DD216622A1 - Ophthalmologische vorrichtung mit automatischer feineinstellung - Google Patents

Abstract

Es wird eine ophthalmologische Untersuchungseinheit mit automatischer Feineinstellung fuer Untersuchungen oder Messungen am Augenhintergrund beschrieben, deren Ziel es ist, eine automatische Feineinstellg. d. Untersuchungseinheit auf d. Auge bei optimaler Bildqualitaet zu ermoeglichen. Bei reflexfreier Abbildung des Augenhintergrundes auf der Basis der Trennung von Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang in einer gemeinsamen Pupillenebene laesst sich zwischen beiden Strahlengaengen bei optimaler Einstellung der Untersuchungseinheit auf das Auge ein Strahlenraum schaffen und nutzen, der ein Minimum am Reflexlicht aufweist. Der nuetzliche Effekt besteht darin, dass bei nicht optimaler Einstellung dieser Bereich von Reflexlicht definiert in Abhaengigkeit von Fehleinstellungen durchdrungen wird, bevor sich die Bildqualitaet spuerbar aendert. Erfindungsgemaess werden in diesem Strahlenraum, vorzugsweise in der Ebene der Apertrublende des Untersuchungsgeraetes, Fotoempfaenger angeordnet, deren Fotosignalsumme und Signaldifferenz jeweils gegenueberliegender Empfaenger als Steuersignale eine Steuereinheit zugefuehrt werden. Der Steuereinheit nachgeschaltet sind Stellglieder zur seiten- und hoehenmaessigen sowie in Richtung der optischen Achse erfolgenden Feineinstellung.

Description

Beschreibung der Erfindung

Titel der Erfindung ι

Ophthalmologische Vorrichtung mit automatischer Feineinstellung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die, Erfindung findet zur Netzhautfotografie Anwendung. Darüber hinaus ist ihr Einsatz überall dort sinnvoll, wo eine fein fühlige und exakte Ausrichtung eines optischen Strahlenganges zu dem des Auges (Feineinstellung) auf die Qualität des Ergebnisses einer Untersuchung oder Messung Einfluß hat. Zudem kann ein Teil der Erfindung auch als Einstellhilfe benutzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bisher erfolgt die Ausrichtung eines Ophthalmoskops oder einer Netzhautkamera auf das Auge (Einstellung), indem die Iris des Auges beobachtet wird. Kriterium für eine ausreichende Grobeinstellung ist die zentrische und relative scharf abgebildete Lage der beleuchtungsseitigen Pupille zur Iris bzw. zur Hornhaut. Als Einstellhilfen sind dazu Prismen bekannt, die es ermöglichen, das Auge außerhalb des Okulars durch leichte Blickwendung zu beobachten. Ein anderer

bekannter Weg ist die Einschwenkung zusätzlicher abbildender Elemente in den Beobachtungsstrahlengang, die es ermöglichen, die Iris des Auges im Bildfeld des Okulars zu beobachten. Die genannten Lösungen sind gut geeignet für eine Grobeinstellung· Optimale Bildqualität und minimale Streulicht- und Reflexfreiheit hängen aber maßgeblich von einer Feineinstellung auf das Beobachterauge ab. Zur Feineinstellung sind die genannten Lösungen ungeeignet. Die Feineinstellung ist subjektiv und im erheblichen Maße von der Übung des Beobachters abhängig. Andererseits ist die Feineinstellung sehr unsicher. GOLDMANN (KÜn. MBl. Augenheilk. 176, 547 (1980)) verwendet

als Einstellhilfe zur Ausrichtung einer Netzhautkamera zum zu untersuchenden Auge zusätzliche Linsen, die in den Strahlengang zwischen Ophthalmoskoplinse und Auge gebracht werden und zu Reflexpunkten im Bildfeld vom Augenhintergrund führen. Mit dieser Vorrichtung ist eine exakte zentrische Ausrichtung der Kamera zum Auge möglich. Für die Netzhautfotografie und im verschärften Maße für ein Ophthalmoskop, mit dem Messungen im Fundusbild durchgeführt werden, ist diese Einstellhilfe nicht ausreichend, weil zusätzlich zur seiten- und höhenmäßigen Ausrichtung der Kamera zum Auge auch der Abstand zum Auge feinfühlig optimiert werden muß. Desweiteren stören die zusätzlichen Linsen in der Anordnung nach GOLDMANN und die sich daraus ergebenen Reflexe den Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang·

Der Einstellvorgang ist eine notwendige Randhandlung, die während des gesamten Untersuchungs-, Fotografie- und Meßvorganges zur Korrektur der Einstellung erforderlich ist, und lenkt die Konzentration des Beobachters von der Untersuchung, Fotografie und Messung ab. Fehlerhafte Einstellung führt zu zusätzlichen Meßfehlern. Konzentration auf den Untersuchungsvorgang bedeutet aber stets die Vernachlässigung der Einstellkontrolle bzw. der Korrektur der Einstellung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine automatische Peineinstellung zwischen Auge und optischen» System des Untersuchungsgerätes, die bei variablem Winkel zwischen Auge und Untersuchungsgerät eine optimale Bildqualität bezüglich der Abbildung?-, Ausleuch- '., tungs- und Reflexlichtverhältnisse realisiert.

