FI126159B - Tutkimusinstrumentti - Google Patents

Description

Tutkimusinstrumentti

Keksinnön ala Tämän keksinnön esimerkinomaiset ja ei-rajoittavat suoritusmuodot koskevat yleisesti silmän tutkimusinstrumenttia.

Tausta

Silmänpohjakameran optinen suunnittelu sisältää useita haasteellisia vaatimuksia: Kuvan tulee olla terävä ja tasaisesti valaistu kirkkaudella, joka on riittävä voittamaan kohinan detektiossa. Näkökentän tulee olla riittävän leveä, jotta verkkokalvosta saataisiin tallennettua suuri osuus. Kuvassa ei saa olla häikäisyä. Erityisesti heijastukset silmänpohjakameran linsseistä, silmän sarveiskalvosta ja mykiöstä helposti pilaavat kuvan laadun. On myös toivottavaa, että kuvantaminen olisi mahdollista laajentamattomin pupillein, eli non-mydriaattisesti. Edullisesti laitteen tulisi mahdollistaa kädessä pidettävä toiminta. Lopuksi laitteen tulee olla kompakti ja helppo kohdistaa silmän kanssa kuvantamisen aikana, ja työskentelyetäisyyden täytyy olla riittävän pitkä.

Hyvää oftalmoskooppia on kyllä yritetty rakentaa. Tunnetussa tekniikassa heijastuksiin liittyviä ongelmia on tyypillisesti yritetty ratkaista käyttämällä mustatäpläkonjugaattimenetelmää yhdessä valaisulle ja kuvantamiselle yhteisten sopivasti muotoiltujen linssimuotojen kanssa. Ne kuitenkin huonontavat kuvan laatua aberraatioita lisäämällä tai rajoittavat käyttökelpoista näkökenttää. Näin ollen on olemassa selvä tarve kunnolliselle oftalmoskoopille.

Yhteenveto

Seuraavassa esitetään keksinnön yksinkertaistettu yhteenveto keksinnön joidenkin aspektien olennaiseksi ymmärtämiseksi. Tämä yhteenveto ei ole kattava yleiskatsaus keksinnöstä.

Keksinnön eräs aspekti koskee laitteistoa silmän kuvantamiseksi, joka laitteisto käsittää: valaisuyksikön, säteenjakajan, objektiivin, välityslinssi-järjestelmän ja kamerayksikön; valaisuyksikkö käsittää optisen säteilyn lähteen ja valaisuyksikkö on konfiguroitu kohdistamaan lähteen optista säteilyä valaisuyksikön lähtöpupillista säteenjakajaan; säteenjakaja on konfiguroitu kohdistamaan optista säteilyä objektiiviin, valaisuyksikkö on konfiguroitu valaisemaan silmän verkkokalvoa optisella säteilyllä ja objektiivi on konfiguroitu muodostamaan todellinen välikuva verkkokalvosta objektiivin ja kamerayksikön välissä verkkokalvosta heijastuneella optisella säteilyllä, missä valaisuyksikön lähtöpupillin tosikuva ja kamerayksikön tulopupillin tosikuva ovat muodostettavissa paikkaan, joka ulottuu silmän sarveiskalvosta mykiön takapintaan; sä-teenjakaja on konfiguroitu kohdistamaan optista säteilyä verkkokalvosta kame-rayksikköön, säteenjakaja on konfiguroitu poikkeuttamaan valaisusäteilyn kulkuradan ja kuvantamissäteilyn kulkuradan ennalta määritetysti lähtöpupillin ja tulopupillin kuvien päällekkäisyyden ehkäisemiseksi ainakin mykiössä; ja ka-merayksikkö käsittää detektoivan komponentin, jolloin välityslinssijärjestelmä on konfiguroitu muodostamaan tosikuva välikuvasta detektoivaan komponenttiin verkkokalvosta heijastuneella optisella säteilyllä esitettävää optista kuvaa varten.

Keksinnön eräs aspekti koskee menetelmää silmän kuvantamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: kohdistetaan lähteen optista säteilyä valaisuyksikön lähtöpupillista säteenjakajaan; kohdistetaan säteenjakajalla optista säteilyä objektiiviin valaisusäteilyn kulkuradalla, valaistaan silmän verkkokalvoa objektiivin läpi optisella säteilyllä tilassa, jossa valaisuyksikön lähtöpupillin tosikuva ja kamerayksikön tulopupillin tosikuva ovat muodostettavissa paikkaan, joka ulottuu silmän sarveiskalvosta mykiön takapintaan; muodostetaan objektiivin läpi todellinen välikuva verkkokalvosta objektiivin ja kamerayksikön välissä kuvantamissäteilyn kulkuradalla verkkokalvosta heijastuneella optisella säteilyllä; kohdistetaan säteenjakajalla optista säteilyä verkkokalvosta kamerayksikköön, poikkeutetaan säteenjakajalla valaisusäteilyn kulkurata ja kuvantamissäteilyn kulkurata ennalta määritetysti lähtöpupillin ja tulopupillin kuvien päällekkäisyyden ehkäisemiseksi ainakin mykiön pinnoilla; ja muodostetaan välityslinssijärjestelmällä tosikuva välikuvasta detektoivaan komponenttiin verkkokalvosta heijastuneella optisella säteilyllä esitettävää optista kuvaa varten.

Keksinnön muita suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Esillä oleva ratkaisu mahdollistaa silmän non-mydriaattisen kuvantamisen, jolloin saadaan häikäisyvapaita kuvia, joissa on kunnollinen näkökenttä.

Vaikka keksinnön useita eri aspekteja, suoritusmuotoja ja piirteitä on selostettu itsenäisesti, on ymmärrettävä, että keksinnön useiden eri aspektien, suoritusmuotojen ja piirteiden kaikki yhdistelmät ovat mahdollisia ja ne kuuluvat patenttivaatimuksissa esitetyn esillä olevan keksinnön suojapiiriin.

Piirustusten lyhyt kuvaus

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin esimerkinomaisten suoritusmuotojen avulla ja viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuviossa 1 on esitetty silmän tutkimusinstrumentin rakennetta;

Kuviossa 2 on esitetty silmän tutkimusinstrumentin vaihtoehtoinen konfiguraatio;

Kuviossa 3 on esitetty valaisusäteilyn akselin ja kuvantamissäteilyn akselin poikkeama;

Kuviossa 4 on esitetty optisen säteilyn kulkuratoja silmässä Gull-strand-periaatteen mukaan;

Kuviossa 5 on esitetty optisen säteilyn kulkuratoja Gullstrand-periaatteen edellytyksiä helpommilla edellytyksillä;

Kuviossa 6 on esitetty silmän pupilli, kun valaisu- ja kuvantamissä-teilyjen kulkuradat ovat toisistaan erillään ainoastaan mykiössä;

Kuvioissa 7-10 on esitetty joitakin kulkuratojen variaatioita;

Kuviossa 11 on esitetty valaisu-ja kuvantamissäteilyn kulkuratojen projektioita, jotka ovat suurempia kuin silmän pupilli;

Kuviossa 12 on esitetty esimerkki, jossa silmän pupilli on pieni;

Kuvioissa 13-14 on esitetty valaisusäteilyn ja kuvantamissäteilyn kulkuratojen projektioita silmän pupillilla;

Kuviossa 15 on esitetty kamerayksikkö, jossa on optisia toiminnolli- sia osia; ja

Kuvio 16 on vuokaavio menetelmästä.

Suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus

Esillä olevan keksinnön esimerkinomaisia suoritusmuotoja selostetaan nyt yksityiskohtaisemmin jäljempänä viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa on esitetty joitakin keksinnön suoritusmuotoja, mutta ei niitä kaikkia. Keksintö voidaan siis toteuttaa useissa eri muodoissa eikä sitä tule ymmärtää tässä esitettyihin suoritusmuotoihin rajoittuneeksi. Vaikka selityksessä voidaan useissa tekstin kohdissa viitata ”erääseen”, ”yhteen” tai ”joihinkin” suoritusmuotoihin, tämä ei välttämättä tarkoita sitä, että kussakin viitataan samaan suori-tusmuotoon/samoihin suoritusmuotoihin tai että jokin tietty piirre koskee vain jotain yksittäistä suoritusmuotoa. Eri suoritusmuotojen yksittäisiä piirteitä voidaan myös yhdistellä muiden suoritusmuotojen aikaansaamiseksi.

