DD268392A1

DD268392A1 - Anordnung und verfahren zur einstellung eines untersuchungsgeraetes sowie fuer untersuchung des auges

Info

Publication number: DD268392A1
Application number: DD31230588A
Authority: DD
Inventors: Walthard Vilser; Detlef Biernat; Peter Tirsch
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1988-01-20
Filing date: 1988-01-20
Publication date: 1989-05-31
Also published as: DE3835462C2; DE3835462A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Einstellung eines Untersuchungsgerätes sowie zur Untersuchung des Auges. Eine gleichzeitige Einstellung mehrerer Funktionen mit geringem gerätetechnischem Aufwand ohne gegenseitige Beeinflussung der Messvorgänge wird erreicht, indem eine Abbildung des Augenhintergrundes, dem über ein Abbildungssystem das Bild mindestens einer Marke über eine spaltförmige Pupille (12) zugeführt wird, wobei Mittel (16) zur Rotation des Pupillenspaltes um die optische Achse mit f 16 vorgesehen sind, in die Ebene einer mit f 13 rotierenden Blende (19) erfolgt, der eine Fotoempfängeranordnung (29) Sowie eine Auswerteeinheit (21) nachgeordnet sind, wobei Mittel (4,10) zur Scharfstellung der Markenordnung auf den Augenhintergrund sowie des Augenhintergrundes in die Ebene der rotierenden Blende sowie zur Zentrierung der Gerätepupille auf die Augenpupille vorgesehen sind. Anwendbar in Netzhautkameras, Ophthalmoskopen sowie Refraktometern. Fig.1{Augenuntersuchung, Einstellung, Augenhintergrund, Abbildungssystem, Marke, Pupille, Pupillenspalt, Markenanordnung, Ophthalmoskop, Netzhautkamera, Refraktometer}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur automatischen Zentrierung des Untersuchungsgerätes zur Augenpupille, zur gleichzeitigen Scharfstellung, zur Bestimmung der notwendigen Blitzenergie, zur Messung des Pupillendurchmessers sowie der Bestimmung der erreichten geometrisch-optischen Auflösung. Sie findet in Netzhautkameras, Ophthalmoskopen und sinngemäß in Refraktometern Anwendung.

-2- 268 Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits automatische Untersuchungsgeräte für den Augenhintergrund bekannt, welche die automatische Zentrierung des Gerätes zur Pupille des zu untersuchenden Auges, die automatische Fokussierung, die Messung der Blitzenergie oder der Pupillenweite mit voneinander unabhängigen Meß- und Einstellsystemen vornehmen. Lösungen zur Bewertung der erreichten geometrisch-optischen Auflösung sind nicht bekannt, sind aber erforderlich, um verschiedene Einstellparameter des Untersuchungsgerätes im Hinblick auf eine verbesserte Bildqualität zu optimieren.

Zur automatischen Fokussierung bzw. Refraktometrie sind Prinzipien bekannt, welche die Schärfe einer auf den Fundus projizierten Marke fotoelektrisch bewerten (DE 3010576, DE 3037481, DE 2262886, DE 2426603) bzw. die Bildlage eines Fundusobjektes entlang der beobachtungsseitigen optischen Achse fotoelektrisch bestimmen (DE 1955859).

Weiterhin wird vorgeschlagen, ein Optometer in den Strahlengang einzuspiegeln (US 3614214).

Eine weitere Gruppe von Lösungen beruht auf der Lageerkennung von Marken, die mittels zur optischen Achse schräger Bündel auf den Fundus projiziert werden.

Diese projizierten Marken weichen je nach Fehlsichtigkeit um eine Sollage ab. Entweder wird diese Abweichung durch Fokussierung des Untersuchungsgerätes kompensiert oder die Abweichung selbst durch Messung bestimmt. Die notwendigen Steuersignale oder Meßwerte werden fotoelektrisch durch linienförmige Positionsdetektoren (DE 3001244,3116380,3031822,

3202816) oder mittels Quadranten- oder Differenzempfänger (DE 2810539,3001244) oder mittels Videosignalauswertung (US 4187014, DE 3215483) oder durch Ermittlung von Phasenverschiebungen zwischen Gittermarkenbewegungen (DE 3118560, 2951897,3102450) gewonnen.

Weiterhin sind Lösungen zur automatischen Zentrierung des Gerätes zur Augenpupille bekannt, bei denen die Hornhautreflexion projizierter Marken oder der Fundusbeleuchtung photoelektrisch ausgewertet wird (DD 216622, DE 2810539,3124192).

Der Nachteil der genannten Lösungen besteht in ihrem hohen gerätetechnischen Aufwand, der sich daraus ergibt, daß zur Ermittlung der verschiedenen Meßwerte oder Steuersignale verschiedene, voneinander unabhängige Meßvorrichtungen eingesetzt werden müssen. Da diese voneinander unabhängigen Meßsysteme auf der Basis von Lichtmarken arbeiten, stören die verschiedenen Strahlungsanteile gegenseitig die Messungen und erfordern somit entweder Maßnahmen zur spektralen Trennung der Lichtanteile oder eine zeitliche Aufeinanderfolge der verschiedenen Einstell- und Meßvorgänge mit daraus folgender Verlängerung der gesamten Einstell- und Meßzeit. Weiterhin beeinflussen Lidschlag, Augenbewegungen und Fundusstrukturen die fotoelektrischen Signale erheblich und erschweren und verfälschen die Signalauswertung.

So werden die meisten vorgeschlagenen Lösungen sinnvoll zur Fokussierung in der strukturarmen Makula oder zur Refraktionsbestimmung einsetzbar sein. Das ist aus Sicht der Netzhautfotografie oder anderer Untersuchungen am Augenhintergrund, insbesondere bei Gefäßweiten-, Durchblutungs- oder Spektralmessungen von erheblichem Nachteil, da beliebige und völlig unterschiedlich strukturierte Fundusabschnitte untersucht werden sollen.

Andererseits werden zusätzliche Lösungen zurErkennung von Lidschlag und Augendejustierungen vorgeschlagen (DE 3215483, 3031822), die aber den gerätetechnischen Aufwand weiter erhöhen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, in einem Untersuchungsgerät für das Auge mit geringem gerätetechnischen Aufwand ohne gegenseitige Beeinflussung von Meßvorgängen eine Einstellung der obengenannten Funktionen vorzunehmen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, mit einem Meßsystem gleichzeitig und automatisch die Zentrierung des Untersuchungsgerätes auf die Augenpupille, die Fokussierung, die Messung des Pupillendurchmessers, die Bestimmung der notwendigen Blitzenergie sowie die Bestimmung der erreichten geometrisch-optischen Auflösung vorzunehmen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Abbildung des Augenhintergrundes, dem über ein Abbildungssystem das Bild mindestens einer Marke über eine spaltförmige Pupille zugeführt wird, wobei Mittel zur Rotation des Pupillenspaltes um die optische Achse mit f 16 vorgesehen sind, in die Ebene einer mit f 13 rotierenden Blende erfolgt, der eine Fotoempfängeranordnung sowie eine Auswerteeinheit nachgeordnet sind, wobei Mittel zur Scharfstellung der Markenanordnung auf den Augenhintergrund sowie des Augenhintergrunds in die Ebene der rotierenden Blende sowie zur Zentrierung der Gerätepupille auf die Augenpupille vorgesehen sind.

Vorteilhafterweise wird über eine einem Beleuchtungssystem nachgeordnete Blende eine Markenanordnung auf den Augenhintergrund abgebildet, wobei die Blende aus einer Struktur besteht, die zentrisch und symmetrisch zur optischen Achse angeordnet ist, indem vier Leuchtpunkte vorgesehen sind, die einen gleichen Durchmesser und gegenseitigen Abstand aufweisen, der der gewünschten geometrisch-optischen Auflösung entspricht.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Länge des Pupillenspaltes periodisch mit f 12 verändert wird, daß Mittel zur Abbildung der Markenanordnung mit veränderlichem Maßstab auf dem Augenhintergrund vorgesehen sind, daß die rotierende Blende als lichtdurchlässiger Kreissektor ausgebildet ist und daß die Auswerteeinheit mit den Mitteln zur Scharfstellung und Zentrierung verbunden ist. Im zugehörigen erfindungsgemäßen Verfahren werden folgende Meß- und Einstellvorgänge vorgenommen:

— durch Auswertung der Frequenz f 12 — Unterbrechung der Meß- und Einstellvorgänge bei Verlassen eines vorgegebenen Amplitudenbereiches

— durch Auswertung der Frequenz (f 16 + f 19)—Ansteuerung der Mittel zur Scharfstellung bis zur Reduzierung der Amplitude von (f 16 + f 19) auf ein Minimum

