CH713869B1 - System for eye observation or therapy and methods for eye observation or therapy preparation, in particular device for laser-assisted cataract surgery. - Google Patents

System for eye observation or therapy and methods for eye observation or therapy preparation, in particular device for laser-assisted cataract surgery. Download PDF

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CH713869B1
CH713869B1 CH01268/18A CH12682018A CH713869B1 CH 713869 B1 CH713869 B1 CH 713869B1 CH 01268/18 A CH01268/18 A CH 01268/18A CH 12682018 A CH12682018 A CH 12682018A CH 713869 B1 CH713869 B1 CH 713869B1
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Abstract

Es werden verschiedene Aspekte für ein System zur Augenbeobachtung oder -therapie beschrieben, die einzeln oder gemeinsam einen Benutzer bei einem Arbeitsablauf in der Augenheilkunde, insbesondere einer Kataraktoperation und deren Vorbereitung unterstützen. Gemäß der ersten Ausführungsform wird ein zweiteiliger Scanner umfassend einen schnellen kurzhubigen und einen langsamen langhubigen Teil über eine 4-f-Optik kombiniert. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird die Strahlung zwischen den Scannern und einem Objektiv über einen Gelenkarm übertragen, wobei 4-f-Optiken im Gelenkarm zur Anwendung kommen. Gemäß der dritten Ausführungsform wird ein Hauptobjektiv mit bestimmten Brennweitemerkmalen ausgestattet, um einen großen Arbeitsabstand und damit dem Benutzer Freiheit bei seinem Arbeitsablauf zu geben. Gemäß der vierten Ausführungsform erfolgt eine besonders präzise und schnelle Referenzierung zwischen einem präoperativen Biometriebild und einem aktuellen Bild während der momentanen Beobachtung bzw. des folgenden Eingriffs. Gemäß der fünften Ausführungsform Aspekt erfolgt eine bevorzugte Ankopplung einer Beobachtungskamera, die räumlich im Bereich des Patientenauges besonders wenig beeinträchtigt.Various aspects of a system for eye monitoring or therapy are described, which individually or jointly support a user in a workflow in ophthalmology, in particular a cataract operation and its preparation. According to the first embodiment, a two-part scanner comprising a fast, short-throw and a slow, long-throw part is combined via a 4-f optic. According to the second embodiment, the radiation between the scanners and a lens is transmitted via an articulated arm, with 4 f optics being used in the articulated arm. According to the third embodiment, a main lens is provided with specific focal length characteristics to give a long working distance and hence the user's freedom of work. According to the fourth embodiment, there is a particularly precise and rapid referencing between a pre-operative biometric image and a current image during the current observation or the subsequent intervention. According to the fifth embodiment aspect, a monitoring camera is preferably coupled, which spatially impairs the patient's eye particularly little.

Description

[0001] Bei der Augenbeobachtung und -therapie werden vermehrt Systeme eingesetzt, die verschiedene Funktionen, wie insbesondere das Erfassen von Strukturinformationen über das Auge und das Vornehmen von Eingriffen am Auge mittels Therapiestrahlung, insbesondere Schnitterzeugung oder Materialabtragung mittels Laserstrahlung, realisieren. Die Erfindung bezieht sich deshalb auf eine entsprechende Vorrichtung zur Augenbearbeitung oder - therapievorbereitung die Beleuchtungs- oder Therapie-Strahlung auf das Auge führt. [0001] In eye observation and therapy, systems are increasingly being used that implement various functions, such as in particular the acquisition of structural information about the eye and the carrying out of interventions on the eye using therapeutic radiation, in particular cutting or material removal using laser radiation. The invention therefore relates to a corresponding device for treating the eyes or preparing for therapy, which guides illumination or therapy radiation onto the eye.

[0002] Systeme zur Augenbeobachtung und/oder -therapie werden i. d. R. in einem komplexen Arbeitsablauf eingesetzt. Ein Beispiel hierfür ist die lasergestützte refraktive Augenchirurgie oder die lasergestützte Katarakt-Operation. Bei der refraktiven Augenchirurgie werden mittels Laserstrahlung innerhalb der Kornea Schnittflächen erzeugt, die ein Volumen isolieren und entfernbar machen. Das Volumen ist so bemessen, dass seine Entfernung die Korneakrümmung auf eine Weise ändert, die eine zuvor bestandene Fehlsichtigkeit ausgleicht.Bei der Katarakt-Operation wird die natürliche, opak gewordene Augenlinse durch eine künstliche Intraokularlinse (IOL) ersetzt. Dazu wird in den Kapselsack der Augenlinse an seiner Vorderseite ein Loch geschnitten. Durch dieses Loch wird die Linse nach vorheriger Fragmentierung entfernt und eine künstliche Intraokularlinse (IOL) eingesetzt. Für den nötigen Zugang zur Vorderkammer wird ein Schnitt in die Kornea und/oder Sklera eingebracht. Zusätzlich sind zum Reduzieren eines Hornhautastigmatismus Inzisionen an der Kornea, z. B. bogenförmige Schnitte, möglich. Nachoperativ kann es im Falle eines sog. „Nachstars“ erforderlich sein, den rückseitigen Kapselsack ganz oder teilweise zu entfernen. Für das Einbringen von Schnitten in den Kapselsack (auf dessen Vorder- und/oder Rückseite) wird hier der Begriff „Kapsulotomie“ verwendet. Die Katarakt-Operation ist die am häufigsten durchgeführte Operation am menschlichen Auge und steht daher im Fokus ständiger Verbesserungen bzgl. der Qualität des Operationsergebnisses, Effizienz in der Operationsdurchführung und Risikominimierung. Durch jüngste Entwicklungen und Fortschritte in der ophthalmologischen Femtosekunden (fs)-Lasertechnologie, vor allem im Bereich der refraktiven Augenchirurgie, und der Optischen Kohärenz-Tomographie (OCT) als Bildgebungstechnologie werden Katarakt-Operationen zunehmend automatisiert. Hierbei werden Kurzpuls-Laser eingesetzt, um Augengewebe mittels Photodisruption zu „schneiden“. Diese Technologie wird im Folgenden als lasergestützte Kataraktchirurgie (LCS) bezeichnet. [0002] Eye monitoring and/or therapy systems are i. i.e. R. used in a complex workflow. An example of this is laser-assisted refractive eye surgery or laser-assisted cataract surgery. In refractive eye surgery, laser radiation is used to create cut surfaces within the cornea that isolate a volume and make it removable. The volume is sized so that removing it changes the curvature of the cornea in a way that compensates for a pre-existing refractive error. In cataract surgery, the eye's natural lens, which has become opaque, is replaced with an artificial intraocular lens (IOL). To do this, a hole is cut in the front of the capsular bag of the lens of the eye. Through this hole, the lens is removed after previous fragmentation and an artificial intraocular lens (IOL) is inserted. An incision is made in the cornea and/or sclera to access the anterior chamber. Additionally, to reduce corneal astigmatism, incisions on the cornea, e.g. B. arcuate cuts possible. In the case of a so-called "post-cataract", it may be necessary post-operatively to remove the rear capsular bag in whole or in part. The term "capsulotomy" is used here for making incisions in the capsular bag (on its front and/or back side). Cataract surgery is the most frequently performed operation on the human eye and is therefore the focus of constant improvements in terms of the quality of the surgical result, efficiency in performing the operation and risk minimization. Recent developments and advances in ophthalmic femtosecond (fs) laser technology, especially in the field of refractive eye surgery, and optical coherence tomography (OCT) as an imaging technology, are increasingly automating cataract surgeries. Here, short-pulse lasers are used to “cut” eye tissue using photodisruption. This technology is hereinafter referred to as Laser Assisted Cataract Surgery (LCS).

[0003] Nach aktuellen Anwendungsprinzipien werden im Rahmen der LCS die Kapsulotomie (z.B. kreisrundes Aufschneiden des vorderen Kapselsacks der Augenlinse), die Linsenfragmentierung (Zerteilen des Augenlinsenkerns), die Zugangsschnitte in Kornea/Sklera (Hauptzugangs- und Hilfsschnitte), sowie evt. die Inzisionen an der Kornea mittels Laserstrahlung durchgeführt. Diese Laserstrahlung ist Behandlungslaserstrahlung oder therapeutische Laserstrahlung, da sie Augengewebe verändert. According to current application principles, the capsulotomy (e.g. circular cutting open of the anterior capsular bag of the eye lens), lens fragmentation (dividing the eye lens nucleus), access cuts in the cornea/sclera (main access and auxiliary cuts), and possibly incisions are performed in the context of LCS carried out on the cornea using laser radiation. This laser radiation is treatment laser radiation or therapeutic laser radiation because it changes eye tissues.

[0004] In der US 6325792 B1 wird vorgeschlagen, Pulse eines Femtosekunden-Lasers in die Augenlinse zu fokussieren, um die Augenlinse zu „verflüssigen“ - dies entspricht der oben genannten Linsenfragmentierung - oder aber den Kapselsack aufzuschneiden. Die Positionierung des Pulsfokus des Femtosekunden-Lasers erfolgt dabei anhand einer Ultraschall-Bildgebung. [0004] US Pat. No. 6,325,792 B1 proposes focusing pulses from a femtosecond laser into the lens of the eye in order to “liquefy” the lens of the eye—this corresponds to the lens fragmentation mentioned above—or to cut open the capsular bag. The pulse focus of the femtosecond laser is positioned using ultrasound imaging.

[0005] In der US 5246435 ist es offenbart, Pulse eines Kurzpuls-Lasers in einem dreidimensionalen Schnittmuster in die natürliche Linse des Auges zu fokussieren, um durch die Schnitte und die anschließende Blasenbildung die Linse in Bruchstücke zu fragmentieren und dadurch zu verflüssigen. Die US 6454761 B1 schlägt vor, die Optische Kohärenz-Tomographie (OCT) anstelle der Ultraschall-Bildgebung für die automatische Positionierung von Laserimpulsen bei augenchirurgischen Operationen an der Cornea oder anderen transparenten Strukturen, z. B. beim Beseitigen eines Katarakts in der Augenlinse, zu verwenden. It is disclosed in US Pat. No. 5,246,435 to focus pulses of a short-pulse laser in a three-dimensional cutting pattern in the natural lens of the eye in order to fragment the lens into fragments and thereby liquefy it through the cuts and the subsequent formation of bubbles. US Pat. No. 6,454,761 B1 proposes using optical coherence tomography (OCT) instead of ultrasound imaging for the automatic positioning of laser pulses in ophthalmic surgery on the cornea or other transparent structures, e.g. B. when removing a cataract in the eye lens to use.

[0006] Die zunehmende Reife der Femtosekunden-Lasertechnologie und der OCT-Technologie erlaubt mittlerweile eine Kombination und Integration dieser beiden Technologien und die Etablierung von weitestgehend automatisierten Femtosekunden-Lasersystemen in der Kataraktchirurgie. Zum Ablenken der Femtosekunden-Pulse werden zum einen feststehende Objektive und schnelle Spiegel-Scanner zur lateralen xly-Ablenkung des Laserstrahles im Auge und langsam verstellbare Linsen zur z-Ablenkung der Fokusposition entlang einer optischen Achse des Auges eingesetzt. Solche Systeme werden etwa in der US 2006/195076 A1 oder der US 2009/131921 A1 beschrieben. Zum anderen sind auch Systeme bekannt, bei denen das Objektiv lateral langsam bewegt wird, wobei eine schnell bewegte Linse zur z-Ablenkung des Fokus entlang der optischen Achse des Auges verwendet wird. Ein solches System führt einen sog. Objektiv-Scan aus und ist z. B. in der DE 102011085046 A1 beschrieben. The increasing maturity of femtosecond laser technology and OCT technology meanwhile allows a combination and integration of these two technologies and the establishment of largely automated femtosecond laser systems in cataract surgery. Fixed lenses and fast mirror scanners for lateral xly deflection of the laser beam in the eye and slowly adjustable lenses for z-deflection of the focus position along an optical axis of the eye are used to deflect the femtosecond pulses. Such systems are described in US 2006/195076 A1 or US 2009/131921 A1, for example. On the other hand, systems are also known in which the objective is slowly moved laterally, with a rapidly moving lens being used for the z-deflection of the focus along the optical axis of the eye. Such a system performs what is known as a lens scan and is e.g. B. described in DE 102011085046 A1.

[0007] Während in den ersten Entwicklungsjahren der LCS einige anwendungsbedingte Probleme insbesondere durch die Einführung eines Flüssigkeitsinterfaces als mechanisch-optischer Kontakt zwischen Lasersystem und Auge gelöst wurden, siehe US 2012/0078241 A1 oder US 6019472, stand die Integration der Technologien in ein Gerät und weniger die Integration der Technologien in einen Gesamtarbeitsablauf bzw. ein Arbeitsumfeld im Vordergrund. During the first few years of development of the LCS, some application-related problems were solved, in particular by introducing a liquid interface as a mechanical-optical contact between the laser system and the eye, see US 2012/0078241 A1 or US 6019472, the integration of the technologies into a device and less the integration of the technologies in an overall workflow or a work environment in the foreground.

[0008] Insbesondere das Zusammenspiel zwischen dem Femtosekunden-Laser und dem weiterhin bei Katarakt-Operationen notwendigen Operations-Mikroskop zeigt in den am Markt verfügbaren Systemen erhebliche Defizite. Die meisten der derzeit bekannten Systeme sind unabhängig vom Operations-Mikroskop und stehen aufgrund Ihrer Größe oftmals außerhalb des später für die eigentliche Implantierung der Intraokularlinse (IOL) genutzten Operationssaals. Dadurch ist in der Regel ein zeitaufwendiges Umpositionieren und Umbetten des Patienten notwendig. Erst in jüngerer Zeit wurde dieses Defizit erkannt und entsprechende Verbesserungen vorgeschlagen: In den DE 102010022298 A1 und US 2012/316544 A1 wird vorgeschlagen, den Femtosekunden-Laser direkt und im Operationsablauf permanent mit einem Operations-Mikroskop zu koppeln. Dafür sind jedoch die benötigten Komponenten nach aktuellem Stand der Technik noch zu groß, so dass ein solches System während der IOL-Implantierungsphase zu groß und daher für den Chirurgen zu einschränkend und hinderlich wäre. Gemäß der WO 2008/098388 A1 wird für die Kornea-refraktive Augenchirurgie ein Femtosekunden-Laser bei Bedarf unter ein Operations-Mikroskop, quasi zwischen des Operations-Mikroskop und den Patienten, eingeschoben und an das Auge angedockt. Hier arbeiten das Operations-Mikroskop und der Femtosekunden-Laser quasi sequentiell und unabhängig voneinander. Vor allem aber sind sie nach wie vor separate Geräte.In particular, the interaction between the femtosecond laser and the surgical microscope, which is still necessary in cataract operations, shows considerable deficits in the systems available on the market. Most of the currently known systems are independent of the surgical microscope and, due to their size, are often located outside of the operating room later used for the actual implantation of the intraocular lens (IOL). As a result, a time-consuming repositioning and transfer of the patient to bed is usually necessary. Only recently was this deficit recognized and corresponding improvements proposed: DE 102010022298 A1 and US 2012/316544 A1 propose coupling the femtosecond laser directly and permanently to an operating microscope during the course of the operation. However, the required components are still too large according to the current state of the art, so that such a system would be too large during the IOL implantation phase and therefore too restrictive and cumbersome for the surgeon. According to WO 2008/098388 A1, a femtosecond laser is inserted under an operating microscope, quasi between the operating microscope and the patient, and docked to the eye for cornea-refractive eye surgery. Here, the surgical microscope and the femtosecond laser work more or less sequentially and independently of each other. Most importantly, they are still separate devices.

[0009] Des Weiteren haben sich bei den etablierten Systemen eine Reihe von Defiziten bzgl. spezifischer Komponenten gezeigt, welche die Qualität des Operationsergebnisses, die Effizienz in der Operationsdurchführung oder die Risikominimierung negativ beeinträchtigen. Ein Mikroobjektiv-Scan, wie er auch in der WO 2008/098388 A1 beschrieben ist, ist zwar relativ zeiteffizient bzgl. der z-Ablenkung für Kapsulotomie-Schnitte, oder für die Linsenfragmentierung. Für Zugangsschnitte, die nicht nur eine kleinräumige Bewegung entlang der optischen Achse des Auges vorsehen, wie in US 2007/173794 A1 offenbart, ist diese Lösung jedoch sehr zeitintensiv. Ferner ist die Schnittführung bei Systemen mit schneller z-Ablenkung für die Kapsulotomie zeitkritisch. Während bei schnellen Galvoscan-Systemen eine geschlossene Bahn in einer lateralen x/y-Ebene für die Kapsulotomie kein Problem darstellt, ist es bei Systemen mit schneller z-Ablenkung, bei den das Schließen der Bahn erst nach einiger Zeit erfolgt, sicherheitskritisch, dass sich das Auge in dieser Zeit bewegen kann. Auch bei cornealen Zugangs- und Hilfsschnitten kommt der Vorteil einer schnellen z-Ablenkung der Laserstrahls nicht zum Tragen, da auch hier vor allem lange laterale Bahnen zurückgelegt werden müssen. [0009] Furthermore, a number of deficits with regard to specific components have been found in the established systems, which negatively affect the quality of the operation result, the efficiency of the operation, or risk minimization. A microlens scan, as is also described in WO 2008/098388 A1, is relatively time-efficient with regard to the z-deflection for capsulotomy cuts or for lens fragmentation. However, this solution is very time-consuming for access incisions that not only provide for a small-scale movement along the optical axis of the eye, as disclosed in US 2007/173794 A1. Furthermore, in systems with fast z-deflection for the capsulotomy, the incision is time-critical. While a closed path in a lateral x/y plane does not pose a problem for the capsulotomy in fast galvoscan systems, it is safety-critical in systems with fast z-deflection, in which the path only closes after some time, that the eye can move during this time. Even with corneal access and auxiliary cuts, the advantage of a fast z-deflection of the laser beam does not come into play, since long lateral paths have to be covered here as well.

[0010] Aus der DE 202004007134 U1 ist ein Spiegelgelenkarm mit 4f-Optiken bekannt. An articulated mirror arm with 4f optics is known from DE 202004007134 U1.

[0011] Die in einer kombinierten Vorrichtung zur Augenbeobachtung oder -therapie vorhanden verschiedenen Funktionalitäten müssen sowohl den anatomischen Gegebenheiten des menschlichen Auges genügen als auch den praktischen Vorgaben des Umfeldes bei der Operation. The various functionalities present in a combined device for eye observation or therapy must satisfy both the anatomical conditions of the human eye and the practical requirements of the environment during the operation.

[0012] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein System zur Augenbeobachtung oder/oder Therapie anzugeben, die hinsichtlich der integrierten Komponenten und Funktionen optimiert sind, insbesondere hinsichtlich des Workflows bei der Augenheilkunde. Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein System zur Augenbeobachtung oder -therapie der eingangs genannten Art anzugeben, dass ohne nachteilige Vermittlung über einen Tiefenbereich von mehreren Millimetern eine möglichst geringe sphärische Aberration hat und damit eine Fokussierung in einen sehr kleinen Fokus erreicht. The invention is therefore based on the object of specifying a system for eye observation and/or therapy that is optimized with regard to the integrated components and functions, in particular with regard to the workflow in ophthalmology. The invention is based in particular on the object of specifying a system for eye observation or therapy of the type mentioned at the outset that has the lowest possible spherical aberration over a depth range of several millimeters without disadvantageous mediation and thus achieves focusing in a very small focus.

[0013] Diese Aufgabe wird von der Erfindung hinsichtlich verschiedenen Aspekten eines Systems bzw. eines Verfahrens zur Augenbeobachtung und/oder-therapievorbereitung gelöst, die in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind. [0013] This object is achieved by the invention with regard to various aspects of a system or a method for eye observation and/or preparation for therapy, which are defined in the independent claims.

[0014] Die Aspekte der Erfindung ermöglichen insgesamt die Kombination mit anderen Funktionen für eine komplexe Vorrichtung unterstützen damit einen Benutzer im Arbeitsablauf der Augenheilkunde, insbesondere bei Katarakt-Operation. Die Aspekte können jeweils für sich realisiert werden oder auch in beliebigen Zweier-, Dreier- oder Vierer-Kombinationen. Auch ist es möglich, alle Aspekte in einer Vorrichtung zu kombinieren. Letztere vollständige Kombination wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert werden. Die Erfindung ist aber nicht darauf eingeschränkt, alle Aspekte simultan zu verwirklichen, da bereits auch die Realisierung von beliebigen Teilmengen und Untergruppen vorteilhaft ist und den erfindungsgemäßen Erfolg erreicht, einen Bediener in Arbeitsabläufen der Augenheilkunde, insbesondere bei der Katarakt-Operation zu unterstützen. Overall, the aspects of the invention enable the combination with other functions for a complex device, thus supporting a user in the workflow of ophthalmology, in particular in cataract surgery. The aspects can each be realized individually or in any combination of two, three or four. It is also possible to combine all aspects in one device. The latter complete combination will be explained below in exemplary embodiments with reference to the drawings. However, the invention is not restricted to realizing all aspects simultaneously, since the realization of any subsets and subgroups is advantageous and achieves the success according to the invention of supporting an operator in workflows in ophthalmology, in particular in cataract surgery.

[0015] Soweit in dieser Beschreibung von Augenbeobachtung oder -therapie gesprochen wird, soll das entsprechende System natürlich auch Varianten abdecken, die dazu in der Lage sind, wahlweise Augenbeobachtung und Augentherapie auszuführen bzw. Augenbeobachtung und - therapie auch miteinander zu verkoppeln. Analoges gilt für das Verfahren zur Augenbeobachtung oder -therapievorbereitung. Das „oder“ ist somit nicht als exklusives „oder“ zu verstehen. [0015] As far as eye observation or therapy is mentioned in this description, the corresponding system should of course also cover variants that are able to optionally carry out eye observation and eye therapy or also to couple eye observation and eye therapy with one another. The same applies to the procedure for eye observation or preparation for therapy. The "or" is therefore not to be understood as an exclusive "or".

[0016] Es werden verschiedene Aspekte für ein System zur Augenbeobachtung oder -therapie beschrieben, die einzeln oder gemeinsam einen Benutzer bei einem Arbeitsablauf in der Augenheilkunde, insbesondere einer Kataraktoperation und deren Vorbereitung unterstützen. [0016] Various aspects of a system for eye monitoring or therapy are described, which individually or jointly support a user in a workflow in ophthalmology, in particular cataract surgery and its preparation.

[0017] Gemäß einer ersten Ausführungsform wird ein zweiteiliger Scanner umfassend einen schnellen kurzhubigen und einen langsamen langhubigen Teil über eine 4-f-Optik kombiniert. Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die Strahlung zwischen dem Scanner und einem Objektiv über einen Gelenkarm übertragen, wobei 4-f-Optiken im Gelenkarm zur Anwendung kommen. Gemäß einer dritten Ausführungsform wird ein Objektiv mit bestimmten Brennweitemerkmalen ausgestattet, um einen großen Arbeitsabstand und damit dem Benutzer Freiheit bei seinem Arbeitsablauf zu geben. Gemäß einer vierten Ausführungsform erfolgt eine besonders präzise und schnelle Referenzierung zwischen einem präoperativen Biometriebild und einem aktuellen Bild während der momentanen Beobachtung bzw. des folgenden Eingriffs. Gemäß einer fünften Ausführungsform erfolgt eine bevorzugte Ankopplung einer Beobachtungskamera, die räumlich im Bereich des Patientenauges besonders wenig beeinträchtigt. According to a first embodiment, a two-part scanner comprising a fast, short-excursion and a slow, long-excursion part is combined via a 4-f optic. According to a second embodiment, the radiation between the scanner and a lens is transmitted via an articulated arm, with 4 f optics being used in the articulated arm. According to a third embodiment, a lens is provided with certain focal length characteristics to give a long working distance and thus the user freedom in his workflow. According to a fourth embodiment, there is a particularly precise and rapid referencing between a preoperative biometric image and a current image during the current observation or the subsequent intervention. According to a fifth embodiment, an observation camera is preferably coupled, which spatially impairs the patient's eye particularly little.

[0018] Ein bevorzugtes System für die Katarakt-Operation weist insbesondere folgende Merkmale auf: eine Kurzpuls-Laserquelle; eine divergenzvariierende Fokussiereinheit zur langsamen Tiefenvariation des Laserfokus im Auge mit einem Fokusbereich von ca. 10 bis 15 mm; eine divergenzvariierenden Fokussiereinheit zur schnellen Tiefenvariation des Laserfokus im Auge mit einem Fokusbereich von ca. 1 mm; ein schnelles x-y-Scanningsystem für die laterale Fokusvariation mit einem Scanfeld zwischen 1 mm und 6 mm; ein kompakten Applikator mit lateral-beweglichem Objektiv zur Laserbehandlung auf einem Feld von ca. 13 mm, der in verschiedenen Azimuten zum Patientenkopf orientiert werden kann; einen Gelenkarm mit mehreren Gelenken zur freien Position dieses Applikators im Raum; eine Schnittstelle zum Operationsmikroskop für den Andock-Vorgang, wobei das Operationsmikroskop die Beobachtung durch den Applikator hindurch ermöglichen muss; eine (vorzugsweise infrarote und/oder grüne und/oder grün-gelbe) Video-Mitbeobachtung der Laserbehandlung; eine Einheit zur optischen Kohärenz-Tomographie (OCT) zur Planung der Laserbehandlung mit geringstmöglichen Rückreflexen; eine feststehenden Konsole, die möglichst viele der optischen Komponenten enthält, vor allem aber alle schnell vibrierenden Teile.A preferred system for cataract surgery has the following features in particular: a short pulse laser source; a divergence-varying focusing unit for slow depth variation of the laser focus in the eye with a focal range of approx. 10 to 15 mm; a divergence-varying focusing unit for rapid depth variation of the laser focus in the eye with a focal range of approx. 1 mm; a fast x-y scanning system for lateral focus variation with a scan field between 1 mm and 6 mm; a compact applicator with a laterally movable lens for laser treatment on a field of approx. 13 mm, which can be oriented in different azimuths to the patient's head; an articulated arm with several joints for the free position of this applicator in space; an interface to the surgical microscope for the docking process, whereby the surgical microscope must enable observation through the applicator; a video (preferably infrared and/or green and/or green-yellow) co-monitoring of the laser treatment; an optical coherence tomography (OCT) unit to plan laser treatment with the least possible back reflections; a fixed console containing as many of the optical components as possible, but especially all the rapidly vibrating parts.

[0019] Eine optische Vorrichtung, die alle o.g. Eigenschaften erfüllt, muss eine Reihe technischer Hürden überwinden. Diese werden durch physikalisch-technologische bzw. biologische Grenzen noch verschärft. Insbesondere muss ein entsprechendes optisches System die anatomischen Konturen der Augenhöhle des menschlichen Kopfes beachten, d. h. innerhalb einer kegelförmigen Außenkontur verlaufen, bis ein Mindestabstand vom Auge erreicht ist; eine gleichbleibend-gute Qualität des Laserfokus sowie insbesondere eine hohe, insbesondere unveränderliche numerische Apertur im gesamten 3D-Behandlungsvolumen gewährleisten; die spektrale und/oder geometrische und/oder anderweitige Trennung der einzelnen optischen Funktionalitäten sicherstellen; alle bewegten Teile mit möglichst geringer Masse ausführen, um die Behandlung durch den Rückstoß bei Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge nicht zu gefährden und die Behandlungszeit zu minimieren; Zwischenfoki auf optischen Komponenten verhindern, da diese andernfalls durch die Kurzpulsstrahlung beschädigt werden könnten; Zwischenfoki auch in Luft, d. h. abseits optischer Komponenten, nur mit einer numerischen Apertur < 0,10, bevorzugt < 0,05, erzeugen, um Luftdurchbrüche durch die Kurzpulsstrahlung zu vermeiden.An optical device that fulfills all of the above properties must overcome a number of technical hurdles. These are exacerbated by physical-technological or biological limits. In particular, a corresponding optical system respect the anatomical contours of the eye socket of the human head, d. H. run within a conical outer contour until a minimum distance from the eye is reached; ensure a consistently good quality of the laser focus and, in particular, a high, in particular unchangeable, numerical aperture in the entire 3D treatment volume; ensure the spectral and/or geometric and/or other separation of the individual optical functionalities; design all moving parts with as little mass as possible in order not to jeopardize the treatment due to the recoil during acceleration and braking processes and to minimize the treatment time; Prevent intermediate foci on optical components, which could otherwise be damaged by the short-pulse radiation; Intermediate foci also in air, i. H. apart from optical components, produce only with a numerical aperture <0.10, preferably <0.05, in order to avoid air breakthroughs by the short-pulse radiation.

[0020] Ein erster Aspekt der Erfindung sieht für das System eine Ausgestaltung vor, die einen großen Fokussierbereich und eine schnelle Fokussierverstellung kombiniert. Diese Eigenschaften sind normalerweise gegenläufig, da Mechaniken, die eine Fokuslagenverstellung entlang der optischen Achse über einen großen Weg ermöglichen, üblicherweise nicht schnell sind. Es ist deshalb nach dem ersten Aspekt ein System zur Augenbeobachtung oder -therapie vorgesehen, das aufweist eine Strahlungsquelle, die Beleuchtungs- oder Therapie-Strahlung bereitstellt, und eine Fokussiereinrichtung, die die Strahlung in einen Fokus in einem Beobachtungs- oder Therapievolumen bündelt, wobei die Fokussiereinrichtung mind. ein fokussierendes Objektiv und ein diesem vorgeordnetes, variables, divergenzvariierendes optisches Element aufweist, das eine z-Lage des Fokus verstellt, wobei das divergenzvariierende optische Element ein erstes divergenzvariierendes optisches Modul mit einer ersten z-Lagenverstellgeschwindigkeit und einem ersten z-Lagenverstellweg und ein zweites divergenzvariierendes optisches Modul mit einer langsameren zweiten z-Lagenverstellgeschwindigkeit und einem größeren zweiten z-Lagenverstellweg aufweist, wobei jedes divergenzvariierende optische Modul eine Ebene konstanten Strahlquerschnitts bei variabler Schnittweite erzeugt und eine 4-f-Optik die Ebene des einen divergenzvariierenden optischen Moduls in eine Eingangsebene des anderen divergenzvariierenden optischen Moduls abbildet und somit die Schnittweitenvariation zwischen den Modulen überträgt. A first aspect of the invention provides for the system to be configured in a way that combines a large focus range and fast focus adjustment. These properties are usually in opposite directions, since mechanisms that allow the focal position to be adjusted over a large distance along the optical axis are usually not fast. According to the first aspect, a system for eye observation or therapy is therefore provided, which has a radiation source that provides illumination or therapy radiation, and a focusing device that bundles the radiation into a focus in an observation or therapy volume, the Focusing device has at least one focusing objective and a variable, divergence-varying optical element arranged upstream of it, which adjusts a z-position of the focus, the divergence-varying optical element having a first divergence-varying optical module with a first z-position adjustment speed and a first z-position adjustment path and a second divergence-varying optics module having a slower second z-position adjustment speed and a larger second z-position adjustment path, each divergence-varying optics module producing a plane of constant beam cross-section with variable back focus and a 4-f optics the Eb ene of a divergence-varying optical module images in an input plane of the other divergence-varying optical module and thus transmits the back focus variation between the modules.

[0021] Das System muss, insbesondere beim Einsatz zur Kataraktchirurgie, einen großen axialen Therapie-/Beobachtungsbereich abdecken. Würde die optische Fokussierung beispielsweise durch eine Schnittweitenänderung mit konstantem Strahldurchmesser auf der Linse des Objektivs durchgeführt, so änderte sich zwingend die numerische Apertur während der Fokussieren, was die optischen Eigenschaften im Fokus, z.B. die Schwellenenergie zur Laserbehandlung, empfindlich stören würde. Dies ist daher nicht zulässig. Erfindungsgemäß bleibt deshalb beim ersten Aspekt der Strahlquerschnitt im hinteren Brennpunkt des Objektivs während der z-Verstellung konstant. Dann ist bei verschiedenen augenseitigen optischen Schnittweiten die numerische Apertur im Fokus identisch. [0021] The system must cover a large axial therapy/observation area, particularly when used for cataract surgery. If the optical focusing were carried out, for example, by changing the focal length with a constant beam diameter on the lens of the objective, then the numerical aperture would change during focusing, which would severely disturb the optical properties in the focus, e.g. the threshold energy for laser treatment. Therefore this is not permitted. According to the invention, the beam cross section in the rear focal point of the objective remains constant during the z adjustment in the first aspect. The numerical aperture in the focus is then identical for different eye-side optical focal lengths.

[0022] Erfindungsgemäß erzeugt beim ersten Aspekt folglich (i) das divergenzvariierende Element eine Ebene konstanten Strahlquerschnitts bei variablen optischen Schnittweiten relativ zu dieser Ebene und (ii) das optische System eine Abbildung dieser Ebene in den hinteren Brennpunkt des Objektivs.According to the invention, in the first aspect, (i) the divergence-varying element produces a plane of constant beam cross-section with variable optical focal lengths relative to this plane and (ii) the optical system creates an image of this plane in the rear focal point of the lens.

