Monitorsystem für ein menschliches oder tierisches Auge und Betriebsverfahren dafür

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Monitorsystem für ein menschliches oder tierisches Auge sowie ein Betriebsverfahren dafür.

Bei teilweisem oder vollständigem Verlust des Sehvermögens, etwa durch Zerstörung der Photorezeptorschicht in der Retina (auch Netzhaut genannt) des menschlichen Auges, werden häufig Retina-Implantate eingesetzt. Ein Retina-Implantat ist ein Array von Elektroden, die ähnlich einem Cochlea-Implantat in direkten Kontakt mit sekundären Nervenzellen gebracht werden. Hierdurch können bei Verlust der primären Sinneszellen die darauffolgenden Nervenzellen stimuliert und so ein Seheindruck erzeugt werden.

Retina-Implantate stimulieren die Nervenzellen direkt elektrisch. Dies ist typischerweise mit einer geringen räumlichen Auflösung verbunden, da die elektrischen Ströme verhältnismäßig weit in das Nervengewebe eindringen. Zudem muss das Implantat in direktem Kontakt zu der Retina stehen, damit sich dieser Effekt nicht weiter verstärkt. Retina-Implantate nutzen Elektroden zur Stimulation der sekundären Nervenzellen. Dies geschieht primär mit der Absicht, den Seheindruck wieder herzustellen und nicht die volle Sehkraft zu regenerieren. Die Methode erlaubt bisher lediglich rudimentäre Sinneswahrnehmungen zu generieren. In der DE 10 2005 032 989 A1 ist beispielsweise eine Sehprothese mit einem Stimulations-System zur Implantation in einem menschlichen Auge beschrieben, welches ein Elektrodenarray zur Kontaktierung und Stimulation von lebendem Gewebe oder Nerven im visuellen System des

Auges umfasst, das mittels einer elektrischen Schaltung Stimulations- Impulse erzeugt. Dabei umfasst das Stimulations-System zumindest ein intraokulares Implantat und zumindest ein extraokulares Implantat, welches das intraokulare Implantat mit Energie versorgt

Erkrankungen des Auges, welche die Sehkraft stark reduzieren, jedoch nicht die Zerstörung der Photorezeptorschicht in der Retina zur Ursache haben und bei denen ein Retina-Implantat deshalb nicht eingesetzt wird, stellen beispielsweise eine Veränderung der Hornhaut, der Augenlinse, der Augenvorkammer oder aber auch des Glaskörpers dar. Ein weiteres aus medizinischer Sicht bisher ungelöstes Problem stellt beispielsweise die Altersweitsichtigkeit dar, welche typischerweise die meisten Menschen jenseits eines Lebensalters von vierzig Jahren betrifft. Weitere Behandlungsfelder umfassen Hornhautverkrümmung, leichte Formen des Sehfeldverlustes, Trübungen von Glaskörper, Linse oder

Augenvorderkammer, weiter Fehlsichtigkeit generell, speziell schwierig korrigierbare Fehlsichtigkeit mit hohen Dioptrienzahlen.

Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Monitorsystem für ein menschliches oder tierisches Auge zu schaffen, welches bei stark reduzierter Sehkraft des Auges eine Verbesserung des Sehens ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Betriebsverfahren für ein

Monitorsystem bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Monitorsystem für ein menschliches oder tierisches Auge vorgeschlagen, wenigstens umfassend einen in das Auge implantierbaren Monitor, welcher mit einem Leistungsempfänger und einem Datenempfänger verbunden ist, und eine Kamera zur Aufnahme von Bilddaten, welche mit einer ersten

Übertragungseinheit zur Aufbereitung, insbesondere zur Komprimierung, und zur drahtlosen Übertragung zumindest der Bilddaten über einen ersten Übertragungskanal an den Datenempfänger verbunden ist. Der Datenempfänger ist zum Empfang und Decodieren der Bilddaten sowie zum Weiterleiten an den Monitor ausgebildet. Der Monitor ist dabei zur

Darstellung von mit der Kamera aufgenommenen Bilddaten ausgebildet.

Das erfindungsgemäße Monitorsystem erlaubt vorteilhaft, Erkrankungen des Auges, welche die Sehkraft stark reduzieren, weil beispielsweise eine Veränderung der Hornhaut, der Augenlinse, der Augenvorkammer oder aber auch des Glaskörpers vorliegt, prothetisch zu umgehen und ein verbessertes Sehen zu ermöglichen.

