DE102008008732A1 - Method and apparatus for determining corneal radii - Google Patents

Method and apparatus for determining corneal radii

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Daniel Dr. Bublitz
Martin Dr. Hacker
Martin Dr. Kühner
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/107Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining the shape or measuring the curvature of the cornea

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnungen zur Bestimmung des Hornhautinnenradius. The invention relates to a method and arrangements for determining the corneal inner radius. Dabei wird auf die Hornhaut ein Muster bekannter Geometrie projiziert und das von Hornhautvorderseite und Hornhautrückseite reflektierte Licht analysiert. Here is projected onto the cornea of ​​a pattern of known geometry and analyzes the light reflected from the anterior corneal surface and corneal back light.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zu optischen Bestimmung des Hornhautinnenradius (posteriorer Hornhautradius). The invention relates to a method and an arrangement for the optical determination of the corneal inner radius (posterior corneal radius).
  • Die Hornhaut trägt zu etwa 40% zu der Gesamtbrechkraft des optischen Apparates des Auges bei. The cornea contributes to about 40% of the total refractive power of the optical apparatus of the eye. Damit ist ihr Einfluss insbesondere bei der optimalen Bestimmung von Intraokularlinsen für die Kataraktbehandlung zu berücksichtigen, aber auch für die Planung einer refraktiven Hornhautkorrektur ist die Kenntnis der Hornhautgeometrie erforderlich. In order to be considered particularly in the optimal determination of intraocular lenses for cataract treatment their influence, but also for planning a corneal refractive correction, the knowledge of the cornea geometry is required.
  • Die Hornhautvorderseite ist einer Messung vergleichsweise leicht zugänglich, und damit ist auch die Bestimmung des Hornhautaußenradius mittels sogenannter Keratometer möglich. The anterior corneal surface is comparatively easily accessible to measurement, and thus the determination of the cornea outer radius by so-called keratometer is possible. Das Messprinzip beruht darauf, ein bekanntes Muster auf die Hornhaut zu projizieren und das von der gekrümmten Oberfläche reflektierte Bild mit einem auf der optischen Achse des Auges angeordneten Bildempfänger aufzunehmen und geometrisch auszuwerten. The measuring principle is based on projecting a known pattern on the cornea and receiving the light reflected by the curved surface image with one disposed on the optical axis of the eye image receiver and geometrically evaluated. Am bekanntesten ist dabei die Projektion einer sogenannten Placidoscheibe, welche aus scharf begrenzten konzentrischen Ringen besteht, auf die Hornhaut. is best known being the projection of a so-called Placido consisting of sharply defined concentric rings on the cornea. Aus der Form des Bildes der reflektierten Ringe lässt sich auf die Krümmung und damit den Radius der Hornhaut schließen. From the image of the reflected rings form can be attributed to the curvature and thus close the radius of the cornea. Solche Lösungen sind beispielsweise beschrieben in Such solutions are described for example in US 6 692 126 US 6,692,126 , . US 6 575 573 US 6,575,573 und and US 7 246 905 US 7,246,905 . , In der In the DD 251 497 DD 251 497 ist beschrieben, dass statt der Abbildung von Ringen auch diskrete Punkte auf die Hornhaut abgebildet werden können und aus der Auswertung der geometrischen Orte der Reflexe dieser Punkte ihre Krümmung bestimmt werden können. it is described that instead of the figure of rings and discrete points can be mapped to the cornea and its curvature can be determined from the evaluation of the loci of the reflexes of those points. In der In the US 5 886 767 US 5,886,767 wird ein aus Punkten bestehendes Muster von einem auf der optischen Achse des Auges angeordneten Projektor auf die Hornhaut projiziert und das entstehende Streubild mit zwei unter einen Winkel gegen die Augenachse angeordneten Kameras aufgenommen und stereoskopisch ausgewertet. an existing dots pattern of one disposed on the optical axis of the eye projector is projected onto the cornea and added the resulting scattering pattern with two arranged at an angle against the axis of the eye cameras and evaluated stereoscopically.
  • Weiterhin sind Lösungen beschrieben worden, wie die Dicke der Hornhaut auf der Augenachse bestimmt werden kann. Further solutions have been described, as the thickness of the cornea can be determined on the eye axis. Bereits 1975 wurde von As early as 1975 of , vorgeschlagen, die Messung der Hornhautdicke interferometrisch vorzunehmen. , Proposed that the measurement of the corneal thickness by interferometry. Dazu wird das Licht eines Lasers so auf die Hornhautmitte gerichtet, dass einfallendes und reflektiertes Licht einen Winkel von 90° bilden. For this purpose, the light from a laser is directed onto the corneal center that incident and reflected light form an angle of 90 °. Das an der Hornhautvorderund -rückseite reflektierte Licht interferiert, die entstehenden Interferenzringe werden ausgewertet, um die Dicke der Hornhaut auf der Augenachse zu bestimmen. The reflected light or the back at the Hornhautvorderund interfere, the interference fringes produced are evaluated in order to determine the thickness of the cornea of ​​the eye axis. In In wird die Laser Doppler Interferometrie zur Messung der zentralen Hornhautdicke verwendet. the laser Doppler interferometry is used to measure the central corneal thickness. M. Boehnke et al ( M. Boehnke et al ( ) beschreiben die Messung der zentralen Hornhautdicke während einer refraktiven Laserbehandlung mittels optischer Kurzkohärenz-Reflektometrie. ) Describe the measurement of the central corneal thickness during refractive laser treatment by optical low coherence reflectometry. Auch die Optische Kohärenz-Tomografie (OCT) ist zur Bestimmung der zentralen Hornhautdicke verwendet worden ( Also, the optical coherence tomography (OCT) has been used to determine the central corneal thickness ( ). ). In In US 7 154 111 US 7,154,111 ist die Bestimmung der zentralen Hornhautdicke mit einem nach dem Konfokalprinzip funktionierenden Detektor beschrieben. the determination of the central corneal thickness is described with a functioning after Konfokalprinzip detector. In In US 7 133 137 US 7,133,137 wird eine Anordnung angegeben, bei der die jeweilige Interferenz von Licht dreier Wellenlängen als Ausgangspunkt zur Bestimmung der zentralen Hornhautdicke benutzt wird. An arrangement is provided in which the respective interference light of three wavelengths is used as a starting point for determining the central corneal thickness.
  • Eine Bestimmung des Hornhautinnenradius ist mit diesen Methoden nicht möglich. A determination of the corneal inner radius is not possible with these methods. Um Informationen über die Form der Hornhaut zu bekommen ist es seit Anfang des 20. Jahrhundert die Spaltlampe als Standardgerät bekannt. To get information about the shape of the cornea is known as the default device since the early 20th century, the slit lamp. Dabei wird ein mittels eines Spaltes ein Lichtschnitt durch das Auge erzeugt, welcher seitlich betrachtet wird. Here, a light-section by means of a gap is created through the eye which is seen from the side. In diesem Lichtschnitt bildet sich auch die Hornhaut ab. In this light section also depicts the cornea. Als Weiterentwicklung der Spaltlampe können sogenannte Scheimpflugkameras bezeichnet werden wie sie z. As a further development of the slit lamp called Scheimpflug cameras can be designated as such. B. in B. DE 299 13 601 U1 DE 299 13 601 U1 , . DE 299 13 602 U1 DE 299 13 602 U1 , . DE 299 13 603 U1 DE 299 13 603 U1 und and US 7 264 355 US 7,264,355 beschrieben sind. are described. Durch Auswertung der aufgenommenen Schnittbilder lassen sich prinzipiell Informationen über die Hornhautkrümmung gewinnen. By evaluating the recorded sectional images can in principle be information on the corneal curvature win. Allerdings würden dazu laterale Schnittbilder mit extrem hohen Ortsauflösungen benötigen, da die aus den Krümmungen resultierenden axialem Lageänderungen marginal sind. However, lateral sectional images with extremely high spatial resolutions would need to because the results from the curvature axial position changes are marginal.
