dass das Topographiemodul die Keratomet- rie-Strahlung transmittiert und über Vorrichtungen verfügt, die ein Anordnen an definierter Position im Strahlengang gewährleisten, dass die vorhandene Steuereinheit in der Lage ist, das Topographiemodul für die Erzeugung von Leuchtmustern entsprechend zu steuern und dass die vorhandene Auswerteeinheit geeignet ist, die von der Detektionseinheit aufgenommenen und übertragenen Reflexbilder eines Auges sowohl keratometrisch als auch topographisch auszuwerten.
2. Topographiemodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsstrahlengang der entfernungsunabhängigen Keratometrie- Messeinrichtung telezentrisch ausgeführt ist.
3. Topographiemodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Topographiemodul eine scheibenförmige, plane, konische oder ähnliche Form aufweist.
4. Topographiemodul nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Topographiemodul transparent ist und zur Erzeugung der für Topographiemessungen erforderlichen Leuchtmuster über lokal Licht auskoppende Inhomogenitäten in seinem Volumen oder über Strukturen an seiner Oberfläche oder über eine opto-elektronische Beschichtung verfügt.
1
5. Topographiennodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Leuchtmuster zur Topographiemessung Ringe, Gitter, Punkte, Balken o. ä. zur Anwendung kommen.
6. Topographiemodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beleuchtung der lokal Licht auskoppelnden Inhomogenitäten in seinem Volumen oder der Strukturen in oder auf seiner Oberfläche eine Beleuchtungseinheit so angeordnet ist, dass das Licht seitlich in die Umfangsflä- che(n) des Topographiemoduls eingekoppelt wird.
7. Topographiemodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit aus mehreren, über den Umfang verteilten Beleuchtungselementen besteht.
8. Topographiemodul nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lokal streuenden Inhomogenitäten in seinem Volumen oder die Strukturen in oder auf seiner Oberfläche so angeordnet sind, dass sowohl die Strahlen der Keratometerbeleuchtung als auch der telezentrische Detektionsstrahlengang nicht beeinflusst werden.
9. Topographiemodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als opto-elektronische Beschichtung zur Erzeugung der für Topographiemessungen erforderlichen Leuchtmuster eine Schicht in Form einer OLED-Folie zur Anwendung kommt.
10. Topographiemodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die OLED-Folie in der Lage ist, durch entsprechende Ansteuerung der Steuereinheit selbstleuchtende Leuchtmuster darzustellen, so dass keine Beleuchtungseinheit erforderlich ist.
1 1 . Topographiemodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit der OLED-Folie in Abhängigkeit von deren Ansteuerung beliebige dynami-
2 sehe Leuchtmuster dargestellt werden können, die hinsichtlich Farbe und Kontrast variierbar sind.
12. Topographiennodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit der OLED-Folie in Abhängigkeit von deren Ansteuerung neben den für die Topographiemessungen erforderlichen Leuchtmustern zusätzliche Leuchtpunkte zur Fixierung dargestellt werden können.
13. Topographiemodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Topographiemodul zur Reduzierung des Streulichteinflusses über entsprechende Beschichtungen und/oder Abdeckungen verfügt.
14. Verfahren zur keratometrischen und topographischen Vermessung der Hornhaut eines Auges unter Verwendung eines Topographiemoduls für ophthalmologische Geräte, bei dem zur keratometrischen Vermessung das Auge entfernungsunabhängig beleuchtet und detektiert wird und bei dem das Topographiemodul in einem ersten Schritt im Strahlengang positioniert und in den Steuer- und Auswertealgorithmus eingebunden wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: b) Aufnehmen eines zweiten Bildes, bei dem das Fixierlicht und die
Beleuchtung für die keratometrische Messung eingeschalten sind, c) Aufnehmen eines dritten Bildes, bei dem das Fixierlicht und die
Beleuchtung für die topographische Messung eingeschalten sind und e) Auswerten der aufgenommenen Bilder und Ausgeben der Ergebnisse.
15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch zwei weitere Verfahrensschritte:
3 a) Aufnehmen eines ersten Bildes, bei dem nur das Fixierlicht
eingeschalten ist, d) Aufnehmen eines vierten Bildes, bei dem das Fixierlicht und eine
infrarote Beleuchtung eingeschalten sind.
16. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, dass die Verfahrensschritte b) und c) gleichzeitig ausgeführt werden können.
17. Verfahren nach den Ansprüchen 14 und 15, gekennzeichnet dadurch, dass die Verfahrensschritte a) bis d) mehrfach wiederholt werden, um eine bestmögliche Konsistenz zwischen den topographischen Daten und den kerato- metrischen Daten zu detektieren und diese als Ergebnis auszugeben.
18. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, dass zur Bestimmung der bestmöglichen Konsistenz die Krümmungsradien in den kerato- metrischen Messpunkten mit den anhand der topographischen Daten ermittelten Krümmungsradien an diesen Messpunkten verglichen und die topographischen Daten gegebenenfalls variiert werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet dadurch, dass zur Variation der im Verfahrensschritt c) gemachten Aufnahme(n) die Topographie für verschiedene Abstände zwischen Kornea und Messgerät bestimmt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, dass die Auswertung der bei keratometrischer Beleuchtung aufgenommenen Bilder im Verfahrensschritt e) auf einem Kugelmodell basiert.
21 . Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, dass die Auswertung der bei topographischer Beleuchtung aufgenommenen Bilder im Verfahrensschritt e) auf einem torischen Modell basiert.
4
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