DE3990085C2

DE3990085C2 - Ophthalmologisches Gerät

Info

Publication number: DE3990085C2
Application number: DE3990085A
Authority: DE
Inventors: Kenjirou Katsuragi
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1988-02-01
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2009-02-01
Also published as: WO1989006930A1; JPH01195839A; US5131739A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein ophthalmologi sches Gerät, das den intraokularen Druck eines zu testenden Auges und den Krümmungsradius der Hornhaut des Auges in einer berührungslosen Weise messen kann.

Als Mittel zur Messung des intraokularen Drucks eines zu prüfenden Auges in einer berührungslosen Weise gibt es ein Tonometer, wie beispielsweise in der DE 19 29 638 B2, der EP 0 164 730 A2 oder dem japani schen Patent Nr. 62-30768 beschrieben ist.

Die Vorrichtung der DE 19 29 638 B2 ist derart ausge bildet, daß ein Luftimpuls als Fluid gegen die Horn haut eines zu prüfenden Auges in Übereinstimmung mit einer bekannten Druck-Zeitfunktion ausgestoßen wird und der Applanationszustand der Hornhaut wird foto elektrisch abgetastet, um den Zeitraum vom Beginn des Ausstoßens des Luftimpulses bis zur Applanation der Hornhaut zu messen, wodurch der intraokulare Druck bestimmt wird.

Die Vorrichtung der EP 0 164 730 A2 ist derart ausge bildet, daß ein Luftimpuls auf die Hornhaut des Auges ausgestoßen wird, um den Druck des ausgestoßenen Luftimpulses zu messen, eine von der Hornhaut reflek tierte Lichtmenge wird fotoelektrisch abgetastet un ter Bezugnahme auf den Druck als ein Parameter und der intraokulare Druck wird von dem so abgetasteten Luftimpuls gemessen, wenn die Hornhaut um ein vorbe stimmtes Maß verformt wird.

Die Vorrichtung der japanischen Patentschrift Nr. 62-30768 ist derart ausgebildet, daß ein Luft strom mit vorbestimmtem Druck auf die Hornhaut ge richtet wird, ein Lichtbündel wird auf die Hornhaut gestrahlt und der intraokulare Druck wird in Überein stimmung mit der variierenden Menge des durch die Hornhaut reflektierten Lichts vor und nach dem Rich ten des Luftstroms auf die Hornhaut gemessen.

Andererseits sind als Mittel zur Messung des Krümmungsradius der Hornhaut des zu prüfenden Auges Meßvorrichtungen für die Hornhautkonfiguration in den japanischen Offenlegungsschriften JP 62-259187 A2 und JP 63-161934 A2 offenbart. Bei diesen Vorrichtungen wird ein Ringmuster auf die Hornhaut des Auges über ein dem Auge gegenüberliegendes Objektiv projiziert, dessen durch die Hornhaut reflektiertes Bild durch ein zweidimensionales Abtastelement, wie ein Flächen-CCD-Element, empfangen wird und der Krümmungsradius der Hornhaut und so weiter werden aus der Konfiguration des Musters gemessen.

Wie aus dem oben Gesagten zu ersehen ist, werden die Messung des intraokularen Drucks des Auges und die Messung des Krümmungsradius getrennt mit getrennten Vorrichtungen, wie einem berührungs losen Tonometer (im folgenden als Tonometer bezeichnet) und eine Meßvorrichtung für die Hornhautkonfiguration (im folgenden als "Keratometer" bezeichnet) durchgeführt.

Allerdings verlangen sowohl das Tonometer als auch das Keratometer eine Ausrichtung zwischen dem Auge und dem Körper der Vorrichtung, damit die jeweiligen Messungen durchgeführt werden können. Da eine lange Zeit und Übung zur Durch führung dieser Ausrichtoperation verlangt werden, ist sehr viel Zeit für die Durchführung der Augeninspektion in dem Falle notwendig, daß beide Meßarten durchgeführt werden müssen. Daher ist die Zeitlast sowohl für den Messenden als auch für die zu überprüfende Person erheblich.

Auch werden in Optikerläden, Augenhospitälern und dergleichen Tonometer und Keratometer getrennt angeschafft und in einem Augenuntersuchungsraum und einem Augeninspektionsraum für den oben erwähnten Zweck angeordnet. Dies wird nicht nur zur Last hinsichtlich der Kosten sondern auch hinsichtlich der Sicherung eines Raumes für die Augen inspektion.

Die vorliegende Erfindung wurde in Hinsicht auf die oben erwähnten Probleme durchgeführt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ophthalmologisches Gerät vorzusehen, mit dem eine Verkürzung der Zeit und Verringerung der für die Augeninspektion benötigten Mühe möglich ist, wobei Raum und Kosten eingespart werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.