  • Deshalb ist in dem bekannten Gerät OrbScan (Orbtec, Bausch & Lomb, Rochester) ein Keratometer mit Placido-Scheibe mit einer Spaltlampe kombiniert. Therefore, in the known apparatus OrbScan (Orbtec, Bausch & Lomb, Rochester) is combined with a keratometer Placido disk with a slit lamp.
  • Es ist ebenfalls bekannt, ein Keratometer mit einem OCT-System zu kombinieren (z. B. It is also known to combine a keratometer with an OCT system (z. B. US 7 246 905 US 7,246,905 oder or WO 2005/077256 WO 2005/077256 ). ). Dabei wird das OCT benutzt um ein Schnittbild des Vorderabschnitts des Auges zu gewinnen, woraus sich Informationen über die Hornhautdicke und bei bekannter Krümmung der Hornhautvorderfläche prinzipiell auch über den Innenradius ableiten ließen. Here, the OCT is used to win a sectional view of the front portion of the eye, resulting in information about the corneal thickness and with a known curvature of the anterior corneal surface could in principle also be derived through the inner radius. Ein solches Gerät ist jedoch sehr aufwendig, und auch hier sind die Anforderungen an Ortsauflösung immens, um verwertbare Krümmungsänderungen messen zu können. However, such a device is very expensive, and also the requirements for spatial resolution are immense, to measure actionable curvature changes.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine einfache und genaue Methode zur Bestimmung des Hornhautinnenradius anzugeben. The invention is based on the object to eliminate the disadvantages of the prior art and to provide a simple and accurate method for determining the corneal inner radius.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung des Hornhautinnenradius, bei dem mindestens ein Muster bekannter Geometrie auf die Hornhaut projiziert wird und das jeweils von der Hornhautvorderseite und der Hornhautrückseite reflektierte Licht analysiert wird. This object is inventively achieved by a method for determining the corneal inner radius at which at least one pattern of known geometry is projected onto the cornea and the light reflected from each of the front of the cornea and the cornea back is analyzed.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn das von der Hornhautvorderseite und der Hornhautrückseite reflektierte Licht zur Interferenz gebracht wird und das entstehende Interferenzmuster ausgewertet wird. An advantageous embodiment of the invention arises when the light reflected from the front of the cornea and the cornea back is caused to interfere and the resulting interference pattern is evaluated.
  • Eine andere vorteilhafte Lösung besteht darin, das von der Hornhautvorderseite und der Hornhautrückseite reflektierte Licht geometrisch auszuwerten. Another advantageous solution is to evaluate the light reflected from the front of the cornea and the cornea back geometrically. Dabei kann diese geometrische Auswertung erfindungsgemäß durch Anpassung der Intensitäten der Vorderseiten- und Rückseitenreflexe mittels polarisationsoptischer Mittel erfolgen. In this case, this geometric analysis can be carried out according to the invention by adjusting the intensities of the front and back surface reflections by means of polarization-optical means. Eine andere vorteilhafte Lösung ergibt sich, wenn diese Reflexe mit einer Bildaufnahmeeinheit mit einem hohen Dynamikumfang aufgezeichnet werden. Another advantageous solution is obtained when these reflexes are recorded with an image recording unit with a high dynamic range.
  • Eine erste erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung des Hornhautinnenradius besteht aus einer Lichtquelle mit einer Kohärenzlänge von größer 2 mm, bevorzugt im Bereich von 2 bis 6 mm, einer Einheit zur Erzeugung eines Musters bekannter Geometrie, einer Abbildungsoptik, welche das Testmuster auf die Hornhaut abbildet, einer Aufnahmeoptik, einer Bildaufzeichnungseinheit und einer Bildauswerteeinheit. A first inventive arrangement for carrying out the method for determining the corneal inner radius consists of a light source with a coherence length of greater than 2 mm, preferably in the range of 2 to 6 mm, a unit for generating a pattern of known geometry, an imaging optical system which the test pattern on the maps cornea, a recording optics, an image recording unit and an image evaluation.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Bildauswerteeinheit zur Analyse des von der Hornhautvorderseite reflektierten Lichtes und zur Analyse des durch Interferenz des von der Vorder- und der Rückseite reflektierten Lichts entstehenden Interferenzmusters ausgebildet ist. It is advantageous if the image evaluation unit is designed to analyze the light reflected from the anterior corneal surface light and for analyzing the resulting interference by the reflected light from the front and the back light interference pattern.
  • Eine zweite erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung des Hornhautinnenradius besteht aus mindestens einer Lichtquelle, einer Einheit zur Erzeugung eines Musters bekannter Geometrie, mindestens einer Abbildungsoptik, welche das Testmuster auf die Hornhaut abbildet, einer Aufnahmeoptik, einer Bildaufzeichnungseinheit und einer Bildauswerteeinheit. A second inventive arrangement for carrying out the method for determining the corneal inner radius consists of at least a light source, a unit for generating a pattern of known geometry, at least one imaging optics, which images the test pattern onto the cornea, a photographing optical system, an image recording unit and an image evaluation unit.
  • Dabei kann es von Vorteil sein, wenn die Bildaufzeichnungseinheit über einen hohen Dynamikumfang verfügt. It may be advantageous if the image recording unit has a high dynamic range.
  • Alternativ kann erfindungsgemäß im Abbildungsstrahlengang mindestens ein Polarisator und im Aufnahmestrahlengang ein Analysator angeordnet sein. Alternatively, at least a polarizer and in the recording beam path, an analyzer according to the invention can be arranged in the imaging beam path.
  • Dabei kann das Muster bekannter Geometrie aus einer Struktur mehrerer Ringe in Form einer Placido-Scheibe oder aus diskreten Lichtquellen, hier bevorzugt VCSEL-Quellen mit einer Wellenlänge zwischen 650 und 1550 nm, bestehen. Here, the pattern of known geometry of a structure of multiple rings in the form of a Placido disk or from discrete light sources, here preferably VCSEL sources are composed of wavelength 650-1550 nm.
  • Bei dem Verfahren zur Bestimmung des Hornhautinnenradius unter Nutzung der Interferenz kann es von Vorteil sein, wenn das Interferenzmuster für mehrere Phasenlagen ausgewertet wird, die durch Variation der Wellenlänge der Lichtquellen während mehrerer Messungen erzielt werden. In the method for determining the corneal inner radius using the interference, it may be advantageous when the interference pattern for a plurality of phase positions is evaluated to be achieved by varying the wavelength of the light sources for several measurements.
  • Ein anderes vorteilhaftes Verfahren zur Bestimmung des Hornhautinnenradius ergibt sich wenn die Wellenlänge der verwendeten Lichtquellen während einer Messung schnell variiert wird, um bei der geometrischen Auswertung unerwünschte interferometrische Signalanteile zu unterdrücken. Another advantageous method for determining the corneal inner radius is obtained when the wavelength of light sources used will vary rapidly during a measurement in order to suppress unwanted signal components at the geometric interferometric evaluation.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren näher erläutert. The invention is explained below with reference to the schematic figures.
  • Es zeigen: Show it:
  • 1 1 : einen ersten Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung A first basic structure of an arrangement according to the invention
  • 2 2 : einen zweiten Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung : A second basic structure of an arrangement according to the invention
  • 3 3 : Einzelheiten des zweiten Grundaufbaus : Details of the second basic structure
  • 4a 4a bis d: verschiedene Varianten von Polarisator/Analysator-Kombinationen des zweiten Grundaufbaus to d: different variants of polarizer / analyzer combinations of the second basic structure
  • 5 5 : eine Variante des zweiten Grundaufbaus mit drehbarem Analysator A variant of the second basic structure with rotating analyzer
  • 6 6 : eine zweite Variante des zweiten Grundaufbaus : A second variant of the second basic structure
  • 7 7 : eine zweite Ansicht der Anordnung aus : A second view of the assembly of 1 1 oder or 2 2
  • 8 8th : einen dritten Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung : A third basic structure of an arrangement according to the invention
  • 9a 9a und b: Kamerabilder der Reflexe von Hornhautvorder- und -rükseite and b: camera images of the reflections of anterior and posterior -rükseite
  • In In 1 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. a first embodiment of the invention is shown schematically. Sie zeigt die Hornhaut It shows the cornea 1 1 mit ihrer Vorderseite with its front 2 2 und Rückseite and back 3 3 und die Augenlinse and the eye lens 4 4 . , Das von einer hier punktförmig dargestellten Lichtquelle The light source illustrated by a point-like here 5 5 ausgehende Licht wird an der Hornhautvorderseite outgoing light at the anterior corneal surface 2 2 und der Hornhautrückseite and the cornea back 3 3 reflektiert, die entstehenden Reflexe reflected, the reflexes arising 6 6 (Vorderseitenreflex) und (Front side reflex) and 7 7 (Rückseitenreflex) werden von einer Kamera (Back-reflection) may be of a camera 8 8th aufgezeichnet und mit einer Auswerteeinheit recorded and with an evaluation unit 9 9 ausgewertet. evaluated. Eine Steuereinheit A control unit 10 10 steuert die Anordnung und den Messablauf. controls the arrangement and the measuring sequence.
  • Auf die Darstellung einer Abbildungsoptik zur Abbildung der Lichtquelle On the presentation of an imaging optical system for imaging the light source 5 5 auf die Hornhaut on the cornea 1 1 sowie einer Aufzeichnungsoptik zur Abbildung der Reflexe and a recording optical system for imaging the reflections 6 6 , . 7 7 auf die Kamera to the camera 8 8th wurde aus Gründen der Vereinfachung verzichtet, außerdem beispielhaft nur eine Lichtquelle has been omitted for reasons of simplicity, also by way of example only one light source 5 5 dargestellt, das Muster bekannter Geometrie wird entsprechend durch mehrere Lichtquellen illustrated, the pattern of known geometry is accordingly by a plurality of light sources 5 5 gebildet. educated.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren besteht jetzt darin, die Lichtquellen The inventive method now is to the light sources 5 5 auf die Hornhaut zu richten und die Abbildung der Reflexe be paid to the cornea and the mapping of the reflexes 6 6 , . 7 7 auf der Kamera on camera 8 8th zu analysieren. analyze.
  • Dazu können für die Vorderseitenreflexe These can be used for front reflexes 6 6 die im Stand der Technik bekannten Verfahren aus known in the prior art methods of US 6 692 126 US 6,692,126 , . US 6 575 573 US 6,575,573 , . US 7 246 905 US 7,246,905 oder or DD 251 497 DD 251 497 , auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird, genutzt werden. , The contents of which reference is hereby made, are used.
  • Bezüglich der Auswertung der Rückseitenreflexe To summarize the back reflexes 7 7 bedarf es weitergehender Überlegungen, welche aus dem Stand der Technik nicht bekannt sind. it requires any further considerations, which are not known from the prior art.
  • Wie aus as from 1 1 zu ersehen ist liegen Vorderseitenreflex As can be seen lying front Reflex 6 6 und Rückseitenreflex and back reflex 7 7 auf dem Kamerabild nahe beieinander. close to the camera image together. Da außerdem der Brechzahlsprung an der Hornhautvorderseite In addition, since the refractive index jump at the front of the cornea 2 2 sehr viel höher ist als an der Rückseite is much higher than at the back 3 3 ist der Vorderseitenreflex is the front Reflex 6 6 ca. 100x stärker als der Rückseitenreflex about 100 times stronger than the back Reflex 7 7 sind zusätzliche Maßnahmen notwendig um die Bilder der beiden Reflexe geometrisch auswerten zu können. Additional measures are necessary to evaluate geometrically the images of the two reflexes.
  • Eine erste Lösung für dieses Problem besteht darin, das Bild der Reflexe A first solution to this problem is the image of the reflections 6 6 , . 7 7 mit einer sehr hochdynamischen Kamera aufzuzeichnen, dh mit einer Dynamik von deutlich über 120:1, das heißt 7bit bis über 12bit, wobei ca. 1000:1 bzw. 10bit Dynamik bevorzugt werden. recorded at a very high dynamic camera, ie with a dynamic range of considerably more than 120: 1, that is to more than 7bit 12bit, with about 1000: 1 or 10 bit dynamics are preferred.
  • Beispiele für solche Kameras sind entweder CCD-Kameras mit einem Algorithmen zur Dynamikerweiterung oder hochdynamische CMOS-Kameras. Examples of such cameras are either CCD cameras with algorithms for dynamic expansion or high dynamic CMOS cameras. Damit lassen sich auch die sehr unterschiedlichen Helligkeiten der Vorderseitenreflexe Thus can the very different brightness of the front reflexes 6 6 und Rückseitenreflexe and back reflections 7 7 aufzeichnen und auswerten. record and evaluate. Für die Auswertung der Rückseitenreflexe For the evaluation of back reflections 7 7 können dabei die gleichen Methoden wie für die Vorderseitenreflexe possibility to use the same methods as for the front reflexes 6 6 benutzt werden. to be used.
  • Eine zweite sehr vorteilhafte Lösung für dieses Problem besteht darin, eine Anpassung der Intensitäten der Reflexe A second very advantageous solution to this problem is an adaptation of the intensities of the reflections 6 6 , . 7 7 mit polarisationsoptischen Mitteln zu erreichen. accessible by polarization-optical means. Dabei macht sich die Erfindung die Tatsache zu Nutze, dass Hornhaut doppelbrechende Eigenschaften aufweist. Here, the invention makes use of the fact that the cornea has birefringent properties. Dieser Effekt ist in der This effect is US 7 287 885 US 7,287,885 , auf deren kompletten Inhalt hiermit Bezug genommen wird, ausführlich beschrieben. , Reference is hereby made to the entire contents described in detail.
  • In In 2 2 sind in den Grundaufbau nach are as claimed in the basic structure of 1 1 Polarisatoren polarizers 11 11 zur Polarisierung des von den Lichtquellen for polarizing the light from the sources 5 5 kommenden Lichtes und ein Analysator coming light and an analyzer 12 12 vor der Kamera in front of the camera 8 8th eingefügt. inserted.
