DE112008003724T5

DE112008003724T5 - A method of operating a device for tracking the movements of an eyeball, wherein the optical axis and the axis of an emitted beam are aligned with each other

Info

Publication number: DE112008003724T5
Application number: DE112008003724T
Authority: DE
Inventors: Hidekazu Tokyo Hirokawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2011-06-22
Also published as: WO2009101696A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zum Verfolgen der Bewegungen eines Augapfels, bei dem die optische Achse und die Projektionsachse eines Lichtstrahls zueinander ausgerichtet sind, wobei die Einrichtung umfasst: eine Detektionseinheit zum Bestimmen der ebenen Position eines vorderen Augensegments eines Patientenauges; eine Recheneinheit zur Berechnung des Rotationswinkels einer optischen Achse des Patientenauges, basierend auf der ebenen Positionsinformation des vorderen Augensegments, wie sie mit der Detektionseinheit bestimmt wurde; eine ein Strahlenbündel emittierende Lichtquelle; Lichtführungsmittel, umfassend zwei biaxiale Galvanometerspiegel in zwei Sätzen, die entlang der optischen Achse der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle angeordnet sind, und einen vor dem Patientenauge angeordneten konkaven Spiegel, um das emittierte Lichtstrahlenbündel über die biaxialen Galvanometerspiegel der beiden Sätze zum Patientenauge zu führen; und eine Steuereinheit zur Steuerung der biaxialen Galvanometerspiegel der beiden Sätze, basierend auf Rechenergebnissen, wie sie mit der Recheneinheit berechnet worden sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:...A method of operating a device for tracking the movements of an eyeball, in which the optical axis and the projection axis of a light beam are aligned with one another, the device comprising: a detection unit for determining the planar position of an anterior eye segment of a patient's eye; a computing unit for computing the angle of rotation of an optical axis of the patient's eye based on the planar position information of the anterior eye segment, as determined with the detection unit; a light source emitting a beam; Light guide means comprising two biaxial galvanometer mirrors in two sets arranged along the optical axis of the light source emitting the beam, and a concave mirror located in front of the patient's eye for guiding the emitted light beam via the biaxial galvanometer mirrors of the two sets to the patient's eye; and a control unit for controlling the biaxial galvanometer mirrors of the two sets based on calculation results as calculated with the calculation unit, the method comprising the following steps: ...

Description

Technisches GebietTechnical area

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Verfolgung von Bewegungen eines Augapfels, bei dem die optische Achse und die Achse eines emittierten Strahlenbündels zueinander ausgerichtet sind.This invention relates to a method of operating a device for tracking movements of an eyeball in which the optical axis and the axis of an emitted beam are aligned with each other.

Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the Prior Art

Bei Verfahren zur Korrektur von Brechungsfehlern, aufgrund derer Bilder nicht auf reguläre Weise auf der Netzhaut abgebildet werden können, können Maßnahmen durchgeführt werden, bei denen, um die Hornhaut in eine geeignete Form zu bringen, ein zentraler Bereich der Hornhaut eines Patientenauges mit einer Strahlungseinrichtung, wie einem Laser, abgetragen wird.In methods for correcting refractive errors, as a result of which images can not be imaged in a regular manner on the retina, measures can be taken in which, in order to bring the cornea into an appropriate shape, a central region of the cornea of a patient's eye is provided with a radiation device, like a laser, is worn away.

Bei einem Gerät zur Durchführung solcher Korrekturmaßnahmen der Lichtbrechung ist eine Einrichtung zur Verfolgung der Bewegung des Patientenauges vorgesehen, um während der Behandlung Positionsabweichungen des emittierten Lichtbündels des Behandlungslasers aufgrund von Bewegungen des Patientenauges auszugleichen. Zum Beispiel wurde vorgeschlagen, die Bewegung des Patientenauges durch die Detektion der Position des Pupillenzentrums des Patientenauges mit Hilfe eines Bildes des Augapfels, das mit z. B. einer Videokamera aufgenommen wird, zu verfolgen (siehe z. B. Patentdokument #1) und, dass die Position des Augapfels bestimmt wird über die Detektion einer Potentialdifferenz zwischen der Hornhautseite und Netzhautseite eines Patientenauges nach der Platzierung von Elektroden in der Nähe des Patientenauges (siehe z. B. Patentdokument #2) bezeichnet, wobei dieses Verfahren als EOG(Elektro-Okulographie)-Verfahren bezeichnet wird.
Patentdokument #1: jp. ungeprüfte Offenlegungsschrift Hei 9-149,914
Patentdokument #2: jp. ungeprüfte Offenlegungsschrift 2000-276,111 In a device for carrying out such refractive correction measures, a device for tracking the movement of the patient's eye is provided in order to compensate during the treatment for positional deviations of the emitted light beam of the treatment laser due to movements of the patient's eye. For example, it has been proposed that the movement of the patient's eye by the detection of the position of the pupil center of the patient's eye with the help of an image of the eyeball, with z. A position of the eyeball is determined by detecting a potential difference between the corneal side and retina side of a patient's eye after the placement of electrodes near the patient's eye (see, for example, Patent Document # 2), which method is referred to as EOG (electro-oculography) method.
Patent Document # 1: jp. Unexamined Patent Publication Hei 9-149,914
Patent Document # 2: jp. Unexamined Patent Publication 2000-276,111

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollenProblems to be solved by the invention

Herkömmliche Einrichtungen zum Verfolgen der Bewegungen eines Augapfels (z. B. Patentdokument #1 oder Patentdokument #2) sind lediglich Einrichtungen, die Bewegungen des Patientenaugapfels in einer Ebene erfassen, so dass, da die optische Achse des Patientenauges in drei Dimensionen rotiert, dadurch ein Problem (exzentrische Strahlung) auftritt, dass Abweichungen zwischen der tatsächlichen Position des emittierten Strahlenbündels des Behandlungslasers und der gewünschten Position des emittierten Laserstrahlbündels und Abweichungen in der tatsächlichen axialen Richtung des emittierten Strahlenbündels und der gewünschten Richtung des emittierten Strahlenbündels auftreten können.Conventional means for tracking the movements of an eyeball (e.g., Patent Document # 1 or Patent Document # 2) are merely means for detecting movements of the patient's apical in a plane such that as the optical axis of the patient's eye rotates in three dimensions Problem (eccentric radiation) occurs that deviations between the actual position of the emitted beam of the treatment laser and the desired position of the emitted laser beam and deviations in the actual axial direction of the emitted beam and the desired direction of the emitted beam may occur.

Unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme des Standes der Technik ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Verfolgung der Bewegungen eines Augapfels bereitzustellen, bei dem die optische Achse und die Achse des emittierten Lichtstrahlenbündels so zueinander ausgerichtet werden, dass die tatsächliche Position des emittierten Laserlichtstrahlenbündels und die Ausrichtung der Achse des emittierten Lichtstrahlenbündels mit der optischen Achse des Patientenauges sogar dann übereinstimmen, wenn die optische Achse des Patientenauges in drei Dimensionen rotiert.In consideration of the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a method of operating a device for tracking the movements of an eyeball, in which the optical axis and the axis of the emitted light beam are aligned with each other so that the actual Position of the emitted laser light beam and the alignment of the axis of the emitted light beam with the optical axis of the patient's eye match even when the optical axis of the patient's eye rotates in three dimensions.

