ES2240593T3 - Dispositivo para el levantamiento topografico de una superficie. - Google Patents
Dispositivo para el levantamiento topografico de una superficie.Info
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Abstract
Dispositivo para el levantamiento topográfico de una superficie, en particular de la córnea (H) del ojo humano (A), con un proyector en el cual un diafragma de retícula (11) o similar, iluminado por lo menos por una fuente luminosa interna (15, 15a), reproduce una retícula de imagen sobre la superficie (H), con un sistema sensor (2) para captar la retícula de imagen reflejada sobre la superficie (H), y con una unidad de cálculo para evaluación (3), para las imágenes captadas por el sistema sensor (2), caracterizado porque la fuente luminosa interna (15, 15a) está compuesta por una multitud de diodos luminosos, distribuidos preferentemente de manera uniforme, donde para las fuentes luminosas internas (15, 15a) se emplean diodos luminosos que emiten luz infrarroja, y donde en el eje óptico hay un orificio de paso (16) en el diafragma de retícula (11), y donde entre el proyector (1) y el sistema sensor (2) está situado en la trayectoria de los rayos (S) que salen del orificio de paso (16) un dispositivo de deslumbramiento para generar un estímulo de deslumbramiento en el ojo (A), compuesto por una fuente luminosa exterior y un divisor de rayos (51), para reflejar la fuente luminosa externa (52) sobre la superficie (H).
Description
Dispositivo para el levantamiento topográfico de
una superficie.
La invención se refiere a un dispositivo para el
levantamiento topográfico de una superficie, en particular de la
córnea del ojo humano, mediante un proyector en el que un diafragma
de retícula o similar iluminado por una fuente de luz interna
reproduce sobre la superficie una retícula de imagen, con un sistema
sensor para captar la retícula de imagen reflejada por la
superficie, y con una unidad de cálculo para la evaluación de las
imágenes captadas por el sistema sensor.
Como retículas de imagen se utilizan por lo
general sistemas de anillos concéntricos, alternativamente claros y
oscuros. Éstos se pueden generar de diferentes maneras. Así por
ejemplo se pueden aplicar unas marcas anulares reflectantes en el
interior de un cuerpo hemisférico o de forma paraboloide, en las
que se refleja la luz procedente de una fuente luminosa situada en
el eje óptico, tal como está descrito previamente por ejemplo en la
memoria de patente DE 32 33 178 C2. Un dispositivo de esta clase
exige unos aparatos bastante complejos: las marcas anulares han de
estar realizadas y dispuestas en el cuerpo con extraordinaria
precisión para generar una retícula de imagen regular. Pequeños
errores de posición de las superficies reflectantes en las marcas
anulares ya dan lugar a unas distorsiones considerables en la
retícula de imagen. La fuente de luz ha de estar situada con
bastante exactitud en el foco del espejo cóncavo formado por las
marcas anulares, si se quiere que la retícula de imagen quede
iluminada uniformemente.
Una disposición de un sistema de marca anulares
de esta clase, situado en cambio en un cuerpo en forma de cono
hueco, se describe en la solicitud de patente EP 0 589 857 A1. El
cuerpo es enteramente transparente y se ilumina por la cara
posterior de las marcas anulares mediante una fuente de luz anular.
La fuente de luz rodea el cuerpo coaxialmente por su cara extrema de
diámetro pequeño, en cuyas proximidades se puede reproducir también
un punto de fijación en la trayectoria de los rayos, que se genera
mediante un diodo luminoso y que al efectuar la medición de una
córnea de ojo hace posible una posición de reposo (reproducible)
del ojo. La fuente de luz exige una aportación de energía
considerable, sin que por ello quede asegurada la iluminación
uniforme de la retícula de imagen. También en esta disposición, los
pequeños errores de forma y/o emplazamiento de las marcas anulares
repercuten negativamente en la uniformidad de la retícula de
imagen.
Por la memoria descriptiva DE 43 25 494 A1 se
conoce el sistema de realizar una retícula de imagen sirviéndose de
un diafragma de retícula en forma de tronco de cono hueco, donde
los elementos de diafragma anulares van alternando con intersticios
anulares.