  • Dabei wird der Hornhautvorderseitenreflex Here, the anterior corneal reflex 6 6 polarisationsoptisch unterdrückt, um so eine Anpassung an die Intensität des Rückseitenreflexes optical polarization suppressed so as to adapt to the intensity of the back reflection 7 7 zu erreichen, was zu einer einfacheren Auswertbarkeit der durch die Kamera to achieve what an easier readability by the camera 8 8th gewonnenen Bilder führt. Images obtained leads. Die Grundlagen für diese Polarisationsunterdrückung werden im Folgenden näher erläutert. The basis for this polarization suppression are explained in more detail below.
  • In In 2 2 wird eine Ebene zwischen dem auf die Hornhaut is a level between the cornea 1 1 einfallenden Strahl und dem von der Hornhautvorderseite incident beam and that of the anterior corneal surface 2 2 reflektierten Strahl aufgespannt, die Einfallsebene. reflected beam clamped, the plane of incidence. Eine zu dieser Ebene senkrechte Polarisationsrichtung wird als s-Polarisation und eine in der Ebene liegende Polarisation als p-Polarisation bezeichnet. An axis perpendicular to this plane polarization direction is referred to as s-polarization, and an in-plane polarization and p-polarization. Die Reflektion des von den Lichtquellen The reflection of the from the light sources 5 5 emittierten Strahls an der Hornhaut the emitted beam to the cornea 1 1 wird über die Fresnel-Gleichungen beschrieben. is described by the Fresnel equations. Ist die Polarisation des einfallenden Strahls eine reine s- bzw. p-Polarisation, so wird der Polarisationszustand bei der Reflektion nicht verändert. If the polarization of the incident beam a pure S or P polarization, the polarization state is not changed during the reflection.
  • Wird nun die Polarisation der einfallenden Welle rotationssymmetrisch in Radial- bzw. in Azimutalrichtung durch einen entsprechenden Polarisator Now, if the polarization of the incident wave rotationally symmetrical in radial and in the azimuthal direction by a corresponding polarizer 11 11 so eingestellt, dass der Polarisationszustand durch die Cornea geändert werden kann, so kann der Reflex adjusted so that the polarization state through the cornea can be changed, the reflex can 6 6 von der Hornhautvorderseite from the front of the cornea 2 2 durch einen zur Polarisation des einfallenden Strahles senkrechten Analysator by a plane perpendicular to the polarization of the incident beam analyzer 12 12 vollständig unterdrückt werden, während Reflex be completely suppressed, while Reflex 7 7 detektierbar bleibt. remains detectable. Die in In the 2 2 dargestellten Polarisatoren können aus einem ringförmigen Anregungspolarisator Polarizers shown can consist of a ring-shaped excitation polarizer 11 11 und einem kreisförmigen Analysator (Detektionspolarisator) and a circular analyzer (Detektionspolarisator) 12 12 bestehen. consist. Der Anregungs- und der Detektionspolarisator The excitation and the Detektionspolarisator 11 11 , . 12 12 können dabei als unabhängige Bauelemente ( possibility (as independent components 3 3 ) oder als ein zusammengesetzter Polarisator ausgeführt sein. be carried out), or as a composite polarizer. ( ( 4a 4a bis to 4d 4d ) Eine weitere technische Ausgestaltungsmöglichkeit ist in ) A further technical refinement option is 4b 4b dargestellt. shown. Verwendet man dieses Element, so werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere Bilder mit jeweils gedrehtem Analysator Using this element, they are in the novel process multiple images, each with twisted analyzer 12 12 ausgenommen und zu einem annähernd Polarisationsrotationssymmetrischen Bild zusammengesetzt, welches dann ausgewertet wird. excluded and assembled to form an approximately rotationally symmetrical polarization image, which is then evaluated. Soll auf eine Einheit zum Drehen des Analysators Should a unit for rotating the analyzer 12 12 verzichten werden ist es auch möglich, wie in will waive it is also possible, as in 4c 4c dargestellt einen aus z. shown one from z. B. B. 16 16 linearen Polarisatoren zusammengesetzten Polarisator/Analysator zu verwenden. to use composite linear polarizers polarizer / analyzer.
  • Um in diesem Fall einen Crosstalk zwischen benachbarten Polarisatoren durch Bildfehler in der Abbildungsoptik zu vermeiden sind die Kanten der Polarisatoren vorteilhafterweise geschwärzt. To avoid in this case, a crosstalk between adjacent polarizers by aberrations in the imaging optics, the edges of the polarizers are blackened advantageously.
  • Durch die in By in 4a 4a bis to 4c 4c dargestellten Polarisatorenanordnungen Polarisatorenanordnungen shown 11 11 , . 12 12 wird erreicht, dass die Polarisation der einfallenden Lichtwelle bei der Reflexion an der Hornhautvorderseite it is achieved that the polarization of the incident light wave upon reflection at the front of the cornea 2 2 nicht verändert wird und sich mit einem zur Anregungspolaristion senkrechtem Detektionspolarisator is not changed and with a vertical for excitation polarization division Detektionspolarisator 12 12 nahezu vollständig unterdrücken lässt. can almost completely suppress. Das Licht welches in die Hornhaut The light which in the cornea 1 1 eintritt und an der Rückfläche occurs and on the back surface 3 3 reflektiert wird hat dagegen durch die Doppelbrechnung einen geänderten Polarisationszustand und wird demzufolge vom Detektionspolarisator is reflected by the other hand, has a birefringence changed polarization state and is consequently of Detektionspolarisator 12 12 nicht vollständig unterdrückt. not completely suppressed. So ist es möglich das Intensitätsverhältnis von Hornhautrückseitenreflex So it is possible the intensity ratio of corneal reflex back 7 7 und Hornhautvorderseitenreflex and anterior corneal reflex 6 6 im Kamerabild in the camera image 8 8th deutlich zu erhöhen. to increase significantly.
  • Dabei sind zwei Optimierungszustände möglich. Two optimization states are possible.
  • Zum einen kann versucht werden mit einer Anordnung nach On the one hand can be attempted with an arrangement according 3 3 , . 4a 4a und and 4c 4c den Hornhautvorderseitenreflex the anterior corneal reflex 6 6 vollständig zu unterdrücken. to completely suppress. Dazu wird eine rotationssymmetrische s- bzw. p-Polarisation eingestrahlt. To a rotationally symmetrical s- and p-polarization is irradiated. Durch diese Polarisationssymmetrie in Azimutal- bzw. Radialrichtung kann aber die Formdoppelbrechung der Hornhaut By this polarization symmetry in azimuthal and radial direction but may take the form birefringence of the cornea 1 1 nicht ausgenutzt werden, da ihr Koordinatensystem auch in Azimutal- bzw. Radialrichtung ausgerichtet ist. are not exploited, as their coordinate system is aligned in azimuth and radial direction. Aus diesem Grund kann die Formdoppelbrechung den Polarisationszustand nicht verändern und es wird auch der Hornhautrückseitenreflex For this reason, the shape birefringence can not change the polarization state and it is also the cornea back Reflex 7 7 stark unterdrückt. greatly suppressed. Durch die Restdoppelbrechung gibt es aber eine geringfügige Polarisationsveränderung beim Durchgang durch die Hornhaut By the residual birefringence but there is a slight change in polarization as it passes through the cornea 1 1 und der Rückseitenreflex and the back-reflection 7 7 wird nicht vollständig unterdrückt. is not completely suppressed. Der Grad der Unterdrückung hängt aber von der Stärke und der Ausrichtung der Restdoppelbrechung ab, die für jede Stelle der Hornhaut but the degree of reduction depends on the strength and direction of residual birefringence that for each point of the cornea 1 1 und für jeden Menschen unterschiedlich sein kann. can be different and for every person. Aus diesem Grund ist es unter Umständen besser den Aufbau nach For this reason, it is better to build under circumstances 4b 4b zu verwenden, weil bei diesem Aufbau durch Drehen der Polarisationsfilterkombination to use because in this configuration by rotating the polarization filter combination 11 11 , . 12 12 jede Polarisationsachslage vermessen werden kann. each polarization Sachs position can be measured.
