BR0114406B1

BR0114406B1 - sensor para medir uma frente de onda e aparelho para medir aberrações de frente de onda.

Info

Publication number: BR0114406B1
Application number: BRPI0114406-5A
Authority: BR
Inventors: Brett A Davis; Michael J Collins; Daoud R Iskander; Jeffrey H Roffmann; Denwood F Ross Iii
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2012-02-07
Also published as: KR20030065486A; US20040004696A1; US6880933B2; WO2002028272A1; BR0114406A; TW529927B; CN100337581C; CA2681960A1; AU9462301A; EP1326525A1; DE60130231D1; CN1757374A; CA2681960C; CA2424169A1; BRPI0114406B8; EP1326525B1; US6616279B1; EP1745738A2; AU2001294623B2; CN1477940A

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SENSOR PARA MEDIR UMA FRENTE DE ONDA E APARELHO PARA MEDIR A- BERRAÇÕES DE FRENTE DE ONDA".

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se em geral a instrumentos óticos e, mais particularmente, a um método e aparelho para medir aberrações de frente de onda. A presente invenção é particularmente útil, mas não exclusi- vamente assim, para medir a frente de onda ótica em aplicações oftálmicas, por exemplo, medida de aberrações do olho, em dispositivo de correção tais como lentes (por exemplo, contato, óculos e intra-ocular), e para avaliar as aberrações oculares antes, durante e depois da cirurgia refrativa para aper- feiçoar a visão.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

O olho humano é um sistema ótico que emprega uma lente para focalizar raios de luz representando as imagens na retina dentro do olho. A nitidez das imagens produzidas na retina é um fator em determinar a acuida- de visual do olho. As imperfeições dentro da lente e outros componentes e material dentro do olho, no entanto, pode fazer os raios de luz se desviarem de uma trajetória desejada. Estes desvios, referidos como aberrações, resul- tam em imagens tremidas e acuidade visual diminuída. Portanto, um método e aparelho para medir aberrações é desejável para ajudar na correção de tais problemas.

Um método de detectar aberrações introduzidas por um olho envolve determinar as aberrações de raios de luz que saem de dentro do olho. Um feixe de luz direcionado para dentro do olho como um ponto na retina é refletido ou difuso para fora do olho como uma frente de onda. A frente de onda representa a direção de raios de luz que saem do olho. De- terminando a direção de propagação de partes individuais da frente de onda, as aberrações introduzidas nos raios de luz passando através de partes do olho tal como a córnea pode ser determinada e corrigida. Neste tipo de sis- tema, a precisão aumentada em determinar as aberrações pode ser obtida reduzindo a dimensão das regiões da frente de onda usada para derivar a direção de propagação. Uma ilustração geral da geração de uma frente de onda é mos- trado na Figura 1. A Figura 1 é uma vista esquemática de uma frente de on- da 10 gerada refletindo um feixe de laser 12 da retina 20 de um olho 16. O feixe de laser 12 focaliza em um ponto pequeno 14 na retina 20. A retina 20, atuando como um refletor difuso, reflete o feixe de laser 12, resultando em uma frente de onda de fonte pontual 10. Idealmente, a frente de onda 10 de uma fonte pontual levando a um olho perfeito seria representada por uma frente de onda esférica ou planar 22. No entanto, as aberrações introduzidas pelo olho 16 quando a frente de onda passa para fora do olho resultam em uma frente de onda imperfeita, como ilustrado pela frente de onda 10. A fren- te de onda 10 representa aberrações que levam a desfocalização, astigma- tismo, aberrações esféricas, coma e outras irregularidades. Medir e corrigir estas aberrações permite que o olho 16 se aproxime de seu potencial total, isto é, os limites de resolução visual.

A Figura 2 é uma ilustração de um aparelho a técnica anterior para medir a frente de onda 10 como ilustrado na Figura 1. Medindo as aber- rações, lente corretiva pode ser produzida e/ou procedimentos corretivos realizados para aperfeiçoar a visão. Na Figura 2, um laser 22 gera o feixe de laser 12 que é direcionado para o olho 16 por um divisor de feixe 25. O feixe de laser 12 forma um ponto 14 na retina 20 do olho 16. A retina reflete a luz do ponto 14 para criar uma frente de onda de fonte pontual 10 que se torna aberrada quando passa através da lente e outros componentes e material dentro do olho 16. A frente de onda 10 passa através do divisor de feixe 25 na direção de um sensor de frente de onda 26. O aparelho descrito na Figu- ra 2 é comumente descrito como sistema de medição de frente de onda de passagem única.

