用于确定眼角膜地形图的照明系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于产生空间分布照明图案的照明系统，该照明图案用于测量眼角膜，特别是用于确定所述眼角膜的地形图。该解决方案应实现与距离无关的测量。本发明专利技术的用于确定眼角膜地形图的照明系统由照明单元、用于准直照明光的光学元件和用于产生空间分布照明图案的菲涅耳轴棱锥形式的单元组成。特别地，照明单元由多个照明模块组成，这些照明模块被布置成使得每个照明模块照亮菲涅耳轴棱锥的一部分，从而确保整个表面上的照明。该用于产生空间分布照明图案的系统用于确定眼角膜的地形图。该系统被设计成一个紧凑的模块，从而可以很容易地与其他测量系统结合，而不与它们的光束路径发生重合。

Illumination system for determining corneal topography

The invention relates to an illumination system for generating a spatially distributed illumination pattern for measuring the cornea, in particular for determining the topographic map of the cornea. The solution should realize distance-independent measurement. The illumination system for determining corneal topographic map of the present invention consists of a lighting unit, an optical element for collimating illumination light and a unit in the form of a Fresnel axle pyramid for generating a spatially distributed illumination pattern. In particular, the lighting unit consists of several lighting modules arranged so that each lighting module illuminates a part of the Fresnel Axis pyramid to ensure the illumination of the entire surface. The system for generating spatially distributed illumination patterns is used to determine the topographic map of the cornea. The system is designed as a compact module so that it can be easily combined with other measurement systems without overlapping their beam paths.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定眼角膜地形图的照明系统
本专利技术涉及一种用于产生空间分布照明图案的照明系统，该照明图案用于测量眼角膜，特别是用于确定其地形图。如此，该解决方案会有助于与距离无关的测量。
技术介绍
虽然术语角膜曲率测量应该理解为测量眼角膜的形状和形态，但是角膜的中心和周边曲率半径是通过地形图范畴内的特定方法作为角膜曲率测量的特殊形式来测量和数学评估的。测量人眼的角膜表面很难，因角膜是透明的，对可见光几乎不产生散射。根据现有技术，借助所谓的角膜曲率仪或角膜图测量角膜表面形状的方法早已为人所知。成像在角膜上的所谓普拉西多盘(PlacidoDisk)的同心环被角膜的泪膜反射，并通过相机记录和评估。相机检测到的反射环图案根据角膜的曲率而变形。普拉西多盘是受照盘，在其上以规则的间隔设置有圆圈。然后，诊断是以观察到的角膜表面上的圆圈的反射为基础的，这些圆圈同样应该以规则的方式成像在该角膜表面上。这样，现在在角膜表面应该看到的是同心普拉西多环的对称反射。相比之下，如果发现不对称形式的圆圈，则表示角膜表面偏离参考表面。角膜表面的不规则性可以在例如散光的情况下发现，也可以在角膜的机械或化学损伤的情况下发现。市场上可买到的地形图系统是将眼睛前方一小段距离处的真实普拉西多环投影到角膜上，并从此处相机反射和捕捉真实普拉西多环。角膜重建基于由角膜反射的投影普拉西多环的入射角和反射角的角度评估。这里，角膜上的圆圈位置相对于已知参考测试体的圆圈位置的偏差作为角膜重建的基础。这种解决方案的第二个缺点是，测量的精度很大程度上取决于角度关系，因此也取决于测量距离。非常不同的多种方法被用于确定或检测正确的测量距离。举例来说，当达到正确的工作距离时，可以自动触发测量。首先，这可以通过在每次测量之前校正错误的距离来实现，即借助光电屏障、触点或附加测量系统确定距离或位置，并在必要时对其校正。相比之下，现有技术中已知的其他解决方案基于与距离无关的测量和远心检测来确定眼角膜的地形。DE102011102355A1描述了一种地形图系统，其中光源的光通过非球面被准直，并通过菲涅耳轴棱锥被照射到眼睛的整个区域上。此外，该解决方案包含光轴上的光源和用于输出耦合测量辐射的元件。在该解决方案中，小的照明角度由折射表面上的小的偏角产生，而大的偏角必须通过附加的反射表面实现。该解决方案的缺点在于在材料中使用反射表面，因为在这种情况下，表面缺陷对准直入射光的影响比使用折射表面大得多。此外，光束以发散的方式在光源和准直光学单元之间延伸，因此该安装空间中的自由直径小于准直光学单元与菲涅耳轴棱锥(Fresnelaxicon，之后简写为fraxicon)之间的自由直径。此外，仅使用一个光源照射菲涅耳轴棱锥导致在短焦距的情况下出现大的入射角，这又导致菲涅耳结构的外部区域中的反射损失。虽然该问题可以通过增加焦距来解决，但又会导致自由安装空间的进一步减小。为了测量角膜曲率，除了照明之外，自角膜的反射必须输出耦合到成像系统上。然而，如果安装空间被照明锥阻挡，则输出耦合只能在更下游或侧面实现，从而增加整个设备的复杂性、安装尺寸和成本。