Optional kann die Übertragungseinheit nicht nur zur drahtlosen Übertragung der Bilddaten, sondern auch zur drahtlosen Übertragung der

Versorgungsleistung für Datenempfänger und/oder Monitor dienen. Diese Versorgungsleistung kann mittels optischen Signalen, z.B. Infrarotsignalen, per Funk, induktiv oder dergleichen, übertragen werden. Die Sehkraft eines Auges kann durch eine fehlerhafte Abbildung auf die Netzhaut stark eingeschränkt sein. Derartige Erkrankungen können häufig nicht mit einer Brille korrigiert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Monitorsystem ist es möglich, Bildinformation mit einer außerhalb des

Auges angeordneten Kamera aufzunehmen und auf die Netzhaut abzubilden. Hierbei wird von der parallelen Bildübertragung, ein ganzes Bild auf einmal zu übertragen, auf eine serielle Bildübertragung, beispielsweise eine Punkt für Punkt-Übertragung, übergegangen. Das Bild wird extern mit der Kamera aufgenommen, komprimiert und in einen digitalen seriellen Datenstrom konvertiert. Wenn die Datenübertragung über die erste Übertragungseinheit auf optischem Weg erfolgt, kann der Datenstrom dann durch eine noch teilweise transparente Augenvorderkammer übertragen werden. Ein elektromagnetischer Datenstrom kann auch durch eine nicht mehr transparente

Augenvorkammer übertragen werden.

Im Auge ist ein Monitor mit einem Leistungsempfänger und einem Datenempfänger als Implantat eingesetzt, welcher sich beispielsweise mit einem flexiblen Bildschirm an die Netzhaut anschmiegen kann und den digitalen, beispielsweise optischen, Datenstrom empfängt, dekodiert und auf die Netzhaut projiziert und so die Bildinformation wieder zur Verfügung stellt. Die Stromversorgung des implantierten Monitors kann beispielsweise auch durch eine Übertragung mittels Licht oder elektromagnetischer Strahlung gewährleistet werden. Alternativ kann eine

Stromversorgung auch mittels einer langlebigen, vorzugsweise wiederaufladbaren Batterie erfolgen, welche wie bei einem Herzschrittmacher mitimplantiert werden kann. Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Monitorsystem in der Ophthalmologie bei vielfältigen Sehstörungen, welche nicht den Verlust der primären Sinneszellen der Netzhaut, nämlich Stäbchen und Zäpfchen betreffen, eingesetzt werden.

Das Monitorsystem kann theoretisch auch zur über die medizinische Notwendigkeit hinausreichenden Verbesserung der Sehfähigkeit eingesetzt werden. Die Auflösungsgrenze der Netzhaut liegt bei ca. 300%

Sehkraft.

Eine weitere mögliche Anwendung ist das Feld der Sinnens-Substitution. Hier können Sinneseindrücke technisch erfasst und über einen nicht von der Natur dafür vorgesehenen Sinn übertragen werden. Beispielsweise kann das Gehör über den Tastsinn am Rücken abgebildet werden. Da die Netzhaut die höchste Sinneszellendichte im Körper aufweist, können optional nicht-translatierende, also sich nicht mit der Augenbewegung verschiebende Datenströme, der Netzhaut aufgeprägt werden, um diese zum Ersatz von weiteren verlorenen Sinnen einzusetzen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann der Leistungsempfänger zum Empfang von elektromagnetischen Signalen, insbesondere optischen Signalen oder Funksignalen, und zur Umsetzung der elektromagnetischen Signale in elektrische Versorgungsleistung des

Datenempfängers und des Monitors ausgebildet sein. Vorteilhaft ist eine dauerhafte Leistungsversorgung der implantierten Komponenten möglich. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann eine zweite Übertragungseinheit zur drahtlosen Übertragung von Versorgungsleistung zur elektrischen Versorgung des Monitors und/oder Datenempfängers über einen zweiten Übertragungskanal an den

Leistungsempfänger vorgesehen sein. Dabei kann der Leistungsempfänger vorteilhaft zum Empfang von elektromagnetischen Signalen und zur Umsetzung derselben zur elektrischen Versorgung des Datenempfängers und des Monitors ausgebildet sein. Eine Energieversorgung des Monitors sowie des Datenempfängers ist über einen drahtlosen Signalweg beispielsweise über das sogenannte Powerbeaming mit beispielsweise hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung möglich. Alternativ ist jedoch auch optische Energieversorgung mittels Laser oder LEDs möglich. Dabei wird die elektrische Energie erst in optische Energie umgewandelt, in das Auge übertragen und dann in dem Leistungsempfänger empfangen und wieder in elektrische Energie zurückgewandelt. Auch über Induktoren ist eine drahtlose Energieversorgung ins Auge möglich. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann die

Kamera außerhalb des Auges angeordnet sein. Die Kamera kann zweckmäßig in der Nähe des Auges, im Bereich des Kopfs, angebracht sein, um den normalen Seheindruck beizubehalten. Die Kamera kann beispielsweise auf oder in einer Brille montiert sein. Auf diese Weise können die Bilddaten auch leicht durch die Linse in das Auge auf den

