DE69130772T2

DE69130772T2 - Kontaktlinsensystem zur indirekten augendiagnostik

Info

Publication number: DE69130772T2
Application number: DE69130772T
Authority: DE
Inventors: Donald A. Mentor Oh 44060 Volk
Original assignee: Volk Optical Inc
Current assignee: Volk Optical Inc
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2011-10-29
Also published as: US5200773A; EP0555367A1; WO1992007501A1; EP0555367A4; EP0555367B1; DE69130772D1; ATE175557T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktlinsensystem für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kontaktlinsensystem für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie, welches sowohl als verbesserte Kollektivlinse für die Weiterleitung von Licht aus einem indirekten Ophthlamoskop oder einer Spaltlampe durch die Pupille und auf den Augenhintergrund eines zu untersuchenden Auges eingesetzt werden kann. Das Linsensystem dient auch dazu, ein von Aberrationen freies und sehr breites Sichtfeld eines umgedrehten oder aufrechten wirklichen räumlichen Bildes des Augenhintergrundes zu liefern.
Diagnostische Linsen für die indirekte Ophthalmoskopie werden von Augenärzten und Optikern verwendet, um den Augenhintergrund für diagnostische oder chirurgische Maßnahmen zu untersuchen. Verschiedene bekannte ophthalmoskopische Linsen oder andere diagnostische Geräte enthalten Linsen für die Weiterleitung von Licht aus einer Lichtquelle auf den Augenhintergrund, um ein räumliches Bild des Augenhintergrundes herzustellen. In dem Patent Nr. 3,954,329 ist ein Ophthalmoskop für die Sichtbarmachung des Augenhintergrundes beschrieben, welches eine Kontaktlinse enthält, die direkt auf die Hornhaut des Auges aufgesetzt wird, und weiterhin eine hintere oder Vorsatzlinse aufweist, die im Abstand von der Kontaktlinse angeordnet und in einem damit verbundenen Gehäuse angeordnet ist. In dieser Erfindung wird sowohl die direkte Beleuchtung des Augenhintergrundes als auch eine Durchleuchtung eingesetzt, um einen weiten Winkel für die Sichtbarmachung des Augenhintergrundes zu erzielen. Andere ähnliche Systeme, die in den Patenten Nr. 4,265,519 und 3,994,341 offenbart sind, beschreiben verschiedene Beleuchtungstechniken und Linsensysteme für Ophthalmoskope und Funduskameras. Eine Linse für die indirekte Ophthalmoskopie, die mit einem Spaltlampenbiomikroskop eingesetzt wird, ist in dem amerikanischen Patent Nr. 4,627,694 offenbart.
In neuerer Zeit wird die indirekte Ophthalmoskopie in der Lasermikrochirurgie eingesetzt, damit der Augenarzt einen weitwinkliges Bild des Augenhintergrundes erreichen kann, und ihm ermöglicht, die Laserstrahlen sehr präzise auf den Augenhintergrund zu leiten. In dem Bemühen, einen weiten Winkel für die Betrachtung des Augenhintergrundes ohne Aberrationen zu erreichen, beschreibt das an Heacock erteilte US-Patent Nr. 4,728,183 ein Kontaktlinsenelement, welches gegenüber einer Eingangslinse in einer Halterung angeordnet ist. In diesem Patent wird angegeben, daß das Kontaktlinsenelement so ausgelegt ist, daß das aus dem Auge des Patienten abgestrahlte Licht in paralleler Richtung aus der Kontaktlinse austritt und dann an die Eingangslinse geleitet wird. Die Eingangslinse ist eine torische Linse, welche ein räumliches Bild des Augenhintergrundes herstellt.
Dieses Patent beschreibt daher ein ophthalmoskopisches Linsensystem, in dem die Kontaktlinse zwei kugelförmige Flächen aufweist, die so gestaltet sind, daß die aus dem Auge des Patienten abgegebenen und die Kontaktlinse durchquerenden Lichtstrahlen weitgehend parallel statt konvergent verlaufen, wenn sie in vorderer Richtung aus der Kontaktlinse austreten. In dieser Konstruktion ist der in dieser Erfindung beschriebene torische Eingangslinse in gewissen Fällen nicht als Bildlinse nicht geeignet, da sie nicht ausreicht, um Bildkrümmungen und Aberrationen zu korrigieren, was zum Teil auf die kugelförmige Form der Kontaktlinse zurückzuführen ist. Diese Konstruktion der Kontaktlinse war nicht geeignet, die erforderliche Qualität der Korrektur der torischen Hornhaut des Auges selbst zu gewährleisten und neigt dazu, die Abbildung des Augenhintergrundes zu verschlechtern.
Weiterhin wird erwartet, daß mit Hilfe eines diagnostischen Kontanktlinsensystems ein extrem weites Sichtfeld des Augenhintergrundes erreicht werden kann, damit der Augenarzt oder der Optiker mehr von dem Augenhintergrund sehen kann, um dann in einfacher Weise die entsprechende Diagnose zu stellen. In dem an Heacock erteilten Patent, sowie auch in anderen früheren Erfindungen werden manchmal Spiegel zwischen der Kontaktlinse und der Eingangslinse des Systems angeordnet, um das Sichtfeld des Augenhintergrundes zu vergrößern. Die Anordnung von zusätzlichen Spiegeln in dem System erhöht dessen Komplexität und die Herstellkosten und kann dazu führen, daß die Qualität der Abbildung verschlechtert wird. Selbst bei der Verwendung von Spiegeln kann es immer noch erforderlich sein, die Linse auf dem untersuchten Auge zu verschieben.
In entsprechender Weise sollte das Kontaktlinsensystem für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie als Kollektivlinse funktionieren, um Licht aus der Lichtquelle eines Biomikroskops durch die Pupille eines zu untersuchenden Auges auf den Augenhintergrund zu leiten. Um ein von Aberrationen freies fokussiertes Bild der Lichtquelle, wie zum Beispiel einem Spaltlampenbiomikroskops oder einem anderen Ophthtalmoskop, zu erhalten, sollte das Linsensystem die notwendigen optischen Eigenschaften besitzen, um Aberrationen zu vermeiden, die üblicherweise mit kugelförmigen Linsen im Zusammenhang stehen.
Die US-A-4 729 183 bildet die vorkennzeichnenden Eigenschaften der Ansprüche 1 und 3. Die bereits früher an uns erteilte WO 91/06 240 fällt unter den Wortlaut von Art. 54 und ist daher für die Frage der Erfindungshöhe nicht relevant.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Linsensystem für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie für die Betrachtung des Augenhintergrundes folgendes:
- eine Halterung für das Befestigen und Positionieren einer Vielzahl von Linsen relativ zueinander, wobei diese Vielzahl von Linsen ein Kontaktlinsenelement mit einer konkaven Rückseite und einer konvexen Innenfläche aufweist,
- mindestens ein vorderes Linsenelement mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche,
- wobei dieses Kontaktlinsenelement und das mindestens eine vordere Linsenelement relativ zueinander in der Halterung positioniert und gehalten werden,
- und diese Halterung so konstruiert ist, daß sie ein Positionieren des Kontaktlinsenelementes auf der Oberfläche der Hornhaut des zu untersuchenden Auges ermöglicht, wobei diese Position aus der Oberfläche der Hornhaut ohne manuelle Handhabung der Halterung durch Einführen in einen Ring eingehalten wird, welcher einen Flanschteil aufweist, der in radialer Richtung rund um den Umfang dieses Ringes verläuft, wobei dieser Flanschteil weitgehend mit der Oberfläche der Hornhaut des Auges übereinstimmt, und
- das Linsenelement aus einer Beleuchtungsquelle abgegebene Lichtstrahlen bricht um eine Abbildung der Lichtquelle auf dem Hintergrund eines untersuchten Auge herzustellen und Lichtstrahlen aufzufangen, welche von dem Hintergrund des Auges ausgestrahlt werden und diese ausgestrahlten Lichtstrahlen zu brechen, um ein räumliches Bild des Augenhintergrundes herzustellen.
Das Flanschteil kann weiterhin folgendes aufweisen:
- mindestens eine darin enthaltene Öffnung, um diesen Flanschteil direkt auf die Oberfläche der Hornhaut aufzusetzen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Linsensystem für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie für die Betrachtung des Augenhintergrundes folgendes:
- eine Halterung für das Befestigen und Positionieren einer Vielzahl von Linsen relativ zueinander, wobei diese Vielzahl von Linsen ein Kontaktlinsenelement mit einer konkaven Rückseite und einer konvexen Innenseite aufweist,
- mindestens ein vorderes Linsenelement mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche,
- wobei dieses Kontaktlinsenelement und mindestens das eine vordere Linsenelement in der Halterung relativ zueinander positioniert und gehalten werden,
- und die Halterung so konstruiert ist, daß sie ein Positionieren des Kontaktlinsenelementes auf der Oberfläche der Hornhaut des zu untersuchenden Auges ermöglicht, wobei diese Position auf der Oberfläche der Hornhaut ohne manuelle Handhabung der Halterung mit Hilfe eines Flanschteils eingehalten wird, welcher in radialer Richtung rund um den Umfang des Ringes angeordnet ist, und dieser Flanschteil weitgehend mit der Oberfläche der Hornhaut des Auges übereinstimmt und unter das Augenlid reicht, und