Sensores de frente de onda da técnica anterior típicos 26 inclu- em tanto um aberroscópio 30 e um plano de formação de imagens 28, como ilustrado na Figura 3, ou um sensor Hartmann-Shack 40 e um plano de for- mação de imagens 28, como ilustrado na Figura 4. O sensor de frente de onda 26 faz amostragem da frente de onda 10 passando a frente de onda 10 através do aberroscópio 30 ou o sensor Hartmann-Shack 40, resultando na frente de onda 10 produzindo uma série de pontos em um plano de forma ção de imagens 28. Em geral, o plano de formação de imagens 28 é uma câmara de dispositivo acoplado de carga (CCD). Comparando uma série de pontos produzidos por uma frente de onda de referência com a série de pon- tos produzidos pela frente de onda 10, as aberrações introduzidas pelo olho 16 podem ser computadas.

Cada ponto no plano de formação de imagens 28 representa uma parte da frente de onda 10, com partes menores permitindo que as a- berrações sejam determinadas com precisão maior. Assim, quanto menor o espaçamento de subabertura 32 e a dimensão da subabertura 33 no aber- roscópio 30 da Figura 3, e quanto menos o espaçamento de subabertura de microlente (IensIet) 42 no sensor de Hartmann-Shack 40 da Figura 4, mais precisamente as aberrações podem ser determinadas.

Um exemplo de um sistema de Hartmann-Shack é descrito na Patente U.S. NQ. 6.095.651 para Williams e outros, intitulada Method and Apparatus for Improving Vision and the Resolution of Retinal Images, deposi- tado em 2 de julho de 1999, incorporado por referência.

A resolução das aberrações em tais dispositivos da técnica ante- rior, no entanto, é limitada pela dimensão de grade 32 e dimensão de abertu- ra 33 em um aberroscópio 30 (ver Figura 3), e pelo espaçamento de suba- bertura de microlente 42 em um sensor de Hartmann-Shack 40 (ver Figura 4). Devido ao dobramento, as reduções na dimensão de grade 32 e espa- çamento de subabertura de microlente 42 são limitadas. O dobramento ocor- re em um sensor de aberroscópio 30, por exemplo, quando dois ou mais pontos 31 A, 31B e 31C em plano de formação de imagens 28 se sobrepõem desse modo levando a confusão entre pontos de subabertura adjacentes.

Similarmente, o dobramento ocorre em sensores Hartmann-Shack 40 quan- do dois ou mais pontos 41 A, 41B, 41C, e 41D no plano de formação de ima- gens 28 se sobrepõem. O dobramento pode resultar de uma dimensão de grade 32 ou espaçamento de subabertura de microlente 42 que é muito pe- queno, um alto grau de aberração, ou uma combinação destas combina- ções. Portanto, a dimensão de grade 32 ou espaçamento de subabertura de lenslet 42 deve ser equilibrado para obter boa resolução espacial enquanto permite a medição de aberrações grandes. Conseqüentemente, a habilidade em medir um alto grau de aberração existe à custa de resolução espacial e vice-versa.

As restrições impostas pelo aberroscópio e Hartmann-Shack se aproxima do limite da eficácia destes sistemas para medir grandes aberra- ções com um alto grau de resolução espacial. Estas limitações impedem que os sistemas óticos com grandes aberrações de serem medidos, desse modo impedindo-as de alcançar seu potencial total. Conseqüentemente, disposi- tivos oftálmicos e métodos que podem medir uma ampla faixa de aberrações com um alto grau de resolução espacial seria útil.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção descreve um aparelho e método para de- terminar as aberrações de uma frente de onda com um alto grau de preci- são. O aparelho inclui uma pluralidade de espelhos para refletir partes sele- cionadas da frente de onda, um dispositivo de formação de imagens para capturar a informação relacionada com as partes selecionadas, e um pro- cessador para controlar a pluralidade de espelhos e interpretar a informação capturada para computar as aberrações. O método inclui refletir as partes selecionadas de reflexão de uma frente de onda em um dispositivo de for- mação de imagens, capturar informação relacionada com as partes selecio- nadas, e processar a informação capturada para derivar as aberrações. O aparelho e método da presente invenção são capazes de medir uma ampla faixa de aberrações com um alto grau de resolução espacial.