El diafragma de retícula se ilumina mediante una
fuente de luz que lo rodea, y genera igualmente en la superficie
esférica situada sobre su eje y delante de la cara extrema mayor
que se trata de medir, una retícula de imagen a base de anillos
claros y oscuros. Un diafragma de retícula de este tipo se puede
preparar con exactitud de manera relativamente fácil, de modo que
la retícula de imagen se genera con buena regularidad sin un gasto
grande.
Una retícula de imagen reproducida de esta manera
por ejemplo sobre la córnea de un ojo se puede medir sirviéndose de
un sistema sensor; para ello es adecuada por ejemplo una cámara de
vídeo.
Los resultados de medida facilitados por el
sistema sensor y eventualmente comparados con una muestra,
evaluados mediante una unidad de cálculo de evaluación adecuada,
sirven por ejemplo para la adaptación de lentes de contacto o para
conducir instrumental quirúrgico durante la corrección quirúrgica
de radios de curvatura, si con el dispositivo se había medido una
córnea de ojo.
Como fuentes de luz se emplean generalmente
lámparas fluorescentes en forma de anillo circular, que necesitan
mucho espacio y que durante el funcionamiento emiten grandes
cantidades de calor. Su efecto deslumbrante es indeseable cuando se
trata de medir una córnea de ojo.
La invención se ha planteado como objetivo
corregir los defectos citados y realizar un dispositivo de la clase
descrita con mayor detalle al principio, de tal manera que se
pueda instalar una fuente de luz potente, antideslumbrante, sobre
un espacio mínimo, que emita una cantidad de calor reducida y que
por este motivo no exija medidas constructivas para la evacuación
del calor del entorno del dispositivo.
De acuerdo con la invención se resuelve este
objetivo por el hecho de que la fuente de luz interna está
compuesta por una multitud de diodos luminosos, preferentemente
distribuidos de manera uniforme. Su densidad luminosa puede ser
relativamente pequeña, de manera que también se pueden mantener
reducidos el efecto de deslumbramiento y la producción de calor.
Ofrecen además la ventaja de una vida útil larga, de manera que el
dispositivo siempre está en condiciones de funcionamiento, y muy
pocas veces se tiene que equipar con una fuente de luz nueva. De
acuerdo con la invención, se emplean para la fuente de luz interna
incluso diodos luminosos que emitan luz infrarroja, de manera que
al medir una córnea de ojo se evitan las irritaciones luminosas en
el ojo de un paciente.
El diafragma de retícula se realiza
convenientemente como segmento de esfera hueca o tronco de cono
hueco, en los cuales los elementos del diafragma están realizados
preferentemente como anillos cerrados, de manera que de este modo
se pueda generar cómodamente una retícula de imagen con la
disposición deseada de alternancia de anillos concéntricos de
diferente claridad. Los anillos pueden presentar para ello
secciones de formas diversas. Se obtiene una retícula de imagen
iluminada de modo especialmente uniforme en un dispositivo conforme
a la invención si el diafragma de retícula está revestido, por su
cara alejada de la superficie que se trata de medir y a distancia,
por una superficie reflectante formada en un reflector, donde
además la fuente de luz interna está prevista en un espacio de
diafragma formado por el reflector y por el diafragma de retícula,
y en el que finalmente el diafragma de retícula consiste en un
material bien transparente a la luz, en particular de plexiglás, en
el cual están situados los elementos de diafragma que forman la
retícula de imagen, opacos a la luz o menos transparentes a la luz,
preferentemente en las ranuras anulares del diafragma de retícula
rebajados correspondientemente.
La luz emitida por la fuente luminosa se refleja
en este caso de manera múltiple y por lo tanto de una manera tal,
que el diafragma de retícula queda iluminado uniformemente, y sobre
la superficie que se trata de medir se obtiene una retícula de
imagen iluminada homogéneamente, sin que para ello sea necesario
prever unos diodos luminosos de especial potencia lumínica.
El diafragma de retícula se realiza
convenientemente como segmento esférico hueco o tronco de cono
hueco en el cual los elementos de diafragma están realizados
preferentemente en forma de anillos cerrados, de manera que se
pueda obtener de este modo una retícula de imagen con la disposición
alternante deseada de anillos concéntricos de diferente intensidad
luminosa. Para ello los anillos pueden tener secciones de forma
distinta, pero la disposición resulta especialmente sencilla si
para ello se emplean con sección rectangular plana, adecuadas para
ellos, de manera que existan unas bandas anulares cerradas que
estén colocadas en ranuras mecanizadas en la superficie interior
del diafragma de retícula.
