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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lösung, mit der sowohl Abbildungsfehler und/oder die Topografie bestimmt, als auch Referenzbilder eines Auges aufgenommen werden können, wobei dies insbesondere gleichzeitig bzw. unmittelbar nacheinander erfolgen kann.
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Nach dem Stand der Technik gibt es sowohl für die Bestimmung von Abbildungsfehlern und der Topografie als auch für die Aufnahme von Referenzbildern eines Auges eine Vielzahl von Lösungsvarianten.
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Die Erfassung von Abbildungsfehler des menschlichen Auges erfolgt durch Wellenfrontmessungen (auch Aberrometrie genannt). Eine gängige Darstellungsform ist die Beschreibung derjenigen Wellenfront in der kornealen Ebene, welche zu einem kleinsten Fokus auf der Retina führt. Für die Bestimmung dieser Wellenfront können beispielsweise Shack-Hartman-Sensoren oder Interferometer verwendet werden.
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Die Messung der Wellenfront basiert hierbei auf Shack-Hartmann Sensoren, welche mit niedriger Ortsauflösung von beispielsweise 256x256 Pixel die Richtung der einfallenden Strahlen ermitteln.
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Bei den interferometrischen Messmethoden werden die Wellenfrontinformation mit Hilfe eines Interferometers in eine Hell-Dunkel-Information umgeformt, die mit klassischen Kameras detektiert werden können. Eine Auflösungserhöhung kann dann nach klassischem Prinzip eines Interferometers über die Phasendifferenz von Mess- und Referenzwelle erfolgen.
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Die aus der Wellenfrontmessung gewonnenen Daten bilden oft die Grundlage von Augenlaserbehandlungen, die der Korrektur von Fehlsichtigkeiten dienen.
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Für die Erfassung und Analyse der Topografie der Hornhaut eines Auges haben sich im Wesentlichen folgende drei Prinzipien durchgesetzt.
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Beim Scheimpflug-Prinzip wird die Topografie durch Messung des Streulichts einer ortsveränderlichen projizierten Abbildung bestimmt. Dieses Messprinzip findet sehr oft in Spaltlampen Anwendung, da hierbei die ortsveränderlich projizierte Spaltabbildung genutzt werden kann.
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Im Gegensatz hierzu wird beim Keratometer-Prinzip ein regelmäßiges Muster mit bekanntem Abstand auf das Auge projiziert und aus dessen Reflexion die Verzerrung bestimmt und daraus die Topografie ermittelt. Als regelmäßige Muster werden beispielsweise konzentrische Ringe, ein Streifenmuster, ein Gitter oder ähnliches verwendet.
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Das dritte Messprinzip basiert auf einer strukturierten, parallelen Beleuchtung, die aus möglichst vielen Richtungen auf das Auge trifft und das Abbildung der Reflexion vom Auge analysiert wird.
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Nachteilig wirkt sich bei allen drei Messprinzipen aus, dass zwingend ein separater Bildsensor erforderlich ist, um die Reflexe oder das Streulicht aufnehmen und auswerten zu können. Sollen zusätzlich Referenzbilder von Teilen des Auges, wie beispielsweise der vorderen Augenabschnitte oder des Fundus aufgenommen werden, so ist ein weiterer Bildsensor erforderlich. Hierzu finden in der Regel CCD- oder CMOS-Sensoren Anwendung, die verschiedene Farbaufnahmen oder auch Schwarz/Weiß-Aufnahmen liefern.
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Vor allem für Geräte die o. g. Messprinzipien kombinieren, ergeben sich weitere Nachteile.
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Soll beispielsweise eine Wellenfrontmessung mit der Messung der Topografie kombiniert werden, werden neben einem CCD/CMOS-Sensor auch ein Wellenfrontsensor z.B. Shack-Hartmann benötigt. Um dabei kollinear messen und zeitgleich beobachten zu können ist weiterhin ein Strahlteiler erforderlich.
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Dabei sind die Strahlteiler in der Regel auch als Farbteiler ausgebildet, um die Beleuchtung in unterschiedliche Spektralbereichen aufteilen zu können. Während für Wellenfrontmessungen meist der IR-Bereich verwendet wird, nutzt man für die Messung der Topografie den VIS-Be-reich des Lichtes.
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Durch die Verwendung von ein oder auch mehreren Strahlteilern und Sensoren erhöht sich nicht nur der Justieraufwand, sondern auch der dafür erforderliche Bauraum. Zudem werden durch die Sensoren selbst und die jeweils erforderlichen Auswerteeinheiten zusätzliche Kosten verursacht.
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Hierzu zeigt die 1 die Prinzipdarstellung einer Anordnung zum Bestimmen von Abbildungsfehlern und/oder der Topografie und/oder zum Aufnehmen von Referenzbildern eines Auges nach dem Stand der Technik.
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Für die Bestimmung der Topografie wird die Hornhaut 1 des Auges 2 von der Beleuchtungseinheit 3 seitlich, vorzugsweise aus unterschiedlichen Richtungen mit einem Muster beleuchtet und das von der Hornhaut 1 reflektierte Abbild des Musters von einem Kamerasensor 5 aufgezeichnet und einer Steuereinheit 6 ausgewertet.
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Im Gegensatz dazu wird das Auge 2 für die Bestimmung der Wellenfront von der Beleuchtungseinheit 4 axial beleuchtet, um einen Lichtspot in der Fovea 7 zu erzeugen. Das so erzeugte Streulicht wird auf den Shack-Hartman-Sensor 8 abgebildet und von der Steuereinheit 6 ausgewertet. Für das Aufnehmen von Referenzbildern kann das Auge 2 sowohl von der der Beleuchtungseinheit 3 als auch der Beleuchtungseinheit 4 beleuchtet und vom Kamerasensor 5 aufgenommen werden.
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Seit einiger Zeit sind plenoptische Kameras, auch Lichtfeldkameras genannt, kommerziell verfügbar und finden unter anderem auch zunehmend in der Ophthalmologie Anwendung.
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Derartige Kameras erfassen neben den üblichen 2 Bilddimensionen eine weitere, nämlich die Richtung der einfallenden Lichtstrahlen. Durch die zusätzliche Dimension enthalten plenoptische Aufnahmen Informationen über die Bildtiefe. Der besondere Vorteil plenoptischer Kameras liegt in der theoretisch unendlichen Schärfentiefe und der Möglichkeit der Refokussierung, also der nachträglichen Verschiebung der Schärfeebene im Objektraum (Fokusvariation). Durch die zusätzliche Tiefeninformation kann eine plenoptische Kamera auch als 3D-Kamera verwendet werden. Entscheidend für diese Funktion ist, dass dieselbe Szene aus mehreren Blickwinkeln erfasst wird.
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Durch ein vor dem Bildsensor angeordnetes Array aus Mikrolinsen oder auch Linsengitter wird jeder Bildpunkt nochmals gebrochen und zu einem Kegel erweitert, der kreisförmig auf die Sensorfläche trifft. Dies verrät, aus welcher Richtung der Lichtstrahl ursprünglich kam: Ein senkrecht auftreffender Lichtstrahl landet im Mittelpunkt des Kreises, ein schräg eintreffender weiter am Rand. So kann mit einer Software die Schärfe nachträglich neu berechnet und wie bei einem herkömmlichen Objektiv der Brennpunkt geändert werden. Die Informationen aus einer Szene müssen auf mehreren Bildpunkten des Kamerachips abgebildet werden, damit die Informationen über die Richtung des einfallenden Lichtstrahls genutzt werden kann.
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Nach dem Stand der Technik sind einige Lösungen für ophthalmologische Anwendungen bekannt, die die Verwendung plenoptischer Kameras vorsehen.
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So beschreibt die
US 2014/0268041 A1 eine Lösung, bei der mit Hilfe der plenoptischen Bildgebung Tomographiedaten von Augen bestimmt werden. Dazu verfügt das System über einen Satz von Lichtquellen zum Beleuchten des Auges. Der plenoptische Detektor ist konfiguriert, um Bilder der Lichtquellen aufzunehmen, die von den Oberflächen des Auges reflektiert werden. Insbesondere werden hierbei Intensität, Position und Richtung des auf den Detektor auftreffenden Lichts erfasst. Die plenoptischen Bilddaten werden von einem Verarbeitungssystem analysiert und die Tomographiedaten für das Auge bestimmt.