Kuviossa 1 on havainnollistettu esimerkkiä laitteiston, kuten silmän tutkimusinstrumentin, yksinkertaistetusta rakenteesta, jossa on esitetty ainoastaan joitakin elementtejä ja toiminnallisia kokonaisuuksia, joiden toteutus voi vaihdella. Tutkimusinstrumentti silmän kuvantamiseksi voi käsittää valaisuyksi-kön 100, säteenjakajan 102, objektiivin 104 ja kamerayksikön 106. Valaisuyk-sikkö 100 käsittää linssin tai linssejä 108 ja optisen säteilyn lähteen 110, joka puolestaan voi käsittää yhden tai useamman lähde-elementin. Valaisuyksikkö voi lähettää ainakin yhtä seuraavista: ultraviolettivaloa (noin 250 nm-400 nm), näkyvää valoa (noin 400 nm-700 nm), infrapunavaloa (noin 700 nm-1400 nm).

Valaisuyksikkö 100 voi kohdistaa lähteen 110 optista säteilyä va-laisuyksikön 100 lähtöpupillista 112 säteenjakajaan 102. Lähtöpupilli 112 on valaisuyksikön 100 fyysisen apertuurin kuva, jonka apertuurin jälkeen sijaitsevat optiset elementit ovat muodostaneet. Säteenjakaja 102 kohdistaa optista säteilyä objektiiviin 104 valaisusäteilyn kulkuradalla 134. Optisen säteilyn kulkurata voidaan määritellä volyyminä, jonka optinen säteily vie tilassa. Kulkuradan koko ja muoto riippuvat linssien ja muiden optisten elementtien ominaisuuksista. Silmä voi myös vaikuttaa kulkurataan. Kuviossa 1 säteenjakaja 102 heijastaa osan optisesta säteilystä kohti objektiivia 104.

Yleensä säteenjakaja heijastaa osan siihen kohdistuneesta optisesta säteilystä ja päästää jäljelle jäävän osan optisesta säteilystä lävitseen. Usein säteenjakaja jakaa optisen säteilyn säteen kahtia siten, että molemmilla säteillä on lähestulkoon sama voimakkuus, joka voi vaihdella muutamasta prosentista tai vähemmästä lähes 50 prosenttiin alkuperäisen jakamattoman säteen voimakkuudesta.

Eräässä suoritusmuodossa säteenjakaja 102 voi käsittää polarisaattorin. Säteenjakaja 102, jossa on polarisaattori, voi olla esimerkiksi polarisoiva säteenjakaja. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi voi olla yksi tai useampi polarisaattori sekä valaisusäteilyn että kuvantamissäteilyn polarisoimiseksi. Säteenjakajaan 102 liittyvä polarisaattori voi aikaansaada optisen säteilyn lineaarisen polarisoitumisen.

Objektiivi 104 voi käsittää yhden tai useamman linssin. Objektiivilla 104 voi olla suunniteltu ominaisuus muodostaa tosikuva valaisuyksikön 100 lähtöpupillista 112 paikkaan, joka ulottuu silmän 122 sarveiskalvosta 120 my-kiön 124 takapintaan 126, silmän 122 verkkokalvon 128 valaisemiseksi optisella säteilyllä, kun tutkimusinstrumentti siirretään työskentelyetäisyydelle silmäs tä. Vastaavasti objektiivilla 104 voi olla suunniteltu ominaisuus muodostaa to-sikuva kamerayksikön 106 tulopupillista 114 paikkaan, joka ulottuu silmän 122 sarveiskalvosta 120 mykiön 124 takapintaan 126, kun tutkimusinstrumentti siirretään työskentelyetäisyydelle silmästä. Valaiseva optinen säteily voi kulkea silmän pupillin 127 kautta edetessään verkkokalvolle 128. Vastaavasti detek-tiota kohti kulkeva kuvantava optinen säteily voi kulkea silmän pupillin 127 kautta.

Objektiivilla 104 voi olla myös suunniteltu ominaisuus muodostaa todellinen välikuva 130 verkkokalvosta 128 objektiivin 104 ja kamerayksikön 106 väliin kuvantamissäteilyn, joka on verkkokalvosta 128 heijastunutta optista säteilyä, kulkuradalla 132. Eräässä suoritusmuodossa todellinen välikuva 130 voi olla objektiivin 104 ja säteenjakajan 102 välissä.

Säteenjakaja 102 voi kohdistaa optista säteilyä verkkokalvosta 128 kamerayksikköön 106. Kuviossa 1 säteenjakaja 102 päästää osan optisesta säteilystä lävitseen kohti detektiota. Säteenjakaja 102 voi olla suunniteltu ja/tai asetettu siten, että säteenjakaja 102 poikkeuttaa valaisusäteilyn kulkuradan 134 ja kuvantamissäteilyn kulkuradan 132 toisistaan ennalta määritetysti. Poikkeama voi estää lähtöpupillin 112 ja tulopupillin 114 säteilyn kuvien ja/tai säteiden päällekkäisyyden ainakin mykiössä 124.

Säteenjakaja 102 voi sijaita objektiivin 104 ja välityslinssijärjestel-män 138 apertuurin 116 välissä. Säteenjakaja 102 voi sijaita välityslinssijärjes-telmän 138 tulopupillin 114 ja objektiivin 104 välissä. Tulopupilli on välityslinssi-järjestelmän 138 apertuurin 116 kuva, jonka ennen apertuuria 116 sijaitsevat optiset elementit ovat muodostaneet (projisoituna objektitilaan). Säteenjakaja 102 voi sijaita välikuvan 130 ja välityslinssijärjestelmän 138 välissä. Säteenjakaja 102 voi muodostaa poikkeaman valaisevan optisen säteilyn ja kuvantamissäteilyn välille. Eräs säteenjakajalle 102 mahdollinen paikka voi olla esimerkiksi optisesti välityslinssijärjestelmän 138 lähtöpupillin 114 ja välikuvan 130 puolivälissä. Välikuvan 130 ja säteenjakajan 102 välissä on hyvä olla etäisyyttä, jotta voidaan esimerkiksi välttää säteenjakajan 102 päälle laskeutuvaa pölyä, joka voi näkyä kuvissa.

Jos säteenjakaja 102 käsittää polarisaattorin, säteenjakajasta 102 objektiiviin 104 heijastuva optinen säteily polarisoituu. Tämän jälkeen polarisoitunut optinen säteily etenee silmän 122 verkkokalvolle 128 ja heijastuu verkkokalvosta 128. Koska verkkokalvon 128 pinta on optisesti karkea, polarisoitunut optinen säteily ainakin osittain depolarisoituu. Kun heijastunut optinen säteily osuu polarisoivaan säteenjakajaan 102, optisen säteilyn polarisoitunut osuus heijastuu säteenjakajasta 102 kohti valaisuyksikköä 100 tulematta detek-toiduksi. Osa heijastuneen optisen säteilyn depolarisoituneesta osuudesta kuitenkin etenee säteenjakajan 102 läpi kohti detektiota.

Polarisaatiosäteenjakajan lisäksi tai sen sijaan voidaan käyttää sä-teenjakajaa, jossa on esipolarisaattori 140 valaisusäteilyä varten ja jälkipolari-saattori 142 kuvantamissäteilyä varten. Esipolarisaattori 140 voi suorittaa lineaarista polarisaatiota valaisevalle optiselle säteilylle 134 ennen säteenjakajaa 102. Jälkipolarisaattori 142 voi myös olla lineaarinen polarisaattori, ja se voi olla ristiin asetetussa asemassa suhteessa esipolarisaattoriin 140, eli jälkipola-risaattorin 142 polarisaatioakseli on 90 astetta kääntyneenä suhteessa esipo-larisaattorin 140 polarisaatioakseliin. Tässä konfiguraatiossa mikään optinen säteily, jolla on lineaarinen polarisaatio ja joka kulkee esipolarisaattorin 140 kautta, ei pääse läpäisemään jälkipolarisaattoria 142. Näin ollen esimerkiksi heijastukset objektiivista 104 eivät pääse kulkemaan jälkipolarisaattorin 142 kautta eivätkä täten pääse etenemään detektoivalle komponentille 106. Osa verkkokalvosta 128 heijastuneesta depolarisoituneesta optisesta säteilystä voi kuitenkin kulkea jälkipolarisaattorin 142 kautta aina detektoivalle komponentille 106 asti.

Kamerayksikkö 106 käsittää detektoivan komponentin 136 ja voi käsittää välityslinssijärjestelmän 138. Välityslinssijärjestelmä 138 voi olla myös kamerayksiköstä 106 erillinen komponentti. Kamerayksikkö 106 voi olla integroitu detektoivan komponentin 136 ja välityslinssijärjestelmän 138 yhdistelmä siten, että kamerayksikkö 106 on kaupallinen tuote sinänsä. Kamerayksikkö 106 voi myös käsittää kuvankäsittely-yksikön 148 ja näytön 150 yhteisessä rungossa. Vaihtoehtoisesti kamerayksikkö 106 voi olla suunniteltu ja valmistettu tutkimusinstrumentille erityisistä erillisistä optisista komponenteista.