Para obtener una iluminación uniforme es
conveniente si la superficie reflectante del reflector tenga en la
zona del espacio del diafragma una distancia siempre igual respecto
al diafragma de retícula, es decir que las superficies del
diafragma de retícula y del reflector sean semejantes entre sí.
Los elementos del diafragma van fijados
preferentemente sobre la cara del diafragma de retícula opuesta al
espacio del diafragma de manera que se tenga sin dificultades la
posibilidad de colocar debajo de estos elementos de diafragma y por
el lado orientado hacia el espacio del diafragma, una capa
reflectante, que de este modo se encuentra en el fondo de la
ranura anular, cuando los elementos de diafragma incluida la capa
reflectante están previstos en una ranura anular común del
diafragma de retícula. Mediante la reflexión en esta capa de la luz
emitida por la fuente de luz luminosa al interior del espacio del
diafragma se contrarresta la absorción en los elementos del
diafragma así como su calentamiento.
Para este fin es conveniente que los elementos de
diafragma estén realizados en forma de un sistema de anillos
circulares concéntricos, separados entre sí, de manera que también
la retícula de imagen siga esa disposición; su deformación en la
superficie que se trata de medir produce por lo general círculos o
elipses que se pueden procesar fácilmente mediante técnicas de
cálculo.
Una realización especialmente preferida de la
invención consiste en que en el eje óptico haya un orificio de paso
en el diafragma de retícula. Entre el proyector y el sistema
sensor puede estar dispuesto en la trayectoria de un rayo que sale
del orificio de paso, un divisor de rayos para reflejar sobre la
superficie una fuente de luz exterior. De este modo, y con total
independencia de la retícula de imagen generada mediante el
diafragma de retícula, se puede emplear también para medir la
reacción de una pupila ante un efecto de deslumbramiento súbito,
suponiendo que el sistema sensor pueda captar el movimiento de la
pupila provocado por el deslumbramiento, convirtiéndolo en unas
secuencias de señales de medida digitales, y éstas se puedan
procesar correspondientemente en la unidad de cálculo para la
evaluación; están disponibles los correspondientes programas de
cálculo por lo que la evaluación de esa medición en general resulta
posible. De este modo, y más allá del planteamiento del problema
propiamente dicho objeto de la invención, se ha creado un
dispositivo que, cuando se aplica en el campo de la oftalmología,
está en condiciones de realizar simultáneamente las dos funciones
de la medición estática de una córnea del ojo y la determinación de
una reacción de la pupila.
En particular es ventajoso si la fuente de luz
interna esté compuesta por diodos luminosos que rodeen
concéntricamente el eje óptico en forma de anillo. Se pueden prever
varias fuentes luminosas internas, por ejemplo de manera tal que
las fuentes luminosas estén previstas en el borde exterior próximo a
la superficie que se trata de medir, del diafragma de retícula y/o
en el borde interior del diafragma de retícula, alejado de la
superficie que se trata de medir, en particular en su orificio de
paso. De esta manera se puede garantizar con seguridad una
iluminación homogénea.
La invención se describe a continuación con mayor
detalle sirviéndose del dibujo de un ejemplo de realización. Las
figuras muestran:
Figura 1 una primera realización del dispositivo
objeto de la invención, en una sección longitudinal a través de su
centro,
Figura 2 un detalle A de la figura 1, ligeramente
ampliado,
Figura 3 una vista lateral correspondiente a la
figura 1, y
Figura 4 otra realización del dispositivo objeto
de la invención,
todas ellas en representación esquemática
simplificada.
De acuerdo con la Figura 1, un dispositivo
conforme a la invención consta esencialmente de un proyector 1 de
un sistema sensor 2 y de una unidad de cálculo para evaluación 3;
un sistema mecánico 4 para poder mover el proyector 1 con cualquier
orientación en las tres direcciones del espacio, junto con el
sistema sensor 2 y un sistema de diafragmas 5 montado opcionalmente,
está indicado simbólicamente por los tres componentes del espacio
perpendiculares entre sí, x, y, z.