• . *» . . ' ' Darlegung des Wesens der Erfindung

Die oben dargestellten Lösungen erfassen einerseits nur indirekt und andererseits subjektiv und nicht ausreichend feinfühlig diQ Bildqualität bezüglich Abbildung, Ausleuchtungsvorhältnisse und störendem Streu- bzw. Reflexlicht. Das erhöht die. Einstellunsicherheit. Hinzu kommt bei den traditionellen Lösungen, daß entweder nur die Pupillenlage oder das Fundusbild betrachtet werden können, wodurch die Einstellunsicherheit weiter vergrößert wird. Die verwendeten unzureichenden Einstellkriterien als Hauptursache in Verbindung mit deren subjektiven Beurteilung und die Ausführung der Einstellbewegung durch den Beobachter sind die wesentlichen Ursachen der Mängel der bekannten Lösungen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein objektives, direkt mit der Bildqualität in Verbindung stehendes und hinreichend feinfühliges Einstellkriterium zu finden und die . _v Feineinstellung unabhängig vom Beobachter zu machen. Die Erfindung bezieht sich auf ophthalmolögische Geräte, welche Reflexfreiheit durch geometrische Trennung von Abbildungs- und Beleuchtungsstrahlengang realisieren. Erfindungsgemäß werden im Strahlengang der Untersuchungseinheit Empfänger in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse mit ihren lichtaufnehmenden Flächen entgegen der Abbildungsrichtung um das abbildende Bündel herum angeordnet. Die Empfänger befinden sich erfindungsgemäß in dem Strahlenraum, der von den Reflexstrahlenbündeln der Hornhaut und der Linsenreflexe bei Verstellung der exakten Einstellung zuerst durchlaufen werden muß, bevor diese Reflexstrahlen

abbildungswirksam werden. Abbildungswirksam werden Reflex- und Streulichtstrahlen, wenn sie Feld- und Aperturblende bzw. deren Bilder zugleich durchlaufen. Vorzugsweise werden die Empfänger in der gemeinsamen Aperturebene bzw. deren Bilder bei beleuchtungs- und abbildungsseitig getrennten Aperturblenden bzw« Pupillen angeordnet. Dazu werden die Empfänger in einem nicht,abbildungswirksamen und beleuchtungs- ₍ lichtfreien Raum zwischen beleuchtungs- und abbildungsseitiger Aperturblende bzw. dessen beleuchtungs- und abbildung'sseitigen Bildern angeordnet. Dieser Raum wird bei exakter Einstellung der Untersuchungseinheit auf das Auge reflexlichtfrei sein oder zumindest nur ein Minimum an Reflexlicht aufweisen, welches symmetrisch um die optische Achse verteilt ist, da dieser kongruent zu einer Ebene in unmittelbarer Nähe der Hornhaut, die den Hauptreflex bildet, liegt. Ausgenutzt wird die Existenz mehrerer Reflexbilder des Auges (Hornhaut- und Linsenreflexe), deren abbildende Strahlen bei nicht exakter Einstellung von Untersuchungseinheit und Auge zuerst den strahlenfreien Raum durchlaufen, bevor sie abbildungswirksam werden und als Reflexlicht im Bild vom Fundus erscheinen. Da die dafür verantwortliche Verschiebung der Reflexbilderlagen in direktem Zusammenhang mit dem Strahlendurchgang durch die optischen Medien des Auges und folglich auch der Abbildungsqüalität stehen, erreicht man mit einer Minimierung des Reflexlichtes im strahlenfreien Raum bzw. in der Umgebung des abbildenden Bündels einen weitgehenst symmetrischen Strahlendurchtritt durch Hornhaut und Augenlinse und eine Optimierung der Bildqualität. Während die Summe des Reflexlichtes im freien Raum die Lage der Untersuchungseinheit in Richtung der optischen Achse kennzeichnet, charakterisiert die Symmetrie der Lichtverteilung in diesem Raum die höhen- und seitenmäßige Einstellung zur Hornhaut. Der dafür verantwortliche, genutzte Effekt ist die unterschiedliche Auswanderung der Reflexbilder gegen die optische Achse bei ungünstiger Höhen- bzw. Seiteneinstellung. Folglich kann mit der Summe bzw. Differenz von vorzugsweise 4 quadrantenmäßig angeordneten Empfängern erfindungsgemäß eine Feineinstellung vorgenommen werden, die stets auf Minimierung der Differenz der Signale gegenüberliegender Empfänger und des Summensig-