Datenempfänger übertragen werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann der Datenempfänger ausgebildet sein, digitale Bilddaten im Sichtfeld und/oder eine mit der Umgebung mitgeführte Darstellung in das Sichtfeld einzuspielen und/oder virtuelle Inhalte als Bilddaten auf den Monitor zu leiten. Über die reine Reproduktion des Seheindruckes hinaus können auch zusätzliche Informationen in das Sichtfeld eingespielt werden. Diese Darstellungsform wird im Allgemeinen als Augmented Reality (AR) bezeichnet. Dies beinhaltet sowohl die fixe Darstellung von z.B. digitalen Bildinhalten im Sichtfeld als auch die mit der Umgebung mitgeführte

Darstellung, so dass die Informationen sich scheinbar in einer bestimmten Richtung oder an einer bestimmten Position befinden. Als Bildinhalte sind alle Formate vorstellbar, die auch von Bildschirmen oder Fernsehern dargestellt werden können. In einer weiter gesteigerten Variante ist die Umgebung nicht mehr wahrzunehmen und lediglich virtuelle Inhalte werden dargestellt. Dies wird dann üblicherweise als Virtuelle Realität (VR) bezeichnet. Der Vorteil gegenüber üblichen AR und VR Systemen ist eine stets auf die Auflösung der Netzhaut angepasste Auflösung, so dass keine Abbildungsfehler durch zusätzliche optische Systeme hinzugefügt werden. Dies ist praktisch über das volle Sichtfeld möglich und reduziert gleichzeitig den Platzbedarf der Systeme, die vor das Auge gehalten werden müssen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann der erste Übertragungskanal von der ersten Übertragungseinheit durch die

Linse zu dem Datenempfänger und/oder dem Leistungsempfänger ausgebildet sein. Weiter kann ein zweiter Übertragungskanal von der zweiten Übertragungseinheit durch die Linse zu dem Datenempfänger und/oder dem Leistungsempfänger ausgebildet sein. Wenn der erste und/oder zweite Übertragungskanal die Datenübertragung und/oder

Leistungsübertragung auf optischem Weg realisiert, ist es zweckmäßig, wenn der Übertragungskanal als Lichtstrahl linear von der entsprechenden Übertragungseinheit durch die Linse zu der entsprechenden Empfangseinheit verläuft. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann der erste Übertragungskanal als ein optischer Übertragungskanal, insbesondere im IR-Bereich, ausgebildet sein. Lichtstrahlen weisen den Vorteil auf, dass sie im Gegensatz zu elektromagnetischen Strahlen, wenig störanfällig gegenüber Beeinflussungen von außen sind. Ein

Lichtstrahl im IR-Bereich ist vorteilhaft, da auf diese Weise eine Blendung im Auge ausgeschlossen ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann der zweite Übertragungskanal als ein optischer Übertragungskanal, insbesondere im IR-Bereich, ausgebildet sein. Insbesondere kann die zweite Übertragungseinheit zur Umwandlung von elektrischer Leistung in optische Leistung und der Leistungsempfänger zur Umwandlung von optischer Leistung in elektrische Leistung ausgebildet sein.

Lichtstrahlen weisen den Vorteil auf, dass sie im Gegensatz zu anderen elektromagnetischen Strahlen wie Funk, wenig störanfällig gegenüber Beeinflussungen von außen sind. Ein Lichtstrahl im IR-Bereich ist vorteilhaft, da auf diese Weise eine Blendung im Auge ausgeschlossen ist. Elektrische Leistung kann auf optischem Weg günstig transportiert werden und im Leistungsempfänger auch wieder in elektrische Leistung umgewandelt werden, um den Datenempfänger und Monitor zu versorgen.

Vorteilhaft können die erste Übertragungseinheit und/oder die zweite Übertragungseinheit als Array von LEDs oder Laserdioden ausgebildet sein. Die beiden Übertragungseinheiten können baulich integriert vorgesehen sein. Dann können beispielsweise beide Übertragungskanäle in einen Kanal zusammengefasst sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann der erste Übertragungskanal für eine serielle Übertragung von Bilddaten, insbesondere von komprimierten Bilddaten, ausgebildet sein. Eine serielle Übertragung von Bilddaten kann mit hoher Datenrate erfolgen, sodass trotzdem die Bilddaten eines aufgenommenen Bildes nahezu in Echtzeit übertragen werden können. Insbesondere, wenn die Bilddaten komprimiert sind, wofür sehr effiziente Algorithmen wie beispielsweise mpeg4 bzw. H.265 zur Verfügung stehen, kann die serielle Übertragung effizient durchgeführt werden

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann der Monitor als ein flexibler Bildschirm ausgebildet sein, welcher dazu ausgebildet ist, auf einer Netzhaut des Auges direkt oder mit einem festen Abstand beabstandet vor der Netzhaut anordenbar zu sein.