Maßnahmen zur ProblemlösungMeasures to solve the problem

Das Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zum Verfolgen der Bewegung eines Augapfels entsprechend dieser Erfindung, bei dem die optische Achse und die Achse des emittierten Strahlenbündels zueinander ausgerichtet sind, umfasst eine Detektionseinheit zur Bestimmung der ebenen Position eines vorderen Augensegments des Patientenauges, eine Recheneinheit zum Berechnen des Rotationswinkels der optischen Achse des Patientenauges, basierend auf der ebenen, mit Hilfe der Detektionseinheit bestimmten, Positionsinformation des vorderen Augensegments, eine ein Strahlenbündel emittierende Lichtquelle, Mittel zur Lichtführung, zwei biaxiale Galvanometerspiegel in zwei Sätzen, die entlang der optischen Achse der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle angeordnet sind, und einen konkaven Spiegel, der, um das Lichtstrahlenbündel mit Hilfe der wenigstens zwei biaxialen Galvanometerspiegel der zwei Sätze auf das Patientenauge zu projizieren, vor dem Patientenauge angeordnet ist und eine Steuerungseinheit zur Steuerung der biaxialen Galvanometerspiegel, basierend auf den Rechenergebnissen, die mit Hilfe der Recheneinheit berechnet worden sind, wobei das Verfahren die Schritte des Erzeugens einer sichtbaren Abweichung der Position der Lichtquelle und eine Abweichung der Richtung des emittierten Lichtstrahlenbündels durch die auf der Steuerungseinheit basierende Steuerung der axialen Galvanometerspiegel der zwei Sätze und dementsprechend Bewegen der Richtung des emittierten Lichtstrahlenbündels durch die Lichtquelle in Richtung der optischen Achse des Patientenauges, um die Richtungen aneinander anzupassen, umfasst.The method of operating a device for tracking the movement of an eyeball according to this invention, wherein the optical axis and the axis of the emitted beam are aligned with each other, comprises a detection unit for determining the planar position of a front eye segment of the patient's eye, a computing unit for calculating the rotation angle of the optical axis of the patient's eye, based on the planar, determined by means of the detection unit, position information the front eye segment, a light source emitting a beam, means for guiding light, two biaxial galvanometer mirrors in two sets arranged along the optical axis of the beam emitter, and a concave mirror connected to the light beam by means of the at least two biaxial To project galvanometer mirror of the two sets on the patient's eye, is arranged in front of the patient's eye and a control unit for controlling the biaxial galvanometer, based on the computational results using the Recheneinh The method has the steps of generating a visible deviation of the position of the light source and a deviation of the direction of the emitted light beam by the control unit based control of the axial galvanometer mirrors of the two sets and, accordingly, moving the direction of the emitted light beam through the light source Light source in the direction of the optical axis of the patient's eye to match the directions to each other includes.

Gemäß des Verfahrens zum Betrieb einer Einrichtung zum Verfolgen der Bewegung eines Augapfels entsprechend der Erfindung, bei dem die optische Achse und die Achse des emittierten Strahlenbündels zueinander ausgerichtet sind, selbst wo die optische Achse des Patientenauges in drei Dimensionen rotiert, steuert die Lichtführungseinrichtung auf der optischen Achse der ein Strahlenbündel emittierenden Seite entsprechend mit der Rotation der optischen Achse des Patientenauges die gewünschte Änderung der Emissionsstelle und der axialen Richtung, so dass die tatsächliche Laserstrahl-Emissionsstelle und die Emissionsrichtung perfekt zu der optischen Achse des Patientenauges passen.According to the method of operating a device for tracking the movement of an eyeball according to the invention, in which the optical axis and the axis of the emitted beam are aligned with each other, even where the optical axis of the patient's eye rotates in three dimensions, the light guiding device controls on the optical Axis of the beam emitting side corresponding to the rotation of the optical axis of the patient's eye, the desired change of the emission site and the axial direction, so that the actual laser beam emission site and the emission direction perfectly match the optical axis of the patient's eye.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine Darstellung eines vorderen Augensegments eines Patientenauges, das mit einer Videokamera oder dergleichen in der Detektionseinrichtung 6 aufgenommen wurde; 1 Fig. 11 is an illustration of a front eye segment of a patient's eye taken with a video camera or the like in the detection device 6 has been recorded;

2 ist eine Darstellung eines Augapfels in Querschnittsansicht entlang einer die optische Achse beinhaltenden Ebene parallel zu einer Z-Achse; 2 FIG. 12 is a cross-sectional view of an eyeball taken along a plane including the optical axis parallel to a Z-axis; FIG.

3 ist eine beschreibende Darstellung der Bestimmungsmethode des Rotationswinkels der optischen Achse nach Prinzip 2; 3 is a descriptive representation of the determination method of the rotation angle of the optical axis according to principle 2;

4 ist eine schematische Ansicht einer Verfolgungseinrichtung, bei der die optische Achse und die Achse des emittierten Strahlenbündels zueinander mit Hilfe der Bestimmungsmethode des Rotationswinkels der optischen Achse und der Position des Hornhautscheitelpunkts nach Prinzip 1 zueinander ausgerichtet sind; 4 is a schematic view of a tracking device in which the optical axis and the axis of the emitted beam to each other by means of the determination method of the rotation angle of the optical axis and the position of the corneal vertex are aligned according to principle 1 to each other;

5 ist eine schematische Darstellung der optischen Berechnung der Lichtführungseinheit mit zwei biaxialen Galvanometerspiegeln und einem konkaven halbdurchlässigen Spiegel, wie in 4 dargestellt; 5 FIG. 12 is a schematic representation of the optical calculation of the light guide unit with two biaxial galvanometer mirrors and a concave semipermeable mirror, as in FIG 4 shown;

6 ist eine schematische Darstellung der optischen Berechnung des Inneren einer ein Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 einer Verfolgungseinrichtung für die optische Achse mit zusätzlichen Mitteln zum Ausgleich von Fokussierungsfehlern; 6 is a schematic representation of the optical calculation of the interior of a light source emitting a beam 4 an optical axis tracking device with additional means for compensating for focusing errors;

7 ist eine schematische Darstellung einer Lichtführungseinheit der Einrichtung zum Verfolgen der optischen Achse mit Mitteln zur Beseitigung von Fokussierungsfehlern; 7 Fig. 12 is a schematic diagram of a light guide unit of the optical axis tracing means having means for eliminating focusing errors;

8 ist eine schematische Ansicht einer Einrichtung zur Verfolgung, bei der die optische Achse und die Achse des emittierten Strahlenbündels zueinander entsprechend der Bestimmungsmethode zur Bestimmung des Rotationswinkels der optischen Achse nach Prinzip 2 ausgerichtet sind; und 8th Fig. 12 is a schematic view of a tracking device in which the optical axis and the axis of the emitted beam are aligned with each other according to the determination method for determining the rotation angle of the optical axis according to Principle 2; and

9 ist eine schematische Darstellung der optischen Berechnung einer Lichtführungseinheit und einer Detektionseinheit in der Einrichtung, wie sie in 8 dargestellt ist. 9 is a schematic representation of the optical calculation of a light guide unit and a detection unit in the device, as shown in 8th is shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Vorderes Augensegmentabbild eines PatientenaugesAnterior eye segment image of a patient's eye
22: Pupillepupil
33: Irisiris
44: Lichtquelle zur Emission eines Strahlenbündels mit einer speziellen Einrichtung zur Ablenkung der EmissionsrichtungLight source for emitting a beam with a special device for deflecting the emission direction
55: Halbdurchlässiger SpiegelSemi-translucent mirror
6, 306, 30: Detektionsmittel, z. B. VideokameraDetection means, for. B. video camera
77: Recheneinheitcomputer unit
88th: Steuerungseinheitcontrol unit
99: Beobachtungseinrichtung, wie z. B. BeobachtungsteleskopObservation device, such. B. observation telescope
1010: erster biaxialer Galvanometerspiegelfirst biaxial galvanometer mirror
1111: zweiter biaxialer Galvanometerspiegelsecond biaxial galvanometer mirror
1212: konkaver halbdurchlässiger Spiegelconcave semi-transparent mirror
1313: Lichtleiteinheitlight guide
1414: spezielles optisch abbildendes Linsensystem innerhalb der das Strahlen- bündel emittierenden Lichtquellespecial optically imaging lens system within the light source emitting the beam
1515: parallel vibrierender PlanspiegelParallel vibrating plane mirror
1616: RichtlichtquelleDirectional light source
1717: Fixierlampefusing
2020: Patientenaugepatient's eye
αα: Drehwinkel der optischen AchseRotation angle of the optical axis
rr: Abstand zwischen dem Zykloduktionspunkt des Augapfels und dem Pupil- lenzentrumDistance between the zyloduktionspunkt of the eyeball and the pupil center
RR: Abstand zwischen dem Zykloduktionspunkt und dem Hornhautscheitel- punktDistance between the cycloduction point and the corneal vertex
cc: Krümmungsradius der HornhautoberflächeRadius of curvature of the corneal surface
dd: Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Hornhautlimbus und Hornhaut- scheitelpunktDistance between the center of gravity of the corneal lobe and the corneal vertex
FCFC: ZykloduktionspunktZykloduktionspunkt
K1, K2K1, K2: HornhautscheitelpunktCorneal vertex
A1A1: Zentrum der Lichtreflektion auf der HornhautCenter of light reflection on the cornea
B1B1: Schwerpunkt des HornhautlimbusFocus of the corneal limbus
L1(1)L1 (1): Konjugationspunkt des Zykloduktionspunktes F1Conjugation point of the cycloduction point F1
L1'(1)L1 '(1): Konjugationspunkt des Schwerpunkts des HornhautlimbusConjugation point of the center of gravity of the corneal limbus
L2(1)L2 (1): Konjugationspunkt des Hornhautscheitelpunkts K1Conjugation point of the corneal vertex K1
12(2)12 (2): Konjugationspunkt des Hornhautscheitelpunkts K2Conjugation point of the corneal vertex K2
Lm Lm: gekrümmte Oberfläche, generiert durch die Spur des durch den zweiten biaxialen Galvanometerspiegel hervorgerufenen „virtuellen Bildes des Drehpunkts des ersten biaxialen Galvanometerspiegels”curved surface generated by the trace of the "biaxial galvanometer mirror virtual image" caused by the second biaxial galvanometer mirror
G, JG, J: Schnittpunkt einer Verlängerung der optischen Achse und dem konkaven halbdurchlässigen SpiegelIntersection of an extension of the optical axis and the concave semipermeable mirror
ΩΩ: entsprechend abweichender Winkel zwischen der optischen Achse des Augapfels und der Richtung des emittierten Strahlenbündels.correspondingly different angle between the optical axis of the eyeball and the direction of the emitted beam.