Da das ophthalmologische Gerät entsprechend der vorliegenden Erfindung die zwei Funktionen zur Messung der Hornhautkrümmung und des intraokularen Drucks in einem Gerät vereinigt, wobei nur ein Empfängerelement verwendet wird, kann die Messung der Hornhautkrümmung des Auges und die Messung seines intraokularen Drucks unter Verwendung nur eines ophthalmologischen Gerätes durchgeführt werden. Somit kann die Meßzeit verringert werden. Auch kann Raumersparnis eines Augenüberprüfungsraums und eines Augeninspektionsraumes und ein niedriger Preis des Gerätes realisiert werden.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die den wesentlichen Bereich des Meßsystems einschließlich eines optischen Systems eines ophthalmologischen Gerätes entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein optisches Diagramm zur Erklärung der Betriebsweise eines optischen Ausrichtsystems.

Fig. 3 ist ein optisches Diagramm zur Erklärung der Betriebsweise zur Abtastung der Applanation.

Fig. 4 ist ein optisches Diagramm zur Erklärung der Betriebsweise für die Messung einer Hornhautkrümmung.

Fig. 5 ist eine Darstellung, die den Betrieb zur Beobachtung des vorderen Teils und den Aufbau eines Luftausstoßsystems zeigt.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des elektrischen Kreises zeigt.

Fig. 7, Fig. 10, Fig. 11a und Fig. 11b sind Darstellungen, die Beispiele für die Anzeige auf einem Display zeigen.

Fig. 8 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der Adresse eines RAM′s 305 und eines Applanationssignals zeigt.

Fig. 9 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Musterbild und einer Ausleseabtastlinie zeigt.

A. Optischer Aufbau 2. Gesamtaufbau

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines wichtigen Teils eines Meßsystems einschließlich eines optischen Systems eines ophthalmologischen Gerätes gemäß der vor liegenden Erfindung. Dieses Meßsystem umfaßt ein optisches System 1 zum Feststellen der Aus richtung und der Applanation, ein System 2 zur Messung der Hornhautkrümmung und zur Beobachtung des vorderen Bereiches, die als Fluid-Ausströmdüse eine Düse 3 zum Abgeben eines Luftstoßes aufweist, und ein optisches Fadenkreuzsystem 30.

2. Optisches System zur Feststellung der Aus richtung und Applanation

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, umfaßt das optische System 1 zur Feststellung der Aus richtung und Applanation ein erstes optisches System 10 und ein zweites optisches System 20. Das erste optische System weist eine LED 100 als Lichtquelle auf. Die LED 100 strahlt ein infrarotes Licht von beispielsweise 760 nm (durch die durchgezogenen Linien in Fig. 2 gezeigt) auf. Nach Durchgang durch einen Kondensor 101 geht das Licht durch eine Blende 102 als eine Zielmarke, wird durch einen infrarotdichroitischen Spiegel 103 reflektiert und zu einer Projektions linse 104 geführt. Die Projektionslinse 104 hat ihren Brennpunkt an der Position der Blende 102 und das infrarote Licht der LED 100 wird durch die Projektionslinse 104 in ein paralleles Strahlenbündel gewandelt und auf die Hornhaut C des zu prüfenden Auges als Ziellicht projiziert. Auf der Hornhaut C wird durch das an ihr reflektierte Ziellicht ein virtuelles Bild i₁ als Zielbild geformt. Das das virtuelle Bild i₁ bildende reflektierte Licht wird nach Durchgehen durch eine Projektionslinse 204 des zweiten optischen Systems 20 in ein paralleles Lichtbündel umgewandelt, geht dann durch einen infrarot dichroitischen Spiegel 203 und durch einen halbdurchlässigen Spiegel 205 und wird dann zu einer Abbildungslinse 207 zwischen dem Spiegel 206 und dem Spiegel 208 geführt und anschließend auf einer Lichtempfängerfläche 5a eines Flächenladungsverschiebe-Elementes CCD 5 (charge-coupled device) als Zielbild i₁′ durch die Abbildungslinse 207 abgebildet.

In ähnlicher Weise weist das zweite optische System 20 eine LED 200 als Lichtquelle auf. Die LED 200 strahlt infrarotes Licht von beispielsweise 860 nm ab. Nachdem das infrarote Licht von 860 nm durch einen Kondensor 201 gesammelt wurde, geht es durch eine Blende 202 als eine Zielmarke, wird an einem infrarot-dichroitischen Spiegel 203 reflektiert und zu einer Projektions linse 204 geführt. Die Projektionslinse 204 hat einen Brennpunkt an der Position der Blende 202 und das infrarote Licht der LED 200 (durch die gestrichelten Linien in Fig. 2 gezeigt) wird durch die Projektionslinse 204 in ein paralleles Strahlenbündel umgeformt, und auf der Hornhaut C wird ein virtuelles Bild i₂ als Zielbild geformt. Das reflektierte Licht, das das virtuelle Bild i₂ bildet, wird durch die Projektionslinse 104 des ersten optischen Systems 10 in ein paralleles Strahlenbündel umgeformt, geht durch den infrarot-dichroitischen Spiegel 103 und wird dann auf eine Abbildungslinse 106 zwischen dem Spiegel 105 und dem Spiegel 107 geführt und auf der Lichtempfängerfläche 5a des Flächen-CCD 5 als Zielbild i₂′ durch die Ab bildungslinse 106 abgebildet.