A frente de onda se origina como uma fonte pontual dentro de um sistema ótico de focalização (por exemplo, o olho). A fonte pontual é ge- rada direcionando um feixe de radiação (por exemplo, um laser) através do sistema ótico de focalização e difundindo ou refletindo o feixe. Um divisor de feixe disposto na trajetória de feixe de laser direciona o feixe de laser através do sistema ótico de focalização. O sistema ótico de focalização possui uma parte interior que funciona como um refletor difuso para refletir ou difundir o feixe. A frente de onda que resulta da fonte pontual passa através do siste- ma ótico de focalização e o divisor de feixe no sensor de frente de onda da presente invenção. Ao sensor de frente de onda mede distorções da frente de onda como uma estimativa de aberrações introduzidas pelo sistema ótico de focalização. As aberrações são então computadas por um processador acoplado ao sensor de frente de onda.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma onda produzida por um feixe de laser refletido pela retina de um olho;

Figura 2 é um diagrama esquemático de um aparelho da técnica anterior para medir as aberrações introduzidas por um olho;

Figura 3 é um diagrama esquemático de um aberroscópio para uso em um aparelho da técnica anterior para medir aberrações;

Figura 4 é um diagrama esquemático de uma série de micro- lentes Hartmann-Shack para uso em um aparelho da técnica anterior para medir aberrações;

Figura 5 é um diagrama esquemático de um aparelho para medir aberrações introduzidas por um sistema ótico de acordo com a presente in- venção;

Figura 5A é um diagrama esquemático ilustrativo de um dispo- sitivo de reflexão de acordo com a presente invenção;

Figura 5B é uma vista em seção transversal do dispositivo de reflexão de Figura 5A incluindo uma frente de onda e um dispositivo de for- mação de imagens de acordo com a presente invenção;

Figura 6 é um diagrama esquemática ilustrando a reflexão de 2uma parte de uma frente de onda de acordo com a presente invenção;

Figura 7 é uma vista em perspectiva de uma parte de um Digital Micromirror Device® (DMD®);

Figura 8 é um diagrama esquemática ilustrando a reflexão de uma parte de uma frente de onda por um espelho único dentro do DMD® da Figura 7 de acordo com a presente invenção; e

Figura 9 é um diagrama esquemático ilustrando a reflexão e o redirecionamento de uma parte de uma frente de onda em um dispositivo de formação de imagens de acordo com a presente invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Uma modalidade preferida do dispositivo de medição de frente de onda 100 é ilustrado na Figura 5, de acordo com a presente invenção.

Em uma visão geral do dispositivo 100 ilustrado na Figura 5, uma fonte de radiação 110 gera um feixe 112. O feixe 112 passa através de um divisor de feixe opcional 114 inalterado. Outro divisor de feixe 116 então redireciona o feixe 112 na direção de um sistema ótico 115, por exemplo, um olho 118. O feixe 112 entra no olho 118 através da córnea 120 onde é refletido pela reti- na 124 para produzir uma frente de onda de imagem de fonte pontual 126 que se desloca de volta para fora do olho 118. A frente de onda 126 é afeta- da por defeitos dentro do olho 118 que causa as aberrações. A frente de on- da afetada 126 passa através do divisor de feixe 116 na direção de um dis- positivo de reflexão 128. As regiões de espelho individuais 130 dentro do dispositivo de reflexão 128 refletem seletivamente partes da frente de onda 126 na direção de um dispositivo de formação de imagens 132, por meio de um espelho de redirecionamento 134, que captura informação relacionada à frente de onda 126. Um processador 136 é usado para controlar o dispositi- vo de reflexão 130 e para processar a informação capturada.

A fonte de radiação 110 é um dispositivo capaz de gerar um fei- xe focalizado de fótons, e é de preferência um laser. As fontes de radiação alternativas 110 incluem um diodo a laser, um diodo superluminescente, ou essencialmente qualquer dispositivo de radiação adequado. Adicionalmente, a fonte de radiação 110 pode incluir um filtro espacial para corrigir o ruído associado com a fonte de radiação 110.