Beschreibung vorteilhafter AusführungsbeispieleDescription of advantageous embodiments

Im Folgenden werden, basierend auf den Zeichnungen, Ausführungsbeispiele entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben.Hereinafter, based on the drawings, embodiments according to the present invention will be described.

Prinzip 1: Bestimmungsmethode des Rotationswinkels der optischen Achse und der Position des HornhautscheitelpunktsPrinciple 1: Determination method of the rotation angle of the optical axis and the position of the corneal vertex

Es wird ein Bestimmungsverfahren (Prinzip 1) zur Bestimmung des Drehwinkels der optischen Achse und der Position des Hornhautscheitelpunkts beschrieben. Dies ist eine Berechnungsmethode, die einen von zwei Datensätzen, die mit Hilfe einer koaxial zu einer Beobachtungseinheit für den Bediener angeordneten Detektionseinheit aufgenommen werden, oder genauer gesagt, einen Datensatz bestehend aus der Position des Pupillenzentrums und der Position des Zykloduktionspunkts des Augapfels und einen Datensatz aus der Zentralposition des Hornhautlimbus und der Position des Zykloduktionspunkts des Augapfels nutzt. Beide Datensätze benötigen für deren Berechnung das gleiche Prinzip. Die nachfolgende Beschreibung gilt für Fälle, in denen der Datensatz aus der Position des Pupillenzentrums und der Position des Zykloduktionspunkts des Augapfels genutzt wird.A determination method (principle 1) for determining the rotation angle of the optical axis and the position of the corneal vertex is described. This is a calculation method that records one of two sets of data collected by a detection unit arranged coaxially with an observation unit for the operator, or more specifically, a data set consisting of the position of the pupil center and the position of the cycloduction point of the eyeball and a data set the central position of the corneal limbus and the position of the zyloduktionspunkts of the eyeball uses. Both data sets require the same principle for their calculation. The following description applies to cases where the data set is used from the position of the pupil center and the position of the zyloduktionspunkts of the eyeball.

1 zeigt schematisch ein Bild des vorderen Augensegments des Patientenauges, das von einer einer wie in 4 dargestellten Detektionseinheit 6 zugehörigen Videokamera oder dergleichen aufgenommen wurde, und wobei, um Ebenenpositionsinformationen zu erhalten, ein betreffender Bereich in zwei Bereiche aufgeteilt wurde, einen zentralen Bereich (Ebenenpositionsinformation der Pupille) und einen umliegenden Bereich (Ebenenpositionsinformation des menschlichen Gesichts). Einige Markierungen können an zwei symmetrischen punktuellen, an den Augapfel angrenzenden Positionen auf dem Gesicht gemacht werden, um die Detektion der Gesichtsposition zu vereinfachen. Die Messung der Gesichtsposition ist ein Ersatz für die ursprünglich angestrebte Messung der Ebenenposition des Zykloduktionspunkts des Augapfels. Für die Gesichtspositionsinformation werden Torsinns- und Rotationskomponenten des Gesichts durch die Bestimmung von Informationen bzgl. der zwei symmetrischen Punkte neben dem Augapfel herausgerechnet, und es wird ein Zentralpunkt zwischen den beiden Punkten als Punkt F ermittelt, so dass nur eine sich parallel bewegende Komponente berechnet wird, wobei der Zykloduktionspunkt mit dem Punkt F ersetzt wird. Der Zykloduktionspunkt F und die Position P des Pupillenzentrums werden bei der Startzeit der Verfolgung als F0(0, 0) und P0(0, 0) angenommen. Wird die Position des Zykloduktionspunkts und die Position des Pupillenzentrums bei einer fortschreitenden Zeit, während derer sich der Augapfel bewegt, als Ft(f_xt, f_yt) und Pt(p_xt, p_yt) bei einer fortschreitenden Zeit t nach dem Beginn der Verfolgung angenommen, dann wird die Vektorrichtung (Position Pt des Pupillenzentrums – Position Ft des Zykloduktionspunkts) die Rotationsrichtung der optischen Achse zur fortschreitenden Zeit t. 1 schematically shows an image of the anterior eye segment of the patient's eye, which is from a one as in 4 shown detection unit 6 associated video camera or the like, and wherein to obtain plane position information, a respective area has been divided into two areas, a central area (pupil position information) and a surrounding area (plane position information of the human face). Some markings may be made on two symmetrical punctate positions adjacent the eyeball on the face to facilitate detection of the facial position. The measurement of the facial position is a substitute for the originally intended measurement of the plane position of the zyloduktionspunkts of the eyeball. For face position information, torsion and rotation components of the face are eliminated by determining information regarding the two symmetric points adjacent to the eyeball, and a center point between the two points is determined as point F, so that only a component moving in parallel is calculated , where the cycloduction point is replaced with the point F. The cycloduction point F and the position P of the pupil center are assumed to be F0 (0, 0) and P0 (0, 0) at the start time of tracking. Is the position of the Zykloduktionspunkts and the position of the pupil center in a progressive time during which the eyeball moves, as a Ft (f _xt, f _yt) and Pt (p _xt, p _yt) at a progressive time t after the start of the tracking Assuming then, the vector direction (position Pt of the pupil center - position Ft of the cycloduction point) becomes the direction of rotation of the optical axis at the advancing time t.

Eine Ansicht des Querschnitts entlang der Rotationsrichtung der optischen Achse aus 1 ist in 2 dargestellt. Die Position des Pupillenzentrums und die Position des Hornhautscheitelpunkts drehen sich entsprechend mit dem Drehwinkel α der optischen Achse mit Bezug zur Z-Achse. Der Abstand zwischen dem Zykloduktionspunkt und der Position des Pupillenzentrums des Patientenauges wird als r (konstant) bezeichnet, und der Abstand zwischen dem Zykloduktionspunkt und der Position des Hornhautscheitelpunktes wird als R (konstant) bezeichnet. Der Rotationswinkel der optischen Achse und die Position des Hornhautscheitelpunkts K des Patientenauges werden bei Benutzung von Formel 1 und Formel 2, wie sie unten angegeben sind, berechnet. r × sin(α) = (P – F) Formel 1 (K – F) = (R/r) × (P – F) Formel 2 A view of the cross section along the rotation direction of the optical axis 1 is in 2 shown. The position of the pupil center and the position of the corneal vertex rotate correspondingly with the rotational angle α of the optical axis with respect to the Z axis. The distance between the cycloduction point and the position of the pupil center of the patient's eye is referred to as r (constant), and the distance between the cycloduction point and the position of the corneal vertex is called R (constant). The rotation angle of the optical axis and the position of the corneal vertex K of the patient's eye are calculated by using Formula 1 and Formula 2 as shown below. r × sin (α) = (P - F) Formula 1 (K - F) = (R / r) × (P - F) Formula 2

Prinzip 2: Bestimmungsmethode des Rotationswinkels der optischen AchsePrinciple 2: Determination method of the rotation angle of the optical axis

Im Folgenden wird eine Bestimmungsmethode des entsprechend abweichenden Winkels zwischen der optischen Achse des Augapfels und dem Winkel des emittierten Strahlenbündels beschrieben, bei dem der Abstand zwischen dem Schwerpunktzentrum des Hornhautlimbus und dem Zentrum des reflektierten Lichts auf der Hornhaut mit Bezug zu 3 beschrieben wird.The following describes a method of determining the correspondingly different angle between the optical axis of the eyeball and the angle of the emitted beam, in which the distance between the center of gravity of the corneal limbus and the center of the reflected light on the cornea with respect to 3 is described.