Välityslinssijärjestelmä 138 voi käsittää ainakin yhden linssin. Välityslinssijärjestelmä 138 voi muodostaa tosikuvan välikuvasta 130 detektoivalle komponentille 136 heijastuneella optisella säteilyllä. Detektoiva komponentti 136 voi käsittää useita pikseleitä, jotka voivat olla matriisin muodossa. Detektoivan komponentin 136 tarkoitus voi olla optisen kuvan muuntaminen sähköiseen muotoon. Detektoiva komponentti 136 voi kuitenkin olla myös valoku-vausfilmi optoelektronisen detektorin sijaan. Detektoiva komponentti 136 voi olla CCD-kenno (Charged-Coupled Device cell) tai CMOS-kenno (Complementary Metal Oxide Semiconductor cell). Kamerayksikkö 106 voi toimia kuten digitaalikamera. Sähköisessä muodossa olevaa kuvaa, yhtä tai useampaa pysäytyskuvaa tai videota voidaan käsitellä kuvankäsittely-yksikössä 148 ja tämän jälkeen esittää käyttäjälle tutkimusinstrumentin näytöllä 150. Kuvankäsittely-yksikkö 148 voi käsittää prosessorin ja muistin.

Kuviossa 2 on esitetty silmän tutkimuslaitteen vaihtoehtoinen konfiguraatio. Konfiguraatio vastaa muutoin kuvion 1 konfiguraatiota, mutta kame-rayksikkö 106 ja valaisuyksikkö 100 ovat vaihtaneet paikkaa. Jos säteenjakaja 102 käsittää polarisaattorin, säteenjakajan 102 kautta objektiiviin 102 kulkeva optinen säteily polarisoituu. Tämän jälkeen polarisoitunut optinen säteily ete-nee silmän 122 verkkokalvolle 128 ja heijastuu verkkokalvosta 128. Kun heijastunut optinen säteily osuu polarisoivaan säteenjakajaan 102, optisen säteilyn polarisoitunut osuus kulkee säteenjakajan 102 kautta kohti valaisuyksikköä 100. Heijastuneen optisen säteilyn depolarisoitunut osuus kuitenkin heijastuu säteenjakajasta 102 detektiota kohti.

Eräässä suoritusmuodossa, joka on myös esitetty kuviossa 2, pola-risaatiosäteenjakaja voidaan korvata ei-polarisaatiosäteenjakajalla, polarisaattorilla 144 ja neljännesaaltolevyllä 146. Polarisaattori 144 voi polarisoida va-laisusäteilyn 134 säteenjakajasta heijastumisen jälkeen. Neljännesaaltolevy 146 voi muuntaa lineaarisesti polarisoituneen valaisusäteilyn 134 ympyräpola-risoituneeksi. Optinen säteily osuu objektiiviin 104 ja sarveiskalvoon 120 ennen kuin se menee silmään 122. Detektoivaa komponenttia 106 kohti etenevän optisen säteilyn polarisaatio voidaan palauttaa ympyräpolarisoituneesta lineaarisesti polarisoituneeksi neljännesaaltolevyssä 146 toisella läpäisykerralla. Tällöin lineaarista polarisaatiota kuitenkin käännetään 90 astetta suhteessa va-laisusäteilyyn. Tällöin kuvantamissäteily 132 voi osua polarisaattoriin 144 uudestaan. Se osuus optisesta säteilystä, joka on säilyttänyt polarisaation, erityisesti heijastukset, ei voi kulkea polarisaattorin 144 läpi, koska optisen säteilyn polarisaatio on kääntynyt 90 astetta kokonaisuudessaan neljännesaaltolevyn toisen läpäisykerran jälkeen. Ainakin osa verkkokalvosta 128 heijastuneesta depolarisoituneesta optisesta säteilystä voi kuitenkin kulkea polarisaattorin 144 kautta.

Tarkastellaan nyt hieman lähemmin erästä suoritusmuotoa, jossa valaisu-ja kuvantamissäteilyn optiset kulkuradat on erotettu käyttämällä polari-saatiosäteenjakajaa peilin tai ei-polarisoivan säteenjakajan sijaan. Polarisaa-tiosäteenjakajaa voidaan käyttää erottamaan valaisu- ja kuvantamissäteilyn kulkuradat kaukana välityslinssijärjestelmän 138 tulopupillista 114. Säteenjaka- ja, jossa on polarisaattori (tai jossa ei ole polarisaattoria), voidaan järjestää tutkimusinstrumentin sisään. Kamerayksikkö 106 voi olla itsenäinen yksikköjä käsittää tavallisen linssin tai tavallisia linssejä, jota tai joita voidaan käyttää myös muihin tarkoituksiin.

Kuviossa 1 esitetysti valaisu-ja kuvantamissäteilyllä on ainakin yksi yhteinen objektiivi 104 ja mahdollisesti myös muita linssejä objektin 104 ja sä-teenjakajan 102, jossa mahdollisesti on polarisaattori, välissä. Yhteisen objektiivin 104 eräs etu on se, että tutkimusinstrumentin ja silmän 122 välinen työs-kentelyetäisyys saadaan miellyttävän suureksi, mikä voi olla hyödyllistä myös kädessä pidettävän tutkimusinstrumentin käytölle.

Polarisaatiosäteenjakajan käyttö mahdollistaa yhteisten linssien suunnittelun vapauden ilman heijastushäiriötä. Kun polarisaatiosäteenjakajasta heijastunut lineaarisesti polarisoitunut valaisusäteily heijastuu yhteisistä pinnoista (esimerkiksi objektiivin 104 etu-ja takapinnasta), se säilyttää polarisaa-tiotilansa, ja polarisaatiosäteenjakaja heijastaa sen kohti valaisuyksikköä 100. Kuitenkin kun valaisusäteily siroaa verkkokalvosta 128, se oleellisesti depolari-soituu, ja näin ollen verkkokalvon 128 kuva siirtyy polarisaatiosäteenjakajan läpi detektoivalle komponentille 136. Luonnollisesti yhteisten linssien tulee olla oleellisesti kahtaistaittavuusvapaita tai niiden kahtaistaittavuus tulee korjata käyttämällä sopivia korjaimia, kuten hidastuslevyä.

Eräässä suoritusmuodossa voidaan käyttää yhdistettyä häikäisyn-poistoa siten, että häikäisynpoisto ensimmäisiltä yhteisiltä pinnoilta voidaan poistaa polarisaation perusteella ja häikäisy myöhemmiltä (eli silmää lähempänä olevilta) pinnoilta voidaan poistaa polarisaation perusteella ainakin yhdellä korjaimella tai käyttämällä tunnetun tekniikan mukaisia menetelmiä, esimerkiksi suunnittelemalla muodot sopivasti ja/tai käyttämällä mustatäpläkonjugaatti-menetelmää.

Kuviossa 3 on esitetty valaisusäteilyn kulkuradan optisen akselin 300 ja kuvantamissäteilyn kulkuradan optisen akselin 302 välistä poikkeamaa. Kuvio 3 viittaa kuvion 1 konfiguraatioon. Vastaava suuntien poikkeama voi kuitenkin olla läsnä myös kuvion 2 konfiguraatiota vastaavassa konfiguraatiossa. Valaisusäteilyn kulkuradan optisen akselin 300 ja kuvantamissäteilyn kulkuradan optisen akselin 302 suuntien välinen kulma a voi olla muutamia asteita. Kulma a voi olla esimerkiksi 3°-12°. Poikkeamaa käytetään estämään lähtö-pupillin 112 ja tulopupillin 114 kuvien päällekkäisyys ainakin mykiössä 124 (ks.

kuviot 4-6). Poikkeama voi olla säädettävissä. Poikkeamaa voidaan muuttaa esimerkiksi kääntämällä säteenjakajaa 102 tai siirtämällä valaisupupillia.

Analysoidaan nyt mahdollisuuksia poistaa silmän aiheuttamia heijastuksia. Kuviossa 4 on esitetty optisia kulkuratoja silmässä eräässä Gull-strand-periaatteen mukaisessa suoritusmuodossa. Eräs yleinen silmänpohja-kameroihin liittyvä ongelma on silmän etuosista tuleva häikäisy. Heijastusten lähteet ovat sarveiskalvo 120 ja mykiön 124 molemmat pinnat. Gullstrand-periaatteen mukaan nämä heijastukset voidaan välttää erottamalla valaisu- ja kuvantamissäteilyjen kulkuradat 400, 402 toisistaan näillä pinnoilla. Kuviossa 4 esitetysti valaisusäteilyn kulkurata 400 ja kuvantamissäteilyn kulkurata 402 eivät mene päällekkäin sarveiskalvon 120 pinnalla eikä mykiön 124 etupinnalla 125 ja takapinnalla 126. Kulkuradat lähestyvät toisiaan ennen kapeaa uumaa, ja tämän jälkeen ne menevät eri suuntiin. Kapea uuma sarveiskalvon 120 ja mykiön 124 takapinnan 126 välissä tarkoittaa valaisuyksikön 100 lähtöpupillin 112 polttopistettä. Vastaavasti kamerayksikön 106 tulopupillin 114 kuva on fokusoitunut kuvantamissäteilyn kulkuradan 402 uuman kohdalla.

Kuvioissa 5 ja 6 on esitetty eräs suoritusmuoto, joka on edellytyksiltään helpompi kuin Gullstrand-periaate. Kuviossa 5 on esitetty konfiguraation, jossa valaisu-ja kuvantamissäteilyjen kulkuradat on erotettu alueella, joka ulottuu mykiön 124 etupinnasta 125 sen takapintaan 126, näkökenttä. Eräässä suoritusmuodossa, jossa käytetään ainakin yhtä polarisaattoria, kuten polarisoivaa säteenjakajaa, sarveiskalvosta 120 tulevaa heijastusta voidaan eliminoida tai vaimentaa niin paljon, että heijastus ei häiritse verkkokalvon tutkimusta tai mittauksia. Koska sarveiskalvosta 120 tulevasta heijastuksesta ei tarvitse huolehtia, valaisusäteilyn ja kuvantamissäteilyn kulkuradat 400, 402 voidaan erottaa vain mykiön 124 pinnoilla, mikä mahdollistaa tutkimusinstrumentin oleellisesti suuremman näkökentän. Valaisuyksikön 100 lähtöpupillin 112 tosi-kuva ja kamerayksikön 106 tulopupillin 114 tosikuva voidaan suunnitella olemaan samassa paikassa tai eri paikoissa linjassa, joka on yhdensuuntainen valaisusäteilyn kulkuradan 134 tai kuvantamissäteilyn kulkuradan 132 optisen akselin kanssa.

Kuviossa 6 on esitetty silmän pupilli, missä valaisu- ja kuvantamissäteilyjen kulkuradat 400, 401 on erotettu toisistaan ainoastaan mykiön 124 sisällä. Yleensä silmään voidaan kohdistaa enemmän kuin yksi valaisusäteen kulkurata. Vastaavasti enemmän kuin yksi kuvantamissäteilyn kulkurata voi johtaa silmästä detektoivaan komponenttiin 136. Suuri ympyrä 600 esittää sil- män pupillin projektiota polttotasoon (joka itse asiassa sijaitsee silmän sisällä). Ylempi ympyrä 602 esittää kuvantamissäteilyn kulkuradan 402 projektiota polttotasossa. Alempi ympyrä 604 esittää valaisusäteilyn kulkuradan 400 projektiota polttotasossa. Kulkuratojen uumien molemmat projektiot voivat olla ympyrän muotoisia kiekkoja, joiden halkaisija on noin 1 mm (mikä tarkoittaa valaisu- ja kuvantamisoptiikan tehokasta käyttöä), ja säteilyjen kulkuratojen välillä voi olla noin 1 mm:n etäisyys. Ylempi katkoviivalla esitetty ympyrä 606 esittää kuvantamissäteilyn projektiota silmän pupillilla. Alempi katkoviivalla esitetty ympyrä 608 esittää valaisusäteilyn projektiota silmän pupillilla 600. Optisen säteilyn molemmat kulkuradat mahtuvat halkaisijaltaan noin 4 mm suuruisen silmän pupillin 600 sisään.

Optisen säteilyn kulkuratojen sopiva koko voi olla muutamia millimetrejä tai vähemmän lähi-infrapunan aallonpituuden ja näkyvän valon käytössä. Tutkimusinstrumentti voidaan kohdistaa oikeaan asentoon kuvan ottamista varten, minkä jälkeen näkyvää valoa voidaan käyttää salamavalotilassa pysäytyskuvan tai lyhyen videon ottamiseksi. Lähi-infrapunan aallonpituus ei aiheuta pupillin valoreaktiota, joten tutkimusinstrumentti voidaan suunnitella toimimaan suurempien pupillikokojen yhteydessä.

Valaisu- ja kuvantamissäteilyjen kulkuratojen 400, 402 projektiot voivat olla kooltaan ja muodoltaan vaihtelevia. Ne voivat olla täysiä tai katkaistuja ympyröitä tai ellipsejä, suorakulmioita tai niillä voi olla mikä tahansa muu muoto, jolla aikaansaadaan kulkuratojen 400, 402 erotus ja vinjetoitumaton käytös. Kulkuratojen välisellä etäisyydellä, jonka suuruus riippuu halutusta näkökentästä ja halutusta silmän pupillin pienimmästä mahdollisesta koosta, ei oleellisesti ole optista säteilyä, vaikka pieni määrä optista säteilyä onkin siedettävissä, kunhan sen teho ei ylitä hyväksyttävää tasoa. Säteilyjen kulkuratojen välinen pienin mahdollinen etäisyys voi olla esimerkiksi 0,3 mm-1,5 mm tai jopa 3 mm. Kuvioissa 4-6 valaisu-ja kuvantamissäteilyjen kulkuratojen projektiot ovat lähestulkoon saman kokoisia, mutta luonnollisesti niiden koot voivat vaihdella esimerkiksi optisen säteilyn lähteen kirkkauden ja optiikan välityshä-viöiden mukaan. Tarvittava kuvan kirkkaus voi kuitenkin olla rajoittava tekijä pyrittäessä kulkuratojen pieneen projektioalueeseen silmän päällä ja sisällä.

Kuvioissa 7-10 on esitetty kulkuratojen joitakin muoto- ja kokovari-aatioita. Kuviossa 7 projektiot ovat muodoltaan esimerkiksi suorakulmioita.

Kuviossa 8 esimerkiksi valaisusäteilyn projektio on pieni ympyrä ja kuvantamissäteilyn projektio on suuri ympyrä.

Kuviossa 9 esimerkiksi valaisusäteilyn projektio on pieni ympyrä ja kuvantamissäteilyn projektio on katkaistu ympyrä, joka voi olla lähestulkoon suorakulmio.

Kuviossa 10 esimerkiksi sekä valaisu- että kuvantamissäteilyjen projektiot ovat katkaistuja ympyröitä, jotka voivat olla lähestulkoon.

On ehkä tarpeen mainita, että tutkimusinstrumentin kohdistus silmän kanssa voi helpottua, kun kohdistus sietää paremmin työskentelyetäisyy-den muutoksia ja sivusuuntaista siirtymistä. Silmän pupillin vaadittavasta pienimmästä mahdollisesta halkaisijasta tulee myös pienempi, mikä helpottaa non-mydriaattista kuvantamista.

Kuviossa 11 on esitetty kulkuratojen 400, 402 projektiot 604, 602, jotka ovat suurempia kuin silmän pupilli 600. Kun sekä valaisusäteilyn että kuvantamissäteilyn polttotasot ovat mykiön 124 keskellä, kulkuratojen 400, 402 projektiot voivat olla riittävän pieniä silmän pupillin läpäisemiseksi vinjetoitumi-sen välttämiseksi (vaikka jonkin verran vinjetoitumista siedetäänkin, ja itse asiassa koska vinjetoituminen valaisu- ja kuvantamissäteilyjen kulkuradoissa on vastakkaista, nämä voivat täysin tai osittain kompensoida toisiaan tasaisesti valaistun kuvan aikaansaamiseksi). Tämän vuoksi valaisuyksikön 100 lähtöpu-pillin 112 ja kamerayksikön 106 tulopupillin 114 kuvat eivät voi olla suurempia kuin on tarpeen. Kuitenkin kun tutkimusinstrumentti optimoidaan suurinta kirk-kausmoodia varten (käytettäväksi jopa laajentuneiden pupillien yhteydessä), sekä valaisusäteilyn että kuvantamissäteilyn polttotasot voivat sijaita oleellisesti silmän pupillin paikassa (kuten kuvion 11 tapauksessa), ja näin vinjetoituminen välttäen valaisuyksikön 100 lähtöpupillin 112 ja kamerayksikön 106 tulo-pupillin 114 kuvien koot voivat olla suurempia kuin silmän pupilli. Näin aikaansaadaan säteilyn vinjetoitumattomia säteitä silmän pupillin koosta riippumatta. Voi tietenkin olla, että kulkuratojen 400, 402 välisen etäisyyden tulee olla suurempi, jotta saavutetaan sama täysi näkökenttä kuin järjestelyllä, jossa valaisusäteilyn ja kuvantamissäteilyn projektiot ovat pienempiä kuin silmän pupilli.