[0023] Beispiele für ein divergenzvariierendes Element sind ein formveränderlicher Spiegel (Membranspiegel, MEMS-Spiegel etc.), ein speziell geformtes Freiformflächenpaar (Alvarez-Element) und eine variable Linse (Flüssiglinse). Eine bevorzugte Umsetzung ist jedoch ein Teleskop, z. B. vom Galilei-Typ, dessen Negativlinse axial bewegt wird. Dann befindet sich im hinteren Brennpunkt der anderen Linse des Teleskops die Ebene mit konstantem Strahlquerschnitt bei zugleich variabler optischer Schnittweite. Das Licht muss hierfür kollimiert auf die Negativlinse auftreffen. Eine weitere Umsetzung wäre ein Teleskop von Kepler-Typ. Der reale Zwischenfokus in einem solchen Teleskop ist für manche Kurzpulsanwendungen aber ungünstig, da bei zu großer numerischer Apertur im Zwischenfokus Durchbrüche, d. h. eine Ionisierung der Luft auftreten können. Dieses Problem ist umso größer bei Teleskopen, die eine hohe Sensitivität zur Fokussierung und damit eine große numerische Apertur im Zwischenbild benötigen. Der Galilei-Typ ist deshalb bevorzugt. Examples of a divergence-varying element are a shape-changing mirror (membrane mirror, MEMS mirror, etc.), a specially shaped pair of free-form surfaces (Alvarez element) and a variable lens (liquid lens). However, a preferred implementation is a telescope, e.g. B. Galilean type, the negative lens is moved axially. Then the rear focal point of the other lens of the telescope is the plane with a constant beam cross-section and at the same time a variable optical focal length. For this purpose, the light must be collimated when it hits the negative lens. Another implementation would be a Kepler-type telescope. However, the real intermediate focus in such a telescope is unfavorable for some short-pulse applications, since if the numerical aperture is too large in the intermediate focus, breakthroughs, i. H. ionization of the air can occur. This problem is all the greater in telescopes that require high sensitivity for focusing and therefore a large numerical aperture in the intermediate image. The Galilean type is therefore preferred.

[0024] Um eine schnelle und gleichzeitig langhubige z-Verstellung zu erreichen, ist eine Kombination aus einem Modul zur schnellen Fokussierung mit geringem Fokusbereich und einem Modul zur langsamen Fokussierung mit einem großen Fokusbereich vorgesehen. Die Module können in beliebiger Reihenfolge kombiniert werden, wobei jeweils der Strahlquerschnitt am Ort des Moduls während der Fokussierung gleich bleiben muss. Getrennte Module müssen zwingend nacheinander im optischen Strahlengang mit einem von Null verschiedenen Abstand benutzt werden. Dann würde ohne weitere Maßnahmen das Konzept des konstanten Strahlquerschnitts verletzt. Dieses Problem wird erfindungsgemäß beim ersten Aspekt durch ein sogenanntes 4-f-System gelöst, das die beiden Ebenen aufeinander abbildet und die Schnittweitenvariation überträgt. In order to achieve a fast and at the same time long-stroke z-adjustment, a combination of a module for fast focusing with a small focus range and a module for slow focusing with a large focus range is provided. The modules can be combined in any order, whereby the beam cross-section at the module location must remain the same during focusing. Separate modules must be used one after the other in the optical beam path with a non-zero distance. Then, without further measures, the concept of the constant beam cross-section would be violated. According to the invention, this problem is solved in the first aspect by a so-called 4-f system, which maps the two planes onto one another and transmits the back focus variation.

[0025] Bevorzugt wird das Modul mit dem geringen Fokushub (schnelle Fokussierung) in Lichtrichtung zuerst angeordnet, und anschließend das Modul mit dem großen Fokushub im Strahlengang. Preferably, the module with the small focus stroke (rapid focusing) is arranged first in the light direction, and then the module with the large focus stroke in the beam path.

[0026] Der Abstand der beiden Linsen des 4-f-Systems voneinander beträgt stets die Summe der beiden Linsenbrennweiten. Die Ebenen konstanten Strahlquerschnitts befinden sich jeweils an den außenliegenden Brennpunkten der beiden Linsen des 4-f-Systems. In dieser Konfiguration wird erfindungsgemäß insbesondere erreicht, dass die numerische Apertur im realen Zwischenbild im Innern des Teleskops während der Fokussierung unverändert bleibt, also insbesondere nicht ansteigt. So kann gezielt die o.g. Ionisierung über dem gesamten Fokusbereich verhindert werden. The distance between the two lenses of the 4 f system is always the sum of the two lens focal lengths. The planes of constant beam cross-section are each located at the outer focal points of the two lenses of the 4-f system. In this configuration, it is achieved according to the invention in particular that the numerical aperture in the real intermediate image inside the telescope remains unchanged during focusing, ie in particular it does not increase. In this way, the above-mentioned ionization can be specifically prevented over the entire focus area.

[0027] Selbstverständlich muss diese letzte Bedingung nicht exakt erfüllt sein, d. h. die Abbildung der Ebene konstanten Strahlquerschnitts nicht von Brennpunkt zu Brennpunkt erfolgen. Die Verstimmung muss jedoch so geringem Maße ausfallen, so dass die dann auftretenden Änderungen der numerischen Apertur im Zwischenbild während der Fokussierung für die Anwendung noch zulässig sind. Of course, this last condition does not have to be met exactly, e.g. H. the imaging of the plane of constant beam cross-section does not take place from focus to focus. However, the detuning must be so small that the changes in the numerical aperture that occur in the intermediate image during focusing are still permissible for the application.

[0028] Ein System zur Augenbeobachtung oder -therapie muss sich in den Arbeitsablauf, wie er vom Benutzer ausgeführt wird, einfügen. Insbesondere ein Umbetten oder eine Lageveränderung ist für einen Patienten möglichst zu vermeiden. Es ist deshalb im System vorgesehen, die Strahlung durch einen Gelenkarm zu übertragen, so dass die Einkopplung der Strahlung zur Augenbeobachtung oder -therapie örtlich variabel ist. Demgemäß sieht die Erfindung gemäss der zweiten Ausführungsform das System zur Augenbeobachtung oder -therapie vor, das aufweist einen Gelenkarm mit mind. zwei starren Gliedern, die miteinander gelenkig durch in verschiedene Gelenkstellungen einstellbare Gelenke verbundenen sind, einen Übertragungsstrahlengang, der ein Optiksystem aufweist, welches Strahlung als Freistahl mit einem maximalen Strahldurchmesser längs des Gelenkarms führt, wobei das Optiksystem in den Gelenken Umlenkspiegel aufweist, die entsprechend der aktuellen Gelenkstellung Strahlung umlenken, wobei dass das Optiksystem im Übertragungsstrahlengang mehrere aufeinander folgende Ebenen gleichen Strahlquerschnitts erzeugt und jede Ebene durch eine 4-f-Optik in die folgende Ebene abbildet. An eye monitoring or therapy system must fit into the workflow as performed by the user. In particular, changing beds or changing the position of a patient should be avoided as far as possible. It is therefore provided in the system to transmit the radiation through an articulated arm so that the coupling of the radiation for eye observation or eye therapy is locally variable. Accordingly, according to the second embodiment, the invention provides the system for eye observation or therapy, which has an articulated arm with at least two rigid members, which are connected to one another in an articulated manner by joints that can be adjusted into different joint positions, a transmission beam path, which has an optical system which transmits radiation as a free beam with a maximum beam diameter along the articulated arm, with the optics system having deflection mirrors in the joints which deflect radiation according to the current joint position, with the optics system generating several successive levels of the same beam cross-section in the transmission beam path and each level having a 4-f Optics in the following plane maps.

[0029] Zur z-Fokussierung wird üblicherweise vor einem Objektiv eine Divergenzvariation durch ein divergenzvariierendes optisches Element ausgeführt, wie es beispielsweise gemäß dem ersten Aspekt vorgesehen sein kann. Entsprechende mechanische Bewegungen, die zur Steuerung der Strahlung für die Augenbeobachtung oder -therapie ausgeführt werden, müssen von dem Ende des Gelenkarmes, vor dem sich der Patient befindet, entkoppelt werden. Das divergenzvariierende optische Element, insbesondere schnell bewegte Bauteile, befinden sich daher bevorzugt in einer feststehenden Konsole. Deren Schnittweitenänderung muss dann aber längs des Gelenkarmes, also über einen großen Weg (> 1 m) übertragen werden. For z-focusing, a divergence variation is usually performed in front of a lens by a divergence-varying optical element, as can be provided, for example, according to the first aspect. Corresponding mechanical movements that are performed to control the radiation for eye observation or therapy must be decoupled from the end of the articulated arm in front of which the patient is located. The divergence-varying optical element, in particular fast-moving components, are therefore preferably located in a fixed console. However, the change in back focus must then be transmitted along the articulated arm, i.e. over a long distance (> 1 m).

[0030] Die Übertragung der Strahlung wird bevorzugt über ein- oder mehrere 4-f-Systeme durchgeführt. Die Übertragung erfolgt aus applikativen Gründen über den beweglichen Gelenkarm und durch die starren Glieder. An den Gelenken befinden sich optische Spiegel, die das Licht entsprechend der Gelenkarmstellung umlenken. Diese Spiegel, sowie alle weiteren für den Übertrag notwendigen optischen Elemente, dürfen jedoch bei keiner Fokuslage in Kontakt mit dem Laserfokus in Zwischenbildern der 4-f-Systeme erfolgen. Wegen des großen Fokusbereichs, der für die Anwendung benötigt wird, bewegen sich die Zwischenfoki innerhalb der 4-f-Systeme jedoch ebenfalls um weite axiale Strecken. Auf dieser Strecke dürfen sich dann keine optischen Elemente, d. h. weder Gelenkspiegel noch Linsen des 4-f-Systems befinden. Dies wird in Ausführungsformen erreicht, indem (i) für die Übertragung eine Reihenschaltung von 4-f-Optiken verwendet wird, die an die applikativ benötigte Gelenkarmgeometrie angepasst sind. Bei der Nacheinanderschaltung befindet sich jeweils der hintere Brennpunkt der zweiten Linse des vorderen 4-f-Systems am Ort des vorderen Brennpunkts der ersten Linse des nachfolgenden 4-f-Systems. Die 4-f-Systeme sind nicht zwingend 1:1-Systeme, sondern können den Strahldurchmesser in den Zwischenräumen verglichen mit dem Ausgangsdurchmesser vergrößern bzw. verkleinern, (ii) sich die Gelenkspiegel bevorzugt in den Bereichen zwischen den 4-f-Systemen befinden (d. h. zwischen den in Punkt (i) genannten Linsen), (iii) die Brennweiten und Strahldurchmesser der 4-f-Systeme so gewählt werden, dass für die numerische Apertur im Zwischenbild des 4-f-Systems gilt: The radiation is preferably transmitted via one or more 4-f systems. For application reasons, the transmission takes place via the movable articulated arm and the rigid links. There are optical mirrors on the joints, which deflect the light according to the position of the articulated arm. However, these mirrors, as well as all other optical elements required for the transfer, must not be in any focal position in contact with the laser focus in intermediate images of the 4-f systems. However, due to the large focal range required for the application, the intermediate foci within the 4 f systems also move over large axial distances. No optical elements, i. H. neither articulated mirrors nor lenses of the 4-f system are located. This is achieved in embodiments by (i) a series connection of 4-f optics is used for the transmission, which are adapted to the articulated arm geometry required for the application. In sequential switching, the rear focal point of the second lens of the front 4 f system is located at the location of the front focal point of the first lens of the subsequent 4 f system. The 4-f systems are not necessarily 1:1 systems, but can increase or decrease the beam diameter in the gaps compared to the initial diameter, (ii) the articulated mirrors are preferably located in the areas between the 4-f systems (i.e. between the lenses mentioned in point (i)), (iii) the focal lengths and beam diameters of the 4 f systems are chosen in such a way that the following applies to the numerical aperture in the intermediate image of the 4 f system:

[0031] Die Obergrenze von 0,05 ist eine bevorzugte Variante. Allgemein sind Werte bis 0,10 möglich. Hierbei bedeutet STMAXdie in Schärfentiefen gemessene maximale Abweichung der Fokuslage im Auge von der Nullposition, d. h. von der Fokuslage bei kollimiertem Strahl vor dem beweglichen Objektiv. Der Durchmesser des kollimierten Strahls auf einer der beiden Seiten des 4-f-Systems sei D. Die Brennweite der Linse der betreffenden Seite sei f'. The upper limit of 0.05 is a preferred variant. Values up to 0.10 are generally possible. Here, STMAX means the maximum deviation of the focus position in the eye from the zero position, measured in depths of field, i. H. from the focus position with a collimated beam in front of the movable lens. The diameter of the collimated beam on either side of the 4 f system is D. The focal length of the lens on that side is f'.

[0032] Für realistische Therapie-Szenarien kann die maximale Fokuslageverstellung gegenüber der Nullposition zum Beispiel ± 7,5 mm betragen. Bei einer numerischen Apertur für die Therapie am Auge von beispielsweise 0,2 beträgt die Schärfentiefe in einer wässrigen Lösung ca. 0,034 mm. Es gilt folglich STMAX= 220. Für Licht mit einer Wellenlänge von ca. 1,0 µm folgt für Strahldurchmesser bis zu 16 mm ein zulässiger Bereich für die numerische Apertur 0,1 (bevorzugt 0,05) ≥ NA' ≥2 0,03. For realistic therapy scenarios, the maximum focus position adjustment relative to the zero position can be ±7.5 mm, for example. With a numerical aperture for eye therapy of 0.2, for example, the depth of focus in an aqueous solution is approximately 0.034 mm. Consequently, STMAX=220 applies. For light with a wavelength of approx. 1.0 μm, the permissible range for the numerical aperture for beam diameters up to 16 mm is 0.1 (preferably 0.05)≧NA′≧20.03 .

[0033] Die obere Grenze für die numerische Apertur dient der Vermeidung von lonisierungen der Luft. Für den minimal möglichen Strahldurchmesser für die Übertragungskette folgt daher D ≥ (2,2/0,1) *<>λ * STMAXund bevorzugt D ≥ (2,2/0,05) *<>λ<>* STMAX. The upper limit for the numerical aperture serves to avoid ionization of the air. For the minimum possible beam diameter for the transmission chain it therefore follows that D ≥ (2.2/0.1) *<>λ * STMAX and preferably D ≥ (2.2/0.05) *<>λ<>* STMAX.

[0034] Für realistische Szenarien folgt ungefähr D ≥ 5 mm, bevorzugt D ≥ 10 mm. Wegen NA' = D/2f folgt für die kleinste zulässige Teilbrennweite eines 4-f-Systems f' ≥ D (2 * 0,1) ≥ 50 mm, bevorzugt f'≥ D (2 * 0,05) ≥ 100 mm. Da sich im Innern der 4-f-Systeme vorzugsweise keine Gelenkspiegel befinden sollen, müssen die Gelenke einen Mindestabstand von 100 mm, bevorzugt 200 mm und mehr aufweisen. For realistic scenarios, approximately D ≥ 5 mm follows, preferably D ≥ 10 mm. Because NA' = D/2f, the smallest permissible partial focal length of a 4-f system is f' ≥ D (2 * 0.1) ≥ 50 mm, preferably f' ≥ D (2 * 0.05) ≥ 100 mm. Since there should preferably be no articulated mirrors inside the 4-f systems, the joints must have a minimum distance of 100 mm, preferably 200 mm and more.

[0035] Da für Abweichungen von der Nullstellung in die Tiefe (ins Auge hinein) oder in die Höhe (vom Auge weg) unterschiedliche maximale Fokusabweichungen auftreten können, gilt die o.g. Bedingung für die jeweilige Linse und den jeweiligen Strahldurchmesser, auf den sich der Zwischenfokus bei der betrachteten Vorschiebung zubewegt. Since different maximum focus deviations can occur for deviations from the zero position in depth (into the eye) or in height (away from the eye), the above-mentioned condition applies to the respective lens and the respective beam diameter on which the intermediate focus is located at the feed considered.

[0036] Ferner sei bemerkt, dass sich die Ebenen konstanten Strahlquerschnitts nicht zwingend exakt an den vorderen bzw. hinteren Brennpunkten der Linsen der 4-f-Systeme befinden müssen. Dann ändert sich die numerische Apertur leicht während der Fokussierbewegung. Dies ist zulässig, solange die o. g. Grenzen der numerischen Apertur noch nicht überschritten werden und keine Zwischenfoki über optische Flächen wandern. It should also be noted that the planes of constant beam cross section do not necessarily have to be located exactly at the front or rear focal points of the lenses of the 4 f systems. Then the numerical aperture changes slightly during the focusing movement. This is permissible as long as the above Limits of the numerical aperture are not yet exceeded and no intermediate foci migrate across optical surfaces.

[0037] Das System zur Augenbeobachtung oder -therapie weist nach einem zweiten Aspekt der Erfindung eine Strahlungsquelle auf, die Beleuchtungs- oder -therapiestrahlung bereitstellt. Eine Fokussiereinrichtung bündelt die Strahlung in einen Fokus in eine Beobachtungs- oder Therapievolumen. Der Fokus deckt ein Fokusvolumen ab, das eine laterale Ausdehnung und eine axiale Ausdehnung hat. Bevorzugt hat der Fokus lateral und/oder axial eine Ausdehnung von nicht mehr als 50 µm. Ein xy-Scanner lenkt den Fokus im Beobachtungs- oder Therapievolumen lateral ab. Die Fokussiereinrichtung weist eine dem xy-Scanner nachgeordnete Fokussieroptik und einen dem xy-Scanner vorgeordneten z-Scanner auf. Dieser verstellt die (axiale) Tiefenlage des Fokus. Eine Steuereinrichtung steuert den z-Scanner zur Einstellung der Tiefenlage an. Die Fokussieroptik ist aberrationskorrigiert bezogen auf eine bestimmte Einstellung des z-Scanners und damit eine bestimmte Tiefenlage des Fokus. Diese Tiefenlage stellt eine Nullebene dar. Wird der z-Scanner gegenüber der Nullebene verstellt, ändert sich die Durchstrahlung der Fokussieroptik und diese verursacht dann sphärische Aberration. In bevorzugten Ausführungsformen der Fokussieroptik ist diese Änderung linear zur z-Verstellung. Weiter umfasst das System eine verstellbare, z. B. von der Steuereinrichtung angesteuerte Korrekturoptik. Eine Verstellung der Korrekturoptik ändert die sphärische Aberration im Beobachtungs- oder Therapievolumen. Die Korrektur der Fokussieroptik erfolgt dahingehend, dass in der Nullebene keine oder nur eine geringe sphärische Aberration auftritt. Dies ist eine bestimmte Einstellung der verstellbaren Korrekturoptik, die eine Nulleinstellung darstellt. Befindet sich der z-Scanner in einer der Nullebene entsprechenden Stellung, ist der Öffnungsfehler minimiert. Dieser Zustand wird nachfolgend als „frei von sphärischen Aberrationen“ bezeichnet. Bei der Verstellung des z-Scanners und damit der Verstellung der Tiefenlage des Fokus aus der Nullebene erhält die Korrekturoptik eine Einstellung, die von der Nulleinstellung abweicht, und so ist, dass die Korrekturoptik die Änderungen der sphärischen Aberration, welche durch die Fokussieroptik verursacht ist, kompensiert. According to a second aspect of the invention, the system for eye observation or therapy has a radiation source that provides illumination or therapy radiation. A focusing device bundles the radiation into a focus in an observation or therapy volume. The focus covers a focus volume that has a lateral extent and an axial extent. The focus preferably has a lateral and/or axial extension of no more than 50 μm. An xy scanner deflects the focus laterally in the observation or therapy volume. The focusing device has focusing optics arranged downstream of the xy scanner and a z scanner arranged upstream of the xy scanner. This adjusts the (axial) depth of the focus. A control device controls the z-scanner for setting the depth. The focusing optics are aberration-corrected in relation to a specific setting of the z-scanner and thus a specific depth of focus. This depth represents a zero level. If the z-scanner is adjusted relative to the zero level, the penetration of the focusing optics changes and this then causes spherical aberration. In preferred embodiments of the focusing optics, this change is linear to the z adjustment. Next, the system includes an adjustable, z. B. corrective optics controlled by the control device. An adjustment of the correction optics changes the spherical aberration in the observation or therapy volume. The focusing optics are corrected in such a way that there is little or no spherical aberration in the zero plane. This is a specific setting of the adjustable corrective optics that represents a zero setting. If the z-scanner is in a position corresponding to the zero plane, the spherical aberration is minimized. This state is referred to below as "free from spherical aberrations". When adjusting the z-scanner and thus adjusting the depth of the focus from the zero plane, the correction optics is given a setting that deviates from the zero setting, and it is such that the correction optics compensate for the changes in spherical aberration caused by the focusing optics. compensated.

[0038] In einer bevorzugten Ausführungsform zum zweiten Aspekt ändert die Fokussieroptik bei Abweichungen der Fokustiefenlage von der Nullebene die sphärische Aberration, d.h. den Öffnungsfehler, linear, also proportional zur Abweichung der Tiefenlage des Fokus von der Nullebene. Gleichzeitig ist die Korrekturoptik so ausgebildet, dass ihre Verstellung ebenfalls eine dazu proportionale Änderung der sphärischen Aberration im Beobachtungs- oder Therapievolumen bewirkt. Die Steuereinrichtung muss dann lediglich die entsprechenden Proportionalitätsfaktoren, also Linearitätssteigungen berücksichtigen und kann die gegensinnige Einstellung von z-Scanner und Korrekturoptik einfach bewerkstelligen. In a preferred embodiment of the second aspect, the focusing optics change the spherical aberration, i.e. the spherical aberration, linearly, i.e. proportionally to the deviation of the depth of focus from the zero plane, when the depth of focus deviates from the zero plane. At the same time, the correction optics are designed in such a way that their adjustment also causes a proportional change in the spherical aberration in the observation or therapy volume. The control device then only has to take into account the corresponding proportionality factors, ie linearity increases, and can easily set the z scanner and correction optics in opposite directions.

[0039] Da der z-Scanner ein mechanisch bewegtes Bauteil umfasst, das einen vergleichsweise großen Hub ausführt, ist es für ophthalmologische Anwendungen bevorzugt, solche Bauteile möglichst fern vom Patienten anzuordnen. Dadurch werden Schwingungen und Geräusche, die den Patienten irritieren könnten, vermieden. Es ist deshalb bevorzugt, dass der z-Scanner ein dem xy-Scanner vorgeordnetes, divergenzvariierendes optisches Element umfasst, das die Divergenz der Beleuchtungs- oder -Therapiestrahlung einstellbar verändert. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausgestaltung, in der der z-Scanner als Teleskop mit einer feststehenden Sammellinsenoptik und einer beweglichen Linsenoptik ausgebildet ist, wobei die Korrekturoptik in die Sammellinsenoptik und/oder die bewegliche Linsenoptik integriert ist. Diese Integration ist dann so ausgeführt, dass die Verstellung des z-Scanners aus der Nullebene und die von der Nulleinstellung abweichende Einstellung der Korrekturoptik automatisch gegensinnig sind. Besonders bevorzugt ist diese Ausgestaltung, wenn die Strahlungsquelle Kurzpuls-Therapie-Strahlung bereitstellt. Dann wird man das Teleskop zweckmäßigerweise als Galilei-Teleskop ausführen. Since the z-scanner includes a mechanically moved component that performs a comparatively large stroke, it is preferred for ophthalmological applications to arrange such components as far away from the patient as possible. This avoids vibrations and noise that could irritate the patient. It is therefore preferred that the z-scanner includes a divergence-varying optical element which is arranged in front of the xy-scanner and which adjustably changes the divergence of the illumination or therapy radiation. An embodiment in which the z-scanner is designed as a telescope with a fixed converging lens optic and a movable lens optic is particularly preferred, with the correction optic being integrated into the converging lens optic and/or the movable lens optic. This integration is then carried out in such a way that the adjustment of the z-scanner from the zero plane and the setting of the correction optics, which deviates from the zero setting, are automatically in opposite directions. This configuration is particularly preferred if the radiation source provides short-pulse therapy radiation. Then the telescope will be expediently designed as a Galilean telescope.

[0040] Alternativ ist es auch möglich, die Korrekturoptik separat vom z-Scanner auszuführen. Sie ist bevorzugt in einer Pupillenebene angeordnet, damit sie unabhängig vom Ablenkwinkel des xy-Scanners die Korrektur ausführt. Alternatively, it is also possible to design the correction optics separately from the z scanner. It is preferably arranged in a pupil plane so that it carries out the correction independently of the deflection angle of the xy scanner.

[0041] Sie kann mindestens eines der folgenden Elemente aufweisen: einen formveränderlichen Spiegel, ein Freiflächenpaar, ein Alvarez-Element, eine variable Linse, ein Flüssiglinse. Die Erfindung nimmt von dem bisherigen Ansatz Abkehr, in der Optik des Systems für alle Tiefenlagen die Optik so zu korrigieren, dass der Öffnungsfehler tolerierbar ist. Vielmehr wird nun ausschließlich eine Korrektur hinsichtlich sphärischen Aberrationen vorgenommen, die für eine Ebene, wie Nullebene, gilt. Für alle anderen Ebenen stellt sich ein Öffnungsfehler ein. Dieser wird mit dem entsprechend angesteuerten Korrekturelement korrigiert, so dass insgesamt die Fokussierung der Beleuchtungs- oder -Therapiestrahlung bestmöglich frei von sphärischen Aberrationen vorgenommen wird. It can have at least one of the following elements: a shape-changing mirror, a pair of free surfaces, an Alvarez element, a variable lens, a liquid lens. The invention departs from the previous approach of correcting the optics of the system for all depths in such a way that the spherical aberration is tolerable. Instead, only a correction with regard to spherical aberrations is now carried out, which applies to a plane such as the zero plane. An opening error occurs for all other levels. This is corrected with the correspondingly controlled correction element, so that overall the focusing of the illumination or therapy radiation is carried out as free as possible from spherical aberrations.

[0042] Femtosekunden-lasergestützte Systeme sind i.d.R. scannende Systeme. Sie decken das Behandlungsfeld lateral durch ein in xy scannendes Element (Kippspiegel, Rotationsprismen etc.), den xy-Scanner, ab. Für die Fokussierung wird i.d.R. ein divergenzvariierendes Element vor den Scannern eingesetzt. Beispiele für solche divergenzvariierenden Elemente sind unter anderem: ein formveränderlicher Spiegel (Membranspiegel, MEMS-Spiegel etc.) ein speziell geformtes Freiformflächenpaar (Alvarez-Element) eine variable Linse (Flüssiglinse) ein Teleskop vom Galilei-Typ (bewegte Negativlinse) ein Teleskop vom Keppler-Typ (bewegte Positivlinse)[0042] Femtosecond laser-assisted systems are generally scanning systems. They cover the treatment field laterally with an element that scans in xy (tilting mirror, rotating prisms, etc.), the xy scanner. A divergence-varying element is usually used in front of the scanners for focusing. Examples of such divergence-varying elements include: a shape-changing mirror (membrane mirror, MEMS mirror, etc.) a specially formed pair of free-form surfaces (Alvarez element) a variable lens (liquid lens) a Galileo-type telescope (moving negative lens) a Keppler type telescope (moving positive lens)

[0043] Das o.g. Problem wird in Ausführungsformen dadurch gelöst, dass (i) die Fokussieroptik alle sonstigen optischen Abbildungsfehler auf herkömmliche Weise nach dem Stand der Technik korrigiert, (ii) die sphärische Aberration für eine bestimmte Fokustiefe, die Nullebene, mit den Freiheitsgraden der Scanoptik korrigiert wird (die Nullebene muss nicht zwingend Teil des adressierten Fokusbereichs sein), (iii) das divergenzvariierende Element bei der zu (ii) zugehörigen Eingangsdivergenz bzgl. sphärischer Aberration korrigiert ist und (iv) bei den sonstigen Eingangsdivergenzstellungen die lineare Änderung der sphärischen Aberration ganz oder zumindest teilweise mit umgekehrtem Vorzeichen vorhält, also in Summe kompensiert.The above problem is solved in embodiments in that (i) the focusing optics corrects all other optical aberrations in a conventional manner according to the prior art, (ii) the spherical aberration for a specific focal depth, the zero plane, with the degrees of freedom of scanning optics is corrected (the zero plane does not necessarily have to be part of the addressed focus area), (iii) the divergence-varying element is corrected for the input divergence associated with (ii) with regard to spherical aberration and (iv) for the other input divergence positions the linear change in the spherical aberration completely or at least partially with the opposite sign, i.e. compensated in total.

[0044] Eine vollständig korrigierte Optik sowohl bei divergenzvariierendem Element als auch bei Fokussieroptik ist damit nicht nötig. Die sphärische Aberration bei Fokussierung ist i.d.R. in der Mitte des Fokusbereichs korrigiert. An den Rändern wird ein Restfehler akzeptiert und kompensiert. Beim Übergang zu kürzeren Wellenlängen und/oder zu höherer NA ist dies vorteilhaft. A completely corrected optics is therefore not necessary both for the divergence-varying element and for the focusing optics. The spherical aberration when focusing is usually corrected in the middle of the focus area. A residual error is accepted and compensated at the edges. This is advantageous when changing to shorter wavelengths and/or to a higher NA.

[0045] Bei den o.g. Elementen lässt sich eine lineare Änderung der sphärischen Aberration zum Beispiel erreichen durch: einen formveränderlichen Spiegel (über gezielte zusätzliche variable Deformation mit Fringe-Zernike-Fläche Typ Z9) ein speziell geformtes Freiformflächenpaar (Alvarez-Element) mit gezielter Ausgestaltung der Flächenpaare, eine variable Linse (Flüssiglinse) durch gezielte Änderung der Linsenoberfläche mit einer Fringe-Zernike-Fläche Typ Z9, ein Teleskop vom Galilei-Typ (bewegte Negativlinse) oder Keppler-Typ (bewegte Positivlinse) durch gezielte Gestaltung der sphärischen Linsen, insbesondere der nichtbeweglichen Linsen (hierbei wird die veränderliche Strahlhöhe an der ruhenden Linse ausgenutzt, um veränderliche Beiträge zur sphärischen Aberration zu generieren; ggf. durch Verwendung von Asphären und/oder zusätzlichen sphärischen Linsen).With the above elements, a linear change in the spherical aberration can be achieved, for example, by: a shape-changing mirror (via targeted additional variable deformation with Fringe-Zernike surface type Z9) a specially formed pair of free-form surfaces (Alvarez element) with a targeted design of the pairs of surfaces, a variable lens (liquid lens) through targeted modification of the lens surface with a fringe-Zernike surface type Z9, a telescope of the Galilean type (moving negative lens) or Keppler type (moving positive lens) through the targeted design of the spherical lenses, in particular the non-moving lenses (here the variable beam height at the stationary lens is used to generate variable contributions to the spherical aberration; possibly by using aspheres and/or additional spherical lenses).

[0046] Jedes System zur Augenbeobachtung oder -therapie benötigt ein Objektiv. Dies wird nachfolgend auch als Hauptobjektiv bezeichnet. Es befindet sich vor dem Patientenauge. Hinter dem Hauptobjektiv wird i. d. R. Platz benötigt, z. B. für bewegliche Spiegel zur Bildfeldverscheibung sowie für die Einkopplung weiterer Funktionalitäten, z. B. OCT. Das Hauptobjektiv wandelt das kollimierte Laserlicht aus dem Gerät in einen fokussierten Laserstrahl mit für die Therapie hinreichender numerischer Apertur um. Da das Patientenauge allerdings in verschiedenen Tiefen therapiert oder beobachtet wird, sollte augenseitig ein gewisser axialer Fokusverstellbereich zugänglich sein, d. h. die o.g. kollimierte Nullstellung verlassen werden. Dieser Fokusverstellbereich beträgt axial ca. 10 bis 15 mm. Hierfür ist es notwendig, dass aus dem Gerät kommendes Laserlicht bereits vorfokussiert auf das Hauptobjektiv trifft. Dadurch entsteht jedoch im Applikator naturgemäß ein Zwischenfokus. Im Falle eines kurzbrennweitigen Hauptobjektivs, d. h. für den Fall dass dessen Brennweite vergleichbar ist mit der Länge des Fokusbereichs im Auge, rückt der Zwischenfokus hinter dem Objektiv sehr nah an dieses heran. Solche Zwischenfoki dürfen jedoch nicht mit optischen Flächen zusammenfallen, da sie diese andernfalls beschädigen können. Im o. g. kurzbrennweitigen Fall wäre der dann zur Verfügung stehende Raum nach dem Hauptobjektiv zu stark eingeschränkt. Vielmehr muss die Brennweite des Hauptobjektivs möglichst groß gewählt werden, um alle Elemente nach dem Hauptobjektiv noch platzieren zu können. Die lange Brennweite wirkt sich auch positiv auf den erreichbaren Arbeitsabstand aus, der ebenfalls möglichst groß sein sollte, um einen hinreichenden Abstand vom Patientenkopf zu ermöglichen. Wird die Brennweite des Hauptobjektivs allerdings groß gewählt, so bewirken bereits kleinste Strahlwinkelabweichungen im Gerät einen großen Streukreis des Therapielasers am Auge. Außerdem wird der Strahldurchmesser in der Nullstellung sehr groß, d. h. die bewegten optischen Elemente (Spiegel, Hauptobjektiv) entsprechend schwer. [0046] Every system for eye observation or therapy requires a lens. This is also referred to below as the main objective. It is in front of the patient's eye. Behind the main lens is i. i.e. R. space required, e.g. B. for moving mirrors for field shifting and for the coupling of other functionalities, e.g. B. OCT The main objective converts the collimated laser light from the device into a focused laser beam with a numerical aperture sufficient for therapy. However, since the patient's eye is treated or observed at different depths, a certain axial focus adjustment range should be accessible on the eye side, i. H. the above-mentioned collimated zero position can be left. This focus adjustment range is approximately 10 to 15 mm axially. For this it is necessary that the laser light coming from the device is already pre-focused and hits the main lens. However, this naturally creates an intermediate focus in the applicator. In the case of a short focal length main lens, i. H. in the event that its focal length is comparable to the length of the focus area in the eye, the intermediate focus behind the lens moves very close to it. However, such intermediate foci must not coincide with optical surfaces, otherwise they may damage them. In the above In the case of a short focal length, the space then available after the main lens would be too limited. Rather, the focal length of the main lens must be as large as possible in order to still be able to place all elements after the main lens. The long focal length also has a positive effect on the achievable working distance, which should also be as large as possible in order to allow a sufficient distance from the patient's head. However, if the focal length of the main lens is large, even the smallest beam angle deviations in the device cause a large scattering circle of the therapy laser on the eye. In addition, the beam diameter in the zero position becomes very large, i. H. the moving optical elements (mirrors, main lens) are correspondingly heavy.