3(a) zeigt die Situation, wie sie mit einer Detektionseinheit 30, die koaxial zur Emissionsrichtung des Strahlenbündels angeordnet ist, wenn eine wie in 8 dargestellte Richtlichtquelle 16 ein Visierlicht auf das Patientenauge 20 emittiert, beobachtet werden kann. Falls die optische Achse des Patientenauges abgelenkt wird, zeigen sich Abweichungen aufgrund von entsprechender Bewegungen des Hornhautlimbus des Patientenauges und Bewegungen des reflektierten Lichts auf der Hornhautoberfläche. 3 (a) shows the situation as with a detection unit 30 , which is arranged coaxially to the emission direction of the beam, if one as in 8th illustrated directional light source 16 a sighting light on the patient's eye 20 emitted, can be observed. If the optical axis of the patient's eye is deflected, it will show Deviations due to corresponding movements of the corneal limbus of the patient's eye and movements of the reflected light on the surface of the cornea.

3(b) ist ein Querschnitt entlang der Ebene, die die optische Achse des Patientenauges und die Achse des emittierten Strahlenbündels beinhaltet. Der Krümmungsradius der Hornhautoberfläche des Patientenauges wird als c (konstant) bezeichnet; der Abstand zwischen dem Schwerpunktzentrum des Hornhautlimbus und dem Scheitelpunkt der Hornhaut wird als d (konstant) bezeichnet; die auf eine Ebene senkrecht zur Achse des emittierten Strahlenbündels projizierte Abweichung Q des Reflektionszentrums der Hornhaut des Patientenauges von dem Schwerpunkt des Hornhautlimbus wird mit Hilfe von Formel 3 bestimmt, falls die optische Achse des Patientenauges mit einem Winkel Ω von der Richtung des emittierten Strahlenbündels abweicht. Q = (c – d) × sinΩ Formel 3 3 (b) is a cross-section along the plane including the optical axis of the patient's eye and the axis of the emitted beam. The radius of curvature of the corneal surface of the patient's eye is referred to as c (constant); the distance between the center of gravity of the corneal limbus and the vertex of the cornea is called d (constant); the deviation Q of the cornea of the patient's eye from the centroid of the corneal limbus projected onto a plane perpendicular to the axis of the emitted beam is determined by Formula 3 if the optical axis of the patient's eye deviates from the direction of the emitted beam at an angle Ω. Q = (c - d) × sinΩ Formula 3

Entsprechend kann der abweichende Winkel der optischen Achse des Patientenauges bestimmt werden, wenn die Abweichung Q des Reflektionszentrums auf der Hornhaut des Patientenauges zum Schwerpunkt des Hornhautlimbus gemessen wird.Accordingly, the deviating angle of the optical axis of the patient's eye can be determined when measuring the deviation Q of the reflection center on the cornea of the patient's eye to the center of gravity of the corneal limbus.

Verfolgungseinrichtung, bei der die optischen Achse und die Achse des emittierten Strahlenbündels nach Prinzip 1 zueinander ausgerichtet sindTracking device, in which the optical axis and the axis of the emitted beam are aligned according to principle 1 to each other

4 zeigt eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Verfolgungseinrichtung, bei der die optische Achse und die Achse des emittierten Strahlenbündels zueinander nach der Bestimmungsmethode des Rotationswinkels der optischen Achse und der Position des Hornhautscheitelpunkts entsprechend Prinzip 1 ausgerichtet sind. Die Verfolgungseinrichtung zur Ausrichtung der optischen Achse und der Achse des emittierten Strahlenbündels entsprechend dieser Ausführungsform umfasst eine ein Strahlenbündel emittierende Lichtquelle 4, wie z. B. einen Gaslaser, eine Lichtleiteinheit 13 mit einem ersten biaxialen Galvanometerspiegel 10, einen zweiten biaxialen Galvanometerspiegel 11, einen konkaven, halbdurchlässigen Spiegel 12, eine Detektionseinheit 6, wie z. B. eine Videokamera, eine Recheneinheit 7 zur Berechnung des Rotationswinkels der optischen Achse und der Position des Hornhautscheitelpunkts des Patientenauges, eine Steuerungseinheit 8 zur Steuerung der das Strahlenbündel emittierende Lichtquelle 4 und der Lichtleiteinheit 13, und eine Beobachtungseinheit 9 zur Beobachtung des Patientenauges, wie z. B. ein Beobachtungsteleskop. 4 FIG. 12 is a schematic view showing an example of a tracking device in which the optical axis and the axis of the emitted beam are aligned with each other according to the method of determining the rotation angle of the optical axis and the position of the corneal vertex according to Principle 1. FIG. The tracking means for aligning the optical axis and the axis of the emitted beam according to this embodiment comprises a light source emitting a beam 4 , such as B. a gas laser, a light guide unit 13 with a first biaxial galvanometer mirror 10 , a second biaxial galvanometer mirror 11 , a concave, semitransparent mirror 12 , a detection unit 6 , such as B. a video camera, a computing unit 7 for calculating the rotation angle of the optical axis and the position of the corneal apex of the patient's eye, a control unit 8th for controlling the light source emitting the beam 4 and the light guide unit 13 , and an observation unit 9 for observation of the patient's eye, such. B. an observation telescope.

Der konkave, halbdurchlässige Spiegel 12 ist auf der Z-Achse angeordnet.The concave, semi-transparent mirror 12 is arranged on the Z axis.

Die Detektionseinheit 6, wie z. B. eine Videokamera, ist auf der Z-Achse zwischen dem konkaven, halbdurchlässigen Spiegel 12 und der Beobachtungseinheit 9 angeordnet.The detection unit 6 , such as As a video camera, is on the Z-axis between the concave, semi-transparent mirror 12 and the observation unit 9 arranged.

Das von der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 emittierte Strahlenbündel wird von einem ersten biaxialen Galvanometerspiegel 10 reflektiert, wobei der Drehpunkt auf der Achse liegt, und fällt auf den zweiten biaxialen Galvanometerspiegel 11, der so angeordnet ist, dass er dem ersten biaxialen Galvanometerspiegel 10 zugewandt ist.The light source emitted by the beam 4 emitted beam is from a first biaxial galvanometer mirror 10 reflected, with the pivot point on the axis, and falls on the second biaxial galvanometer mirror 11 which is arranged to be the first biaxial galvanometer mirror 10 is facing.

Das Strahlenbündel, das nachfolgend an dem zweiten biaxialen Galvanometerspiegel 11 reflektiert wird, verläuft weiter in Richtung des konkaven, halbdurchlässigen Spiegels 12 und wird letztlich auf das Patientenauge 20 hingeleitet.The beam following the second biaxial galvanometer mirror 11 is reflected, continues towards the concave, semitransparent mirror 12 and ultimately becomes the patient's eye 20 executed forwards.

Die mit der Detektionseinheit 6 verbundene Recheneinheit 7 erhält als Eingangssignal die Positionsinformation von der Detektionseinheit 6 und berechnet damit den Rotationswinkel der optischen Achse und die Position des Hornhautscheitelpunkts.The with the detection unit 6 connected computing unit 7 receives as input the position information from the detection unit 6 and thereby calculates the rotation angle of the optical axis and the position of the corneal vertex.