— durch Auswertung der Frequenz f 16—Ansteuerung der Mittel zur Zentrierung bis zur Reduzierung der Amplitude von f16auf ein Minimum

— durch Auswertung der Frequenz 4 (f 16 + f 19) — Anzeige der erreichten geometrisch-optischen Auflösung

Bei Erreichen des Minimums des Scheitelwertes von (f 16 + f 19) bei gleichzeitigem Minimum des Scheitelwertes von f 16

oder bei Erreichen des Maximum des Scheitelwertes von f 16 — Erzeugung jeweils eines Statussignals. Dabei können alle genannten Einstellungen zeitlich parallel erfolgen. Bei Anzeige eines Statussignals wird die Betriebsbereitschaft für einen Aufzeichnungs- oder Meßvorgang hergestellt. Bei Vorliegen eines weiteren Statussignals wird der Abbildungsmaßstab verringert, wobei gleichzeitig die Amplitude der Frequenz 4 (f 16 + f 19) aufgezeichnet wird.

Ausführungsbeispiel

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung Fig.2: Pupillenblende und Pupillenspaltblende Fig.3: Meßmarke und Meßspalte am Fundus Fig.4: eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Augenhintergrund eines Patientenauges 1 wird über eine Ophthalmoskoplinse 2, einen Lochspiegel 3, ein Linsensystem 4

und einen teildurchlässigen Spiegel 17 einer Beobachtungs- und Aufzeichnungseinheit 5 dargeboten.

Das Licht eines Beleuchtungssystems 6 mit einem Fixierstrahlengang gelangt über einen teildurchlässigen Spielgel 7 sowie den Lochspiegel 3 in den Beobachtungsstrahlengang und über die Ophthalmoskoplinse 2 in das Auge. Über den Spiegel 7 wird der beleuchtungsseitige Meßstrahlengang, bestehend aus einer bilddrehenden Einheit 16, Linsensystem 15, rotierender Blende 12, einer Aperturspaltblende 11, Linsensystem 10, Meßblende 9 und einem Beleuchtungssystem 8 zur Beleuchtung der Meßblende 9, eingespiegelt. Der abbildungsseitige Meßstrahlengang, bestehend aus Objektiv 18, rotierender Meßblende 19, Fotovervielfacher 20 sowie

einer Auswerteelektronik 21, wird über den teildurchlässigen Spiegel 17 ebenfalls in den Beobachtungsstrahlengangeingespiegelt.

Mittels der Linsensysteme 4 und 10, die miteinander gekoppelte Stelltriebe 22 aufweisen, wird eine Scharfstellung der Meßblende 9 auf den Augenhintergrund und der Bildlage im Abbildungsstrahlengang bewirkt. Die Auswerteelektronik 21 ist zu diesem Zweck mit Stelltrieben 22 verbunden. Weiterhin weist die Auswerteelektronik Verbindungen mit Stelltrieben 23 zur Justierung der Gerätepupille zur Augenpupille

(nicht dargestellt) sowie Signalwege zur Zuführung von Taktsignalen B, C, D der rotierenden Blende 12, der bilddrehenden

Einheit 16 und der rotierenden Meßblende 19 auf. Durch die bilddrehende Einheit wird die Pupillenebene zentrisch rotierend abgetastet. Die Meßblende 9 realisiert eine Marke bzw. eine Markenanordnung aus Leuchtpunkten. Der Durchmesser der leuchtenden Punkte und ihr Abstand zueinander entspricht dabei dem angestrebten geometrisch-optischen Auflösungsvermögen, wobei die Punkte symmetrisch zur optischen Achse angeordnet sind. Bei exakter Fokussierung und ausreichender geometrisch-optischer Auflösung rotieren diese Punkte mit f 16 zentrisch um die

optische Achse.

Bei unexakter Fokussierung werden die Marken vor oder hinter den Augenhintergrund abgebildet. Auf dem Augenhintergrund

entstehen vier unscharfe Leuchtpunkte, die als Gruppe mit der Frequenz f 16 der bilddrehenden Einheit 16 um die optische Achserotieren. Mit zunehmender Unscharfe gehen sie in einen rotierenden Leuchtfleck über.

Je nach Fehlsichtigkeit erfolgt die Bewegung der Leuchtpunkte gleichphasig zur Rotation des Pupillenspaltes (Weitsichtigkeit)

bzw. um 180° phasenversetzt (Kurzsichtigkeit).