[0047] Es ist deshalb gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung vorgesehen ein System zur Augenbeobachtung oder-therapie vorgesehen, das aufweist: eine Strahlungsquelle, die Beleuchtungs- oder Therapie-Strahlung bereitstellt, und eine Fokussiereinrichtung, die die Strahlung in einen Fokus in einem Beobachtungs- oder Therapievolumen bündelt, wobei die Fokussiereinrichtung mind. ein fokussierendes Objektiv und ein diesem vorgeordnetes, variables, divergenzvariierendes optisches Element aufweist, das eine z-Lage des Fokus verstellt, wobei die Fokussiereinrichtung im Beobachtungs- oder Therapievolumen eine numerische Apertur unter 0,1, bevorzugt 0,05, realisiert, das variable, divergenzvariierende optische Element zu Verstellung der z-Lage des Fokus über eine Bereich zwischen 10 und bis 15 mm ausgebildet ist und die Brennweite des Objektivs zwischen 20 und 40 mm, bevorzugt zwischen 25 und 35 mm beträgt. There is therefore provided according to the third aspect of the invention, a system for eye observation or therapy, comprising: a radiation source that provides illumination or therapy radiation, and a focusing device that focuses the radiation in an observation - or therapy volume bundles, wherein the focusing device has at least one focusing lens and a variable, divergence-varying optical element arranged in front of it, which adjusts a z-position of the focus, wherein the focusing device has a numerical aperture below 0.1 in the observation or therapy volume, preferably 0.05, the variable, divergence-varying optical element is designed to adjust the z-position of the focus over a range between 10 and 15 mm and the focal length of the lens is between 20 and 40 mm, preferably between 25 and 35 mm .

[0048] Erfindungsgemäß liegt beim dritten Aspekt die Brennweite des Hauptobjektivs im Bereich zwischen 20 mm und 40 mm, bevorzugt zwischen 25 mm und 35 mm. Um dennoch den für die o.g. Mitbeobachtung benötigten Arbeitsabstand zu erzeugen, ist das Hauptobjektiv bevorzugt als Kombination aus einer Positivlinse und einer beabstandeten Negativlinse ausgeführt. Die Positivlinse und/oder die Negativlinse weisen hierbei eine oder mehrere asphärische Flächen auf, um die Abbildungsfehler für den Therapiefokus zu minimieren und die Masse des bewegten Hauptobjektivs zu reduzieren. Würde auf die asphärische(n) Fläche(n) verzichtet, könnten ersatzweise mehrere sphärische Linsen mit höherer Masse zum Einsatz kommen. According to the third aspect, the focal length of the main objective is in the range between 20 mm and 40 mm, preferably between 25 mm and 35 mm. In order to nevertheless generate the working distance required for the above-mentioned joint observation, the main objective is preferably designed as a combination of a positive lens and a spaced-apart negative lens. In this case, the positive lens and/or the negative lens have one or more aspherical surfaces in order to minimize the aberrations for the therapy focus and to reduce the mass of the moving main objective. If the aspherical surface(s) were to be dispensed with, several spherical lenses with a higher mass could be used instead.

[0049] Um die Pulsverbreiterung des Kurzpulslasers zu minimieren, ist die Positivlinse bevorzugt aus einem Kronglas mit einer Abbezahl > 50 gefertigt. Um die Abbildungsfehler insgesamt zu minimieren, ist die Positivlinse ferner bevorzugt aus einem Material mit einer Brechzahl > 1,6 gefertigt. In order to minimize the pulse broadening of the short-pulse laser, the positive lens is preferably made from a crown glass with an Abbe number>50. In order to minimize the aberrations overall, the positive lens is also preferably made from a material with a refractive index >1.6.

[0050] Zur weiteren Minimierung der Pulsverbreiterung ist die Negativlinse bevorzugt als Kittglied bzw. unverkittete Gruppe ausgeführt, d. h. aus einer Kombination aus einer Positiv- und einer Negativlinse mit insgesamt negativer Brechkraft. Die Negativlinse des Kittglieds ist hierbei bevorzugt aus einem hochbrechenden Flintglas mit Abbezahl < 40 und Brechzahl > 1,7 gefertigt. Die Positivlinse des Kittglieds ist bevorzugt aus einem hochbrechenden Kronglas mit Abbezahl > 50 und Brechzahl > 1,6. To further minimize the pulse broadening, the negative lens is preferably designed as a cemented element or non-cemented group, i. H. a combination of a positive and a negative lens with an overall negative refractive power. The negative lens of the cemented element is preferably made from a high-index flint glass with an Abbe number <40 and a refractive index >1.7. The positive lens of the cemented element is preferably made from a high-index crown glass with an Abbe number>50 and a refractive index>1.6.

[0051] Die Negativlinse des Hauptobjektivs ist bevorzugt lateral justierbar ausgeführt, um die durch die Prismenverkippung verbleibende Achskoma zu kompensieren. The negative lens of the main objective is preferably designed to be laterally adjustable in order to compensate for the axial coma that remains as a result of the prism tilting.

[0052] Das Hauptobjektiv ist bevorzugt beweglich mit zwei Spiegeln gekoppelt, um eine zweiachsige Bildfeldverschiebung auszuführen. Es ist dann im Sinne dieser Beschreibung ein bewegliches Objektiv. The main objective is preferably movably coupled to two mirrors in order to carry out a two-axis image field shift. It is then a movable lens within the meaning of this description.

[0053] Eine vierte Ausführungsform der Erfindung unterstützt den Benutzer hinsichtlich der Zusammenwirkung von Diagnose bzw. Biometrie und weiterer Beobachtung und/oder Therapie eines Auges. Insbesondere bei der Katarakt-OP ist es erforderlich, bei astigmatischen Patientenaugen die Orientierung einer zu implantierenden torischen Intraokularlinse bzw. die Lage von Korrekturschnitten an der Kornea, welche einen Astigmatismus beheben sollen, zum Auge präzise auszurichten. Aus diesem Grund werden bei der präoperativen Vermessung des Auges, in der sogenannten Biometrie, Astigmatismusachsen bestimmt. Zugleich wird ein Referenzbild erzeugt, und die Lage der Achsen wird zusammen mit dem Referenzbild abgespeichert. Anhand des Referenzbildes muss dann bei einer späteren Beobachtung des Auges oder bei einem chirurgischen Eingriff die Lage der Achsen wieder ermittelt werden. Es ist deshalb zweckmäßig, im Referenzbild Referenzstrukturen abzubilden, die es erlauben, ein späteres aktuelles Bild entsprechend zuzuordnen, um aus einer Relativlage von Strukturparametern des Auges (beispielsweise Astigmatismusachse) und Lage der Referenzstrukturen im Referenzbild auch im aktuellen Bild die Lage der ermittelten Augenstrukturen (beispielsweise Astigmatismusachse) einfach wieder auffinden zu können. Insbesondere für einen operativen Eingriff bzw. dessen Vorbereitung ist es zweckmäßig, Hauptachsen eines astigmatischen Auges zu finden und in das aktuelle Bild einzublenden. A fourth embodiment of the invention supports the user with regard to the interaction of diagnosis or biometrics and further observation and/or therapy of an eye. In cataract surgery in particular, it is necessary, in the case of astigmatic patient eyes, to precisely align the orientation of a toric intraocular lens to be implanted or the position of corrective cuts on the cornea, which are intended to correct astigmatism, with the eye. For this reason, astigmatism axes are determined during the preoperative measurement of the eye, in so-called biometry. At the same time, a reference image is generated and the position of the axes is saved together with the reference image. The position of the axes must then be determined again on the basis of the reference image during a later observation of the eye or during a surgical intervention. It is therefore expedient to map reference structures in the reference image that allow a later current image to be assigned accordingly in order to determine the position of the determined eye structures (e.g Astigmatism axis) to be able to find again easily. In particular for an operative intervention or its preparation, it is expedient to find the main axes of an astigmatic eye and to fade them into the current image.

[0054] Es ist deshalb in der vierten Ausführungsform der Erfindung ein System zur Augenbeobachtung oder -therapie vorgesehen, das aufweist: eine Biometrieeinrichtung, die mind. ein Referenz-Bild des Auges, welche mind. eine Referenzstruktur des Auges enthält, erzeugt, mind. einen Strukturparameter des Auges, bevorzugt eine Astigmatismusachse, bestimmt und dessen Relativlage zur Referenzstruktur ermittelt, eine Beobachtungs- oder Therapieeinrichtung, die eine Abbildungseinrichtung zum Erzeugen eines aktuellen Bildes des Auges, welches ebenfalls die Referenzstruktur des Auges enthält, und eine Bildverarbeitungseinrichtung zum Identifizieren der Referenzstruktur des Auges und Bestimmen deren aktuellen Lage und Ermitteln der aktuellen Lage des Strukturparameters anhand des aktuellen Bildes und des Referenz-Bildes aufweist, wobei die Biometrieeinrichtung das Referenz-Bild des Auges in einem Spektralkanal erzeugt, der einem Spektralbereich nutzt, in dem ein Absorptionsfarbstoff in Blutgefäßen der Sklera ein Absorptionsmaximum hat, oder in einem Spektralkanal erzeugt, in dem ein Fluoreszenzfarbstoff in Blutgefäßen der Sklera fluoresziert, und die Abbildungseinrichtung das aktuelle Bild des Auges im selben Spektralkanal erzeugt. Therefore, in the fourth embodiment of the invention, a system for eye observation or therapy is provided, which has: a biometric device that generates at least one reference image of the eye, which contains at least one reference structure of the eye, at least a structural parameter of the eye, preferably an astigmatism axis, is determined and its position relative to the reference structure is determined, an observation or therapy device that has an imaging device for generating a current image of the eye, which also contains the reference structure of the eye, and an image processing device for identifying the reference structure of the Eye and determining its current position and determining the current position of the structural parameter based on the current image and the reference image, the biometric device generating the reference image of the eye in a spectral channel that uses a spectral range in which an absorption dye in blood vessels ate the sclera has an absorption maximum, or generated in a spectral channel in which a fluorescent dye fluoresces in blood vessels of the sclera, and the imaging device generates the current image of the eye in the same spectral channel.

[0055] Die vierte Ausführungsform sieht vor, sowohl für die Biometrie als auch für die spätere Registrierung im aktuellen Bild einen speziellen Spektralkanal auszunutzen, indem ein absorbierender Farbstoff, der im Blut vorhanden ist, absorbiert (z. B. mit mind. 30 % Absorptionsgrad) und damit dunkel und besonders kontrastreich gegenüber der Umgebung oder ein fluoreszierender Farbstoff fluoresziert. Als absorbierender Farbstoff kommt beispielsweise das im Blut vorhandene Hämoglobin infrage, das im grünen Spektralbereich besonders gut absorbiert, sich also in einem entsprechenden Spektralkanal dann auch gut, d. h. kontrastreich abbilden lässt. Durch den erfindungsgemäßen Ansatz wird die Wiederauffindung der Referenzstrukturen im aktuellen Bild, was auch als Bildregistrierung bezeichnet wird, besonders einfach und zuverlässig ausgeführt, da die verwendeten Blutäderchen im Referenzbild und dem aktuellen Bild aufgrund der Spektralfilterung besonders Kontrastreich erscheinen. The fourth embodiment provides for a special spectral channel to be used both for biometry and for subsequent registration in the current image, in which an absorbing dye that is present in the blood absorbs (e.g. with at least 30% absorptivity ) and is therefore dark and particularly high in contrast to the environment or a fluorescent dye fluoresces. The hemoglobin present in the blood, for example, can be used as an absorbing dye. It absorbs particularly well in the green spectral range, i. H. can be depicted in high contrast. The approach according to the invention makes it particularly easy and reliable to find the reference structures in the current image, which is also referred to as image registration, since the blood vessels used appear particularly rich in contrast in the reference image and the current image due to the spectral filtering.

[0056] Erfindungsgemäß wird nach der vierten Ausführungsform somit ein Referenzbild aus der biometrischen Vermessung des Auges verwendet, das in einem bestimmten Spektralkanal gefiltert ist, in dem auch das aktuelle Bild gefiltert ist. Somit entfallen komplizierte Algorithmen, um die Bilder zueinander zu registrieren bzw. im aktuellen Bild die Lage der zu ermittelnden Augenstrukturen (beispielweise Astigmatismusachsen) aufzufinden. According to the invention, according to the fourth embodiment, a reference image from the biometric measurement of the eye is used, which is filtered in a specific spectral channel in which the current image is also filtered. This eliminates the need for complicated algorithms to register the images with one another or to locate the position of the eye structures to be determined (e.g. astigmatism axes) in the current image.

[0057] Eine besonders bevorzugte Variante der vierten Ausführungsform stellt auf das Hämoglobin im Blut ab. Da das Hämoglobin im Blut besonders gut im grün-gelben Spektralbereich Licht absorbiert, erzielt man besonders kontrastreiche Referenzbild-Aufnahmen von Aderstrukturen mit grüner oder gelber oder grün-gelber, insbesondere rot-freier Beleuchtung. Um diese Bilder als Eingangsdaten für die Lasertherapie (z. B. Lasertherapiegeräte für Kataraktoperationen) verwenden zu können, verwendet das Therapiesystem ebenfalls solch eine Beleuchtung. Idealerweise befindet sich hierfür eine spektral abgestimmte Beleuchtung (Beleuchtungsmaximum sollte zwischen 520 nm und 580 nm Wellenlänge liegen) direkt am Gerät-Augen-Interface. In einer speziellen Ausführung wird das grüne, gelbe bzw. grün-gelbe Licht von LED erzeugt und über ein Patienteninterface mit eingebauten Lichtleitern auf das Patientenauge geführt. A particularly preferred variant of the fourth embodiment is based on the hemoglobin in the blood. Since the hemoglobin in the blood absorbs light particularly well in the green-yellow spectral range, particularly high-contrast reference image recordings of vein structures are obtained with green or yellow or green-yellow, in particular red-free illumination. In order to be able to use these images as input data for the laser therapy (e.g. laser therapy devices for cataract operations), the therapy system also uses such an illumination. Ideally, there is a spectrally matched lighting (maximum lighting should be between 520 nm and 580 nm wavelength) directly at the device-eye interface. In a special version, the green, yellow or green-yellow light is generated by LEDs and guided to the patient's eye via a patient interface with built-in light guides.

[0058] Da sowohl das Referenzbild des Biometrie-Systems als auch das Live-Bild des Therapiesystems die gleiche Beleuchtung verwenden, lassen sich sehr ähnliche Bilder vom Patientenauge erzeugen, die eine robuste Bildregistrierung ermöglichen. Since both the reference image of the biometric system and the live image of the therapy system use the same lighting, very similar images of the patient's eye can be generated, which enable robust image registration.

[0059] Die spektralen Eigenschaften des „Grünlichtes“ sind so abzustimmen, dass maximaler Kontrast der Referenzstrukturen erreicht wird - das Beleuchtungsmaximum sollte zwischen 520 nm und 580 nm liegen, da Hämoglobin der wesentliche Farbstoff der Referenzstrukturen ist. The spectral properties of the "green light" are to be coordinated in such a way that the maximum contrast of the reference structures is achieved - the maximum illumination should be between 520 nm and 580 nm, since hemoglobin is the essential dye of the reference structures.

[0060] Diese „Referenzstrukturen-optimierte Beleuchtung“ kann sowohl im Biometriegerät als auch im Beobachtungs-/Therapiegerät eingesetzt werden. [0060] This “reference structure-optimized illumination” can be used both in the biometric device and in the observation/therapy device.

[0061] Optional erfolgt die Registrierung zwischen biometrischen, nicht dilatiertem Referenzbild und dem dilatiertem, mit dem Patient Interface angesaugten Auge in einem Schritt. Dazu sind Gesichtspunkte wesentlich: 1. Das erfassbare Bildfeld durch das Patient Interface ist groß genug, so dass um den Limbus genügend Referenzstrukturen (Blutgefäße etc.) sichtbar sind, so dass eine Registrierung möglich ist. Bilddaten der Iris werden optional bei diesem Vorgang ausgeblendet, so dass sie bei der Registrierung nicht stören. Dadurch wird der Registriervorgang robuster und ist bei nicht dilatierten Iris und dilatierten Iris gleichermaßen möglich. 2. Die Beleuchtung bei der Aufnahme beider Bilder, d. h. beim Biometrie- und angesaugtes Bild ist spektral weitgehend glich, sie ist z. B. im Wesentlichen grün, gelber oder grün-gelb, so dass Gefäße sehr deutlich sichtbar sind.[0061] Optionally, the registration between the biometric, non-dilated reference image and the dilated eye sucked in with the patient interface takes place in one step. The following aspects are essential: 1. The image field that can be recorded by the patient interface is large enough so that enough reference structures (blood vessels, etc.) are visible around the limbus so that registration is possible. Image data of the iris are optionally hidden during this process so that they do not interfere with the registration. This makes the registration process more robust and is equally possible with non-dilated iris and dilated iris. 2. The lighting when both images were taken, i. H. the biometric and aspirated image is spectrally largely the same, it is e.g. B. essentially green, more yellow or green-yellow, so that vessels are very clearly visible.

[0062] Der Vorteil ist neben dem einfacheren Handling auch die höhere Präzision durch Wegfall etwaiger Zwischenschritte. In addition to the simpler handling, the advantage is also the higher precision due to the elimination of any intermediate steps.

[0063] Bei Systemen für die Augenheilkunde sind Beobachtungmöglichkeiten des Auges besonders wichtig. Dies gilt ganz besonders, wenn das System augentherapeutische Strahlung auf das Auge einbringt. Es ist deshalb gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung ein System zur Augenbeobachtung oder -therapie vorgesehen, das aufweist: einen zum Auge führenden ersten Strahlengang für erste Behandlungs- oder Beobachtungsstrahlung, der längs einer optischen Hauptachse zum Auge verläuft, einen zweiten Strahlengang für zweite Beobachtungsstrahlung, der längs einer optischen Nebenachse verläuft, und einen Prismateiler, der zum Auge hin gesehen den zweiten Strahlengang in den ersten Strahlengang einkoppelt und vom Auge weg gesehen eine Eintrittsfläche und eine erste und eine zweite Austrittsfläche aufweist, wobei der Prismateiler den ersten Strahlengang längs der optischen Hauptachse zwischen der Eintrittsfläche und der ersten Austrittsfläche führt, und die optischen Nebenachse von der zweiten Austrittsfläche weg verläuft, wobei dass die optische Nebenachse ± 20° parallel zur optischen Hauptachse liegt und der Prismateiler als Kombination aus einem den Strahl zweimal umlenkenden Leman-Prisma und einem mit dem Leman-Prisma verkitteten Zusatzprisma ausgebildet ist, wobei das Leman-Prisma vom Auge weg gesehen den zweiten Strahlengang an einer der Eintrittsfläche folgenden ersten Umlenkfläche aus dem ersten Strahlengang auskoppelt, an mind. zwei Umlenkflächen nochmals umlenkt und zur optischen Hauptachse im Wesentlichen (± 20°) parallel oder ganz parallel versetzt zur zweite Austrittsfläche führt, das Zusatzprisma an der ersten Umlenkfläche angekittet ist und eine zur Eintrittsfläche parallele Fläche aufweist, welche die erste Austrittsfläche bildet, und zwischen dem Zusatzprisma und der ersten Umlenkfläche eine dichroitische oder Intensitäts-Teilerschicht ausgebildet ist. [0063] In systems for ophthalmology, the ability to observe the eye is particularly important. This is especially true when the system applies ophthalmic therapeutic radiation to the eye. A system for eye observation or therapy is therefore provided according to a fifth embodiment of the invention, which has: a first beam path leading to the eye for first treatment or observation radiation, which runs along a main optical axis to the eye, a second beam path for second observation radiation, which runs along an optical secondary axis, and a prism splitter which, viewed towards the eye, couples the second beam path into the first beam path and, viewed away from the eye, has an entry surface and a first and a second exit surface, the prism splitter cutting the first beam path along the optical main axis between the entrance surface and the first exit surface, and the minor optical axis extending away from the second exit face, wherein the minor optical axis is ± 20° parallel to the major optical axis and the prism splitter is a combination of a Leman-Pr isma and an additional prism cemented to the Leman prism, wherein the Leman prism, viewed away from the eye, decouples the second beam path from the first beam path at a first deflection surface following the entrance surface, deflects it again at at least two deflection surfaces and leads to the main optical axis in the Substantially (± 20°) parallel or offset completely parallel to the second exit surface, the additional prism is cemented to the first deflection surface and has a surface parallel to the entry surface, which forms the first exit surface, and between the additional prism and the first deflection surface a dichroic or intensity -Partition layer is formed.

[0064] Eine Mitbeobachtung durch den zweiten Strahlengang wird also durch ein speziell geformtes Prisma eingekoppelt. A co-observation through the second beam path is thus coupled in through a specially shaped prism.

[0065] Die hierfür benötigte, erfindungsgemäße Prismenanordnung nutzt in ihrer Grundgestalt eine Anordnung ähnlich der eines Bauernfeind-Prismas, verwendet eine zusätzliche Totalreflexionsfläche, um den Strahlpfad der Mitbeobachtung nach oben, d. h. vom Patientenkopf weg zu lenken. (Sprenger-Leman-Prisma ohne Dachkante), enthält außerdem ein rechtwinkliges Prisma, das mit dem o.g. Prisma verkittet ist. Hierdurch entsteht an der Kittfläche die Möglichkeit zur dichroitischen Trennung der Strahlengänge. Die gegenüberliegenden Austritts- und Eintrittsflächen stehen für das durchtretende Licht parallel zueinander, erlaubt durch seine Geometrie, Einfallswinkel an der verkitteten dichroitischen Teilerschicht < 30° einzustellen. Dies ermöglicht ein einfacheres, serientaugliches Design für die Teilerschicht. Der dichroitische Teiler lenkt bevorzugt einen Teil des Lichts (zum Beispiel λ = 750 ... 950 nm und/oder gelb-grünes Licht) zur Seite, während der Rest, z. B. Teile des sichtbaren Lichts (zum Beispiel λ = 400 ... 700 nm) und das Therapielaserlicht (zum Beispiel λ = 1000 ... 1100 nm) völlig ungehindert hindurchtritt, ist definiert um einen Winkel im Bereich zwischen 0,5° und 3° verkippt, um Rückreflexe des OCT-Strahlenganges an den Planflächen auszublenden, ist so gestaltet, dass das Beobachtungslicht auf der dem Patientenauge abgewandten Seite nach oben geleitet wird und senkrecht auf die zugehörige Austrittsfläche trifft, erhöht durch das verglichen mit Luft höherbrechende Material den effektiven Arbeitsabstand für die Therapieoptik, was für die Integration aller Funktionalitäten förderlich ist, enthält einen Glasweg, der in einem zum vorangenannten Prisma um 90° verdrehten Azimut ebenfalls um denselben Winkel im Bereich zwischen 0,5° und 3° verkippt ist. Dieser kompensiert den durch die Verkippung des oberen Prismas auftretenden Astigmatismus, und lenkt im selben Maß die Rückreflexe des OCT-Lichts zur Seite. Der zusätzliche Glasweg erhöht außerdem den Arbeitsabstand um einen weiteren Betrag. Zudem ist er leicht in die zulässige Kegelkontur integrierbar. ist ferner gepaart mit dem zugehörigen, z.B. beweglichen Objektiv der Therapieoptik. Dieses weist eine Vorkehrung auf, die einen festen Betrag von Koma auf der Achse kompensieren kann. Diese Vorkehrung kann zum Beispiel eine lateral verschiebbare Linse oder ein speziell geformtes Freiform-Element in der Pupille sein.The prism arrangement according to the invention required for this uses in its basic form an arrangement similar to that of a Bauernfeind prism, uses an additional total reflection surface to increase the co-observation beam path up, i. H. away from the patient's head. (Sprenger-Leman prism without roof edge), also includes a right angle prism cemented to the above prism. This creates the possibility of dichroic separation of the beam paths on the cemented surface. The opposing exit and entry surfaces are parallel to each other for the light passing through, Thanks to its geometry, the angle of incidence on the cemented dichroic splitter layer can be adjusted to < 30°. This allows for a simpler, production-ready design for the divider layer. The dichroic splitter preferentially directs part of the light (e.g. λ = 750...950 nm and/or yellow-green light) to the side, while the rest, e.g. B. Parts of the visible light (e.g. λ = 400 ... 700 nm) and the therapy laser light (e.g. λ = 1000 ... 1100 nm) pass through completely unhindered, is defined tilted by an angle in the range between 0.5° and 3° in order to suppress back reflections of the OCT beam path on the flat surfaces, is designed in such a way that the observation light is directed upwards on the side facing away from the patient's eye and hits the associated exit surface perpendicularly, increases the effective working distance for the therapy optics due to the material with a higher refractive index compared to air, which is beneficial for the integration of all functionalities, contains a glass path which is also tilted by the same angle in the range between 0.5° and 3° in an azimuth rotated by 90° with respect to the aforementioned prism. This compensates for the astigmatism caused by the tilting of the upper prism and deflects the back reflections of the OCT light to the same extent. The additional glass path also increases the working distance by a further amount. In addition, it can easily be integrated into the permissible cone contour. is also paired with the associated, e.g. movable lens of the therapy optics. This has a provision that can compensate for a fixed amount of on-axis coma. This precaution can be, for example, a laterally displaceable lens or a specially shaped free-form element in the pupil.

[0066] Das System kann in Ausführungsformen nach allen Aspekten ein Kurzpuls-Lasersystem umfassen, das eine Kurzpuls-Laserquelle, einen Strahlengang und einen Applikator-Kopf zur Leitung einer Kurzpuls-Laserstrahlung von der Kurzpuls-Laserquelle auf das zu operierende Auge enthält. Eine Kurzpuls-Laserquelle ist dabei eine Laserquelle, die das Licht nicht kontinuierlich, sondern in gepulster Form emittiert. Das bedeutet, dass das Licht in zeitlich begrenzten Portionen emittiert wird. Üblicherweise liegen die Pulsraten eines solchen Kurzpuls-Lasers im Femtosekunden- oder Pikosekundenbereich. Aber auch Pulsraten im Attosekundenbereich sind möglich. Durch die gepulste Lichtemission können sehr hohe Intensitäten realisiert werden, die für Laser-Gewebe-Wechselwirkungen via Mehrphotonen-Absorption, wie z. B. der Photodisruption oder plasmainduzierten Photoablation, benötigt werden. Dies ist bei allen Anwendungen der Fall, bei denen nicht ausschließlich an der Oberfläche Material abgetragen wird, sondern Wechselwirkungen in allen drei Dimensionen erzielt wird. In embodiments, according to all aspects, the system can comprise a short-pulse laser system which contains a short-pulse laser source, a beam path and an applicator head for conducting short-pulse laser radiation from the short-pulse laser source onto the eye to be operated on. A short-pulse laser source is a laser source that does not emit light continuously but in pulsed form. This means that the light is emitted in time-limited portions. The pulse rates of such a short-pulse laser are usually in the femtosecond or picosecond range. However, pulse rates in the attosecond range are also possible. Due to the pulsed light emission, very high intensities can be realized, which are necessary for laser-tissue interactions via multiphoton absorption, such as e.g. B. photodisruption or plasma-induced photoablation are required. This is the case for all applications in which material is not only removed from the surface, but interactions are achieved in all three dimensions.

[0067] Der Strahlengang sorgt dafür, dass die von der Kurzpuls-Laserquelle emittierte Kurzpuls-Laserstrahlung zu einem Austrittsort geleitet wird. Er kann beispielsweise durch einen Lichtleiter oder durch ein Spiegelsystem realisiert sein. Der Applikator-Kopf, der sich an dem der Kurzpuls-Laserquelle entgegengesetzten Ende des Strahlenganges anschließt, bildet den Austrittsort der Kurzpuls-Laserstrahlung. Dort befindet sich das Objektiv mit mehreren optischen Elementen gemäß dem genannten dritten Aspekt. Vorteilhaft ist es, wenn das Kurzpuls-Lasersystem weiter ein x/y-Ablenksystem, auch als x/y-Scansystem bezeichnet, sowie ein Ablenksystem bzw. Scansystem für die z-Richtung und/oder ein die Divergenz variierendes Linsensystem aufweist. Die Möglichkeit, den Fokus der Kurzpuls-Laserstrahlung in x-Richtung und y-Richtung sowie in z-Richtung in einem Volumen, das dem Austrittsort der Kurzpuls-Laserstrahlung folgt, abzulenken, kann auch durch mehrere Ablenkvorrichtungen für jeweils eine Richtung realisiert sein, beispielsweise einen Scanner für eine langsame Bewegung über einen größeren Bereich und einen für eine sehr schnelle Bewegung über einen kleinen Bereich, wie dies in der genannten ersten Ausführungsform vorgesehen ist. The beam path ensures that the short-pulse laser radiation emitted by the short-pulse laser source is guided to an exit point. It can be realized, for example, by an optical fiber or by a mirror system. The applicator head, which is connected to the end of the beam path opposite the short-pulse laser source, forms the exit point of the short-pulse laser radiation. There is the lens with multiple optical elements according to the third aspect mentioned. It is advantageous if the short-pulse laser system also has an x/y deflection system, also referred to as an x/y scanning system, and a deflection system or scanning system for the z-direction and/or a lens system that varies the divergence. The possibility of deflecting the focus of the short-pulse laser radiation in the x-direction and y-direction as well as in the z-direction in a volume that follows the exit point of the short-pulse laser radiation can also be realized by several deflection devices for one direction each, for example one scanner for slow movement over a larger area and one for very fast movement over a small area, as provided in said first embodiment.

[0068] Das System umfasst optional ein Operations-Mikroskop mit einem Stativ und einem Mikroskop-Kopf. Der Mikroskop-Kopf enthält die Optik und die Objektbeleuchtung des Operations-Mikroskops. Mit einem solchen Operations-Mikroskop ist es möglich, sich zu jeder Zeit einen optischen Überblick über den Stand der Behandlung zu verschaffen. Das Operations-Mikroskop trägt aber auch dazu bei, dass ein zu behandelndes Auge zum System unter optimaler Beleuchtung entsprechend ausgerichtet werden kann. The system optionally includes an operating microscope with a stand and a microscope head. The microscope head contains the optics and the object illumination of the surgical microscope. With such a surgical microscope, it is possible to get an optical overview of the status of the treatment at any time. The surgical microscope also contributes to the fact that an eye to be treated can be aligned with the system under optimal lighting.

[0069] Das System umfasst optional auch eine Steuereinheit, welche zur Steuerung für die Durchführung einer Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie eingerichtet ist. Die Steuereinheit kann einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein. Die Komponenten der Vorrichtung sind vorteilhaft mit der Steuereinheit über Kommunikationswege verbunden. Im Falle einer Mehrteiligkeit der Steuereinheit sind auch alle Komponenten der Steuereinheit vorteilhaft über Kommunikationswege miteinander verbunden. Solche Kommunikationswege können mittels entsprechender Kabel und/oder auch kabellos realisiert werden. The system optionally also includes a control unit which is set up to control the implementation of short-pulse laser eye surgery. The control unit can be designed in one piece or in several pieces. The components of the device are advantageously connected to the control unit via communication paths. If the control unit consists of several parts, all the components of the control unit are also advantageously connected to one another via communication paths. Such communication paths can be implemented using appropriate cables and/or also wirelessly.

[0070] Weiter umfasst das System optional ein Gehäuse, das mindestens eine Kurzpuls-Laserquelle als Strahlungsquelle umschließt, sowie zwei (bei der zweiten Ausführungsform also einen zusätzlichen) Gelenkarme, die am Gehäuse oder an einer Verlängerung des Gehäuses angeordnet sind. Jeder Gelenkarm umfasst mehrere starre Glieder, die miteinander gelenkig verbunden sind, dass jeweils zwei starre Glieder durch mindestens ein Gelenk verbunden sind. The system also optionally includes a housing that encloses at least one short-pulse laser source as the radiation source, and two (in the second embodiment, therefore, an additional) articulated arms that are arranged on the housing or on an extension of the housing. Each articulated arm comprises a plurality of rigid members which are articulated to one another such that any two rigid members are connected by at least one joint.