Die mit der Recheneinheit 7 verbundene Steuerungseinheit 8 steuert die das Strahlenbündel emittierende Lichtquelle 4 und die Lichtleiteinheit 13, basierend auf den Informationen, die sie von der Recheneinheit 7 erhält.The with the arithmetic unit 7 connected control unit 8th controls the light source emitting the beam 4 and the light guide unit 13 , based on the information provided by the processing unit 7 receives.

Im Folgenden, unter Benutzung von 5, wird ein Verfolgungsmechanismus der optischen Achse des Patientenauges beschrieben, in welchem zwei biaxiale Galvanometerspiegel und ein konkaver, halbdurchlässiger Spiegel als Lichtleiteinheit benutzt werden.In the following, using 5 , an optical axis tracking mechanism of the patient's eye will be described in which two biaxial galvanometer mirrors and a concave semi-transmissive mirror are used as the light guide unit.

5 ist eine schematische Darstellung der optischen Berechnung der Lichtleiteinheit, die zwei biaxiale Galvanometerspiegel und einen konkaven halbdurchlässigen Spiegel verwendet. 5 Figure 4 is a schematic representation of the optical calculation of the light guide unit using two biaxial galvanometer mirrors and a concave semipermeable mirror.

Ein Punkt, an dem eine Verlängerung der optischen Achse den konkaven halbdurchlässigen Spiegel 12 zu einer fortgeschrittenen Zeit schneidet, zu der der Zykloduktionspunkt nach Starten der Verfolgung des Augapfels bei F1 liegt, kann als Punkt G bezeichnet werden. Der Schnittpunkt der Fortsetzung einer Linie, die den Punkt G mit dem Konjugationspunkt L1(1) des Punktes F1 verbindet, und der gekrümmten Oberfläche Lm, die als Spur des durch den zweiten biaxialen Galvanometerspiegel 11 erzeugte virtuelle Bild des Drehpunkts des ersten biaxialen Galvanometerspiegels 10 geformt wird, schneidet, kann als Lm(1) bezeichnet werden.A point where an extension of the optical axis is the concave semipermeable mirror 12 cutting at an advanced time at which the cycloduction point is at F1 after starting the pursuit of the eyeball may be referred to as point G. The intersection of the continuation of a line connecting the point G to the conjugation point L1 (1) of the point F1 and the curved surface Lm acting as the track of the plane passing through the second biaxial galvanometer 11 generated virtual image of the fulcrum of the first biaxial galvanometer mirror 10 is formed, may be referred to as Lm (1).

Der Ablenkungswinkel des zweiten biaxialen Galvanometerspiegels 11 ist auf nur einen eingestellt, so dass das Bild des Drehpunkts des ersten biaxialen Galvanometerspiegels 10 auf Lm(1) fällt, und wird auch so betrieben.The deflection angle of the second biaxial galvanometer mirror 11 is set to only one, so the image of the fulcrum of the first biaxial galvanometer mirror 10 on Lm (1) falls, and is also operated like this.

Zu diesem Zeitpunkt wird nur ein Ablenkungswinkel des ersten biaxialen Galvanometerspiegels 10 festgelegt und wird so betrieben, dass das Strahlenbündel, das von der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 emittiert wird, durch den Punkt G fällt. Dieses Strahlenbündel fällt durch den Punkt K1 als auch durch den Punkt F1. Somit wird das Strahlenbündel zum Hornhautscheitelpunkt in einer Richtung emittiert, die der optischen Achse entspricht.At this time, only one deflection angle of the first biaxial galvanometer mirror becomes 10 is set and operated so that the radiation beam from the light source emitting the beam 4 emitted by the point G falls. This beam falls through the point K1 as well as through the point F1. Thus, the beam is emitted to the corneal vertex in a direction corresponding to the optical axis.

Der Konjugationspunkt L2(1) des Hornhautscheitelpunkts K1 liegt auf einer Fortsetzung der Linie, die den Punkt G und den Punkt Lm(1) miteinander verbindet.The conjugation point L2 (1) of the corneal vertex K1 lies on a continuation of the line connecting the point G and the point Lm (1).

Nachfolgend wird angenommen, dass sich die Pupillenposition zum Punkt P bewegt, während F1 gleich bleibt und die optische Achse rotiert. Der entsprechende Rotationswinkel der optischen Achse wird bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Punkt J, in dem die Verlängerung der neuen optischen Achse den konkaven, halbdurchlässigen Spiegel 12 schneidet, bestimmt werden. Auch kann der Punkt Lm(2), an dem die Fortsetzung einer Linie, die durch den Punkt J und den Punkt L1(1) geht und die gekrümmte Oberfläche Lm schneidet, bestimmt werden.Hereinafter, it is assumed that the pupil position moves to the point P while F1 remains the same and the optical axis rotates. The corresponding rotation angle of the optical axis is determined. At this time, the point J, in which the extension of the new optical axis, the concave, semitransparent mirror 12 cuts, be determined. Also, the point Lm (2) at which the continuation of a line passing through the point J and the point L1 (1) and intersecting the curved surface Lm can be determined.

Der zu dieser Zeit vorliegende Konjugationspunkt L2(2) des Hornhautscheitelpunkts K2 kann auf der Fortsetzung der Linie von Punkt J zu Punkt Lm(2) bestimmt werden. L2(1, 2, ... n) wird normal auf eine optische Achse projiziert, die die das Strahlenbündel emittierende Einrichtung 4 mit dem Drehpunkt des ersten biaxialen Galvanometerspiegels 10 verbindet, indem der erste biaxiale Galvanometerspiegel 10 und der zweite biaxiale Galvanometerspiegel 11 geeignet verstellt werden, und indem das Verfolgungsverfahren, wie es oben beschrieben ist, weitergeführt wird. Als Ergebnis ist der Konjugationspunkt L2(n) innerhalb eines schmalen Bereichs W(L2) auf der optischen Achse des Strahlenbündels entsprechend der Spur der Position K des Hornhautscheitelpunkts verteilt.The conjugation point L2 (2) of the corneal vertex K2 present at this time can be determined on the continuation of the line from point J to point Lm (2). L2 (1, 2, ... n) is normally projected onto an optical axis containing the beam emitter 4 with the fulcrum of the first biaxial galvanometer mirror 10 connects by the first biaxial galvanometer mirror 10 and the second biaxial galvanometer mirror 11 are appropriately adjusted, and by continuing the tracking process as described above. As a result, the conjugation point L2 (n) is distributed within a narrow range W (L2) on the optical axis of the beam corresponding to the track of the position K of the corneal apex.

Entsprechend der obigen Beschreibung, bei der eine geringe Defokussierung in Verbindung mit dem Abbild der Lichtquelle auf der Hornhautoberfläche erlaubt ist, kann das emittierte Strahlenbündel der optische Achse aus einer koaxialer Richtung in einer dreidimensionalen Weise mit einem Minimum an Defokussierung folgen, indem die Lichtquellenposition, hervorgerufen durch die das Strahlenbündel emittierenden Einrichtung, im Zentrum von W(L2) platziert wird.According to the above description, which allows little defocusing in conjunction with the image of the light source on the corneal surface, the emitted beam can follow the optical axis from a coaxial direction in a three-dimensional manner with a minimum of defocus by causing the light source position through the beam emitter is placed in the center of W (L2).

Basierend auf der von der Detektionseinheit 6 erhaltenen Positionsinformation wird der Rotationswinkel der optischen Achse und die Position des Hornhautscheitelpunkts des Patientenauges durch die Recheneinheit 7 berechnet. Die Information, wie sie von der Recheneinheit 7 berechnet worden ist, wird an die Steuereinheit 8 weitergegeben, wobei die Steuereinheit 8 die das Strahlenbündel emittierende Lichtquelle 4 und die Lichtleiteinheit 13 so steuert, dass das Strahlenbündel zum Patientenauge geführt wird.Based on that of the detection unit 6 position information obtained is the rotation angle of the optical axis and the position of the corneal vertex of the patient's eye by the computing unit 7 calculated. The information as given by the arithmetic unit 7 has been calculated, is sent to the control unit 8th passed on, the control unit 8th the light source emitting the beam 4 and the light guide unit 13 so controls that the beam is guided to the patient's eye.

Bei Rotation des Augapfels 20 des Patienten mit dem Rotationswinkel α der optischen Achse, kann das Strahlenbündel normal auf den Hornhautscheitelpunkt und koaxial zu der optischen Achse des Patientenauges emittiert werden, indem die Lichtleiteinheit 13, die den ersten biaxialen Galvanometerspiegel 10, den zweiten biaxialen Galvanometerspiegel 11 und den konkaven halbdurchlässigen Spiegel 12 umfasst, gesteuert wird und durch Anpassen der Richtung, in die das Strahlenbündel emittiert wird, passend zu dem Rotationswinkel α der optischen Achse entspricht.On rotation of the eyeball 20 of the patient with the rotation angle α of the optical axis, the beam can be emitted normally to the corneal vertex and coaxial with the optical axis of the patient's eye by the light guide unit 13 containing the first biaxial galvanometer mirror 10 , the second biaxial galvanometer mirror 11 and the concave semi-transparent mirror 12 is controlled, and by matching the direction in which the beam is emitted, corresponding to the rotation angle α corresponds to the optical axis.

Eine Folge von Durchläufen vom Betrieb der Detektionseinheit 6 zur Steuerung der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 und der Lichtleiteinheit 13 durch die Steuerungseinheit 8 wird wiederholt, um die gewünschte Emissionsposition auf der Hornhaut des Patienten und der optischen Achse normal und akkurat zu bestimmen, um so eine Verfolgung auf eine dreidimensionale Weise zu ermöglichen.A sequence of passes from the operation of the detection unit 6 for controlling the light source emitting the beam 4 and the light guide unit 13 through the control unit 8th is repeated to normal and accurately determine the desired emission position on the patient's cornea and the optical axis so as to enable tracking in a three-dimensional manner.

Die das Strahlenbündel emittierende Lichtquelle 4 kann halbleitende lichtemittierende Elemente enthalten, wie z. B. lichtemittierende Dioden, die spontan emittiertes Licht erzeugen, und Halbleiterlaser, die Licht durch stimulierende Emission erzeugen.The light source emitting the beam 4 may contain semiconductive light-emitting elements, such as. Light emitting diodes which spontaneously emit emitted light, and semiconductor lasers which generate light by stimulating emission.

Obgleich in 4 zwei biaxiale Galvanometerspiegel und der halbdurchlässige Spiegel als Lichtleitmittel zur Führung des Strahlenbündels, von der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 zum Patientenaugapfel 20 benutzt werden, kann zum Unterdrücken von Interferenzen aufgrund von an anderen Reflektionsoberflächen reflektiertem Licht ein halbdurchlässiger Spiegelmechanismus mit einer keilförmigen, einen Winkel aufweisenden Form genutzt werden. Zusätzlich zu diesen Lichtleitmitteln, kann eine konvexe Linse anstatt des konkaven Spiegels genutzt werden, und das Strahlenbündel von der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 kann zum Patientenauge 20 durch Nutzung von z. B. polygonförmigen Spiegeln oder Prismen geführt werden.Although in 4 two biaxial galvanometer mirrors and the semitransparent mirror as a light guide for guiding the beam, from the light source emitting the beam 4 to the patient's eye 20 In order to suppress interference due to light reflected from other reflection surfaces, a semitransparent mirror mechanism having a wedge-shaped angled shape can be used. In addition to these light guiding means, a convex lens instead of the concave mirror can be used, and the beam from the light source emitting the beam 4 can to the patient's eye 20 by using z. B. polygonal mirrors or prisms are performed.

In Fällen, in denen eine Defokussierung bei Abbilden der Lichtquelle auf die Hornhautoberfläche nicht erlaubt ist, kann eine Einrichtung zur Veränderung der Bildposition der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 hinzugefügt werden.In cases where defocusing when imaging the light source on the corneal surface is not allowed, means for varying the image position of the light source emitting the beam may be provided 4 to be added.

Zum Beispiel kann, wie in 6 beschrieben, ein abbildendes optisches Linsensystem 14 innerhalb der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 auf der optischen Achse so bewegt werden, dass die Bildposition des Strahlenbündels eingestellt werden kann. For example, as in 6 described, an imaging optical lens system 14 within the light source emitting the beam 4 be moved on the optical axis so that the image position of the beam can be adjusted.

Wie in 7 dargestellt, kann zum Verändern der optische Weglänge auf entgegengesetzte Weise und somit Korrektur der Defokussierung ein halbdurchlässiger Spiegel zwischen der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 und dem ersten Galvanometerspiegel 10, sowie ein parallel vibrierender ebener Spiegel 15 auf der reflektierten Lichtachse des halbdurchlässigen Spiegels angeordnet werden.As in 7 can be used to change the optical path length in the opposite way and thus correct the defocusing, a semitransparent mirror between the light source emitting the beam 4 and the first galvanometer mirror 10 , as well as a parallel vibrating plane mirror 15 be arranged on the reflected light axis of the semitransparent mirror.

Verfolgungseinrichtung nach Prinzip 2, bei der die optische Achse und die Achse des emittierten Strahlenbündels zueinander ausgerichtet sindTracking device according to principle 2, wherein the optical axis and the axis of the emitted beam are aligned with each other

8 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Verfolgungseinrichtung, bei der die optische Achse und die Achse des emittierten Strahlenbündels entsprechend der Bestimmungsmethode für den Rotationswinkel der optischen Achse nach Prinzip 2 zueinander ausgerichtet sind. Die Verfolgungseinrichtung zur Ausrichtung der optischen Achse mit der Achse des emittierten Strahlenbündels entsprechend dieser Ausführungsform umfasst eine das Strahlenbündel emittierende Lichtquelle 4, wie z. B. einen Gaslaser, eine Lichtleiteinheit 13 mit einem ersten biaxialen Galvanometerspiegel 10, einem zweiten biaxialen Galvanometerspiegel 11 und einem konkaven Halbspiegel 12, eine Detektionseinheit 30, wie z. B. eine Videokamera, eine Recheneinheit 7 zur Berechnung des Schwerpunkts des Hornhautlimbus und einer Verschiebung Q des Lichtreflektionszentrums auf der Hornhaut von dem Schwerpunkt des Hornhautlimbus, eine Steuerungseinheit 8 zur Steuerung der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 und der Lichtleiteinheit 13, eine Richtlichtquelle 16 und eine Beobachtungseinheit 9 zur Beobachtung des Patientenauges, wie z. B. ein Beobachtungsteleskop. 8th schematically shows an embodiment of a tracking device in which the optical axis and the axis of the emitted beam are aligned according to the determination method for the rotation angle of the optical axis according to principle 2 to each other. The tracking device for aligning the optical axis with the axis of the emitted beam according to this embodiment comprises a light source emitting the beam 4 , such as B. a gas laser, a light guide unit 13 with a first biaxial galvanometer mirror 10 , a second biaxial galvanometer mirror 11 and a concave half mirror 12 , a detection unit 30 , such as B. a video camera, a computing unit 7 for calculating the center of gravity of the corneal limbus and a displacement Q of the light reflection center on the cornea from the center of gravity of the corneal limb, a control unit 8th for controlling the light source emitting the beam 4 and the light guide unit 13 , a directional light source 16 and an observation unit 9 for observation of the patient's eye, such. B. an observation telescope.

Das Strahlenbündel, das von der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 emittiert wird, wird an dem ersten biaxialen Galvanometerspiegel 10 reflektiert, wobei dessen Drehpunkt auf der Achse liegt, und läuft weiter zum zweiten biaxialen Galvanometerspiegel 11, der so angeordnet ist, dass er dem ersten biaxialen Galvanometerspiegel 10 zugewandt ist.The beam from the light source emitting the beam 4 is emitted at the first biaxial galvanometer mirror 10 with its pivot point on the axis, and continues to the second biaxial galvanometer mirror 11 which is arranged to be the first biaxial galvanometer mirror 10 is facing.

Der im weiteren an dem zweiten biaxialen Galvanometerspiegel 11 reflektierte Strahl verläuft weiter zu dem konkaven, halbdurchlässigen Spiegel 12 und wird schließlich auf das Patientenauge 20 geführt.The further on the second biaxial galvanometer mirror 11 reflected beam continues to the concave, semi-transparent mirror 12 and finally gets to the patient's eye 20 guided.