Kuviossa 12 on esitetty esimerkki, jossa silmän pupilli on pieni. Leveän täyden näkökentän (esimerkiksi leveämmän kuin 20° tai 30°) aikaansaamiseksi silmän pienen pupillin, jonka halkaisija saattaa olla niinkin vähän kuin noin 2 mm, yhteydessä polttotaso (eli säteilyjen kulkuratojen uumat) voi sijaita lähellä silmän pupillia. Tämä minimoi vinjetoitumista. Valaisuyksikön 100 lähtöpupillin 112 ja kamerayksikön 106 tulopupillin 114 kuvat voivat olla niin pie niä, että ne molemmat mahtuvat silmän pupillin sisään, tai ne voivat olla suurempia. Eräässä suoritusmuodossa polttotaso voi sijaita 0,1 mm-0,5 mm silmän pupillista mykiön 124 sisällä, ja vinjetoitumista voidaan kompensoida vastakkaisella vinjetoitumisella valaisu- ja kuvantamissäteilyjen kulkuradoissa. Tämä järjestely mahdollistaa silmänpohjan kuvantamisen jatkuvalla näkyvällä valolla, esimerkiksi valkoisella valolla, pupillia laajentamatta. Kuvantaminen voi tapahtua pysäytyskuvien tai videon muodossa.

Kuvioissa 13 ja 14 on esitetty valaisusäteilyn ja kuvantamissäteilyn kulkuratojen projektioita silmän pupillilla. Kuviossa 13 projektiot ovat muodoltaan esimerkiksi suorakulmioita, jotka ovat suurempia kuin silmän pupilli. Kuviossa 14 esimerkiksi valaisusäteilyn projektio on pieni ympyrä ja kuvantamissäteilyn projektio on pienehkö suorakulmio.

Silmässä on oleellista kahtaistaittavuutta sarveiskalvon 120 ja mykiön 124 välillä. Näin ollen mykiöstä 124 tulevat heijastukset tulevat näkyviksi, jos valaisusäteilyn ja kuvantamissäteilyn kulkuratoja 400, 402 ei ole erotettu mykiössä 124. Joissakin suoritusmuodoissa nämä heijastukset voidaan kuitenkin välttää käyttämällä polarisaation kompensaattoria, kuten ainakin yhtä hi-dastuslevyä, joka voi olla myös säädettävä. Kompensaattori voi kompensoida sarveiskalvon kahtaistaittavuutta, jolloin kulkuratoja 400, 402 ei tarvitse erottaa sarveiskalvolla 120. Optisen instrumentin étendue saadaan näin maksimoitua. Maksimoitu étendue tarkoittaa sitä, että silmään menevä optinen teho voidaan optimoida riittävän suureksi ja että tutkimusinstrumentin keräystehoa saadaan lisättyä. Maksimoidulla étendue:Ma aikaansaadaan etuja, joita ovat esimerkiksi lisääntynyt kirkkaus ja suurempi näkökenttä.

Eräässä suoritusmuodossa valon polarisaatiotilaa voidaan sekoittaa tai moduloida halutulla tavalla ja/tai asteella käyttämällä polarisaatiomuokkain-ta tai sopivaa (mahdollisesti säädettävää) kompensaattoria, ennen kuin valo menee silmään 122. Valaisusäteilyn ja kuvantamissäteilyn kulkuradat voidaan erottaa alueella, joka ulottuu sarveiskalvosta 120 mykiön 124 takapintaan 126. Tämä mahdollistaa verkkokalvon 128 polarisaatiosta riippuvaisten ominaisuuksien kuvantamisen, mittaamisen tai eliminoimisen.

Nyt tarkastellaan lähemmin valaisuyksikköä 100. Valaisuyksikön 100 lähtöpupilli 112 voidaan määritellä valaisupupilliksi, eli todelliseksi tai virtuaaliseksi pupilliksi, josta valaisusäteily näyttää olevan peräisin valaisuyksikön 100 ulkopuolelta, esimerkiksi säteenjakajasta 102, katsottuna. Valaisuyksikön 100 lähtöpupilli 112 voi olla muodoltaan ja kooltaan vaihteleva. Eräässä suori- tusmuodossa valaisupupilli voi olla ympyrä, mutta se voi olla myös ellipsin, suorakulmion, katkaistun ympyrän tai katkaistun ellipsin muotoinen. Kun laite on optimoitu pientä silmän pupillia (erityisesti lävistäjältään vähemmän kuin 3 mm) varten, valaisupupilli voi olla vinjetoitumaton, vaikka kirkkaus voi vaihdella kohdasta kohtaan verkkokalvon kuvissa.

Valaisusäteilyn kulkurata valaisuyksikön 100 lähtöpupillista 112 voi olla muodoltaan poikkeava, ja valaisusäteily valaisee tarvittavan osuuden väli-kuvan tasosta oleellisesti yhtenäisesti. Tarvittava osuus on sama kuin verkkokalvon 128 täyden näkökentän alueen konjugaattikuva. Tarvittavan alueen ulkopuolista valoa voidaan estää hajavalon välttämiseksi. Estäminen voidaan tehdä mahdollisimman aikaisin, esimerkiksi lisäämällä vinjetoivia esteitä valaisuyksikön 100 sisään tai sen jälkeen tai suunnittelemalla himmennin (jota voidaan myös kutsua valaisuhimmentimeksi) ja käyttämällä sitä valaisumoduu-lin sisällä.

Tarkastellaan nyt valaisuyksikköä 100. Eräässä suoritusmuodossa, jossa käytetään useampaa kuin yhtä elementtiä, kukin elementti voi lähettää optisen säteilyn ennalta määrättyä kaistaa. Optinen kaista voi vaihdella yksittäisestä aallonpituudesta satoihin nanometreihin tai jopa tuhansiin nanomet-reihin. Eräässä suoritusmuodossa optisen säteilyn lähde 110 voi olla yksittäinen elementti, jonka optista kaistaa voidaan ohjata. Kaistanleveyttä ja keski-aallonpituutta voidaan muuttaa ennalta määrätysti. Kaistaa voidaan ohjata sähköisesti. Esimerkiksi keskiaallonpituutta voidaan muuttaa muuttamalla optisen säteilyn muodostusta sähköisesti elementissä.

Eräässä suoritusmuodossa optisen säteilyn lähde voi käsittää laaja-kaistalähde-elementin ja viritettävän suodattimen. Optisen säteilyn lähteen läh-tökaista voidaan valita suodattimen perusteella. Suodattimessa voi olla useita suodatinelementtejä siten, että kukin suodatinelementti läpäisee eri kaistaa tai eri aallonpituusryhmää. Kutakin suodatinelementtiä yksinään tai useita suodatinelementtejä yhdessä voidaan käyttää valaisuyksikön 100 lähtöaallonpituuk-sia valittaessa. Viritettävä suodatin voidaan myös virittää läpäisemään haluttua optista kaistaa tai haluttuja optisia kaistoja sähköisesti muuttamalla sen optisia ominaisuuksia.

Valaisuyksikkö 100 voi käsittää linssejä, valoputkia, dikroisia elementtejä, peilejä, apertuureja jne., joita tarvitaan muodostamaan valaisuyksikön 100 lähtöpupilli 112 ja sopiva valaisu välikuvan 130 tasoon. Lähde-elementti voi olla esimerkiksi loistediodi eli ledi (LED Light Emitting Diode), or- gaaninen loistediodi, valoa emittoiva plasma, laser, hehkulamppu, halo-geenipolttimo, valokaarilamppu (esimerkiksi Xenon-valokaarilamppu), loiste-lamppu tai mikä tahansa lamppu, joka emittoi sopivia aallonpituuksia ja jolla on muita laitteelle sopivia ominaisuuksia.