O divisor de feixe opcional 114 é um dispositivo capaz de passar seletivamente e direcionar feixes dentro do dispositivo de medição de frente de onda 100. Na modalidade preferida, o divisor de feixe opcional 114 é con- figurado para passar luz gerada pela fonte de radiação 110 e para refletir a luz do alvo de fixação 117. Esta configuração permite que a luz do alvo de fixação 117 a ser colocada na mesma trajetória que a luz da fonte de radia- ção 110 que está se dirigindo para o olho 118. O alvo de fixação 117 é um componente opcional que fornece um ponto de focalização para a pessoa cujo olho 118 está sendo examinado, desse modo controlando os movimen- tos do olho e acomodação (focalização). O divisor de feixe opcional 114 po- de ser removido se o alvo de fixação 117 não é usado. De preferência, o divisor de feixe opcional 114 é um divisor de feixe de polarização que passa ou reflete seletivamente luz baseada na polarização da luz.

Outro divisor de feixe 116 é também capaz de passar seletiva- mente e direcionar feixes. O divisor de feixe 116 é configurado para refletir o feixe 112 e luz do alvo de fixação 117 na direção do sistema ótico 115, por exemplo, o olho 118, e passar a luz projetando-se do sistema ótico 115 inal- terada. De preferência, o divisor de feixe 116 é também um divisor de feixe de polarização como discutido acima.

O sistema ótico ilustrado 115 é o olho 118. Alternativamente, o sistema ótico pode incluir uma superfície de reflexão e uma lente de contato ou óculos, um olho e uma lente de contato ou óculos, um telescópio, um mi- croscópio, ou outro tipo de sistema ótico. Aqui, o feixe 112 da fonte de radia- ção 110 é mantida muito menor que a abertura de pupila limitada de difração (aproximadamente 2 mm) a fim de formar um ponto 122 na retina 124. Uma lente de focalização pode também ser usada na trajetória do feixe 112 para ser responsável por desfocalização e/ou astigmatismo do olho. A retina 124, atuando como um refletor difusor, torna-se efetivamente a fonte para a luz que deixa o olho 118, desse modo criando uma frente de onda 126. Quando a luz é refletida fora da retina 124, as aberrações devido a imperfeições den- tro do olho são introduzidas. Desde que o feixe 112 é pequeno, a aberração produzindo imperfeições dentro do olho 118 possui pouco efeito quando o feixe entra no olho 118. Portanto, as aberrações são introduzidas na luz pri- meiramente na saída do olho 118, essencialmente tornando isto um sistema de medição de aberração de passagem única. Os sistemas de medição de passagem única são desejáveis desde que sistemas de medição de passa- gem dupla eficazmente contam as aberrações duas vezes, por exemplo, as aberrações são introduzidas na luz que entra no olho 118, e introduzidas novamente quando a luz deixa o olho 118. Um ou mais dispositivos óticos, tais como lentes 125, são posi- cionados entre o olho 118 e o dispositivo de reflexão 128. As lentes 125 transferem a frente de onda de imagens de fonte pontual 126 entre o olho 118 e o dispositivo de reflexão 128 tal que as direções de propagação das ondas que compõem a frente de onda 126 são preservados quando são passadas do olho 118 para o dispositivo de reflexão 128. Os dispositivos óticos tais como as lentes 125 usados na presente invenção são bem-conhe- cidos na técnica.

O dispositivo de reflexão 128 possui uma pluralidade de espe- lhos 129 que formam ou podem ser agrupados para formar regiões de espe- lho 130 (ver Figura 5 e 5A). Cada região de espelho 130 é capaz de refletir uma parte da frente de onda 126 para medição daquela parte independente das outras partes (ver Figura 5B). De preferência, cada região de espelho 130 pode ser orientada em pelo menos duas posições. Em uma primeira posição 133 (Figura 5B), uma região de espelho 130 refletirá uma parte 140 da frente de onda 126 incidente na região de espelho 130 em uma direção a ser recebida pelo dispositivo de formação de imagem 132 e, em uma segun- da posição 135, as regiões de espelho 130 refletirão as partes da frente de onda 126 em uma direção para longe do dispositivo de formação de imagens 132.

Cada região de espelho 130 pode ser formada de um espelho único 129, ou múltiplos espelhos 129 que são de preferência adjacentes um ao outro como ilustrado na Figura 5A. por exemplo, se o dispositivo de refle- xão 128 inclui uma série de 1000 espelhos por 1000 espelhos, cada região de espelho 130 pode incluir um espelho único 129, uma série de 3 espelhos por 3 espelhos como ilustrado na Figura 5A, uma série de 100 espelhos por 100 espelhos, ou qualquer outro agrupamento adequado. Enquanto a moda- lidade presente considera que cada região de espelho 130 teria a mesma configuração de espelhos, tal não seria necessário.