nals aller Empfänger ausgerichtet sein muß. Die Bewegung in Richtung der optischen Achse kann auch durch Nutzung der spektralen Verteilung der Reflexstrahlen entsprechend den Verhältnissen der chromatischen Abberation erfolgen. Anstelle der Fotoempfänger sind auch abbildende, strahlablenkende und lichtleitende Elemente einsetzbar, mit denen die Helligkeit von Flächenausschnitten der o.g. Ebene in das Sichtfeld der Untersuchenden vorzugsweise wiederum quadrantenmäßig und vorzugsweise im Bildumfeld dargestellt werden kann. Bei Ausführung der erfindungsmäßen Lösung ist darauf zu achten, daß die in Abbildungsrichtung vor der beschriebenen Ebene liegenden Blenden keinesfalls abbildungsseitige Aperturblende sind und im Sinne der erfindungsmäßigen Lösung in ausrechendem Maße Reflexlichtstrahlen zulassen« Im weiteren ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, daß die Empfänger dort angeordnet sind, wo bei exakter Einstellung minimale Reflexlichtintensität vorliegt. Es ist auch möglich, die Orte mit maximalen Reflexlicht bei exakter Einstellung für die Empfängeranordnungen zu nutzen.

Auch ist die Anzahl der Empfängerebenen nicht beschränkt. Die Anordnung von mehr als einer Empfängerebene und entsprechende logische Verknüpfung der Empfänger miteinander ist eine mögliche Ausführungsvariante.

Erfindungsgemäß lassen sich bei Anordnung der Empfänger in der beobachtungsseitigen Aperturebene die Empfängersignale zusätzlich zur Messung der Bildhelligkeit nutzen, Wenn die optimale Feineinstellung vorliegt. Wenngleich dieser Strahlenraum erfindungsgemäß nicht abbildungswirksam ist, d. h. durch die Aperturblende für den nachfolgenden Strahlengang ausgeblendet wird, so repräsentiert die in Abbildungsrichtung vor der Aperturblende liegende Strahlenraum bei Reflexlichtfreiheit mit seiner Helligkeit die Bildhelligkeit.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Ein Meßsystem zur automatischen Messung am Augenhintergrund wird auf der Basis eines reflexfreien Ophthalmoskops reali-

eiert. Die Aperturblende des Meßsystems 4 liegt in einer kongruenten Ebene zur beleuchtungsseitigen Aperturblende 6* Ober den Umlenkspiegel 2, als Lochspiegel ausgeführt, werden die Strahlengänge des Heßsystems 5 und des Beleuchtungssystems 7 vereinigt und gemeinsam über die Ophthalmoskoplinse 1 geführt. Die als Ringblende ausgeführte beleuchtungsseitige Aperturfläche 12 (siehe Figur 2) wird mit einem größeren Innendurchmesser versehen als die Aperturfläche des Meßsystems 14. Die über die Ophthalmoskoplinse abgebildete gemeinsame Pupillenebene liegt bei exakter Einstellung der Vorrichtung auf das Auge in unmittelbarer Nähe und näherungsweise zentrisch zur Hornhautoberfläche. Damit ergibt sich in der Pupillenebene eine Fläche mit minimalem Reflexlicht 13. In der dazu kongruenten Aperturebene 4 des Meßsystems wird in dieser Fläche eine Empfängeranordnung mit 8 Fotoempfängern 15 ... 22 mit ihren lichtaufnehmenden Flächen gegen die Ophthalmoskoplinse, wie in Figur 2 gezeigt, angeordnet. Dabei werden die Empfänger 16, 18, 20 und 22 in Richtung der optischen Achse zu den Empfängern 15, 17, 19, 21 versetzt angeordnet.

