CÁMARA DE FONDO DE OJO MULTI-PERSPECTIVA.

Se presenta una cámara de fondo de ojo que incorpora un sistema de imagen integral para capturar una fotografía integral del fondo de ojo. Esta fotografía integral hace posible proyectar una imagen tridimensional y generar mapas topográficos del fondo de ojo. La cámara de fondo de ojo puede funcionar en modo plenóptico

, y así hacer un zums sobre una imagen de dos dimensiones generada a partir de la fotografía integral. El equipo propuesto se compone de un sistema óptico para iluminar el fondo de ojo, y un sistema óptico que conforma el sistema de captura de imagen integral. Este sistema de captura incluye una lente oftalmoscópica, una matriz de microlentes y un sensor, y permite registrar con un solo disparo muchas perspectivas del fondo ocular. Para mejorar la resolución de la fotografía integral, el sistema de captura posee un dispositivo que permite desplazar la matriz de microlentes unas pocas micras.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201131683.

Solicitante: Asociación Industrial de Óptica, Color e Imagen - AIDO.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: SAAVEDRA TORTOSA,GENARO, PONS MARTÍ,Amparo, Martínez Cuenca,Raul, MARTÍNEZ CORRAL,Manuel, NAVARRO FRUCTUOSO,Héctor, TOLOSA RUIZ,Ángel, ALCON GARGALLO,Natividad.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > Aparatos para el examen óptico o clínico de los... > A61B3/12 (para examinar el fondo de ojo, p. ej. oftalmoscopios (A61B 3/13 tiene prioridad))
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CÁMARA DE FONDO DE OJO MULTI-PERSPECTIVA.

Fragmento de la descripción:

Cámara de fondo de ojo multi-perspectiva.

Sector de la Técnica La presente invención pertenece al campo de la óptica y la oftalmología. Se refiere concretamente a una cámara de fondo de ojo que captura una fotografía integral del fondo de ojo. A partir de esta fotografía integral es posible proyectar imágenes tridimensionales del fondo de ojo, generar mapas topográficos de él y realizar un seccionado óptico sobre la imagen que se obtiene.

Antecedentes Fondo de ojo es un término utilizado para referirse al polo posterior del globo ocular. Esta parte comprende, principalmente, la retina, la mácula y el nervio óptico, y su examen es habitual para detectar enfermedades oculares, siendo posible también detectar enfermedades no ligadas directamente al ojo, como la diabetes o la hipertensión.

Los dispositivos más comunes para el examen no invasivo del fondo retiniano son el oftalmoscopio y la cámara de fondo de ojo. Estos dispositivos son muy útiles para un primer diagnóstico y para el monitorizado de patologías retinianas. Para mejorar las prestaciones de estos equipos, la cámara de fondo de ojo que se propone es capaz de generar imágenes tridimensionales (3D) del polo posterior. La principal diferencia con respecto a los oftalmoscopios y cámaras de fondo de ojo convencionales, incluidos las cámaras de fondo y los oftalmoscopios estereoscópicos, radica en que la cámara propuesta registra un gran número de perspectivas, con paralaje horizontal y vertical, que permiten la reconstrucción real de la imagen 3D del fondo retiniano.

Para la proyección de una imagen integral capturada con la cámara preparada para tal fin, otro trabajo relacionado con la presente invención es el algoritmo SPOC, de smart pseudoscopic-to-orthoscopy conversion, propuesto por H. Navarro, R. Martínez-Cuenca, G. Saavedra, M. Martínez- Corral, and B. Javidi en “3D integral imaging display by smart pseudoscopic-to-orthoscopic conversion, ” Opt. Express 25, 25573-25583 (2010) , que permite adaptar las imágenes elementales de la fotografía integral original capturada a las características necesarias para su proyección desde un monitor o pantalla de imagen integral y un correcto visionado en 3D.

En lo que sigue, se hará un repaso de otros dispositivos existentes para la obtención de imágenes de fondo de ojo.

La cámara de fondo de ojo, como por ejemplo la que se describe en la patente estadounidense US 7.798.642 B2, incorpora sistema de iluminación para iluminar el polo posterior del ojo, un microscopio de poco aumento y una cámara acoplada a este, lo que le permite obtener fotografías del fondo de ojo. Este dispositivo proporciona imágenes planas sin posibilidad alguna de hacer reconstrucciones topográficas del fondo retiniano ni proyecciones 3D.