A Figura 6 ilustra a reflexão de uma parte 140 da frente de onda 126 por uma região de espelho 130 dentro de um dispositivo de reflexão 128 na direção de um dispositivo de formação de imagem 132 para determinar uma aberração. Aqui a região de espelho 130 possui um espelho único 129, Quando um espelho 129 tal como o espelho 131 está na primeira posição 133 (ver Figura 5B), a parte de frente de onda 140 é direcionada para um plano de formação de imagens 142 do dispositivo de formação de imagens 132 como uma parte de frente de onda refletida 144. Os outros espelhos 129 tal como o espelho 137 na segunda posição 135 (ver Figura 5B) refletem a parte da frente de onda 126 incidente no mesmo longe do plano de formação de imagens 142, tal como na área 139.

Para capturar a frente de onda inteira 126, cada um dos espe- Ihos 129 ou grupo de espelhos 130, estão por sua vez posicionados para refletir a parte respectiva da frente de onda incidente no mesmo na direção do dispositivo de formação de imagens 132, e então reposicionados para refletir para longe quando outro espelho 129 é posicionado para refletir na direção do dispositivo de formação de imagens 132. É claro se uma região de espelho 130 possui mais que um espelho 129, então de preferência, to- dos os espelhos 129 de cada região de espelho 130 são posicionados como uma unidade.

As aberrações dentro da parte de frente de onda 140 deslocam a parte de frente de onda refletida 144 a partir de uma trajetória livre de a- berração 146 por uma quantidade proporcional à inclinação local da parte de frente de onda 140 correspondendo ao espelho 131. Dado o deslocamento 145 entre a localização da parte de frente de onda refletida 144 e a trajetória livre de aberração 146 incidente no plano de formação de imagens 142 e a distância da parte de frente de onda 140 para o plano de formação de ima- gens 142, a direção de propagação da parte de frente de onda 140 pode ser computada usando um método conhecido tal como uma função tangencial inversa, isto é, a relação do comprimento do lado oposto ao ângulo da parte de frente de onda 140 com o comprimento do lado adjacente ao ângulo. As aberrações da parte de frente de onda 140 podem então ser calculadas u- sando métodos conhecidos.

Na modalidade preferida, cada região de espelho 130 é indivi- dualmente orientada para direcionar uma parte correspondente da frente de onda 126 na direção do dispositivo de formação de imagens 132 onde a in- formação relacionada àquela parte é capturada pelo dispositivo de formação de imagens 132. Alternativamente, mais que uma das regiões de espelho 130 podem ser orientadas para direcionar partes respectivas da frente de onda 126 na direção do dispositivo de formação de imagens 132 substan- cialmente de modo simultâneo. Se mais que uma das regiões de espelho 130 direcionam partes respectivas simultaneamente da frente de onda 126 na direção do dispositivo de formação de imagens 132, tais regiões de espe- lhos 130 deve ser separado por outra região de espelhos que refletem longe do dispositivo de formação de imagens 132 para impedir o dobramento entre as regiões com imagens. Por exemplo, referindo-se a Figura 5A, se duas regiões de espelho 130A e 130C são orientadas substancialmente de modo simultâneo para direcionar partes respectivas da frente de onda 126 na dire- ção do dispositivo de formação de imagens 132, as duas regiões de espelho 130A e 130C serão separadas por uma ou mais regiões de espelho 130 tal como uma terceira região de espelho 130B que será orientada para refletir uma parte respectiva da frente de onda 126 longe do dispositivo de forma- ção de imagens 132. Variando a dimensão das regiões de espelho 130, e o número de regiões de espelho 130 que simultâneamente direcionam partes da frente de onda 126 na direção do dispositivo de formação de imagens 132, a velocidade exigida para capturar toda a frente de onda 126 e a reso- lução espacial do sistema pode ser ajustado.

Um dispositivo de reflexão preferível 128 é um Digital Micromir- ror Device® (DMD®). Será evidente para aqueles na técnica que outros tipos de dispositivos de reflexão podem ser usados de acordo com a presente in- venção. DMDs® são descritos na Patente U.S. N9. 5.096.279 para Hornbeck e outros, intitulado "Spatial Light Modulator and Method", e na Patente U.S. NQ. 4.954.789 para Sampsell, intitulado "Spatial Light Modulator", ambas as quais são incorporadas aqui por referência.