En la Figura 1, el proyector 1 está realizado
como segmento esférico hueco, mientras que en la Figura 4 en cambio
lo está como tronco de cono hueco, pero en ambas realizaciones por
lo demás los restantes componentes y elementos funcionales están
dispuestos de manera coincidente.
En la Figura 1 se puede ver que el proyector 1
consta de un diafragma de retícula 11 y de un reflector 12, que
están dispuestos en un cuerpo común 13, que en el dibujo solamente
está indicado esquemáticamente, de manera tal que el reflector 12
con su superficie reflectante 12a tenga siempre la misma distancia
a con respecto a la superficie del diafragma de retícula 11,
formándose así un espacio de diafragma curvado 14. La superficie
interior continua del reflector 12 presenta un alto grado de
reflexión, de manera que el espacio de diafragma 14 queda
uniformemente lleno de luz cuando se enciende una fuente luminosa
interna 15. Su efecto se puede incrementar mediante otra fuente de
luz adicional 15a. Ambas fuentes de luz 15, 15a se componen de una
multitud de diodos luminosos distribuidos en forma de anillo por el
perímetro del proyector 1, con una disposición densa.
En el eje óptico del proyector 1 está indicado el
ojo A de un paciente, del que se trata de medir la forma esférica
de la córnea H mediante el dispositivo. Un sistema para la
orientación en el espacio del ojo A se ha omitido intencionadamente
en el dibujo; pero por lo demás el ojo A se puede mover libremente.
Durante el funcionamiento del dispositivo, el ojo A ve el proyector
1 tal como está representado en la Figura 3.
En el eje de simetría del proyector 1 está
previsto en éste un orificio de paso 16, a través del cual la
trayectoria de los rayos S procedentes del ojo A está dirigida al
sistema sensor 2 que se encuentra en la parte posterior U del
proyector 1; consta de forma sencilla de una cámara de vídeo 21,
que tiene delante un objetivo 22. La fuente de luz 15 está situada
en el interior del espacio del diafragma 14, en su borde exterior
14a próximo al paciente, mientras que la fuente de luz adicional
15a, que solamente se precisa ocasionalmente y por lo demás está
apagada, rodea el borde interior 14b del espacio del diafragma 14,
alrededor del orificio de paso 16.
El sistema sensor 2 está conectado a una unidad
de cálculo para evaluación 3, mediante la cual se evalúan las
imágenes de la retícula de imagen procedentes de la cámara de vídeo
21 y que allí ya han sido digitalizadas; el material captado
entrante, previamente tratado en un procesador 31, se reproduce en
un ordenador personal 32, por una parte por medio de una pantalla
32a, y por otra se toma la retícula de imagen recibida como base
para el cálculo, por ejemplo de los rayos de curvatura de la córnea
H del ojo A. La retícula de imagen se compone entonces por ejemplo
de un sistema de anillos curvados en forma de elipse, procedentes
de la retícula de imagen original según la Figura 3, compuesta de
anillos (circulares) concéntricos.
En la trayectoria de los rayos S está situado,
entre el proyector 1 y el sistema sensor 2, y en el eje óptico, un
divisor de rayos 51, que tal como se puede ver por las Figuras 1 y
4 se compone aquí de un sistema de prismas, pero que también puede
estar compuesto por espejos planos parcialmente transparentes. A
través del divisor de rayos 51 se puede reproducir en el ojo A una
fuente de luz externa 52. De esta manera y con total independencia
del resto del dispositivo, se puede generar en el ojo A una
excitación de deslumbramiento, de manera que la reacción de éste se
puede captar con ayuda del sistema sensor 2, que en cualquier caso
está disponible, y que también se puede determinar numéricamente
mediante la unidad de cálculo para evaluación 3. Por lo tanto ya no
se necesita un equipo especial para esta clase de medición. El
divisor de rayos 51 forma junto con la fuente luminosa 52 el
sistema de deslumbramiento 5.
En el detalle de la Figura 2 se ve claramente que
el diafragma de retícula 11 está compuesto de varias partes.
Dentro de un cuerpo transparente 11a y sobre su superficie 11b
alejada del espacio del diafragma 14, están rebajadas unas ranuras
anulares 11c en forma de anillo circular, en las cuales están
dispuestos unos elementos de diafragma 11d, también en forma de
anillo circular, que llevan debajo una capa reflectante 11e, que
refleja al interior del espacio de diafragma 14 la luz incidente
procedente de una fuente luminosa 15, 15a.