Die fotoelektrischen Signale werden über den fotoelektrischen Signalweg 8 einer Steuereinheit 9 zugeführt, welche die Summe der Empfänger 16, 18, 20, 22 und 15, 17, 19, 21 sowie die Differenz der jeweils gegenüberliegenden Empfänger 15 Is- und 19 sowie 17 und 21 bildet. Die sich ergebenen Differenzsignale werden zur Ansteuerung einer Stelleinheit 11 für \ höhen- bzw. seitenmäßige Verstellbewegungen der Vorrichtung gegen das Auge genutzt· Von den Summensignalen wird ebenfalls eine Differenz gebildet und zur Ansteuerung der Stelleinheit 11 für Bewegungen in Richtung auf das Auge zu bzw. von ihm weg benutzt. Da zwischen diesem Differenzsignal und dem Ausmaß der Verstellung eine direkte Beziehung besteht, steuert dieses Signal die Schnelligkeit der Einstellbewegung, die beim Differenzsignal O ebenfalls Null ist. Die Vor-Rückwärtsentscheidung erfolgt mittels differenziertem Differenzsignal derart, daß die Einstellbewegung stets auf ein Minimum des Differenzsignals gerichtet ist·

Ist eines der Steuersignale unzulässig hoch, wird über den Signalweg 10 der Meßvorgang unterbrochen oder/und werden optische oder akustische Zeichen für den Beobachter gegeben* Neben der automatischen Feineinstellung ist eine manuelle Grobeinstellung vorgesehen, bei deren Betätigung die Feineinstellung automatisch in die Mittelstellung läuft und ausgeschaltet wird.

Mittels Grobeinstellung wird die Meßvorrichtung in bisher bekannter Weise auf das Auge eingestellt. Mit Arretierung der Grobeinstellung wird die automatische Feineinstellung in Gang gesetzt. Eine Veränderung der Kopflage des Patienten z. B. ruft entsprechende Differenzsignale hervor, welche die automatische Verstellbewegung stets in Richtung Signalminimierung steuern.

Gerät die Automatik durch eine grobe Verstellung außerhalb ihres Arbeitsbereiches oder ist die Verstellung für einen Meßprozeß zu groß, wird durch ein Steuersignal der Meßprozeß unterbrochen und durch eine akustische oder optische Anzeige der Beobachter zur erneuten Betätigung der Grobeinstellung aufgefordert.

Eine zweite vereinfachte Ausführungsvariante ist die Anordnung von Lichtleitfasern anstelle der Empfänger 15, 17, und 2.1. Die lichtaustretenden Enden der Lichtleitfasern werden quadrantenrichtig ins Blendenfeld des Okularbildfeldee sichtbar für den Beobachter angeordnet oder eingeblendet. Entsprechend der Helligkeit der einzelnen Quadranten kann nunmehr aer Beobachter die Einstellung der ophthalmologischen Vorrichtung korrigieren, bevor eine schädliche r.nderung der Bildqualität erfolgt.

Claims (6)

1. Erfindungsanspruch

   1. Ophthalmologische Untersuchurigseinheit mit automatischer Feineinstellung, bestehend aus Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang, dadurch gekennzeichnet, daß optische Mittel vorgesehen sind, um Flächenabschnitte des bei'exakter Einstellung der Netzhautkamera strahlenfreien Raumes zwischen Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang in der Ebene der beleuchtungs- oder beobachtungsseitigen Aperturblenden oder deren Pupillen in bezug auf die Hornhaut bzw. Irisblende Seiten- und höhenrichtig zusätzlich im Sichtbereich ,des Okulars vorzugsweise außerhalb des Bildfeldes abzubilden bzw» darzustellen oder einer Fotoernpfängeranordnung zuzuführen.
2. 2. Ophthalrfiologische Untersuchungseinheit nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß im strahlenfreien Raum der beobachtungs- oder beleuchtungsseitigen Apertur- oder Pupillenebene optische Mittel zur Ausspiegelung oer Flächenabschnitte und weitere für deren Abbildung und Einspiegelung in die Okularbildebene vorgesehen sind.
3. 3. Ophthalmologische Untersuchungseinheit nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel lichtleitende Elemente sind, deren lichtaufnehmende Flächen im strahlenfreien Raum oer beobachtungs- oder beleuchtungsseitigen Apertur- oder Pupillenebene und deren lichtaussendende Flächen innerhalb oder außerhalb des Bildfeldes angeordnet sind.
4. 4. Ophthalmologische Untersuchungseinheit nach Punkt 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Feineinstellung der Untersuchungseinheit eine vorzugsweise quadrantenmäßige Anordnung von 4 Fotoempfängern dem strahlenfreien Raum zugeordnet ist, die zur Ansteuerung einer Einstellvorrichtung in Richtung der optischen Achse und in 2 Koordinaten senkrecht dazu vorgesehen ist*
5. 5. Ophthalmologische Untersuchungseinheit nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoempfänger direkt im strahlenfreien Raum anstelle der optischen Elemente angeordnet sind.
6. 6. Qphthalmölogische Untersuchungseinheit nach Punkt 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, während Einstellbewegungen oder Oberschreiten von unzulässig hohen Differenz- oder Summensignal die fotografische Auslösung oder einen Meßprozeß zu unterbrechen, und diesen Zustand optisch oder akustisch dem Untersuchenden zur Anzeige zu bringen«