  • Bei der zweiten Optimierung versucht man dagegen nicht den Forderseitenreflex In the second optimization one, however not tried the Forderseitenreflex 6 6 vollständig zu unterdrücken, sondern den Rückseitenreflex completely suppress, but the back-reflection 7 7 minimal zu unterdrücken. to suppress minimal. Eine Polarisationsfilterkombination die dieser Optimierung entspricht ist in A polarizing filter combination, this optimization is equivalent in 4d 4d dargestellt. shown. Bei diesem Aufbau wird der Durchmesser des durch die Lichtquellen In this structure, the diameter of the by the light sources is 5 5 gebildeten Musters so eingestellt, das der mittlere Phasenhub durch die Doppelbrechung in der Hornhaut Pattern formed adjusted so that the average phase shift by the birefringence in the cornea 1 1 bei einem mittleren Auge in den beiden Polarisationsrichtungen beim zweimaligen Durchgang durch die Hornhaut with a mean eye in the two directions of polarization in the two-time passage through the cornea 1 1 zirka λ/2 beträgt und so der Rückseitenreflex approximately λ / 2 and so the rear side reflex 7 7 der Hornhaut fast ungeschwächt durch den Detektionspolarisator the cornea almost unabated through the Detektionspolarisator 12 12 treten kann. can occur. In diesem Fall wird ebenfalls durch die Fresnel-Formeln beschrieben, wie stark die Polarisation an der Vorderseite In this case, it is also described by the Fresnel formulas, how much the polarization at the front 2 2 der Hornhaut the cornea 1 1 bei der Reflexion geändert wird. is changed upon reflection.
  • Durch die Reflexion an der Vorderseite By the reflection at the front 2 2 der Hornhaut the cornea 1 1 wird die Polarisation einer einfallenden Welle geändert, wenn nicht rein s- bzw. p-polarisiert eingestrahlt wird. the polarization of an incident wave is changed when not, or p-polarized purely s- is irradiated. Da die Reflexion an einem optisch dichteren Medium mit sehr schwacher Absorption erfolgt, ist der Phasenunterschied der Reflektierten s- und p-Komponente immer 0 (bzw. 180° für Einfallswinkel über dem Brewsterwinkel). Since the reflection is performed on an optically denser medium with very weak absorption, the phase difference is the reflected s- and p-component is always 0 (or 180 ° for the angle of incidence to the Brewster angle).
  • Damit ist die reflektierte Welle linear polarisiert, hat aber durch die unterschiedlichen Reflexionskoeffizienten in s- und p-Polarisation eine in Bezug zur Anregungspolarisation geänderte Polarisationsrichtung. Thus, the reflected wave is linearly polarized, but has a changed with respect to the excitation polarization direction of polarization due to the different reflection coefficients in s- and p-polarization. In diesem Fall kann in der Anordnung nach In this case, in the arrangement according to 4b 4b oder or 4d 4d die Ausrichtung der Detektionspolarisatoren the orientation of the Detektionspolarisatoren 12 12 so eingestellt werden, dass der Hornhautvorderseitenreflex be adjusted so that the anterior corneal reflex 6 6 auch bei einer sp-Mischpolarisation vollständig unterdrückt wird. is completely suppressed even when a sp mixed polarization.
  • Eine weitere bevorzugte Variante ist in A further preferred variant is in 5 5 dargestellt. shown. Hier wird von Here is of 6 6 punktförmigen Lichtquellen point light sources 5 5 (nicht dargestellt) ausgegangen, wobei jeder Lichtquelle (Not shown) is assumed, wherein each light source 5 5 ein linearer Polarisator a linear polarizer 11 11 in 45° sp-Mischrichtung vorgeschaltet ist, in Kombination mit einem linearen drehbaren Detektionspolarisator is upstream in 45 ° sp mixing direction, in combination with a linear rotatable Detektionspolarisator 12 12 . , Es werden mehrere Aufnahmen mit unterschiedlichen Detektorpolarisationen aufgezeichnet und zu einem resultierenden Bild zusammengesetzt. Are recorded several shots with different polarizations and detector combined to form a resulting image.
  • Dabei wird die Polarisation zwischen Anregungspolarisator Here, the polarization between excitation polarizer 11 11 und Detektionspolarisator and Detektionspolarisator 12 12 nicht unter 90° zueinander eingestellt, sondern unter einem Winkel, der genau so groß ist, dass der Hornhautvorderseitenreflex not adjusted to each other at 90 °, but rather at an angle which is just as large that the anterior corneal reflex 6 6 vollständig unterdrückt wird. is completely suppressed.
  • Bei allen oben genannten Ausführungen, bei denen Orientierungen von Polarisatoren In all the above embodiments in which orientations of polarizers 11 11 oder Analysatoren or analyzers 12 12 variiert werden, um verschiedene Hornhaut-Regionen zu vermessen, wird bevorzugt eine Filmsequenz mit einer Kamera be varied to measure different corneal regions is preferably a movie with a camera 8 8th (insbesondere CMOS-Kamera) aufgenommen und nachfolgend in der Auswerteeinheit (Especially CMOS camera) was added and subsequently in the evaluation unit 9 9 ausgewertet. evaluated.
  • Statt analysierende Polarisatoren in ihren Orientierungen zu verändern, können auch feststehende Polarisatoren in Kombination mit drehbaren Wellenplatten oder Polarisationsrotatoren verwendet werden. Instead of analyzing polarizers to change their orientations and fixed polarizers can be used in combination with rotary shaft plates or polarization rotators. Damit ist eine Anordnung realisierbar, bei der nur ein Polarisator für Anregung und Detektion genutzt wird. Thus, an arrangement can be implemented in which only a polarizer for excitation and detection is used.
