DE3785286T2

DE3785286T2 - Ophthalmoskoplinse.

Info

Publication number: DE3785286T2
Application number: DE8787308709T
Authority: DE
Inventors: Phillip J Erickson; Gregory L Heacock; Martin A Mainster
Original assignee: OCULAR INSTR Inc
Current assignee: OCULAR INSTR Inc
Priority date: 1986-10-01
Filing date: 1987-10-01
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2007-10-02
Also published as: EP0262967A2; EP0262967A3; US4728183A; JPS63122420A; DE3785286D1; EP0262967B1; JP2554103B2

Description

Technischer Hintergrund

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ophthalmoskoplinsen, die in Verbindung mit augenheilkundlichen Diagnose- und Operationsverfahren Anwendung finden, und insbesondere auf eine Verbund-Ophthalmoskoplinse, die für die Beobachtung des Fundus und zum Zuführen eines Laserbündels zum Fundus benutzt wird.
Ophthalmoskoplinsen werden üblicherweise von 0phthalmologen zur Beobachtung unterschiedlicher Stellen des Augeninneren benutzt. Diese 0phthalmoskoplinsen beinhalten normalerweise eine Kontaktlinse, d.h. eine Linse, die die Hornhaut des Auges unmittelbar berührt, sowie eine Eintrittslinse, die in Richtung nach vorne in einem Abstand von der Kontaktlinse angeordnet ist. Die Objektivlinse vergrößert gewöhnlich denjenigen Teil des Auges, der beobachtet wird. Die zwei Linsen sind normalerweise durch ein Gehäuse verbunden. Spiegel sind manchmal zwischen der Kontaklinse und der Eintrittslinse angeordnet, um das Sichtfeld zu vergrößern, das vom Arzt durch die Linse betrachtet werden kann.
Die meisten 0phthalmoskoplinsen der eben beschriebenen Art wurden für eine Verwendung als Beobachtungswerkzeug entworfen und konstruiert, das in Verbindung mit einer Spaltlampe oder einem Augenmikroskop benutzt wird, wie sie durch Ophthalmologen angewendet werden. Zwar arbeiten die meisten bekannten Linsen in annehmbar guter Weise als Beobachtungswerkzeug; des Aufkommen der Laser-Mikrochirurgie und die damit einhergehende Notwendigkeit, ein Laserbündel auf sichere Weise dem Augeninneren zuzuführen, hat jedoch einen Bedarf für Ophthalmoskoplinsen erzeugt die nicht nur verbesserte Bilder der gewünschten Stelle im Auge liefern, sondern auch in der Lage sind, Laserenergie zu der gewünschten Stelle bei kleinstmöglicher Einwirkung auf andere Teile des Auges zuzuführen.
Ein Beispiel der Anwendung von Laserenergie steht mit der Behandlung des Fundus eines Patienten in Verbindung. Diese Behandlung verlangt nicht nur die Fähigkeit, den Fundus über einen weiten Winkel zu beobachten, sondern auch die Möglichkeit, dazu fähig zu sein, ein Laserbündel ins Augeninnere zuzuführen und es auf dem Fundus zu fokussieren. Die einzige Linse, die derzeit für die Beobachtung des Fundus mit weitem Gesichtsfeld erhältlich ist, weist zumindest drei Linsenelemente auf. Die Linse erzeugt ein reelles Bild innerhalb des letzten Linsenelements. Das so erzeugte Bild des Fundus ist zwar gut, die axiale Vergrößerung ist jedoch schlecht und die inneren und äußeren Reflexionen, die durch die verschiedenen Linsenelemente hervorgerufen werden, beeinträchtigen das zur Verfügung stehende Gesamtbild und verringern die Detailwidergabe des Fundus, wenn das Augenmedium getrübt ist. Darüberhinaus zeigt die frühere Linse Aberrationen um den umfänglichen Teil des Auges herum, und die Zufuhr des Lasers zur umfänglichen Netzhaut wird durch den durch die Linse hervorgerufenen Strahlastigmatismus ungünstig beeinflußt. Von noch größerem Belang ist der kleine Bündeldurchmesser, der durch die frühere Linse auf der Höhe der Hornhaut und der Augenlinse erzeugt wird. Dieser kleine Bündeldurchmesser hat sich als potentiell gefährlich für diese Strukturbereiche erwiesen.