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Die in der
US 2014/0268043 A1 beschriebene Lösung, nutzt die plenoptische Bildgebung für die Pachymetrie der Hornhaut von Augen. Hierbei wird die Hornhaut des Auges von einer Lichtquelle beleuchtet. Der plenoptische Detektor ist in einem Winkel relativ zum Auge positioniert und konfiguriert, um ein Bild der von der Hornhaut reflektierten Lichtquelle aufzunehmen. Von einem Verarbeitungssystem werden die plenoptischen Bilddaten analysiert und die Hornhautdicke des Auges bestimmt.
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In der
US 2014/0268044 A1 wird ein plenoptischer Detektor dazu verwendet die Topografie von Augen zu bestimmen. Zusätzlich ist die Lösung noch zur Aberrometrie geeignet, um neben den Standardrefraktionsfehlern (Myopie, Astigmatismus, Hyperopie) auch die sogenannten Fehler höherer Ordnung zu bestimmen. Dazu verfügt das System neben einem plenoptischen Detektor und einer Verarbeitungseinheit über zwei Sätze von Lichtquellen zum selektiv beleuchten des Auges. Der plenoptische Detektor ist konfiguriert, um selektiv Bilder des ersten Satzes von Lichtquellen zu empfangen, die von einer Hornhautoberfläche des Auges reflektiert werden. Von der Verarbeitungseinheit werden die ersten plenoptischen Bilddaten analysiert und Topographiedaten des Auges bestimmt. Der plenoptische Detektor ist ferner konfiguriert, um Bilder der zweiten Lichtquelle zu empfangen, die von der Netzhaut des Auges reflektiert werden. Von der Verarbeitungseinheit werden die zweiten plenoptischen Bilddaten analysiert und Aberrometriedaten des Auges bestimmt.
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In der
US 2016/0278637 A1 wird eine Multimode-Funduskamera beschrieben, die dreidimensionale und/oder spektrale und/oder polarisationsabhängige Aufnahmen des Augeninneren liefert. Die Multimode-Funduskamera umfasst ein erstes Bildgebungssystem, um ein optisches Bild eines Augeninneren zu erzeugen und ein zweites Bildgebungssystem, welches über ein Mikrolinsenarray und ein Sensorarray verfügt und ein plenoptisches Bild des Inneren des Auges erfasst. Weiterhin umfasst die Multimode-Funduskamera ein Filtermodul mit mehreren Filtern, wie: Spektralfilter, Polarisationsfilter, Neutraldichtefilter, Klarfilter oder auch Kombinationen davon. Als besondere Ausführungsform wird ein Multimode-Bildgebungssystem als Umrüst-Kit beschriebenen, mit dem vorhandene Funduskameras in eine Multimode-Funduskamera umgewandelt werden können, in dem der herkömmliche Sensor durch ein plenoptisches Sensormodul mit einem Microimaging-Array und einem Sensor-Array ersetzt wird.
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In der
US 2017/0105615 A1 wird eine Bildgebungsplattform für In-vivo-Messungen des Auges eines Individuums beschrieben, um ein optisches Modell des Auges eines Individuums zu erstellen. Die Plattform umfasst hierzu eine plenoptische Augenkamera und ein Beleuchtungsmodul. Einer ersten Ausgestaltung entsprechend liefert die plenoptische Augenkamera ein Bild der Hornhautvorderfläche des Auges des Individuums. In einer zweiten Anwendung arbeitet die plenoptische Augenkamera als Wellenfrontsensor, um eine vom Auge des Individuums erzeugte Wellenfront zu messen. Das optische Modell des Auges wird basierend auf dem plenoptischen Bild und der gemessenen Wellenfront erzeugt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein System zu entwickeln, mit dem sowohl Abbildungsfehler und die Topografie eines Auges bestimmt als auch Referenzbilder aufgenommen werden können. Dabei soll das System die Nachteile der nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen vermeiden, einen möglichst einfachen, kompakten und kostengünstigen Aufbau aufweisen und leicht zu handhaben sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren zum Bestimmen von Abbildungsfehlern und/oder der Topografie und/oder zum Aufnehmen von Referenzbildern eines Auges, bei dem das Auge von einer Beleuchtungseinheit mit unterschiedlichen Beleuchtungsmustern beleuchtet, das vom Auge reflektierte Licht von einem plenoptischen Kamerasensor aufgenommen und von einer Steuer- und Auswerteeinheit ausgewertet wird, dadurch gelöst, dass das Auge mit verschiedenen Beleuchtungsmustern, die sich hinsichtlich ihrer Intensitätsverteilung und Beleuchtungsrichtung unterscheiden, beleuchtet wird, dass das vom Auge reflektierte Licht auf den plenoptischen Kamerasensor abgebildet wird und dass aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors in Abhängigkeit des verwendeten Beleuchtungsmusters die Topografie und/oder Abbildungsfehler und/oder Referenzbilder des beleuchteten Auges bestimmt werden.