  • Alternativ zu drehbaren Polarisatoren, Wellenplatten oder Rotatoren können auch Sensorarrays verwendet werden, bei dem benachbarte Pixel mit verschiedenen Mikro-Analysatoren verschiedener Orientierung versehen sind Solche Sensorenarrays sind für eine andere Anwendung im Vortrag [6844A-43] auf der Photonics West 2008 San Jose, CA, USA gezeigt worden: A polarization measurement method for the quantification of retardation in optic nerve fiber layer, Yasufumi Fukuma, Topcon Medical Systems, Inc.; As an alternative to rotating polarizers, wave plates or rotators and sensor arrays can be used are provided in which adjacent pixels with different micro-analyzers different orientations Such sensors arrays for another application in the lecture [6844A-43] at the Photonics West 2008 San Jose, CA USA has shown: A polarization measurement method for the quantification of retardation in optic nerve fiber layer, Yasufumi Fukuma, Topcon Medical Systems, Inc .; Yoshio Okazaki, Takashi Shioiri, Topcon Corp. Yoshio Okazaki, Takashi Shioiri, Topcon Corp. (Japan); (Japan); Yukio Iida, Komazawa Univ. Yukio Iida, Komazawa Univ. (Japan); (Japan); Hisao Kikuta, Osaka Prefecture Univ. Hisao Kikuta, Osaka Prefecture Univ. (Japan); (Japan); Kazuhiko Ohnuma, Chiba Univ. Kazuhiko Ohnuma, Chiba Univ. (Japan)). (Japan)).
  • Die Variation von Polarisationsrichtungen, auch ortsaufgelöst oder radialsymmetrisch, kann auch mittels programmierbarer Flüssigkristallmodulatoren erfolgen, insbesondere streuarmen twisted-nematic LC-Arrays, wie sie im Stand der Technik bekannt sind (z. B. in The variation of polarization directions, also in a spatially resolved or radially symmetrical, can also be effected by means of programmable liquid crystal modulators, in particular low-leakage twisted-nematic LC-arrays, such as are known in the art (eg. B. ). ).
  • Bei Verwendung eines Lasers, welcher selbst polarisiertes Licht erzeugt, wie z. When using a laser, which itself generates polarized light such. B. ein Fabry-Perot-Lasers, kann auf die Verwendung eines Polarisators verzichtet werden. As a Fabry-Perot laser can be dispensed with the use of a polarizer. 6 6 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach shows a modification of the arrangement according 2 2 . , Hier sind Polarisator Here are polarizer 11 11 und Analysator and analyzer 12 12 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, was die in arranged in a common plane, which in the 4a 4a bis to 4d 4d gezeigte Integration vereinfacht. Integration shown simplified. Außerdem weist diese Anordnung Blenden In addition, this arrangement aperture 13 13 für die Lichtquellen for the light sources 5 5 auf, welche der korrekten Einstellung des Abstandes zwischen Messanordnung und zu vermessendem Auge dienen. on, which serve for the correct adjustment of the distance between the measuring arrangement and vermessendem eye. Zur exakten Einstellung wird die Anordnung solange an das Auge herangeführt, bis der Reflex an der Cornea gerade noch sichtbar ist. For precise setting of the arrangement is as long as introduced to the eye until the reflex on the cornea is just visible.
  • Alternativ kann diese Einstellung auch durch „Scharfstellen" der Vorderseitenreflexe Alternatively, this setting can also be "focusing" the front reflexes 6 6 auf der Kamera on camera 8 8th realisiert werden. will be realized.
  • Um Messfehler durch Patientenbewegung zu minimieren werden Messzeiten von unter 50 ms bevorzugt. In order to minimize measurement errors due to patient motion measurement times are preferably less than 50 ms.
  • 7 7 zeigt eine bevorzugte Anordnung der Lichtquellen shows a preferred arrangement of the light sources 5 5 (in Achsrichtung des Auges gesehen) in Form eines regelmäßigen Sechsecks. (As seen in the axial direction of the eye) in the form of a regular hexagon. Als Lichtquellen kommen bevorzugt VCSEL-Quellen zum Einsatz (VCSEL = Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser), z. The light sources preferably come VCSEL sources for use (VCSEL = Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser), for example. B. ADNV-6340 von Avago Technologies, San Jose, CA, USA). B. ADNV-6340 Avago Technologies, San Jose, CA, USA). Mit Hilfe weiterer Lichtquellen With the help of other light sources 5' 5 ' mit anderen radialen Abständen zur optischen Achse können zusätzlich radiale Veränderungen der Krümmungsradien, z. with different radial distances from the optical axis, in addition, radial variations of the radii of curvature, z. B. die Aspherizität der Fläche bestimmt werden. For example, the asphericity of the surface are determined.
  • 8 8th zeigt einen dritten Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung. shows a third basic structure of an arrangement according to the invention. Das Licht einer Lichtquelle The light from a light source 5 5 , die hier bevorzugt ein Halbleiterlaser mit einer Kohärenzlänge zwischen 2 und 6 mm ist (z. B. HL 6711 der Fa. Hitachi) wird über eine Abbildungsoptik , Which is preferably a semiconductor laser with a coherence length between 2 and 6 mm is herein (eg. As HL 6711 of Messrs. Hitachi) is an optical imaging system 14 14 kollimiert auf die Hornhaut collimated onto the cornea 1 1 gerichtet, das von der Hornhautvorderseite directed that from the front of the cornea 2 2 und der Hornhautrückseite and the cornea back 3 3 reflektierte Licht wird mittels eines teildurchlässigen Spiegels reflected light by means of a partially transmitting mirror 15 15 und einer Aufzeichnungsoptik and a recording optics 16 16 auf die Kamera to the camera 8 8th abgebildet. displayed. Dabei ist die Kohärenzlänge der Lichtquelle It is the coherence length of the light source 5 5 so gewählt, dass das von der Hornhautvorderseite chosen so that the anterior corneal surface 2 2 und der Hornhautrückseite and the cornea back 3 3 reflektierte Licht miteinander interferiert, was auf der Kamera reflected light interferes with each other, on the camera 8 8th zu einem Interferogramm to an interferogram 17 17 führt. leads. Dabei lassen sich aus den Interferenzstreifen (auch bekannt als „Newtonsche Ringe") mit bekannten Methoden der optischen Prüftechnik Informationen über die Abweichung der Krümmung zwischen Hornhautvorderseite Here, let out of the interference fringes (also known as "Newton's rings") with known methods of testing the optical information on the deviation of the curvature between the anterior corneal surface 2 2 und Hornhautrückseite and corneal back 3 3 bestimmen. determine. Vorteilhaft ist hierbei besonders die Verstärkung des Rückreflexsignals durch die Interferenz: Die resultierenden Interferenzstreifen haben einen deutlich erhöhten Kontrast gegenüber dem Frontreflexsignal von bis zu 1:5, statt des üblichen Intensitätskontrastes von ca. 1:120. this is particularly advantageous in the gain of the return reflection signal by the interference: The resulting interference fringes have a significantly increased contrast relative to the front reflective signal of up to 1: 5, instead of the usual contrast intensity of about 1: 120th
  • Die Krümmung der Hornhautvorderseite The curvature of the anterior corneal surface 2 2 lässt sich auch in bekannter Art und Weise aus der Helligkeitsverteilung der Einhüllenden der Lichtverteilung des Interferogramms can also in a known manner from the brightness distribution of the envelope of the light distribution of the interferogram 17 17 (räumliche Verteilung des Betrags der Interferenzmaxima) bestimmen. determine (spatial distribution of the amount of interference maxima).
  • Zusätzlich kann auch eine zweite Lichtquelle In addition, also a second light source 18 18 kürzerer Kohärenzlänge (z. B. eine Super-Luminiszenz-Diode SLD) mittels eines Kopplers shorter coherence length (for. example, a super-luminescent diode SLD) by means of a coupler 19 19 mit dem Strahlengang von der ersten Lichtquelle with the beam path of the first light source 5 5 vereinigt werden, um die Frontseitenkrümmung mit Unterdrückung der Interferenzeffekte durch die Rückseite, separat vermessen zu können. are combined to the front curvature with suppression of interference effects, can be measured separately by the back. Aus der von der Kamera From the from the camera 8 8th aufgezeichneten Helligkeitsverteilung recorded brightness distribution 20 20 der Reflektion des Lichtes der zweiten Lichtquelle the reflection of the light of the second light source 18 18 an der Hornhautvorderseite at the front of the cornea 2 2 lässt sich mit üblichen Mitteln die Krümmung der Vorderseite can be the curvature of the front by conventional means 2 2 bestimmen. determine. Aus dieser Krümmung und der ebenfalls bestimmten räumlichen Abweichung der Krümmung zwischen Vorder- und Rückseite der Hornhaut From this curvature and also certain spatial deviation in curvature between the front and back of the cornea 1 1 kann dann der Radius der Hornhautrückseite then the radius of the cornea back 3 3 einfach berechnet werden. be easily calculated.
  • In einer anderen Ausführung lässt sich natürlich die Krümmung der Hornhautvorderseite In another embodiment, of course, the curvature of the anterior corneal surface can 2 2 auch mit einem der weiter oben beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik bestimmen um dann zusammen mit der interferometrisch bestimmten Krümmungsabweichung auf den Radius der Hornhautrückseite with one of the processes described above according to the prior art then determine, together with the interferometrically determined deviation curvature to the radius of the cornea back 3 3 zu schließen. close.
  • Die Kohärenzlänge von 2 bis 6 mm der Lichtquelle The coherence length of 2 to 6 mm of the light source 5 5 bei diesem Ausführungsbeispiel ist dabei so bestimmt worden, dass sie größer oder gleich der doppelten optischen Dicke der dicksten Hornhäute ist (2·650 μm·n Hornhaut mit n Hornhaut = 1.38), aber kleiner ist als ca. die doppelte optische Distanz zu anderen Vorderkammerstrukturen wie z. in this embodiment has been determined in this case so that it is greater than or equal to twice the optical thickness of the thickest corneas (2 x 650 microns · n cornea with n cornea = 1:38), but is smaller than approximately twice the optical distance to other anterior chamber structures such. B. der Kristalllinse (2·2.5 mm·n aqueous mit n aqueous = 1.34). For example, the crystalline lens (2 x 2.5 mm x n with n Aqueous Aqueous = 1:34). Damit ist sicher verhindert, dass Interferenzen an tiefer gelegenen Strukturen des Auges wie z. This ensures prevents interference to the deeper structures of the eye such. B. der Augenlinse das Ergebnis verfälschen. As the eye lens falsify the result.
  • Die The 9a 9a und and 9b 9b zeigen Ausschnitte aus Kamerabildern der Anordnung nach show details from camera images of the arrangement according 1 1 oder or 2 2 für jeweils eine Lichtquelle for each of a light source 5 5 . , Der große Lichtfleck The large light spot 21 21 ist der deutlich hellere und größere Vorderseitenreflex is significantly brighter and larger front Reflex 6 6 , der kleinere Lichtfleck And the smaller light spot 22 22 der Rückseitenreflex the back-reflection 7 7 . , In In 9a 9a sind diese geometrisch ausreichend getrennt und können somit gut ausgewertet werden. these are geometrically sufficiently separated and can be well evaluated. In In 9b 9b liegen die beiden Reflexe are the two reflexes 6 6 und and 7 7 so nahe beieinander, dass eine Auswertung nur schwer möglich ist. so close together that an evaluation is difficult. Hier hat sich gezeigt, dass durch Ausnutzung der Interferenz auch in diesem Fall brauchbare Messergebnisse erhalten werden können. Here it has been found that useful results can be obtained by utilizing the interference in this case. Ist die Kohärenzlänge der Lichtquelle Is the coherence length of the light source 5 5 wie bei der Anordnung nach as in the arrangement according to 8 8th im Bereich von 2 bis 6 mm interferieren Vorderseiten- und Rückseitenreflex miteinander. in the range of 2 to 6 mm interfere front and rear reflex each other. Dabei hängt es von der optischen Weglänge der Hornhautdicke an der Messstelle ab, ob sich eher konstruktive (verstärkende) oder destruktive (auslöschende) Interferenz ergibt. It depends on the optical path length of the corneal thickness at the measuring point whether more constructive (reinforcing) or destructive (destructive) interference results. In In 9b 9b ist destruktive Interferenz dargestellt, dh der Rückseitenreflex destructive interference is shown, ie the rear reflex 7 7 löscht einen Teil des Lichtflecks deletes a portion of the light spot 21 21 des Vorderseitenreflexes the front side reflex 6 6 aus. out. Durch geringe Variation der Wellenlänge der Lichtquelle By slight variation of the wavelength of the light source 5 5 , was bei einer VCSEL-Quelle beispielsweise durch Variation des Stromes oder der Temperatur realisiert werden kann, lassen sich nacheinander diese beiden Interferenzzustände einstellen und so die Position des Rückseitenreflexes trotz räumlicher Überlagerung mit hoher Genauigkeit bestimmen. , Which can be realized at a VCSEL source, for example, by varying the current or the temperature, one after the other, these two interference conditions can be set and thus determine the position of the rear reflex despite spatial superposition with high accuracy. Aus den geometrischen Örtern von Vorderseiten- und Rückseitenreflex From the geometric loci of front and rear reflex 6 6 , . 7 7 lassen sich wie beschrieben die Krümmungen bzw. Radien der Hornhautvorderseite can be described as the curvatures or radii of the anterior corneal surface described 2 2 und Hornhautrückseite and corneal back 3 3 berechnen. to calculate.
  • Die Erfindung ist beispielhaft für ein bekanntes Muster aus diskreten Lichtquellen The invention is exemplary of a known pattern of discrete light sources 5 5 beschrieben worden. been described. Alternativ lassen sich natürlich auch ringförmige Lichtquellen wie die klassische Placido-Scheibe oder auch andere Punkt- oder Streckenmuster für das erfindungsgemäße Verfahren nutzen. Alternatively, can also ring-shaped light sources such as the classic Placido disk or other point or distributed pattern for the method to use. Dabei ist es günstig, wenn die Muster scharf begrenzte Leuchtflächen aufweisen, um die Trennung von Vorderseiten- und Rückseitenreflex zu erleichtern. It is advantageous if the pattern having sharply defined illuminated areas to facilitate the separation of the front and rear reflex.
  • Durch Verwendung mehrerer solcher Ringlichtquellen oder ringförmig angeordneter Punktlichtquellen kann nicht nur eine Keratometrie der Hornhautvorder- und rückseite durchgeführt werden, sondern auch die Bestimmung höhere Deformationsordnungen (Aspherizität usw.) bis hin zu Topographien der Hornhautvorder- und rückseite. By using a plurality of such light sources ring or annularly arranged point light sources is not only one of the anterior and posterior keratometry back can be carried out, but also the determination higher deformation magnitude (asphericity, etc.) to topographies of the anterior and posterior back.