Kurzer Abriß der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Linse zur Verfügung, die dem Arzt nicht nur ein stark verbessertes Bild bietet, sondern auch die ungünstigen Wirkungen auf die Hornhaut und die Augenlinse auf ein Mindestmaß herabsetzt. Die gemäß der Erfindung aufgebaute Linse beinhaltet eine Kontaktlinse, eine Eintrittslinse und ein Haltemittel, um die Linsen zu verbinden und die Linsen relativ zueinander zu fixieren. Die Kontaktlinse hat eine hintere Oberfläche und eine vordere Oberfläche. Die hintere Oberfläche hat einen Krümmungsradius, der im wesentlichen der vorderen Oberfläche der durchschnittlichen Hornhaut entspricht. Die vordere Oberfläche der Kontaktlinse hat einen Krümmungsradius, der so ausgebildet ist, daß die aus dem Auge des Patienten durch die Augenlinse und die Hornhaut hindurch austretenden Lichtstrahlen im wesentlichen parallel gerichtet sind, wenn sie aus der vorderen Oberfläche der Kontaktlinse austreten. Die Eintrittslinse ist vor der Kontaktlinse angeordnet und mit der optischen Achse der Kontaktlinse koinzident. Die Eintrittslinse ist asphärisch und besitzt sowohl eine hintere als auch eine vordere Oberfläche. Die asphärische Linse ist von der Kontaktlinse in einem Abstand angeordnet, und die hintere und vordere Oberfläche der Eintrittslinse sind so ausgebildet, daß die parallelen Lichtstrahlen, die von der Kontaktlinse kommen, gesammelt werden und ein im wesentlichen ebenes Luftbild vor der asphärischen Linse und in deren enger Nachbarschaft erzeugt wird.
Eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Linse weist gegenüber früheren Linsen mehrere Vorteile auf. Als erstes weist die Linse nach der vorliegenden Erfindung weniger optische Elemente auf und bildet ein sehr lichtstarkes System hoher Auflösung. Die kleinere Anzahl optischer Elemente erzeugt auch sehr wenig reflektiertes und gestreutes Licht, was es dem Arzt erlaubt, Beleuchtung durch die Linse hindurch anzuwenden und einen Skleraldurchleuchter oder ein anderes Mittel zur faseroptischen Beleuchtung überflüssig macht. Der einfache optische Strahlengang, der durch die Linse nach der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt wird, liefert ein Bild hoher Auflösung sowie einen verzerrungsfreien Strahlengang, durch den ein Laserbündel während der Behandlung des Krankheitsbildes eines Patienten hindurchtreten kann. Darüberhinaus sind Lichtstrahlen, die das Auge des Patienten durch die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Linse hindurch verlassen, parallel, bis sie gesammelt und durch das asphärische Linsenelement fokussiert werden. Dieser parallele Lichtabschnitt stellt sicher, daß die Laserenergie, die durch die Hornhaut und die Augenlinse des Patienten hindurchtritt, durch den größtmöglichen Bereich der Hornhaut und der Augenlinse dem Patienten hindurchtritt, bevor sie letztendlich durch die Brechkraft der Kontaktlinse auf der erkrankten Stelle fokussiert wird. Außerdem erzeugt eine entsprechend der vorliegenden Erfindung aufgebaute Linse das Bild des Fundus des Patienten in der Luft und nicht innerhalb des optischen Elements, wie es bei der Linse nach dem Stand der Technik der Fall ist. Diese Fähigkeit liefert wiederum ein scharfes ophthalmoskopisches Bild, das bequem durch ein übliches Augenmikroskop betrachtbar ist, und stellt darüberhinaus einen Ort zur Verfügung, der außerhalb der Ophthalmoskoplinse gelegen ist, an dem ein Laser für die Zufuhr zum Auge des Patienten fokussiert werden kann. DE 2 559 668 beschreibt eine