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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Augenchirurgie-Messsystem mit
einem Wellenfrontsensor und einer Abbildungsoptik. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Augenchirurgie-Messsystem
mit einem Wellenfrontsensor und einer Abbildungsoptik, welches durch
Bereitstellen eines hinreichend großen Abstandes zwischen
der Abbildungsoptik und eines zu untersuchenden Objekts für
eine Operation, insbesondere für eine Augenoperation, geeignet
ist.
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Aus
dem Stand der Technik sind Wellenfrontsensoren zum Charakterisieren
einer Form einer Wellenfront für Messlicht bekannt. Insbesondere
können solche Wellenfrontsensoren zum Vermessen von Abberationen
des menschlichen Auges unter Verwendung eines Hartmann-Shack-Sensors
verwendet werden, wie in J. Liang, B. Grimm, S. Goelz, J.
F. Bille, "Objektive measurement of wave aberrations of the
human eye with the use of a Hartmann-Shack wave-front sensor",
J. Opt. Soc. Am. A 11 (1994) pp. 1949–1957, beschrieben.
Ein Hartmann-Shack-Sensor umfasst dabei insbesondere ein in einer
Ebene angeordnetes Feld von Mikrolinsen, in deren gemeinsamer Brennebene
ein ortsauflösender Lichtsensor angeordnet ist. Mit einem
solchen Hartmann-Shack-Sensor kann eine Form einer Wellenfront,
welche auf das Feld von Mikrolinsen auftrifft, durch Bestimmen von
lokalen Neigungen der Wellenfront in den Bereichen der einzelnen
Mikrolinsen bestimmt werden.
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Zum
Vermessen der optischen Eigenschaften eines menschlichen Auges wird
ein möglichst punktförmiger Beleuchtungsfleck
auf der Retina des menschlichen Auges erzeugt. Von diesem punktförmigen
Beleuchtungsfleck geht eine nahezu sphärische Welle aus,
durchsetzt den Glaskörper, die Linse und die Hornhaut,
um aus dem menschlichen Auge auszutreten. Die Form der Wellenfront
wird bei Durchsetzen der verschiedenen optischen Grenzflächen
des menschlichen Auges verändert, was bei Vorhandensein
von Fehlsichtigkeiten zu Abweichungen der austretenden Wellenfront
von einer ebenen Wellenfront führt. Diese Abweichungen
von einer ebenen Wellenfront können durch lokale Kippungen entlang
eines lateralen Bereichs repräsentiert werden und somit
mit einem Hartmann-Shack-Wellenfrontsensor vermessen werden.
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Aus
US 2005/0241653 A1 ist
ein Wellenfrontsensor bekannt, welcher an einem optischen Mikroskopiesystem,
zwischen einer Objektivlinse des Mikroskopiesystems und einem zu
untersuchenden Objekt, angeordnet und befestigt werden kann.
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Aus
US 6,550,917 B1 ist
ein Wellenfrontsensor bekannt, welcher eine sphärische
Wellenfront, welche beispielsweise aus einem sphärisch
fehlsichtigen menschlichen Auge austritt, in eine ebene Wellenfront überführen
kann, um somit einen Messbereich des Wellenfrontsensors zu erhöhen.
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Die
in den oben genannten Druckschriften offenbarten Wellenfrontsensoren
sind jedoch für Operationen nur bedingt geeignet, da sie
einen geringen Abstand des zu untersuchenden Objekts von dem Objekt
am nächsten liegenden optischen Komponenten erfordern.
Somit hat ein Chirurg keinen genügenden Raum zum Operieren.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches
Messsystem mit einem Wellenfrontsensor bereitzustellen, welches
für Operationen geeignet ist. Insbesondere ist es eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Messsystem mit einem Wellenfrontsensor
bereitzustellen, welches für Augenoperationen, insbesondere
Kataraktoperationen, geeignet ist.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung stellen ein optische Messsystem, insbesondere ein
Augenchirurgie-Messsystem, bereit, welches dem Operateur genügend
Raum zum Operieren lässt.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein optisches
Messsystem bereitgestellt, welches einen Wellenfrontsensor zum Charakterisieren
einer Form einer Wellenfront von Messlicht in einem Eintrittsbereich
des Wellenfrontsensors; und eine Abbildungsoptik mit einer ersten Optikbaugruppe
und einer zweiten Optikbaugruppe zum Abbilden eines Objektbereichs
in den Eintrittsbereich des Wellenfrontsensors mit Hilfe von dem Messlicht
umfasst, wobei gilt: 1,1·f ≤ d, wobei
- f
- eine Brennweite der
ersten Optikbaugruppe repräsentiert und
- d
- einen Abstand zwischen
dem Objektbereich und der ersten Optikbaugruppe repräsentiert.