  • 1 1
    Hornhaut cornea
    2 2
    Hornhautvorderseite Anterior corneal surface
    3 3
    Hornhautrückseite Corneal back
    4 4
    Kristalllinse crystal lens
    5 und 5' 5 and 5 '
    Lichtquelle light source
    6 6
    Hornhautvorderseitenreflex Anterior corneal reflex
    7 7
    Hornhautrückseitenreflex Corneal reflex back
    8 8th
    Kamera (einschließlich Optik) Camera (including optics)
    9 9
    Auswerteeinheit evaluation
    10 10
    Steuereinheit control unit
    11 11
    Polarisator polarizer
    12 12
    Analysator analyzer
    13 13
    Blende cover
    14 14
    Abbildungsoptik imaging optics
    15 15
    Teildurchlässiger Spiegel The partly transparent mirror
    16 16
    Aufzeichnungsoptik recording optics
    17 17
    Interferogramm interferogram
    18 18
    SLD SLD
    19 19
    Koppler coupler
    20 20
    Helligkeitsverteilung brightness distribution
    21 21
    Lichtfleck Vorderseitenreflex Spot front Reflex
    22 22
    Lichtfleck Rückseitenreflex Spot back Reflex
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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    • - T. Brixner et al „Femtosecond polarization pulse shaping"; Optics Letters Vol 26, 2001, S. 557 [0056] - T. Brixner et al "Femtosecond pulse shaping polarization", Optics Letters Vol 26, 2001, p 557 [0056]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Bestimmung des Hornhautinnenradius, bei dem mindestens ein Muster bekannter Geometrie auf die Hornhaut projiziert wird und das von der Hornhautrückseite und bevorzugt von der Hornhautvorderseite reflektierte Licht analysiert wird. Method for determining the corneal inner radius, in which a pattern of known geometry is projected onto the cornea at least and the light reflected from the cornea back and preferably from the anterior corneal surface is analyzed.
  2. Verfahren zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das von der Hornhautvorderseite und der Hornhautrückseite reflektierte Licht zur Interferenz gebracht wird und das entstehende Interferenzmuster ausgewertet wird. Method for determining the corneal inner radius of claim 1, characterized in that the light reflected from the front of the cornea and the cornea back is caused to interfere and the resulting interference pattern is evaluated.
  3. Verfahren zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das von Hornhautrückseite bzw. Hornhautvorderseite reflektierte Licht geometrisch ausgewertet wird. Method for determining the corneal inner radius of claim 1, characterized in that the light reflected by the cornea back or front of the cornea is evaluated geometrically.
  4. Verfahren zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass diese geometrische Auswertung unter Anpassung der Intensitäten der Hornhautvorderseiten- und -rückseitenreflexe mittels polarisationsoptischer Mittel erfolgt. Method for determining the corneal inner radius of claim 3, characterized in that this geometric analysis is carried out while adjusting the intensities of the Hornhautvorderseiten- and -rückseitenreflexe by polarization optical means.
  5. Verfahren zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Reflexe mit einer Bildaufnahmeeinheit mit einem hohen Dynamikumfang von bevorzugt 120 bis über 1000 aufgezeichnet werden. Method for determining the corneal inner radius according to claim 3, characterized in that the reflections with an image pickup unit with a high dynamic range of preferably 120 to be recorded on the 1000th
  6. Anordnung zur Bestimmung des Hornhautinnenradius insbesondere nach dem Verfahren nach Anspruch 2, bestehend aus einer Lichtquelle mit einer Kohärenzlänge größer 2 mm, bevorzugt im Bereich von 2 bis 6 mm, einer Einheit zur Erzeugung eines Musters bekannter Geometrie, einer Abbildungsoptik, welche das Testmuster auf die Hornhaut abbildet, einer Aufnahmeoptik, einer Bildaufzeichnungseinheit und einer Bildauswerteeinheit. Arrangement for determining the corneal inner radius in particular according to the method of claim 2, consisting of a light source with a coherence length greater than 2 mm, preferably in the range of 2 to 6 mm, a unit for generating a pattern of known geometry, an imaging optical system which the test pattern on the maps cornea, a recording optics, an image recording unit and an image evaluation.
  7. Anordnung zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Bildauswerteeinheit zur Analyse des von der Hornhautvorderseite reflektierten Lichtes und zur Analyse des durch Interferenz des von der Vorder- und der Rückseite reflektierten Lichts entstehenden Interferenzmusters ausgebildet ist. Arrangement for determining the corneal inner radius of claim 6, characterized in that the image evaluation unit is designed to analyze the light reflected from the anterior corneal surface light and for analyzing the resultant by interference of light reflected from the front and the back light interference pattern.
  8. Anordnung zur Bestimmung des Hornhautinnenradius insbesondere nach dem Verfahren nach Anspruch 3, bestehend aus mindestens einer Lichtquelle, einer Einheit zur Erzeugung eines Musters bekannter Geometrie, mindestens einer Abbildungsoptik, welche das Testmuster auf die Hornhaut abbildet, einer Aufnahmeoptik, einer Bildaufzeichnungseinheit und einer Bildauswerteeinheit. Arrangement for determining the corneal inner radius in particular according to the method of claim 3, comprising at least one light source, a unit for generating a pattern of known geometry, at least one imaging optics, which images the test pattern onto the cornea, a photographing optical system, an image recording unit and an image evaluation unit.
  9. Anordnung zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Bildaufzeichnungseinheit über einen hohen Dynamikumfang von bevorzugt 120 bis über 1000 verfügt. Arrangement for determining the corneal inner radius of claim 8, characterized in that the image recording unit via a high dynamic range of preferably 120 to features on the 1000th
  10. Anordnung zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass im Abbildungsstrahlengang mindestens ein Polarisator und im Aufnahmestrahlengang ein Analysator angeordnet ist. Arrangement for determining the corneal inner radius of claim 8, characterized in that an analyzer is arranged in the imaging beam path, at least one polarizer and in the recording beam path.
  11. Anordnung zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet dadurch, dass das Muster bekannter Geometrie aus einer Struktur mehrerer Ringe in Form einer Placido-Scheibe oder aus diskreten Lichtquellen besteht. Arrangement for determining the corneal inner radius of any of claims 6 to 10, characterized in that the pattern of known geometry consists of a structure of multiple rings in the form of a Placido Disk or of discrete light sources.
  12. Anordnung zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, dass als diskrete Lichtquellen VCSEL-Quellen bevorzugt mit einer Wellenlänge zwischen 650 und 1550 nm verwendet werden. Arrangement for determining the corneal inner radius of claim 11, characterized in that are used preferably with a wavelength of 650-1550 nm as discrete light sources VCSEL sources.
  13. Anordnung zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass die VCSEL-Quellen spektral durchstimmbar gestaltet sind. Arrangement for determining the corneal inner radius of claim 12, characterized in that the VCSEL sources are spectrally tunable designed.
  14. Verfahren zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass das Interferenzmuster für mehrere Phasenlagen ausgewertet wird, die durch Variation der Wellenlänge der Lichtquellen während mehrerer Messungen erzielt werden. Method for determining the corneal inner radius of claim 2, characterized in that the interference pattern for a plurality of phase positions is evaluated to be achieved by varying the wavelength of the light sources for several measurements.
  15. Verfahren zur Bestimmung des Hornhautinnenradius nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Wellenlänge der verwendeten Lichtquellen während einer Messung schnell variiert wird, um bei der geometrischen Auswertung unerwünschte interferometrische Signalanteile zu unterdrücken. Method for determining the corneal inner radius according to claim 3, characterized in that the wavelength of light sources used will vary rapidly during a measurement in order to suppress unwanted signal components at the geometric interferometric evaluation.
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