Die Meßblende 19 realisiert einen lichtdurchlässigen, sektorenförmigen Spalt mit 45°-Winkel, wobei der Drehpunkt in der Sektorenspitze liegt, die mit der optischen Achse übereinstimmt. Die Aperturspaltblende 11 sowie die rotierende Blende 12 sind

in Fig. 2 dargestellt.

Die mit der Frequenz f 12 rotierende Blende 12 bewirkt einen schnellen Wechsel zwischen einem langen Aperturspalt S1 und

einem kurzen Apeturspalt S2, da jeweils ein Teil des Spaltes (S 1-S 2) abgedeckt wird. Ein Teil des Spaltes S1 ist ständigfreigegeben.

Der Abstand S3 des Spaltes S1 zur optischen Achse entspricht dem Lochradius von Lochspiegel 3. Der lange Aperturspalt S1 wird durch den Pupillendurchmesser des Auges 1 begrenzt und liefert auf dem Augenhintergrund

eine Leuchtpunkthelligkeit, die die durch die Augenpupille freigegebene Spaltlänge repräsentiert. Bei exakter Zentrierung von

Gerät und Augenpupille repräsentiert diese Spaltlänge den Pupillendurchmesser des Auges. Die kleine Spaltlänge S 2 wird so gewählt, daß sie bei zentrierter Lage von Gerät und Augenpupille stets vollständig in der Augenpupille liegt und somit ihre Leuchtpunkthelligkeit als Referenzsignal dienen kann. Der hochfrequente Wechsel zwischen

kurzem und langem Pupillenspalt führt zu einem Meßsignal mit der Frequenz f 12. Die Amplitude dieses Wechselsignals wirdbenutzt, um die Steuerbewegung zu unterbrechen, wenn die Amplitude des Signals vom langen Spalt einen oberen Grenzwertbzw. des Signals vom kurzen Spalt einen unteren Grenzwert über- bzw. unterschreitet. Das ist der Fall, wenn entweder aufgrunddes Zustandes des Patientenauges kein auswertbares Material vorliegt (Trübungen, Blutungen im Glaskörper o. ä.) odervorübergehende Störungen wie grobe Dejustierungen, Lidschlag u.a. auftreten.

In der Auswerteeinheit 21 wird der Quotient der Lichthelligkeiten beider Spaltlängen gebildet. Dieser Quotient ist für f 12 *>f 16

nahezu abhängig von der Lichtdurchlässigkeit der Augenmedien und vom Remissionsverhalten der Fundusstrukturen, ist dem

Pupillendurchmesser proportional und wird nach Integration zur Angabe des Pupillendurchmessers benutzt. Die mit der Frequenz f19 rotierende Spaltblende 19 tastet den Augenhintergrund mit dem Bild der im nichtfokussierten Zustand

mit f 18 entgegengesetzt rotierenden Leuchtmarkenanordnung, deren Helligkeit mit f 12 wechselt, ab. Die Frequenzen werden

f12~100f19~1000f16

eingestellt.

In Fig. 3a, b, с sind verschiedene Lagen der Leuchtmarken zur sektorenförmigen Blende 19 dargestellt.

Fig.За zeigt einen defokussierten Zustand, bei dem das Markenbild hinter dem Augenhintergrund liegt. Es entsteht durch Spaltabtastung der Punktgruppe die Frequenz (f 19 + f16) gleichphasig zu einer Taktfrequenz (f 19 + f16).

Fig. 3b zeigt den fokussieren Zustand. Die rotierende Meßblende 19 erzeugt ein Meßsignal mit der vierfachen Frequenz von

Fig. 3c zeigt den defokussierten Zustand, bei dem das Markenbild vor dem Augenhintergrund liegt.

Es entsteht wiederum (f19 + f 16), aber diesmal um 180° phasenversetzt zur Taktfrequenz (f 19 + f 16).

Fig.3a, b, с betreffen die gleiche Lage des Pupillenspaltes in der Augenpupille.

In Fig. За, с ist je nach erreichter geometrisch-optischer Auflösung der vier Leuchtpunkte das der Auswerteelektronikzugeführte Signal mehr oder weniger stark mit 4 (f 16 + f 19) amplitudenmoduliert.