Auf der anderen Seite ist die Detektionseinheit 30, wie z. B. eine Videokamera, auf der optischen Achse, die die das Strahlenbündel emittierende Lichtquelle 4 mit dem ersten biaxialen Galvanometerspiegel 10 verbindet, angeordnet.On the other side is the detection unit 30 , such as As a video camera, on the optical axis, the light source emitting the beam 4 with the first biaxial galvanometer mirror 10 connects, arranged.

Wie in 8 dargestellt, ist die Richtlichtquelle 16 auf der den ersten biaxialen Galvanometerspiegel 10 mit der Detektionseinheit 30 miteinander verbindenden optischen Achse angeordnet.As in 8th is the correct light source 16 on the first biaxial galvanometer mirror 10 with the detection unit 30 arranged interconnecting optical axis.

Das von der Richtlichtquelle 16 emittierte Licht geht den gleichen Weg wie das Licht, das von der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 zum Patientenauge 20 gehende Licht und folgt auf der anderen Seite dem gleichen Lichtweg, nachdem es von dem Augapfel 20 reflektiert worden ist und wird daraufhin von der Detektionseinheit 30 detektiert.That of the directional light source 16 emitted light goes the same way as the light emitted by the light source emitting the beam 4 to the patient's eye 20 going light and following the same path of light on the other side, after leaving the eyeball 20 has been reflected and is then detected by the detection unit 30 detected.

Die Recheneinheit 7, die mit der Detektionseinheit 30 verbunden ist, erhält die Positionsinformationen aus der Detektionseinheit 30 und errechnet abweichende Werte des Schwerpunkts des Hornhautlimbus und abweichende Werte zwischen dem reflektierten Lichtzentrum auf der Hornhaut und dem Schwerpunkt des Hornhautlimbus.The arithmetic unit 7 connected to the detection unit 30 is connected receives the position information from the detection unit 30 and calculates different values of the center of gravity of the corneal limbus and deviating values between the reflected light center on the cornea and the center of gravity of the corneal limbus.

Die Steuerungseinheit 8, die mit der Recheneinheit 7 verbunden ist, steuert, basierend auf den Informationen, die sie von der Recheneinheit 7 erhält, die das Strahlenbündel emittierende Lichtquelle 4 und die Lichtleiteinheit 13.The control unit 8th that with the arithmetic unit 7 is connected, based on the information it receives from the arithmetic unit 7 receives, the light source emitting the beam 4 and the light guide unit 13 ,

Diese Ausführungsform mit der oben beschriebenen Struktur stellt als Ganzes eine Rückkoppelungsschleife dar.This embodiment having the above-described structure as a whole constitutes a feedback loop.

Mit Bezug auf 9 wird im Folgenden ein Verfolgungsmechanismus für die optische Achse des Patientenauges beschrieben, der zwei biaxiale Galvanometerspiegel und einen halbdurchlässigen konkaven Spiegel als Lichtleiteinheit umfasst.Regarding 9 In the following, a tracing mechanism for the optical axis of the patient's eye will be described, which comprises two biaxial galvanometer mirrors and a semitransparent concave mirror as a light guide unit.

9 ist eine schematische Darstellung der Berechnung einer Lichtleiteinheit mit zwei biaxialen Galvanometerspiegeln und einem konkaven, halbdurchlässigen Spiegel. Es wird angenommen, dass die Spur L1'(n) des Konjugationspunkts des Schwerpunkts des Hornhautlimbus und der gekrümmten Oberfläche Lm, die durch den zweiten biaxialen Galvanometerspiegel 11 geformt wird, so konstruiert sind, dass sie sich soweit wie möglich überlappen. Beim Starten der Verfolgung fixiert der Patient zunächst eine Fixierlampe 17, die in Richtung des Teleskops auf der Z-Achse angeordnet ist, wobei die gemessene Position des Schwerpunkts des Hornhautlimbus zu dieser Zeit auf B0 gesetzt wird, wobei die Abweichung zwischen dem Zentrum der Lichtreflektion auf der Hornhaut und B0 auf Q0 gesetzt wird. 9 is a schematic representation of the calculation of a light guide unit with two biaxial galvanometer mirrors and a concave, semitransparent mirror. It is assumed that the trace L1 '(n) of the conjugation point of the center of gravity of the corneal limbus and the curved surface Lm passing through the second biaxial galvanometer mirror 11 is shaped so that they overlap as much as possible. When starting the pursuit, the patient first fixes a fixation lamp 17 , which is arranged in the direction of the telescope on the Z axis, wherein the measured position of the center of gravity of the Corneal limbus at this time is set to B0 with the deviation between the center of light reflection on the cornea and B0 set to Q0.

Der Schwerpunkt des Hornhautlimbus wird zur Zeit t an der Position B1 angenommen. Der Winkel des zweiten biaxialen Galvanometerspiegels 11 kann passend verändert werden, so dass der Schwerpunkt des Hornhautlimbus genauso gesehen werden kann, wie das durch die Detektionseinheit 30 zu Beginn der Verfolgung beobachtete B0.The center of gravity of the corneal limbus is assumed at position t at time t. The angle of the second biaxial galvanometer mirror 11 can be suitably changed so that the center of gravity of the corneal limbus can be seen as well as that through the detection unit 30 at the beginning of the persecution, B0 observed.

Da der Drehpunkt des ersten biaxialen Galvanometerspiegels 10 in dieser Situation im Konjugationspunkt von B1 für den konkaven, halbdurchlässigen Spiegel 12 oder in dessen Nähe liegt, wird die Verfolgung des Schwerpunkts des Hornhautlimbus kaum beeinflusst, auch wenn der Winkel des ersten biaxialen Galvanometerspiegels einen beliebigen Wert annimmt.Because the fulcrum of the first biaxial galvanometer mirror 10 in this situation, in the conjugation point of B1 for the concave semipermeable mirror 12 or near it, the tracking of the center of gravity of the corneal limbus is hardly affected, even if the angle of the first biaxial galvanometer mirror assumes any value.

Dies liegt daran, dass das emittierte Strahlenbündel, das durch das Zentrum der optischen Achse läuft, durch den Drehpunkt des ersten biaxialen Galvanometerspiegels 10 läuft und somit auch durch dessen Konjugationspunkt B1 oder dessen Nähe und weiter in einer Richtung verläuft, die durch den ersten biaxialen Galvanometerspiegel 10 bestimmt wird, und daran, dass die Verfolgung des Punktes B1 durch den zweiten biaxialen Galvanometerspiegel 11, unabhängig vom Ablenkwinkel des ersten biaxialen Galvanometerspiegels 10 ohne Probleme erfolgt.This is because the emitted beam passing through the center of the optical axis passes through the fulcrum of the first biaxial galvanometer mirror 10 and thus also passes through its conjugation point B1 or its vicinity and further in a direction passing through the first biaxial galvanometer mirror 10 and that tracking the point B1 through the second biaxial galvanometer mirror 11 regardless of the deflection angle of the first biaxial galvanometer mirror 10 done without problems.

Der erste biaxiale Galvanometerspiegel 10 wird darauffolgend angesteuert, um den Q-Wert (= Q1) der durch die Detektionseinheit 30 und Recheneinheit 7 berechnet worden ist, umzusetzen, wobei die Steuerung so erfolgt, dass Q = Q0 wird. Zu diesem Zeitpunkt stimmt das Zentrum der Lichtreflektion der Hornhaut mit dem Hornhautscheitelpunkt überein und die Emission des Strahlenbündels wird so fortgeführt, dass die räumliche Beziehung zwischen dem Hornhautscheitelpunkt und dem Schwerpunktzentrum des Hornhautlimbus gleich bleibt, wie zur Zeit des Beginns der Verfolgung.The first biaxial galvanometer mirror 10 is subsequently driven to the Q-value (= Q1) of the by the detection unit 30 and arithmetic unit 7 has been calculated, the control being such that Q = Q0. At this time, the corneal light reflection center is coincident with the corneal vertex, and the emission of the beam is continued so that the spatial relationship between the corneal vertex and the center of corneal limbus center remains the same as at the time of the beginning of the tracking.

Durch zusätzliches Ansteuern des zweiten biaxialen Galvanometerspiegels 11 werden, falls die Beobachtungsposition des Schwerpunktzentrums des Hornhautlimbus an der Detektionseinheit 30 aufgrund einer Verstellung oder Ablenkung des ersten biaxialen Galvanometerspiegels 10, zusätzliche Korrekturen durchgeführt.By additionally driving the second biaxial galvanometer mirror 11 if the observation position of the center of gravity of the corneal limbus at the detection unit 30 due to an adjustment or deflection of the first biaxial galvanometer mirror 10 , additional corrections were made.