En US 7, 290, 880 B1 se describe una cámara de fondo de ojo estereoscópica. Estas cámaras permiten la captura de dos fotografías del polo posterior del ojo con perspectiva horizontal diferente. Estas imágenes estereoscópicas son útiles para el cálculo de topografía retiniana, y también para su proyección en monitores estereoscópicos. Sin embargo, al solo disponerse de dos vistas, las reconstrucciones topográficas carecen de segmentado óptico; es decir, no es posible seleccionar en la reconstrucción de la imagen distintos planos en profundidad de la escena. Por otra parte, y dado que la observación estereoscópica es muy sensible a los efectos inherentes al conflicto convergencia-acomodación, la proyección de esta imagen estereoscópica desde un monitor, da lugar a una gran fatiga visual cuando su observación es prolongada.

El oftalmoscopio confocal de barrido, basado en el concepto de la microscopía confocal, fue propuesto por Webb y colaboradores en su artículo “Confocal scanning laser ophthalmoscope”, Appl. Opt. 26, 1492-1499 en 1987. Este aparato, de uso no muy extendido debido a su alto coste, se basa en la proyección sobre la retina de un punto láser focalizado por la óptica ocular, y la posterior detección de los rayos reflejados por la retina tras atravesar un pequeño orificio, o estenope, que limita la entrada en el detector de los rayos más difusos reflejados por la retina.. La principal característica de este tipo de oftalmoscopio es su alta capacidad de seccionado óptico, que permite reconstrucciones topográficas de alta resolución y contraste. Su desventaja es la necesidad del uso de iluminación láser, y la necesidad de realizar un barrido punto a punto por toda el área de la retina que se desea observar hasta obtener la imagen tridimensional final. Mientras que la iluminación láser da a las imágenes un aspecto monocromático, lejos de la cromaticidad de las imágenes obtenidas con la cámara de fondo retiniano, la necesidad de barrido delimita el número de píxeles de la imagen final y requiere de un tiempo hasta haber escaneado toda la región de interés. Además, el campo visual (área) que se puede registrar es menor que el que se puede registrar con una cámara de fondo de ojo, siendo mayor la resolución.

El tomógrafo de coherencia óptica (OCT) propuesto por Huang y colaboradores en 1991 en su artículo “Optical coherence tomography, ” Science 254, 1178-1181, emplea una técnica interferométrica para obtener imágenes tomográficas de tejidos biológicos con alta resolución, especialmente axial. Este instrumento se basa en un concepto de barrido punto a punto similar al del oftalmoscopio confocal, pero aquí la imagen se obtiene mediante seccionado óptico a partir de interferencias de baja coherencia entre la luz reflejada por las distintas capas del tejido retiniano y la luz con la que se ilumina dicho tejido. La imagen se genera entonces a partir de sucesivas medidas axiales realizando un barrido transversal, y se presenta como una imagen topográfica bidimensional. Mientras que la resolución axial es mejor que la del oftalmoscopio, la resolución transversal es peor. Al igual que en le caso anterior, la principal ventaja del OCT es su capacidad de seccionado óptico, que le permite la obtención de mapas tomográficos retinianos 3D de alta resolución. Sus desventajas son su altocoste, la monocromaticidad de las imágenes y el limitado número de píxeles.

Descripción breve de la invención En esta invención se describe una cámara de fondo de ojo que es capaz de generar imágenes tridimensionales en color del polo posterior del ojo. Y aunque el fondo de ojo comprende la retina, la mácula y el nervio óptico, en adelante no referiremos indistintamente a esta zona del globo ocular con los términos de polo posterior, fondo de ojo o retina.