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Die Anordnung zum Bestimmen von Abbildungsfehlern und/oder der Topografie und/oder zum Aufnehmen von Referenzbildern eines Auges besteht dabei aus einer Beleuchtungseinheit, einem plenoptischen Kamerasensor und einer Steuer- und Auswerteeinheit.
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Erfindungsgemäß ist die Beleuchtungseinheit ausgebildet, das Auge mit verschiedenen Beleuchtungsmustern, die sich hinsichtlich ihrer Intensitätsverteilung und Beleuchtungsrichtung unterscheiden, zu beleuchten. Der plenoptische Kamerasensor ist ausgebildet das vom Auge reflektierte Licht aufzunehmen.
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Die Steuer- und Auswerteeinheit ist ausgebildet, die Beleuchtungseinheit zur Erzeugung verschiedener Beleuchtungsmuster, die sich hinsichtlich ihrer Intensitätsverteilung und Beleuchtungsrichtung unterscheiden, zu steuern. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist weiterhin ausgebildet, aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors in Abhängigkeit des verwendeten Beleuchtungsmusters die Topografie und/oder Abbildungsfehler zu bestimmen und/oder Referenzbilder des beleuchteten Auges zu erzeugen.
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Mit der vorliegenden Lösung ist es möglich sowohl Abbildungsfehler und/oder die Topografie zu bestimmen, als auch Referenzbilder eines Objektes aufzunehmen, wobei dies insbesondere gleichzeitig bzw. unmittelbar nacheinander erfolgen kann. Obwohl die Lösung speziell für Anwendungen in der Ophthalmologie vorgesehen ist, kann diese auch auf anderen Fachgebieten sowie der Industrie angewendet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dazu zeigen
- 1: die Prinzipdarstellung einer Anordnung zum Bestimmen von Abbildungsfehlern und/oder der Topografie und/oder zum Aufnehmen von Referenzbildern eines Auges nach dem Stand der Technik und
- 2: die Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Bestimmen von Abbildungsfehlern und/oder der Topografie und/oder zum Aufnehmen von Referenzbildern eines Auges.
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Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Bestimmen von Abbildungsfehlern und/oder der Topografie und/oder zum Aufnehmen von Referenzbildern eines Auges wird das Auge von einer Beleuchtungseinheit mit unterschiedlichen Beleuchtungsmustern beleuchtet, das vom Auge reflektierte Licht von einem plenoptischen Kamerasensor aufgenommen und von einer Steuer- und Auswerteeinheit ausgewertet.
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Erfindungsgemäß wird das Auge mit verschiedenen Beleuchtungsmustern, die sich hinsichtlich ihrer Intensitätsverteilung und Beleuchtungsrichtung unterscheiden, beleuchtet und das vom Auge reflektierte Licht auf den plenoptischen Kamerasensor abgebildet. Aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors werden dann in Abhängigkeit des verwendeten Beleuchtungsmusters die Topografie und/oder Abbildungsfehler und/oder Referenzbilder des beleuchteten Auges bestimmt.
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Einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens entsprechend wird das Auge mit einem Beleuchtungsmuster mit homogener Intensitätsverteilung aus einer begrenzten Richtung beleuchtet und aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors Abbildungsfehler des Auges bestimmt.