Wenn der Schnittpunkt der jeweiligen optischen Achsen O₁, O₂ (siehe Fig. 2) des ersten und des zweiten optischen Systems 10, 20 und die Ausricht achse O_n der Luftausstoßdüse 3 in Übereinstimmung mit dem Scheitelpunkt P der Hornhaut C gebracht werden, sind die virtuellen Bilder i₁ und i₂ auf O₁ und O₂ und auf der fokalen Fläche der Hornhaut C vorhanden und die Zielbilder i₁′ und i₂′ auf der Lichtempfängerfläche 5a des CCD 5 in Übereinstimmung miteinander gebracht. Zu diesem Zeitpunkt kann eine korrekte Ausrichtung zwischen einer vorgegebenen Referenzentfernung und dem Auge erhalten werden. Das durch die Abbildungs linsen 106 und 107 abgebildete Licht wird durch einen dichroitischen Spiegel 110 des Typs reflektiert, der sichtbares Licht durchläßt und infrarotes Licht reflektiert und der einen Teil des Systems 2 zur Messung der Hornhautkrümmung und zur Beobachtung des vorderen Bereichs bildet, und fällt dann durch eine Blende 111 auf ein Lichtempfänger element 112 als ein Ausrichtsensor.

Das optische Fadenkreuzsystem 30 umfaßt eine Lichtquelle 31, eine Fadenkreuzplatte 32 und eine Abbildungslinse 33. Die Lichtquelle 31 sendet infrarotes Licht aus, das die Fadenkreuzplatte 32 beleuchtet. Das durch die Fadenkreuzplatte 32 hindurchgehende Licht passiert die Abbildungs linse 33 und wird dann durch den dichroitischen Spiegel 110 in Richtung des CCD 5 reflektiert und auf dem CCD-Element 5 als kreisförmiges Fadenkreuzbild 32a durch die Abbildungslinse 33 abgebildet (siehe Fig. 11a und 11b).

Auf der anderen Seite wird als Vorrichtung zum Feststellen der Applanation der Hornhaut der halb durchlässige Spiegel 205 des zweiten optischen Systems, eine Abbildungslinse 210, eine Blende 211 und ein Sensor 212 zur Feststellung der Applanation verwendet. Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt, ein Luft impuls von der Düse 3 auf die Hornhaut C ausgestoßen wird und eine Applanation der Hornhaut C auftritt, wird das infrarote Licht von der Projektionslinse 104 des ersten optischen Systems 10 durch die applanierte Hornhaut C_a reflektiert, wobei die Form des parallelen Lichtbündels beibehalten wird, fällt dann auf die Projektionslinse 204 des zweiten optischen Systems 20, wird durch den halbdurchlässigen Spiegel 205 reflektiert und dann durch die Abbildungslinse 210 auf die Öffnung der Blende 211 abgebildet und das reflektierte Licht, das durch die Öffnung 211 hindurchgeht, wird von dem Lichtempfängerelement 212 als Applanationssensor erhalten. Die von dem Lichtempfängerelement 212 erhaltene Lichtmenge wird am größten, wenn die Hornhaut applaniert wird.

3. System zur Messung der Krümmung der Hornhaut und zur Beobachtung des vorderen Bereichs

Das System 2 zur Messung der Konfiguration der Hornhaut und zur Beobachtung des vorderen Bereichs umfaßt, wie in Fig. 4 gezeigt, eine Lichtquelle 20′, einen Kondensor 21 und eine Musterplatte 22, auf der ein ringförmiges Muster 23 geformt ist und umfaßt weiterhin ein optisches System zur Beobachtung des vorderen Bereichs und ein System zum Ausstoßen eines Luftimpulses, die ein Objektiv, eine Abbildungslinse und so weiter, wie im folgenden beschrieben, umfassen.

Die Lichtquelle 20′ sendet sichtbares Licht aus, das durch den Kondensor 21 zur Beleuchtung des auf der Musterplatte 22 gebildeten ringförmigen Musters 23 gesammelt wird. Nachdem das durch das ringförmige Muster 23 hindurchgehende Licht von dem halbdurchlässigen Spiegel 24 reflektiert worden ist, wird es von dem dem Auge gegenüber stehenden Objektiv 25 in Richtung auf die Hornhaut C projiziert. Das Objektiv 25 ist derart ausgebildet, daß das ringförmige Muster 23 an einer Stelle gebildet wird, an der die Iris K liegt. Das durch das ringförmige Muster 23 hindurchgehende Licht wird in der Weise projiziert, daß es in der Mitte der Krümmung OC_o einer Referenzhornhaut C_o gesammelt wird. Das von der Referenzhornhaut C_o reflektierte Licht wird durch das Objektiv 25 und die Ab bildungslinse 26 auf der Lichtempfängerfläche 5a des CCD-Elementes 5 gebildet. In diesem Aus führungsbeispiel sind das Objektiv 25 und die Abbildungslinse 26 in der Weise angeordnet, daß das Bild des Musters 23, das an der Stelle der Iris K geformt wird, optisch mit dem CCD-Element 5 konjugiert wird. Wenn die Hornhaut C_o einen Krümmungsradius r_o aufweist und wenn sie keinen Astigmatismus hat, wird das auf dem CCD-Element 5 abzubildende an der Hornhaut reflektierte Bildmuster 23′ als Bildmuster des Durchmessers D_o projiziert. Wenn die Hornhaut C′ einen Krümmungsradius r′ (r′ < r_o) aufweist, wird das an der Hornhaut reflektierte Bild 23′ des ringförmigen Musters 23 als ringförmiges Bild mit einem Durchmesser D′ projiziert. Durch Messung der Größe des auf das CCD-Element 5 projizierte Bild 23′ kann daher der Krümmungsradius der Hornhaut C gemessen werden. Wenn die Hornhaut C einen Astigmatismus aufweist, wird das reflektierte Bild 23′ elliptisch und durch Messung seines langen und seines kurzen Durchmessers und der Krümmungsradius kann sowohl in Richtung des starken als auch des schwachen Primärmeridians der Hornhaut C erkannt werden. Weiterhin kann die axiale Richtung des Astigmatismus aus der Richtung des langen oder kurzen Durchmessers festgestellt werden.

Wie weiterhin in Fig. 5 gezeigt, arbeiten das Objektiv 25 und die Abbildungslinse 26 zusammen und bilden das optische System zur Beobachtung des vorderen Bereichs und der vordere Bereich einschließlich der Iris K des Auges wird auf das CCD-Element 5 als Bild des vorderen Bereiches abgebildet. Der vordere Bereich wird durch sicht bares Licht 7a, 7b beleuchtet.

B. System zum Ausstoßen des Luftimpulses

Wie in Fig. 5 gezeigt, durchquert die Luftausstoßdüse 3 den mittleren Bereich des Objektivs und ist an dem Objektiv 25 befestigt, da die Luftausstoß düse 3 des Ausstoßsystems koaxial mit der Ausrichtachse O_n, die koaxial mit der optischen Achse des Objektivs 25 ist, angeordnet ist. Das Luftausstoßsystem weist das Objektiv 25 und eine Glasplatte 6 in einem abgedichteten zylindrischen Körper 9 auf, wobei zwischen ihnen eine Kammer CH gebildet wird, und weiterhin ist ein Versorgungssystem AP zur Zuführung des Luftimpulses vorgesehen, das eine Kolben-Zylinder anordnung aufweist. Das Versorgungssystem AP umfaßt ein rotierendes Solenoid SL, einen Kurbelarm A, eine Stange R, einen Kolben PS, einen Zylinder CL und ein Rohr PE. Das drehbare Solenoid SL dreht den Kurbelarm A und der Kurbelarm A bewegt den Kolben über die Stange A nach oben, wodurch die Luft in dem Zylinder C1 komprimiert wird. Die kom primierte Luft wird über das Rohr PE als Luft hohen Drucks in die Kammer CH geleitet und die Luft hohen Drucks in der Kammer CH wird über die Luftausstoßdüse 3 in Richtung der Hornhaut des Auges als Luftimpuls ausgestoßen. Das Versorgungssystem A kann auch eine Hochdruck bombe oder eine Zerstäuberdose und ein elektro magnetisches Ventil oder andererseits einen Luftkompressor und ein elektromagnetisches Ventil anstelle der dargestellten Kolben-Zylinderanordnung aufweisen. Der zylindrische Körper 9 der Kammer CH ist mit einem Drucksensor 8 zur Messung des Luftdruckes in der Kammer CH versehen.

C. Betriebsweise des Meßkreises und der Vorrichtung

Fig. 6 zeigt eine Blockdarstellung des Aufbaus des Meßkreises. Die Erklärung dieser Blockdar stellung wird im folgenden zusammen mit den Meßschritten der Vorrichtung gegeben.

a) Beobachtung des vorderen Bereichs·Schritt zur Überprüfung der Ausrichtung

Wenn der "Auto"-Betrieb eines Schalters 416 zur Wahl der Meßart gewählt wird, schaltet ein Berechnungs- und Steuerkreis 401 über einen Treiber 407 die Lichtquelle 31 und über den Treiber 408 die Lichtquellen 100 und 200 ein. Die Lichtquellen 7a und 7b werden gleichzeitig über den Treiber 409 eingeschaltet.

Anschließend aktiviert der Steuerkreis 401 den Treiber kreis 406 zum Abtasten des CCD-Elementes 5.

Das Empfängersignal von dem CCD-Element 5 zeigt ein Bild des vorderen Bereiches K′, das Fadenkreuzbild 32a und die Ausrichtzielbilder i₁′ und i₂′, wie in Fig. 11a gezeigt, auf einem Display 405, das eine Kathodenstrahlröhre und so weiter umfaßt, über ein Display-Interface 404 an.

Eine die Messung durchführende Person bewegt eine nicht dargestellte Halterung nach oben, nach unten, nach rechts, nach links, nach vorn und nach hinten, um die Vorrichtung zu bewegen, während sie auf das angezeigte Bild (Fig. 11a) schaut, derart, daß die Ausrichtzielbilder i₁′ und i₂′ übereinanderliegen, wie in Fig. 11b gezeigt.

Dadurch stimmt die Ausrichtachse O_n mit dem Scheitelpunkt P der Hornhaut C überein und eine vorbestimmte Arbeitsentfernung l wird, wie in Fig. 4 gezeigt, erhalten.

Nachdem es von dem Verstärker 411 verstärkt worden ist, wird das Ausgangssignal von dem Ausricht sensor (Lichtempfängerelement) 111 mit dem Ausgangssignal von einem Schaltkreis 413 zur Erzeugung eines Referenzwertes durch einen Komparator 412 verglichen und der Komparator 412 gibt ein Ausgangssignal, das die Durchführung der Ausrichtung anzeigt, an den Steuerkreis 401 ab, wenn die Ausrichtung, wie in Fig. 11b gezeigt, überprüft worden ist. Der Steuerkreis 401 aktiviert eine Zeichenschaltung 414, durch die über das Display-Interface 404 das Display die Anzeige "Ausrichtung OK" anzeigt.

b) Verfahrensschritt zum Projizieren des Musters zur Messung der Krümmung der Hornhaut

Bei Erhalt des Signals für die Durchführung der Ausrichtung gibt der Berechnungs- und Steuer kreis 401 ein Treibersignal an der Treiber 409 ab, wodurch die Lichtquellen 7a und 7b, die zur Beleuchtung des vorderen Bereichs verwendet wurden, ausgeschaltet werden und gleichzeitig gibt der Steuerkreis 401 ein Steuersignal an den Treiber 410, um die Lichtquelle 20 anzuschalten. Weiterhin schaltet er einen Gatterkreis 402 derart, daß die Ausgangssignale des CCD-Elementes 5 auch in einen A/D-Wandler 403 gelangen.

Weiterhin aktiviert der Berechnungs- und Steuerkreis 401 die Zeichenschaltung 414, damit das Display 405 über das Display-Interface 404 die Anzeige "KERATOR" anzeigt, wodurch die Messung der Konfiguration der Hornhaut bezeichnet wird (siehe Fig. 7).

Da der vordere Bereich des Auges nicht durch die Lichtquellen 7a und 7b beleuchtet wird, wird kein Bild des vorderen Bereiches auf dem CCD-Element 5 gebildet und daher wird dieses Bild auch nicht auf dem Display 405 angezeigt. Dagegen wird die Lichtquelle 20′ angeschaltet und das ringförmige Muster 23 wird auf die Hornhaut C des Auges projiziert und ein an der Hornhaut reflektiertes Bild des ringförmigen Musters 23 wird durch das Objektiv 25 und die Abbildungslinse 26 auf dem CCD-Element 5 abgebildet. Entsprechend wird ein ringförmiges Muster 23′ auf dem Display 405 angezeigt (siehe Fig. 7).

Zu dieser Zeit wird das Bildempfängersignal des CCD-Elementes 5 dem A/D-Wandler 403 über den Gatterkreis 402 zugeführt und ein A/D gewandeltes digitales Signal wird in einen Bildspeicher 417 über den Berechnungs- und Steuerkreis 401 eingegeben. Der Bildspeicher 417 speichert die Information für einen Bild bereich. Der Berechnungs- und Steuerkreis 401 schaltet die Lichtquelle 20 aus, beendet die Projektion des ringförmigen Musters und schaltet wieder die Lichtquellen 7a, 7b zur Beleuchtung des vorderen Bereichs ein. Der Gatterkreis 402 wird ebenfalls abgeschaltet und die Ausgabe des Empfängerbildes des CCD-Elementes 5 an den A/D-Konverter 403 wird beendet. Dadurch wird das Bild des vorderen Bereiches K′, das Faden kreuzbild 32a und die Ausrichtzielbilder i₁, i₂ auf dem Display 405 angezeigt, wie in Fig. 10 dargestellt.

c) Verfahrensschritt zur Messung des intraokularen Drucks

300 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau der Signalverarbeitungsvorrichtung des intraokularen Meßsystems zeigt. In diesem Blockschaltbild bezeichnet die Bezugsziffer 302 einen A/D-Wandler zum Umwandeln eines Applanationssignals (Signal entsprechend der Lichtmenge des an der Hornhaut reflektierten Lichts), das von dem Applanations sensor 212 über den Verstärker 301 eingegeben wird, in ein digitales Signal. Dieser A/D-Wandler 302 führt die A/D-Wandlung in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von einem Zeitsteuerkreis 304 durch, wie im folgenden beschrieben wird.