Eräässä suoritusmuodossa valaisuyksikkö 100 käsittää yhden valkoista valoa emittoivan ledisirun ja yhden ledisirun, joka emittoi lähi-infrapunan aallonpituutta, joiden säteilyt voidaan yhdistää käyttämällä esimerkiksi dikroista peiliä. Valkoista valoa emittoiva ledisiru voi emittoida näkyvää valoa kaistalla, joka on 400 nm-700 nm, ja lähi-infrapunaledisiru voi emittoida valoa kaistalla, joka on 700 nm-1200 nm, tai kapeammalla kaistalla, joka on esimerkiksi 800 nm-900 nm. Lähi-infrapunan aallonpituutta käyttämällä tutkimusinstrumentti voidaan kohdistaa oikeaan asemaan kuvan ottamista varten, minkä jälkeen valkoista valoa voidaan käyttää salamavalotilassa pysäytyskuvan tai (lyhyen) videon ottamiseksi. Lähi-infrapunan aallonpituus ei aiheuta pupillin valoreaktio-ta, joten tutkimusinstrumentti voidaan suunnitella toimimaan suurempien pupil-likokojen yhteydessä, mikä puolestaan helpottaa optisen suunnittelun kompromissien kompensoimista.

Eräässä suoritusmuodossa silmää valaistaan ainoastaan lähi-infrapunasäteilyllä ja optinen tutkimuslaite pidetään fokusoimattomana lähi-infrapunasäteilyllä siten, että näkyvä valo on fokuksessa. Tällainen optisten komponenttien järjestely eli fokusoiminen on mahdollista, koska linssit taittavat lähi-infrapunasäteilyä hieman eri tavalla kuin näkyvää valoa ja tämä ero taittumisessa ja näin ollen fokusoinnissa tiedetään ennalta. Kun näkyvää valoa väläytetään, ei ole tarvetta ryhtyä toimenpiteisiin fokusointia varten, koska kuvan-tamisoptiikka on jo valmiiksi fokusoituneessa tilassa.

Monissa diagnostisissa tarkoituksissa, kuten fluoresoivassa angio-grafiassa, voi olla edullista valaista ja/tai kuvantaa ennalta määrätyillä optisilla kaistoilla. Tässä ja muissa spektrianalyysitarkoituksissa valaisuyksikkö 100 voi käsittää yhden tai useamman lähteen, jotka lähettävät laajakaistaista optista säteilyä, joka voidaan sitten suodattaa käyttämällä kaistanpäästösuodattimia ainakin yhden halutun aallonpituuskaistan aikaansaamiseksi. Fluoresoivassa angiografiassa sopiva valaisu voi olla esimerkiksi välillä 465 nm ja 490 nm. Suodattimien käyttö voidaan välttää, kun käytetään yhtä tai useampaa lähde-elementtiä, joka voi emittoida valoa yhdellä tai useammalla sopivalla aallonpituusalueella. Eräs esimerkki tällaisesta suodattimettomasta suoritusmuodosta on sinistä valoa emittoiva ledi, joka emittoi keskiaallonpituudella, joka on 470 nm angiografiaa varten. Eräässä suoritusmuodossa voidaan käyttää aallonpi-tuusviritettäviä suodattimia.

Voi myös olla hyödyllistä suodattaa kuvantava optinen säteily ennen kuin se saavuttaa detektoivan komponentin 136. Suodatus voi rajoittaa kuvan-tavan optisen säteilyn ainakin yhteen haluttuun kaistaan. Mainitun ainakin yhden kaistan kaistanleveys voi vaihdella esimerkiksi yksittäisestä aallonpituudesta (erittäin kapea kuoppasuodatin (notch filter)) satoihin nanometreihin. Optisen kaistan tai optisten kaistojen kaistanleveys ei kuitenkaan ole rajattu esimerkkiin.

Suodattimia voidaan tarvita myös estämään yksi tai useampi optinen kaista infrapuna- tai ultraviolettialueella. Ultraviolettisäteily voi esimerkiksi aiheuttaa silmään vaurioita. Kuvantamissäteilyn kulkuradassa ja valaisusätei-lyn kulkuradassa voidaan käyttää erillisiä suodattimia ainakin yhden kuvan, jolla on osittain tai kokonaan eri kaista kuin valaisulla, saamiseksi.

Eräässä suoritusmuodossa valaisuyksikkö 100 voi perustua Köhle-rin valaistuksen opetuksiin, mutta myös kriittistä valaistusta tai jotakin muuta valaisujärjestelmää voidaan käyttää. Ledisirun emittoiva alue voidaan kuvantaa valaisuyksikön 100 lähtöpupilliin 112 (eli valaisupupilliin). Sirun valaisuhimmen-timen 160 kohdalla kuvannettu kulmalähtö voidaan tämän jälkeen kuvantaa välikuvan 130 tasoon, joka voidaan kuvantaa verkkokalvolle 128 objektiivilla 104. Sen edun lisäksi, että valaisuhimmennin on estämässä haitallista hajavaloa, voidaan aikaansaada tarkkarajainen valaisupupilli ja yhtenäinen ja vinjetoi-tumaton valaistus verkkokalvolle 128.

Eräässä suoritusmuodossa yksinkertainen valaisu voi perustua as-fääriselle kokoojalinssille, joka kerää valoa ledistä ja kuvantaa emittoivan alueen valaisuyksikön 100 lähtöpupilliin 112 ja samalla kuvantaa valaisuhimmen-timen 160 välikuvan 130 tasoon.

Eräässä suoritusmuodossa valaisuyksikkö 100 voi käsittää ledin, jossa on keräävää optiikkaa tai ainoastaan ledisiru.

Tarkastellaan nyt objektiivia 104 hieman tarkemmin. Tutkimusinstrumentti voi käsittää objektiivin 104 ja välityslinssijärjestelmän 138. Objektiivi 104 voi muodostaa todellisen välikuvan 130 verkkokalvosta 128 objektiivin 104 ja detektoivan komponentin 136 väliin. Välityslinssijärjestelmä 138 voi muodostaa kuvan välikuvasta 130 detektoivaan komponenttiin 136. Tällä kahdesti tapahtuvalla kuvantamisella eli kaksoiskuvantamisella, jossa kuvannetaan väli-kuva 130, voidaan aikaansaada etuja: Esimerkiksi säteenjakajalle 102 on tilaa.

Muutoin säteenjakaja 102 tulee sijoittaa objektiivin 104 ulkopuolelle, eli objektiivin 104 ja silmän 122 väliin. Tämä voi aiheuttaa vakavia haittoja, kuten lyhyen työskentelyetäisyyden silmään, kapean näkökentän ja kuvan kirkkauteen liittyviä ongelmia.

Vaihtoehtoisesti säteenjakaja 102 voidaan sijoittaa objektiivin 104 sisään, mikä rajoittaa objektiivin suunnittelua huomattavasti ja aiheuttaa muita haittoja, kuten esimerkiksi detektoivan komponentin 136 suuren tarvittavan koon. Kaksoiskuvantamisarkkitehtuurin eräs toinen etu voi olla se, että suurennusta verkkokalvolta 128 detektoivaan komponenttiin 136 on helppo säätää ja se on helppo asettaa sopivaan arvoon detektoivan komponentin 136 haluttua kokoa varten. Suurennus voi myös olla säädettävissä, eli järjestelmä voi sisältää optisen zoom-toiminnon, säätämällä optisia elementtejä tai mahdollisesti säätämällä esimerkiksi välikuvan 130 ja detektoivan komponentin välistä etäisyyttä. Kaksinkertaisen kuvantamisarkkitehtuurin vielä eräs etu voi olla, että välikuva 130 voi mahdollisesti olla terävä, mikä tarkoittaa, että kaikkia silmän 122 ja objektiivin 104 aiheuttamia aberraatioita ei tarvitse korjata ainoastaan objektiivilla 104. Jotkut aberraatiot voidaan sen sijaan korjata myös väli-tyslinssijärjestelmässä 138, koska mahdollisuudet korjata aberraatioita objektiivilla 104 ovat rajalliset. Näin ollen voi olla mahdollista saada terävä kuva, jolla on leveä näkökenttä.

Kaksoiskuvantamisarkkitehtuurin vielä eräs etu on se, että kame-rayksikkö 106, jossa on välityslinssijärjestelmä 138 ja detektoiva komponentti 136, voi olla osa järjestelyä, joka lisäksi käsittää optisia toiminnallisia osia 1500-1504, jotka ovat toistuvasti kiinnitettävissä kamerayksikköön 106 ja toistuvasti siitä irrotettavissa. Tällainen tutkimusinstrumentti on esitetty kuviossa 15. Kamerayksikköä 106 voidaan yksinään käyttää useissa erilaisissa sovelluksissa, kuten kehon ulompien osien, esimerkiksi ihon, tutkimisessa. Yksi optinen toiminnallinen osa 1500 voi tällöin sisältää esimerkiksi säteenjakajan 102 ja objektiivin 104. Järjestelyn vielä ainakin yksi optinen toiminnallinen osa 1502 (tai 1504) voi ottaa kuvia ainakin yhdestä elimestä, joka on eri kuin silmä 122 ja eri kuin mainittu ainakin yksi elin kehon ulommalla pinnalla.