A Figura 7 descreve uma parte de um Digital Micromirror Devi- ce® (DMD®) 150. Um DMD® inclui uma série de dezenas ou centenas de espelhos inclináveis diminutos 129, cada um dos quais é capaz de refletir uma parte da frente de onda 126. A Figura 7 descreve dois espelhos indivi- duais 129 dentro do DMD® 150. Para permitir que os espelhos se inclinem, cada espelho 129 é fixado em uma ou mais articulações 152 montadas em colunas de suporte, e espaçadas por meio de um espaço fluido (ar ou Ifqui- do) sobre circuito de controle subjacente em um substrato CMOS 154. O circuito de controle fornece forças eletrostáticas, que fazem cada espelho 129 seletivamente inclinar. Em operação, os dados carregados em células de memória do DMD® 150 e, de acordo com estes dados, espelhos individu- ais 129 são inclinados de modo a tanto refletir luz na direção ou para longe do dispositivo de formação de imagens 132 por meio do espelho de redire- cionamento 134 como visto na Figura 5. Os dispositivo DMD® adequados incluem dispositivos DMD® SXGA e SVGA disponível em Texas Instruments.

A Figura 8 mostra em detalhes a reflexão da parte de frente de onda 140 (Figura 6) por um espelho 129 de um DMD®. O espelho individual 129 possui três posições (isto é, -10°, 0, +10°). Na posição +10°, represen- tando a primeira posição 133 da Figura 5B, a parte de frente de onda 140 é direcionado para o plano de formação de imagem 142. Nas posições de O0 e -10°, cada uma representando a segunda posição 135 da figura 5B, a par- te de frente de onda 140 é direcionada para longe do plano de formação de imagens 142. De preferência, o plano de formação de imagens 142 inclui uma pluralidade de células 143 capazes de detectar a energia da parte de frente de onda 140. Embora cada espelho de um DMD® possui três posi- ções, somente duas são necessárias na presente invenção.

Na modalidade ilustrada, as partes de frente de onda 140 são direcionadas para o dispositivo de formação de imagens 132 por meio de um espelho de redirecionamento 134. O espelho de redirecionamento 134 é op- ticamente posicionado (não necessariamente posicionado fisicamente) entre o dispositivo de reflexão 128 e o dispositivo de formação de imagens 132 para refletir as partes de frente de onda 140 das regiões de espelho 130 pa- ra o dispositivo de formação de imagens 132. Isto facilita a colocação do dispositivo de formação de imagens 132 em relação à pluralidade de espe- lhos 128. Alternativamente, as partes de frente de onda poderiam passar diretamente do dispositivo de reflexão 128 para o dispositivo de formação de imagens 132, desse modo eliminando a necessidade do espelho de redire- cionamento 134.

A Figura 9 mostra em detalhes a operação do espelho de redire- cionamento 134 como visto na Figura 5. Na Figura 9, a reflexão de uma par- te de frente de onda 144 é isolada da frente de onda inteira 126 pela região de espelho 130 dentro do dispositivo de reflexão 128. A reflexão da parte de frente de onda 144 é refletida fora de um espelho de redirecionamento 134 no plano de formação de imagens 142 do dispositivo de formação de ima- gens 132. As partes não-medidas 147 da frente de onda 126 são direciona- das para longe do plano de formação de imagens 142. O espelho de redire- cionamento 134 facilita a colocação do dispositivo de formação de imagens 132 em relação ao dispositivo de reflexão 128 adicionando flexibilidade. A flexibilidade é devida à habilidade em posicionar o dispositivo de formação de imagens 132 em uma localização diferente da linha de visão direta do dispositivo de reflexão 128.

O dispositivo de formação de imagens 132 é capaz de detectar precisamente a localização de energia incidente em um plano de formação de imagens 133. De preferência, o dispositivo de formação de imagens 132 é uma câmara de dispositivo acoplado de carga (CCD). Uma câmara aco- plada de carga é um dispositivo capaz de converter energia incidente em um plano de formação de imagens 133 em uma representação digital. Dispositi- vos acoplados de carga são bem-conhecidos e um dispositivo adequado para uso com a presente invenção seria facilmente evidente para aqueles versados na técnica.