Para poder generar las imágenes 3D del fondo de ojo, se ha de insertar un matriz de microlentes entre la retina y el sensor de la cámara que se utiliza para fotografiarla, constituyendo así un sistema de imagen integral. Esta técnica de imagen permite la obtención de fotografías tridimensionales del polo posterior con luz policromática, con alta resolución y con paralaje completo. La fuente de luz policromática que emite la cámara para capturar las imágenes integrales comprende opcionalmente el rango de las radiaciones visibles, entre 380 nm y 780 nm. Alternativamente, la fuente de luz puede emitir radiación infrarroja comprendida entre los 780 nm y los 3.000 nm. Estas imágenes se pueden proyectar desde un monitor de imagen integral, o utilizar para calcular, con alta capacidad de segmentado, un mapa topográfico del fondo de ojo. La invención combina ventajosamente las características de la cámara de fondo de ojo convencional y de la técnica de imagen integral para generar imágenes 3D con las que se solventa la principal desventaja de los oftalmoscopios y cámaras de fondo de ojo estereoscópicos: la fatiga visual debido al conflicto convergencia-acomodación....

 


Reivindicaciones:

1. Cámara de fondo de ojo multi-perspectiva que comprende:

- una lente oftalmoscópica (2) configurada para enfocar un plano de interés del fondo de ojo (13) cuando se ilumina con una fuente de luz (3) ;

- un sensor matricial (7) que comprende una matriz 2D de píxeles configurados para registrar la intensidad y la frecuencia de la luz reflejada por el fondo de ojo (13) , con dicho sensor matricial (7) acoplado con unos medios de procesamiento de imágenes (11) configurados para tratar una pluralidad de imágenes elementales formadas en los píxeles (14) de dicho sensor matricial (7) ;

caracterizada por que comprende además:

- una matriz de microlentes (6) , cuyas microlentes (17) están dispuestas formando un plano transversal al eje óptico y situadas entre la lente oftalmoscópica (2) y el sensor matricial (7) paralelamente a ambos (2, 7) , con cada microlente (17) configurada para formar una imagen elemental con una perspectiva del fondo de ojo sobre un conjunto de píxeles (14) del sensor matricial (7) asociado con dicha microlente (17) ; donde la lente oftalmoscópica

(2) y la matriz de microlentes (6) están dispuestas de tal manera que la imagen de un plano arbitrario del fondo de ojo (13) se forma sobre la matriz de microlentes (6) y a su vez dicha matriz de microlentes (6) está dispuesta para, en conjunción con el sistema óptico ocular exterior del paciente y la lente oftalmoscópica (2) , formar una imagen de la pupila del ojo sobre el sensor matricial (7) .

2. Cámara según reivindicación 1, caracterizada por que comprende además unos medios de desplazamiento (8) configurados para desplazar transversalmente al eje óptico la matriz de microlentes (6) en coordinación con los medios de procesamiento de imágenes (11) para adquirir un conjunto de imágenes elementales formadas en los píxeles (14) en cada desplazamiento transversal.

3. Cámara según reivindicación 2, caracterizada por que los medios de desplazamiento (8) comprenden un mecanismo piezoeléctrico.

4. Cámara según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende además un modulador lineal de fase (18) acoplado a la matriz de microlentes (6) cuyas características moduladoras de fase son seleccionables entre electro-ópticas y acusto-ópticas.

5. Cámara según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la fuente de luz (3) comprende un deflector de haz (4) y una lente colectora (5) , tal que la lente colectora (5) conjuntamente con la lente oftalmoscópica (2) proyectan sobre el plano (1) de la pupila del ojo (13) la imagen de la fuente de luz (3) .

6. Cámara según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el número de microlentes

(17) de la matriz (6) es substancialmente igual al número de píxeles (14) por microlente (17) .

7. Cámara según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la geometría de las microlentes (17) se selecciona entre: circular, hexagonal o cuadrada.

8. Cámara según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los medios de procesamiento (11) están configurados para reconstruir un mapa topográfico del fondo de ojo (13) a partir de la información correspondiente a una pluralidad de perspectivas recogidas por la matriz de microlentes (7) .

9. Cámara según la reivindicación 8, caracterizada por que comprende además unos medios de proyección de imagen (10, 11) .

10. Cámara según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 9, caracterizada por que la fuente de luz (3) emite en el rango de las radiaciones visibles, entre 380 nm y 780 nm.

11. Cámara según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 9, caracterizada por que la fuente de luz (3) emite radiación infrarroja comprendida entre los 780 nm y los 3.000 nm.