dieses Linsenelement aus einer Beleuchtungsquelle abgegebene Lichtstrahlen bricht, um eine Abbildung der Lichtquelle auf dem Hintergrund eines untersuchten Auge herzustellen und Lichtstrahlen zu aufzufangen, welche von dem Hintergrund des Auges ausgestrahlt werden, und diese ausgestrahlten Lichtstrahlen zu brechen, um ein räumliches Bild des Augenhintergrundes herzustellen.
Daher bietet die vorliegende Erfindung eine verbesserte diagnostische Kontaktlinse für die indirekte Ophthalmoskopie, welche sowohl als verbesserte Kollektivlinse als auch als verbesserte Bildlinse arbeitet. Das Linsensystem konvergiert das aus der Quelle eines Spaltlampenbiomikroskops oder eines anderen Mikroskops abgegebene Licht durch die Pupille eines zu untersuchenden Auges, und projiziert ein von Aberrationen freies, klares fokussiertes Bild der Öffnung der Lichtquelle auf den Hintergrund des zu untersuchenden Auges. Dieses Linsensystem erzeugt ebenfalls ein extrem weites Sichtfeld eines umgekehrten räumlichen Bildes des Augenhintergrundes, welches weitgehend frei von Bildkrümmungen, seitlichem Astigmatismus und Verzerrungen ist, und das entweder monokular oder binokular durch ein Biomikroskop gesehen werden kann.
Die bevorzugte Ausführungsart der vorliegenden Erfindung kann ein torisches Kontaktelement der Hornhaut mit einer positiven Brechkraft, eine bikonvexe vordere torische Linse hoher Leistung und ein weitgehend konisches Gehäuse aufweisen, mit dessen Hilfe die beiden Linsenelemente befestigt und gehalten werden, während verhindert wird, daß von der Außenseite Licht, Feuchtigkeit oder Verschmutzungen in das Innere des optischen Bereiches eindringen können. Das Kontaktelement enthält eine torische Vorderseite des Kontaktelementes, welches nicht nur dazu beiträgt, das optische Ergebnis der Einheit sowohl als Kollektivlinse als auch als Bildlinse zu verbessern, sondern weiterhin auch noch aufgrund der kontinuierlichen und allmählichen Reduzierung da Krümmung in peripherer Richtung ermöglicht, Oberflächen vorzusehen, die sowohl kurze Scheitelradien als auch relativ große Durchmesser aufweisen. Die konkave Vorderseite des Kontaktelementes kann ebenfalls torisch gestaltet sein, um dadurch einen besseren Sitz auf der Hornhaut, sowie eine seitliche Verschiebung der Linseneinheit auf dem Auge zu vereinfachen.
Das vordere bikonvexe torische Element wirkt mit dem kugelförmigen Kontaktelement so zusammen, daß optimale Eigenschaften der Bündelung und Bilderzeugung erreicht werden. Es ist notwendig, daß jeweils das eine Linsenelement oder beide Linsenelemente wesentliche Eigenschaften in Bezug auf die Lichtbündelung Licht aufweisen und torisch ausgebildet sind, und es sind diese Merkmale, welche sie zusätzlich zu anderen Merkmalen von den Linsen aus dem Stand der Technik unterscheiden und eine verbesserte Leistung, sowie eine hohe optische Auflösung gewährleisten. Das oder die vorderen Linsenelemente können Linsen sehr hoher Leistung sein, die das gewünschte sehr breite Sichtfeld ermöglichen. Bei einer von Hand gehaltenen Einheit kann das vordere Linsenelement eine Brechkraft haben, die so gewählt wird, daß das Sichtfeld, welches mittels der Vorrichtung in Verbindung mit dem Kontaktlinsenelement erreicht werden kann, optimiert wird. Dagegen sind bei einer nicht von Hand gehaltenen Einheit die Abmessungen des Gerätes extrem kritisch, um die Position des Gerätes während der indirekten Ophthalmoskopie zu erhalten, ohne daß der Arzt hierfür tätig werden muß. In einer solchen Ausführungsart kann eine sehr leistungsfähige Linse verwendet werden, um das Sichtfeld entsprechend den Abmessungen des Gerätes zu maximieren. Mit Hilfe des Gerätes für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie kann ein aufrechtes räumliches Bild dadurch hergestellt werden, daß man koaxiale vordere Linsen verwendet, die eine Brechkraft haben, welche es erlaubt, das Bild umzukehren, das mittels einer Kombination von Linsen in dem Gerät erzeugt wurde. Um Reflexionen und Spiegelungen in dem hergestellten räumlichen Bild zu reduzieren, kann es erforderlich sein, ein getrenntes Mittel für die Beleuchtung des Augenhintergrundes vorzusehen, wobei das für die Beleuchtung notwendige Licht zusammen mit dem Gerät bereitgestellt werden kann, um so die Entstehung von Reflexionen zu verhindern, während gleichzeitig eine geeignete Beleuchtung des Augenhintergrundes sichergestellt ist.
Nach einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Linsengerät für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie für die Untersuchung des Augenhintergrundes zur Verfügung gestellt, welches eine Halterung für das Befestigen und Positionieren einer Vielzahl von Linsen relativ zueinander aufweist, wobei diese Vielzahl von Linsen ein Kontaktlinsenelement mit einer konkaven Rückseite und einer konvexen Innenseite aufweist, wobei die konvexe Vorderseite der Kontaktlinse als torische Drehfläche ausgebildet ist, welche durch das nachstehend angegebene Polynom definiert wird:
Y = (2rx + (e² - 1)x²)½ + AxF + BxG + CxH
darin ist r der Krümmungsradius am Scheitel, e ist die Exzentrizität am Scheitel und x ist der Abstand zwischen dem Scheitel der Fläche entlang ihrer Rotationsachse, A, B und C sind konstante Koeffizienten, und F, G und H sind konstante Exponenten, wobei mindestens ein vorderes Linsenelement mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche ausgestattet ist, und dieses Kontaktlinsenelement und das mindestens eine vordere Linsenelement relativ zueinander so positioniert sind, daß sie die aus einem Beleuchtungssystem abgegebenen Lichtstrahlen brechen können, um eine Abbildung der Lichtquelle auf dem Hintergrund eines untersuchten Auges herzustellen und Lichtstrahlen aufzufangen, welche von dem Hintergrund des Auges ausgestrahlt werden und die ausgestrahlten Lichtstrahlen zu brechen, um ein räumliches Bild des Augenhintergrundes herzustellen.
Die Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung, welche in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen durchgeführt wird, in denen sich die Darstellungen Fig. 1 bis 5 auf den Stand der Technik beziehen, während sich die restlichen Figuren auf die vorliegende Erfindung beziehen.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Linsensystem für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie aus dem Stand der Technik;
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen von einer Lichtquelle eines Biomikroskops ausgestrahlten Lichtpfad, welcher mit Hilfe des Linsensystems aus dem Stand der Technik auf das untersuchte Auge geleitet wird;
Die Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Exzentrizität des konvexen Scheitels im Vergleich zu dem Krümmungsradius am Scheitel der Linsenelemente des Systems; und
Die Fig. 4 und 5 zeigen die translatorische Verschiebung des Linsensystems auf einem untersuchten Auge;
Die Fig. 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine alternative Ausführungsart des Gerätes für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie, welches eine aufrechte räumliche Darstellung des Augenhintergrundes herstellt;
Die Fig. 7 zeigt das Gerät für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie aus der Fig. 6 während der Untersuchung eines Auges und zeigt den Lichtpfad durch das Gerät, um eine aufrechte räumliche Abbildung des Augenhintergrundes herzustellen;
Die Fig. 8 und 9 zeigen schematische Draufsichten auf alternative Ausführungsarten von Geräten für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie, mit deren Hilfe aufrechte räumliche Abbildungen des Augenhintergrundes hergestellt werden können;
Die Fig. 10 zeigt das Gerät für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie aus der Fig. 6, in dem ein getrenntes Mittel für die Beleuchtung des Augenhintergrundes vorgesehen ist, um die von dem Gerät erzeugten Reflexionen zu reduzieren;
Die Fig. 11 zeigt eine teilweise Draufsicht auf ein Bildumkehrprisma, welches in dem in der Fig. 10 dargestellten Gerät eingesetzt wird und den dieses Prisma durchquerenden Beleuchtungspfad zeigt;
Die Fig. 12 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine alternative Ausführungsart des Gerätes für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie, mit dessen Hilfe ein aufrechtes räumliches Bild des Hintergrundes eines Auges erzeugt wird;