O processador 136 controla a orientação das regiões de espelho 130. Em adição, o processador 136 recebe a informação do dispositivo de formação de imagens 132 e analisa a informação para computar as aberra- ções. A informação pode ser armazenada em um registro de armazena- mento antes do processamento pelo processador 136 ou pode ser proces- sado imediatamente. Na modalidade preferida, o processador 136 orienta as regiões de espelho individuais 130 (todos os espelhos 129 da região de es- pelho 130) para refletir na direção do dispositivo de formação de imagens 128 em momentos diferentes para computar as aberrações da frente de on- da 126. Em uma modalidade alternativa, o processador 136 substancialmen- te orienta simultaneamente duas ou mais regiões de espelho na direção do dispositivo de formação de imagens 132 para computar as aberrações da frente de onda 126. Nesta modalidade alternativa, as regiões de espelho individuais 130 são separadas por uma região de espelho amortecedor refle- tindo longe do dispositivo de formação de imagens 132 para impedir o do- bramento entre as partes da frente de onda 126 correspondendo às regiões de espelho individuais 130 como previamente discutido. É evidente para a- queles versados na técnica que o controle da pluralidade de espelhos 128, a recepção de informação do dispositivo de formação de imagens 132, e o processamento de informação pode ser realizado por um processador único ou dividido entre uma pluralidade de processadores.

De acordo com uma modalidade da presente invenção, o dispo- sitivo de correção de aberração 138 é acoplado ao processador 136. Alter- nativamente, a informação calculada pelo processador 136 pode ser arma- zenada em um unidade de disco rígido, disquete, servidor, disco compacto, disco digital versátil, ou essencialmente qualquer dispositivo capaz de arma- zenar informação. A informação armazenada é então passada para um dis- positivo de correção de aberração 138. O dispositivo de correção de aberra- ção 138 inclui um esmeril de lente conhecido, sistema de fabricação de lente de contato, sistema de laser cirúrgico, ou outro dispositivo de correção de sistema ótico. Em um sistema de laser cirúrgico, um laser pode ser opcio- nalmente posicionado com relação ao divisor de feixe 116 para direcionar um feixe de corte de laser na direção da córnea 120 do olho 118, em uma maneira bem-conhecida na técnica, para o propósito de realizar cirurgia of- tálmica.

Para propósitos ilustrativos, a presente invenção foi descrita em termos de medir aberrações de frente de onda introduzidas por um olho hu- mano. No entanto, será facilmente evidente para aqueles versados na técni- ca que a presente invenção pode ser usada para medir aberrações criadas por outros sistemas óticos, por exemplo, óculos, telescópios, binóculos, mo- nóculos, lentes de contato, olhos não-humanos ou combinação destes sis- temas.

Tendo assim descrito uma poucas modalidades particulares da invenção, várias alterações, modificações, e aperfeiçoamento facilmente o- correrão àqueles versados na técnica. Tais alterações, modificações e aper- feiçoamentos como são tornadas óbvias por esta descrição são pretendidos para ser parte desta descrição embora não expressamente estabelecido a- qui, e são pretendido para estar dentro do espírito e escopo da invenção.

Conseqüentemente, a descrição precedente é por meio de exemplo somen- te, e não-limitante. Esta invenção é limitada somente como definido nas rei- vindicações seguintes e equivalentes à mesma.

Claims

1. Sensor para medir uma frente de onda compreendendo: uma pluralidade de espelhos (129) para receber a frente de on- da, a pluralidade de espelhos (129) compreendendo uma primeira região de espelho (130A) para refletir uma primeira parte da frente de onda, e uma segunda região de espelho (130C) para refletir uma segunda parte da frente de onda, a primeira região de espelho (130A) tendo uma primeira posição (133) para refletir em uma direção e uma segunda posição (135) para refletir em outra direção, e a segunda região de espelho (130C) tendo uma primeira posição para refletir em uma direção e uma segunda posição para refletir em outra direção; um dispositivo de formação de imagens (132) para detectar a primeira parte da frente de onda, a primeira região de espelho (130A) dire- cionando a parte da frente de onda para ser recebida pelo dispositivo de formação de imagens (132) quando a primeira região de espelho (130A) está na primeira posição, a primeira região de espelho (130A) direcionando a primeira parte da frente de onda de modo a não ser recebida pelo dispositivo de formação de imagens (132) quando a primeira região de espelho (130A) está na segunda posição (135), a segunda região de espelho (130C) dire- cionando a segunda parte da frente de onda a ser recebida pelo dispositivo de formação de imagens (132) quando a segunda região de espelho (130C) está na primeira posição, e a segunda região de espelho (130C) direcionan- do a segunda parte da frente de onda de modo a não ser recebida pelo dis- positivo de formação de imagens (132) quando a segunda região de espelho (130C) está na segunda posição (135); e um processador para controlar o movimento da primeira região de espelho (130A) entre as primeira e segunda posições (133,135), e para controlar o movimento da segunda região de espelho (130C) entre as primei- ra e segunda posições (133,135), caracterizado pelo fato de que o proces- sador é capaz de receber informação a partir do dispositivo de formação de imagens (132) para computar uma primeira aberração de onda para a pri- meira parte da frente de onda e uma segunda aberração de onda para a se- gunda parte da frente de onda.