[0071] Der Mikroskop-Kopf (soweit vorhanden) ist an einem Gelenkarm angeordnet. Dieser Gelenkarm bildet z. B. zusammen mit dem Gehäuse ein Stativ des Operations-Mikroskops. Am zweiten Gelenkarm (der bei der zweiten Ausführungsform das Optiksystem hat), wiederum vorteilhaft an dem vom Gehäuse abgewandten Ende des Gelenkarms, ist der Applikator-Kopf angeordnet. Die Länge des zweiten Gelenkarms ist dann so, dass der gesamte Arbeitsbereich des Mikroskop-Kopfes des Operations-Mikroskops, der am ersten Gelenkarm angeordnet ist, ausgenutzt werden kann. Die beiden Gelenkarme können also einander in allen Bewegungen folgen. In dieser Ausgestaltung ist eine Schnittstelle zwischen Applikator-Kopf und Mikroskop-Kopf vorgesehen, mit welcher der Applikator-Kopf und der Mikroskop-Kopf mechanisch und optisch miteinander verbunden und wieder gelöst werden können. Die Schnittstelle zeichnet sich optional durch eine erste Struktur am ersten Gelenkarm und/oder am Mikroskop-Kopf und eine zweite Struktur am zweiten Gelenkarm und/oder am Applikator-Kopf aus, die entweder nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip aufeinander abgestimmt sind oder über ein Zwischenstück miteinander verbunden werden können. Den Applikator-Kopf und den Mikroskop-Kopf mechanisch und optisch miteinander zu verbinden, heißt dabei, neben der mechanischen Verbindung und damit der Herstellung einer festen Beziehung von Applikator-Kopf und Mikroskop-Kopf zueinander, beide dabei auch in optischer Hinsicht miteinander zu verbinden, so dass ein Abbildungsstrahlengang des Operations-Mikroskop durch den Applikator-Kopf hindurch verläuft. Dann besteht ein optischer Weg für die mit dem Operations-Mikroskop zu beobachtenden Strukturen des Auges durch den Applikator-Kopf hindurch. The microscope head (if present) is arranged on an articulated arm. This articulated arm forms z. B. together with the housing a tripod of the surgical microscope. The applicator head is arranged on the second articulated arm (which in the second embodiment has the optical system), again advantageously at the end of the articulated arm facing away from the housing. The length of the second articulated arm is then such that the entire working area of the microscope head of the surgical microscope, which is arranged on the first articulated arm, can be used. The two articulated arms can therefore follow each other in all movements. In this embodiment, an interface is provided between the applicator head and the microscope head, with which the applicator head and the microscope head can be mechanically and optically connected to one another and released again. The interface is optionally characterized by a first structure on the first articulated arm and/or on the microscope head and a second structure on the second articulated arm and/or on the applicator head, which are either matched to one another according to the key-lock principle or via a Spacer can be connected to each other. Connecting the applicator head and the microscope head to each other mechanically and optically means, in addition to the mechanical connection and thus the creation of a fixed relationship between the applicator head and the microscope head, to also connect both optically to one another, so that an imaging beam path of the surgical microscope runs through the applicator head. Then there is an optical path through the applicator head for the structures of the eye to be observed with the surgical microscope.

[0072] Der Strahlengang, insbesondere für die Kurzpuls-Laserstrahlung, durchläuft dann gemäß der zweiten Ausführungsform den zweiten Gelenkarm. Er ist so ausgestaltet, dass er allen Bewegungen des zweiten Gelenkarms folgen kann und in jeder Position des zweiten Gelenkarms die Strahlung, z. B. zu ihrem Austrittsort am Applikator-Kopf in gleicher Qualität führen kann. The beam path, in particular for the short-pulse laser radiation, then passes through the second articulated arm according to the second embodiment. It is designed in such a way that it can follow all movements of the second articulated arm and in every position of the second articulated arm the radiation, e.g. B. can lead to their exit point on the applicator head in the same quality.

[0073] Weiter sind der Applikator-Kopf und der Mikroskop-Kopf sowohl unabhängig voneinander als auch miteinander verbunden dreidimensional beweglich. Diese Beweglichkeit des Applikator-Kopfes und des Mikroskop-Kopfes ist auch gegeben, wenn der Applikator-Kopf und der Mikroskop-Kopf miteinander verbunden sind. Dies bedingt entsprechende zusätzliche Freiheitsgrade im ersten und zweiten Gelenkarm. Durch die Beweglichkeit des Applikator-Kopfes allein, vor allem aber verbunden mit dem Mikroskop-Kopf, ist der Austrittsort oder Kurzpuls-Laserstrahlung ebenfalls im dreidimensionalen Raum beweglich - in einer bevorzugten Variante auch bezüglich seiner Strahlrichtung am Austrittsort So ist es beispielsweise auch möglich, den Patienten in nicht liegender Position, oder aber zwar in liegender Position, jedoch mit angestellter Liegeposition zu behandeln. Das im Raum erreichbare Volumen ist durch Anschläge der Gelenke beschränkt. [0073] Furthermore, the applicator head and the microscope head can be moved three-dimensionally both independently of one another and when connected to one another. This mobility of the applicator head and the microscope head is also given when the applicator head and the microscope head are connected to one another. This requires corresponding additional degrees of freedom in the first and second articulated arm. Due to the mobility of the applicator head alone, but above all in connection with the microscope head, the exit point or short-pulse laser radiation can also be moved in three-dimensional space - in a preferred variant also with regard to its beam direction at the exit point To treat patients in a non-lying position, or in a lying position, but with an employed lying position. The volume that can be reached in space is limited by the stops of the joints.

[0074] Das System kann insbesondere für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie ausgebildet werden, mit dem nicht nur das Schneiden von Gewebe mittels plasmainduzierter Ablation und/oder Photodisruption möglich ist, sondern auch das Verkleben von Gewebe mittels Koagulation sowie eine Abtragung von Gewebe durch ablative Effekte der Kurzpuls-Laserstrahlung. Lediglich die Eigenschaften der Kurzpuls-Laserstrahlung müssen entsprechend den Anwendungszielen eingestellt werden. The system can be designed in particular for short-pulse laser eye surgery, with which not only the cutting of tissue by means of plasma-induced ablation and/or photodisruption is possible, but also the gluing of tissue by means of coagulation and removal of tissue by ablation Effects of short-pulse laser radiation. Only the properties of the short-pulse laser radiation have to be set according to the application goals.

[0075] In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das System weiter ein optisches Kohärenz-Tomographie (OCT)-Modul, das eine OCT-Lichtquelle, ein Interferometer und einen Detektor enthält. Das OCT-Modul kann dabei ebenfalls vom Gehäuse umschlossen sein. Besonders bevorzugt ist es, das OCT-Modul so zu gestalten, dass es für eine Einkopplung einer von der OCT-Lichtquelle ausgesendeten Strahlung wahlweise in den Mikroskop-Kopf oder in den Applikator-Kopf eingerichtet ist. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer oder mehrerer optischer Schaltstellen erfolgen, die im Strahlengang der von der OCT-Lichtquelle ausgesendeten Strahlung wie auch dem vom Auge zurückkommenden Messlicht vorgesehen sind. In a preferred embodiment, the system further comprises an optical coherence tomography (OCT) module containing an OCT light source, an interferometer and a detector. The OCT module can also be enclosed by the housing. It is particularly preferred to configure the OCT module in such a way that it is set up for coupling radiation emitted by the OCT light source either into the microscope head or into the applicator head. This can be done, for example, with the help of one or more optical switching points that are provided in the beam path of the radiation emitted by the OCT light source as well as the measuring light returning from the eye.

[0076] Die Einkopplung der Strahlung der OCT-Lichtquelle über den Applikator-Kopf hat den Vorteil, dass sie einfach und mechanisch stabil mit therapeutischer Kurzpuls-Laserstrahlung überlagert werden kann. So können beide Strahlengänge zueinander kalibriert werden. Diese Variante wird daher in der Praxis für die Planung und Kontrolle der Kurzpuls-Laserbehandlung verwendet. Die Einkopplung der Strahlung der OCT-Lichtquelle über den Mikroskop-Kopf ermöglicht es hingegen dem Chirurgen, tomographische Aufnahmen des Patientenauges während und/oder nach der manuellen Operationsphase zu tätigen. Beispielsweise können mit Hilfe dieser Technologie Intraokularlinsen präzise ausgerichtet oder freie Partikel im Kammerwasser identifiziert und entfernt werden. Zur Einkopplung technisch vorteilhaft ist es, bei eng benachbarten Wellenlängen von Kurzpulslaser und OCT-Beleuchtung einen Ringspiegel zum Zusammenführen der Kurzpuls-Laserstrahlung und der von der OCT-Lichtquelle ausgesendeten Strahlung in das System für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie einzubinden. Die Kurzpuls-Laserstrahlung wird z. B. am Ringspiegel reflektiert, während die von der OCT-Lichtquelle des OCT-Modules ausgesendete Strahlung durch ein Loch im Ringspiegel in Richtung des Auges hindurch propagiert und der OCT-Detektor die reflektierte Strahlung der OCT-Lichtquelle vom Auge durch das Loch im Ringspiegel detektiert. Der Ringspiegel kann beweglich sein. Bevorzugt ist eine 90°-Stellung der Einkopplung der von der OCT-Lichtquelle ausgesendeten Strahlung in den Strahlengang der Kurzpuls-Laserstrahlung, wobei der Ringspiegel dabei in einer 45°-Stellung angeordnet ist. Wenn die Wellenlängen der Kurzpuls-Laserstrahlung und der OCT-Lichtquelle spektral oder bezüglich der Polarisation getrennt werden können, dann können der Laser und der OCT Strahlengang auch über dichroitische- und/oder Polarisationsteiler bzw. -Kombinierer zusammengeführt werden. The coupling of the radiation from the OCT light source via the applicator head has the advantage that it can be overlaid with therapeutic short-pulse laser radiation in a simple and mechanically stable manner. In this way, both beam paths can be calibrated to one another. This variant is therefore used in practice for the planning and control of short-pulse laser treatment. In contrast, coupling the radiation from the OCT light source via the microscope head enables the surgeon to take tomographic images of the patient's eye during and/or after the manual operation phase. For example, with the help of this technology, intraocular lenses can be precisely aligned or free particles in the aqueous humor can be identified and removed. For coupling, it is technically advantageous to integrate a ring mirror for combining the short-pulse laser radiation and the radiation emitted by the OCT light source into the system for short-pulse laser eye surgery when the wavelengths of the short-pulse laser and OCT illumination are close together. The short-pulse laser radiation is z. B. reflected at the ring mirror, while the radiation emitted by the OCT light source of the OCT module propagates through a hole in the ring mirror in the direction of the eye and the OCT detector detects the reflected radiation of the OCT light source from the eye through the hole in the ring mirror . The ring mirror can be movable. A 90° position for coupling the radiation emitted by the OCT light source into the beam path of the short-pulse laser radiation is preferred, with the ring mirror being arranged in a 45° position. If the wavelengths of the short-pulse laser radiation and the OCT light source can be separated spectrally or with regard to polarization, then the laser and the OCT beam path can also be combined via dichroic and/or polarization splitters or combiners.

[0077] In einem bevorzugten System für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie weisen sowohl der erste Gelenkarm und/oder der zweite Gelenkarm mindestens drei Gelenke auf. Bei drei Gelenken müssen mindestens zwei Gelenke, idealerweise alle drei Gelenke, die Funktion eines Kugelgelenks erfüllen, d. h. nicht nur eine Rotationsmöglichkeit um eine einzige Achse bieten. Ein solches Gelenk muss es vielmehr ermöglichen, dass ein starres Glied zu dem benachbarten Glied, die beide gelenkig verbunden sind, einen beliebigen Winkel im Raum beschreiben kann, wobei der Aktionsradius ggf. durch andere bauliche Hindernisse auf einen Teilbereich des Raumes eingeschränkt sein kann, jedoch nicht auf eine Bewegung innerhalb einer Ebene. In einer speziellen Ausführung kann eines der drei Gelenke nur eine einzige Rotationsachse aufweisen. Bevorzugt erfüllen jedoch bei nur drei Gelenken alle drei Gelenke die Funktion eines Kugelgelenks. Auf diese Art und Weise ist die optimale Beweglichkeit des ersten und des zweiten Gelenkarms, die beide am Gehäuse oder an einer Verlängerung des Gehäuses angebracht sind, sowohl im miteinander verbundenen Zustand als auch unabhängig voneinander im dreidimensionalen Raum gesichert. Werden hingegen Gelenke genutzt, die jeweils nur eine Rotationsmöglichkeit um eine Achse bieten, so ist eine vergleichbare Beweglichkeit mit mindestens fünf Gelenken pro Gelenkarm erreicht, die unterschiedliche Rotationsachsen aufweisen. Davon sollten drei Gelenke die Rotation um senkrechte Achsen und zwei Gelenke die Rotation um horizontale Achsen ermöglichen, d. h. Kippachsen darstellen, die zu einem Verkippen des nach dem Gelenk folgenden starren Glieds führen. Bevorzugt ist in dieser Variante - also bei Einsatz von Gelenken mit jeweils einer Rotationsmöglichkeit um eine Achse - ein Gelenkarm, der sechs Gelenke mit jeweils einer Rotationsachse pro Gelenk aufweist, In diesem Fall sollten drei Gelenke die Rotation um senkrechte Achsen und weitere drei Gelenke die Rotation um horizontale Achsen ermöglichen. Hier ist das Verkippen des nach dem Gelenk folgenden starren Gliedes bzw. eines Endstücks wie des Applikator-Kopfes oder des Mikroskop-Kopfes möglich. Grundsätzlich verwirklichen die Gelenke eines jeden Gelenkarms mind. sechs Freiheitsgrade, die durch je drei vertikale und drei horizontale Rotationsachsen gegeben werden, wobei sich senkrechte und horizontale Rotationsachsen entlang eines Gelenkarms abwechseln können. Insbesondere bietet ein Paar aus einem Gelenk mit vertikaler Rotationsachse und einem Gelenk mit horizontaler Rotationsachse, die in nächster Nähe zueinander angeordnet sind, dieselbe Funktion wie ein Kugelgelenk. In a preferred system for short-pulse laser eye surgery, both the first articulated arm and/or the second articulated arm have at least three joints. With three joints, at least two joints, ideally all three joints, must fulfill the function of a ball joint, i. H. not only offer a possibility of rotation around a single axis. Rather, such a joint must make it possible for a rigid limb to describe any angle in space to the adjacent limb, both of which are articulated, whereby the radius of action may be restricted to a partial area of space by other structural obstacles, however not to movement within a plane. In a special embodiment, one of the three joints can only have a single axis of rotation. However, with only three joints, all three joints preferably fulfill the function of a ball joint. In this way, the optimum mobility of the first and the second articulated arm, both of which are attached to the housing or to an extension of the housing, is ensured both in the connected state and independently of one another in three-dimensional space. If, on the other hand, joints are used that each offer only one possibility of rotation about one axis, comparable mobility is achieved with at least five joints per articulated arm, which have different axes of rotation. Of these, three joints should allow rotation about vertical axes and two joints should allow rotation about horizontal axes, i. H. Represent tilting axes that lead to a tilting of the following rigid member after the joint. In this variant - i.e. when using joints each with the possibility of rotation about an axis - an articulated arm that has six joints, each with one axis of rotation per joint, is preferred. In this case, three joints should allow rotation around vertical axes and a further three joints should allow rotation allow around horizontal axes. Here the tilting of the rigid member following the joint or an end piece such as the applicator head or the microscope head is possible. Basically, the joints of each articulated arm realize at least six degrees of freedom, which are given by three vertical and three horizontal axes of rotation, whereby vertical and horizontal axes of rotation can alternate along an articulated arm. In particular, a pair of a vertical rotation axis joint and a horizontal rotation axis joint placed in close proximity to each other offers the same function as a ball joint.

[0078] Unter den Kurzpuls-Laserquellen sind in der Augenchirurgie die Femtosekunden-(fs)-Laserquellen die mit Abstand am häufigsten eingesetzten Laserquellen. Sie haben sich als besonders geeignet und gut beherrschbar für diese Anwendungen erwiesen. Deshalb ist es von Vorteil, wenn das System zur Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie ausgebildet ist und eine Femtosekunden-Laserquelle aufweist. [0078] Among the short-pulse laser sources, the femtosecond (fs) laser sources are by far the most frequently used laser sources in eye surgery. They have proven to be particularly suitable and easy to control for these applications. It is therefore advantageous if the system is designed for short-pulse laser eye surgery and has a femtosecond laser source.

[0079] Optional enthält das System zusätzlich zu einem OCT auch einen konfokalen Detektor. Durch Aufnahme eines A-Scans - also eines eindimensionalen Tiefenprofils entlang der optischen Achse - und/oder eines B-Scans - eines zweidimensionalen Scans entlang der optischen Achse und senkrecht dazu - zweier Strukturen eines Auges mittels des OCT sowie eines Intensitätsprofils mittels dem konfokalen Detektor beim Durchfahren einer z-Fokuslage kann ein Offset und ein Skalierungsfaktor zwischen den OCT-Signalen und dem Intensitätsprofil ermittelt werden. Dies erlaubt es in Folge, die Fokusposition von Therapie-Strahlung, z. B. der Kurzpuls-Laserstrahlung, unter Verwendung von OCT-Signalen, insbesondere von OCT-Bildern, besonders präzise zu steuern. Optionally, the system also includes a confocal detector in addition to an OCT. By recording an A-scan - i.e. a one-dimensional depth profile along the optical axis - and/or a B-scan - a two-dimensional scan along the optical axis and perpendicular to it - of two structures of an eye using the OCT and an intensity profile using the confocal detector at the An offset and a scaling factor between the OCT signals and the intensity profile can be determined by moving through a z-focus position. As a result, this allows the focus position of therapy radiation, e.g. B. the short-pulse laser radiation, using OCT signals, especially OCT images, to control particularly precisely.

[0080] Optional beträgt die Kohärenzlänge bzw. Messlänge der OCT-Lichtquelle in Luft mehr als 45 mm, besonders bevorzugt mehr als 60 mm. Dadurch wird der gesamte Vorderkammerabschnitt eines Auges innerhalb eines A-Scans erfasst, ohne dass die optische Weglänge des Referenzstrahlenganges angepasst werden muss, selbst dann, wenn sich durch eine laterale Objektivbewegung der optische Weg zum Auge ändert. Optionally, the coherence length or measurement length of the OCT light source in air is more than 45 mm, particularly preferably more than 60 mm. As a result, the entire anterior chamber section of an eye is captured within an A-scan without the optical path length of the reference beam path having to be adjusted, even if the optical path to the eye changes due to a lateral lens movement.

[0081] Das verschiebbare Bildfeld des Systems ist, insbesondere bei einen Kurzpuls-Lasersystem für die Augenchirurgie, im Durchmesser bevorzugt größer als 1,0 mm aber kleiner als 6,0 mm, besonders bevorzugt größer als 1,5 mm aber kleiner als 3,0 mm. Das Bildfeld befindet sich dabei in einer Bildfeldebene, in der es durch eine Bewegung des Objektivs in x- und/oder y-Richtung bewegt werden kann. Die Bildfeldebene selbst kann gemäß der ersten Ausführungsform entlang der optischen Achse durch eine Scanbewegung in z-Richtung verschoben werden. Der Querschnitt des beweglichen Objektivs richtet sich insbesondere nach dem Scanbereich des x/y-Scansystems. Somit lässt sich der Fokus der Strahlung an jedem Ort des dreidimensionalen Scanvolumens durch Überlagerungen der Strahlablenkungen vom beweglichen Objektiv und von den Spiegel-Scannern gezielt ablegen. The displaceable image field of the system is, in particular in a short-pulse laser system for eye surgery, preferably larger than 1.0 mm but smaller than 6.0 mm in diameter, particularly preferably larger than 1.5 mm but smaller than 3. 0mm The image field is located in an image field plane in which it can be moved in the x and/or y direction by moving the lens. According to the first embodiment, the image field plane itself can be displaced along the optical axis by a scanning movement in the z-direction. The cross-section of the moveable lens depends in particular on the scanning area of the x/y scanning system. This means that the focus of the radiation can be placed at any point in the three-dimensional scan volume by superimposing the beam deflections from the movable lens and from the mirror scanners.

[0082] Die Optik, die im Strahlengang bis zum Gelenkarm angeordnet ist, sowie die die Divergenz der Strahlung variierende Module sind vorzugsweise auf einer Optikbank befestigt. Die Optikbank selbst ist optional mit drei Punkten auf, an oder innerhalb eines Gehäuses befestigt, an dem vorzugsweise auch der Gelenkarm angeordnet ist. Alle Deformationen der Befestigungsfläche im Gehäuse haben damit keinen Einfluss auf den Justierzustand der Optik auf der Optikbank, aber auf die Position der Optikbank zum Eintritt in den Gelenkarm mit seinem Strahlführungsmittel. Änderungen dieser Position können mit einer Strahlstabilisierung ausgeglichen werden. The optics, which are arranged in the beam path up to the articulated arm, as well as the modules that vary the divergence of the radiation, are preferably attached to an optics bench. The optics bench itself is optionally fastened with three points on, on or within a housing on which the articulated arm is preferably also arranged. All deformations of the fastening surface in the housing therefore have no influence on the adjustment status of the optics on the optics bench, but on the position of the optics bench for entry into the articulated arm with its beam guiding means. Changes in this position can be compensated for with beam stabilization.

[0083] Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein erstes System für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie; Fig. 2 ein zweites System für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie; Fig. 3 eine Vorrichtung für einen unabhängigen Gewichtsausgleich eines Gelenkarms; Fig. 4 ein Kurzpuls-Lasersystem für die Augenchirurgie (Strahlerzeugung und Optik); Fig. 5 einen Aufbau für das Zusammenführen von Kurzpuls-Laserstrahlung aus der Kurzpuls-Laserquelle und OCT-Strahlung aus der OCT-Lichtquelle; Fig. 6 zwei Darstellungen zur Erläuterung, wie sich die Bewegung des Fokus der Kurzpuls-Laserstrahlung bei lateral scannendem Objektiv eines Kurzpuls-Lasersystems auswirkt; Fig. 7 eine Schemadarstellung durch ein Strahlteilerprisma, das im Strahlengang des ersten oder zweiten Systems zur Anwendung kommt; Fig. 8 zwei Darstellungen für die Ausführungen eines Hauptobjektivs des ersten oder zweiten Systems; Fig. 9 zwei Darstellungen zur Verdeutlichung der z-Scantechnik, die im ersten oder zweiten System zur Anwendung kommt; Fig. 10 und 11 Schemazeichnungen eines divergenzvariierenden optischen Elements zur z-Lagenverstellung des Fokus des ersten oder zweiten Systems; Fig. 12 eine Schemadarstellung betreffend eine zweistufige z-Fokusverstellung im ersten oder zweiten System; Fig. 13 einen optischen Strahlengang, in dem Strahlung längs eines Gelenkarmes im ersten oder zweiten System übertragen wird, Fig. 14 und 15 Schemadarstellungen der Einkopplung der Strahlung auf das Auge betreffend eine spektralselektive Beleuchtung/Detektion zur Lageregistrierung eines Auges, Fig. 16 eine Schemadarstellung einer Optik eines Gerätes zur lasergestützten Augenchirurgie, wobei der Strahlengang von einem z-Scanner bis zum Auge schematisch dargestellt ist, Fig. 17 einen z-Scanner des Gerätes der Figur 1, Fig. 18 Details der Verstellung der Fokuslage in einer Augencornea mit dem Gerät der Figur 1 und Fig. 19 verschiedene Abhängigkeiten der sphärischen Aberration von der Tiefenlage des Fokus.The invention is explained in more detail below, for example with reference to the accompanying drawings, which also disclose features that are essential to the invention. 1 shows a first system for short-pulse laser eye surgery; 2 shows a second system for short-pulse laser eye surgery; Fig. 3 shows a device for independent counterbalancing of an articulated arm; 4 shows a short-pulse laser system for eye surgery (beam generation and optics); 5 shows a structure for combining short-pulse laser radiation from the short-pulse laser source and OCT radiation from the OCT light source; 6 shows two illustrations to explain how the movement of the focus of the short-pulse laser radiation affects a laterally scanning objective of a short-pulse laser system; Fig. 7 is a schematic representation through a beam splitter prism used in the beam path of the first or second system; 8 shows two illustrations for the designs of a main objective of the first or second system; FIG. 9 shows two illustrations to clarify the z-scanning technique used in the first or second system; FIG. 10 and 11 schematic drawings of a divergence-varying optical element for z-position adjustment of the focus of the first or second system; 12 shows a schematic representation relating to a two-stage z focus adjustment in the first or second system; 13 an optical beam path in which radiation is transmitted along an articulated arm in the first or second system, FIGS. 14 and 15 schematic representations of the coupling of the radiation onto the eye relating to spectrally selective illumination/detection for registering the position of an eye, FIG. 16 a schematic representation an optical system of a device for laser-assisted eye surgery, the beam path from a z-scanner to the eye being shown schematically, FIG. 17 a z-scanner of the device from FIG. 1, FIG. 18 details of the adjustment of the focus position in a cornea of the eye with the device FIG. 1 and FIG. 19 show different dependencies of the spherical aberration on the depth of the focus.

[0084] Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Augenchirurgie beschrieben, was lediglich exemplarisch für verschiedene Aufgaben der Augenbeobachtung oder -therapie stehen soll, für welche die verschiedenen Aspekte der Erfindung einsetzbar sind. The invention is described below with reference to eye surgery, which is intended to be merely exemplary of various tasks in eye observation or therapy for which the various aspects of the invention can be used.

[0085] In den folgenden Ausführungsformen wird eine Kurzpuls-Laserstrahlquelle mit Femtosekunden-Laser bzw. fs-Laser als Kurzpuls-Laser eingesetzt, die die am häufigsten im Bereich der Augenchirurgie mittels Laser genutzten Kurzpuls-Laser sind - und damit auch die am besten untersuchten. Dennoch sind alle hier beschriebenen Systeme auch mit anderen Kurzpuls-Lasern umsetzbar. fs-Laser stehen also, sofern nicht explizit auf die Pulslänge als differenzierendes Merkmal eingegangen wird, als Synonym für Kurz-Pulslaser. In the following embodiments, a short-pulse laser beam source with a femtosecond laser or fs-laser is used as the short-pulse laser, which is the short-pulse laser most frequently used in the field of eye surgery using lasers—and is therefore also the best-studied . Nevertheless, all systems described here can also be implemented with other short-pulse lasers. Unless the pulse length is explicitly discussed as a differentiating feature, fs lasers are synonymous with short pulse lasers.

[0086] Soweit im Folgenden von OCT, der Optischen Kohärenztomographie, gesprochen wird, steht OCT als Synonym für alle Verfahren, die unter Ausnutzung der optischen Kurzkohärenz Entfernungen im Auge messen oder Bilder vom Auge oder dessen Komponenten erfassen können, wie Time-Domain-Optische Kohärenztomographie (TD-OCT), Spektrometer-basierte Spectral-Domain-OCT (SD-OCT) oder Wellenlängen-Durchstimmungs-basierte Swept-Source-OCT (SS-OCT). As far as OCT, optical coherence tomography, is mentioned below, OCT is a synonym for all methods that can measure distances in the eye using optical short coherence or capture images of the eye or its components, such as time-domain optics Coherence tomography (TD-OCT), spectrometer-based spectral domain OCT (SD-OCT) or wavelength tuning-based swept source OCT (SS-OCT).

[0087] Das vorliegend beschriebene System, an dem die verschiedenen Aspekte der Erfindung rein exemplarisch in Kombination realisiert sind, dient zur lasergestützten Katarakt-Operation. Mittels der Kurzpuls-Laserstrahlquelle werden Schnitte ausgeführt, beispielsweise ein Zugangsschnitt zur Vorderkammer des Auges durch die Kornea, ein Kapsulotomie-Schnitt, Schnitte zum Zerkleinern des Linsenkerns des Auges oder Schnitte an der Vorderseite der Hornhaut zum Korrigieren von Sehfehlern. The system described here, in which the various aspects of the invention are implemented in combination purely by way of example, is used for laser-assisted cataract surgery. Using the short-pulse laser beam source, incisions are made, for example an access incision to the anterior chamber of the eye through the cornea, a capsulotomy incision, incisions to crush the lens nucleus of the eye or incisions on the front of the cornea to correct visual defects.

[0088] Um die Integration der verschiedenen dabei verwendeten Komponenten bzgl. eines für den Bediener, also bevorzugt einen Arzt, insbesondere einen Augenchirurg, optimierten Arbeitsablauf und einer optimierten Arbeitsumgebung zu verbessern, sind in Fig. 1 und Fig. 2 ein erstes und ein zweites System 100 für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie gezeigt, die jeweils ein fs-Lasersystem als Kurzpuls-Lasersystem 200 mit einer Kurzpuls-Laserquelle 210, hier also eine fs-Laserquelle, einen Strahlengang und einen Applikator-Kopf 220 zur Leitung der fs-Laserstrahlung auf das zu operierende Auge 900 enthalten. In order to improve the integration of the various components used with respect to a workflow optimized for the operator, i.e. preferably a doctor, in particular an eye surgeon, and an optimized working environment, FIGS. 1 and 2 show a first and a second System 100 for short-pulse laser eye surgery is shown, each with an fs laser system as a short-pulse laser system 200 with a short-pulse laser source 210, i.e. here an fs laser source, a beam path and an applicator head 220 for guiding the fs laser radiation on the eye to be operated on 900 included.

[0089] Der Aufbau des ersten und des zweiten Systems 100 für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie umfasst auch ein Operations-Mikroskop mit einem Operations-Mikroskop-Kopf 320. Dabei ist die gesamte das Operations-Mikroskop und seine Optik im Mikroskop-Kopf 320 angeordnet. The structure of the first and second system 100 for short-pulse laser eye surgery also includes a surgical microscope with a surgical microscope head 320. The entire surgical microscope and its optics are in the microscope head 320 arranged.

[0090] Das erste System 100 für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie der Fig. 1 umfasst weiter ein OCT-Modul 400, das eine OCT-Lichtquelle 405, ein Interferometer und einen Detektor enthält. Auch das zweite System der Fig. 2 kann prinzipiell ein solches OCT-Modul enthalten. Für das Zusammenwirkung der in der Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Systemkomponenten ist die Anwesenheit eines OCT-Moduls jedoch nicht zwingend erforderlich. The first system 100 for short pulse laser eye surgery of Figure 1 further comprises an OCT module 400 containing an OCT light source 405, an interferometer and a detector. In principle, the second system in FIG. 2 can also contain such an OCT module. However, the presence of an OCT module is not absolutely necessary for the interaction of the system components shown in FIGS. 1 and 2 .

[0091] Das erste wie auch das zweite System 100 werden von einem Steuergerät, also einer Steuereinheit 500, die entweder wie hier zentral angeordnet ist oder in mehreren Untereinheiten über das System verteilt ist, gesteuert. Hierzu können Kommunikationspfade zwischen der Steuereinheit und einzelnen Komponenten des Systems bzw. auch zwischen Untereinheiten der Steuereinheit genutzt werden. Die Systeme 100 der Fig. 1 und Fig. 2 enthalten weiter ein Gehäuse 110, das auch als Konsole bezeichnet werden kann. Dieses Gehäuse 110 umschließt die fs-Laserquelle 210 und das Steuergerät als zentrale Steuereinheit 500, im Falle des ersten Systems der Fig. 1 umschließt das Gehäuse 110 zudem das OCT-Modul 400. The first as well as the second system 100 are controlled by a control unit, ie a control unit 500, which is either arranged centrally as here or is distributed over the system in several sub-units. For this purpose, communication paths between the control unit and individual components of the system or between sub-units of the control unit can be used. The systems 100 of FIGS. 1 and 2 further include a housing 110, which may also be referred to as a console. This housing 110 encloses the fs laser source 210 and the control unit as the central control unit 500; in the case of the first system in Fig. 1, the housing 110 also encloses the OCT module 400.

[0092] Der Mikroskop-Kopf 320 ist an einem ersten Gelenkarm 120 und der Applikator-Kopf 220 an einem zweiten, separaten Gelenkarm 130 befestigt, durch den dem Applikator-Kopf 220 das Licht der fs-Laserquelle 210 zugeführt wird. Hierfür verläuft ein Strahlengang durch den zweiten Gelenkarm 130. Erster Gelenkarm 120 und zweiter Gelenkarm 130 sind am Gehäuse 110 bzw. einer Verlängerung des Gehäuses 110 angebracht. The microscope head 320 is attached to a first articulated arm 120 and the applicator head 220 to a second, separate articulated arm 130 through which the applicator head 220 the light from the fs laser source 210 is supplied. For this purpose, a beam path runs through the second articulated arm 130. The first articulated arm 120 and the second articulated arm 130 are attached to the housing 110 or an extension of the housing 110.

[0093] Zwei Teile einer Schnittstelle 150 sind am Applikator-Kopf 220 und Mikroskop-Kopf 320 vorgesehen, durch die der Applikator-Kopf 220 und der Mikroskop-Kopf 320 mechanisch und optisch miteinander verbunden werden können. Zum Lösen oder Zusammenfügen von Mikroskop-Kopf 320 und Applikator-Kopf 220 weist die Schnittstelle 150 einen vom Arzt oder automatisch zu schaltenden Mechanismus auf. Two parts of an interface 150 are provided on the applicator head 220 and microscope head 320, through which the applicator head 220 and the microscope head 320 can be mechanically and optically connected to one another. In order to detach or assemble the microscope head 320 and the applicator head 220, the interface 150 has a mechanism to be switched by the doctor or automatically.

[0094] Der zweite Gelenkarm 130 hat die gleichen Bewegungs-Freiheitsgrade wie der erste Gelenkarm 120, der z. B. gleichzeitig das Stativ des Operations-Mikroskops 300 bildet. Durch eine entsprechende Anzahl, Anordnung und Ausgestaltung von Gelenken 140 der Gelenkarme 120 und 130 werden die erforderlichen Freiheitsgrade erzeugt, durch die der Applikator-Kopf 220 und der Mikroskop-Kopf 320 sowohl unabhängig voneinander als auch miteinander verbunden dreidimensional in einem Volumen beweglich sind. Im Falle des ersten Systems für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100 der Fig. 1 wird dies exemplarisch durch drei Gelenke 140 mit Kugelgelenksfunktion erreicht. Im zweiten System 100 der Fig. 2 sind äquivalente Freiheitsgrade wie die mit drei Gelenken 140 mit Kugelgelenksfunktion exemplarisch durch drei Gelenke für die Rotation um senkrechte Achsen 140-O1, 140-O2, 140-O5 und 140-L1, 140-L2, 140-L5 sowie einen Paralleltragarm 145, der ein starres Glied des ersten bzw. des zweiten Gelenkarms 120, 130 darstellt, mit horizontalen Drehgelenken 140-O3, 140-O4 und 140-L3, 140-L4 für die Auf- und Ab-Bewegung, also eine Kippbewegung, vorgesehen. The second articulated arm 130 has the same degree of freedom of movement as the first articulated arm 120, the z. B. at the same time forms the tripod of the surgical microscope 300 . A corresponding number, arrangement and design of joints 140 of the articulated arms 120 and 130 generate the required degrees of freedom, through which the applicator head 220 and the microscope head 320 can be moved three-dimensionally in a volume both independently of one another and when connected to one another. In the case of the first system for short-pulse laser eye surgery 100 in FIG. 1, this is achieved by three joints 140 with a ball-and-socket function. In the second system 100 of Fig. 2, equivalent degrees of freedom such as that with three joints 140 with ball joint function are exemplified by three joints for rotation about perpendicular axes 140-O1, 140-O2, 140-O5 and 140-L1, 140-L2, 140 -L5 and a parallel support arm 145, which represents a rigid member of the first and second articulated arm 120, 130, with horizontal pivot joints 140-O3, 140-O4 and 140-L3, 140-L4 for the up and down movement, So a tilting movement provided.

[0095] Die Längen der starren Glieder des zweiten Gelenkarmes 130 sind so ausgelegt, dass der gesamte Arbeitsbereich des Operations-Mikroskop-Kopfes 320 im Halbkreis von 180° vor dem Gerät, also vor dem System für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100, ausgenutzt werden kann. The lengths of the rigid members of the second articulated arm 130 are designed so that the entire working area of the surgical microscope head 320 in a semicircle of 180° in front of the device, i.e. in front of the system for short-pulse laser eye surgery 100, is utilized can be.

[0096] Der Applikator-Kopf 220 dient dazu, Kurzpuls-Laserstrahlung in das Auge einzustrahlen. Er gibt also Kurzpuls-Laserstrahlung ab. Sie wird durch den Gelenkarm 130 vom Gehäuse 110, in dem die fs-Laserquelle 210 sitzt, zugeführt. Prinzipiell könnte man daran denken, die Kurzpuls-Laserstrahlung in einer Lichtleitfaser zu führen, die durch den Gelenkarm 130 läuft. Lichtleitfasern sind jedoch bei Kurzpuls-Laserstrahlung, die zur Materialbearbeitung eingesetzt werden, also auch im vorliegenden Beispiel der Katarakt-Chirurgie im Hinblick auf die hohe Strahlintensität in den kurzen Pulsen nachteilig. Es ist deshalb bevorzugt, die Strahlung im Gelenkarm 130 mit einer Freistrahloptik zu führen. Der freie Durchmesser der Optik ist so dimensioniert, dass sich bei Ausnutzung des Stellbereiches keine Vignettierung des Laserstrahls ergibt. Die Anforderungen an Steifigkeit der Lager und der Teile des zweiten Gelenkarms 130 sind durch eine automatische Strahlnachführung reduziert. Der zweite Gelenkarm 130 bietet weiter Möglichkeiten zur Durchführung von elektrischen Kabeln, einer OCT-Lichtleitfaser 410 sowie den Vakuumschläuchen für das Ansaugen einer Patienten-Schnittstelle 600 an das Auge 900 des Patienten als auch für das Ansaugen der Patienten-Schnittstelle an den Applikator-Kopf 220. Am Übergang der Gelenke 140-L2/140-L3 sowie 140-L4/140-L5 werden alle Kabel außerhalb der Gelenke 140 geführt, um zu hohe Beanspruchung der Kabel gegen Torsion zu vermeiden. Am Gelenk 140-L1 werden die Kabel konzentrisch zur Optik durch das Gelenk 140 geführt. The applicator head 220 serves to radiate short-pulse laser radiation into the eye. So it emits short-pulse laser radiation. It is fed through the articulated arm 130 from the housing 110 in which the fs laser source 210 is seated. In principle, one could think of guiding the short-pulse laser radiation in an optical fiber that runs through the articulated arm 130 . However, optical fibers are disadvantageous in the case of short-pulse laser radiation that is used for material processing, ie also in the present example of cataract surgery, with regard to the high beam intensity in the short pulses. It is therefore preferred to guide the radiation in the articulated arm 130 with free-beam optics. The free diameter of the optics is dimensioned in such a way that there is no vignetting of the laser beam when the adjustment range is used. The requirements for rigidity of the bearings and the parts of the second articulated arm 130 are reduced by automatic beam tracking. The second articulated arm 130 also offers options for passing through electrical cables, an OCT optical fiber 410 and the vacuum hoses for suction of a patient interface 600 to the patient's eye 900 and for suction of the patient interface to the applicator head 220 At the transition of the joints 140-L2/140-L3 and 140-L4/140-L5, all cables are routed outside of the joints 140 in order to avoid excessive stress on the cables against torsion. At joint 140-L1, the cables are routed concentrically to the optics through joint 140.

[0097] Je nach Ausführungsvariante ist auf dem Gehäuse 110 ein Parkarm 190 mit einer Ablagefläche für den Applikator-Kopf 220 vorgesehen und/oder eine auf die Geometrie des Applikator-Kopfes 220 abgestimmte Ablagestruktur 190 angebracht. Depending on the embodiment variant, a parking arm 190 with a storage area for the applicator head 220 is provided on the housing 110 and/or a storage structure 190 matched to the geometry of the applicator head 220 is attached.

[0098] Vorteilhaft sind, wie Fig. 3 zeigt, an einem oder an beiden Gelenkarmen 120, 130 Federelemente vorgesehen, die so aufeinander abgestimmt sind, dass sich der jeweilige zugeordnete Applikator-Kopf 220 oder Mikroskop-Kopf 320 innerhalb eines vorgegebenen Raumbereiches um das Gehäuse 110 und das Operationsfeld ohne externe Kräfte jeweils selbst im Raum hält. Der Applikator-Kopf 220 wiegt ungefähr 5 kg und kann vom Operations-Mikroskop 300 bzw. Mikroskop-Kopf 320 nicht getragen werden. Der Federausgleich des ersten Gelenkarms 120, an dem der Mikroskop-Kopf 320 angeordnet ist, ist mit Einblick, Okularen und ggf. Monitor bis auf 1 kg ausgelegt. Der zweite Gelenkarm 130, an dem der Applikator-Kopf 220 angeordnet ist, enthält deshalb eine Vorrichtung zum unabhängigen Gewichtsausgleich, wie sie in der Fig. 5 dargestellt ist. As Fig. 3 shows, spring elements are advantageously provided on one or both articulated arms 120, 130, which are matched to one another in such a way that the respectively assigned applicator head 220 or microscope head 320 moves within a predetermined spatial area around the Housing 110 and the operating field without external forces each holds itself in space. The applicator head 220 weighs approximately 5 kg and cannot be carried by the surgical microscope 300 or microscope head 320. The spring compensation of the first articulated arm 120, on which the microscope head 320 is arranged, is designed for up to 1 kg with viewing, eyepieces and possibly a monitor. The second articulated arm 130, on which the applicator head 220 is arranged, therefore contains a device for independent counterbalancing, as illustrated in FIG.

[0099] Der Gewichtsausgleich für alle auszugleichenden Massen erfolgt dabei bezüglich des Gelenks 140-L3 (140-A in der Fig. 3). Der Teil des zweiten Gelenkarms 130 zwischen den Gelenken 140-L3 und 140-L4 wird als Paralleltragarm 145 ausgeführt. Der Paralleltragarm 145 besteht im Wesentlichen aus vier Gelenken 140-A, 140-B, 140-C, 140-D und vier starren Gliedern: dem ersten Drehkopf 141-1, dem zweiten Drehkopf 141-2, dem Federarm 145-1 und der Strebe 145-2. Der Gewichtsausgleich wird realisiert mit einer Druckfeder 147 im unteren Federarm 145-1. Die Druckfeder 147 zieht an einem Zahnriemen 148, der über zwei Zahnriemenräder 149-1 und 149-2 umgelenkt wird in die Strebe 145-2. Dort ist der Zahnriemen 148 an einer Befestigung 146-2 eingehängt. Die Druckfeder 147 erzeugt ein Moment um den das Gelenk 140-A, das dem durch das Gewicht G erzeugte Moment um Punkt A entgegengerichtet ist und dieses kompensiert. Der Hebelarm des Kompensationsmomentes wird erzeugt durch den senkrechten Abstand des Zahnriemens 148 zum Gelenk 140-A. Dieser Hebelarm ist abhängig von der Winkelstellung des Federarmes 145-1. Die Federkonstante der Druckfeder 147 ist so dimensioniert, dass die stellungsabhängige Änderung beider Momente ausgeglichen wird. Dadurch wird erreicht, dass im gesamten Schwenkbereich die Gewichtskompensation innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegt. Die ausgeglichene Gewichtskraft G ist unabhängig von der Schwenkstellung des Gelenkarms 130 für den Applikator-Kopf 220. Zwar ändert sich durch das Schwenken des Applikators-Kopfes 220 der Abstand des Schwerpunktes zum Drehpunkt 140-A, aber das hat keinen Einfluss auf die Gewichtskompensation. Das sich dadurch ändernde Moment wird abgestützt durch die Strebe 145-2, die in den Drehpunkten 140-C und 140-D aufgehängt ist. The weight compensation for all masses to be compensated takes place with respect to the joint 140-L3 (140-A in FIG. 3). The part of the second articulated arm 130 between the joints 140-L3 and 140-L4 is designed as a parallel support arm 145. The parallel support arm 145 essentially consists of four joints 140-A, 140-B, 140-C, 140-D and four rigid members: the first rotary head 141-1, the second rotary head 141-2, the spring arm 145-1 and the Strut 145-2. The weight compensation is realized with a compression spring 147 in the lower spring arm 145-1. The compression spring 147 pulls on a toothed belt 148, which is deflected via two toothed belt wheels 149-1 and 149-2 into the strut 145-2. There the toothed belt 148 is hung on a fastening 146-2. The compression spring 147 creates a moment about the joint 140-A which counteracts the moment created by the weight G about point A and compensates for it. The lever arm of the compensating torque is generated by the vertical distance between the toothed belt 148 and the joint 140-A. This lever arm depends on the angular position of the spring arm 145-1. The spring constant of the compression spring 147 is dimensioned in such a way that the position-dependent change in both moments is compensated. This ensures that the weight compensation is within a specified tolerance range over the entire pivoting range. The balanced weight force G is independent of the pivoting position of the articulated arm 130 for the applicator head 220. Although the pivoting of the applicator head 220 changes the distance between the center of gravity and the pivot point 140-A, this has no effect on the weight compensation. The resulting changing moment is supported by strut 145-2 which is suspended at pivot points 140-C and 140-D.

[0100] In einer Ausführungsvariante sind eine Video-Aufnahmeeinheit und eine Beleuchtungseinheit vorgesehen. Diesen können über den Applikator-Kopf 220 in den Strahlengang zum bzw vom Auge 900 eingekoppelt werden, wie nachfolgend anhand der Fig. 4 und 7 erläutert werden wird. [0100] In one embodiment variant, a video recording unit and a lighting unit are provided. This can be coupled into the beam path to or from the eye 900 via the applicator head 220, as will be explained below with reference to FIGS.

[0101] In einer speziellen Ausführungsvariante verläuft im zweiten Gelenkarm 130, an dem der Applikator-Kopf 220 angeordnet ist, eine photonische Kristallfaser mit hohlem Kern durch, welche die Kurzpuls-Laserstrahlung (innerhalb des Hohlkerns und mittels periodischer photonischer Strukturen analog zu einem Bragg-Spiegel) geleitet ist. Auf diese Weise findet - ähnlich wie bei der Freistrahlung - nur eine geringe Pulsverbreiterung durch Dispersion statt. Dann dient der zweite Gelenkarm 130 nur dem mechanischen Halten des Applikator-Kopfes 220, beeinflusst also nicht mehr die Strahlführung durch seinen Aufbau selbst. In a special embodiment variant, a photonic crystal fiber with a hollow core runs through the second articulated arm 130, on which the applicator head 220 is arranged, which transmits the short-pulse laser radiation (within the hollow core and by means of periodic photonic structures analogous to a Bragg mirror) is directed. In this way - similar to free radiation - there is only a slight pulse broadening due to dispersion. The second articulated arm 130 is then only used to mechanically hold the applicator head 220, i.e. it no longer influences the beam guidance through its structure itself.

[0102] Der hier beschriebene Aufbau eines Systems für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100 unterstützt das Positionieren des Applikator-Kopfes und des Mikroskop-Kopfes auf das Auge des Patienten. Falls Applikator-Kopf 220 und Mikroskop-Kopf 320 getrennt sind, werden diese durch den Bediener, beispielsweise den Arzt, zusammengeführt. Dazu setzt der Bediener den Mikroskop-Kopf 320 auf den Applikator-Kopf 220 an der Schnittstelle 150 auf, und betätigt eine Verriegelung; oder aber ein Mechanismus führt bei Erreichen einer gewünschten Lage automatisch zur Verriegelung. Der Bediener führt und positioniert den Mikroskop-Kopf 320 über das zu operierende Auge 900. Damit ist auch der Applikator-Kopf 220 über dem Auge 900 positioniert. Der Bediener blickt durch das Okular des Mikroskop-Kopfes 320 und senkt den Mikroskop-Kopf 320 und damit auch den Applikator-Kopf 220 soweit ggf. unter weiterer lateraler Ausrichtung des Mikroskop-Kopfes 320 auf das Auge 900 ab, bis der Applikator-Kopf 220 in einer vorab definierten Position über dem Auge 900 steht oder eine am Applikator-Kopf lösbar angebrachte Patienten-Schnittstelle 600, die ein Kontaktglas 610 enthält, Kontakt mit dem Auge 900 hat. Der Bediener führt die Bearbeitung eines Augengewebes 910, also der Linse und/oder des Kapselsackes und/oder der Cornea mittels fs-Laser durch. Der Bediener hebt den Mikroskop-Kopf 320 und damit auch den Applikator-Kopf 220 an. Der Bediener bringt den Applikator-Kopf 220 in die Parkposition, setzt hierbei in einer Ausführungsvariante den Applikator-Kopf 320 auf die Ablagefläche bzw. Ablagestruktur 190 am Gehäuse 110 auf. Der Bediener löst über den Arretier-Mechanismus den Mikroskop-Kopf 320 vom Applikator-Kopf 220 oder das Lösen erfolgt automatisch bei korrektem Positionieren des Applikations-Kopfes 220 auf der Ablagestruktur 190. Dadurch erfolgt die Trennung des Mikroskop-Kopfes 320 vom Applikator-Kopf 220. Der Bediener positioniert den Mikroskop-Kopf über dem Auge 900 des Patienten. Der Bediener führt die weiteren Schnitte der Phacoemulsifikation und/oder des Absaugens der verflüssigten Linse und des Einsetzens der intraokularen Linse durch. Der Bediener positioniert den Mikroskop-Kopf 320 in einer Parkposition abseits des Operationsfeldes. In einer Ausführungsvariante setzt der Bediener den Mikroskop-Kopf auf den Applikator-Kopf, welcher sich auf der Ablagefläche 190 am Gerät 100 befindet, auf und verriegelt den Arretiermechanismus oder aber der Arretiermechanismus wird automatisch bei Erreichen der Verbindung verriegelt. The structure of a system for short-pulse laser eye surgery 100 described here supports the positioning of the applicator head and the microscope head on the patient's eye. If the applicator head 220 and the microscope head 320 are separate, they are brought together by the operator, for example the doctor. To do this, the operator places the microscope head 320 on the applicator head 220 at the interface 150 and actuates a lock; or a mechanism automatically leads to locking when a desired position is reached. The operator guides and positions the microscope head 320 over the eye 900 to be operated on. The applicator head 220 is thus also positioned over the eye 900 . The operator looks through the eyepiece of the microscope head 320 and lowers the microscope head 320 and thus the applicator head 220 as well, if necessary with further lateral alignment of the microscope head 320 onto the eye 900, until the applicator head 220 stands in a predefined position over the eye 900 or a patient interface 600 which is detachably attached to the applicator head and which contains a contact glass 610 is in contact with the eye 900. The operator processes an eye tissue 910, ie the lens and/or the capsular bag and/or the cornea, using an fs laser. The operator lifts the microscope head 320 and thus the applicator head 220 as well. The operator brings the applicator head 220 into the parking position, and in one embodiment places the applicator head 320 on the storage surface or storage structure 190 on the housing 110 . The operator releases the microscope head 320 from the applicator head 220 using the locking mechanism, or release occurs automatically when the application head 220 is correctly positioned on the support structure 190. This separates the microscope head 320 from the applicator head 220 The operator positions the microscope head over the patient's eye 900 . The operator performs the further incisions of phacoemulsification and/or aspiration of the liquefied lens and insertion of the intraocular lens. The operator positions the microscope head 320 in a parking position away from the operating field. In one embodiment variant, the operator places the microscope head on the applicator head, which is located on the storage surface 190 on the device 100, and locks the locking mechanism, or else the locking mechanism is locked automatically when the connection is reached.

[0103] In einer Ausführungsvariante berechnet das Steuergerät 500 unter Zuhilfenahme gewonnener OCT-Bilder und/oder Video-Bilder Steuerbefehle für verstellbare Elemente an den Gelenkarmen 120, 130 bzw. des Applikator-Kopfes 220 und/oder des Mikroskop-Kopfes 320 die nötigen Daten, so dass insbesondere die Schritte (c) und/oder (e) ggf. auch alle weiteren Schritte, mit Ausnahme des Schrittes (i), automatisch vom Steuergerät 500 gesteuert werden. In one embodiment variant, the control unit 500 calculates the necessary data with the aid of obtained OCT images and/or video images, control commands for adjustable elements on the articulated arms 120, 130 or the applicator head 220 and/or the microscope head 320 , so that in particular steps (c) and/or (e) and, where appropriate, all further steps, with the exception of step (i), are automatically controlled by control unit 500.

[0104] Bautechnisch ist das Gehäuse 110, insbesondere das Gehäuseinnere bevorzugt so gestaltet, dass diejenigen Komponenten des Kurzpuls-Lasersystems 200, die vom Gehäuse umschlossen werden, also die Kurzpuls-Laserquelle 210 (hier eine fs-Laserquelle) und optische Komponenten als Teil des Strahlengangs, im montierten Zustand als Ganzes in und an einem Container seitlich über die Säule 310 des Operations-Mikroskops 300 geschoben werden kann. Die Säule 310 stellt dabei als Verlängerung des Gehäuses 110 eine Stützstruktur für den ersten Gelenkarm 120, an dem der Mikroskop-Kopf 320 angeordnet ist, dar. Die vom Gehäuse 110 umschlossenen Komponenten des Kurzpuls-Lasersystems 200 werden also im montierten Zustand auf der Fußplatte des Operations-Mikroskops 300 abgesetzt und an vier Stellen befestigt. Im zweiten System für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100 der Fig. 2 erfolgt dies möglichst dicht an den Rädern, die unter der Fußplatte als Transportvorrichtung 180 befestigt sind, als starre Befestigung mit ca. 6 mm Abstand über der Fußplatte. In terms of construction, the housing 110, in particular the interior of the housing, is preferably designed in such a way that those components of the short-pulse laser system 200 that are enclosed by the housing, i.e. the short-pulse laser source 210 (here an fs laser source) and optical components as part of the Beam path, when assembled as a whole in and on a container can be pushed laterally over the column 310 of the surgical microscope 300. The column 310, as an extension of the housing 110, represents a support structure for the first articulated arm 120 on which the microscope head 320 is arranged. The components of the short-pulse laser system 200 enclosed by the housing 110 are therefore mounted on the base plate of the Surgical Microscope 300 deposed and attached in four places. In the second system for the short-pulse laser eye surgery 100 of FIG. 2, this takes place as close as possible to the wheels, which are fastened under the footplate as transport device 180, as a rigid fastening with a distance of about 6 mm above the footplate.

[0105] Um die Stabilität der Optikjustierung für die Komponenten des Kurzpuls-Lasersystems 200 im Gehäuse 110 wie auch im zweiten Gelenkarm 130 zu garantieren, sind verschiedene Maßnahmen möglich. Elastische Deformationen der tragenden Teile des Gehäuses 110 durch Stellungsänderungen von erstem und/oder zweiten Gelenkarm 120, 130 dürfen sich nicht auf den Justierzustand der Optik zwischen fs-Laserquelle 210 und Eintritt in den zweiten Gelenkarm 130, an dem der Applikator-Kopf 220 angeordnet ist, auswirken. Diese elastischen Deformationen sind nicht unerheblich, besonders wenn man berücksichtigt, dass sowohl der erste Gelenkarm 120 mit dem Mikroskop-Kopf 320 als auch der zweite Gelenkarm 130 mit dem Applikator-Kopf 220, inklusive der Vorrichtung für einen unabhängigen Gewichtsausgleich in Form eines Paralleltragarms 145 und dessen Aufbauten jeweils ein Gewicht in der Größenordnung von 50 kg haben Beim Schwenken ergeben sich Schwerpunktverlagerungen, die zu Deformationen im Bereich mehrerer Zehntel Millimeter führen können. Elastische Deformationen des zweiten Gelenkarms 130, an dem der Applikator-Kopf 220 angeordnet ist, bzw. seiner starren Glieder, werden durch die eigene Strahlstabilisierung ausgeglichen. Deformationen der Optik des Kurzpuls-Lasersystems 200 im Gehäuse 110, also vor Eintritt in den zweiten Gelenkarm, können dagegen nicht ausgeglichen werden. Die Genauigkeitsanforderungen der Konsolenoptik, also der Optik, die im Gehäuse 110 hinter der Kurzpuls-Laserquelle 210 und vor dem zweiten Gelenkarm 130 angeordnet ist, liegen jedoch im Mikrometerbereich. In order to guarantee the stability of the optics adjustment for the components of the short-pulse laser system 200 in the housing 110 as well as in the second articulated arm 130, various measures are possible. Elastic deformations of the supporting parts of the housing 110 due to changes in the position of the first and/or second articulated arm 120, 130 must not affect the adjustment status of the optics between the fs laser source 210 and entry into the second articulated arm 130 on which the applicator head 220 is arranged , impact. These elastic deformations are not insignificant, especially when you consider that both the first articulated arm 120 with the microscope head 320 and the second articulated arm 130 with the applicator head 220, including the device for independent counterbalancing in the form of a parallel support arm 145 and whose superstructures each have a weight in the order of 50 kg. When pivoting, the center of gravity shifts, which can lead to deformations in the range of several tenths of a millimeter. Elastic deformations of the second articulated arm 130, on which the applicator head 220 is arranged, or its rigid members, are compensated for by their own beam stabilization. On the other hand, deformations of the optics of the short-pulse laser system 200 in the housing 110, ie before entry into the second articulated arm, cannot be compensated for. However, the accuracy requirements of the console optics, ie the optics that are arranged in the housing 110 behind the short-pulse laser source 210 and in front of the second articulated arm 130, are in the micrometer range.

[0106] Fig. 4 zeigt schematisch den Strahlengang von Kurzpuls-Laserquelle bis zum Auge, d. h. unter anderem durch den zweiten Gelenkarm 130 und den Applikator-Kopf 220. Fig. 4 enthält dabei verschiedene Optionen, die nachfolgend noch geschildert werden. 4 schematically shows the beam path from the short-pulse laser source to the eye, i. H. among other things by the second articulated arm 130 and the applicator head 220. FIG. 4 contains various options which are described below.

[0107] Im Hinblick auf die Stabilität des optischen Aufbaus ist es bevorzugt, die gesamte Optik des Kurzpuls-Lasersystems 200, die sich im Gehäuse 110 vor dem Eintritt in den zweiten Gelenkarm 130 im Strahlengang der Kurzpuls-Laserstrahlung befindet, einschließlich des Ausgangs der fs-Laserquelle 210, auf einer Optikbank anzuordnen bzw. an ihr anzuschrauben. Die Optikbank selbst ist mit drei Punkten auf bzw. an dem Gehäuse 110 befestigt. Alle Deformationen dieser Befestigungsfläche des Gehäuses haben dann keinen Einfluss auf den Justierzustand der Teile auf der Optikbank, jedoch auf die Position der Optikbank zum Eintritt in den zweiten Gelenkarm 130. Änderung dieser Position können durch eine Stabilisierung des Strahlengangs mittels aktiver Spiegel ausgeglichen werden. Ein erster aktiver Spiegel befindet sich unmittelbar an der Optikbank. Ein weiterer aktiver Spiegel befindet sich im zweiten Gelenkarm 130. Eine Laserdiode 281 im Applikator-Kopf 220 sendet einen Laserstrahl über alle Spiegel des zweiten Gelenkarms 130 einschließlich der aktiven Spiegel auf zwei Quadrantenempfänger 282 im Gehäuse 110, die zur Optikbank fixiert sind. Abweichungen durch Deformationen beim Bewegen des zweiten Gelenkarms 130 oder durch Bewegung der Optikbank werden somit erkannt und können durch Gegensteuern an den aktiven Spiegeln ausgeglichen werden. With regard to the stability of the optical structure, it is preferred that the entire optics of the short-pulse laser system 200, which is located in the housing 110 before entering the second articulated arm 130 in the beam path of the short-pulse laser radiation, including the output of the fs - Laser source 210 to be arranged on an optics bench or screwed to it. The optics bench itself is attached to the housing 110 with three points. All deformations of this fastening surface of the housing then have no influence on the alignment status of the parts on the optics bench, but on the position of the optics bench for entry into the second articulated arm 130. Changes in this position can be compensated for by stabilizing the beam path using active mirrors. A first active mirror is located directly on the optics bench. Another active mirror is located in the second articulated arm 130. A laser diode 281 in the applicator head 220 sends a laser beam through all mirrors of the second articulated arm 130 including the active mirrors to two quadrant receivers 282 in the housing 110, which are fixed to the optics bench. Deviations due to deformations when moving the second articulated arm 130 or due to the movement of the optics bench are thus recognized and can be compensated for by countermeasures on the active mirrors.

[0108] Am Gehäuse hängen der zweite Gelenkarm 130 sowie die Elektronik bzw. die Steuereinheit 500. Wechselnde Kräfte durch Schwenken des ersten Gelenkarms 120, an dem der Mikroskop-Kopf 320 angeordnet ist oder des zweiten Gelenkarms 130, an dem der Applikator-Kopf 220 angeordnet ist, werden direkt auf die Räder 180 und den Fußboden übertragen. Das Gerät 100 muss während einer Laserbehandlung ruhen. Änderungen der Kraftverhältnisse durch Unebenheiten des Fußbodens wirken sich direkt auf den Justierzustand der Laseroptik aus. Im stationären Betrieb wird dieser Einfluss durch die geschilderte Strahlstabilisierung einmalig vor jeder Operation ausgeglichen. The second articulated arm 130 and the electronics or the control unit 500 are suspended from the housing. Alternating forces are caused by pivoting the first articulated arm 120, on which the microscope head 320 is arranged, or the second articulated arm 130, on which the applicator head 220 is placed are transmitted directly to the wheels 180 and the floor. The device 100 must be idle during a laser treatment. Changes in the force ratios due to unevenness in the floor have a direct effect on the adjustment status of the laser optics. In stationary operation, this influence is compensated once before each operation by the described beam stabilization.

[0109] Fig. 4 zeigt das fs-Lasersystem 200 für die Augenheilkunde, insbesondere für die Kataraktchirurgie, das eine fs-Laserlichtquelle 210 enthält. Die Lichtpulse der gepulsten Laserstrahlung, werden von einem Objektiv 225 in das Auge 900 fokussiert. Über ein variierendes Modul 212 und ein zweites, ebenfalls die Divergenz variierendes Modul 212, erfolgt eine gesteuerte z-Verschiebung des Fokus der gepulsten Laserstrahlung. Eine x/y-Spiegel-Scanner 240, der einen x-Spiegel-Scanner und einen y-Spiegel-Scanner umfasst, oder aber alternativ über einen kardanisch aufgehängten Spiegel-Scanner oder aber wiederum alternativ über einen x-Spiegel-Scanner mit nachgeschaltetem Element zur Rotationsdrehung um die optische Achse, über den Spiegel enthaltenden zweiten Gelenkarm 130, das in x/ybewegliche Objektiv 225 und eine ein Kontaktglas 610 enthaltende Patienten-Schnittstelle 600 gelangt die Strahlung zu einem Fokus am oder im Auge 900 FIG. 4 shows the fs laser system 200 for ophthalmology, in particular for cataract surgery, which contains an fs laser light source 210 . The light pulses of the pulsed laser radiation are focused into the eye 900 by a lens 225 . A controlled z-displacement of the focus of the pulsed laser radiation takes place via a varying module 212 and a second module 212, which also varies the divergence. An x/y mirror scanner 240 comprising an x-mirror scanner and a y-mirror scanner, or alternatively via a gimballed mirror scanner, or again alternatively via a post-connected x-mirror scanner for rotational rotation about the optical axis, via the second articulated arm 130 containing the mirror, the lens 225 that can be moved in x/y and a patient interface 600 containing a contact glass 610, the radiation reaches a focus on or in the eye 900

[0110] Durch die die Divergenz variierenden Module, die entlang der optischen Achse - die der z-Achse entspricht - über einen vom Steuergerät 500 gesteuerten Verstellmechanismus in der Position (seiner Linsen zueinander und auf der optischen Achse) verstellt werden, wird die Divergenz der gepulsten Laserstrahlung beeinflusst, so dass über weitere fest stehende optische Elemente wie eine Relay-Optik 213 die Fokuslage der gepulsten Laserstrahlung entlang der optischen Achse, also in z-Richtung, im Auge 900 geändert wird. Dies wird nachfolgend noch anhand der Fig. 10 bis 12 erläutert werden. By the divergence varying modules along the optical axis - which corresponds to the z-axis - are adjusted via an adjustment mechanism controlled by the control unit 500 in the position (of its lenses to each other and on the optical axis), the divergence of the pulsed laser radiation is influenced, so that the focal position of the pulsed laser radiation along the optical axis, ie in the z-direction, is changed in the eye 900 via further fixed optical elements such as relay optics 213 . This will be explained below with reference to FIGS. 10 to 12.

[0111] Durch das x/y-bewegliche Objektiv 225 wird die laterale Fokuslage der gepulsten Laserstrahlung senkrecht zur optischen Achse des Gerätes, also in x- und y-Richtung, eingestellt. Bei gegebener Stellung des x/y-Spiegel-Scanners 240 werden die Femtosekunden-Laser-Pulse auf einen ca. 5 µm breiten Spot im Auge 900 fokussiert. Die Lage des Spots kann durch Bildfeldverschiebung (durch Bewegen des Objektivs 225) und/oder durch Scannen mittels der x/y-Spiegel-Scanner 240 innerhalb des Bildfeldes des Objektives 225 im Aug 900 eingestellt werden. Beim gleichzeitigem Scannen mittels des x/y-Spiegel-Scanners 240 und Verfahren des beweglichen Objektives 225 kommt es zu einer Überlagerungsbewegung. In einer Ausführungsvariante des Kurzpuls-Lasersystems 200 für die Augenchirurgie ist das Bildfeld des Objektives 225 welches durch den x/y-Spiegel-Scanner 240 überstrichen wird, größer als 1 mm im Querschnitt aber kleiner als 6 mm. In einer bevorzugten Variante ist es größer als 1,5 mm aber kleiner als 3 mm. The x/y movable lens 225 adjusts the lateral focal position of the pulsed laser radiation perpendicularly to the optical axis of the device, ie in the x and y direction. With a given position of the x/y mirror scanner 240, the femtosecond laser pulses are focused on a spot in the eye 900 that is approximately 5 μm wide. The position of the spot can be adjusted within the field of view of the objective 225 in the eye 900 by field shifting (by moving the objective 225) and/or by scanning using the x/y mirror scanner 240 . During the simultaneous scanning by means of the x/y mirror scanner 240 and the movement of the movable lens 225, a superimposition movement occurs. In an embodiment variant of the short-pulse laser system 200 for eye surgery, the image field of the objective 225, which is swept over by the x/y mirror scanner 240, is larger than 1 mm in cross section but smaller than 6 mm. In a preferred variant it is larger than 1.5 mm but smaller than 3 mm.

[0112] Ein zu kleines Bildfeld bedingt, dass z. B. bei lateral kleineren Schnitten im Auge 900, die schnelle Bewegung der x/y-Scanner 240 alleine nicht ausreicht, um einen kompletten Schnitt zu vollziehen. Dies hat zur Folge, dass durch das dann notwendige langsame Verfahren des Objektives 225 die Erzeugung des kompletten Schnitts wesentlich länger dauert. Es ist deshalb optional die Feldgröße des Objektives 225 so gewählt, dass Zugangsschnitte in der Cornea 910 eines Auges 900 mit einer Länge von etwa 1,5 mm in x-Richtung und beim Schnitt in die Tiefe des Cornea-Gewebes 910 eine projizierte y-Breite von 2 mm keiner Bewegung des Objektives 225 bedürfen, sondern lediglich des Scannens mit dem x/y-Spiegel-Scanner 240. Allerdings sollte das Bildfeld auch nicht zu groß sein, weil sonst das Objektiv 225 zu schwer und damit zu träge und langsam für großräumige Bewegungen, wie z. B. bei der Kapsulotomie, wird. An image field that is too small means that e.g. B. with laterally smaller cuts in the eye 900, the rapid movement of the x / y scanner 240 alone is not sufficient to make a complete cut. The consequence of this is that the slow movement of the lens 225 that is then necessary means that the generation of the complete cut takes considerably longer. The field size of the lens 225 is therefore optionally selected such that access incisions in the cornea 910 of an eye 900 have a length of approximately 1.5 mm in the x-direction and a projected y-width when cutting into the depth of the cornea tissue 910 of 2 mm do not require any movement of the lens 225, only scanning with the x/y mirror scanner 240. However, the image field should not be too large either, because otherwise the lens 225 would be too heavy and therefore too sluggish and slow for large-scale movements such as B. in the capsulotomy, is.

[0113] Bei Kopplung von Mikroskop-Kopf 320 und Applikator-Kopf 220 mittels einer Schnittstelle 150 verläuft der Strahlengang für das vom Mikroskop-Kopf 320 zu empfangende Licht durch den Applikator-Kopf 220 hindurch. Um dies zu gewährleisten, gibt es alternative Lösungen: In einer ersten Lösung kann eine Laseroptik im Applikator-Kopf 220 so ausgelegt sein, dass der Spiegel 224, dessen Aufgabe es ist, die von der fs-Laserquelle 210 kommende Laserstrahlung auf das Objektiv 225 im Applikator-Kopf 220 umzulenken, eine partielle Transparenz aufweist - insbesondere im Bereich des sichtbaren Lichts, das zur Beobachtung des Auges 900 mit dem Mikroskop-Kopf 320 benötigt wird, während die Kurzpuls-Laserstrahlung nahezu vollständig reflektiert wird. Eine weitere Linse 335 zur Anpassung an die von der Laseroptik kommenden Strahlung kann dabei vor dem Objektiv 330 des Mikroskop-Kopfes 320 im Strahlengang des Operations-Mikroskops 300 beweglich angeordnet sein.When the microscope head 320 and applicator head 220 are coupled by means of an interface 150, the beam path for the light to be received by the microscope head 320 runs through the applicator head 220. There are alternative solutions to ensure this: In a first solution, laser optics in the applicator head 220 can be designed in such a way that the mirror 224, whose task is to reflect the laser radiation coming from the fs laser source 210 onto the lens 225 im Deflect applicator head 220, has a partial transparency - especially in the visible light range, which is required for observing the eye 900 with the microscope head 320, while the short-pulse laser radiation is almost completely reflected. A further lens 335 for adaptation to the radiation coming from the laser optics can be movably arranged in front of the objective 330 of the microscope head 320 in the beam path of the surgical microscope 300 .

[0114] In einer alternativen zweiten Lösung ist die Laseroptik, die dann einen vollreflektierenden Spiegel 224 enthält, mittels eines Schlittens in den Applikator-Kopf 220 einfahrbar. Um den Mikroskop-Kopf 320 zur Beobachtung des Auges 900 zu nutzen, wird die Laseroptik aus dem Strahlengang des Operations-Mikroskop 300, der durch den Applikator-Kopf 220 hindurch führt, entfernt. Während der Nutzung der Kurzpuls-Laserstrahlung ist das Operations-Mikroskop 300 zur Beobachtung des Auges 900 nicht einsetzbar. Um optional dennoch eine Möglichkeit der Beobachtung zu schaffen, wird mittels einer Kamera 360, über ein Strahlteiler-Prisma 350 das Auge 900 mit Licht, für das die Kamera sensibel ist, z. B. IR-Licht und/oder gelb-grünes Licht, beobachtet, wie nachfolgend noch erläutert werden wird. In an alternative second solution, the laser optics, which then contains a fully reflecting mirror 224, can be moved into the applicator head 220 by means of a carriage. In order to use the microscope head 320 to observe the eye 900, the laser optics are removed from the beam path of the surgical microscope 300, which leads through the applicator head 220. The surgical microscope 300 cannot be used to observe the eye 900 while the short-pulse laser radiation is being used. In order to optionally create a possibility of observation, the eye 900 is illuminated with light for which the camera is sensitive, e.g. B. IR light and / or yellow-green light observed, as will be explained below.

[0115] Für die Festlegung der Bearbeitungsmuster im Auge 900 werden mit optischer Kohärenztomographie (OCT) Strukturen des Auges 900, insbesondere Strukturen der Vorderkammer des Auges 900 vermessen. Bei der OCT-Bildgebung wird das Licht einer Kurzkohärenzlichtquelle über das Auge 900 lateral, d. h. senkrecht zur optischen Achse des Auges 900 gescannt Vom Auge 900 reflektiertes oder gestreutes Licht wird mit dem Licht eines Referenzstrahlengangs zur Interferenz gebracht. Das von einem Detektor gemessene Interferenzsignal wird analysiert. Aus diesem lassen sich dann die axialen Entfernungen von Strukturen im Auge 900 rekonstruieren. In Verbindung mit dem lateralen Scannen lassen sich somit Strukturen im Auge 900 dreidimensional erfassen. [0115] In order to define the processing pattern in the eye 900, structures of the eye 900, in particular structures of the anterior chamber of the eye 900, are measured using optical coherence tomography (OCT). In OCT imaging, the light from a short-coherence light source is projected across the eye 900 laterally, i. H. scanned perpendicular to the optical axis of the eye 900 Light reflected or scattered by the eye 900 is brought to interference with the light of a reference beam path. The interference signal measured by a detector is analyzed. The axial distances of structures in the eye 900 can then be reconstructed from this. Structures in the eye 900 can thus be recorded three-dimensionally in connection with the lateral scanning.

[0116] Um ein mit dem Fokus einer Kurzpuls-Laserstrahlung zu erzeugendes Schnittmuster im Auge 900 gegenüber den relevanten Strukturen des Auges 900 festzulegen, zeigt die Fig. 4 die (optische) Integration eines OCT-Moduls 400 in den Aufbau eines Kurzpuls-Lasersystems 100 oder 200. in einer Variante des Aufbaus wird dieselbe OCT-Lichtquelle 405 wahlweise in den Operations-Mikroskop-Kopf 320 als auch in den Applikator-Kopf 220 eingekoppelt. Entsprechend wird das vom Auge 900 rückreflektierte Licht der OCT-Lichtquelle 405 über dasselbe Interferometer mit dem Referenzlicht überlagert und mit dem gleichen Detektor detektiert. Dies ist in Fig. 4 dargestellt, die ein oder mehrere Schaltstellen 420 enthält, welche durch das Steuergerät 500 - nicht gezeigt in Fig. 4 - gesteuert werden. Die Schaltstellen 420 leiten das von der OCT-Lichtquelle 405 abgegebene Licht und das vom Auge 900 zurückkommende Licht der OCT-Lichtquelle 405 in einem ersten Zustand nur über den Applikator-Kopf 220 und in einem zweiten Zustand nur über den Mikroskop-Kopf 320. Dies ermöglicht beispielsweise die Nutzung des OCT-Moduls zusammen mit dem Mikroskop-Kopf 320, wenn der Applikator-Kopf nicht gebraucht wird, z. B. für das Einsetzen der Intraokularlinse (IOL). Dann ruht der Applikator-Kopf 220 in einer Parkposition. Der Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang des OCT-Moduls 400 entspricht für das Setzen der Schnitte mittels des Fokus der fs-Laserstrahlung dem Strahlengang der fs-Laserstrahlung, wodurch Ausrichtungsfehler vermieden werden können. Durch die Schaltstelle bzw. Schaltstellen 420 ist dies möglich, ohne dass ein weiteres OCT-Modul integriert werden muss. 4 shows the (optical) integration of an OCT module 400 into the structure of a short-pulse laser system 100 or 200. in a variant of the structure, the same OCT light source 405 is selectively coupled into the surgical microscope head 320 and into the applicator head 220. Correspondingly, the light of the OCT light source 405 reflected back by the eye 900 is superimposed on the reference light via the same interferometer and detected with the same detector. This is illustrated in FIG. 4, which includes one or more switches 420 controlled by controller 500--not shown in FIG. The switching points 420 direct the light emitted by the OCT light source 405 and the light coming back from the eye 900 from the OCT light source 405 in a first state only via the applicator head 220 and in a second state only via the microscope head 320. This enables, for example, the use of the OCT module together with the microscope head 320 when the applicator head is not needed, e.g. B. for inserting the intraocular lens (IOL). Then the applicator head 220 rests in a park position. The illumination and detection beam path of the OCT module 400 corresponds to the beam path of the fs laser radiation for making the cuts using the focus of the fs laser radiation, as a result of which alignment errors can be avoided. This is possible with the switching point or switching points 420 without having to integrate a further OCT module.

[0117] Um die Integration des OCT-Moduls 400 weiter zu verbessern und Alternativen zu bieten, ist in Fig. 4 auch eine weitere Lösung skizziert: Das hier gezeigte Kurzpuls-Lasersystem 200 hat die fs-Laserquelle 210 und das OCT-Modul 400, das die Kurzkohärenz-Lichtquelle 405 und das Interferometer enthält, wobei die fs-Laserstrahlung über den x/y-Spiegel-Scanner 240 zur lateralen Ablenkung und anschließend über den Spiegel enthaltenden zweiten Gelenkarm 130 dem Applikator-Kopf 220 zugeführt wird, die Strahlung der OCT-Kurzkohärenz-Lichtquelle läuft hier jedoch über eine (gestrichelt eingezeichnete) Lichtleitfaser 410, ohne über den x/y-Spiegel-Scanner 240 geleitet zu werden, zum Applikator-Kopf 220 Diese Lösung hat den Vorteil, dass der OCT-Strahlengang nicht beim Durchgang durch den zweiten Gelenkarmes 130 störenden Reflexen ausgesetzt ist. In order to further improve the integration of the OCT module 400 and to offer alternatives, another solution is also outlined in FIG. 4: The short-pulse laser system 200 shown here has the fs laser source 210 and the OCT module 400, which contains the short-coherence light source 405 and the interferometer, the fs laser radiation being fed to the applicator head 220 via the x/y mirror scanner 240 for lateral deflection and then via the second articulated arm 130 containing the mirror, the radiation of the OCT However, the short-coherence light source here runs via an optical fiber 410 (shown in dashed lines) to the applicator head 220 without being guided via the x/y mirror scanner 240. This solution has the advantage that the OCT beam path does not pass through is exposed by the second articulated arm 130 disturbing reflections.

[0118] Für eine Integration des OCT-Moduls 400 mit der OCT-Kurzkohärenz-Lichtquelle 405 und dem Interferometer zeigt die Fig. 5 ein weiteres optionales Detail, das es ermöglicht, im Kurzpuls-Lasersystem 200 die Strahlung aus der fs-Laserquelle 210 und aus der OCT- Kurzkohärenz-Lichtquelle 405 des OCT-Moduls 400 auf einer gemeinsamen optischen Achse 215 zu vereinigen und einen gemeinsamen optischen Strahlengang 250 zum und vom Auge 900 zu realisieren. Hierzu trifft die aus der fs-Laserquelle 210 kommende fs-Laserstrahlung 4000 nach einer fs-Laser-Strahlformungsoptik 211 auf einen Ringspiegel 430 und wird von diesem in Richtung des Auges 900 reflektiert. Die Strahlung der OCT-Kurzkohärenz-Lichtquelle 405 des OCT-Moduls 400 hingegen verläuft durch ein mittig im Ringspiegel 430 angeordnetes Loch in zum Auge 900 und damit auf demselben Weg wie die fs-Laserstrahlung. Auch wird durch einem im OCT-Modul 400 angeordneten OCT-Detektor Licht vom Auge durch das Loch im Ringspiegel 430 hindurch detektiert. Dies hat den Vorteil, dass für die Formung der fs-Laserstrahlung durch die fs-Laser-Strahlformungsoptik 211 vor allem die hohen Aperturbereiche genutzt werden. Dadurch wird einerseits die Fokussierung verbessert. Andererseits werden bei der Fokussierung der fs-Laserstrahlung in die Linse eines Auges 900 beim weiteren Durchgang durch das Auge 900 im Bereich der Retina nur die peripheren Bereiche beleuchtet, wodurch das Risiko für den Patienten sinkt, durch die Strahlung im zentralen Makulabereich geschädigt zu werden. Ferner hat die Ringspiegel-Teilung den Vorteil, dass die Strahlung der OCT-Kurzkohärenz-Lichtquelle 405, also der OCT-Mess- und-Detektionsstrahl, ohne eine durch seine Reflexe optisch störende Oberfläche auf die optische Achse 215 des Kurzpuls-Lasersystems 200 geleitet wird. Dies wäre bei einer Einkopplung mittels eines dichroitischen Filters oder (bei nahezu gleicher Wellenlänge der Strahlung der OCT-Kurzkohärenz-Lichtquelle 405 und der fs-Laserstrahlung) mittels eines farbneutralen Teilers nicht der Fall. Eine farbneutrale Teilung würde außerdem zu zusätzlichen Intensitätsverlusten sowohl für die Strahlung der OCT-Kurzkohärenz-Lichtquelle 405 als auch für die fs-Laserstrahlung führen. For an integration of the OCT module 400 with the OCT short-coherence light source 405 and the interferometer, FIG from the OCT short-coherence light source 405 of the OCT module 400 on a common optical axis 215 and to realize a common optical beam path 250 to and from the eye 900 . For this purpose, the fs laser radiation 4000 coming from the fs laser source 210 hits a ring mirror 430 after fs laser beam shaping optics 211 and is reflected by it in the direction of the eye 900 . The radiation from the OCT short-coherence light source 405 of the OCT module 400, on the other hand, runs through a hole arranged centrally in the ring mirror 430 to the eye 900 and thus on the same path as the fs laser radiation. Light from the eye is also detected through the hole in the ring mirror 430 by an OCT detector arranged in the OCT module 400 . This has the advantage that primarily the high aperture areas are used for the shaping of the fs laser radiation by the fs laser beam shaping optics 211 . On the one hand, this improves the focusing. On the other hand, when the fs laser radiation is focused into the lens of an eye 900 as it continues through the eye 900 in the area of the retina, only the peripheral areas are illuminated, which reduces the risk for the patient of being damaged by the radiation in the central macular area. The ring mirror division also has the advantage that the radiation from the OCT short-coherence light source 405, i.e. the OCT measurement and detection beam, is guided onto the optical axis 215 of the short-pulse laser system 200 without a surface that is optically disruptive due to its reflections . This would not be the case with coupling in by means of a dichroic filter or (given that the radiation from the OCT short-coherence light source 405 and the fs laser radiation have almost the same wavelength) by means of a color-neutral splitter. A color-neutral division would also lead to additional intensity losses both for the radiation from the OCT short-coherence light source 405 and for the fs laser radiation.

[0119] Um die Genauigkeit der Kalibrierung der OCT-Bildgebung zur Positionierung des Fokus der gepulsten Laserstrahlung zu verbessern, zeigt Fig. 4 einen optionalen konfokalen Detektor 260, dessen fokale Blende konjungiert zur Fokuslage der fs-Laserstrahlung liegt. Dieser konfokale Detektor 260 erlaubt es, beim Scannen des Fokus der fs-Laserstrahlung in alle Raumrichtungen ebenfalls Strukturen des Auges zu messen. 4 shows an optional confocal detector 260 whose focal aperture is conjugate to the focal position of the fs laser radiation. This confocal detector 260 also makes it possible to measure structures of the eye when scanning the focus of the fs laser radiation in all spatial directions.

[0120] In der Beschreibung wurde erläutert, dass das Objektiv 225 beweglich ist. Dies kann in einer Ausführungsform dadurch erfolgen, dass ein herkömmliches Objektiv umfassend mindestens eine Hauptlinse lateral bewegt wird. Dabei können vorgeschaltete Umlenkspiegel verwendet werden, deren Abstand zueinander verstellt wird. Dies ist in Fig. 6a und 6b schematisch dargestellt, die rein exemplarisch auch die Verwendung des Ringspiegels 430 zeigen. Dieser Ringspiegel 430 ist eine Möglichkeit, die OCT-Strahlung 406 mit der f1-Laserstrahlung 4000 zu überlagern. Wesentlich ist, dass auf das bewegliche Objektiv 225 die Kurzpuls-Laserstrahlung 4000 und der OCT-Strahlengang mit der OCT-Strahlung 406 auf der gemeinsamen optischen Achse 215 einfallen. In the description it was explained that the lens 225 is movable. In one embodiment, this can take place in that a conventional lens comprising at least one main lens is moved laterally. Upstream deflection mirrors can be used, the distance between which is adjusted. This is shown schematically in FIGS. 6a and 6b, which also show the use of the annular mirror 430 purely by way of example. This ring mirror 430 is one way of superimposing the f1 laser radiation 4000 on the OCT radiation 406 . It is essential that the short-pulse laser radiation 4000 and the OCT beam path with the OCT radiation 406 on the common optical axis 215 impinge on the movable lens 225 .

[0121] Fig. 6a zeigt in einer linken und einer rechten Darstellung die beiden Endpunkte der Verschiebung der Strahlung durch das bewegliche Objektiv 225. Fig. 6b den Aufbau schematisch dreidimensional. Das bewegliche Objektiv 225 weist zwei Umlenkspiegel 4010 und 4012 auf, zwischen denen der Strahlengang quer zur Achse auf das Bildfeld 4002 verläuft. Durch eine Verschiebung des Spiegels 4012 kann damit eingestellt, wo die Strahlung längs einer optischen Achse 4000 auf einen Linsenkörper 4014 des beweglichen Objektivs 225 auftrifft. Dieser Linsenkörper 4014 ist in Fig. 6 anders als die vorgeordneten Elemente 4012, 4010, 430 in der y/x-Ebene dargestellt, also senkrecht zur z-Ebene. Gleichermaßen senkrecht zur z-Ebene ist ein Bildfeld 4002 eingezeichnet, in dem die Strahlung durch das bewegliche Objektiv 225 in der x/y-Ebene verstellt werden kann. Fig. 6b zeigt, dass der Linsenkörper 4014 des Objektivs 225 fest mit dem Spiegel 4012 gekoppelt ist, sich also mit diesem mitbewegt. Dies hat hinsichtlich der Abbildungsqualität Vorteile, da der Linsenkörper 4014 des Objektivs 225 immer korrekt zu seiner optischen Achse durchstrahlt wird. Die dreidimensionale Darstellung der Fig. 6b lässt die Verstellwirkung der Spiegel 4010 und 4012 unter Mitführung der jeweils nachgeordneten Elemente (Linsenkörper 4014 des Objektivs 225 zusammen mit dem Spiegel 4012 bzw. Spiegel 4012 und Linsenkörper 4014 bei Bewegung des Spiegels 4010) gut erkennen. 6a shows the two end points of the displacement of the radiation through the movable lens 225 in a left and right representation. FIG. 6b shows the structure schematically in three dimensions. The movable lens 225 has two deflection mirrors 4010 and 4012, between which the beam path runs transversely to the axis onto the image field 4002. A displacement of the mirror 4012 can thus be used to set where the radiation strikes a lens body 4014 of the movable objective 225 along an optical axis 4000 . This lens body 4014 is shown in FIG. 6 in the y/x plane, ie perpendicular to the z plane, unlike the preceding elements 4012, 4010, 430. An image field 4002, in which the radiation can be adjusted in the x/y plane by the movable lens 225, is also drawn in perpendicularly to the z-plane. 6b shows that the lens body 4014 of the objective 225 is fixedly coupled to the mirror 4012, ie moves with it. This has advantages with regard to the imaging quality, since the lens body 4014 of the objective 225 is always irradiated correctly with respect to its optical axis. The three-dimensional representation of FIG. 6b clearly shows the adjusting effect of the mirrors 4010 and 4012 with the entrainment of the respective downstream elements (lens body 4014 of the objective 225 together with the mirror 4012 or mirror 4012 and lens body 4014 when the mirror 4010 moves).

[0122] Die linke Darstellung der Fig. 6a zeigt den längsten Strahlengang, der im Rahmen der Verstellung es beweglichen Objektivs 225, d. h. bei maximal ausgefahrenem Spiegel 4012 auftreten kann. Die rechte Darstellung zeigt dementsprechend den kürzesten Strahlengang bei vollständig eingefahrenem Spiegel 4012. Fig. 6a zeigt aufgrund der Schnittdarstellung lediglich die Verstellung des Spiegels 4012 in Form einer Verkürzung des Strahlenganges zwischen den Spiegeln 4010 und 4012. Natürlich würde diese Verkürzung lediglich eine Verschiebung im Bildfeld 4002 längs einer Achse realisieren. Die zweite Verschiebungsachse wird entweder durch Rotation des Spiegels 4010 und Mitschwenken der Spiegel 4012 sowie des Linsenkörpers 4014 realisiert oder durch Verkürzen des Abstandes zwischen dem Spiegel 4013 und dem Spiegel 430 unter gleichzeitigem Mitführen des Spiegels 4012 und dem Linsenkörper 4014. The illustration on the left of FIG. H. can occur when the mirror 4012 is fully extended. The illustration on the right accordingly shows the shortest beam path when the mirror 4012 is fully retracted. Due to the sectional view, Fig. 6a only shows the adjustment of the mirror 4012 in the form of a shortening of the beam path between the mirrors 4010 and 4012. Of course, this shortening would only result in a shift in the image field 4002 realized along an axis. The second axis of displacement is realized either by rotating the mirror 4010 and pivoting the mirror 4012 and the lens body 4014, or by shortening the distance between the mirror 4013 and the mirror 430 while simultaneously moving the mirror 4012 and the lens body 4014.

[0123] Durch die große Kohärenzlänge der OCT-Lichtquelle 405 in Luft größer als 45 mm, besonders bevorzugt größer als 60 mm, ist es möglich, dass der gesamte Vorderkammerabschnitt innerhalb eines durch das Durchstimmen der Swept-Source-Quelle gegebenen A-Scans erfasst wird, selbst dann, wenn sich durch die laterale Objektivbewegung der optische Weg zum Auge 900 verlängert bzw. ändert, ohne dass die optische Weglänge des Referenzstrahlenganges z. B. durch Verschieben eines Referenzspiegels angepasst werden muss. Um den Einfluss der Bewegung des Objektives 225 auf das OCT-Signal zu kompensieren, werden bevorzugt bei der Berechnung der A-Scans aus den OCT-Signalen die Weglängenunterschiede - typischerweise bis zu 6 mm bei unterschiedlichen Objektiv-Positionen - mit berücksichtigt. Due to the large coherence length of the OCT light source 405 in air greater than 45 mm, particularly preferably greater than 60 mm, it is possible for the entire anterior chamber section to be captured within an A-scan given by tuning the swept-source source even if the optical path to the eye 900 is lengthened or changed as a result of the lateral lens movement, without the optical path length of the reference beam path z. B. must be adjusted by moving a reference mirror. In order to compensate for the influence of the movement of the lens 225 on the OCT signal, the path length differences—typically up to 6 mm for different lens positions—are preferably taken into account when calculating the A-scans from the OCT signals.

[0124] Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, wird über ein Prisma 350 ein zweiter Strahlengang zur Beobachtung, beispielsweise auf eine Kamera 360 eingekoppelt. In der Darstellung der Fig. 4 wird dabei ein Bauernfeind-Prisma verwendet. Bevorzug ist für das System jedoch der Prismateiler 1000 der Fig. 7. Er koppelt einen ersten Strahlengang 1001 und einen zweiten Strahlengang 1002. Der erste Strahlengang 1001 fällt durch das (Haupt)-Objektiv 225 auf das Auge 900. Der zweite Strahlengang 1002 verläuft ebenfalls zum Auge 900, wird jedoch vom Prismateller 1000 abgeteilt. Der Prismateiler 1000 besteht aus einem Leman-Prisma 1003. Dieser Prismentyp wird auch als Sprenger-Leman-Prisma oder Leman-Sprenger-Prisma bezeichnet. Er ist beispielsweise aus der Veröffentlichung, Lexikon der Physik, Spektrum akademischer Verlag Heidelberg, 1998, oder der Veröffentlichung, H. Haferkorn, „Optik: physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen“, Vieweg Verlag, dort in Abb. 5.131, oder S. Flügge, „Optische Instrumente / Optical Instruments“, Springer Verlag, dort Seite 218, Fig. 21, bekannt. Dieses nachfolgend als Leman-Prisma bezeichnete Prisma ist im Prismateiler 1000 um ein Zusatzprisma 1004 ergänzt, das an der dem Auge nächst liegenden Umlenkfläche 1005 des Leman-Prismas 1003 angekittet ist. Das Zusatzprisma 1004 sorgt dafür, dass die optische Achse des ersten Strahlenganges 1001 beim Durchgang durch den Prismateiler 1000 nicht umgelenkt wird. Anders als beim Bauernfeind-Prisma der Fig. 4 wird der zweite Strahlengang 1004 an seiner Austrittsfläche 1006 parallel zum ersten Strahlengang 1001 nach dessen Austritt an der Austrittsfläche 1007 abgegeben. An der Eintrittsfläche 1008 propagieren erster und zweiter Strahlengang koaxial. [0124] As can be seen in FIG. 4, a second beam path for observation, for example onto a camera 360, is coupled via a prism 350. FIG. A Bauernfeind prism is used in the representation of FIG. 4 . However, the prism splitter 1000 of FIG. 7 is preferred for the system. It couples a first beam path 1001 and a second beam path 1002. The first beam path 1001 falls through the (main) objective 225 onto the eye 900. The second beam path 1002 also runs to the eye 900, but is divided by the prism plate 1000. The prism splitter 1000 consists of a Leman prism 1003. This type of prism is also referred to as a Sprenger-Leman prism or Leman-Sprenger prism. It is, for example, from the publication Lexikon der Physik, Spektrum academic publisher Heidelberg, 1998, or the publication H. Haferkorn, "Optics: physical-technical principles and applications", Vieweg Verlag, there in Fig. 5.131, or S. Flügge , "Optischeinstrumente / Optical Instruments", Springer Verlag, there page 218, Fig. 21, known. This prism, referred to below as the Leman prism, is supplemented in the prism splitter 1000 by an additional prism 1004 which is cemented to the deflection surface 1005 of the Leman prism 1003 which is closest to the eye. The additional prism 1004 ensures that the optical axis of the first beam path 1001 is not deflected when passing through the prism splitter 1000 . In contrast to the Bauernfeind prism of FIG. 4 , the second beam path 1004 is emitted at its exit surface 1006 parallel to the first beam path 1001 after it has exited at the exit surface 1007 . The first and second beam paths propagate coaxially at the entry surface 1008 .

[0125] Der Prismateiler 1000 ist gegenüber der optischen Achse zwischen Objektiv 225 und Auge 900 leicht verkippt, beispielsweise zwischen 0,5 und 3 Grad um durch das Objektiv 225 einfallende Beleuchtungsstrahlung nicht in den Strahlengang zurück zu reflektieren. Dies wäre beispielsweise bei einem OCT störend. Um die Verkippung zu kompensieren ist zusätzlich noch ein planparalleles Kompensationsprisma 1009 zwischen der Eintrittsstelle 1008 und dem Auge 900 vorgesehen, das im gleichen Verkippungswinkel wie der Prismateiler 1000 im überlagerten ersten und zweiten Strahlengang liegt, jedoch mit um 90 Grad verdrehtem Azimut. Dadurch ist ein durch die Verkippung des Prismateilers 1000 erzeugter Astigmatismus kompensiert. Zudem erhöht sich dadurch vorteilhaft der Arbeitsabstand. The prism splitter 1000 is slightly tilted relative to the optical axis between the lens 225 and the eye 900, for example between 0.5 and 3 degrees, in order not to reflect illumination radiation incident through the lens 225 back into the beam path. This would be disruptive, for example, in the case of an OCT. In order to compensate for the tilting, a plane-parallel compensation prism 1009 is also provided between the entry point 1008 and the eye 900, which lies at the same tilting angle as the prism splitter 1000 in the superimposed first and second beam path, but with an azimuth rotated by 90 degrees. An astigmatism produced by the tilting of the prism splitter 1000 is thereby compensated. In addition, this advantageously increases the working distance.

[0126] Das Hauptobjektiv 225 im Applikator-Kopf 320 ist beweglich, z. B. mittels des anhand Fig. 6 erläuterten Aufbaus. Nach dem Hauptobjektiv 225 muss, wie Fig. 4 zeigt, Platz für die Einkopplung mittels weiterer Strahlengänge, beispielsweise des Strahlteilers 350/1000 sein. Um zu vermeiden, dass nach dem Hauptobjektiv ein Zwischenfokus entsteht, muss das Hauptobjektiv eine gewisse Brennweite haben. Die Brennweite des Hauptobjektivs ist deshalb nach diesem Gesichtspunkt groß zu wählen, um nach dem Hauptobjektiv 225 noch weitere Elemente, beispielsweise dem Prismateiler 1000 platzieren zu können. Eine lange Brennweite wirkt sich zudem auch positiv auf den Arbeitsabstand aus, so dass ein hinreichender Abstand zum Patientenkopf möglich ist. Unter einem anderen Gesichtspunkt ist allerdings die Brennweite des Hauptobjektivs klein zu wählen. Bei großen Brennweiten bewirken bereits kleinste Strahlwinkelabweichungen im Gerät einen großen Streukreis der Laserstrahlung am Auge, was insbesondere bei Kurzpuls-Laserstrahlung sehr störend ist und vermieden werden muss. Außerdem wird der Strahldurchmesser in der Nullstellung des Hauptobjektivs sehr groß. Einen besonders guten Ausgleich erreicht ein Hauptobjektiv mit einer Brennweite zwischen 20 mm und 40 mm, bevorzugt zwischen 25 mm und 35 mm. Weiter ist das Hauptobjektiv als Kombination aus einer Positivlinse und einer dazu beabstandeten Negativlinse ausgeführt, wie Fig. 8 schematisch zeigt, die nebeneinander dargestellt zwei verschiedene Varianten für das Hauptobjektiv enthält. In beiden Abbildungen besteht das Hauptobjektiv aus einer Positivlinse 2001 und einer Negativlinse 2002, die gemeinsam einen Fokus 2000 erzeugen, der vom letzten Linsenelement, der Positivlinse 2001 aus gesehen in einem Arbeitsabstand d liegt. Die Negativlinse 2002 weitet den Strahlengang auf, die Positivlinse 2001 fokussiert ihn mit großem Arbeitsabstand in den Fokus 2000. Die Positivlinse ist bevorzugt aus einem Kronglas mit einer Abbezahl von mindestens 50 gefertigt. Um Abbildungsfehler insgesamt zu minimieren, ist sie bevorzugt aus einem Material mit einer Brechzahl von mindestens 1,6. Die Negativlinse ist in einer Ausführungsform, die in Fig. 8 in der rechten Darstellung enthalten ist, ihrerseits als Kombinationslinse aus einem Negativlinsenglied 2003 und einem Positivlinsenglied 2004 aufgebaut. Die Reihenfolge dieser Linsenglieder ist nicht von Relevanz. Bevorzugt hat das Positivlinsenglied die gleichen Materialeigenschaften wie die Positivlinse 2001 und das Negativlinsenglied ist aus Flintglas mit einer Abbezahl von nicht über 40 und einer Brechzahl nicht unter 1,7 gefertigt. Die beiden Linsenglieder können miteinander verkittet sein. In dieser Ausgestaltung eines insgesamt dreiteiligen Hauptobjektivs 225 wird ein großer Arbeitsabstand mit Aberrationskorrektur vorteilhaft kombiniert. The main objective 225 in the applicator head 320 is movable, e.g. B. by means of the structure explained with reference to FIG. After the main objective 225, as FIG. 4 shows, there must be space for coupling in by means of further beam paths, for example the beam splitter 350/1000. In order to avoid an intermediate focus after the main lens, the main lens must have a certain focal length. From this point of view, the focal length of the main objective should therefore be selected to be large in order to be able to place further elements, for example the prism splitter 1000, after the main objective 225. A long focal length also has a positive effect on the working distance, so that a sufficient distance to the patient's head is possible. From another point of view, however, the focal length of the main lens should be small. With large focal lengths, even the smallest beam angle deviations in the device cause a large scattering circle of the laser radiation on the eye, which is very annoying, especially with short-pulse laser radiation, and must be avoided. In addition, the beam diameter in the zero position of the main lens becomes very large. A main objective with a focal length between 20 mm and 40 mm, preferably between 25 mm and 35 mm, achieves a particularly good balance. Furthermore, the main objective is designed as a combination of a positive lens and a negative lens spaced therefrom, as shown schematically in FIG. 8, which contains two different variants for the main objective shown side by side. In both figures, the main objective consists of a positive lens 2001 and a negative lens 2002, which together produce a focus 2000, which is seen from the last lens element, the positive lens 2001, at a working distance d. The negative lens 2002 widens the beam path, the positive lens 2001 focuses it into the focus 2000 with a large working distance. The positive lens is preferably made of crown glass with an Abbe number of at least 50. In order to minimize aberrations overall, it is preferably made of a material with a refractive index of at least 1.6. In one embodiment, which is contained in the illustration on the right in FIG. The order of these lens elements is not relevant. Preferably, the positive lens member has the same material properties as the positive lens 2001 and the negative lens member is made of flint glass having an Abbe number of not more than 40 and a refractive index of not less than 1.7. The two lens elements can be cemented together. In this configuration of a three-part main objective 225, a large working distance is advantageously combined with aberration correction.