Ophthalmoskoplinse zur Beobachtung des Fundus des Auges, die im körperlichen Aufbau derjenigen der vorliegenden Erfindung im wesentlichen ähnlich ist, deren optische Parameter jedoch in wichtigen Aspekten unterschiedlich sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung läßt sich durch Lesen der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung gewinnen, deren FIGUR eine schematisierte Ansicht der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Linse ist, die in am Auge eines Patienten positionierter Stellung gezeigt ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bezugnehmend zunächst auf die Figur, ist eine Ophthalmoskoplinse, die als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, am Auge eines Patienten in Stellung gebracht, das im Querschnitt gezeigt und als Ganzes mit 12 bezeichnet ist. Die Ophthalmoskoplinse 10 weist ein im großen ganzen kegelstumpfförmiges Gehäuse 14 auf, das sowohl als Einrichtung dient, durch die die optischen Elemente im Abstand relativ zueinander positioniert werden, als auch als Einrichtung dient, mittels deren die Ophthalmoskoplinse gehandhabt werden kann. Eine Kontaktlinse 16 ist an dem den kleineren Durchmesser aufweisenden Ende des Gehäuses 14 befestigt. Die Kontaktlinse 16 ist vorzugsweise aus einem optisch durchlässigen, inerten polymeren Material gebildet, wie Polymethylmethacrylat, oder einem anderen geeigneten, optisch durchlässigen Material. Andererseits ist es vorzuziehen, daß die asphärische Linse aus einem optischen Glas hoher Güte gebildet ist. Der den kleineren Durchmesser aufweisende Teil des Gehäuses 14 weist ein Innengewinde 20 auf, das mit einem Außengewinde 22 in Eingriff ist, um die Kontaktlinse 16 am Gehäuse 14 zu befestigen. Das vordere Ende des Gehäuses 14 weist eine zylindrische Schale 24 auf. Der Durchmesser der zylindrischen Schale ist etwas größer als der Durchmesser des größeren Teils des kegelstumpfförmigen Abschnitts des Gehäuses 14. Der kegelstumpfförmige Abschnitt des Gehäuses ist mit der zylindrischen Schale 24 über eine Schulter 26 in Verbindung, die eine nach auswärts weisende Oberfläche besitzt. Der Umfang der nach außen weisenden Schulter 26 nimmt den äußeren Rand der asphärischen Linse 28 auf, um auf diese Weise den Abstand festzulegen, um den die asphärische Linse 18 von der Kontaktlinse 16 entfernt ist. Das Innere der zylindrischen Schale 24 ist mit Gewinde versehen und nimmt einen Halterring 28 mit Außengewinde auf, der eingeschraubt wird, um die asphärische Linse an der Schulter 26 zu sichern.
Weiterhin auf die Figur bezugnehmend, zeigen die drei Bündel von Lichtstrahlen 32, 34 und 36 die günstigen optischen Eigenschaften der Linse. Die Lichtstrahlen 32, 34 und 36 gehen, wie gezeigt, von dem Fundus 38 des Auges 12 aus. Die Strahlen divergieren vom Fundus und werden mittels der Kontaktlinse 16 zu einem im wesentlichen parallelen Bündel umgewandelt. Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete asphärische Linse fokussiert sodann diese Strahlen in einer im wesentlichen ebenen Fokal- oder Bildebene, die durch eine strichpunktierte Linie 40 angegeben ist, in einer Position vor der asphärischen Linse. Daher kann jeder Teil der Bilder des Fundus auf einfache Weise in der Fokalebene beobachtet werden. Darüberhinaus führt, wenn die Linse für die Zufuhr eines Lasers benutzt wird, die im wesentlichen parallele Natur der Strahlen zwischen den beiden Linsen zu einem breitestmöglichen Laserbündel, wenn dieses durch die Hornhaut und die Augenlinse hindurchtritt, so daß auf diese Weise eine Gefahr für diese Elemente des Auges auf ein Mindestmaß verringert ist.