Yksinkertaisimmassa muodossaan objektiivi 104 voi olla singletti, jolla voi olla yksi tai kaksi asfääristä pintaa. Objektiivin 104 optisen akselin ja kuvantamissäteilyn optisen akselin välinen kulma voi olla esimerkiksi välillä 0 ja 9 astetta tähän rajoittumatta.

Objektiivi 104 voi olla lasia tai optista muovia. Kahtaistaittavuutta voidaan minimoida lämpökäsittelemällä objektiivin 104 lasia hiomisen jälkeen. Eräässä suoritusmuodossa objektiivi 104 käsittää dubletin, jota voidaan käyttää minimoimaan kromaattisia aberraatioita. Elementtien määrä ei luonnollisestikaan ole rajoittunut yhteen tai kahteen, ja suunnitteluvariaatioita voi olla useita. Jos joissakin linsseissä esiintyy kahtaistaittavuutta, on mahdollista käyttää sopivaa kompensaattoria kompensoimaan kahtaistaittavuutta. Eräs toinen mahdollisuus on käyttää objektiivia, jolla on sopiva pinnan muoto. Vielä eräs toinen mahdollisuus on käyttää mustatäpläkonjugaattimenetelmää.

Objektiivin 104 polttoväli voi vaihdella esimerkiksi välillä 10 mm ja 50 mm. Täysi näkökenttä voi olla esimerkiksi 20°-60°. Työskentelyetäisyys silmään voi olla esimerkiksi 8 mm-40 mm. Suurennos retinasta 128 välikuvaan 130 voi olla esimerkiksi 1,2-2,0.

Välityslinssijärjestelmä 138 voi muodostaa kuvan välikuvasta 130 detektoivaan komponenttiin 136. Säteenjakaja 102, jossa on polarisaatiovaiku-tus tai jossa ei ole polarisaatiovaikutusta, voi sijaita välikuvan 130 ja välitys-linssijärjestelmän 138 välissä, mutta se voi olla myös välityslinssijärjestelmän 138 sisällä. Säteenjakaja 102 ei kuitenkaan voi sijaita detektoivan komponentin 136 ja välityslinssijärjestelmän 138 apertuurin rajoittimen välissä, missä apertuurin rajoitin toimii kamerayksikön 106 tulopupillina 114. Etuna voidaan pitää sitä, että välityslinssijärjestelmä 138 ja objektiivi 104 voivat olla erillisiä linssijärjestelmiä, eli detektoiva komponentti 136 ja välityslinssijärjestelmä 138 yhdessä voivat muodostaa oman monitoimisen kamerayksikkönsä 106.

Apertuurin rajoittimen, eli tulopupillin 114, kokoja muoto on mitoitettu siten, että siitä voidaan aikaansaada haluttu kuva silmän 122 etuosaan. Eräässä suoritusmuodossa välityslinssijärjestelmä 138 on perinteinen kamera-linssijärjestelmä, jossa on pyöreä apertuuri. Eräässä suoritusmuodossa välityslinssijärjestelmän 138 polttoväli voi olla välillä 8 mm ja 100 mm. Pituudeltaan 12 mm-35 mm olevaa polttoväliä pidetään usein tyydyttävänä.

Eräässä suoritusmuodossa, joka on esitetty kuviossa 1, tutkimus-instrumentissa voi olla etulinssi 160 esimerkiksi oikaisu- tai pupillinsovitustar-koitusta varten. Etulinssi 160 voi olla lähellä välikuvan 130 tasoa. Etulinssi 160 voi olla osa objektiivia 104 tai välityslinssijärjestelmää 138, tai se voi myös olla osittain yhteinen molemmille näistä.

Yleensä objektiivin 104 polttoväli voi olla esimerkiksi välillä 23 mm ja 27 mm. Tutkimusinstrumentin työskentelyetäisyys (eli etäisyys sarveiskalvosta objektiivilinssin lähimpään pintaan) voi olla esimerkiksi välillä 18 mm ja 26 mm. Optinen etäisyys valaisupupillista välikuvaan 130 voi olla esimerkiksi välillä 90 mm ja 130 mm. Optinen etäisyys välityslinssin tulopupillista välikuvaan on sama kuin optinen etäisyys valaisupupillista välikuvaan 10 mm:n sisällä. Välitys-linssijärjestelmän 138 polttoväli voi olla esimerkiksi välillä 15 mm ja 25 mm. Tulopupillin 114 halkaisija voi olla välillä 3 mm ja 6 mm. Välikuva 130 voi olla noin 18 mm-30 mm objektiivista 104. Täysi näkökenttä, joka on 45°, voi vastata välikuvan halkaisijaa, joka on noin 12 mm-22 mm.

Kuvio 16 on vuokaavio keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesta laitteistosta. Vaiheessa 1600 lähteen 110 optista säteilyä kohdistetaan va-laisuyksikön 100 lähtöpupillista 112 säteenjakajaan 102. Vaiheessa 1602 sä-teenjakaja 102 kohdistaa optista säteilyä objektiiviin 104 valaisusäteilyn kulku-radalla 134. Vaiheessa 1604 silmän 122 verkkokalvoa 128 valaistaan tilassa, jossa valaisuyksikön 100 lähtöpupillin 112 tosikuva ja kamerayksikön 106 tulo-pupillin 114 tosikuva ovat muodostettavissa paikkaan, joka ulottuu silmän 122 sarveiskalvosta 120 mykiön 124 takapintaan 126, objektin 104 läpi optisella säteilyllä. Vaiheessa 1606 objektiivin 104 läpi muodostetaan todellinen välikuva 130 verkkokalvosta 128 objektiivin 104 ja kamerayksikön 106 väliin kuvan-tamissäteilyn kulkuradalla 132 verkkokalvosta 128 heijastuneella optisella säteilyllä. Vaiheessa 1606 säteenjakajalla 102 kohdistetaan optista säteilyä verkkokalvosta 128 kamerayksikköön 106. Vaiheessa 1608 valaisusäteilyn kulkurata 134 ja kuvantamissäteilyn kulkurata 132 poikkeutetaan edellä määritetysti säteenjakajalla 102 lähtöpupillin 112 ja tulopupillin 114 kuvien päällekkäisyyden estämiseksi ainakin mykiön 124 pinnoilla 125, 126. Vaiheessa 1610 muodostetaan välikuvan 130 tosikuva detektoivalle komponentille 136 verkkokalvosta 128 heijastuneella optisella säteilyllä välityslinssijärjestelmän 138 avulla optisen kuvan muuttamiseksi näytöllä 150 esitettävään sähköiseen muotoon.

Kuvankäsittely-yksikkö 148 voi sisältää prosessorin, ohjaimen tai vastaavan, jotka on yhdistetty muistiin ja tutkimusinstrumentin useisiin erilaisiin liittymiin. Yleensä kuvankäsittely-yksikkö 148 voi olla keskusyksikkö tai lisä-operaatioprosessori. Prosessori voi käsittää sovelluskohtaisen mikropiirin (ASIC), FPGA-piirin ja/tai muita laitteistokomponentteja, jotka on ohjelmoitu suorittamaan ainakin yhden suoritusmuodon yhden tai useamman funktion.

Muisti voi sisältää katoavaa ja/tai katoamatonta muistia, ja se tyypillisesti tallentaa sisältöä, data tai vastaavaa. Muisti voi esimerkiksi tallentaa tie-tokoneohjelmakoodia, kuten ohjelmistosovelluksia tai käyttöjärjestelmiä, infor- maatiota, dataa, sisältöä tai vastaavaa, jotta prosessori voi suorittaa laitteiston toimintaan liittyviä vaiheita suoritusmuotojen mukaan. Muisti voi olla esimerkiksi käyttömuisti, kovalevyasema tai muu kiinteä datamuisti- tai tallennuslaite. Lisäksi muisti tai osa siitä voi olla vaihtomuisti, joka on irrotettavasti liitetty laitteistoon.

Tiedontallennusväline tai muistiyksikkö voidaan toteuttaa prosesso-rin/tietokoneen sisällä tai prosessorin/tietokoneen ulkoisesti, jolloin se voidaan viestivästi kytkeä prosessoriin/tietokoneeseen usein eri menetelmin alalla tunnetusti.