[0127] Insbesondere bei der Kataraktoperation muss ein großer axialer Tiefenbereich abgedeckt werden, in dem die Laserstrahlung einen optischen Durchbruch erzeugen kann. Die numerische Apertur sollte sich dabei nicht ändern. Bei den in Fig. 9 links dargestellten Verhältnissen, bei denen eine Schnittweitenänderung mit konstantem Strahldurchmesser auf dem Hauptobjektiv 225 ausgeführt wird (im Falle der mehrteiligen Bauweise der Fig. 8 beispielsweise auf der Positivlinse 2001 oder einer zwischen der Positivlinse 2001 und der Negativlinse 2002 liegenden Ebene), ändert sich die numerische Apertur je nach Lage des Fokus 2000. Es ist deshalb vorgesehen, den Strahlengang so auszugestalten, dass der Strahlquerschnitt nicht in der Hauptebene 2005 des Hauptobjektivs 225 konstant bleibt, sondern in der hinteren Brennebene 2006 des Hauptobjektivs 225. Dann ist auch bei verschiedenen z-Lagen des Fokus, d. h. bei verschiedenen augenseitigen Schnittweiten die numerische Apertur im Fokus 2000 unverändert. Im System 200 wird dies dadurch erreicht, dass das divergenzvariierende Element als Galilei-Teleskop 2010 ausgeführt ist (vgl. Fig. 10), das aus einer Negativlinse 2011 und einer Positivlinse 2012 zusammengesetzt ist. Die Negativlinse 2011 wird verschoben, was in Fig. 10 durch einen Pfeil veranschaulicht wird, um die Divergenzvariation auszuführen und im Ergebnis im Zusammenhang mit dem Objektiv 225 die z-Position des Fokus 2000 zu verschieben. Alternativ zu einem Teleskop vom Galilei-Typ ist auch das in Fig. 11 gezeigte Teleskop vom Kepler-Typ möglich, das aus zwei Positivlinsen 2012 und 2013 aufgebaut ist. Es weist jedoch einen realen Zwischenfokus 2014 auf, der je nach Anwendung, insbesondere bei materialbearbeitender Kurzpuls-Laserstrahlung, nachteilig sein kann, da es dort bei Fällen großer numerischer Apertur zu optischen Durchbrüchen, d. h. Ionisierung der Luft, kommen kann. Es ist deshalb für das erste und zweite System 200 bevorzugt, die Divergenzvariation mittels eines Teleskops 2010 vom Galilei-Typ durchzuführen. [0127] In cataract surgery in particular, a large axial depth range must be covered in which the laser radiation can produce an optical breakthrough. The numerical aperture should not change. In the conditions shown on the left in Fig. 9, in which a focal length change with a constant beam diameter is carried out on the main objective 225 (in the case of the multi-part construction of Fig. 8, for example on the positive lens 2001 or on a plane lying between the positive lens 2001 and the negative lens 2002 ), the numerical aperture changes depending on the position of the focus 2000. It is therefore intended to design the beam path in such a way that the beam cross section does not remain constant in the main plane 2005 of the main objective 225, but in the rear focal plane 2006 of the main objective 225. Then even with different z-positions of the focus, i. H. with different focal lengths on the eye side, the numerical aperture in the focus 2000 remains unchanged. In the system 200 this is achieved in that the divergence-varying element is designed as a Galilean telescope 2010 (cf. FIG. 10), which is composed of a negative lens 2011 and a positive lens 2012. The negative lens 2011 is shifted, which is illustrated by an arrow in FIG. As an alternative to a Galileo-type telescope, the Kepler-type telescope shown in FIG. 11, which is constructed from two positive lenses 2012 and 2013, is also possible. However, it has a real intermediate focus 2014, which can be disadvantageous depending on the application, particularly in the case of short-pulse laser radiation for material processing, since there, in cases of large numerical apertures, optical breakthroughs, i. H. ionization of the air. It is therefore preferable for the first and second systems 200 to perform the divergence variation using a Galilean type telescope 2010 .

[0128] Um eine möglichst schnelle und gleichzeitig langhubige z-Variation ausführen zu können, ist eine Hintereinanderschaltung zweier divergenzvariierender Elemente, beispielsweise Teleskope vom Kepler-Typ, vorgesehen, wobei ein divergenzvariierendes Element einen kurzen Verstellweg aufweist und dementsprechend eine schnelle Verstellung ermöglicht, wohingegen das andere divergenzvariierende Element eine in z-Richtung langhubige vergleichsweise langsamere Verstellung ausführt. Um einen konstanten Strahlquerschnitt beizubehalten, wird die Ausgangsebene des einen divergenzvariierenden Moduls 2010 in eine Eingangsebene 2017 des nächsten divergenzvariierenden Moduls abgebildet. Dies zeigt Fig. 12. Die Abbildung erfolgt mittels eines 4-f-Systems umfassend zwei Positivlinsen 2018 und 2019. Der Abstand der beiden Positivlinsen des 4-f-Systems voneinander beträgt stets die Summe der beiden Linsenbrennweiten. Die Ebene konstanten Strahlquerschnittes 2016 bzw. 2017 befinden sich jeweils an den außen liegenden Brennpunkten der beiden Linsen 2018 und 2019. So bleibt die numerische Apertur im realen Zwischenbild 2020 im Inneren des 4-f-Systems während der Fokussierung unverändert, steigt also insbesondere nicht an. Sie kann dann so ausgelegt werden, dass bei Kurzpuls-Laserstrahlung kein optischer Durchbruch im realen Zwischenbild, d. h. Zwischenfokus 2020 entsteht. So kann gezielt die unerwünschte Luftionisierung über den gesamten Fokusverstellbereich verhindert werden. In order to be able to carry out a z-variation that is as fast as possible and at the same time long-throw, two divergence-varying elements, for example Kepler-type telescopes, are connected in series, with a divergence-varying element having a short adjustment path and accordingly enabling rapid adjustment, whereas the other divergence-varying element performs a long-stroke, comparatively slower adjustment in the z-direction. To maintain a constant beam cross-section, the exit plane of one divergence-varying module 2010 is mapped into an entry plane 2017 of the next divergence-varying module. This is shown in FIG. 12. The imaging takes place using a 4 f system comprising two positive lenses 2018 and 2019. The distance between the two positive lenses of the 4 f system is always the sum of the two lens focal lengths. The level of constant beam cross-section 2016 and 2017 is located at the outer focal points of the two lenses 2018 and 2019. The numerical aperture in the real intermediate image 2020 inside the 4-f system remains unchanged during focusing, i.e. it does not increase in particular . It can then be designed in such a way that, with short-pulse laser radiation, there is no optical breakthrough in the real intermediate image, i. H. Intermediate focus 2020 is created. In this way, unwanted air ionization can be specifically prevented over the entire focus adjustment range.

[0129] In Fig. 10 wurde als Ebene konstanten Strahlquerschnittes die hintere Brennebene 2006 des Hauptobjektivs 225 eingetragen. Dies ist lediglich exemplarisch, um die Funktion des divergenzvariierenden Moduls zu erläutern. Um nahe des Patienten möglichst wenig bewegte Teile, insbesondere nicht die bewegte Negativlinse 2011 anordnen zu müssen, wird man die Ebene konstanten Strahlquerschnittes, die sich ausgangsseitig des divergenzvariierenden Moduls 2010 ergibt, über eine Übertragungsabbildung in die hintere Brennebene des Objektivs 225 übertragen. Auf diese Weise können die mechanischen Fokussierbewegungen, also die mechanischen Schwingungen vom Applikator-Kopf 320, welcher sich in Kontakt mit dem Patientenauge befindet, entkoppelt werden und man kann die divergenzvariierenden Module im Gehäuse 110 und insbesondere auf der erwähnten Optik anordnen. Diese Übertragung wird durch einen Strahlengang mittels mindestens einem 4-f-System durch den Gelenkarm 130 durchgeführt. Fig. 13 zeigt diesen übertragenden Strahlengang in zwei verschiedenen Stellungen des divergenzvariierenden Elementes 2010, wobei zur Vereinfachung nur ein Galilei-Teleskop eingezeichnet ist. Der übertragende Strahlengang überträgt Ebenen 2016 konstanten Strahlquerschnitts in die hintere Brennebene 2006 des Hauptobjektivs 225, das den Fokus im Auge 900 bildet. Die Lage dieses Fokus im Auge 900 hängt von der Einstellung des divergenzvariierenden Elementes 2010 ab. Bei einer Nullstellung ergibt sich eine Nullebene 2030, um die herum der Fokus in eine maximale vordere Ebene 2031 bzw. eine maximale hintere Ebene 2032 verstellt werden kann. Der maximale Abstand von der Nullebene 2030 stellt einen maximalen Schärfetiefenbereich STMAXdar. Fig. 13 zeigt den Strahlengang für die beiden Extremstellungen des divergenzvariierenden optischen Elementes 2010, das in der konkreten Ausführungsform, wie sie anhand der vorherigen Figuren erläutert wurde, durch zwei Module realisiert ist, die in Fig. 13 jedoch nicht dargestellt sind. Die Ebene 2013 konstanten Strahlquerschnitts, welche am Ausgang des divergenzvariierenden Elementes 2010 vorliegt, wird durch mindestens ein 4-f-System, in Fig. 13 sind zwei gezeigt, in die hintere Brennebene 2003 des Hauptobjektivs 225 übertragen. Ein erstes 4-f-System 2022 weist zwei Positivlinsen 2023 und 2024 gleicher Brennweite auf, die in der bekannten 4-f-Konfiguration liegen, so dass zwischen ihnen ein Zwischenfokus 2025 gebildet ist. Gleiches gilt für ein zweites 4-f-System 2026, das zwei Positivlinsen 2027 und 2028 sowie einen Zwischenfokus 2029 hat. Die Ebenen konstanten Strahlquerschnittes 2016 sowie die hintere Brennebene 2006 liegen jeweils in der Brennebene des zugeordneten 4-f-Systems bzw. der entsprechenden Positivlinse. Aufgrund der großen Fokusverstellung, welche das divergenzvariierende Element 2010 erzeugt, bewegen sich die Zwischenfoki 2025 und 2029 über vergleichsweise weite axiale Strecken. Die entsprechenden Umlenkspiegel entlang des Gelenkarms 130 liegen zwischen der letzten Linse des divergenzverändernden Elementes 2010 und der ersten Linse 2023 des ersten 4-f-Systems bzw. der letzten Linse 2024 des ersten 4-f-Elementes 2022 und der ersten Linse des folgenden 4-f-Elementes. Allgemein gesprochen befinden sich die Umlenkspiegel jeweils außerhalb der jeweiligen 4-f-Systeme. Die Strecken zwischen den 4-f-Systemen, d. h. zwischen den Linsen 2023 und 2024 bzw. 2027 und 2028 sind Abschnitte des übertragenden Strahlengangs, die innerhalb eines starren Gliedes des Gelenkarmes liegen. Auf diese Weise ist verhindert, dass die über einen Weitenbereich wandernden Zwischenfoki 2025 und 2029 auf optischen Elementen des übertragenden Strahlenganges liegen. Für die Brennweiten und Strahldurchmesser der 4-f-Systeme gelten die im allgemeinen Teil der Beschreibung genannten Gleichungen und Brennweitenangaben. Gleiches gilt für die Abmessungen der starren Glieder bzw. die Abstände der Gelenke. In FIG. 10, the rear focal plane 2006 of the main objective 225 was entered as the plane of constant beam cross section. This is only an example to explain the function of the divergence varying module. In order to have as few moving parts as possible near the patient, in particular not the moving negative lens 2011, the plane of constant beam cross section that results on the output side of the divergence-varying module 2010 is transferred to the rear focal plane of the lens 225 via a transfer image. In this way, the mechanical focusing movements, ie the mechanical vibrations from the applicator head 320, which is in contact with the patient's eye, can be decoupled and the divergence-varying modules can be arranged in the housing 110 and in particular on the optical system mentioned. This transmission is carried out by a beam path through the articulated arm 130 by means of at least a 4-f system. 13 shows this transmitted beam path in two different positions of the divergence-varying element 2010, only a Galilean telescope being drawn in for the sake of simplicity. The transmitted beam path transmits planes 2016 of constant beam cross-section into the rear focal plane 2006 of the main objective 225, which forms the focus in the eye 900. The position of this focus in the eye 900 depends on the setting of the divergence-varying element 2010. A zero position results in a zero plane 2030 around which the focus can be adjusted into a maximum front plane 2031 or a maximum rear plane 2032. The maximum distance from the null plane 2030 represents a maximum depth of field STMAX. FIG. 13 shows the beam path for the two extreme positions of the divergence-varying optical element 2010, which in the specific embodiment, as explained with reference to the previous figures, is realized by two modules that are not shown in FIG. The plane 2013 of constant beam cross-section, which is present at the exit of the divergence-varying element 2010, is transferred into the rear focal plane 2003 of the main objective 225 by at least one 4-f system, two are shown in FIG. A first 4 f system 2022 has two positive lenses 2023 and 2024 of equal focal length, which are in the known 4 f configuration so that an intermediate focus 2025 is formed between them. The same applies to a second 4-f system 2026, which has two positive lenses 2027 and 2028 and an intermediate focus 2029. The planes of constant beam cross-section 2016 and the rear focal plane 2006 each lie in the focal plane of the associated 4-f system or the corresponding positive lens. Because of the large focus adjustment that the divergence-varying element 2010 generates, the intermediate foci 2025 and 2029 move over comparatively long axial distances. The corresponding deflection mirrors along the articulated arm 130 are located between the last lens of the divergence-changing element 2010 and the first lens 2023 of the first 4-f system or the last lens 2024 of the first 4-f element 2022 and the first lens of the following 4-f system. f element. Generally speaking, the deflection mirrors are each outside of the respective 4-f systems. The distances between the 4-f systems, i. H. between the lenses 2023 and 2024 or 2027 and 2028 are sections of the transmitted beam path which lie within a rigid member of the articulated arm. In this way, it is prevented that the intermediate foci 2025 and 2029, which migrate over a wide area, lie on optical elements of the transmitted beam path. The equations and focal length information given in the general part of the description apply to the focal lengths and beam diameters of the 4-f systems. The same applies to the dimensions of the rigid links and the distances between the joints.

[0130] Um den Arbeitsablauf für den Bediener möglichst einfach zu gestalten, ist -für die aus optischen Gründen notwenige Patientenschnittstelle 600, die ein Kontaktglas 610 enthält - der in Fig. 4 und 15 gezeigte Aufbau zur Bearbeitung des Auges 900 mittels eines Systems für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100 gezeigt. Der hier gezeigte Aufbau beinhaltet eine Patienten-Schnittstelle 600, einen Applikator-Kopf 220 des Systems für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100, wobei die Patienten-Schnittstelle 600 in Fig. 14 sowohl am Auge 900 des Patienten als auch am Applikator-Kopf 220 des Systems für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100 fixiert ist und somit die relative Lage des Auges 900 zum Systems für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100 und folglich auch zum Strahlengang der Kurzpuls-Laserstrahlung fixiert. In order to make the workflow as simple as possible for the operator, the patient interface 600, which is necessary for optical reasons and contains a contact glass 610, is the structure shown in FIGS. 4 and 15 for processing the eye 900 using a system for the Short Pulse Laser Eye Surgery 100 shown. The structure shown here includes a patient interface 600, an applicator head 220 of the system for short-pulse laser eye surgery 100, the patient interface 600 in Fig. 14 both on the patient's eye 900 and on the applicator head 220 of the system for short-pulse laser eye surgery 100 is fixed and thus the position of the eye 900 relative to the system for short-pulse laser eye surgery 100 and consequently also to the beam path of the short-pulse laser radiation is fixed.

[0131] Die Patienten-Schnittstelle 600 enthält ein Kontaktglas 610, das im hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Flüssigkeits-Interface ausgestaltet ist. Das Kontaktglas 610 ist einteilig, aus einem vorzugsweise einheitlichen, transparenten Material gefertigt und enthält einen Saugring 612, einem Mantel 611 und ein optisches Element 620 an der Oberseite des Mantels 611. Es umfasst weiterhin zwei Öffnungen 613,614, an die zwei Zuleitungen über Fixierungshilfen angeschlossen sind bzw. den Anschluss von zwei Zuleitungen erlauben, wobei je eine Zuleitung an eine der Öffnungen 613, 614 angeschlossen ist oder wird. The patient interface 600 contains a contact glass 610, which is designed as a liquid interface in the exemplary embodiment shown here. The contact glass 610 is in one piece, made of a preferably uniform, transparent material and contains a suction ring 612, a jacket 611 and an optical element 620 on the top of the jacket 611. It also includes two openings 613,614 to which two leads are connected via fixing aids or allow the connection of two feed lines, one feed line each being or being connected to one of the openings 613, 614.

[0132] Ein einteiliges Kontaktglas 610, bei dem alle Funktionselemente integriert sind, erlaubt eine einfachere Handhabung als mehrkomponentige Kontaktgläser 610, die erst auf dem Patientenauge 900 zusammengesetzt werden. Solche mehrkomponentigen Kontaktgläser 610 sind z. B. in den Dokumenten US 7955324 B2, US 8500723 B2, US 2013/053837 A1, WO 2012/041347 A1 beschrieben. A one-piece contact glass 610, in which all functional elements are integrated, allows easier handling than multi-component contact glasses 610, which are first assembled on the patient's eye 900. Such multi-component contact glasses 610 are z. B. in the documents US 7955324 B2, US 8500723 B2, US 2013/053837 A1, WO 2012/041347 A1 described.

[0133] Die beiden Zuleitungen dienen zum Einen der Applikation von Unterdruck, hier über die untere Öffnung 613, und zum Anderen dem Zu-oder Abführen von Flüssigkeit in das Kontaktglas 610, wenn das Kontaktglas 610 an das Auge 900 angedockt ist, über die obere Öffnung 614. The two supply lines are used on the one hand to apply negative pressure, here via the lower opening 613, and on the other hand to supply or drain liquid into the contact glass 610, when the contact glass 610 is docked on the eye 900, via the upper one Opening 614.

[0134] In einer bevorzugten Variante ist weiter ein Überlaufaustritt 615 im oberen, dem Auge 900 fernen Mantelbereich des Kontaktglases 610 vorgesehen, über den überschüssige Flüssigkeit oder Luft beim Befüllen aus dem Kontaktglas 610 austreten kann. In a preferred variant, an overflow outlet 615 is also provided in the upper jacket region of the contact glass 610, remote from the eye 900, via which excess liquid or air can escape from the contact glass 610 when it is being filled.

[0135] Bevorzugt enthält die Patienten-Schnittstelle 600 ein mechanisch lösbares Koppelelement 651 zur mechanischen Fixation des Kontaktglases 610 am Applikator-Kopf 220. Alternativ ist es möglich, dass die Patienten-Schnittstelle 600 anstelle einer mechanischen Schnittstelle mit mechanisch lösbarem Koppelelement 651, ein Kontaktglas 610 mit einer weiteren Saugstruktur enthält, die aus dem gleichen Material wie das Kontaktglas 610 gefertigt ist. Diese weitere Saugstruktur hält bei Applikation von Unterdruck das Kontaktglas 610 am Applikator-Kopf 220. Da es sich um eine Alternativlösung handelt, ist dies nicht in Fig. 14 gezeigt. The patient interface 600 preferably contains a mechanically detachable coupling element 651 for mechanically fixing the contact glass 610 to the applicator head 220. Alternatively, it is possible that the patient interface 600 instead of a mechanical interface with a mechanically detachable coupling element 651, a contact glass Contains 610 with a further suction structure, which is made of the same material as the contact glass 610. This further suction structure holds the contact glass 610 on the applicator head 220 when negative pressure is applied. Since this is an alternative solution, this is not shown in FIG.

[0136] Insbesondere für die Sterilität ist eine Patienten-Schnittstelle 600, die zusätzlich einen Applikator-Kopf-Schutz 650 enthält, der vorzugsweise mittig eine Aussparung aufweist, von Vorteil. Dieser Applikator-Kopf-Schutz 650 kann über die dem Auge 900 zugewandten Seite des dem Applikator-Kopfs 220 aufgesetzt und mit fixiert werden, wie in der Fig. 14 gezeigt. Dieser Applikator-Kopf-Schutz verhindert, dass der Applikator-Kopf 220 während der Operation z.B. durch Flüssigkeiten verunreinigt wird. Die Aussparung erlaubt es die Patienten-Schnittstelle 600 mit dem Kontaktglas 610 direkt an dem Applikator-Kopf 220 zu befestigen, so dass der Applikator-Kopf-Schutz 650 kein Hindernis im Strahlengang der Kurzpuls-Laserstrahlung zwischen dem System für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100 und dem optischen Element 620 des Kontaktglases 610 darstellt. Ist die Aussparung dabei mittig im Applikator-Kopf-Schutz 650 realisiert, wird ein räumlich gleichmäßiger Schutz des Applikator-Kopfes 220 erreicht. [0136] A patient interface 600, which additionally contains an applicator head protection 650, which preferably has a recess in the middle, is particularly advantageous for sterility. This applicator head protection 650 can be placed over the side of the applicator head 220 facing the eye 900 and fixed at the same time, as shown in FIG. 14 . This applicator head protection prevents the applicator head 220 from being contaminated by liquids, for example, during the operation. The recess allows the patient interface 600 to be attached directly to the applicator head 220 with the contact glass 610, so that the applicator head protection 650 is not an obstacle in the beam path of the short-pulse laser radiation between the system for short-pulse laser eye surgery 100 and the optical element 620 of the contact glass 610 represents. If the recess is realized in the center of the applicator head protection 650, spatially uniform protection of the applicator head 220 is achieved.

[0137] Vorteilhaft wird der Applikator-Kopf-Schutz 650 durch ein mechanisch lösbares Koppelelement 651 mit dem Applikator-Kopf 220 verbunden. The applicator head protection 650 is advantageously connected to the applicator head 220 by a mechanically detachable coupling element 651 .

[0138] Um das Andocken und insbesondere die laterale Ausrichtung des Applikations-Kopfes 220 zu unterstützen, wird in Fig. 14 und 15 ein für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie besonders geeignetes Beleuchtungssystem offenbart: In den Mantel 611 des Kontaktglases 610 ist eine lichtleitende Struktur 635 eingelassen. In den Applikator-Kopf 220 eines des Systems für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100 wiederum ist eine Lichtquelle 630-1, die sichtbares Licht emittiert und/oder eine Lichtquelle 630-2, die Licht einer bestimmten Spektralzusammensetzung emittiert, integriert. Insbesondere während des chirurgischen Eingriffs unter Einsatz einer Kurzpuls-Laserstrahlung im Auge 900, bei der die Kurzpuls-Laserstrahlung über optische Elemente des Applikator-Kopfs 220 in das Auge 900 geleitet wird und dadurch der optische Weg in einen darüber befindlichen Mikroskop-Kopf 320 versperrt oder beeinträchtigt wird, kann das Auge 900 beispielsweise mit Licht 630-2 beleuchtet werden, und das vom Auge 900 reflektierte Licht über ein Strahlteiler-Prisma 350, das z. B. selektiv infrarotes und grünes bzw. gelbes Licht reflektiert, in eine Kamera 360, die dieses Licht detektieren kann, geleitet werden. Das Prisma 350 reflektiert bevorzugt Wellenlängen, die von der Kurzpuls-Laserquelle 210 oder von der OCT-Lichtquelle 405 genutzt werden. Licht dieser nicht vom Prisma 350 reflektierten Wellenlängen verläuft ohne Störung durch das Prisma 350 hindurch. In order to support the docking and in particular the lateral alignment of the application head 220, an illumination system that is particularly suitable for short-pulse laser eye surgery is disclosed in FIGS 635 embedded. In turn, a light source 630-1, which emits visible light and/or a light source 630-2, which emits light of a specific spectral composition, is integrated into the applicator head 220 of one of the system for short-pulse laser eye surgery 100. In particular during the surgical intervention using short-pulse laser radiation in the eye 900, in which the short-pulse laser radiation is guided into the eye 900 via optical elements of the applicator head 220 and thereby blocks the optical path into a microscope head 320 located above or is affected, the eye 900 can be illuminated with light 630-2, for example, and the light reflected from the eye 900 via a beam splitter prism 350, which z. B. selectively reflected infrared and green or yellow light, in a camera 360, which can detect this light, are directed. The prism 350 preferably reflects wavelengths that are used by the short-pulse laser source 210 or by the OCT light source 405 . Light of these wavelengths not reflected by prism 350 passes through prism 350 without interference.

[0139] Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass gegenüber der alternativen Lösung der Beleuchtung durch eine im Operations-Mikroskop 300 vorhandene Beleuchtung, keine Reflexe durch die zusätzlichen im Beleuchtungsstrahlengang befindlichen optischen Elemente des Applikator-Kopfs 220 hinzukommen und das Bild beeinträchtigen. This structure has the advantage that, compared to the alternative solution of illumination by an illumination present in the surgical microscope 300, no reflections are added by the additional optical elements of the applicator head 220 located in the illumination beam path and impair the image.

[0140] Weiter ist es von Vorteil, wenn im Applikator-Kopf 220 ein Kraftsensor 655 integriert ist, der bei einem Andocken der Patienten-Schnittstelle 600 in Kontakt mit dem Kontaktglas 610 steht. Der Kraftsensor 655 und sowohl die sichtbares Licht emittierende Lichtquelle 630-1 als auch die das Licht der bestimmten Spektralzusammensetzung emittierende Lichtquelle 630-2 sind vorteilhaft mit einem Steuergerät 500 verbunden, das auch das System für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100 steuert, oder aber mit einer zusätzlichen Steuereinheit 500', die mit dem Steuergerät des Systems für die Kurzpuls-Laser-Augenchirurgie 100 über Kommunikationswege in Kontakt steht. It is also advantageous if a force sensor 655 is integrated in the applicator head 220, which is in contact with the contact glass 610 when the patient interface 600 is docked. The force sensor 655 and both the visible light-emitting light source 630-1 and the light source 630-2 emitting the light of the specific spectral composition are advantageously connected to a control unit 500, which also controls the system for short-pulse laser eye surgery 100, or alternatively with an additional control unit 500', which is in contact with the control unit of the system for short-pulse laser eye surgery 100 via communication paths.

[0141] Um die Übertragung von präoperativ gemessenen Daten z. B. die Achslage des präoperativ gemessenen Astigmatismus des Auges 900 bzw. der Hornhaut 910 oder die Soll-Lage von Zugangsschnitten oder Relaxationsschnitten gegenüber den präoperativ gemessenen Astigmatismus-Achsen des Auges 900 bzw. der Hornhaut 910 korrekt auch während der Operation auf das Auge ausrichten zu können, werden im Stand der Technik die präoperativen Daten oder gewünschten Soll-Lagen relativ zu präoperativ gewonnenen Referenzmarken festgelegt bzw. referenziert. Als Referenzmarken werden natürlich vorhandene Marken wie Gefäßstrukturen in der Sklera oder Irisstrukturen oder einfach nur ein Gesamtbild des Auges 900 mit seinen vorhandenen Strukturen verwendet. In order to transmit data measured preoperatively, e.g. B. the axis position of the preoperatively measured astigmatism of the eye 900 or the cornea 910 or the target position of access incisions or relaxation incisions in relation to the preoperatively measured astigmatism axes of the eye 900 or the cornea 910 must also be correctly aligned with the eye during the operation can, in the prior art, the preoperative data or desired target positions are defined or referenced relative to reference marks obtained preoperatively. Of course existing marks such as vascular structures in the sclera or iris structures or simply an overall image of the eye 900 with its existing structures are used as reference marks.

[0142] Um diese Gefäßstrukturen in der Sklera besonders gut zu erkennen, ist es vorgesehen, grüne bzw. gelbe Beleuchtungsquellen 3000 vorzusehen, die das Auge in einem Spektralbereich beleuchten, in dem das Hämoglobin des Blutes besonders gut absorbiert. Auf diese Weise wird ein besonders kontrastreiches Bild erhalten, das beispielsweise auf der Kamera 360 aufgenommen wird. Entsprechende Beispiele für mögliche Orte der Beleuchtungsquelle 3000 sind in den Figuren 4, 14 und 15 eingetragen. Die grüne Beleuchtung 3000 ist so ausgebildet, dass sie den Limbus 3001 und Teile der Sklera des Auges 900 beleuchtet. Auf diese Weise wird ein kontrastreiches Bild der Gefäßstruktur in der Sklera erhalten. [0142] In order to recognize these vessel structures in the sclera particularly well, it is provided to provide green or yellow illumination sources 3000, which illuminate the eye in a spectral range in which the hemoglobin of the blood absorbs particularly well. In this way, a particularly high-contrast image is obtained, which is recorded on the camera 360, for example. Corresponding examples for possible locations of the illumination source 3000 are entered in FIGS. The green illumination 3000 is configured to illuminate the limbus 3001 and portions of the sclera of the eye 900. In this way, a high-contrast image of the vascular structure in the sclera is obtained.

[0143] Diese Gefäßstruktur wird zur Referenzierung auf ein zuvor erzeugtes Referenzbild verwendet, das bei der Biometrie des Auges vor der aktuell stattfindenden Augenbeobachtung oder dem zu erfolgenden Therapieeingriff, beispielsweise der Kataraktoperation, erhalten wurde. Dieses Referenzbild kann beispielsweise mit demselben System 100 oder 200 erzeugt worden sein. Es gibt zusätzlich zur Wiedergabe der Referenzstrukturen, beispielsweise der Blutäderchen in der Sklera, auch die darauf bezogene Lage von Strukturmerkmalen des Auges, beispielsweise einer Astigmatismusachse an. Auch bei der biometrischen Vermessung, die präoperativ durchgeführt wird, wird das Auge grün beleuchtet. Somit stehen sowohl im Referenzbild als auch im aktuellen Bild kontrastreiche Abbilder derselben Referenzstrukturen zur Verfügung, so dass die Referenzierung der aktuellen Lage des Auges auf das Referenzbild und damit die korrekte Angabe der Augenstrukturen, beispielsweise einer Astigmatismusachse, im aktuellen Bild problemlos möglich ist. [0143] This vessel structure is used for referencing to a previously generated reference image that was obtained in the biometry of the eye before the eye observation currently taking place or the therapeutic intervention to be carried out, for example cataract surgery. This reference image can have been generated with the same system 100 or 200, for example. In addition to the reproduction of the reference structures, for example the blood vessels in the sclera, it also indicates the related position of structural features of the eye, for example an astigmatism axis. The eye is also illuminated in green during the biometric measurement, which is carried out preoperatively. Thus, high-contrast images of the same reference structures are available both in the reference image and in the current image, so that the current position of the eye can be referenced to the reference image and thus the correct specification of the eye structures, for example an astigmatism axis, in the current image is possible without any problems.

[0144] Alternativen zur Verwendung grüner oder gelber Beleuchtung sind natürlich die Beleuchtung mit Weißlicht und eine entsprechende Spektralfilterung des Referenzbildes bzw. des aktuellen Bildes oder die Beleuchtung mit auf seinem Weg spektralgefilterten Weißlicht, so dass eine einzige Beleuchtungsquelle für mehrere Zwecke genutzt werden kann. [0144] Alternatives to using green or yellow illumination are, of course, illumination with white light and corresponding spectral filtering of the reference image or the current image, or illumination with white light that is spectrally filtered along its path, so that a single illumination source can be used for multiple purposes.

[0145] Die Verwendung grüner Beleuchtung hat jedoch den Vorteil, dass mit einer bereits ohnehin vorhandenen Kamera 360 das kontrastreiche Bild erzeugt werden kann. Hierfür ist es dann bevorzugt, dass die Teilerschicht im Strahlteiler 350 geeignet dichroitisch ausgebildet ist, um die grüne Beleuchtung auf den Limbus und die Sklera einzukoppeln und eine im grünen bzw. gelben Bereich empfindliche Kamera 360 einzusetzen. However, the use of green illumination has the advantage that the high-contrast image can be generated with a camera 360 that is already present. For this purpose, it is then preferred that the splitter layer in the beam splitter 350 has a suitable dichroic design in order to couple the green illumination onto the limbus and the sclera and to use a camera 360 that is sensitive in the green or yellow range.

[0146] Fig. 16 zeigt schematisch den Strahlengang eines fs-Lasersystem für die Augenheilkunde, insbesondere für die Kataraktchirurgie. Dabei kann es sich insbesondere um eines der zuvor beschriebenen Systeme handeln. Lichtpulse gepulster Laserstrahlung 5002, werden von einer Fokussieroptik 5008 in das Auge 900 fokussiert. Über ein divergenzvariierendes Modul, das einen z-Scanner 5004 realisiert, erfolgt eine gesteuerte z-Verschiebung des Fokus der gepulsten Laserstrahlung 5002. Ein xy-Scanner 5006, der z. B. einen x-Spiegel-Scanner und einen y-Spiegel-Scanner umfasst oder alternativ über einen kardanisch aufgehängten Spiegel-Scanner oder alternativ über einen x-Spiegel-Scanner mit nachgeschaltetem Element zur Rotationsdrehung um die optische Achse, gelangt die Strahlung zu einem Fokus 5018 am oder im Auge 900. Ein Steuergerät 500 steuert die Scanner 5004, 5006. 16 schematically shows the beam path of an fs laser system for ophthalmology, in particular for cataract surgery. This can in particular be one of the systems described above. Light pulses of pulsed laser radiation 5002 are focused into the eye 900 by focusing optics 5008 . A controlled z-displacement of the focus of the pulsed laser radiation 5002 takes place via a divergence-varying module, which implements a z-scanner 5004. An xy-scanner 5006, which z. B. comprises an x-mirror scanner and a y-mirror scanner or alternatively via a gimballed mirror scanner or alternatively via an x-mirror scanner with a downstream element for rotation around the optical axis, the radiation reaches a focus 5018 on or in the eye 900. A control unit 500 controls the scanners 5004, 5006.

[0147] Durch den z-Scanner 5004 wird die Divergenz der gepulsten Laserstrahlung 5002 beeinflusst, so dass über die Fokussieroptik 5008 die Fokuslage der gepulsten Laserstrahlung 5002 entlang der optischen Achse, also in z-Richtung, im Auge 900 geändert wird. The divergence of the pulsed laser radiation 5002 is influenced by the z-scanner 5004, so that the focus position of the pulsed laser radiation 5002 along the optical axis, ie in the z-direction, in the eye 900 is changed via the focusing optics 5008.