Das Bezugszeichen 306 bezeichnet einen Komparator, der ein Drucksignal von dem Drucksensor 8, das über den Verstärker 303 eingegeben wird, mit einem analogen Zählsignal, das durch Wandlung einer Zahl eines Zählers 307, wie später be schrieben wird, durch den A/D-Wandler 308 erhalten wird, und der ein H-Signal abgibt, wenn der Wert des Drucksignals dem Wert des analogen Zählsignals entspricht oder größer ist und entsprechend ein L-Signal, wenn der Wert des Drucksignals geringer als der Wert des analogen Zählsignals ist, und das Bezugszeichen 304 be zeichnet einen Zeitsteuerkreis, der ein Steuer signal zum Aktivieren des A/D-Wandlers 302 abgibt, wenn das Ausgangssignal des Komparators 306 das H-Signal ist, wodurch ein RAM 305 das von dem A/D-Wandler 302 gewandelte digitale Signal speichert. Der Zähler 307 erhöht seine Zählung um eins immer dann, wenn das Ausgangssignal des Komparators 306 vom L-Pegel auf den H-Pegel geht und bezeichnet die Adressen des RAM 305 nacheinander in Übereinstimmung mit dieser Zählung und das RAM 305 speichert das von dem A/D- Wandler 302 gewandelte digitale Signal in der bezeichneten Adresse.

Unter der Annahme, daß der Zählinhalt des Zählers 307 zuerst "0" ist, geht dann der Zählinhalt des Zählers 307 auf "1", wenn das elektrische Potential des Drucksignals erhöht wird und der Komparator 306 ein H-Signal abgibt. Der D/A- Wandler 308 wandelt den Zählinhalt "1" des Zählers 307 um und gibt ein analoges Zählsignal an den Komparator 306. Zum nächsten Zeitpunkt vergleicht der Komparator 306 das analoge Zählsignal mit dem Drucksignal. Da die Erhöhung des elektrischen Potentials des Drucksignals entsprechend der Erhöhung des Drucks des Luftimpulses von dem Zeitpunkt, an dem das Ausgangssignal des Komparators 306 auf den H-Pegel gegangen ist, bis zu dem Zeitpunkt, an dem das Ausgangssignal des D/A-Wandlers 308 sich geändert hat, geringer wird als das elektrische Potential für 1 Bit-Bereich des D/A-Wandlers 306 geht das Ausgangssignal des Komparators 306 wieder auf den L-Pegel. Durch den den Komparator 306, den Zähler 307 und den D/A-Wandler 308 umfassenden Kreis wird die Zählung des Zählers 30 erhöht, wenn der Druck des Luftimpulses erhöht wird. Ent sprechend wird die Zählung, d. h. der Zählinhalt entsprechend dem Druck des Luftimpulses in dem Zähler 307 gespeichert. Da auch der Zähl inhalt die Adresse des RAM 305 bezeichnet, korrespondieren die Adresse und der Druck des Luftimpulses miteinander.

Im folgenden wird die Betriebsweise des intraokularen Meßsystems beschrieben.

Nach der Durchführung der Ausrichtung löst der Berechnungs- und Steuerkreis 401 einen Luftimpuls aus, der von der Luftausstoßdüse 3 in Richtung auf die Hornhaut C ausgestoßen wird.

Andererseits gibt der Drucksensor 8 ein Drucksignal entsprechend dem Druck des Luftimpulses ab. Der Komparator 306 vergleicht dieses Drucksignal mit dem analogen Zählsignal (analoges Signal in Übereinstimmung mit Null), das von dem D/A-Wandler 308 abgegeben wird. In diesem Falle, wird, da der Zählinhalt des Zählers 307 auf Null zurückgesetzt wird, der Wert des Drucksignals gleich dem analogen Zählsignal oder größer. Dadurch geht der Ausgang des Komparators 306 vom L-Pegel auf den H-Pegel und der Zählinhalt des Zählers 307 wird "1". Das Signal dieser Zahl "1" wird durch den D/A-Wandler 308 in ein analoges Zählsignal umgewandelt und mit dem Drucksignal verglichen. Da es zu diesem Zeitpunkt festgesetzt ist, daß die Erhöhung des Ausgangssignals des D/A-Wandlers größer wird als die Druckerhöhung des Luftimpulses, wenn die Zählung um "1" erhöht wird, wird das analoge Zählsignal größer als das Drucksignal und der Ausgang des Komparators 306 fällt von H auf L. Im Verlauf der Zeit erhöht sich der Druck des Luftimpulses und die Zählung wird um "1" erhöht immer dann, wenn das Drucksignal größer als das analoge Zählsignal wird.