Kuvankäsittely-yksikön 148 muodostama kuvadata voidaan tallentaa optisen järjestelmän muistiin 152. Lisäksi tai vaihtoehtoisesti kuvadataa voidaan tallentaa sairaalan potilastietojärjestelmän tietopankkiin 154. Muistiin 152 tai tietopankkiin 154 tallennettu kuva voidaan hakea katseltavaksi optisessa järjestelmässä tai tietokoneessa.

Tutkimusinstrumenttia voidaan käyttää kannettavana oftalmoskoop-pina ja/tai kannettavana silmänpohjakamerana. Syynä tähän on se, että tutkimusinstrumentista voidaan tehdä kompakti ja riittävän kevyt kädessä pidettäväksi silmän tutkimuksen aikana.

Alan ammattilaiselle on selvää, että tekniikan kehittyessä keksinnöllinen ajatus voidaan toteuttaa eri tavoin. Keksintöjä sen suoritusmuodot eivät rajoitu edellä kuvattuihin esimerkkeihin, vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (17)

1. Laitteisto silmän kuvantamiseksi, joka laitteisto käsittää: valaisu-yksikön, säteenjakajan, objektiivin, välityslinssijärjestelmän ja kamerayksikön; valaisuyksikkö käsittää optisen säteilyn lähteen ja valaisuyksikkö on konfiguroitu kohdistamaan lähteen optista säteilyä valaisuyksikön lähtöpupillis-ta säteenjakajaan; säteenjakaja on konfiguroitu kohdistamaan optista säteilyä objektiiviin; valaisuyksikkö on konfiguroitu valaisemaan silmän verkkokalvoa optisella säteilyllä ja objektiivi on konfiguroitu muodostamaan todellinen välikuva verkkokalvosta objektiivin ja kamerayksikön väliin verkkokalvosta heijastuneella optisella säteilyllä, missä valaisuyksikön lähtöpupillin tosikuva ja kamerayksikön tulopupillin tosikuva ovat muodostettavissa paikkaan, joka ulottuu silmän sarveiskalvosta mykiön takapintaan; säteenjakaja sijaitsee objektiivin ja välityslinssijärjestelmän apertuu-rin välissä ja on konfiguroitu kohdistamaan optista säteilyä verkkokalvosta ka-merayksikköön, säteenjakaja on konfiguroitu poikkeuttamalla erottamaan va-laisusäteilyn kulkuradan ja kuvantamissäteilyn kulkuradan alueella mykiön etupinnasta mykiön takapintaan ennalta määritetysti lähtöpupillin ja tulopupillin kuvien päällekkäisyyden ehkäisemiseksi ainakin mykiössä; ja kamerayksikkö käsittää detektoivan komponentin, jolloin välityslins-sijärjestelmä on konfiguroitu muodostamaan tosikuva välikuvasta detektoivaan komponenttiin verkkokalvosta heijastuneella optisella säteilyllä esitettävää optista kuvaa varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, jossa detektoiva komponentti on konfiguroitu muuttamaan optinen kuva sähköiseen muotoon.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, jossa säteenjakaja käsittää ainakin yhden polarisaattorin.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, jossa objektiivi on konfiguroitu muodostamaan valaisuyksikön lähtöpupillin tosikuva oleellisesti mykiön sisään.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, jossa objektiivi on konfiguroitu muodostamaan kamerayksikön tulopupillin tosikuva oleellisesti mykiön sisään.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, jossa valaisuyksikön lähtöpupillin tosikuva ja kamerayksikön tulopupillin tosikuva ovat eri paikoissa linjassa, joka on yhdensuuntainen valaisusäteilyn kulkuradan tai kuvantamis-säteilyn kulkuradan optisen akselin kanssa.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, jossa valaisuyksikkö on konfiguroitu valaisemaan verkkokalvoa jatkuvasti infrapunasäteilyllä ja valaisuyksikkö on konfiguroitu väläyttämään näkyvää valoa ainakin yhden pysäytyskuvan ottamiseksi verkkokalvosta.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, jossa järjestely käsittää kamerayksikön ja useita optisia toiminnallisia osia; optiset toiminnalliset osat ovat toistuvasti kiinnitettävissä kamerayk-sikköön ja toistuvasti siitä irrotettavissa; kamerayksikkö yksinään on konfiguroitu ottamaan kuvia kehon ulomman pinnan ainakin yhdestä elimestä; yksi optisista toiminnallisista osista käsittää säteenjakajan ja objektiivin silmän kuvantamiseksi; ja kamerayksikkö, jossa on järjestelyn ainakin yksi toinen optinen toiminnallinen osa, on konfiguroitu ottamaan kuvia ainakin yhdestä elimestä, joka on eri kuin silmä ja eri kuin mainittu ainakin yksi elin kehon ulommalla pinnalla.

9. Menetelmä silmän kuvantamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: kohdistetaan lähteen optista säteilyä valaisuyksikön lähtöpupillista säteenjakajaan; kohdistetaan säteenjakajalla optista säteilyä objektiiviin valaisusäteilyn kulkuradalla; valaistaan silmän verkkokalvoa objektiivin läpi optisella säteilyllä tilassa, jossa valaisuyksikön lähtöpupillin tosikuva ja kamerayksikön tulopupillin tosikuva ovat muodostettavissa paikkaan, joka ulottuu silmän sarveiskalvosta mykiön takapintaan; muodostetaan objektiivin läpi todellinen välikuva verkkokalvosta objektiivin ja kamerayksikön väliin kuvantamissäteilyn kulkuradalla verkkokalvosta heijastuneella optisella säteilyllä; kohdistetaan objektiivin ja välityslinssijärjestelmän apertuurin ja välissä sijaitsevalla säteenjakajalla optista säteilyä verkkokalvosta kamerayksik-köön; erotetaan säteenjakajalla poikkeuttamalla valaisusäteilyn kulkurata ja kuvantamissäteilyn kulkurata alueella mykiön etupinnasta mykiön takapintaan ennalta määritetysti lähtöpupillin ja tulopupillin kuvien päällekkäisyyden ehkäisemiseksi ainakin mykiön pinnoilla; ja muodostetaan välityslinssijärjestelmällä tosikuva välikuvasta detek-toivaan komponenttiin verkkokalvosta heijastuneella optisella säteilyllä esitettävää optista kuvaa varten.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, joka lisäksi käsittää vaiheen, jossa muutetaan detektoivalla komponentilla optinen kuva sähköiseen muotoon.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, joka lisäksi käsittää vaiheen, jossa kohdistetaan optista säteilyä polarisaatiosäteenjakajalla.

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, joka lisäksi käsittää vaiheen, jossa muodostetaan objektiivilla valaisuyksikön lähtöpupillin tosi-kuva mykiön sisään.

13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, joka lisäksi käsittää vaiheen, jossa muodostetaan objektiivilla kamerayksikön tulopupillin tosi-kuva mykiön sisään.

14. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, joka lisäksi käsittää vaiheen, jossa muodostetaan valaisuyksikön lähtöpupillin tosikuva ja kamerayksikön tulopupillin tosikuva eri paikkoihin linjassa, joka on yhdensuuntainen valaisusäteilyn kulkuradan tai kuvantamissäteilyn kulkuradan optisen akselin kanssa.

15. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, joka lisäksi käsittää vaiheen, jossa valaistaan verkkokalvoa jatkuvasti infrapunasäteilyllä ja väläytetään näkyvää valoa ainakin yhden pysäytyskuvan ottamiseksi verkkokalvosta.

16. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, jossa säteenjakaja sijaitsee objektiivin ja välityslinssijärjestelmän apertuurin välissä poikkeaman muodostamiseksi valaisevan optisen säteilyn ja kuvantamissäteilyn välille eri paikkaan kuin välityslinssijärjestelmä.

17. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, jossa järjestely käsittää kamerayksikön ja useita optisia toiminnallisia osia, jotka optiset toiminnalliset osat ovat toistuvasti kiinnitettävissä kamerayksikköön ja toistuvasti siitä irrotettavissa; kamerayksikkö yksinään on konfiguroitu ottamaan kuvia kehon ulomman pinnan ainakin yhdestä elimestä; yksi optisista toiminnallisista osista käsittää säteenjakajan ja objektiivin silmän kuvantamiseksi; ja kamerayksikkö, jossa on järjestelyn ainakin yksi toinen optinen toiminnallinen osa, kykenee ottamaan kuvia ainakin yhdestä elimestä, joka on eri kuin silmä ja eri kuin mainittu ainakin yksi elin kehon ulommalla pinnalla.