Die Fig. 13 und 14 zeigen eine erste Ausführungsart des erfindungsgemäßen Gerätes für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie, welches mit großem Erfolg für die Durchführung einer Vitrektomie eingesetzt wird;
Die Fig. 15 und 16 zeigen eine zweite Ausführungsart des erfindungsgemäßen Gerätes für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie, welches nicht von Hand gehalten wird und weitgehend seine Position gegenüber dem Auge einhalten kann, um den Augenhintergrund mittels der indirekten Ophthalmoskopie zu untersuchen; und
Die Fig. 17 zeigt eine alternative Ausführungsart des Gerätes.
In der Fig. 1 enthält die Verbundkontaktlinse 10 für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie einen weitgehend konisch geformten Linsenhalter 12, für die Befestigung und den Anschluß eines Kontaktlinsenelementes 14 und mindestens eines vorderen Linsenelementes 16. Der Linsenhalter 12 enthält ebenfalls ein Mittel für die manuelle Handhabung der Einheit, wenn sie auf das Auge 18 des Patienten aufgesetzt wird. Sowohl das Kontaktlinsenelement 14 als auch die vordere Linse 16 können aus einem homogenen transparenten optischen Material hergestellt werden, wie zum Beispiel Glas oder Kunststoff. Das optische Material kann so behandelt werden, daß es lichtfilternde Eigenschaften aufweist, um spezifische Wellenlängen des Lichtes zu absorbieren, oder es kann anderen bekannten Behandlungen unterzogen werden, um dadurch die gewünschten optischen Eigenschaften zu erreichen. Aus Gründen der Sicherheit wird das Kontaktlinsenelement 14 bevorzugt aus einem ophthalmischen Kunststoff hergestellt, wie zum Beispiel Polymethylmethacrylat oder cr-39, und die vordere Linse 16 sollte aus einem optischen Glas hergestellt werden, wie zum Beispiel Schott BK7.
Das Kontaktlinsenelement 14 wird in dem schmalen Ende des Gehäuses 12 so montiert, daß es sich von diesem nach außen erstreckt, um eine Berührung mit der Hornhaut des Auges zu ermöglichen. Die vordere Linse 16 ist in dem Abschnitt mit dem größeren Durchmesser des Gehäuses 12 an der Innenseite des offenen Endes montiert um die Linse zu schützen. Die beiden Oberflächen der vorderen Linse 16 und der Vorderseite der Kontaktlinse 14 können mit einer nicht reflektierenden Schicht versehen werden, um Reflexionen auf ein Mindestmaß zu reduzieren und die Übertragung des Lichtes zu verbessern. Die Kontaktlinse 14 kann mit Hilfe eines optischen Klebers über formschlüssige Gewinde befestigt werden, oder aber auch mittels anderer konventioneller Mittel. Der Innenteil des Endabschnittes des konischen Gehäuses mit dem größeren Durchmesser enthält einen weitgehend zylindrischen Teil 20, welcher einen Durchmesser hat, der um etwa 0.003" größer ist, als der Durchmesser der vorderen Linse 16. Der Abschnitt 20 bildet einen zylindrischen Hohlraum, in den die vordere Linse 16 eingesetzt wird und kann mit einem zweiten zylindrischen Innendurchmesser 22 ausgestattet werden, der in etwa um 0.040" kleiner ist als der Durchmesser der vorderen Linse 16 und dadurch einen Ansatz bildet, an dem der äußere Rand der Linse 16 im Abstand von der Kontaktlinse 14 festgehalten wird. Die Tiefe des primären Zylinders ist so beschaffen, daß ein Schutz der Vorderseite der vorderen Linse 16 gewährleistet ist, wenn sie an dem zweiten zylindrischen Ansatz befestigt wird. Der primäre Zylinder sollte ein Innengewinde 24 haben, in das ein Montagering 26 mit einem Außengewinde eingeschraubt wird, welcher die vordere Linse 16 an dem zweiten zylindrischen Ansatz 22 hält. Das System der mit einem Gewinde versehenen Montageringe besteht aus standardmäßigen konventionellen Mitteln, mit deren Hilfe optische Linsen in Linsengehäusen befestigt werden.
In der bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung haben die Kontaktlinse 14 und die vordere Linse 16 jeweils eine positive Brechkraft und arbeiten in Kombination, um ein extrem weites Sichtfeld des Augenhintergrundes herzustellen, welches weitgehend frei von optischen Aberrationen ist. Außerdem ist die vordere Linse 16 als bikonvexe Linse ausgebildet, welche bestimmte brechende Eigenschaften besitzt, damit sie mit dem leistungsfähigsten Kontaktelement so zusammenwirken kann, daß eine Kollektivlinse für die Weiterleitung von Licht aus der Lichtquelle eines Biomokroskops hergestellt wird, um ein klares Bild der Öffnung der Lichtquelle auf dem Augenhintergrund herzustellen. Bei der ein Bild herstellenden Funktion des Linsensystems 10 mit Hilfe von Lichtstrahlen 28, 29 und 30, welche von den Punkten 31, 32 und 33 ausgehen und auf dem Augenhintergrund divergieren, treten aus dem Auge durch die Pupille 36 und die Hornhaut 38 aus und konvergieren durch den Kontakt der Linse 14 gegen die bikonvexe Linse 16, welche außerdem die Strahlen so konvergiert, daß sie in der Bildebene 40 vor dem bikonvexen Element 16 fokussieren.
Als nächstes werden in der Fig. 2 die Lichtpfade des Beleuchtungssystems eines konventionellen Biomikroskops mit einer Spaltlampe dargestellt, wenn es in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Linsensystem eingesetzt wird. Wie bereits weiter oben erwähnt, ist das erfindungsgemäße Linsensystem so konstruiert, daß es als optische Kollketivlinse arbeiten kann, um ein scharfes, klar fokussiertes Bild der Öffnung der Lichtquelle eines Biomikroskops auf dem Hintergrund eines untersuchten Auges herzustellen. Inder Fig. 2 werden die Lichtstrahlen 50, 51 und 52, welche von dem Glühfaden einer Lichtquelle 53 ausgestrahlt werden, mit Hilfe einer Kollektivlinse 54 gebrochen, welche die Lichtstrahlen an die Öffnung 56 der Spaltlampe leitet, die in der hinteren Fokussierebene der Kollektivlinse 58 angeordnet ist. In der Funktion einer neuen Lichtquelle an der Öffnung 56 der Spaltlampe bewegen sich die Lichtstrahlen 60, 61 und 62 zu der Kollektivlinse 58 und werden von dieser gebrochen, und bewegen sich weiter zu einem Spiegel 64, welcher die Lichtstrahlen in einem Winkel von etwa 45 Grad an die Bildebene 40 leitet, in der die Lichtstrahlen ein räumliches Bild der Öffnung 56 der Spaltlampe herstellen. Die Bildebene 40 funktioniert als eine neue Lichtquelle, in der sich die Lichtstrahlen 68, 69 und 70 zu der bikonvexen torischen Linse 16 bewegen und von dieser gebrochen werden. Da die vordere bikonvexe Linse 16 positiv geladen ist, werden die Lichtstrahlen 68, 69 und 70 an der Kontaktlinse 14 des Gerätes konvergiert. Die Kontaktlinse 14 kann ebenfalls positiv geladen sein und dadurch bewirken, daß die Lichtstrahlen weiterhin auf der Pupille 36 des untersuchten Auges durch die Hornhaut 38 gebündelt werden. Die Lichtstrahlen durchqueren das Auge und werden als klares Bild der Öffnung 56 der Spaltlampe auf dem Hintergrund des untersuchten Auges 34 an den Punkten 72, 74 und 76 fokussiert.
Die bündelnden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Linsensystems bewirken, daß Lichtstrahlen aus der Lichtquelle auf den Augenhintergrund geleitet werden, ohne daß optische Aberrationen auftreten, die von einem typischen Linsensystem verursacht werden können. Um Aberrationen auf ein Mindestmaß zu beschränken, liefern die positiv geladene Meniskuskontaktlinse 14, sowie mindestens eine positiv geladene bikonvexe vordere Linse 16 eine positive Brechkraft an das optische System und können torische Oberflächen aufweisen, die so zusammenwirken, daß optimale konzentrierende und abbildende Eigenschaften gewährleistet sind. Das Linsensystem gewährleistet zusammen mit den torischen Flächen sehr gute Eigenschaften der Lichtbündelung, welche das optische System optimieren, um insbesondere am Umfang des hergestellten Bildes Aberrationen zu vermeiden. Das Linsensystem ermöglicht ebenfalls ein extrem breites Sichtfeld und eine sehr gute Beleuchtung, so daß der Einsatz von Durchleuchtungstechniken od. dgl. vermieden werden kann.
Eines der neuartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung betrifft die torische Gestaltung der Kontaktlinse 14, bei der entweder nur die konvexe oder sowohl die konkave als auch die konvexe Fläche torisch gestaltet sind. Die torischen Drehflächen sind langgestreckt, und deren Krümmung verringert sich vom Scheitel gegen den Umfang, wobei beide Flächen auf einer gemeinsamen Rotationsachse liegen. Ein weiteres neuartiges Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft die torische Gestalt des bikonvexen Linsenelementes 16, bei dem entweder die eine Seite oder beide vorderen und hinteren Seiten torisch gestaltet sind. Die torischen Flächen der Linsenelemente werden durch das folgende Polynom definiert:
Y = (2rx + (e² - 1)x²)½ + AxF + BxG + CxH
Die Werte r, e, A, B, C, F, G und H werden so gewählt, daß Lichtstrahlen, die vom Augenhintergrund 34 ausgehen, durch die Pupille 36 des Auges austreten und das torische Linsenelement 14 und das bikonvexe torische Linsenelement 16 durchqueren, um ein räumliches Bild des Augenhintergrundes vor dem torischen bikonvexen Linsenelement 16 in der Ebene 40 herzustellen. Das erzeugte Bild ist weitgehend frei von Aberrationen, wie zum Beispiel Bildkrümmungen, seitlichem Astigmatismus oder Verzerrungen.
In der bevorzugten Ausführungsart kann der Krümmungsradius am Scheitel der jeweiligen Flächen des bikonvexen Linsenelementes 16 im Bereich von 70 mm bis 5 mm liegen und im gegenseitigen Verhältnis mit dem Krümmungsradius am Scheitel der gegenüberliegenden Fläche des Linsenelementes 16 stehen, der 0,588 bis 1,7 mal so groß ist, wie der Radius der gegenüberliegenden Fläche. Sowohl für die vordere als auch für die rückwärtige Fläche können die Werte von e, welche die Exzentrizität am Scheitel repräsentieren, zwischen 0,7 bis 4,0 liegen, und die Koeffizienten A, B und C können zwischen -10,0 und 10,0 liegen, und die Exponenten F, G und H können zwischen 0,5 und 10,0 liegen. Durch die Auswahl eines Krümmungsradius an den Scheiteln der vorderen und hinteren Fläche von 1,6 bis 1, und mit dem Polynom der Vorderseite, in dem die folgenden Parameter eingesetzt werden: r = 9,887, e = 1,3, A = 0,022, B = -0,05, C = 0,008, F = 1,4, G = 1,65, H = 1,8, und mit dem Polynom der Rückseite, in dem die folgenden Parameter verwendet werden: r = 14,8305, e = 2,6, A = -0,0210, B = 0,028, C = - 0,0118, F = 1,4, G = 1,65, H = 1,8, ergeben die hergestellten Flächen einen Aufbau eines bikonvexen Linsenelementes, welches ideal für die Erreichung optimaler Eigenschaften der Lichtbündelung und Bildherstellung mit Hilfe dieses Linsensystems ist.
In der bevorzugten Ausführungsart hat das Kontaktlinsenelement 14 eine positive Brechkraft, welche es zweckmäßig erscheinen läßt, seine konvexe Vorderseite torisch zu gestalten, um so eine übermäßige Aufladung an der Peripherie und die damit verbundenen optischen Aberrationen auf ein Minimum zu beschränken. Dadurch unterstützt das Kontaktlinsenelement 12 die torische bikonvexe Linse 14 bei der Herstellung eines räumlichen Bildes, das frei von Aberrationen ist. Außerdem kann die konkave Rückseite der Kontaktlinse 12 torisch gestaltet werden, damit sie sich bestmöglich dem torischen Profil der Hornhaut anpassen kann, und zwar mit einem Krümmungsradius am Scheitel, der weitgehend der gleiche ist, wie derjenige der Vorderseite einer üblichen Hornhaut. Wenn die konkave Rückseite torisch gestaltet ist, so kann es sich als zweckmäßig erweisen, eine periphere Neigung der Linse vorzusehen, welche gleich oder geringer ist, als diejenige einer üblichen Hornhaut mit dem entsprechenden Durchmesser, um auf diese Weise die Möglichkeit einer lokalen Auflage der Linse an der Peripherie zu reduzieren und die seitliche Verschiebung der Linse auf der Hornhaut zu vereinfachen. Wenn beide Flächen des Kontaktlinsenelementes 12 torisch gestaltet sind, werden die vorteilhaften optischen Eigenschaften, die sich aus der torischen Gestaltung der Flächen ergeben, miteinander vereint.
Auch hier können sowohl die Krümmungen der Rückseite als auch der Vorderseite des Kontaktlinsenelementes 14 durch dasselbe Polynom definiert werden:
Y = (2rx + (e² - 1)x²)½ + AxF + BxG + CxH
darin werden für die konvexe Vorderseite die Werte r, e, A, B, C, F, G und H so gewählt, daß sie eine optische Korrektur auf der Grundlage der gesamten Brechkraft des Kontaktelementes und den entsprechenden Werten r, e, A, B, C, F, G und H der konkaven Rückseite gewährleisten. Bei der konvexen Vorderseite kann der Krümmungsradius r am Scheitel zwischen 3,5 und 9,0 liegen, und der Wert e, welcher die Exzentrizität am Scheitel darstellt, kann zwischen 0,05 und 1,4 liegen, die Koeffizienten A, B und C können zwischen - 10,0 und 10,0 liegen und die Exponenten F, G und H können zwischen 0,5 und 10 liegen. Bei der konkaven Rückseite kann der Krümmungsradius r am Scheitel zwischen 6,5 und 9,0 liegen, und der Wert e, welcher die Exzentrizität am Scheitel darstellt, kann zwischen 0,0 und 1, 2 liegen, und die Koeffizienten A, B und C können zwischen -10,0 und 10,0 liegen, und die Exponenten F, G und H können zwischen 0,5 und 10 liegen. Mit den folgenden Parametern, welche für die konvexe Vorderseite verwendet werden, das heißt, r = 6,9, e = 0,685, A = -0,011, B = 0,017, C = -0,0035, F = 1,6, G = 1,85, H = 2,4, und den folgenden Parametern, welche für die konkave Rückseite verwendet werden, das heißt, r = 7,7, e = 0,55, A = 0,023,B = -0,018, C = 0,002, F = 2,5, G = 2,8, H = 3,7 ergeben diese Flächen einen Aufbau eines Kontaktelemente, welches in idealer Weise für eine Linse geeignet ist, die entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
Auf der Grundlage der Werte r, e, A, B, C, F, G und H aus dem vorstehend beschriebenen Beispiel für die konkave Rückseite wird in der Fig. 3 eine graphische Darstellung der Krümmungsradien am Scheitel der konvexen Vorderseite gegenüber den entsprechenden Werten von e der Exzentrizität für die torische konvexe Vorderseite gezeigt. Die entsprechenden Werte von A, B, C, F, G und H für den Bereich der Werte von r sind in Abstufungen von 0,4 mm in der nachstehenden Tabelle I angegeben. TABELLE I
Der Durchmesser der konvexen Vorderseite kann zwischen 6 bis 16 mm liegen, während der Durchmesser der konkaven Rückseite variiert werden kann, und bevorzugt etwa 12,0 mm beträgt. Ein peripherer Abschnitt des Kontaktelementes auf der konkaven Rückseite kann eine zweite periphere Krümmung enthalten und eine Gesamtbreite von bis zu 17 mm haben, wobei ein Durchmesser von 15,5 mm als bevorzugt angesehen wird. Die Dicke des Zentrums des Kontaktelementes kann zwischen 1,5 mm bis 10 mm liegen.
In den Fig. 4 und 5 ist eine alternative Ausführungsart des Kontaktelementes dargestellt, welches die seitliche Verschiebung der Linse auf der Hornhaut des untersuchten Auges erleichtert und zusätzliche Vorteile bietet. In der Fig. 4 enthält das Gerät 100 mindestens ein vorderes Linsenelement 102, sowie ein Kontaktlinsenelement 104, das mit einer torischen konkaven Rückseite 106 ausgestattet ist. Die konkave Rückseite 106 des Kontaktelementes 104 ist so gestaltet, daß sie eng an dem torischen Profil über den größten Teil der Hornhaut 108 des untersuchten Auges anliegt. Die konkave Rückseite 106 des Kontaktelementes 104 ist langgestreckt, wobei die Krümmung zwischen dem Scheitel und der Peripherie der Linse abnimmt. Wie unter der Bezugsnummer 112 zu erkennen ist, kann es zweckmäßig sein, die periphere Neigung der Fläche so abzuflachen, daß sie gleich oder kleiner als die Neigung einer üblichen Hornhaut mit einem entsprechenden Durchmesser ist. Wenn die Fläche so geformt ist, funktioniert das Gerät, wie vorstehend beschrieben, um ein bündelndes Linsensystem für die Übertragung von Licht aus einer Lichtquelle auf den Augenhintergrund herzustellen und ein von Aberrationen freies breites Sichtfeld des Augenhintergrundes zu ermöglichen, wenn sich das Gerät an der Bezugsnummer 114 auf der Achse der Hornhaut des Auges befindet.
Außerdem ermöglicht die torische Kontaktfläche des Kontaktelementes 104 eine seitliche Verschiebung des Gerätes 100 auf der Oberfläche der Hornhaut mit einer lokalen minimalen Auflage an der Peripherie dieser Hornhaut. Wie man in der Fig. 5 erkennen kann, ist eine seitliche Verschiebung des Gerätes 100 gegen die Achse 116 möglich, ohne daß eine übermäßige lokale Auflage auf der Oberfläche der Hornhaut 108 des untersuchten Auges eintritt. Man kann ebenfalls erkennen, daß die torische Oberfläche 106 während der seitlichen Verschiebung in engem Kontakt mit der Hornhaut verbleibt. Die torische Oberfläche 106 des Kontaktelementes 104 sorgt auch dafür, daß die Rückhaltung von Bläschen zwischen dem Kontaktelement und der Hornhaut des Auges vermieden wird, was als ein generelles Problem bei bekannten Linsensystemen gilt.