Wenn mit der Erhöhung des Drucks des Luftimpulses die Applanation der Hornhaut C auftritt (Fig. 3), wird das vom Applanationssensor 212 abgegebene Applanationssignal am größten. Da danach in Übereinstimmung mit der Erhöhung des Drucks die Hornhaut in eine konkave Form gebracht wird, verringert sich der Signalwert des Drucksignals.

Der Zeitsteuerkreis 304 gibt ein Steuersignal immer dann ab, wenn das Ausgangssignal des Komparators 306 einen H-Pegel einnimmt und der A/D-Wandler 302 wandelt das vom Applanationssensor 212 abgegebene Applanationssignal in ein digitales Applanationssignal um immer dann, wenn der A/D- Wandler 302 ein Steuersignal erhält.

Das RAM 305 speichert das digitale Applanations signal in der durch den Zähler 307 bezeichneten Adresse, wie in Fig. 8 gezeigt. Da diese Adresse dem Druck des Luftimpulses entspricht, korreliert die Adresse (AD), die den Maximal wert des digitalen Applanationssignals speichert, mit dem intraokularen Druck des Auges.

d) Verfahrensschritt zur Berechnung der Konfiguration der Hornhaut

Nach der Speicherung der Daten in dem RAM 305 des Systems zur Messung des intraokularen Drucks 300, liest der Berechnungs- und Steuerkreis 401 die in dem Bildspeicher 417 im Verfahrens schritt zum Projizieren des Musters für die Messung der Konfiguration der Hornhaut ge speicherten Bilddaten des Bildes 23′ in Überein stimmung mit Ausleseabtastlinien G₁, G₂ . . . , G_i . . . , G₁ . . . , G_n, die in dem Abtastspeicher 413 vorher gespeichert wurden. Die Auslese abtastlinien G₁, G₂, . . . , G_i . . . , G₁, . . . , G_n tasten die Daten des Bildspeichers 417 radial um den Ursprung O der X_o-Y_o Koordinate ab, wie in Fig. 9 gezeigt.

Dadurch werden die Koordinaten der Punkte g₁, g₂, . . . , g_i, . . . , g₁, . . ., g_n auf dem Bild 23′ des an der Hornhaut reflektierten Musters erhalten.

Der Berechnungs- und Steuerkreis 401 berechnet die elliptische Konfiguration des Bildes 23′ des Musters von den so erhaltenen Koordinaten g₁, g₂ . . . , g_i . . . , g₁, . . . , g_n.

Der Radius S_XK der langen Achse (X_K Achse) der Ellipse des Bildes 23′ entspricht dem Krümmungs radius R₁ des schwachen Hauptmeridians der Horn haut C, der Radius S_YK der kurzen Achse (Y_K Achse) entspricht dem Krümmungsradius R₂ des starken Hauptmeridians und der Winkel R_k1 der langen Achse und der Winkel R_k2 der kurzen Achse entspricht dem axialen Winkel R₁ des starken Hauptmeridians und der axiale Winkel R₂ des schwachen Hauptmeridians entsprechend.

Eine allgemeine Relation der Ellipse 23′ im x-y Koordinatensystem wird wie folgt beschrieben:

Wenn der Radius der Hornhaut C r ist, der Radius des ringförmigen Musters 23 h, der Arbeitsabstand l und die Gesamtvergrößerung der projizierenden optischen Systeme 25 und 26 β, dann hat der Radius S_k des Bildes 23′ des ringförmigen Musters die folgende Beziehung:

S = Y × β
Y = h × r/2l.

Daher werden S_xk und S_yk aus den Beziehungen (1) und (2) gefunden und der Krümmungsradius r₁ des starken Hauptmeridians kann mit der folgenden Beziehung erhalten werden:

Ähnlich kann der Krümmungsradius r₂ des starken Hauptmeridians aus der folgenden Beziehung erhalten werden:

Auch können der axiale Winkel R₁ = R_k2 des starken Hauptmeridians und der axiale Winkel R₂ = R_k1 des schwachen Hauptmeridians erhalten werden. Die so erhaltenen Krümmungsradien r₁ und r₂ und die axialen Winkel R₁ und R₂ werden in dem Datenspeicher 418 gespeichert.

e) Verfahrensschritt zur Berechnung des intraokularen Drucks

Der Berechnungs- und Steuerkreis 401 liest die Daten der an der Hornhaut reflektierten Licht menge, die in dem RAM 305 gespeichert sind, aus, vergleicht die verschiedenen Daten, findet die Adresse AD, unter die maximale Lichtmenge L_max (siehe Fig. 8) gespeichert ist, berechnet den intraokularen Druck IOP aus der folgenden vorbestimmten Formel zum Umrechnen des intra okularen Drucks:

IOP = a(AD) + b . . . (5)

in Übereinstimmung mit Adressenwert AD und der so erhaltene IOP-Wert wird in dem Datenspeicher 418 gespeichert.

f) Verfahrensschritt zur Anzeige

Der Berechnungs- und Steuerkreis 401 zeigt die Meßdaten r₁, r₂, R₁, R₂ und IOP, die in dem Datenspeicher 418 gespeichert sind, über die Zeichenschaltung 414 und das Display-Interface 404 auf dem Display 405 digital an, wie in Fig. 10 gezeigt.