Die hintere Oberfläche der Kontaktlinse 16 weist einen Krümmungsradius auf, der im wesentlichen der gleiche ist, wie der Krümmungsradius der durchschnittlichen Hornhaut. Ein Krümmungsradius von 7,45 mm ist für eine entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildete Linse bevorzugt. Der Krümmungsradius der vorderen Oberfläche der Kontaktlinse kann im Bereich von 7 mm bis 15 mm liegen, besonders vorteilhaft bei 9,5 mm. Die Dicke der Kontaktlinse längs der optischen Achse kann im Bereich von 1 bis 12 mm liegen und hat in besonders vorteilhafter Weise den Wert von 5 mm. Zwar kann der Durchmesser der Kontaktlinse variiert werden, der Durchmesser des optischen Teils der Linse liegt jedoch besonders vorteilhaft in der Größenordnung von 12,5 mm, während der Durchmesser der vorderen Oberfläche vorzugsweise in der Größenordnung von 14,2 mm gelegen ist, um ein weitwinkliges Sichtfeld zu erreichen. Das Gehäuse 14 ist so ausgebildet, daß der Abstand zwischen der asphärischen Linse und der Kontaktlinse längs der optischen Achse vorzugsweise 10 mm beträgt. Der Abstand kann jedoch von O mm bis 25 mm variiert werden, ohne von den allgemeinen Konzepten der vorliegenden Erfindung, wie sie beansprucht ist, abzuweichen
Die Form der asphärischen Linse ist für das Erreichen der erwünschten Ergebnisse einer gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Linse sehr wichtig. Sowohl die vordere als auch die hintere Oberfläche der asphärischen Linse lassen sich durch die Formel definieren:
worin
C = 1/R,
E = b + 1, und
K² = x² + y² sind.
Für die vordere Oberfläche der asphärischen Linse kann R im Bereich von 14 mm bis 50 mm liegen und beträgt vorzugsweise 19,8 mm. Für die vordere Oberfläche kann b im Bereich von -54 bis -4 liegen und beträgt vorzugsweise etwa -9,7. Für die hintere Oberfläche der Linse kann R im Bereich von 10 mm bis 25 mm liegen und beträgt vorzugsweise ungefähr 17 mm. Für die hintere Oberfläche kann b im Bereich von ungefähr -0,6 bis -2 liegen und beträgt vorzugsweise etwa -0,7. Die Vorzeichenvereinbarung für die vorstehende Formel besagt, daß sich +Z in die rückwärtige Richtung erstreckt. Die Dicke der asphärischen Linse längs der optischen Achse kann im Bereich von 8,5 mm bis 16,5 mm liegen und beträgt vorzugsweise 12,4 mm. Ein besonders bevorzugter Durchmesser für die asphärische Linse beträgt etwa 30 mm.
Für vitreo-retinale chirurgische Anwendungen, beispielsweise für Glaskörper-Ektomie, ist eine miniaturisierte Form einer gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Linse bevorzugt. Die bevorzugten Materialien für diese Erfindung sind so gewählt, daß sie Autoklaventemperaturen ohne Beeinträchtigung widerstehen können. Die angewendeten optischen Prinzipien sind die gleichen, jedoch weist die Linse vorzugsweise verringerte Abmessungen auf, um dem Operateur die Möglichkeit zu bieten, chirurgische Instrumente innerhalb des Auges ohne Störung durch die körperliche Anwesenheit der Linse zu handhaben.
Die Kontaktlinse der miniaturisierten Ausführungsform kann in Übereinstimmung mit den gleichen Parametern aufgebaut sein wie sie für die Linse voller Größe aufgezeigt wurden. Für die Kontaktlinse kann der Krümmungsradius der vorderen Oberfläche im Bereich von 7 mm bis 15 mm liegen, wobei 9,0 mm bevorzugt ist. Die Dicke der Kontaktlinse kann im Bereich von 1 mm bis 12 mm liegen, wobei 6,0 mm bevorzugt ist. Der Durchmesser der optischen Zone beträgt vorzugsweise 11,4 mm, während der Durchmesser der vorderen Oberfläche vorzugsweise 14,1 mm beträgt. Das Gehäuse der miniaturisierten Ausführungsform der Linse kann so gebaut sein, daß der Abstand zwischen den Linsen von 0 mm bis 15 mm variieren kann, während ein Abstand von 2 mm bevorzugt ist. Für die vordere Oberfläche der asphärischen Linse kann R im Bereich von 10 mm bis 100 mm liegen und beträgt vorzugsweise 21,6 mm. Für die vordere Oberfläche kann b im Bereich von -900 bis -7 liegen und beträgt vorzugsweise ungefähr -33,6. Für die hintere Oberfläche der Linse kann R im Bereich von 6,5 mm bis 11 mm liegen und beträgt vorzugsweise ungefähr 7,6 mm. Für die hintere Oberfläche kann b im Bereich von ungefähr -0,54 bis -1,08 liegen und beträgt vorzugsweise ungefähr -0,63. Die Dicke der asphärischen Linse längs der optischen Achse kann im Bereich von 4 mm bis 13 mm liegen und beträgt vorzugsweise 8,8 mm. Ein besonders bevorzugter Durchmesser für die Linse beträgt etwa 18 mm. Sowohl für die normale als auch die miniaturisierte Ausführungsform der Linsen ist es vorzuziehen, daß die dioptische Brechkraft der vorderen Oberfläche geringer ist als das Eineinhalbfache der dioptischen Brechkraft der hinteren Oberfläche am Scheitel jeder Oberfläche.
Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bringt einen ebenen Spiegel zur Anwendung, der senkrecht zur Zeichnungsebene längs der in der Figur gezeigten gestrichelten Linie 30 angeordnet ist. Der ebene Spiegel ist zwischen der Kontaktlinse und der asphärischen Linse angeordnet. Dieser Aufbau ermöglicht es dem Ophthalmologen, der die Ophthalmoskoplinse benutzt, auf einfache Weise die äquatorialen Teile und sogar die entfernten peripheren Teile des Auges zu beobachten, was im anderen Fall eine beträchtliche Bewegung der Kontaktlinse erforderlich machen würde oder unmöglich sein könnte.
Zusätzlich zu den bereits besprochenen Vorteilen läßt sich eine gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Linse in einem kleineren Gesamtdurchmesser herstellen als frühere Ophthalmoskoplinsen, und kann daher auf bequeme Weise mit der Hand gehalten werden. Zusätzlich stellt die sehr ebene Fokalebene, in der das reelle Bild erzeugt wird, sicher, daß das gesamte Bild scharf ist, wenn es mit einem Augenmikroskop betrachtet wird, wodurch Verzerrungen in den peripheren Regionen des Bildes ausgeschaltet sind. Zusätzlich ermöglicht die sehr flache Fokalebene einen nahezu perfekten Durchtritt des Lasers und die Fokussierung auch in den Außenbereichen der Linse.
Zusammengefaßt stellt die vorliegende Erfindung eine Linse zur Verfügung, die ein helles, scharf fokussiertes Bild des Fundus mit hoher Auflösung und wirksamer Beleuchtung zur Verfügung stellt, das nahezu frei von Reflexionen ist. Darüberhinaus ermöglicht es die sehr ebene Natur der Bildebene, einen Laser präzise zu praktisch jedem Teil des Fundus zuzuführen, der in der Bildebene sichtbar ist.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar in Verbindung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel und dessen Abwandlungen beschrieben, ein Fachmann normaler Fachkenntnis ist jedoch nach Durchsicht der vorstehenden Beschreibung in der Lage, verschiedene Abwandlungen, Substitutionen von Äquivalenten und andere Abweichungen durchzuführen, ohne von den breiten Konzepten abzuweichen, die hierin offenbart sind. Das hierauf erteilte Patent soll daher lediglich durch die Definition eingeschränkt sein, die durch die angefügten Ansprüche und deren Äquivalente gegeben ist.

Claims

1. Ophthalmoskoplinse (10) zum Betrachten des Fundus (38) eines zu untersuchenden Auges (12), mit einer Kontaktlinse (16), die einen Krümmungsradius ihrer rückwärtigen Oberfläche besitzt, der im wesentlichen dem Krümmungsradius einer durchschnittlichen Hornhaut entspricht, einer weiteren Linse (18), die vor der Kontaktlinse gelegen ist, wobei die optischen Achsen der Kontaktlinse und der weiteren Linse koinzident sind, und mit einem Haltemittel (14, 24, 26), das die weitere Linse in einem Abstand von der Kontaktlinse hält,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktlinse so ausgebildet ist, daß Lichtstrahlen, die vom Auge des Patienten durch die Augenlinse und die Hornhaut hindurch austreten, im wesentlichen parallel sind, wenn sie aus der Kontaktlinse in Richtung nach vorne austreten, und daß die weitere Linse eine asphärische Eintrittslinse ist, die dazu eingerichtet ist, die genannten parallelen Lichtstrahlen, die aus der Kontaktlinse austreten, zu sammeln und ein Luftbild auf der Vorderseite und in enger Nachbarschaft der Eintrittslinse zu erzeugen.

2. Ophthalmoskoplinse nach Anspruch 1, außerdem aufweisend:

einen Spiegel (30), der zwischen der genannten Kontaktlinse und der genannten Eintrittslinse in einem, solchen Winkel angeordnet ist, daß der Äquator und der entfernt gelegene Umfang des Auges in der Ebene des genannten Luftbildes beobachtbar sind.

3. Ophthalmoskoplinse nach Anspruch 1, bei der die Oberflächen der genannten Eintrittslinse durch die Formel definiert sind:

worin

C = 1/R,

E = b + 1, und

K² = x² + y²

ist, wobei für die vordere Oberfläche der Linse R im Bereich von 14 mm bis 50 mm und b im Bereich von -54 bis -4 liegen und wobei für die hintere Oberfläche der genannten Linse R im Bereich von 10 mm bis 25 mm und b im Bereich von -0,6 bis -2 liegen.

4. Ophthalmoskoplinse nach Anspruch 3, bei der für die hintere Oberfläche R ungefär 19,8 mm und b ungefähr -9,7 mm betragen, und für die hintere Oberfläche R etwa 17 mm und b ungefähr -0,7 betragen.

5. Ophthalmoskoplinse nach Anspruch 3, bei der der Krümmungsradius der vorderen Oberfläche der Kontaktlinse im Bereich von ungefähr 7 mm bis ungefähr 15 mm liegt.

6. Ophthalmoskoplinse nach Anspruch 5, bei der der Krümmungsradius für die vordere Oberfläche ungefähr 9,5 mm beträgt.

7. Ophthalmoskoplinse nach Anspruch 1, bei der der Krümmungsradius der genannten Eintrittslinse durch die Formel definiert ist:

worin

C = 1/R

E = b + 1, und

K² = x² + y²

ist, wobei für die vordere Oberfläche der Linse R in dem Bereich von 10 mm bis 100 mm und b im Bereich von -900 bis -7 liegen, und wobei für die hintere Oberfläche der genannten Linse R im Bereich von 6,5 mm bis 11 mm und b im Bereich von -0,54 bis -1,08 liegen.

8. Ophthalmoskoplinse nach Anspruch 7, bei der für die vordere Oberfläche R etwa 21,6 mm und b etwa -33,6 mm betragen, und für die hintere Oberfläche R etwa 7,6 mm und b etwa -0,63 betragen.

9. Ophthalmoskoplinse nach Anspruch 7, bei der der Krümmungsradius der vorderen Oberfläche der Kontaktlinse im Bereich von etwa 7 mm bis etwa 15 mm liegt.

10. Ophthalmoskoplinse nach Anspruch 9, bei der der Krümmungsradius für die vordere Oberfläche etwa 9,0 mm beträgt.