Indem die obigen Schritte weiter durchgeführt werden, wird die Verfolgungsfunktion zum Ausrichten der optischen Achse mit der Achse des emittierten Strahlenbündels über eine geschlossene Schleife umgesetzt, so dass das Strahlenbündel in eine Richtung koaxial zur optischen Achse des Patientenauges in Richtung des Horn hautscheitelpunkts emittiert wird.By further performing the above steps, the tracking function for aligning the optical axis with the axis of the emitted beam is converted via a closed loop so that the beam is emitted in a direction coaxial with the optical axis of the patient's eye toward the horn-skin apex.

Die das Strahlenbündel emittierende Lichtquelle 4 kann halbleitende lichtemittierende Elemente, wie z. B. eine lichtemittierende Diode, die spontan emittiertes Licht erzeugt, oder einen Halbleiterlaser, der stimuliert emittiertes Licht erzeugt, sein.The light source emitting the beam 4 can be semiconductive light-emitting elements, such as. For example, a light emitting diode that generates spontaneously emitted light, or a semiconductor laser that generates stimulated emitted light may be.

In 8 kann die Lichtführungseinheit, die zwei der biaxialen Galvanometerspiegel und den konkaven, halbdurchlässigen Spiegel umfasst, und als Lichtführungsmittel zur Führung des Strahlenbündels der von der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 zum Augapfel 20 des Patienten, genutzt wird, einen halbdurchlässigen Spiegelmechanismus umfassen, der einen Winkel in Form eines Keils aufweist, um Interferenzen aufgrund von an anderen als von der reflektierten Oberfläche erzeugten reflektierten Licht zu unterdrücken. Zusätzlich zu diesen Lichtführungsmitteln, kann eine konvexe Linse anstatt des konkaven Spiegels genutzt werden, und das Strahlenbündel von der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle 4 kann mit Hilfe von z. B. Polygonspiegeln und Prismen zum Auge 20 des Patienten geführt werden.In 8th For example, the light guide unit, which comprises two of the biaxial galvanometer mirrors and the concave semitransparent mirror, and as light guide means for guiding the beam of light emitted by the beam of light source 4 to the eyeball 20 of the patient, comprises a semitransparent mirror mechanism having an angle in the form of a wedge to suppress interference due to reflected light generated at other than the reflected surface. In addition to these light guiding means, a convex lens may be used instead of the concave mirror, and the beam from the light source emitting the beam 4 can with the help of z. As polygon mirrors and prisms to the eye 20 of the patient.

Um die Bestimmung der Positionsinformation des Schwerpunkts des Intensitätsprofils des reflektierten Lichts zu vereinfachen, kann z. B. Infrarot zur Detektion des Hornhautlimbus genutzt werden, wobei ein sichtbares Spektrum zur Detektion des reflektierten Lichts auf der Hornhaut genutzt werden kann.In order to simplify the determination of the position information of the center of gravity of the intensity profile of the reflected light, z. For example, infrared can be used to detect the corneal lobe, wherein a visible spectrum for detecting the reflected light on the cornea can be used.

Auch wenn die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind, ist die Erfindung nicht auf diese begrenzt und kann, ohne den Rahmen des beanspruchten Gegenstands entsprechend dieser Erfindung zu überschreiten, auf verschiedenste Weise ausgeführt und modifiziert werden.Although the embodiments described above are preferred embodiments of the invention, the invention is not limited to these and, without departing from the scope of the claimed subject matter according to this invention, may be implemented and modified in a variety of ways.

ZusammenfassungSummary

Einrichtung zum Verfolgen der Bewegungen eines Augapfels, bei dem die optische Achse eines Patienten und die Projektionsachse eines Lichtstrahls zueinander ausgerichtet sind. Das Gerät kann einen Lichtstrahl, der zur optischen Achse des Patienten während einer Behandlung zur Korrektur des Hornhautbrechungsindex ausgerichtet ist, von vorne an eine gewünschten Position auf die Hornhaut führen, und zwar stetig, sogar wenn sich das Auge bewegt. Während eine ebene Position auf dem vorderen Augensegment des Patientenauges beobachtet wird, wird der Ablenkungswinkel der optischen Achse des Patienten und eine gewünschte Position auf der Hornhaut bestimmt. Entsprechend der Bestimmung, werden Lichtführungsmittel, umfassend einen konkaven Spiegel zum Führen des Lichtstrahls zum Augapfel und zwei zweiachsigen Galvanometerspiegel, gesteuert. Auf diese Weise kann ein zur optischen Achse des Patienten ausgerichteter Lichtstrahl stetig auf die gewünschte Position auf der Hornhaut geführt werden.Device for tracking the movements of an eyeball, in which the optical axis of a patient and the projection axis of a light beam are aligned with each other. The apparatus can direct a light beam, which is aligned with the optical axis of the patient during a corneal refractive index correction treatment, to a desired position on the cornea from the front, even when the eye is moving. While observing a flat position on the anterior eye segment of the patient's eye, the deflection angle of the patient's optical axis and a desired position on the cornea are determined. According to the determination, light guide means comprising a concave mirror for guiding the light beam to Eyeball and two biaxial galvanometer mirrors, controlled. In this way, a aligned to the optical axis of the patient light beam can be continuously guided to the desired position on the cornea.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 9-149914 [0003] JP 9-149914 [0003]
JP 200-276,111 [0003] JP 200-276,111 [0003]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zum Verfolgen der Bewegungen eines Augapfels, bei dem die optische Achse und die Projektionsachse eines Lichtstrahls zueinander ausgerichtet sind, wobei die Einrichtung umfasst: eine Detektionseinheit zum Bestimmen der ebenen Position eines vorderen Augensegments eines Patientenauges; eine Recheneinheit zur Berechnung des Rotationswinkels einer optischen Achse des Patientenauges, basierend auf der ebenen Positionsinformation des vorderen Augensegments, wie sie mit der Detektionseinheit bestimmt wurde; eine ein Strahlenbündel emittierende Lichtquelle; Lichtführungsmittel, umfassend zwei biaxiale Galvanometerspiegel in zwei Sätzen, die entlang der optischen Achse der das Strahlenbündel emittierenden Lichtquelle angeordnet sind, und einen vor dem Patientenauge angeordneten konkaven Spiegel, um das emittierte Lichtstrahlenbündel über die biaxialen Galvanometerspiegel der beiden Sätze zum Patientenauge zu führen; und eine Steuereinheit zur Steuerung der biaxialen Galvanometerspiegel der beiden Sätze, basierend auf Rechenergebnissen, wie sie mit der Recheneinheit berechnet worden sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen einer sichtbaren Abweichung der Position der Lichtquelle und einer Ablenkung der Richtung des emittierten Strahls durch Steuerung der biaxialen Galvanometerspiegel der beiden Sätze aufgrund der Steuerung durch die Steuereinheit; und Verändern der Richtung des durch die Lichtquelle projizierten Lichtstrahlenbündels in Richtung der optischen Achse des Patientenauges, um die Richtungen zueinander auszurichten.A method of operating a device for tracking the movements of an eyeball, wherein the optical axis and the projection axis of a light beam are aligned with each other, the device comprising: a detection unit for determining the planar position of a front eye segment of a patient's eye; a calculation unit for calculating the rotation angle of an optical axis of the patient's eye, based on the planar position information of the anterior segment of the eye, as determined by the detection unit; a light source emitting a beam; Light guide means comprising two biaxial galvanometer mirrors in two sets disposed along the optical axis of the beam emitter light source and a concave mirror disposed in front of the patient eye for guiding the emitted light beam across the biaxial galvanometer mirrors of the two sets to the patient's eye; and a control unit for controlling the biaxial galvanometer mirrors of the two sets, based on computational results as calculated by the arithmetic unit, the method comprising the following steps: Producing a visible deviation of the position of the light source and a deflection of the direction of the emitted beam by controlling the biaxial galvanometer mirrors of the two sets due to the control of the control unit; and Changing the direction of the light beam projected by the light source in the direction of the optical axis of the patient's eye to align the directions with each other.