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Einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens entsprechend wird das Auge mit einem Beleuchtungsmuster mit strukturierter Intensitätsverteilung aus vielen Richtungen beleuchtet und aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors die Topografie des Auges bestimmt.
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Einer dritten Ausgestaltung des Verfahrens entsprechend wird das Auge mit einem Beleuchtungsmuster mit homogener Intensitätsverteilung aus vielen Richtungen beleuchtet und aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors Referenzbilder des Auges erzeugt.
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Einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens entsprechend wird das Auge mit verschiedenen Beleuchtungsmustern beleuchtet, die sich nicht nur hinsichtlich ihrer Intensitätsverteilung und Beleuchtungsrichtung unterscheiden, sondern auch hinsichtlich ihrer spektralen Charakteristiken unterscheiden.
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Durch diese spektrale Aufteilung ist es zusätzlich möglich, das Auge mit den benötigten verschiedenen Beleuchtungsarten:
- • homogene Intensitätsverteilung aus vielen Richtungen für Referenzbild,
- • strukturierte Intensitätsverteilung aus vielen Richtungen für Topografie und
- • homogene Intensitätsverteilung aus begrenzter Raumrichtung für Wellenfront,
gleichzeitig zu beleuchten, im plenoptischen Kamerasensors zu erfassen, aus dessen Bilddaten die jeweilig zugehörige Information zu extrahieren und die Topografie und Abbildungsfehler zu bestimmen sowie Referenzbilder des Auges zu erzeugen.
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Im einfachsten Fall verwendet man für die Beleuchtung des Auges eine RGB-Lichtquelle. Die spektrale Aufteilung erfolgt dann lediglich durch Aufspaltung der drei Farbkanäle R, G und B.
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Im Folgenden wird auf bevorzugte Kombinationsmöglichkeiten näher eingegangen.
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Gemäß einer ersten Kombinationsvariante wird das Auge mit einem ersten Beleuchtungsmuster mit homogener Intensitätsverteilung aus einer begrenzten Richtung und einem zweiten Beleuchtungsmuster mit strukturierter Intensitätsverteilung aus vielen Richtungen beleuchtet, wobei die beiden Beleuchtungsmuster jeweils unterschiedliche spektrale Charakteristiken aufweisen. Für eine Wellenfrontanalyse zur Bestimmung von Abbildungsfehlern wird vorzugsweise der R-Kanal und für die Bestimmung der Topografie die beiden anderen Kanäle (G und B) verwendet. Aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors werden in Abhängigkeit des jeweiligen Beleuchtungsmusters und dessen spektraler Charakteristik Abbildungsfehler und die Topografie des Auges bestimmt.
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Bei dieser ersten Kombinationsvariante kann eine gleichzeitige Messung der kornealen und okularen Wellenfront durch Subtraktion der Wellenfrontfehler des Augeninneren erfasst werden. In Kombination mit der Messung der Augenlänge sind dadurch optimierte IOL Anpassungen möglich.
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Gemäß einer zweiten Kombinationsvariante wird das Auge mit einem ersten Beleuchtungsmuster mit homogener Intensitätsverteilung aus einer begrenzten Richtung und einem zweiten Beleuchtungsmuster mit homogener Intensitätsverteilung aus vielen Richtungen beleuchtet, wobei die beiden Beleuchtungsmuster dabei jeweils unterschiedliche spektrale Charakteristiken aufweisen. Auch hier wird für die Bestimmung von Abbildungsfehlern der R-Kanal verwendet. Für die Erzeugung der Referenzbilder des Auges bleiben die beiden anderen Kanäle (G und B). Aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors werden in Abhängigkeit des jeweiligen Beleuchtungsmusters und dessen spektraler Charakteristik Abbildungsfehler bestimmt und Referenzbilder des Auges erzeugt.