[0148] Durch den xy-Scanner 5006 wird die laterale Fokuslage der gepulsten Laserstrahlung 5002 senkrecht zur optischen Achse des Gerätes, also in x- und y-Richtung, eingestellt. Die Femtosekunden-Laser-Pulse werden auf einen lateral ca. 5 µm ausgedehnten Spot im Auge 900 fokussiert. Die Lage des Spots kann durch Scannen mittels der xy-Scanner 5006 innerhalb des Bildfeldes der Fokussieroptik 5008 im Auge 900 lateral eingestellt werden. Die Tiefeneinstellung erzeugt der z-Scanner 5004. Er ist in Fig. 17 näher gezeigt. Der z-Scanner 5004 ist als Galilei-Teleskop gebildet und umfasst eine bewegliche Negativlinse 5010, die in einer Führung 5012 längs der optischen Achse OA längsverstellbar ist. Sie wirkt zusammen mit einer feststehenden Positivlinse 5014 und verstellt die Divergenz der Laserstrahlung 5002. [0148] The xy scanner 5006 sets the lateral focal position of the pulsed laser radiation 5002 perpendicular to the optical axis of the device, ie in the x and y directions. The femtosecond laser pulses are focused on a spot in the eye 900 that is approximately 5 μm laterally extended. The position of the spot can be set laterally within the image field of the focusing optics 5008 in the eye 900 by scanning using the xy scanner 5006 . The z-scanner 5004 generates the depth setting. It is shown in more detail in FIG. The z scanner 5004 is designed as a Galilean telescope and includes a movable negative lens 5010, which is longitudinally adjustable in a guide 5012 along the optical axis OA. It works together with a fixed positive lens 5014 and adjusts the divergence of the laser radiation 5002.

[0149] Fig. 18 zeigt schematisch die Verstellung der Laserstrahlung 5002 in der Kornea 5016 des Auges 900. Der xy-Scanner 5006 verstellt die Lage der optischen Achse OA lateral. Bei einer Verschiebung Δxy aus der Ruhelage muss dabei aufgrund der Krümmung der Augenhornhaut 5016 zugleich eine Tiefenverstellung Δz ausgeführt werden, um den Fokus 5018 auf einer gewünschten Bahn innerhalb der Cornea 5016 zu halten. Die Krümmung der Cornea 5016 ist dabei durch ein Kontaktglas 600 auf ein bekanntes Maß eingestellt. Das Kontaktglas 600 fixiert das Auge 900. 18 schematically shows the adjustment of the laser radiation 5002 in the cornea 5016 of the eye 900. The xy scanner 5006 adjusts the position of the optical axis OA laterally. In the event of a displacement Δxy from the rest position, a depth adjustment Δz must be carried out at the same time due to the curvature of the cornea 5016 in order to keep the focus 5018 on a desired path within the cornea 5016. In this case, the curvature of the cornea 5016 is adjusted to a known extent by a contact glass 600 . The contact glass 600 fixes the eye 900.

[0150] Der z-Scanner 5006 kann z. B. als Galilei-Teleskop 2010 ausgeführt sein, das, wie in Fig. 10 zeigt, aus der Negativlinse 2011 und der Positivlinse 2012 zusammengesetzt ist. Die Negativlinse 2011 wird verschoben, was in Fig. 10 und 17 durch einen Pfeil veranschaulicht wird, um die Divergenzvariation auszuführen und im Ergebnis die z-Position des Fokus 5018 zu verschieben. Alternativ zu einem Teleskop vom Galilei-Typ ist auch ein Teleskop vom Kepler-Typ möglich, das aus zwei Positivlinsen aufgebaut ist. Um einen realen Zwischenfokus zu vermeiden, der je nach Anwendung, insbesondere bei materialbearbeitender Kurzpuls-Laserstrahlung, nachteilig sein kann, da es dort bei Fällen großer numerischer Apertur zu optischen Durchbrüchen, d. h. Ionisierung der Luft, kommen kann, ist das Teleskop 2010 vom Galilei-Typ bevorzugt. The z-scanner 5006 can e.g. B. be designed as a Galilean telescope 2010, which, as shown in Fig. 10, is composed of the negative lens 2011 and the positive lens 2012. The negative lens 2011 is shifted, which is illustrated by an arrow in Figs. 10 and 17, to perform the divergence variation and as a result shift the z-position of the focus 5018. As an alternative to a Galileo-type telescope, a Kepler-type telescope is also possible, which is made up of two positive lenses. In order to avoid a real intermediate focus, which can be disadvantageous depending on the application, especially in the case of material-processing short-pulse laser radiation, since optical breakdowns, i. H. ionization of the air, the 2010 Galileo-type telescope is preferred.

[0151] Um den Fokus möglichst ohne sphärische Aberrationen über einen weiten z-Verstellbereich in hoher Güte zu erzeugen, ist die Fokussieroptik 5008 so ausgebildet, dass sie für eine bestimmte Stellung des z-Scanners 5004 hinsichtlich sphärischen Aberration korrigiert ist. Diese Stellung des z-Scanners 5004 entspricht einer Nullebene. Bevorzugt liegt sie mittig im abzudeckenden z-Bereich. Bei einer Verstellung des z-Scanners aus dieser Nullebene heraus verursacht die Fokussieroptik 5008 einen Öffnungsfehler (auch sphärische Aberration), der linear mit der Entfernung von der Nullebene zunimmt. Dieser Zusammenhang ist in Fig. 19 gezeigt, welche eine Kurve 5016 für den Öffnungsfehler F der Fokussieroptik 5008 als Funktion der Verstellung der Tiefenlage des Fokus 5018 zeigt. Mit der Kurve 5016 alleine wäre das ophthalmologische Gerät 5000 unbrauchbar. Die feststehende Linsengruppe 5014 des z-Scanners ist jedoch so ausgebildet, dass sie bei Verstellung der Linsengruppe 5010 eine sphärische Aberration erzeugt, die der Kurve 5020 genügt. Sie wirkt damit als Korrekturoptik, die automatisch den Öffnungsfehler der Fokussieroptik 5008 kompensiert. Somit ist bei Ansteuerung durch das Steuergerät 500 zur Einstellung der z-Position des Fokus 5018 über einen weiten z-Bereich der Öffnungsfehler kompensiert. Die Korrektur in der Fokussieroptik 5008 ist hingegen nur für die Nullebene vorzunehmen, sodass der Korrekturaufwand in den Optikgliedern drastisch reduziert ist. [0151] In order to generate the focus with as little spherical aberration as possible over a wide z-adjustment range in high quality, the focusing optics 5008 are designed in such a way that they are corrected for a specific position of the z-scanner 5004 with regard to spherical aberration. This position of z-scanner 5004 corresponds to a null plane. It is preferably in the middle of the z area to be covered. When the z scanner is moved out of this zero plane, the focusing optics 5008 cause an aperture error (also known as spherical aberration), which increases linearly with the distance from the zero plane. This relationship is shown in FIG. 19, which shows a curve 5016 for the spherical aberration F of the focusing optics 5008 as a function of the adjustment of the depth of the focus 5018. With curve 5016 alone, ophthalmic device 5000 would be unusable. However, the z-scanner fixed lens group 5014 is designed to produce a spherical aberration satisfying curve 5020 as lens group 5010 is displaced. It thus acts as a correction lens that automatically compensates for the aperture error of the 5008 focusing lens. Thus, when the control unit 500 is used to set the z position of the focus 5018 over a wide z range, the spherical aberration is compensated. In contrast, the correction in the focusing optics 5008 only has to be carried out for the zero plane, so that the correction effort in the optics elements is drastically reduced.

[0152] Der Kurvenverlauf der Fig. 19 stellt einen besonders steuerungsgeringen Mechanismus bereit. Allerdings müssen dazu die Fokussieroptik 5008 und das Kompensierelement, in dieser Ausführungsform das Optikglied 5014, möglichst präzise aufeinander angepasst werden. Diese Anpassung kann auf Kosten eines größeren Steuerungsaufwandes reduziert werden, wenn eine vom z-Scanner unabhängige Korrekturoptik eingesetzt wird, die eine einstellbare, bekannte sphärische Aberration verursacht. Das Steuergerät 500 steuert diese Korrekturoptik dann so an, dass der Öffnungsfehler, welcher z-positionsabhängig von der Fokussieroptik 5008 erzeugt wird, ausgeglichen wird. Die Fokussieroptik 5008 hat auch in dieser Ausführungsform in einer Nullebene keine sphärische Aberration. Dieser Nullebene entspricht eine Nulleinstellung der Korrekturoptik, in welcher diese ebenfalls keine sphärische Aberration erzeugt. In der Ausführungsform der Fig. 1 wäre diese Nulleinstellung zweckmäßigerweise die Mittellage des z-Scanners. The curve of Figure 19 provides a particularly low-control mechanism. However, for this purpose the focusing optics 5008 and the compensating element, in this embodiment the optics element 5014, must be matched to one another as precisely as possible. This adaptation can be reduced at the expense of greater control effort if correction optics that are independent of the z-scanner and cause an adjustable, known spherical aberration are used. The control unit 500 then controls this correction optics in such a way that the aperture error, which is generated by the focusing optics 5008 as a function of the z-position, is compensated for. In this embodiment, too, the focusing optics 5008 have no spherical aberration in a zero plane. This zero level corresponds to a zero setting of the correction optics, in which these also do not produce any spherical aberration. In the embodiment of FIG. 1, this zero setting would conveniently be the center position of the z-scanner.

[0153] Mit einer separaten Korrekturoptik ist es möglich, auch einen nicht-linearen Verlauf, wie er beispielsweise punktiert als Kurve 5022 eingezeichnet ist, auszugleichen. Auch muss der Kurvenverlauf für Korrekturoptik und Fokussieroptik 5008 dann nicht zwingend gegengleich sein. Es ist lediglich erforderlich, dass die entsprechenden Verläufe der sphärischen Aberration bekannt und als Funktion der z-Position im Steuergerät 500 hinterlegt sind. With separate correction optics, it is also possible to compensate for a non-linear progression, such as that shown in dotted lines as curve 5022 . Also, the course of the curve for the correction optics and the focusing optics 5008 does not necessarily have to be opposite. All that is required is that the corresponding curves of the spherical aberration are known and stored in control unit 500 as a function of the z-position.

Claims (15)

1. System zur Augenbeobachtung oder -therapie, das aufweist: – eine Strahlungsquelle (L), die Beleuchtungs- oder Therapie-Strahlung bereitstellt, und – eine Fokussiereinrichtung, die die Strahlung in einen Fokus in einem Beobachtungs- oder Therapievolumen bündelt, wobei die Fokussiereinrichtung mindestens ein fokussierendes Objektiv (225) und ein diesem vorgeordnetes, variables, divergenzvariierendes optisches Element aufweist, das eine z-Lage des Fokus verstellt, wobei – das divergenzvariierende optische Element ein erstes divergenzvariierendes optisches Modul (212) mit einer ersten z-Lagenverstellgeschwindigkeit und einem ersten z-Lagenverstellweg und ein zweites divergenzvariierendes optisches Modul (212) mit einer langsameren zweiten z-Lagenverstellgeschwindigkeit und einem größeren zweiten z-Lagenverstellweg aufweist,dadurch gekennzeichnet, dass – jedes divergenzvariierende optische Modul (212) eine Ebene konstanten Strahlquerschnitts bei variabler optischer Schnittweite erzeugt und – eine 4-f-Optik die Ebene des einen divergenzvariierenden optischen Moduls (212) in eine Eingangsebene des anderen divergenzvariierenden optischen Moduls (212) abbildet und somit die Schnittweitenvariation zwischen den Modulen (212) überträgt.1. Eye observation or therapy system comprising: - a radiation source (L) providing illumination or therapy radiation, and - A focusing device that bundles the radiation into a focus in an observation or therapy volume, wherein the focusing device has at least one focusing lens (225) and a variable, divergence-varying optical element arranged upstream of it, which adjusts a z-position of the focus, wherein - the divergence-varying optical element has a first divergence-varying optical module (212) with a first z-position adjustment speed and a first z-position adjustment path and a second divergence-varying optical module (212) with a slower second z-position adjustment speed and a larger second z-position adjustment path, characterized in that - Each divergence-varying optical module (212) generates a plane with a constant beam cross-section with a variable optical focal length and - A 4-f optics images the plane of one divergence-varying optical module (212) in an input plane of the other divergence-varying optical module (212) and thus transmits the back focus variation between the modules (212). 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide divergenzvariierende optische Module (212) als Teleskop mit einer feststehenden Sammellinse und einer vorgeordneten weiteren beweglichen Linse ausgebildet, wobei insbesondere die Strahlungsquelle (L) Kurzpuls-Therapie-Strahlung bereitstellt und das Teleskop mit einer bewegten Negativlinse ist.2. System according to claim 1, characterized in that both divergence-varying optical modules (212) are designed as telescopes with a fixed converging lens and an upstream additional movable lens, with the radiation source (L) in particular providing short-pulse therapy radiation and the telescope with a moving negative lens. 3. System nach Anspruch 1, das aufweist: – einen Gelenkarm (120, 130) mit mindestens zwei starren Gliedern, die durch in verschiedene Gelenkstellungen einstellbare Gelenke gelenkig miteinander verbundenen sind, – einen Übertragungsstrahlengang, der ein Optiksystem aufweist, welches Strahlung als Freistahl mit einem maximalen Strahldurchmesser längs des Gelenkarms führt, wobei das Optiksystem in den Gelenken Umlenkspiegel aufweist, die entsprechend der aktuellen Gelenkstellung Strahlung umlenken, – wobei das Optiksystem im Übertragungsstrahlengang mehrere aufeinander folgende Ebenen gleichen Strahlquerschnitts erzeugt und jede Ebene durch eine 4-f-Optik in die folgende Ebene abbildet.3. The system of claim 1, comprising: - an articulated arm (120, 130) with at least two rigid members which are articulated to one another by joints which can be adjusted to different joint positions, - a transmission beam path, which has an optics system, which guides radiation as a free beam with a maximum beam diameter along the articulated arm, the optics system having deflection mirrors in the joints, which deflect radiation according to the current joint position, - Wherein the optics system in the transmission beam path produces several successive levels of the same beam cross-section and images each level by a 4-f optics in the following level. 4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für eine numerische Apertur NA im Zwischenbild jeder 4-f-Optik gilt: 0,1 >= NA >= 2,2 * (λ*STMAX) / D, wobei λ die Wellenlänge oder mittlere Wellenlänge der Strahlung, D der Strahldurchmesser und STMAXein maximaler Verstellweg der z-Lage des Fokus durch das divergenzvariierende optische Element ist, und/oder dass eine numerische Apertur NA im Zwischenbild jeder 4-f-Optik zwischen 0,1 und 0,03 liegt, wobei die Wellenlänge oder mittlere Wellenlänge der Strahlung 1 µm ± 0,1 µm und der Strahldurchmesser kleiner 20 mm und größer 5 mm, bevorzugt größer als 10 mm ist, wobei bevorzugt die starren Glieder mindestens 100 mm, bevorzugt mindestens 200 mm, lang sind und eine kleinste Teilbrennweite der 4-f-Optik über 50 mm, bevorzugt über 100 mm, beträgt.4. System according to claim 3, characterized in that the following applies to a numerical aperture NA in the intermediate image of each 4-f optic: 0.1>=NA>=2.2*(λ*STMAX)/D, where λ is the wavelength or mean wavelength of the radiation, D is the beam diameter and STMAX is a maximum adjustment path of the z-position of the focus by the divergence-varying optical element, and/or that a numerical aperture NA in the intermediate image of each 4-f optic is between 0.1 and 0.03, with the wavelength or mean wavelength of the radiation being 1 µm ± 0.1 µm and the beam diameter being less than 20 mm and greater than 5 mm is greater than 10 mm, with the rigid members preferably being at least 100 mm, preferably at least 200 mm, long and a smallest partial focal length of the 4-f optics being over 50 mm, preferably over 100 mm. 5. System zur Augenbeobachtung oder -therapie, insbesondere als Gerät (5000) zur lasergestützten Augenchirurgie, wobei das System aufweist: – eine Strahlungsquelle (L), die Beleuchtungs- oder Therapie-Strahlung (5002), – eine Fokussiereinrichtung, die die Strahlung (5002) in einen lateral und/oder axial maximal 50 µm ausgedehnten Fokus (5018) in einem Beobachtungs- oder Therapievolumen bündelt, – einen xy-Scanner (5006) zur lateralen Ablenkung des Fokus (5018) im Beobachtungs- oder Therapievolumen, – wobei die Fokussiereinrichtung (5008) aufweist eine dem xy-Scanner (5006) nachgeordnete Fokussieroptik (5008) und einen dem xy-Scanner (5006) vorgeordneten z-Scanner, der eine Tiefenlage des Fokus (5018) verstellt, – eine Steuereinrichtung (500), welche den z-Scanner zur Einstellung der Tiefenlage des Fokus ansteuert,dadurch gekennzeichnet, dass – das System eine verstellbare, von der Steuereinrichtung (500) angesteuerte Korrekturoptik (5014) aufweist, wobei die Verstellung eine Änderung der sphärischen Aberration im Beobachtungs- oder Therapievolumen bewirkt, – die Fokussieroptik (5008) derart aberrationskorrigiert ist, dass die sphärische Aberration für eine bestimmte Einstellung der verstellbaren Korrekturoptik (5014) und eine bestimmte Einstellung des z-Scanners und damit Tiefenlage des Fokus (5018) korrigiert ist, wobei die bestimmte Einstellung der verstellbaren Korrekturoptik (5014) eine Nulleinstellung darstellt und die bestimmte Einstellung des z-Scanners eine Nullebene darstellt und wobei die Fokussieroptik so ausgebildet ist, dass sie bei Einstellung des z-Scanners außerhalb der Nullebene eine Änderung der sphärischen Aberration im Beobachtungs- oder Therapievolumen verursacht, – die Steuereinrichtung zur Einstellung der Tiefenlage des Fokus (5018) den z-Scanner aus der Nullebene heraus stellt und die Korrekturoptik (5014) die Änderung der sphärischen Aberration, welche durch die Fokussieroptik (5008) verursacht ist, kompensiert.5. System for eye observation or therapy, in particular as a device (5000) for laser-assisted eye surgery, the system having: - A radiation source (L), the illumination or therapy radiation (5002), - A focusing device that bundles the radiation (5002) into a lateral and/or axial focus (5018) with a maximum extension of 50 µm in an observation or therapy volume, - an xy scanner (5006) for the lateral deflection of the focus (5018) in the observation or therapy volume, - wherein the focusing device (5008) has a focusing optics (5008) arranged downstream of the xy scanner (5006) and a z scanner arranged upstream of the xy scanner (5006), which adjusts a depth position of the focus (5018), - a control device (500) which controls the z-scanner for adjusting the depth position of the focus, characterized in that - The system has adjustable correction optics (5014) controlled by the control device (500), the adjustment causing a change in the spherical aberration in the observation or therapy volume, - The focusing optics (5008) is corrected for aberrations in such a way that the spherical aberration is corrected for a specific setting of the adjustable correction optics (5014) and a specific setting of the z-scanner and thus the depth of the focus (5018), the specific setting of the adjustable correction optics (5014) represents a zero setting and the determined setting of the z-scanner represents a zero plane and wherein the focusing optics are designed in such a way that they cause a change in the spherical aberration in the observation or therapy volume when the z-scanner is set outside the zero plane, - The control device for setting the depth of the focus (5018) sets the z-scanner out of the zero plane and the correction optics (5014) compensates for the change in spherical aberration caused by the focusing optics (5008). 6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussieroptik (5008) so ausgebildet ist, dass sie bei Verstellung des z-Scanners aus der Nullebene eine zu dieser Verstellung proportionale Änderung der sphärischen Aberration im Beobachtungs- oder Therapievolumen verursacht, und/oder dass der z-Scanner ein dem xy-Scanner vorgeordnetes, divergenzvariierendes optisches Element (5010) umfasst, das die Divergenz der Beleuchtungs- oder Therapie-Strahlung einstellbar verändert.6. System according to claim 5, characterized in that the focusing optics (5008) are designed such that when the z-scanner is adjusted from the zero plane, it causes a change in the spherical aberration in the observation or therapy volume that is proportional to this adjustment, and/or that the z-scanner comprises a divergence-varying optical element (5010) which is arranged upstream of the xy-scanner and which adjustably changes the divergence of the illumination or therapy radiation. 7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der z-Scanner als Teleskop mit einer feststehenden Linsenoptik (5014) und einer beweglichen Linsenoptik (5010) ausgebildet ist, wobei die Korrekturoptik (5014) in der feststehenden Linsenoptik (5014) enthalten oder realisiert ist, so dass die Verstellung des z-Scanner aus der Nullebene und die von der Nulleinstellung abweichende Einstellung der Korrekturoptik (5014) automatisch gekoppelt sind, wobei insbesondere die Strahlungsquelle (L) Kurzpuls-Therapie-Strahlung bereitstellt und das Teleskop mit einer bewegten Negativlinse ist.7. System according to claim 6, characterized in that the z-scanner is designed as a telescope with a fixed lens optic (5014) and a movable lens optic (5010), the correction optics (5014) being contained or realized in the fixed lens optic (5014). so that the adjustment of the z-scanner from the zero plane and the setting of the correction optics (5014) that deviates from the zero setting are automatically coupled, with the radiation source (L) in particular providing short-pulse therapy radiation and the telescope having a moving negative lens . 8. System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturoptik (5014) in einer Pupille, insbesondere vor dem xy-Scanner, angeordnet ist und dass die Korrekturoptik (5014) von der Steuereinrichtung (500) angesteuert ist.8. System according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the correction optics (5014) is arranged in a pupil, in particular in front of the xy scanner, and that the correction optics (5014) are controlled by the control device (500). 9. System zur Augenbeobachtung oder -therapie, das aufweist: – eine Strahlungsquelle (L), die Beleuchtungs- oder Therapie-Strahlung bereitstellt, und – eine Fokussiereinrichtung, die die Strahlung in einen Fokus in einem Beobachtungs- oder Therapievolumen bündelt, wobei die Fokussiereinrichtung mindestens ein fokussierendes Objektiv (225) und ein diesem vorgeordnetes, variables, divergenzvariierendes optisches Element aufweist, das eine z-Lage des Fokus verstellt,dadurch gekennzeichnet, dass – die Fokussiereinrichtung im Beobachtungs- oder Therapievolumen eine numerische Apertur unter 0,1 realisiert, – das variable, divergenzvariierende optische Element zu Verstellung der z-Lage des Fokus über einen Bereich zwischen 10 mm und bis 15 mm ausgebildet ist und – die Brennweite des Objektivs zwischen 20 mm und 40 mm, bevorzugt zwischen 25 und 35 mm beträgt.9. Eye monitoring or therapy system comprising: - a radiation source (L) providing illumination or therapy radiation, and - A focusing device that bundles the radiation into a focus in an observation or therapy volume, wherein the focusing device has at least one focusing lens (225) and a variable, divergence-varying optical element arranged in front of it, which adjusts a z-position of the focus, thereby marked that - the focusing device in the observation or therapy volume implements a numerical aperture of less than 0.1, - the variable, divergence-varying optical element is designed to adjust the z-position of the focus over a range between 10 mm and up to 15 mm and - the focal length of the lens is between 20 mm and 40 mm, preferably between 25 and 35 mm. 10. System zur Augenbeobachtung oder -therapie nach einem der Ansprüche 1, 3, 5 und 9, das aufweist: – eine Biometrieeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, mindestens ein Referenz-Bild des Auges, welches mindestens eine Referenzstruktur des Auges enthält, zu erzeugen, mindestens einen Strukturparameter des Auges, bevorzugt eine Astigmatismusachse, zu bestimmen und dessen Relativlage zur Referenzstruktur zu ermitteln, – eine Beobachtungs- oder Therapieeinrichtung, die eine Abbildungseinrichtung zum Erzeugen eines aktuellen Bildes des Auges, welches ebenfalls die Referenzstruktur des Auges enthält, und eine Bildverarbeitungseinrichtung zum Identifizieren der Referenzstruktur des Auges und Bestimmen deren aktuellen Lage und Ermitteln der aktuellen Lage des Strukturparameters anhand des aktuellen Bildes und des Referenz-Bildes aufweist, – wobei die Biometrieeinrichtung dazu ausgebildet ist, das Referenz-Bild des Auges in einem Spektralkanal zu erzeugen, in dem ein Absorptionsfarbstoff in Blutgefäßen der Sklera ein Absorptionsmaximum hat, oder in einem Spektralkanal zu erzeugen, in dem ein Fluoreszenzfarbstoff in Blutgefäßen der Sklera fluoresziert, und – wobei die Abbildungseinrichtung dazu ausgebildet ist, das aktuelle Bild des Auges im selben Spektralkanal zu erzeugen.10. System for eye monitoring or therapy according to any one of claims 1, 3, 5 and 9, which comprises: - a biometric device which is designed to generate at least one reference image of the eye, which contains at least one reference structure of the eye, to determine at least one structural parameter of the eye, preferably an astigmatism axis, and to determine its position relative to the reference structure, - An observation or therapy device, which has an imaging device for generating a current image of the eye, which also contains the reference structure of the eye, and an image processing device for identifying the reference structure of the eye and determining its current position and determining the current position of the structure parameter based on the current one image and the reference image, - wherein the biometric device is designed to generate the reference image of the eye in a spectral channel in which an absorption dye in blood vessels of the sclera has an absorption maximum, or in a spectral channel in which a fluorescent dye fluoresces in blood vessels of the sclera, and - wherein the imaging device is designed to generate the current image of the eye in the same spectral channel. 11. System zur Augenbeobachtung oder -therapie nach einem der Ansprüche 1, 3, 5, 9 und 10, das aufweist: – einen zum Auge führenden ersten Strahlengang (1001) für erste Therapie- oder Beobachtungsstrahlung, der längs einer optischen Hauptachse zum Auge verläuft, – einen zweiten Strahlengang (1002) für zweite Beobachtungsstrahlung, der längs einer optischen Nebenachse verläuft, und einen Prismateiler (1000), der zum Auge hin gesehen den zweiten Strahlengang (1002) in den ersten Strahlengang (1001) einkoppelt und vom Auge weg gesehen eine Eintrittsfläche (1008) und eine erste und eine zweite Austrittsfläche aufweist, wobei der Prismateiler den ersten Strahlengang (1001) längs der optischen Hauptachse zwischen der Eintrittsfläche und der ersten Austrittsfläche führt, und die optischen Nebenachse von der zweiten Austrittsfläche weg verläuft, – wobei die optische Nebenachse um ± 20° parallel zur optischen Hauptachse liegt und – wobei der Prismateiler (1000) als Kombination aus einem Leman-Prisma (1003) und einem mit dem Leman-Prisma (1003) verkitteten Zusatzprisma (1004) ausgebildet ist, wobei –- das Leman-Prisma (1003) vom Auge weg gesehen den zweiten Strahlengang (1002) an einer der Eintrittsfläche folgenden ersten Umlenkfläche aus dem ersten Strahlengang (1001) auskoppelt, an mindestens zwei Umlenkflächen nochmals umlenkt und zur optischen Hauptachse parallel versetzt zur zweite Austrittsfläche führt, –- das Zusatzprisma (1004) an der ersten Umlenkfläche angekittet ist und eine zur Eintrittsfläche (1008) parallele Fläche aufweist, welche die erste Austrittsfläche bildet, und –- zwischen dem Zusatzprisma (1004) und der ersten Umlenkfläche eine dichroitische oder Intensitäts-Teilerschicht ausgebildet ist.11. System for eye monitoring or therapy according to any one of claims 1, 3, 5, 9 and 10, which comprises: - a first beam path (1001) leading to the eye for first therapy or observation radiation, which runs along a main optical axis to the eye, - A second beam path (1002) for second observation radiation, which runs along an optical secondary axis, and a prism splitter (1000) which, viewed towards the eye, couples the second beam path (1002) into the first beam path (1001) and, viewed away from the eye, has an entry surface (1008) and a first and a second exit surface, the prism splitter separating the first beam path (1001) along the main optical axis between the entry surface and the first exit surface, and the minor optical axis runs away from the second exit surface, - the minor optical axis being parallel to the major optical axis by ± 20°, and - Wherein the prism splitter (1000) is designed as a combination of a Leman prism (1003) and an additional prism (1004) cemented to the Leman prism (1003), wherein -- the Leman prism (1003), viewed away from the eye, decouples the second beam path (1002) from the first beam path (1001) at a first deflection surface following the entry surface, deflects it again at at least two deflection surfaces and offset parallel to the main optical axis to the second exit surface leads, -- the additional prism (1004) is cemented to the first deflection surface and has a surface parallel to the entry surface (1008) which forms the first exit surface, and - A dichroic or intensity splitter layer is formed between the additional prism (1004) and the first deflection surface. 12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strahlengang (1002) unter einem Winkel von maximal 30 Grad zur Normalen auf die Teilerschicht einfällt und/oder dass die Teilerschicht dichroitisch ist und Strahlung im Wellenlängenbereich von 750 bis 950 nm oder 600 bis 500 nm in den zweiten Strahlengang reflektiert und Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich und im Wellenlängenbereich von 1000 bis 1100 nm für den ersten Strahlengang transmittiert.12. System according to claim 11, characterized in that the second beam path (1002) is incident on the splitter layer at an angle of at most 30 degrees to the normal and/or that the splitter layer is dichroic and reflects radiation in the wavelength range from 750 to 950 nm or 600 to 500 nm into the second beam path and transmits radiation in the visible wavelength range and in the wavelength range from 1000 to 1100 nm for the first beam path. 13. System nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Leman-Prisma (1003) dachflächenlos und folglich die erste Umlenkfläche eben ist.13. System according to one of claims 11 or 12, characterized in that the Leman prism (1003) has no roof surface and consequently the first deflection surface is flat. 14. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Prismateiler (1000) im ersten Strahlengang (1001) um einen Winkel von 0,5 bis 3 Grad verkippt ist, so dass die Eintrittsfläche und die erste Austrittsfläche um den Winkel von Rechtwinkligkeit abweichend zur optischen Hauptachse liegen, wobei insbesondere dem Prismateiler (1000) im ersten Strahlengang (1001) ein planparalleler Glasblock vor- oder nachgeordnet ist, der ebenfalls im ersten Strahlengang um einen Winkel von 0,5 bis 3 Grad verkippt, wobei ein Azimut um 90 Grad gegenüber der Verkippung des Prismateilers (1000) verdreht ist, wobei der Glasblock bevorzugt zum Auge hin gesehen dem Prismateiler (1000) nachgeordnet ist, und wobei optional im ersten Strahlengang (1001) zwischen Prismateiler (1000) und Auge ein Objektiv zur Bündelung der ersten Behandlungs- oder Beobachtungsstrahlung in oder auf das Auge angeordnet ist, das ein optisches Komakompensationselement, um durch die Verkippung des Prismateilers (1000) verursachte Achskoma zu kompensieren, aufweist, insbesondere eine lateral verschiebbare Linse oder ein Freiformelement in einer Pupille.14. System according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the prism splitter (1000) in the first beam path (1001) is tilted by an angle of 0.5 to 3 degrees, so that the entry surface and the first exit surface by the angle deviating from perpendicularity to the main optical axis, in particular A plane-parallel glass block is arranged upstream or downstream of the prism splitter (1000) in the first beam path (1001), which is also tilted by an angle of 0.5 to 3 degrees in the first beam path, with an azimuth of 90 degrees compared to the tilting of the prism splitter (1000 ) is twisted, the glass block preferably being arranged downstream of the prism splitter (1000) as seen towards the eye, and optionally in the first beam path (1001) between the prism splitter (1000) and the eye there is a lens for bundling the first treatment or observation radiation into or onto the eye, which has an optical coma compensation element to compensate for axis coma caused by the tilting of the prism splitter (1000), has, in particular a laterally displaceable lens or a free-form element in a pupil. 15. Verfahren zur Augenbeobachtung oder -therapievorbereitung, das folgende Schritte aufweist: – Bereitstellen eines Systems nach einem der Ansprüche 10 bis 14; – Erzeugen eines Referenz-Bildes des Auges enthaltend eine Referenzstruktur des Auges, – Bestimmen mindestens eines Strukturparameters des Auges, bevorzugt einer Astigmatismusachse, und Ermitteln einer Relativlage des mindestens einen Strukturparameters des Auges zur Referenzstruktur, – Erzeugen eines aktuellen Bildes des Auges, welches ebenfalls die Referenzstruktur des Auges enthält, – Identifizieren der Referenzstruktur des Auges und Bestimmen deren aktuellen Lage und Ermitteln der aktuellen Lage des Strukturparameters anhand des aktuellen Bildes und des Referenz-Bildes,dadurch gekennzeichnet, dass – das Referenz-Bild des Auges in einem Spektralkanal erzeugt wird, in dem ein Absorptionsfarbstoff in Blutgefäßen der Sklera ein Absorptionsmaximum hat, oder in einem Spektralkanal erzeugt wird, in dem ein Fluoreszenzfarbstoff in Blutgefäßen der Sklera fluoresziert, und – das aktuelle Bild des Auges im selben Spektralkanal erzeugt wird.15. A method for eye observation or therapy preparation, comprising the steps of: - providing a system according to any one of claims 10 to 14; - generating a reference image of the eye containing a reference structure of the eye, - Determining at least one structural parameter of the eye, preferably an astigmatism axis, and determining a relative position of the at least one structural parameter of the eye to the reference structure, - Generation of a current image of the eye, which also contains the reference structure of the eye, - identifying the reference structure of the eye and determining its current position and determining the current position of the structure parameter using the current image and the reference image, characterized in that - the reference image of the eye is generated in a spectral channel in which an absorption dye in blood vessels of the sclera has an absorption maximum, or is generated in a spectral channel in which a fluorescent dye in blood vessels of the sclera fluoresces, and - the current image of the eye is generated in the same spectral channel.
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