Ein flexibler Bildschirm kann sich der natürlichen Wölbung des Augenhintergrundes mit der Netzhaut günstig anpassen und an die Netzhaut anschmiegen. Auf diese Weise können die Bilddaten von dem Monitor direkt auf die Netzhaut projiziert werden. Der Monitor kann dafür beispielsweise als pLED-Display, insbesondere als organischer LED-

Display ausgebildet. Organische LED-Displays können als biegsame Folie hergestellt werden.

Der Monitor als flexibler Bildschirm kann auch mit einem geringen Abstand vor der Netzhaut angeordnet sein. Sollte ein direkter Kontakt mit der

Netzhaut von Nachteil sein, kann eine Variation des Monitors eingesetzt werden, die lediglich mit einem Abstand von ca. 0,5 mm zur Netzhaut implantiert werden muss. So kann eine das ursprüngliche Kontaktproblem vermeidende Schicht zwischen Monitor und Netzhaut angebracht werden. Der Abstand von 0,5 mm ergibt sich aus der Tiefenschärfe einzelner

Emitter von LEDs im sichtbaren Bereich des Lichts. Für die Berechnung wird von einer optischen Auflösung auf der Netzhaut von 5 pm ausgegangen. Daher gilt bei einer Wellenlänge von 0,5 pm, dass die Tiefenschärfe in einem Medium mit Brechungsindex 1,34:

8,48 * 1,33 * (5 pm) ²

Dz = = 563,92 pm

0,5 pm beträgt (nach Raoul-Amadeus Lorbeer, „Quantifizierung optischer Systeme für die optische Tomographie", Dissertation, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, 2012).

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann der Monitor dazu vorgesehen sein, an Stelle der Linse im Linsensack des Auges anordenbar zu sein. Insbesondere kann dabei auf einer Seite des Monitors, die einer Außenwelt zugewandt ist, der Leistungsempfänger und/oder der Datenempfänger angeordnet sein. Weiter kann dabei auf einer Seite des Monitors, die einer Innenseite des

Auges zugewandt ist, eine Projektionseinrichtung vorgesehen sein, wodurch die Bilddaten auf die Netzhaut projizierbar sind. Bei Fällen in denen der Glaskörper des Auges nicht ursächlich an der Sehverschlechterung beteiligt ist, kann eine Projektion genutzt werden um die Bildinformationen wieder auf die Netzhaut abzubilden. Hierbei kann der implantierte Monitor die Augenlinse ersetzen. Auf der der Außenwelt zugewandten Seite befindet sich der optische Leistungsempfänger für die Energieversorgung und der optische Datenempfänger für den Datenstrom. Auf der Innenseite in Richtung der Netzhaut ist ein Monitor als kompakte Projektionseinrichtung vorgesehen, der ein Bild auf die Netzhaut projiziert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann der Monitor eine Öffnung in Form und Wirkung einer Pupille aufweisen, wodurch Licht von einer Außenseite des Auges auf die Netzhaut fällt. Das Monitorsystem kann zudem so ausgelegt sein, dass sich ein Loch in der Mitte befindet, welches wie eine Pupille wirkt und so bei hellen Umgebungsbedingungen auf natürliche Weise weiterhin das Sehen ermöglicht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann eine Bewegung des Auges mit einem System zur Verfolgung von Augenbewegungen verfolgbar sein. Weiter kann der Monitor mit Beschleunigungssensoren ausgebildet sein, welche mit der Kamera und/oder der ersten Übertragungseinheit so Zusammenwirken, dass eine

Bildstabilisierung erfolgt. Zur korrekten Darstellung kann das übertragene Bild zuvor an die Augenbewegung angeglichen werden.

So ist es vorteilhaft, die Augenbewegung mit einem System zur Verfolgung von Augenbewegungen, einem sogenannten Eye-Tracker, zu verfolgen und redundant hierzu Beschleunigungssensoren im Monitor unterzubringen, die bei der Bildstabilisierung unterstützende Informationen an die Kamera und/oder Übertragungseinheit zur Verfügung senden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems kann ein

Kompressionsalgorithmus für die Bilddaten an eine typische Schärfenverteilung des Auges angepasst sein. Zudem kann der Kompressionsalgorithmus so an die typische Schärfenverteilung des Auges angepasst werden, so dass nicht unnötig detailreiche Bildinformationen an das äußere Gesichtsfeld gesendet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems können auf dem Monitor dargestellte Bilddaten so verzerrt werden, dass Bildelemente in ausgewählte Bereiche der Netzhaut projizierbar sind. Auf diese Weise kann eine Anpassung des Gesichtsfelds erfolgen. Durch die fixe

Anordnung des Monitors/Projektors ist es möglich, Gesichtsfeldverluste teilweise zu kompensieren. Das Bild kann in einigen Bereichen so verzerrt werden, dass Bildelemente, die sonst auf ausgefallene Bereiche der Netzhaut treffen, von den umgebenden Sinneszellen wahrgenommen und somit von der Person verarbeitet werden können.

Vorteilhaft kann der Monitor als semitransparenter Monitor ausgebildet sein. Um die verbliebene Sehkraft bei Nicht-Nutzung oder Ausfall des Monitorsystems zu erhalten ist es möglich, den Monitor semitransparent zu gestalten und den Datenempfänger und/oder Leistungsempfänger in großen Sehwinkeln zu installieren. Die Installation des Empfängers am

Rand des Gesichtsfeldes ist auf Grund der Geometrie der Übertragungseinheiten, welche von der Person getragen werden, generell vorzuziehen. Vorteilhaft kann der Monitor zum Leuchten und zum Empfangen von Licht ausgebildet sein. Insbesondere kann der Monitor als pLED-Display, insbesondere als organischer LED-Display ausgebildet sein. Bei einem m- LED Display ist es möglich, die einzelnen Pixel sowohl zum Leuchten als auch zum Empfangen von Licht zu nutzen. Dies erlaubt es, Methoden der diffusen optischen Tomographie einzusetzen und dreidimensionale

Aufnahmen der Netzhaut zu erhalten. So könnte die Netzhaut des Implantatträgers regelmäßig detailliert untersucht werden, beispielsweise um auf Verschlechterungen des Sehvermögens schneller reagieren zu können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems können der Leistungsempfänger und der Datenempfänger in einer Einheit integriert ausgebildet sein. Insbesondere können der Leistungsempfänger und der Datenempfänger in einer Einheit in den Monitor integriert ausgebildet sein. Dadurch lässt sich ein kompakter Monitor realisieren, welcher vorteilhaft für eine Implantation im Auge geeignet ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems können die erste Übertragungseinheit und die zweite Übertragungseinheit in einer Einheit integriert ausgebildet sein. Insbesondere können die erste Übertragungseinheit und die zweite Übertragungseinheit in einer Einheit in die Kamera integriert ausgebildet sind. Dadurch lässt sich ein kompaktes Kamerasystem darstellen, welches mit geringem Gewicht und kleinem Bauraum beispielsweise in einer Brille unterzubringen ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Monitorsystems können die

Kamera, insbesondere ein Scharfstellen der Kamera über einen Ziliarkörper des Auges durch die Spannung der Ziliarmuskeln ansteuerbar sein. Weiter kann die Kamera, insbesondere ein Scharfstellen der Kamera über ein System zur Verfolgung von Augenbewegungen ansteuerbar sein. Auf diese Weise lässt sich mit dem Monitorsystem ein möglichst realistischer Seheindruck für den Implantatträger verwirklichen.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Monitorsystems für ein menschliches oder tierisches Auge vorgeschlagen, mit einem in das Auge implantierbaren Monitor, welcher mit einem Leistungsempfänger und einem Datenempfänger verbunden ist, wobei in einem Schritt Bilddaten aufgenommen werden; in einem weiteren Schritt Bilddaten an den Datenempfänger übermittelt werden; in einem weiteren Schritt Bilddaten vom Datenempfänger an den Monitor weitergeleitet werden; und in einem weiteren Schritt der Monitor die

Bilddaten im Auge darstellt.

Die Bilddaten können von einer Kamera außerhalb des Auges erfasst werden. Vorteilhaft kann ein Scharfstellen der Kamera über einen Ziliarkörper des Auges durch die Spannung der Ziliarmuskeln ansteuerbar sein. Weiter kann die Kamera, insbesondere ein Scharfstellen der Kamera über ein System zur Verfolgung von Augenbewegungen ansteuerbar sein. Auf diese Weise lässt sich mit dem Monitorsystem ein möglichst realistischer Seheindruck für den Implantatträger verwirklichen.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Versorgungsleistung des Datenempfängers und des Monitors drahtlos übertragen werden. Dies erlaubt eine einfache und dauerhafte Versorgung des Monitorsystems.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann die Übertragung von Bilddaten, insbesondere von komprimierten Bilddaten, seriell erfolgen. Eine serielle Übertragung von Bilddaten kann mit hoher Datenrate erfolgen, sodass trotzdem die Bilddaten eines aufgenommenen Bildes nahezu in Echtzeit übertragen werden können. Insbesondere, wenn die

Bilddaten komprimiert sind, wofür sehr effiziente Algorithmen wie beispielsweise mpeg4 bzw. H.265 zur Verfügung stehen, kann die serielle Übertragung effizient durchgeführt werden. Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann ein

Kompressionsalgorithmus so an die typische Schärfenverteilung des Auges angepasst werden, dass eine Weitergabe von unnötig detailreichen Bildinformationen an das äußere Gesichtsfeld zumindest reduziert wird. Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens können auf dem

Monitor dargestellte Bilddaten verzerrt werden, so dass Bildelemente in ausgewählte Bereiche der Netzhaut projiziert werden. Auf diese Weise kann eine Anpassung des Gesichtsfelds erfolgen. Durch die fixe Anordnung des Monitors/Projektors ist es möglich, Gesichtsfeldverluste teilweise zu kompensieren. Das Bild kann in einigen Bereichen so verzerrt werden, dass Bildelemente, die sonst auf ausgefallene Bereiche der Netzhaut treffen, von den umgebenden Sinneszellen wahrgenommen und somit von der Person verarbeitet werden können.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens können digitale Bilddaten im Sichtfeld und/oder eine mit der Umgebung mitgeführte Darstellung in das Sichtfeld eingespielt werden und/oder es können virtuelle Inhalte als Bilddaten auf den Monitor (50) geleitet werden.

Über die reine Reproduktion des Seheindruckes hinaus können auch zusätzliche Informationen in das Sichtfeld eingespielt werden. Diese Darstellungsform wird im Allgemeinen als Augmented Reality (AR) bezeichnet. Dies beinhaltet sowohl die fixe Darstellung von z.B. digitalen Bildinhalten im Sichtfeld als auch die mit der Umgebung mitgeführte

Darstellung, so dass die Informationen sich scheinbar in einer bestimmten Richtung oder an einer bestimmten Position befinden. Als Bildinhalte sind alle Formate vorstellbar, die auch von Bildschirmen oder Fernsehern dargestellt werden können. In einer weiter gesteigerten Variante ist die Umgebung nicht mehr wahrzunehmen und lediglich virtuelle Inhalte werden dargestellt. Dies wird dann üblicherweise als Virtuelle Realität (VR) bezeichnet. Der Vorteil gegenüber üblichen AR und VR Systemen ist eine stets auf die Auflösung der Netzhaut angepasste Auflösung, so dass keine Abbildungsfehler durch zusätzliche optische Systeme hinzugefügt werden. Dies ist praktisch über das volle Sichtfeld möglich und reduziert gleichzeitig den Platzbedarf der Systeme, die vor das Auge gehalten werden müssen. Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein menschliches Auge mit einem Monitorsystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein menschliches Auge mit einem Monitorsystem nach einem weiterem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 ein Flussdiagramm eines vorteilhaften Verfahrens zum Betrieben eines Monitorsystems.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleichartige oder gleichwirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.

Im Folgenden verwendete Richtungsterminologie mit Begriffen wie „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „davor“ „dahinter“, „danach“ und dergleichen dient lediglich dem besseren Verständnis der Figuren und soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Die dargestellten Komponenten und Elemente, deren Auslegung und Verwendung können im Sinne der Überlegungen eines Fachmanns variieren und an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.

Figur 1 zeigt beispielhaft einen Längsschnitt durch ein menschliches Auge 10 mit einem Monitorsystem 100 zur Implantation in das Auge nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das Monitorsystem 100 umfasst den in das Auge 10 implantierbaren Monitor 50, welcher mit einem Leistungsempfänger 46 und einem Datenempfänger 48 verbunden ist. Der Monitor 50 liegt als flexible Folie, beispielsweise als ein pLED-Display, insbesondere als ein organischer OLED-Display, am Augenhintergrund auf der Netzhaut 26 auf. Die Netzhaut 26 ist wiederum als innerste Schicht auf der Aderhaut 28 und der darunterliegenden Lederhaut 30 ausgebildet. Sinneseindrücke der Netzhaut 26 werden über den Sehnerv 32 an das Gehirn weitergeleitet. Der Leistungsempfänger 46 und der Datenempfänger 48 sind als integrierte Einheit direkt an den Monitor 50 elektrisch und mechanisch angeschlossen.

Optional kann der Monitor 50 beabstandet zu der Netzhaut 26 angeordnet sein und beispielsweise der Krümmung der Netzhaut 26 angepasst sein (nicht dargestellt).

Der Monitor 50 kann semitransparent ausgebildet sein, um die verbliebene Sehkraft des Auges 10 bei Ausfall des Monitorsystems 100 oder bei Nicht- Nutzung desselben ausnutzen zu können.

Weiter umfasst das Monitorsystem 100 eine Kamera 40 zur Aufnahme von Bilddaten, welche mit einer ersten Übertragungseinheit 42 zur Aufbereitung, insbesondere zur Komprimierung und drahtlosen Übertragung der Bilddaten über einen ersten Übertragungskanal 52 an den Datenempfänger 48 verbunden ist. Die Kamera 40 mit der integrierten ersten Übertragungseinheit 42 für Bilddaten und der zweiten Übertragungseinheit 44 für elektrische Leistung, welche in einer Einheit integriert sind, ist außerhalb und vor dem Auge 10 angeordnet. Der Datenempfänger 48 empfängt und dekodiert die Bilddaten und leitet sie an den Monitor 50 weiter. Der Monitor 50 stellt die mit der Kamera 40 aufgenommenen Bilddaten auf der Netzhaut 26 dar.

Die zweite Übertragungseinheit 44 ist zur drahtlosen Übertragung von elektrischer Leistung über einen zweiten Übertragungskanal 54 an den

Leistungsempfänger 46 vorgesehen. Der Leistungsempfänger 46 empfängt die elektrische Leistung und stellt die elektrische Versorgung von Datenempfänger 48 und Monitor 50 sicher. Der erste Übertragungskanal 52 verläuft von der ersten

Übertragungseinheit 42 durch die Linse 22 zu dem Datenempfänger 48 und/oder dem Leistungsempfänger 46. Der zweite Übertragungskanal 54 verläuft von der zweiten Übertragungseinheit 44, durch die Linse 22 zu dem Datenempfänger 48 und/oder dem Leistungsempfänger 46. Die beiden Übertragungskanäle 52, 54 können als ein Übertragungskanal durch die transparente Hornhaut 16 in die vordere Augenkammer 12 eintreten, durch die Pupille 20 in die hintere Augenkammer 14 durchtreten, sowie dann durch die von den Zonulafasern 38 des Ziliarkörpers 34 gehaltenen Linse 22 und durch den Glaskörper 24 auf den Datenempfänger 48, bzw. Leistungsempfänger 46 treffen.

Sowohl der erste Übertragungskanal 52 als auch der zweite Übertragungskanal 54 können als ein optischer Übertragungskanal, insbesondere im IR-Bereich, ausgebildet sein. Die zweite Übertragungseinheit 44 wandelt dabei elektrische Leistung in optische

Leistung und der Leistungsempfänger 46 wandelt wiederum optische Leistung in elektrische Leistung um. Der erste Übertragungskanal 52 überträgt die Bilddaten, insbesondere von komprimierten Bilddaten, vorzugsweise seriell. Der Monitor 50 kann zweckmäßig als ein flexibler Bildschirm ausgebildet sein, welcher auf der Netzhaut 26 des Auges 10 direkt oder mit einem festen Abstand beabstandet vor der Netzhaut 26 angeordnet ist.

Eine Bewegung des Auges 10 kann in einerweiteren Ausführungsform mit einem System zur Verfolgung von Augenbewegungen verfolgt werden.

Weiter kann der Monitor 50 in einer nicht dargestellten Ausgestaltung mit Beschleunigungssensoren ausgebildet sein, welche mit der Kamera 50 und/oder der ersten Übertragungseinheit 42 so Zusammenwirken, dass eine Bildstabilisierung erfolgt. Hierfür ist ein Rückkanal vom Implantat zur Außenwelt vorgesehen, der ebenso wie der erste und/oder zweite

Übertragungskanal drahtlos vorgesehen ist und elektromagnetische Signale, z.B. optische Signale oder Funksignale oder induktive Signale übertragen kann. Zur korrekten Darstellung kann das übertragene Bild zuvor an die Augenbewegung angeglichen werden. Die Daten können bei der Bildstabilisierung unterstützende Informationen an die Kamera 50 und/oder die Übertragungseinheit 42 zur Verfügung senden. Ein Kompressionsalgorithmus für die Bilddaten kann dabei an eine typische Schärfenverteilung des Auges 10 angepasst sein. Auf dem Monitor 50 dargestellte Bilddaten können so verzerrt werden, dass Bildelemente, welche auf etwaige ausgefallene Teile der Netzhaut 26 fallen würden, in ausgewählte Bereiche der Netzhaut 26 projiziert werden, insbesondere auf Bereiche, welche die ausgefallenen Teil der Netzhaut 26 umgeben. Dazu können der Leistungsempfänger 46 und/oder der Datenempfänger 48 am Rand eines Bildfeldes im Auge 10 angeordnet sein. Um den Monitor 50 in weiterer günstiger, nicht dargestellter Ausgestaltung optional zu einer Art Retina-Tomographie nutzen zu können, ist es zweckmäßig, wenn der Monitor 50 zum Leuchten und zum Empfangen von Licht ausgebildet ist, insbesondere als organischer LED-Display. So kann die Netzhaut 26 regelmäßig detailliert auf Veränderungen untersucht werden. Hierfür ist ein Rückkanal vom Implantat zur Außenwelt vorgesehen, der ebenso wie der erste und/oder zweite Übertragungskanal drahtlos vorgesehen ist und elektromagnetische Signale, z.B. optische Signale oder Funksignale oder induktive Signale übertragen kann

Die Kamera 40, insbesondere ein Scharfstellen der Kamera 40 kann vorteilhaft über den Ziliarkörper 34 durch die Spannung der Ziliarmuskeln angesteuert werden, sodass ein natürlicher Seheindruck erhalten bleiben kann. Zusätzlich kann die Kamera 40, insbesondere ein Scharfstellen der Kamera 40 über ein System zur Verfolgung von Augenbewegungen angesteuert werden.

Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein menschliches Auge 10 mit einem Monitorsystem 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Monitor 50 die Linse ersetzt. Die übrige

Ausführung des Monitorsystems 100 entspricht der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird auf die vorangegangene Figurenbeschreibung verwiesen. Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist der Monitor 50 an

Stelle der Linse 22 im Linsensack 36 des Auges 10 angeordnet. Auf der Seite des Monitors 50, die einer Außenwelt zugewandt ist, ist der Leistungsempfänger 46 und/oder der Datenempfänger 48 angeordnet. Auf der Seite des Monitors 50, die einer Innenseite des Auges 10 zugewandt ist, ist eine Projektseinrichtung vorgesehen, wodurch die Bilddaten auf die

Netzhaut 26 projizierbar sind. Eine solche Ausführungsform kann eingesetzt werden, wenn der Glaskörper 24 nicht ursächlich an der Sehverschlechterung beteiligt ist und die Linse 22 völlig geschädigt ist, sodass sie entfernt werden kann. Dafür können die Bildinformationen von dem Projektionssystem des Monitors 50 auf die Netzhaut 26 abgebildet werden.

Zusätzlich weist der Monitor 50 eine Öffnung 56 in Form und Wirkung einer Pupille aufweist, wodurch Licht von einer Außenseite des Auges 10 auf die Netzhaut 26 fällt. Die Öffnung 56 befindet sich in der Mitte, und wirkt wie eine Pupille. Dadurch wird bei hellen Umgebungsbedingungen auf natürliche Weise weiterhin das Sehen ermöglicht.

Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm eines vorteilhaften Verfahrens zum Betreiben eines Monitorsystems 100 für ein menschliches oder tierisches Auge 10. Das Monitorsystem 100 kann beispielsweise ausgestaltet sein wie vorstehend beschrieben wurde und ein in das Auge 10 implantierbaren Monitor 50 aufweisen, welcher mit einem Leistungsempfänger 46 und einem Datenempfänger 48 verbunden ist. In Schritt S100 werden Bilddaten aufgenommen. Die Bilddaten können von einer Kamera außerhalb des Auges aufgenommen werden.

In Schritt S102 werden Bilddaten an den Datenempfänger 48 übermittelt. Zur Übermittlung können die Bilddaten komprimiert werden. Die Übertragung von Bilddaten, insbesondere von komprimierten Bilddaten, erfolgt vorzugsweise seriell. Bilddaten können mit hoher Datenrate übermittelt werden, sodass trotzdem die Bilddaten eines aufgenommenen Bildes nahezu in Echtzeit übertragen werden können. Ein Kompressionsalgorithmus kann so an die typische Schärfenverteilung des Auges angepasst werden, dass eine Weitergabe von unnötig detailreichen

Bildinformationen an das äußere Gesichtsfeld zumindest reduziert wird. In Schritt S104 werden die Bilddaten vom Datenempfänger 48 an den Monitor 50 weitergeleitet.

In Schritt S106 stellt der Monitor 50 die Bilddaten im Auge 10 dar. Auf dem Monitor 50 dargestellte Bilddaten können so verzerrt werden, dass

Bildelemente in ausgewählte Bereiche der Netzhaut 26 projiziert werden.

So können Gesichtsfeldverluste teilweise kompensiert werden. Das Bild kann in einigen Bereichen so verzerrt werden, dass Bildelemente, die sonst auf ausgefallene Bereiche der Netzhaut treffen, von den umgebenden Sinneszellen wahrgenommen und somit von der Person verarbeitet werden können.

Eine Versorgung des Datenempfängers 48 und des Monitors 50 erfolgt vorzugsweise drahtlos.

10 Auge

12 vordere Augenkammer

14 hintere Augenkammer

16 Hornhaut

18 Iris

20 Pupille

22 Linse

24 Glaskörper

26 Netzhaut

28 Aderhaut

30 Lederhaut

32 Sehnerv

34 Ziliarkörper

36 Linsensack

38 Zonulafaser

40 Kamera

42 Übertragungseinheit für Bilddaten Übertragungseinheit für elektr.

44 Leistung

46 Leistungsempfänger

48 Datenempfänger

50 Monitor

52 Übertragungskanal

54 Übertragungskanal

56 Öffnung

100 Monitorsystem

S100 Bilddaten aufnehmen

S102 Bilddaten übermitteln

S104 Bilddaten weiterleiten

S106 Bilddaten darstellen