Eine alternative Ausführungsart des Kontaktlinsensystems für die indirekte Ophthalmoskopie nach der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 6 dargestellt, in dem das Gerät 150 ein Gehäuse 152 aufweist, welches als Mittel dient, um ein Kontaktlinsenelement 154 mit mindestens einem vorderen Linsenelement 156 in geeignetem Verhältnis miteinander zu verbinden und untereinander zu befestigen, um ein räumliches Bild des Augenhintergrundes herzustellen und die Lichtstrahlen für die Beleuchtung des Augenhintergrundes in ähnlicher Weise zu bündeln, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Das die Linse enthaltende Gehäuse 152 ermöglicht eine manuelle Betätigung des Gerätes, wenn es an das Auge des Patienten angelegt wird, um dadurch dem Arzt die Untersuchung des Augenhintergrundes zu vereinfachen. Das Kontaktlinsenelement 154 in dieser Ausführungsart kann, falls gewünscht, eine torische Vorderseite 158 aufweisen, und ebenfalls eine torische Rückseite 160 enthalten, welche weitgehend an die Vorderseite einer üblichen Hornhaut angepaßt ist. Auch hier können sowohl die Vorderseite, als auch die Rückseite des Kontaktlinsenelementes 154 durch das Polynom definiert werden, welches in Bezug auf die in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsart angegeben worden ist. In gleicher Weise kann das bikonvexe vordere Linsenelement 156 mit Flächen versehen werden, von denen nur die eine Seite oder aber beide Seiten torisch gestaltet sind. Die torische Gestaltung der Oberflächen des vorderen Elementes 156 kann dazu beitragen, daß mögliche Aberrationen auf ein Mindestmaß begrenzt werden, um ein Bild herzustellen, welches weitgehend frei von Aberrationen ist, wie zum Beispiel Bildkrümmungen, seitlichem Astigmatismus und Verzerrungen, wie bereits weiter oben erwähnt, können nur die eine Seite oder aber beide Seiten des vorderen Linsenelementes 156 kugelförmig gestaltet werden, sie können aber auch mit torischen Flächen auf der Kontaktlinse oder zusätzlichen Linsenelementen des Systems kombiniert werden, um eine übermäßige periphere Krafterzeugung und die damit verbundenen optischen Aberrationen zu vermeiden.
In dieser Ausführungsart der Erfindung enthält das Gerät 150 ein Umkehrprisma 162, welches die bekannte Konfiguration eines Pechan-Prismas haben kann, das zwei Prismen 164 und 166 aufweist, die gemeinsam so arbeiten, daß sie das umgekehrte Bild des Augenhintergrundes, welches durch die Bildlinse 154 und das vordere Linsenelement 156 erzeugt wird, wieder aufrichten. In dieser Ausführungsart kann das Sichtfeld, welches durch das Gerät 150 erreicht werden kann, durch das Umkehrprisma 162 so begrenzt werden, daß es sich als zweckmäßig erweisen kann, das durch dieses Gerät erreichbare Sichtfeld zu maximieren. Für die Erreichung des gewünschten Sichtfeldes können die Bildlinsen, welche die Kontaktlinsenelemente 154 und mindestens ein vorderes Linsenelement 156 enthalten, eine extrem hohe positive Brechkraft haben, um dadurch ausreichende Eigenschaften der Lichtbündelung zu gewährleisten, die ein extrem breites Sichtfeld des Systems herstellen, während gleichzeitig optimale Eigenschaften der Lichtbündelung und Bildherstellung gewährleistet sind.
Als Beispiel kann in dieser Ausführungsart das Kontaktlinsenelement 154 eine relativ dünne Konfiguration mit geringer Kraft haben, die zum Beispiel zwischen 0 und 30 Dioptrin od. dgl. liegt. In Verbindung mit einem Kontaktlinsenelement dieser Art kann das vordere Linsenelement 156 ein Linsenelement hoher Leistung sein, wie zum Beispiel eine Linse mit 160 bis 180 Dioptrin. Die Kontaktlinse 154 und das vordere Linsenelement 156 in Kombination können dann dazu beitragen, daß die erforderliche Brechkraft erzeugt wird, um das gewünschte Sichtfeld zu erzeugen. Man kann erkennen, daß die spezifische Konfiguration sowohl des Kontaktlinsenelementes 154 als auch der vorderen Linse 156 oder zusätzlicher vorderer Linsenelemente nur in Verbindung dieser Elemente gestaltet werden muß, um die entsprechenden Eigenschaften der Lichtbündelung zu gewährleisten, welche notwendig sind, um das optimale Sichtfeld in dem System zu erreichen, und sie können entsprechend variiert werden. Wenn Linsen hoher Leistung eingesetzt werden, wie dies in dieser Ausführungsart gezeigt ist, wird der relative Abstand zwischen dem Kontaktlinsenelement und den einzelnen vorderen Linsenelementen 156 selbstverständlich so gewählt, daß die Linsenelemente koaxial zu dem Auge und senkrecht zu dem optischen Pfad liegen, und untereinander im Abstand angeordnet sind, um so in geeigneter Weise das räumliche Bild in einer Bildebene zu erzeugen, welche vor den Linsenelementen liegt. Die durch die Linsenelemente des Gerätes 150 erzeugte Abbildung ist ein wirkliches Bild, das weitgehend frei von Aberrationen ist, das jedoch ein umgekehrtes Bild darstellt, welches für verschiedene Untersuchungen oder chirurgische Praktiken ungeeignet ist. Das Umkehrprisma 162 kann daher das umgekehrte Bild aufrichten, welches von dem Linsensystem des Gerätes 150 erzeugt wurde, ohne die Qualität des von dem System erzeugten Bildes zu verschlechtern. Es kann dann eine Betrachtung des aufrechten Bildes erfolgen, welches von dem Gerät 150 unter Verwendung eines Ophthalmoskops oder eines Biomikroskops mit einer Spaltlampe erzeugt wurde, wobei das erzeugte Bild dadurch fokussiert wird, daß der Kopf eines Biomikroskops so positioniert wird, daß das aufrechte Bild betrachtet werden kann, welches weitgehend in der Ebene einer Fläche hergestellt worden ist, die innerhalb der Struktur des Bildumkehrprismas 162 liegt.
In der Fig. 7 ist der Lichtpfad durch das optische Gerät 150 für die Erzeugung eines aufrechten räumlichen Bildes des Augenhintergrundes in größeren Einzelheiten gezeigt. Nach der Beleuchtung des Hintergrundes 170 des Auges 168 werden homozentrische Bündel divergierender Lichtstrahlen aus Punkten in dem beleuchteten Augenhintergrund durch die Pupille des Auges so geleitet, daß sie aus der Hornhaut als homoznetrische Lichtbündel austreten können. Ein Beispiel des homozentrischen Bündels von parallelen Lichtstrahlen ist ab einem einzigen Punkt 172 auf dem Hintergrund 170 des Auges 168 gezeigt, man muß jedoch wissen, daß eine große Anzahl von homozentrischen Bündeln paralleler Lichtstrahlen von dem Augenhintergrund 170 ausgehen können. Die von der Hornhaut ausgesendeten Lichtstrahlen treffen auf die Rückseite des Kontaktlinsenelements 154 auf und werden von ihr gebrochen, wenn das Kontaktlinsenelement 154 eine positive Brechkraft hat. Nach der Ausstrahlung aus dem Linsenelement treffen die Lichtstrahlen auf das vordere Linsenelement 156 auf, von dem sie weiter gebrochen werden, um ein umgekehrtes wirkliches Bild des Augenhintergrundes in der vorderen Fokussierebene des vorderen Linsenelementes 156 herzustellen. Das umgekehrte Bild wird an das Bildumkehrprisma 162 geleitet, welches die Elemente 164 und 166 enthält.
In der in diesen Figuren gezeigten Ausführungsart wird ein Pechan-Prisma eingesetzt, in dem die Prismen 164 und 166 so konfiguriert sind, daß ein in ein Eingangsfenster 174 gelangendes Bild auf eine Fläche 176 des Prismenelementes 166 in einem Einfallswinkel so auftrifft, daß es von dieser Fläche am Bezugspunkt 178 reflektiert wird. Andere Seiten des Prismas, als die Seite 176 des Prismenelementes 166 können so verspiegelt werden, daß die von der Fläche 176 auftreffenden Lichtstrahlen 178 an die Fläche 176 in einem geeigneten Einfallswinkel zurückgeleitet werden, um die Fläche 176 des Prismenelementes 164 zu durchqueren. Das in das Prismenlement 164 eintretende Licht wird in einem Einfallswinkel an ein Ausgangsfenster 180 geleitet, der so beschaffen ist, daß es von der Fläche zurückreflektiert und gegen die Flächen des Prismenelementes 164 geleitet wird, in dem das Bild weitgehend so aufgerichtet wird, daß es auf die Fläche 182 des Prismenelementes 164 in einem Einfallswinkel so auftrifft, daß es durch das Ausgangsfenster 180 zu dem Biomikroskop für die Betrachtung reflektiert werden kann. Die aufrichtende Natur der in der Figur dargestellten Prismenstruktur erzeugt auf diese Weise das gewünschte aufrechte räumliche Bild des Augenhintergrundes, ohne die Qualität des hergestellten Bildes wesentlich zu verschlechtern.
In den Fig. 8 und 9 sind alternative Ausführungsarten des in der Fig. 6 dargestellten Gerätes gezeigt, um mit Hilfe dieses Gerätes ein extrem weites Sichtfeld zu erzeugen. Es wurde festgestellt, daß bei Verwendung eines Bildumkehrprismas, wie zum Beispiel eines in diesem Ausführungsbeispiel des Gerätes gezeigten Pechan-Prisma, das Sichtfeld auf diese Weise eingeschränkt werden kann. Wenn die aus dem Augenhintergrund austretenden homozentrischen Bündel der parallelen Lichtstrahlen an das Bildumkehrprisma geleitet werden, werden nur solche Lichtstrahlen, welche korrekt auf die reflektierenden Flächen der Prismenstruktur einfallen, aufgerichtet und an das Biomikroskop weitergeleitet. Um die Untersuchung des Augenhintergrundes mit Hilfe des Biomikroskops zu verbessern und zu vereinfachen, kann es erforderlich sein, den aus der Struktur des Bildumkehrprismas austretenden Bündeln von Lichtstrahlen eine zusätzliche Divergenz zu verleihen, um die Bildgröße noch besser zu simulieren, welche üblicherweise mit Hilfe eines indirekten opththalmoskopischen Gerätes erreicht wird. Zu diesem Zweck kann das Gerät 150 mit einem weiteren Linsenelement 190 mit einer negativ geladenen sichelförmigen Fläche 192 ausgestattet sein, welche den homozentrischen Bündeln von Lichtstrahlen, die aus dem Prismenelement 164 durch das Ausgangsfenster 180 austreten, eine zusätzliche Divergenz zu verleihen. Die Hinzufügung einer negativen Brechkraft in dem System sorgt dafür, daß das hergestellte aufrechte räumliche Bild des Augenhintergrundes leicht vergrößert wird, und vergrößert außerdem den Arbeitsabstand gegenüber dem Biomikroskop, um das hergestellte räumliche Bild von dem Gerät 150 weiter an das Biomikroskop zu bewegen. Auf diese Weise ist der untersuchende Arzt nicht gezwungen, den Kopf des Biomikroskops in unmittelbare Nähe des Gerätes 150 und damit des zu untersuchenden Patienten zu bringen, um dadurch dem Patienten durch die unmittelbare Nähe des Biomikroskops ein eventuelles Unbehagen zu vermeiden. Wie man in der Fig. 9 erkennen kann, kann eine alternative Ausführungsart, mit deren Hilfe das gleiche Ziel erreicht werden kann, dadurch hergestellt werden, daß das Ausgangsfenster 180 des Prismas 164 so bearbeitet wird, daß es eine sichelförmige Gestalt mit einer negativen Brechkraft hat, welche den daraus austretenden Bündeln homozentrischer Lichtstrahlen eine zusätzliche Divergenz verleiht. Die Auswirkung dieser Bearbeitung des Ausgangsfensters 180 muß selbstverständlich bei den umkehrenden Merkmalen der Prismenstruktur 162 berücksichtigt werden, um dadurch die entsprechende Funktion des Gerätes zu gewährleisten.
Bei Verwendung der in dieser Ausführungsart gezeigten Struktur des Bildumkehrprismas erhöht dieses Bildumkehrprisma die Wahrscheinlichkeit, daß Reflexionen entstehen können, welche eine genaue Betrachtung des hergestellten Bildes mittels eines Biomikroskops behindern. Bei normaler Verwendung eines indirekten Ophthalmoskops oder eines Biomikroskops mit einer Spaltlampe ist die Lichtquelle für die Beleuchtung an das Biomikroskop angeschlossen, wobei die Beleuchtung von einer Stelle an das zu untersuchende Auge geleitet wird, die in der Nähe des Kopfes des Mikroskops liegt. Auf diese Weise wird das Licht durch das erfindungsgemäße Gerät so geleitet, daß es wunschgemäß auf dem Augenhintergrund gebündelt wird, wie es für die richtige Beleuchtung des Augenhintergrundes notwendig ist. Dadurch entsteht das Problem, daß die Lichtquelle des Biomikroskops innerhalb des Bildumkehrprismas Reflexionen erzeugen könnte, die möglichst vermieden werden sollten. Es sind bereits verschiedene andere Beleuchtungstechniken bekannt und sind bisher auch verwendet worden, wie zum Beispiel Techniken der Durchleuchtung, bei denen das Licht durch die Lederhaut geleitet wird, welche das Licht für die allgemeine Beleuchtung des Inneren des Auges diffundiert. Unter normalen Umständen gewährleistet die Technik der Durchleuchtung nicht die gewünschte starke Beleuchtung des Augenhintergrundes oder anderer Teile des Auges, um mit Hilfe des erfindungsgemäßen indirekten Ophthalmoskops ein helles räumliches Bild herzustellen. Alternativ wird bei der Technik der endogenen Beleuchtung eine Lichtquelle eingesetzt, wie zum Beispiel ein an eine Lichtquelle angeschlossener Strang oder ein Bündel optischer Fasern, die chirurgisch in das Auge implantiert worden sind, um das jeweilige Licht im Rahmen einer indirekten Ophthalmoskopie direkt auf den Augenhintergrund zu leiten. Bei der Technik der endogenen Beleuchtung, welche üblicherweise für die Vitrektomie eingesetzt wird, durchquert das Licht nicht das indirekte Ophthalmoskop und daher können auch keine Reflexionen entstehen. Das Gerät arbeitet dann nur als eine Vorrichtung für die Erzeugung eines Bildes und stellt ein scharfes Bild des Augenhintergrundes her, welches in keiner Weise durch Reflexionen beeinträchtigt wird. Obwohl endogene Beleuchtungstechniken eindeutig die Erzeugung von Reflexionen in dem indirekten Ophthalmoskop vermeiden, ist die Notwendigkeit, die Lichtquelle chirurgisch in das Auge zu implantieren, in vielen Fällen nicht wünschenswert.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein damit verbundenes getrenntes Beleuchtungssystem vorzusehen, mit dessen Hilfe die Erzeugung von Reflexionen in dem indirekten Ophthalmoskop reduziert werden. Wie man in der Fig. 10 erkennen kann, enthält das indirekte Ophthalmoskop 150 eine getrennte Beleuchtungsvorrichtung 200, welche eine Lichtquelle 202 und eine Kollektivlinse 204 aufweist, die das von der Lichtquelle 202 abgestrahlte Licht an dem Einlaßende eines Stranges oder Bündels 206 von optischen Fasern bündelt. Das gegenüberliegende Ende des optischen Faserstranges 206 erstreckt sich durch das Gehäuse 152 des indirekten Ophthalmoskops und wird an einer Stelle befestigt, welche in der Nähe des Prismenelementes 166 der Struktur des Bildumkehrprismas 162 liegt. Die verspiegelte Seite des Prismenelementes 166 kann einen spiegellosen Teil an der Position des Endes des optischen Faserkabels aufweisen, so daß Licht in das Prismenelement 166 eingeleitet werden kann, das auf den Augenhintergrund gerichtet wird. Wie man in der Fig. 11 erkennen kann, gelangt das Licht aus dem optischen Faserbündel 206 an einer seiner Seiten in das Prismenelement 166 durch einen an dieser Seite nicht verspiegelten Teil, von wo aus es an die gegenüberliegende Seite des Prismenelementes 166 geleitet und dann gegen das Eingangsfenster 174 des Prismenelementes 166 reflektiert wird. Das Licht durchquert dann das vordere Linsenelement 156, in dem es so gebündelt wird, daß es auf das Kontaktlinsenelement 154 auftreffen und von da aus weiter auf den Augenhintergrund geleitet werden kann, wie dies in der Fig. 7 zu sehen ist. Es versteht sich, daß eine Vielzahl von optischen Faserbündeln 206 vorgesehen werden kann, um Licht in das Prismenelement 166 an verschiedenen Stellen einzuleiten, um dadurch eine vollkommene Beleuchtung des Augenhintergrundes zu ermöglichen, während Reflexionen, welche durch die Oberflächen des Prismas 162 erzeugt werden, auf ein Mindestmaß reduziert werden. Zum Beispiel kann die Beleuchtung an der Vorderseite des Prismenelementes 166 oder an anderen vergleichbaren Stellen eingeleitet werden, um das Licht so zu leiten, daß das aus dem Eingangsfenster 174 des Prismenelementes 166 austretende Licht auf die Linsen des indirekten Ophthalmoskops auftreffen kann. Dadurch werden Reflexionen auf ein Mindestmaß reduziert, da die Einleitung des Lichtes in das Prisma 162 außerhalb der Achse der Sehrichtung durch das Biomikroskop erfolgt, wodurch die Diffusion des Lichtes gegenüber dem Kopf des Mikroskops deutlich reduziert werden kann.
In der Fig. 12 ist eine alternative Ausführungsart eines erfindungsgemäßen indirekten Ophthalmoskops für die Herstellung eines aufrechten Bildes dargestellt. Das Gerät 210 kann auch in diesem Fall ein Kontaktlinsenelement 212 und mindestens ein vorderes Linsenelement 214 enthalten, in dem homozentrische Bündel divergierender Lichtstrahlen von Punkten, wie zum Beispiel dem Punkt 216 des beleuchteten Augenhintergrundes auf die Linsenelemente 212 und 214 auftreffen und gebündelt werden, um ein umgekehrtes Bild des Augenhintergrundes herzustellen. Das aus den Bildlinsen 212 und 214 austretende Licht wird dann in das Eingangsfenster 218 eines ersten Porro-Prismas 220 geleitet, das ein schmales rechtwinkliges Prisma ist. Daher reflektiert das erste Prismenelement 220 das einfallende Licht von einer ersten winkligen Fläche gegenüber dem Eingangsfenster 218 an eine zweite winklige Fläche, um dieses Licht aus dem gegenüberliegenden Ende des Eingangsfensters 218 zu leiten, wie dies in der Fig. 12 gezeigt ist. Ein zweites Prismenelement 222, welches ein identisches Porro-Prisma sein kann, ist in einem Winkel von 90º gegenüber dem Prismenelement 220 so angeordnet, daß es das Licht aufnehmen kann, welches aus dem ersten Prismenelement 220 an einem Eingangsfenster 224 austritt, von wo es wieder von gegenüberliegenden winkligen Flächen reflektiert wird, um aus dem zweiten Prismenelement 222 am gegenüberliegenden Ende der Eingangsfensters 224 auszutreten und an das Biomikroskop zu gelangen. Das durch die Bildlinsen 212 und 214 erzeugte Bild des Augenhintergrundes wird auf diese Weise mittels der Kombination der ersten und zweiten Porro-Prismen 220 und 222 in bekannter Weise aufgerichtet und umgekehrt. Das Bild kann mit Hilfe des Biomikroskops gesehen werden, welches gegenüber der tatsächlichen Lage des Auges versetzt ist, jedoch ein aufrechtes Bild liefert, bei dem der Kopf des Mikroskops nur angehoben werden muß, um das Bild zu betrachten. Die beiden in dieser Ausführungsart eingesetzten Porro-Prismen verschlechtern nicht das Bild, welches durch die Bildlinsen 212 und 214 erzeugt worden ist. Es versteht sich, daß verschiedene Arten von Prismen verwendet werden können, um ein gerades aufrechtes Bild des Augenhintergrundes herzustellen, welches für den dargestellten Augenhintergrund repräsentativ ist. Auch hier ist es möglich, die Prismenelemente mit Mitteln auszustatten, mit deren Hilfe eine zusätzliche Divergenz erreicht werden kann, oder aber es können auch separate Linsen vorgesehen werden, um den das Bild formenden Lichtstrahlen eine zusätzliche Divergenz zu verleihen, um dadurch die Betrachtung des Bildes mit Hilfe des indirekten Ophthalmoskops oder des Spaltlampenbiomikroskops zu vereinfachen.
Weiterhin versteht sich, daß in den beiden in den Fig. 6 und 11 dargestellten Ausführungsarten die Bildlinsen auch in anderer Weise angeordnet werden können, als dies in diesen Figuren dargestellt ist. Zum Beispiel kann das vordere Linsenelement des Gerätes vor der Struktur des Bildumkehrprismas oder zwischen den Prismenelementen angeordnet werden, um eine vergleichbare Bündelung der divergierenden Bündel der Lichtstrahlen zu erreichen, und dadurch ein klares und von Aberrationen freies Abbild des Augenhintergrundes herzustellen.
Als nächstes wird in den Fig. 13 und 14 ein verkleinertes indirektes Ophthtalmoskop 230 gezeigt, welches auf die Hornhaut eines Auges 232 aufgesetzt werden kann um, wie gewünscht, ein räumliches Bild des Augenhintergrundes 234 herzustellen. In dieser Ausführungsart ist das Gerät 230 so ausgelegt, daß es in einen Ring für die Vitrektomie 236 eingesetzt werden kann, welcher üblicherweise bei chirurgischen Verfahren für die Vitrektomie eingesetzt wird. Dieser Ring für die Vitrektomie 236 enthält einen Flanschteil 238, welcher mit Hilfe von darin vorgesehenen Öffnungen 240 direkt auf die Oberfläche der Hornhaut aufgesetzt werden kann. Das indirekte Ophthalmoskop 230 enthält ein Gehäuse 242 mit einem Durchmesser, der etwas geringer ist, als der Durchmesser des Ringteils 244 des Vitrektomieringes 236. Auf diese Weise kann das Gehäuse 242 in den Ringteil 244 gleiten, um an dem Auge 232 gehalten zu werden. Das Gerät 230 kann ein Kontaktlinsenelement 246 enthalten, und wird zweckmäßigerweise direkt mit dem Gehäuse 242 vergegossen, es kann jedoch auch als getrenntes Linsenelement vorgesehen werden. Das Kontaktlinsenelement 246 enthält eine Rückseite, welche mit der Hornhaut des Auges in Berührung steht, wenn sie für die Vitrektomiering 236 eingesetzt wird und kann in dieser Position ohne weitere Handhabung durch den untersuchenden Arzt gehalten werden. Das Gerät 230 kann weiterhin mindestens ein vorderes Linsenelement 248 enthalten, welches dem vorstehend beschriebenen Linsenelement entspricht, mit der Ausnahme, daß, da das Gerät 230 in seinen Abmessungen deutlich kleiner ist, auch Linsenelemente mit einer entsprechend kleineren Größe erforderlich sein können. Um das gewünschte Sichtfeld zu erreichen, kann das vordere Linsenelement 248 eine Linse mit extrem hoher Kraft sein, wie zum Beispiel eine Linse mit 160 oder 180 Dioptrin mit kleinen Abmessungen, die jedoch ein weites Sichtfeld erzeugt. Auch hier können die Oberflächen sowohl des Kontaktlinsenelementes 246 als auch der vorderen Linsen torisch gestaltet werden, um mögliche Aberrationen auf ein Mindestmaß zu beschränken und ein klares von Aberrationen freies Bild des Augenhintergrundes herzustellen. Es versteht sich, daß sobald das Gerät 230 operativ angeordnet ist, wie dies in der Fig. 13 dargestellt ist, keine weitere Handhabung des Gerätes notwendig ist und seine Position in Verbindung mit dem Vitrektomiering 236 eingehalten werden kann.
In den Fig. 15 und 16 ist ein ähnliches verkleinertes indirektes Ophthalmoskop dargestellt wie in den Fig. 13 und 14. In dieser Ausführungsart ist das Gerät so gestaltet, daß es auf die Hornhaut des Auges aufgesetzt werden und dieser Position mit Hilfe eines großen Flanschbereiches 252 gehalten werden kann, welcher unter das Lid eines Auges reicht und durch dieses gehalten wird. Obwohl diese Ausführungsart des Gerätes bis zu einem gewissen Grad auf dem Auge schwimmen kann, wird dieser Flansch 252 weitgehend seine Position einhalten, ohne daß dafür eine manuelle Handhabung durch den untersuchenden Arzt notwendig wäre. Nach anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann dieses Gerät gleich dem Gerät sein, welches in Bezug auf die Fig. 13 und 14 bereits beschrieben worden ist. In den in den Fig. 13 bis 16 dargestellten Ausführungsarten ist das indirekte Ophthalmoskop ein Gerät, welches nicht von Hand gehalten wird, und dem untersuchenden Arzt einen höheren Freiheitsgrad ermöglicht, und ein geeignetes Sichtfeld herstellt, um die gesamte Netzhaut durch eine nicht erweiterte Pupille im Rahmen von Verfahren zu betrachten, wie zum Beispiel der Vitrektomie od. dgl. Diese Ausführungsarten des Geräts haben ein extrem leichtes Gewicht und können daher ihre Position auf dem untersuchten Auge in dem gewünschten Maß einhalten. In diesen Ausführungsarten kann, falls gewünscht, eine umkehrende oder aufrichtende Struktur eingesetzt werden, und solche Ausführungsarten können besonders für chirurgische Verfahren oder fotografische Techniken in geeigneter Weise verwendet werden.
In der Fig. 17 ist eine alternative Ausführungsart des Gerätes dargestellt, welches ein Kontaktlinsenelement 300 aufweist, das vorzugsweise eine torische Vorderseite aufweist, welche durch das vorstehend angegebene Polynom definiert wird. Die Rückseite der Kontaktlinse 300 kann ebenfalls torisch gestaltet werden, um sich an das Profil der torischen Hornhaut anzupassen, auf die sie aufgesetzt werden soll. In dieser Ausführungsart ist eine Reihe von vorderen Linsenelementen vorgesehen, die vorzugsweise die Korrektur von refraktiven Irrtümern unterstützen, um das gewünschte Bild und die vorsehend beschribenen Eigenschaften der Lichtbündelung zu erreichen. Ein erstes vorderes Linsenelement 302 kann eine bikonvexe oder plankonvexe Linse mit mindestens einer konvexen Seite aufweisen, welche die Vorderseite der Linse bildet. Ein zweites vorderes Linsenelement 304 kann von der gleichen Art sein, wie die Linse 302, mit der Ausnahme, daß mindestens eine der konvexen Flächen die Rückseite bildet, welche gegenüber der konvexen Fläche des Linsenelementes 302 liegt. Die konvexen Flächen der Linsenelemente 302 und 304 können kreisförmige Drehflächen sein, bei denen die Kombination der Linsenelemente 302 und 304 wesentliche korrektive Eigenschaften erzeugen. Die Kombination der Linsenelemente 302 und 304 kann die bekannte Konfiguration einer Ramsden-Linse aufweisen, welche in Augenteleskopen eingesetzt wird. Die Paare von Ramsden-Linsen wirken zusammen, um zum Teil kreisförmige Aberrationen zu verringern, welche durch deren Oberflächen verursacht werden können. Diese Konfiguration kann dann in Kombination mit einem torischen Kontaktelement die beschriebenen gewünschten Eigenschaften der Bündelung und Herstellung eines Bildes gewährleisten. Die Oberflächen der vorderen Linsenelemente 302 und 304 können ebenfalls, falls gewünscht, torisch gestaltet werden, um die optischen Eigenschaften des Gerätes noch weiter zu verbessern.
Das erfindungsgemäße Kontaktlinsensystem für die indirekte Ophthalmoskopie beinhaltet ein Linsensystem für die Lichtbündelung, sowie ein System für die Bildherstellung. Die Verwendung von positiv geladenen Linsenelementen, sowie die torischen Rotationsflächen ermöglichen eine deutliche Korrektur von optischen Aberrationen, seitlichem Astigmatismus und Bildkrümmungen in einem leicht einsetzbaren wirksamen System. Obwohl hier bevorzugte Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist es selbstverständlich, daß für den Fachmann verschiedene Abwandlungen erkenntlich sind, die von der vorliegenden Erfindung umfaßt werden, wie sie in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist.