2. Sensor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira região de espelho (130A) e a segunda região de es- pelho (130C) compreendem cada pelo menos um espelho (129).

3. Sensor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador é capaz de posicionar substancialmente de modo simultâneo a primeira região de espelho (130A) na primeira posição (133) e a segunda região de espelho (130C) na primeira posição (133), e computa as primeira e segunda aberrações de onda para as primeira e segunda par- tes da frente de onda.

4. Sensor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira região de espelho (130A) e a segunda região de es- pelho (130C) são separadas por uma terceira região de espelho (130B) para refletir uma terceira parte da frente de onda, a terceira região de espelho (130B) tendo uma primeira posição em que a terceira parte da frente de on- da é direcionada para o dispositivo de formação de imagens (132) e uma segunda posição em que a terceira parte da frente de onda é direcionada de modo a não ser recebida pelo dispositivo de formação de imagens (132).

5. Sensor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que ta terceira região de espelho (130B) está na segunda posição quando as primeira (130A) e segunda regiões de espelho (130C) estão na primeira posição (133).

6. Sensor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador posiciona a primeira região de espelho (130A) na primeira posição (133) e a segunda região de espelho (130C) na primeira posição em tempos diferentes para computar a primeira aberração de onda e a segunda aberração de onda para as primeira e segunda partes da frente de onda.

7. Sensor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de espelhos (129) é fornecida por um dispositivo de microespelhos digital (DMD).

8. Sensor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de formação de imagens (132) é um dispositivo acoplado de carga (CCD).

9. Aparelho para medir aberrações de uma frente de onda de imagem de fonte pontual emitida a partir de um sistema ótico de focalização (118) compreendendo: uma fonte de radiação (110) para gerar um feixe (112) a ser di- recionado para o sistema ótico de focalização (118); e um sensor para medir uma frente de onda compreendendo uma pluralidade de espelhos (129) para receber a frente de onda, a pluralidade de espelhos (129) compreendendo uma primeira região de espelho (130A) para refletir uma primeira parte da frente de onda, e uma segunda região de espelho (130C) para refletir uma segunda parte da frente de onda, a primeira região de espelho (130A) tendo uma primeira posição (133) para refletir em uma direção e uma segunda posição (135) para refletir em outra direção, e a segunda região de espelho (130C) tendo uma primeira posição para refletir em uma direção e uma segunda posição para refletir em outra direção; um dispositivo de formação de imagens (132) para detectar a primeira parte da frente de onda, a primeira região de espelho (130A) direcionando a parte da frente de onda para ser recebida pelo dispositivo de formação de imagens (132) quando a primeira região de espelho (130A) está na primeira posição, a primeira região de espelho (130A) direcionando a primeira parte da frente de onda de modo a não ser recebida pelo dispositivo de formação de ima- gens (132) quando a primeira região de espelho (130A) está na segunda posição (135), a segunda região de espelho (130C) direcionando a segunda parte da frente de onda a ser recebida pelo dispositivo de formação de ima- gens (132) quando a segunda região de espelho (130C) está na primeira posição, e a segunda região de espelho (130C) direcionando a segunda par- te da frente de onda de modo a não ser recebida pelo dispositivo de forma- ção de imagens (132) quando a segunda região de espelho (130C) está na segunda posição (135); e um processador para controlar o movimento da primeira região de espelho (130A) entre as primeira e segunda posições (133,135), e para controlar o movimento da segunda região de espelho (130C) entre as primeira e segunda posições (133,135), caracterizado pelo fato de que o processador é capaz de receber informação a partir do dispo- sitivo de formação de imagens (132) para computar uma primeira aberração de onda para a primeira parte da frente de onda e uma segunda aberração de onda para a segunda parte da frente de onda.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende; um alvo de fixação (117); e um divisor de feixe (114) opticamente posicionado entre a fonte de radiação (110) e o sistema ótico de focalização (118) para combinar opti- camente o alvo de fixação (117) com o feixe.