Der oben erwähnte sequentielle Vorgang wird in Übereinstimmung mit einem im Programmspeicher 415 gespeicherten Ablaufprogramm durchgeführt. Wie vorher beschrieben, läuft, wenn der "AUTO"-Modus durch den Meßarten-Wählschalter 416 gewählt ist, zuerst nach der Überprüfung der Ausrichtung die Projektion des Musters der Hornhautkonfiguration und dann geht es automatisch zum Verfahrensschritt der Messung des intra okularen Drucks. Dieses ophthalmologische Instrument ist derart ausgebildet, daß, wenn die Person, die die Messung durchführt, nur die Betriebsart "Messung der Hornhautkonfiguration" oder "Messung des intraokularen Drucks" wählt, dann wird nach der Durchführung der Überprüfung der Ausrichtung nur die gewählte Betriebsart durchgeführt.

Claims

1. Ophthalmologisches Gerät mit

a) einer Meßvorrichtung zur berührungslosen Mes sung des intraokularen Drucks mit
- a1) einer Vorrichtung (3) zum Ausstoßen ei nes Gases gegen die Hornhaut (C) eines Auges und
- a2) einer Vorrichtung (20, 212, 300) zum Be stimmen des intraokularen Drucks auf der Grundlage der Verformung der Hornhaut,
b) einer Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten des Auges mit dem Gerät mit
- b1) einem optischen System (10, 20) zum Pro jizieren einer Zielmarke auf die Horn haut des Auges,
- b2) einem optischen Empfängersystem mit ei nem Empfängerelement (5) zum Empfangen des an der Hornhaut reflektierten Lichts der Zielmarke und zum Bilden eines Bil des (11, 12) der Zielmarke auf dem Emp fängerelement (5) und
- b3) einer Beobachtungsvorrichtung (5, 405) zum Beobachten des Bildes (i₁, i₂) der Zielmarke,

dadurch gekennzeichnet, daß

c) ein Bild (k′) des vorderen Auges auf dem Emp fängerelement abgebildet und mit dem Bild (i₁, i₂) der Zielmarke überlagert wird, wobei die beiden Bilder durch die Beobachtungsvor richtung (405) beobachtbar sind,
d) daß ein optisches System (2) zum Projizieren einer Ringzielmarke auf die Hornhaut zur Mes sung des Krümmungsradius vorgesehen ist, wo bei ein Bild (23′) der Ringzielmarke auf dem Empfängerelement (5) durch das an der Horn haut reflektierte Licht der projizierten Ringzielmarke gebildet wird,
e) und daß eine Speicheranordnung (417, 419) zum Speichern der Bilddaten des auf dem Empfän gerelement (5) gebildeten Bildes (23′) der Ringzielmarke und
f) eine Rechenanordnung (401) zum Berechnen des Krümmungsradius auf der Grundlage der in der Speicheranordnung (417, 419) gespeicherten Bilddaten vorgesehen sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) zur Messung des intraokula ren Drucks eine Gasausstoßdüse (3) aufweist, die das Gas gegen die Hornhaut des Auges ausstößt, daß das optische System zum Projizieren der Ringziel marke eine dem Auge gegenüberliegende Objektivlin se (25) aufweist und daß die Düse (3) durch den mittleren Bereich der Objektivlinse (25) hindurch geht.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das optische System zum Projizieren der Zielmarke nicht nur für die Messung des intraoku laren Drucks des Auges sondern auch für die Mes sung des Krümmungsradius der Hornhaut verwendet wird.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System zum Proji zieren der Zielmarke eine erste und eine zweite Projektionsanordnung (10, 20) umfaßt, wobei das erste eine optische Achse aufweist, die sich mit der optischen Achse der Objektivlinse (25) schnei det und ein Ausrichtziellicht auf die Hornhaut des Auges projiziert, um ein virtuelles Bild zu bil den, und die zweite Projektionsanordnung (20) eine optische Achse aufweist, die symmetrisch zu der optischen Achse der ersten Projektionsanordnung (10) in bezug auf die optische Achse der Objektiv linse ist und ein weiteres Ausrichtziellicht auf die Hornhaut zur Bildung eines weiteren virtuellen Bildes projiziert, und daß ein erstes optisches Lichtempfangssystem (20), das das eine virtuelle Bild auf das Empfängerelement (5) über die zweite Projektionsanordnung (20) leitet und ein zweites optisches Lichtempfangssystem (10) vorgesehen sind, das das weitere virtuelle Bild auf das Emp fängerelement (5) über die erste Projektionsanord nung (10) leitet.