Getaktete Gleichrichtung des Meßsignals (f 16 + f 19) mit dem Taktsignal (f16 + f 19) ergibt ein vorzeichenbewertetes Steuersignal für die Stellantriebe 22 zur Fokussierung.

Durch diese werden die Linsensysteme 4 und 10 in Richtung Fokussierung verstellt, bis die Frequenz 4 (f 16 + f 19) erscheint bzw. die Frequenz (f 16 + f 19) verschwindet. Das Steuersignal für die Fokussierung wird Null.

Istdie Frequenz (f 16 + f 19) beseitigt, die Frequenz 4 (f 16 + f 19) aber nicht vorhanden, so ist die geometrisch-optische Auflösung der vier Leuchtpunkte nicht gegeben. Diese wird bei Auftreten der Frequenz 4 (f 16 + f 19) durch deren Amplitude charakteriasiert.

Bei Dezentrierung zwischen Gerätepupille und Augenpupille entsteht eine Frequenz f 16 im Meßsignal. Getaktete Gleichrichtung dieser Frequenz mit zwei zueinander um 90° phasenversetzten Signalen der bilddrehenden Einheit liefert zwei Steuersignale für die Zentrierung der Gerätepupille zur Augenpupille in zwei zueinander senkrechte Koordinaten.

Bei exakter Zentrierung wird die Amplitude von f 16 Null.

In Fig.4ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, wobei vorteilhafterweise die unterschiedlichen Einstell- und Meßvorgänge parallel ablaufen können.

Claims

1. Anordnung zur Einstellung eines Untersuchungsgerätes sowie zur Untersuchung des Auges, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abbildung des Augenhintergrundes, dem über ein Abbildungssystem das Bild mindestens einer Marke über eine spaltförmige Pupille (12) zugeführt wird, wobei Mittel (16) zur Rotation des Pupillenspaltes um die optische Achse mit f 16 vorgesehen sind, in die Ebene einer mit f 13 rotierenden Blende (19) erfolgt, der eine Fotoempfängeranordnung (29) sowie eine Auswerteeinheit (21) nachgeordnet sind, wobei Mittel (4,10) zur Scharfstellung der Markenanordnung auf den Augenhintergrund sowie des Augenhintergrundes in die Ebene der rotierenden Blende sowie zur Zentrierung der Gerätepupille auf die Augenpupille vorgesehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über eine einem Beleuchtungssystem nachgeordnete Blende (9) eine Markenanordnung auf den Augenhintergrund abgebildet wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (9) aus einer Struktur besteht, die zentrisch und symmetrisch zur optischen Achse angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier Leuchtpunkte vorgesehen sind, die einen gleichen Durchmesser und gegenseitigen Abstand aufweisen, der der gewünschten geometrisch-optischen Auflösung entspricht.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Pupillenspaltes periodisch mit f12 verändert wird.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Abbildung der Markenanordnung mit veränderlichem Maßstab auf den Augenhintergrund vorgesehen sind.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Blende (19) als lichtdurchlässiger Kreissektor ausgebildet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (21) mit den Mitteln zur Scharfstellung und Zentrierung verbunden ist.

9. Verfahren zur Einstellung eines Untersuchungsgerätes sowie zur Untersuchung des Auges, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Auswerteeinheit (21) eine Frequenzanalyse der Signale der Fotoempfängeranordnung (29) erfolgt, wobei folgende Einstellungen vorgenommen werden:

— durch Auswertung der Frequenz (f 16 + f 19) — Auswertung der Mittel zur Scharfstellung bis zur Reduzierung der Amplitude von (f 16 + f 19) auf ein Minimum

— durch Auswertung der Frequenz f 16 — Ansteuerung der Mittel zur Zentrierung bis zur Reduzierung der Amplitude von f 16 auf ein Minimum

— bei Erreichen des Minimums des Scheitelwertes von (f 16 + f 19) bei gleichzeitigem Minimum des Scheitelwertes von f 16 oder bei Erreichen des Maximums von 4 (f 16 + f 19) und gleichzeitigem Minimum des Scheitelwertes von f 16 — Erzeugung jeweils eines Statussignals.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einstellungen zeitlich

parallel erfolgen.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anzeige eines Statussignals die

Betriebsbereitschaft für einen Aufzeichungs- oder Meßvorgang hergestellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen eines Statussignals

der Abbildungsmaßstab verringert wird, wobei gleichzeitig die Amplitude der Frequenz 4 (f 16 + f 19) aufgezeichnet wird.