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Gemäß einer dritten Kombinationsvariante wird das Auge mit einem ersten Beleuchtungsmuster mit strukturierter Intensitätsverteilung aus vielen Richtungen und einem zweiten Beleuchtungsmuster mit homogener Intensitätsverteilung aus vielen Richtungen beleuchtet, wobei die beiden Beleuchtungsmuster auch hier jeweils unterschiedliche spektrale Charakteristiken aufweisen. Bei dieser Kombination gibt es für die Aufteilung der Farbkanäle keine bevorzugte Variante. Aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors werden in Abhängigkeit des jeweiligen Beleuchtungsmusters und dessen spektraler Charakteristik die Topografie bestimmt und Referenzbilder des Auges erzeugt.
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Bei der zweiten und dritten Kombinationsvariante liegen sowohl die Schärfenebene für die Bestimmung der Topografie als auch der Wellenfront zur Bestimmung von Abbildungsfehlern klassischerweise auf dem Scheitel der Kornea. Im Gegensatz dazu wird für die Erzeugung von Referenzbildern klassischerweise auf die Iris, den Limbus oder die Sclera fokussiert, was dazu führt, dass die Referenzbilder nicht scharf sind.
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Hier kommt der besondere Vorteil plenoptischer Kameras zum Tragen. Wie bereits zuvor beschrieben, bieten diese Kameras die Möglichkeit der Refokussierung, also der nachträglichen Verschiebung der Schärfeebene im Objektraum (Fokusvariation). Dies erfolgt nachträglich per Software.
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Gemäß einer vierten, besonders bevorzugten Kombinationsvariante wird das Auge mit drei Beleuchtungsmustern mit homogener oder strukturierter Intensitätsverteilung aus einer begrenzten Richtung oder aus vielen Richtungen gleichzeitig beleuchtet, wobei die Beleuchtungsmuster dabei jeweils unterschiedliche spektrale Charakteristiken aufweisen. Auch hier wird für die Bestimmung von Abbildungsfehlern der R-Kanal verwendet. Für die Bestimmung der Topografie wird einer der beiden übrigen Kanäle (G oder B) und für die Erzeugung der Referenzbilder des Auges der jeweils andere Kanal (G oder B) verwendet. Aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors werden in Abhängigkeit des jeweiligen Beleuchtungsmusters und dessen spektraler Charakteristik Abbildungsfehler und die Topografie bestimmt und Referenzbilder des Auges erzeugt.
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Diese vierte Kombinationsvariante ist bereits durch die Möglichkeit der gleichzeitigen Bestimmung von Abbildungsfehlern und der Topografie sowie der Erzeugung von Referenzbilder des Auges von besonderer Bedeutung. Die auf diese Weise (gleichzeitig) erhobenen Ortsinformation der Diagnosedaten sind insbesondere laserbasierte Therapie, wie beispielsweise Topographie- oder Wellenfrontgeführte Laser-Sehkorrekturen, essenziell.
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Die Anordnung zum Bestimmen von Abbildungsfehlern und/oder der Topografie und/oder zum Aufnehmen von Referenzbildern eines Auges besteht aus einer Beleuchtungseinheit, einem plenoptischen Kamerasensor und einer Steuer- und Auswerteeinheit.
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Erfindungsgemäß ist die Beleuchtungseinheit ausgebildet, das Auge mit verschiedenen Beleuchtungsmustern, die sich hinsichtlich ihrer Intensitätsverteilung und Beleuchtungsrichtung unterscheiden, zu beleuchten.
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Der plenoptische Kamerasensor ist geeignet das vom Auge reflektierte Licht aufzunehmen. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist zum einen ausgebildet, die Beleuchtungseinheit zur Erzeugung verschiedener Beleuchtungsmuster, die sich hinsichtlich ihrer Intensitätsverteilung und Beleuchtungsrichtung unterscheiden, zu steuern. Zum anderen ist sie ausgebildet, aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors in Abhängigkeit des verwendeten Beleuchtungsmusters die Topografie und/oder Abbildungsfehler zu bestimmen und/oder Referenzbilder des beleuchteten Auges zu erzeugen.
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Insbesondere ist die Beleuchtungseinheit ausgebildet, Beleuchtungsmuster mit homogener Intensitätsverteilung aus einer begrenzten Richtung, oder mit strukturierter Intensitätsverteilung aus vielen Richtungen oder mit homogener Intensitätsverteilung aus vielen Richtungen zu erzeugen.