安装空间较小的自由直径也导致该解决方案的模块化使用，例如与生物学测量装置结合使用，而由于同轴照明与其它光束路径的可能碰撞，这种使用就更难甚至无法实现。此外，另一缺点是相对大的偏角需要较低的制造公差，特别是对于反射面来说。而且很难实现均匀照明。DE102011102354A1中描述的用于确定眼角膜表面形状的系统以具有远心图像评估的特定普拉西多盘为基础。该普拉西多盘包括具有半圆形横截面的对半的环形元件，其具有不同的半径，其前表面、球面或非球面指向眼角膜。普拉西多盘通过LED照明，LED分别布置在对半的环形元件的焦点上，以实现普拉西多盘的环在眼角膜方向上的无限投影。尽管通过将LED直接布置在普拉西多盘上解决了自由直径较小的问题，但制造和调整却极其复杂和困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一种照明系统，该照明系统用于产生空间分布照明图案，以测量眼角膜的地形图，其有利于与距离无关的测量和远心检测。在安装深度尽可能小的同时，该系统应该确保照明图案的亮度一致，且容易制造。该目的通过用于确定眼角膜地形图的照明系统实现，该照明系统由照明单元、用于准直照明光的光学元件和用于借助于由多个照明模块组成的照明单元产生空间分布照明图案的菲涅耳轴棱锥形式的单元组成，这些照明模块被布置成使得每个照明模块照亮菲涅耳轴棱锥的一部分，从而确保全区域照明。根据本专利技术，该目的通过独立权利要求的特征来实现。优选的改进和结构是从属权利要求的主题。用于产生空间分布照明图案的系统用于确定眼角膜的地形。这里，该系统被设计成紧凑的模块，从而易于与其他测量系统结合，而不会与其光路发生碰撞。下面基于示例性实施例更详细地描述本专利技术。为了简单起见，下面将用于产生确定眼角膜地形图的空间分布照明图案的系统简称为“地形图照明”。在附图中，图1示出了基于两个照明模块的地形图照明，每个照明模块具有一个平面镜；图2示出了根据图1的解决方案的第一结构；图3示出了根据图1的解决方案的第二结构；图4示出了基于四个照明模块的地形图照明，每个照明模块具有一个平面镜；图5示出了基于两个照明模块的地形图照明，每个照明模块具有两个平面镜；图6示出了基于两个照明模块的地形图照明，每个照明模块具有一个凹面镜；图7示出了基于四个照明模块的地形图照明的侧视图和从眼睛的角度出发的视图；图8示出了基于两个照明模块的地形图照明，每个照明模块具有一个准直透镜和一个平面镜；图9示出了基于两个照明模块的地形图照明，每个照明模块只具有一个准直透镜；图10示出了基于两个照明模块的地形图照明，每个照明模块具有一个多面凹面镜；以及图11示出了地形图照明，其中菲涅耳轴棱锥面向照明源的一侧被实施为简单的凹面镜。所提出的用于确定眼角膜地形图的照明系统由照明单元、用于准直照明光的光学元件和用于产生菲涅耳轴棱锥形式的空间分布照明图案的单元组成。这里，空间分布照明图案应该被理解为表示数量为n的准直的单个光束，这些光束在方位角和辐射率不同的入射角下指向眼睛。照明单元由多个照明模块组成，这些照明模块被布置为，使得每个照明模块照亮菲涅耳轴棱锥的一部分，从而确保全区域照明。根据本专利技术，照明单元由两个或多个照明模块组成，优选由四个照明模块组成，特别优选地由六个照明模块组成。这里，照明模块被布置为，使得每个照明模块的照明光照亮菲涅耳轴棱锥的一部分。仅具有两个照明模块的照明单元具有最小的调节耗费，因其具有最少数量的待对准的光学元件。由于尺寸小，LED越来越多地被用作光源。在每种情况下，在专用的光学偏轴上对各个照明模块的光进行准直，并且将其引导至菲涅耳轴棱锥的需要被照明的部分上。根据第一有利结构，各个照明模块可以这样布置，即其光学偏轴与系统的光轴成20-40°的角度，优选为20-30°的角度。所提出的用于确定眼角膜地形图的照明系统包括用于准直照明光的光学元件。为此，使用了非球面形式的准直透镜，或者具有非球面效果的菲涅耳透镜。根据本专利技术，准直透镜布置在照明模块的光学偏轴上或者集成在照明模块的光源中。根据第二有利结构，如果面向照明模块的菲涅耳轴棱锥的表面具有准直作用，则可以省去用于准直照明光的光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定眼角膜地形图的照明系统，由照明单元、用于准直照明光的光学元件和用于产生空间分布照明图案的菲涅耳轴棱锥形式的单元组成，其特征在于，所述照明单元由多个照明模块组成，所述照明模块被布置为使得每个所述照明模块照亮所述菲涅耳轴棱锥的一部分，从而确保全区域照明。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.02 DE 102016216611.51.一种用于确定眼角膜地形图的照明系统，由照明单元、用于准直照明光的光学元件和用于产生空间分布照明图案的菲涅耳轴棱锥形式的单元组成，其特征在于，所述照明单元由多个照明模块组成，所述照明模块被布置为使得每个所述照明模块照亮所述菲涅耳轴棱锥的一部分，从而确保全区域照明。2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述照明单元由两个或多个照明模块组成，优选地由四个照明模块组成，特别优选地由六个照明模块组成。3.根据权利要求1和2所述的照明系统，其特征在于，各个所述照明模块被布置为，使得所述照明模块的光学偏轴与所述菲涅耳轴棱锥的光轴成20°至40°的角度，优选为20°至30°的角度。4.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，使用准直透镜作为用于准直照明光的光学元件，所述准直透镜被布置在所述照明模块的所述光学偏轴上或者被集成在所述照明模块的光源中。5.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，如果面向所述照明模块的所述菲涅耳轴棱锥的表面具有准直作用，则省去所述用于准直照明光的光学元件。6.根据权利要求1所述的照明系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝亚特·伯梅，里科·富克斯，京特·鲁道夫，米夏埃尔·古恩茨切尔，约尔格·迈斯纳，托马斯·莫尔，丹尼尔·布勃利茨，
申请(专利权)人：卡尔蔡司医疗技术股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE