SI22781A

SI22781A - Ĺ pranjska svetilka z optoelektronsko Ĺˇpranjo

Info

Publication number: SI22781A
Application number: SI200800139A
Authority: SI
Inventors: MatjaĹľ Zalar; AleĹˇ DolĹľan; Boris Vedlin
Original assignee: Optotek D.O.O.
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-31
Also published as: WO2009145738A1

Abstract

S špranjsko svetilko po izumu je rešen problem generiranja špranje poljubne oblike, s katero je omogočeno natančno oftalmološko pregledovanje oči. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo za oftalmološke preiskave očesa, je značilna po tem, da se za generiranje elektronske špranje (33a) uporabi presevni LCD ali reflektivno digitalno zrcalo DMD ali reflektivni zaslon LCOS kot optoelektronski zaslon (33), ki se skupaj z ostalimi funkcionalnimi moduli špranjske svetilke krmilijo preko mikroprocesorskega modula, da se z mehansko rotacijo Dove ali podobne prizme (29) rotira slika (33b) špranje (33a), ki jo optični sistem, sestavljen iz objektiva (28), prizme (29), drugega objektiva (30) in zrcala (31), projicira na oko (11).

Description

Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo

Področje tehnike

Izum sodi v področje medicinskih naprav za diagnostiko bolezni oči na pacientih, bolj podrobno v področje rešitev načina osvetljevanja z različnimi vzorci, ki jih generira optoelektronski prikazovalnik za pregledovanje oči.

Tehnični problem

Tehnični problem je konstrukcijska rešitev zaslonke za špranje v špranjskih svetilkah, ki bo odpravila pomanjkljivosti mehanskih zaslonk. Mehanske zaslonke imajo omejeno možnost nastavitve oblike, višine in širine špranje. S časom pa te zaslonke zaradi mehanske obrabe, kot posledice gibanja oz. nastavljanja zaslonk, nimajo več natančnih karakteristik špranje, kar vpliva na vernost slike preiskovanega ozadja očesa. Špranjske svetilke so, zaradi prej opisanih pomanjkljivosti mehanske zaslonke, podvržene možnim okvaram. Eden bistvenih elementov špranjske svetilke je špranja, ki je narejena mehansko s simetričnim premikanjem 2 zaslonk. Na ta način je špranja nastavljiva po širini in višini. Zaradi zelo velikih zahtev po natančnosti in vzporednosti mehanskih zaslonk, pride hitro do okvar ali motenj pri premikanju obeh zaslonk, zato špranja ni več vzporedna, temveč je trapezne oblike. Taka oblika špranje je moteča, saj ne omogoča optimalnega pregleda očesa. Druga velik slabost mehanskih zaslonk je dejstvo, da so lahko samo vnaprej definirane, saj ne moremo poljubno spreminjati vzorcev ali oblike vzorcev. Konstrukcijska rešitev zaslonke mora omogočati vgradnjo tudi v prenosne špranjske svetilke.

Znano stanje tehnike

Špranjske svetilke so naprave za preiskave oči. Z mehansko režo, nastavljivo po širini, zdravnik selektivno opazuje dele očesa, pri čemer je zelo pomembno, da je reža osvetljena enakomerno in da je intenziteta osvetlitve spremenljiva. Zdravnik opazuje osvetljeni del očesa skozi binokularni stereo-mikroskop s povečavami, ki ponavadi segajo do 40x. Spreminjanje barve svetlobe, s katero ie preiskovano oko osvetljeno, je rešeno z barvnimi filtri.

V večini znanih rešitev je špranja v špranjskih svetilkah narejena s kombinacijo mehanskih elementov. Zahteve za mehansko natančnost so zelo velike, saj mora biti špranja široka od 100 mikronov naprej. Tudi vzporednost špranje je bistvena, saj omogoča zdravniku natančno opazovanje preiskovanega očesa.

Znana je rešitev mehanske zaslonke iz patenta GB1261155 izumitelja P. F. M. Gambs, ki opisuje generacijo špranje z mehansko zaslonko, ki omogoča nastavitve širine reže samo v eni dimenziji.

V japonskem patentu P1029249 izumitelja Inami Tomooja je sprememba širine špranje dosežena optično, s spremenljivo povečavo špranje preko rotacije spodnjega dela osvetlitvenega sistema.

Po slovenskem patentu št. 21782 je znana rešitev špranjske svetilke z belo svetlečo diodo ali svetlečo diodo z nastavljivo barvo in prenosna špranjska svetilka z vgrajeno digitalno kamero in osvetlitveno zaslonko po slovenskem patentu št. 22179. Obe rešitvi imata mehansko zaslonko in s tem opisane pomanjkljivosti, ki vplivajo na kvaliteto šranjske svetilke.

Opis rešitve tehničnega problema

Bistvo špranjske svetilke z optoelektronsko špranjo, je v tem, da krmilno vezje 17 upravlja belo diodo ali žarnico kot svetlobni vir 23, ki sveti skozi kondenzorja 24 in 25, in enakomerno osvetljuje špranjo 33a optoelektronskega zaslona 33, v obliki presevnega LCD zaslona ali reflektivnega digitalnega zrcala (DMD) ali reflektivnega zaslona LCOS. Objektiv 28 kolimira svetlobo in jo preslika skozi Dove ali podobno obračalno prizmo 29 in jo nato preslika preko objektiva 30 in prizme 31 v oko 11, kjer nastane slika špranje 33a. Krmilno vezje 17 zagotavlja različne vzorce na optoelektronskem zaslonu 33, ki deluje kot optoelektronska špranja 33a. Vzorci na optoelektronskem zaslonu 33, ki z zapiranjem slikovnih točk tvorijo špranjo 33a, so lahko že vnaprej nastavljeni ali jih generira uporabnik preko krmilne elektronike 17.

Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo bo v nadaljevanju podrobneje opisala s pomočjo slik, ki kažejo:

slika 1 - blok shemo špranjske svetilke z optoelektronsko špranjo slika 2 - optično shemo špranjske svetilke z optoelektronsko špranjo slika 3 - elektronsko shemo špranjske svetilke z optoelektronsko špranjo slika 4 - optoelektronski zaslon, s slikovnimi točkami, ki tvorijo dinamično prepustno špranjo slika 5 - optoelektronski zaslon, s slikovnimi točkami, ki tvorijo prepustno špranjo in dodatna, nastavljiva svetla področja

Prva novost špranjske svetilke z optoelektronsko špranjo po izumu je v uporabi presevnega LCD zaslona ali reflektivnega digitalnega zrcala DMD ali reflektivnega zaslona LCOS kot optoelektronskega zaslona 33, kjer se s pomočjo krmilne elektronike 17 prižigajo in ugašajo slikovne točke 53 in 54 zaslona 33 in se s tem ustvari dinamično spremenljiva špranja 33a poljubno nastavljivih oblik. Druga novost je rotacija špranje 33a preko Dove ali podobne prizme 29, pri čemer se z mehansko rotacijo prizme 29 rotira slika 33b špranje 33a, ki jo optični sistem, sestavljen iz objektiva 28, prizme 29, drugega objektiva 30 in zrcala 31, projicira na oko 11. Tretja novost je sinhronizirana povezava dinamične špranje 33a z digitalno kamero 18, ki omogoča slikanje očesa za potrebe diagnostike.

Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo (slika 1) je značilna po tem, da je ohišje 13 špranjske svetilke vrtljivo na isti osi kot mikroskop 12, kjer špranjska svetilka projicira sliko špranje 33a na oko 11, ki ga pregleduje oftalmolog skozi okularje mikroskopa 12 in je vse skupaj na podstavku 16, kjer je tudi krmilna elektronika 17, ki poganja elektronske sklope.

Kot je razvidno iz optične sheme špranjske svetilke z optoelektronsko špranjo na sliki 2, oddano svetlobo svetlobnega vira 23 zbereta kondenzorja 24 in 25 in jo preslikata v drugi objektiv 30. Hkrati se preko krmilne elektronike 17 odpirajo in zapirajo polja presevnega LCD zaslona ali reflektivnega digitalnega zrcala DMD ali reflektivnega zaslona LCOS, ki je sestavljeno iz poljubnega števila slikovnih točk, ter se s tem ustvari elektronska špranja 33a različnih oblik 53 skozi optoelektronsko zaslonko 33.

Špranjo 33a potem prvi objektiv 28 preko barvnega filtra 27 koiimira v Dove ^ili podobno prizmo 29 in nato drugi objektiv 30 projicira preko prizme ali zrcala 31 na oko 11. S pomočjo fizične rotacije prizme 29 se vrti optoelektronska zaslonka 33 s špranjo 33a okoli optične osi 32 in se s tem doseže poljubna oblika zaslonke.

V špranjski svetilki z optoelektronsko špranjo po izumu je osvetlitev mehanske zaslonke nadomeščena z mikroprocesorsko krmiljeno optoelektronsko zaslonko 33. Za realizacijo zaslonke 33 v presevnem načinu je uporabljen znani presevni LCD (Liquid Crystal Display) zaslon. V odbojnem načinu delovanja, pa sta možni dve znani varianti. V prvi izvedbi je uporabljeno znano reflektivno digitalno zrcalo DMD (Digital Micromirror Device), ki je sestavljeno iz majhnih zrcal, ki se lahko nagnejo za kot največ 15 stopinj. Če so zrcala v običajnem stanju, je slika vidna, če so nagnjena, se svetloba odbije za 2x15° izven vidnega polja objektiva in se absorbira v optični pasti.

Druga možnost generacije špranje v reflektivnem načinu je LCOS (Liquid Crystal on

Silicon) zaslon, ki deluje v reflektivnem načinu in uporablja tekoče kristale za modulacijo svetlobe. Optroelektronska špranja nastane s pomočjo odpiranja in zapiranja slikovnih točk presevnega LCD ali v reflektivnem načinu DMD ali LCOS.

Glavna prednost rešitve po izumu je možnost nastavljanja poljubnih vzorcev 43 in 44 na optoelektronskem zaslonu 33 in s tem omogočanje skeniranja očesa pri pregledih v oftalmologiji (slika 4). Dodatna novost je krmiljenje optoelektronskega modula 33 s krmilno elektroniko 17, ki zagotavlja poleg generacije različnih vzorcev zaslonke 33a tudi možnost hitrega skeniranja in slikanja v povezavi s fotografsko kamero 18. Snemanje različnih vzorcev in skeniranje površine očesa poteka po vzorcu prikazanem na sliki 4, ki prikazuje območje zaslona 33 od točke 41 do 42 omogoča poseben program krmilne elektronike 17 za krmiljenje optoelektronskega zaslona 33 v sinhronizaciji s digitalno kamero 18. Na sliki 3 je prikazan optoelektronski zaslon 33 kjer so:

- stolpec v optoelektronskem zaslonu

- horizontalna povezava slikovnih točk

- zatemnjena slikovna točka

- slikovna točka, ki prepušča svetlobo

- vertikalna povezava slikovnih točk

- vrstice v optoelektronskem zaslonu 33a - optoelektronska špranja

Optoelektronski zaslon 33 sestavlja matrika slikovnih točk 53 in 54 v stolpcih 51 označenih z X1 do Χ11 in vrsticah 56 označenih z Y1 do Υ11. Z odpiranjem in zapiranjem slikovnih točk 53 in 54 se ustvari prepustno ali neprepustno območje na optoelektronskem zaslonu 33. S pomočjo prepustnih slikovnih točk 54, ki se sestavijo v vertikalno povezavo 55 slikovnih točk ali horizontalna povezava 52 slikovnih točk, se ustvari špranja 33a, ki je projicirana na oko 11. Špranja 33a je sestavljena iz poljubne kombinacije slikovnih točk 53 in 54 razvrščenih v vertikalno povezavo 55 in horizontalno povezavo 52 v odvisnosti od nastavitve v računalniškem programu vezja

17. Obliko špranje določajo slikovne točke, ki prepuščajo svetlobo, kar pomeni, da se s kombinacijami prepustnih slikovnih točk 54 in neprepustnih slikovnih točk 53 generira poljubna špranja 33a, katere oblika se lahko tudi dinamično spreminja s pomočjo fizične rotacije prizme 29.

Optoelektronski zaslon 33 je možno krmiliti tudi preko namenskega prikazovalnika, ki omogoča delovanje v različnih načini in vzorcih delovanja.

Črtkane črte 21 na sliki 2 označujejo potek osvetljevalnih žarkov, polne črte 22 pa označujejo pot žarkov pri preslikavi optoelektronske špranje 33a. S krmilnim vezjem 17 zaslona 33 se v optoelektronski špranji 33a lahko generirajo različni vzorci 43 in 44, kot so enostavne črte različnih debelin ter svetla področja različnih oblik in velikosti, ki se preslikajo v sliko 33b špranje 33a na oko 11.

Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po varianti I je značilna po tem, da je optoelektronski zaslon s špranjo 33a narejen iz LCD prikazovalnika s poljubnim številom slikovnih točk. Z zapiranjem ali odpiranjem le-teh se tvorijo špranjo 33a, ki je prepustno območje na optoelektronskem zaslonu 33 in jo osvetlitveni sistem presvetli ter optični sistem preslika na oko 11.

Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po varianti II je značilna po tem, da je optoelektronski zaslon 33 s špranjo 33a narejen iz DMD reflektivnega prikazovalnika s poljubnim številom slikovnih točk tako, da se s premikanjem m:kroz^rcalc Nori špranja 33a.

Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po varianti III je značilna po tem, da je 5 optoelektronski zaslon 33 s špranjo 33a narejen iz LCOS reflektivnega prikazovalnika s poljubnim številom slikovnih točk tako, da se z odpiranjem slikovnih točk tvori špranja 33a.

Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po varianti IV je značilna po tem, da se 10 optoelektronski zaslon 33 s špranjo 33a vrti okoli optične osi 32 z fizično rotacijo

Dove ali podobne prizme 29. Operater vrti z roko ohišje 13 skupaj s prizmo 29 in s tem se vrti tudi projicirana slika na očesu 11.

Claims

Patentni zahtevki

1. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo za oftalmološke preiskave očesa, značilna po tem, da se za generiranje elektronske špranje (33a) uporabi presevni LCD kot optoelektronski zaslon (33), ki se skupaj z ostalimi funkcionalnimi moduli špranjske svetilke krmili preko mikroprocesorskega modula krmilnega vezja (17), da se z mehansko rotacijo Dove ali podobne prizme (29) rotira slika (33b) špranje (33a), ki jo optični sistem, sestavljen iz objektiva (28), prizme (29), drugega objektiva (30) in zrcala (31), projicira na oko (11).
2. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po zahtevku 1, značilna po tem, da se za generiranje elektronske špranje (33a) uporabi reflektivno digitalno zrcalo DMD kot optoelektronski zaslon (33).
3. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po zahtevku 1, značilna po tem, da se za generiranje elektronske špranje (33a) uporabi reflektivni zaslon LCOS kot optoelektronski zaslon (33).
4. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po zahtevku 1 in 2, značilna po tem, da je ohišje (13) špranjske svetilke vrtljivo na isti osi kot mikroskop (12), da špranjska svetilka projicira sliko (33b) špranje (33a) na oko (11), ki ga pregleduje oftalmolog skozi okular (19) mikroskopa (12) in je vse skupaj na podstavku (16), kjer je tudi krmilna elektronika (17), ki poganja elektronske sklope.
5. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po zahtevku 1 do 3, značilna po tem, da je optoelektronski zaslon (33) s špranjo (33a) narejen iz LCD prikazovalnika s poljubnim številom slikovnih točk, da se z zapiranjem ali odpiranjem le-teh tvorijo špranje (33a), ki so prepustno območje na optoelektronskem zaslonu (33) in jih osvetlitveni sistem presvetli ter optični sistem preslika na oko (11).
6. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po zahtevku 1 in 3, značilna po tem, da je optoelektronski zaslon (33) s špranjo (33a) narejen iz DMD reflektivnega prikazovalnika s poljubnim številom slikovnih točk tako, da se s premikanjem mikrozrcalc tvori špranja (33a).
7. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po zahtevkih 1 in 3, značilna po tem, da je optoelektronski zaslon (33) s špranjo (33a) narejen iz LCOS reflektivnega prikazovalnika s poljubnim številom slikovnih točk tako, da se z odpiranjem in zapiranjem slikovnih točk tvori špranja (33a).
8. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po kateremkoli od zahtevkov od 1 do 5, značilna po tem, da se optoelektronski zaslon (33) s špranjo (33a) vrti okoli optične osi (32) z fizično rotacijo Dove ali podobne prizme (29), da operater vrti z roko ohišje (13) skupaj s prizmo (29) in se s tem vrti tudi projicirana slika (33b) na očesu (11).
9. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po zahtevkih od 1 do 7, značilna po tem, da je s programiranjem mikroprocesorja krmilne elektronike (17) za krmiljenje optoelektronskega modula (33) izvedeno tudi krmiljenje skenerja za skeniranje očesa (11).
10. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po zahtevkih od 1 do 8, značilna po tem, da je snemanje slike (33b) špranje (33a) na očesu (11) z digitalno kamero (18) izvedeno s posebnim programom mikroprocesorja krmilne elektronike (17).
11. Špranjska svetilka z optoelektronsko špranjo po zahtevku 1 do 7, značilna po tem, da se s krmilnim vezjem (17) optoelektronskega zaslona (33) v optoelektronski špranji (33a) lahko generirajo različni vzorci (43 in 44), kot so enostavne črte različnih debelin ter svetla področja različnih oblik in velikosti, ki se preslikajo v sliko (33b) špranje (33a) na oko (11).