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Einer vorteilhaften Ausgestaltung entsprechend ist die Beleuchtungseinheit weiterhin ausgebildet, gleichzeitig mehrere Beleuchtungsmuster mit unterschiedlicher Intensitätsverteilung, Beleuchtungsrichtung und jeweils unterschiedlicher spektraler Charakteristik zu erzeugen. Dazu ist die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet, die Beleuchtungseinheit dementsprechend zu steuern. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist weiterhin ausgebildet, aus den Bilddaten des plenoptischen Kamerasensors in Abhängigkeit des verwendeten Beleuchtungsmusters und deren spektraler Charakteristik gleichzeitig bzw. unmittelbar nacheinander die Topografie und/oder Abbildungsfehler zu bestimmen und/oder Referenzbilder des beleuchteten Auges zu erzeugen.
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Einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung entsprechend verfügt die Beleuchtungseinheit über eine polychrome Lichtquelle, deren spektrale Anteile für die unterschiedlichen spektralen Charakteristiken aufteilbar sind. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Verwendung einer RGB-Lichtquelle, deren drei Farbkanäle trennbar sind.
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Hierzu zeigt die 2 die Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Bestimmen von Abbildungsfehlern und/oder der Topografie und/oder zum Aufnehmen von Referenzbildern eines Auges.
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Für die Bestimmung der Wellenfront wird das Auge 2 von der Beleuchtungseinheit 4 kollinear und parallel zur optischen Achse des plenoptischen Kamerasensors 9 beleuchtet, um einen Lichtspot in der Fovea 7 zu erzeugen. Vorzugsweise wird hierzu der nichtsichtbare, infrarote Teil des Lichtspektrums verwendet.
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Für die Bestimmung der Topografie wird die Hornhaut 1 des Auges 2 von der Beleuchtungseinheit 3 seitlich strukturiert über einen Stahlteiler 9 und für das Aufnehmen von Referenzbildern ebenfalls von der Beleuchtungseinheit 3 beleuchtet.
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Das bei den jeweiligen Messungen vom Auge 2 reflektierte Licht wird vom plenoptischen Kamerasensor 10 aufgezeichnet und der Steuereinheit 6 ausgewertet. Eine separate Auswertung der Farbkanäle RGB ermöglicht dabei gleichzeitige Messungen und Bildaufnahmen.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Verfahren und eine Anordnung zum Bestimmen von Abbildungsfehlern und/oder der Topografie und/oder zum Aufnehmen von Referenzbildern eines Auges zur Verfügung gestellt, mit dem/ der dies gleichzeitig bzw. unmittelbar nacheinander erfolgen kann.
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Mit der vorgeschlagenen Lösung können sowohl Abbildungsfehler und die Topografie eines Auges bestimmt als auch Referenzbilder gleichzeitig aufgenommen werden, wobei sich die erfindungsgemäße Anordnung durch einen einfachen, kompakten und kostengünstigen Aufbau und eine leichte Handhabung auszeichnet.
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Durch die Kombination einer plenoptischen Kamera mit einer Beleuchtungseinheit, die verschiedene Beleuchtungsmuster erzeugen kann, die sich hinsichtlich ihrer Intensitätsverteilung, Beleuchtungsrichtung und spektraler Charakteristik unterscheiden, wird die gleichzeitige Bestimmung von Abbildungsfehler und Topografie sowie die Erzeugung von Referenzbildern des Auges möglich. Erfindungsgemäß wird dazu auch nur ein Bildsensor verwendet.
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Dies geleichzeitig realisierten Aufnahmen haben zudem den Vorteil, dass mögliche Augenbewegungen nicht betrachtet werden brauchen und so die Zuordnung von Wellenfront, Topografie und Referenzbild wesentlich vereinfacht.
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Da alle Aufnahmen über das gleiche Referenzsystem realisiert werden, liegen eine intrinsisch gleiche Skalierung, kein Offset, keine Rotation oder keine weiteren Justierfehler der Bilder vor.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2014/0268041 A1 [0023]
- US 2014/0268043 A1 [0024]
- US 2014/0268044 A1 [0025]
- US 2016/0278637 A1 [0026]
- US 2017/0105615 A1 [0027]