Tal como muestra la Figura 4, el diafragma de
retícula 11 puede estar compuesto también simplemente de ranuras
anulares 11f y elementos de diafragma 11d, dispuestos de forma
alternante.
El dispositivo trabaja de forma especialmente
eficaz, si para las fuentes de luz internas 15, 15a se emplean
diodos luminosos que radien luz infrarroja, invisible para el
paciente, pero que puede ser captada por un sistema sensor adecuado
2 y hecho visible en la pantalla 32a. El ojo A queda entonces en
una posición muy tranquila, y se obtiene un efecto de
deslumbramiento suficiente mediante la fuente de luz exterior 52
incluso con un caudal luminoso reducido procedente de la fuente
luminosa 52, de manera que el ojo A queda protegido.
Claims (13)
1. Dispositivo para el levantamiento topográfico
de una superficie, en particular de la córnea (H) del ojo humano
(A), con un proyector en el cual un diafragma de retícula (11) o
similar, iluminado por lo menos por una fuente luminosa interna
(15, 15a), reproduce una retícula de imagen sobre la superficie
(H), con un sistema sensor (2) para captar la retícula de imagen
reflejada sobre la superficie (H), y con una unidad de cálculo para
evaluación (3), para las imágenes captadas por el sistema sensor
(2), caracterizado porque la fuente luminosa interna (15,
15a) está compuesta por una multitud de diodos luminosos,
distribuidos preferentemente de manera uniforme, donde para las
fuentes luminosas internas (15, 15a) se emplean diodos luminosos que
emiten luz infrarroja, y donde en el eje óptico hay un orificio de
paso (16) en el diafragma de retícula (11), y donde entre el
proyector (1) y el sistema sensor (2) está situado en la
trayectoria de los rayos (S) que salen del orificio de paso (16) un
dispositivo de deslumbramiento para generar un estímulo de
deslumbramiento en el ojo (A), compuesto por una fuente luminosa
exterior y un divisor de rayos (51), para reflejar la fuente
luminosa externa (52) sobre la superficie (H).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque
(a) el diafragma de retícula (11) está recubierto
por la cara alejada de la superficie (H) que se trata de medir y a
una distancia (a) por una superficie (12a) reflectante, realizada
en un reflector (12),
(b) la fuente luminosa interna (15, 15a) está
prevista en un espacio de diafragma (14) formado de esta manera,
limitado por el reflector (12) y por el diafragma de retícula (11),
y
(c) el diafragma de retícula (11) está realizado
en un material bien transparente para la luz, en particular
plexiglás, en el cual están situados los elementos de diafragma
(11d), opacos a la luz o menos transparentes a la luz, que forman
la retícula de imagen, preferentemente en unas ranuras anulares
(11c) del diafragma de retícula (11), debidamente rebajadas.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el diafragma de retícula (11) está
realizado como segmento de esfera hueco.
4. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el diafragma de retícula (11) está
realizado como tronco de cono hueco.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque los elementos de diafragma (11d)
están realizados como anillos cerrados, preferentemente con una
sección rectangular plana.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque la superficie reflectante (12a)
del reflector (12) tiene en la zona del espacio de diafragma (14)
una distancia siempre igual (A) respecto al diafragma de retícula
(11).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque los elementos de diafragma (11d)
van fijados sobre la cara del diafragma de retícula (11), alejada
del espacio de diafragma (14).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque los elementos de diafragma (11d)
llevan por su cara próxima al espacio de diafragma (14) una capa
reflectante (11e) colocada debajo.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque los elementos de diafragma (11d)
están realizados en forma de un sistema de anillos circulares
concéntricos, separados entre sí.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 9, caracterizado porque la fuente luminosa interna (15,
15a) está compuesta por diodos luminosos que rodean
concéntricamente en forma de anillo el eje óptico.
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 10, caracterizado por estar previstas varias fuentes
luminosas (15, 15a).
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque la fuente luminosa interna (15a) está
prevista en el borde exterior (14a) del diafragma de retícula (11),
próximo a la superficie (H) que se trata de medir.
13. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque la fuente luminosa interna (15a) está
prevista en el borde interior (14b) del diafragma de retícula (11),
alejado de la superficie que se trata de medir (H), y en particular
junto a su orificio de paso (16).
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