Claims

1. Kontaktlinsensystem für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie, welches für die Untersuchung des Augenhintergrundes verwendet wird und folgendes enthält

eine Halterung (242) für das Befestigen und Positionieren einer Vielzahl von Linsen relativ zueinander, wobei diese Vielzahl von Linsen ein Kontaktlinsenelement (246) mit einer konkaven Rückseite und einer konvexen Innenfläche aufweist,

mindestens ein vorderes Linsenelement (248) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche,

wobei dieses Kontaktlinsenelement (246) und mindestens ein vorderes Linsenelement (248) relativ zueinander in der Halterung (242) positioniert und gehalten sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Halterung (242) so konstruiert ist, daß sie ein Positionieren des Kontaktlinsenelementes auf der Oberfläche der Hornhaut des zu untersuchenden Auges ermöglicht, wobei diese Position auf der Oberfläche der Hornhaut (236, 252) ohne manuelle Handhabung der Halterung (242) durch Einführen in einen Ring (244) eingehalten wird, welcher einen Flanschteil (238) aufweist, der in radialer Richtung rund um den Umfang des Ringes verläuft, wobei dieser Flanschteil weitgehend mit der Oberfläche der Hornhaut des Auges übereinstimmt, und

bei dem das Linsenelement aus einer Beleuchtungsquelle abgegebene Lichtstrahlen bricht, um eine Abbildung der Lichtquelle auf dem Hintergrund eines untersuchten Auge herzustellen und Lichtstrahlen aufzufangen, welche von dem Hintergrund des Auges ausgestrahlt werden und dann die ausgestrahlten Lichtstrahlen zu brechen, um ein räumliches Bild des Augenhintergrundes herzustellen.

2. Gerät für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie für die Untersuchung des Augenhintergrundes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschteil (238) außerdem folgendes aufweist mindestens eine darin enthaltene Öffnung, um diesen Flanschteil direkt auf die Oberfläche der Hornhaut aufzusetzen.

3. Kontaktlinsensystem für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie, welches für die Untersuchung des Augenhintergrundes verwendet wird und folgendes enthält:

eine Halterung (250) für das Befestigen und Positionieren einer Vielzahl von Linsen relativ zueinander, wobei diese Vielzahl von Linsen ein Kontaktlinsenelement (246) mit einer konkaven Rückseite und einer konvexen Innenseite aufweist,

und mindestens ein vorderes Linsenelement (248) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche enthält,

wobei dieses Kontaktlinsenelement (246) und mindestens das eine vordere Linsenelement (248) relativ zueinander in der Halterung (250) positioniert und gehalten werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Halterung (250) so konstruiert ist, daß sie ein Positionieren des Kontaktlinsenelementes auf der Oberfläche der Hornhaut des zu untersuchenden Auges ermöglicht, wobei diese Position auf der Oberfläche der Hornhaut (236) ohne manuelle Handhabung der Halterung (250) mit Hilfe eines Flanschteils (252) eingehalten wird, welcher in radialer Richtung rund um den Umfang der Halterung (250) verläuft, wobei dieser Flanschteil weitgehend mit der Oberfläche der Hornhaut des Auges übereinstimmt und unter das Augenlid reicht und

bei dem das Linsenelement aus einer Beleuchtungsquelle abgegebene Lichtstrahlen bricht, um eine Abbildung der Lichtquelle auf dem Hintergrund eines untersuchten Auge herzustellen und Lichtstrahlen aufzufangen, welche von dem Hintergrund des Auges ausgestrahlt werden und dann die ausgestrahlten Lichtstrahlen bricht, um ein räumliches Bild des Augenhintergrundes herzustellen.

4. Kontaktlinsensystem nach einem der vorausgegangenen Ansprüche für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie, welches für die Untersuchung des Augenhintergrundes verwendet wird und folgendes enthält:

eine Halterung (250) für das Befestigen und Positionieren einer Vielzahl von Linsen relativ zueinander,

wobei diese Vielzahl von Linsen ein Kontaktlinsenelement (300) mit einer konkaven Rückseite und einer konvexen Innenseite aufweist, und die konvexe Vorderseite der Kontaktlinse als torische Drehfläche ausgebildet ist, welche durch das nachstehend angegebene Polynom definiert wird:

Y = (2rx + (e² - 1)X²)½ + AxF + BxG + CxH

darin ist r der Krümmungsradius am Scheitel, e ist die Exzentrizität am Scheitel und x ist der Abstand zwischen dem Scheitel der Oberfläche entlang ihrer Rotationsachse, A, B und C sind konstante Koeffizienten, und F, G und H sind konstante Exponenten,

mindestens ein vorderes Linsenelement (302) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche vorgesehen ist,

wobei dieses Kontaktlinsenelement und das mindestens eine vordere Linsenelement relativ zueinander so positioniert sind, daß sie die aus einem Beleuchtungssystem abgegebenen Lichtstrahlen brechen können, um eine Abbildung der Lichtquelle auf dem Hintergrund eines untersuchten Auges herzustellen und Lichtstrahlen zu bündeln, welche von dem Hintergrund des Auges ausgestrahlt werden und die ausgestrahlten Lichtstrahlen zu brechen, um ein räumliches Bild des Augenhintergrundes herzustellen.

5. Kontaktlinsensystem für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei dieser vorderen Linsenelemente (302, 304) vorgesehen sind, die jeweils mindestens eine konvexe Drehfläche aufweisen, wobei diese mindestens eine konvexe Oberfläche jedes der vorderen Linsenelemente eine kreisförmige Drehfläche ist, und diese mindestens eine konvexe Oberfläche jedes der vorderen Elemente eine kreisförmige Drehfläche bildet, wobei diese mindestens zwei vorderen Linsenelemente (302, 304) die Konfiguration einer Ramsden-Linse haben, welche auftretende sphärische Aberrationen der einzelnen kreisförmigen Oberflächen jedes der vorderen Linsenelemente korrigieren kann.

6. Kontaktlinsensystem für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der vorderen Linsenelemente (302, 304) vorgesehen sind, die jeweils mindestens eine konvexe Oberfläche aufweisen, wobei diese mindestens eine konvexe Oberfläche der jeweiligen vorderen Linsenelemente eine torische Drehfläche ist, welche durch das vorgenannte Polynom definiert wird.

7. Kontaktlinsensystem für die indirekte diagnostische Ophthalmoskopie nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der vorderen Linsenelemente (302, 304) vorgesehen sind, die jeweils mindestens eine konvexe Oberfläche aufweisen, und diese mindestens eine konvexe Oberfläche jedes der vorderen Linsenelemente an das andere vordere Linsenelement angrenzt.