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Der
Wellenfrontsensor kann dabei ein in zwei Raumdimensionen ausgedehntes
Feld von refraktiven oder diffraktiven optischen Elementen umfassen, insbesondere
ein Feld von Mikrolinsen. Jedes dieser refraktiven oder diffraktiven
optischen Elemente hat die Eigenschaft, das Messlicht in einer Brennebene zu
sammeln. In einer durch die Brennebenen der refraktiven oder diffraktiven
optischen Elemente gebildeten gemeinsamen Brennebene ist ein ortsauflösender
Lichtsensor angeordnet. Dieser ortsauflösende Lichtsensor
kann beispielsweise eine CCD- oder/und einen CMOS-Sensor oder andere
lichtempfindliche Sensoren umfassen. Insbesondere kann der ortsauflösende
Lichtdetektor eine Intensitätsverteilung ortsaufgelöst
erfassen. Der ortsauflösende Lichtdetektor kann in einer
Ebene senkrecht zu einer optischen Achse des Wellenfrontsensors
angeordnet sein. Der Eintrittsbereich des Wellenfrontsensors ist durch
einen Bereich gegeben, in welchem das Feld der refraktiven oder
diffraktiven optischen Elemente angeordnet ist. Insbesondere kann
dieser Bereich eine Ebene sein. Diese Ebene kann beispielsweise durch
Anpassen einer Ebene an optische Begrenzungsflächen der
refraktiven oder diffraktiven optischen Elemente gegeben sein, welche
optische Flächen des Wellenfrontsensors umfassen, welche
am weitesten von dem ortsauflösenden Lichtdetektor entfernt
angeordnet sind. Abhängig von einer Form einer auf den
Wellenfrontsensor einfallenden Wellenfront des Messlichts werden
Bündel dieser Wellenfront durch das Feld von refraktiven
oder diffraktiven optischen Elementen auf ein zugeordnetes Feld
von Bereichen auf dem ortsauflösenden Lichtdetektor abgebildet.
Diese Bereiche der gesammelten Lichtbündel können
insbesondere ellipsenförmig oder kreisförmig sein.
Eine mittlere Position oder Schwerpunktsposition jedes dieser Bereiche
relativ zu einer lateralen Position des zugeordneten refraktiven
oder diffraktiven optischen Elements zeigt eine lokale Kippung bzw.
Neigung des dem refraktiven oder diffraktiven optischen Element
zugeordneten Bündels der auf den Wellenfrontsensor einfallenden
Wellenfront an.
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Der
ortsauflösende Lichtdetektor kann insbesondere eine Vielzahl
von Sensorsegmenten oder Pixeln umfassen. In Abhängigkeit
von einer auf jedes Detektorsegment einfallenden Lichtintensität
werden elektrische Signale durch den Wellenfrontsensor erzeugt,
welche sodann einer Recheneinheit zugeführt werden. Die
Recheneinheit ist dazu ausgebildet, aus den elektrischen Signalen
die Position der gesammelten Lichtbündel zu bestimmen,
beispielsweise als Schwerpunkt eines sich über mehrere
Detektorsegmente erstreckenden Bereichs, welcher durch Auftreffen
eines gesammelten Lichtbündels gebildet ist, welches durch
eines der refraktiven oder diffraktiven optischen Elemente des Wellenfrontsensors
getreten ist.
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Gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist der Wellenfrontsensor als Hartmann-Shack-Sensor
ausgeführt. Anstelle des Hartmann-Shack-Sensors kann beispielsweise
ein Interferometer, ein klassischer Hartmann-Test, ein Ronchi-Test,
Talbot-Interferemetrie, Phase-Retrieval-Verfahren verwendet werden.
Es kann auch vorgesehen sein, einen etwaig vorhandenen Astigmatismus
des Auges des Patienten durch eine variable Zylinderlinse vorzukompensieren,
wobei die Zylinderlinse drehbar gelagert sein kann. Hierbei kann
beispielsweise eine Flüssiglinse verwendet werden.
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Das
optische Messsystem kann weiterhin eine Lichtquelle zum Beleuchten
eines zu untersuchenden Objekts umfassen. Insbesondere kann das Messsystem
dazu ausgebildet sein, einen möglichst kleinen Bereich
einer Netzhaut eines zu untersuchenden Auges zu beleuchten. Dabei
kann eine im Wesentlichen parallele oder auch sphärische
Wellenfront von Messlicht auf das zu untersuchende Auge einfallen,
um nach Durchtreten der Hornhaut, der Linse und des Glaskörpers
des zu untersuchenden Auges als im Wesentlichen sphärische
Wellenfront auf die Netzhaut einzufallen, um dort einen Bereich
kleiner Ausdehnung zu beleuchten. In Abhängigkeit einer
Fehlsichtigkeit des untersuchten Auges kann dieser Bereich insbesondere
kreisförmig oder ellipsenförmig sein. Die Unterschiede
der Längen von Hauptachsen der Ellipse sind umso größer,
je größer eine astigmatische Fehlsichtigkeit des
untersuchten Auges ist.
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Um
eine Form einer aus dem zu untersuchenden Auge austretenden Wellenfront
zu untersuchen, wird diese in den Eintrittsbereich des Wellenfrontsensors
gelenkt. Dazu umfasst das optische Messsystem eine Abbildungsoptik
mit einer ersten Optikbaugruppe und einer zweiten Optikbaugruppe.
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Die
Optikbaugruppen können dabei eine oder mehr reflektive
oder/und refraktive oder/und diffraktive optische Komponenten, wie
etwa Spiegel oder/und Linsen oder/und Beugungsgitter, und/oder ein
oder mehr elektronisch oder mechanisch ansteuerbare variable Linsen
oder Spiegel, welche z. B. ihre optische Brechkraft durch Formänderung
verändern können, umfassen. Optische Komponenten
einer Optikbaugruppe können in einer festen relativen Positionierung
relativ zueinander gehaltert sein, wie z. B. Kittglieder.
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Von
einem Punkt in einem Brennbereich der ersten Optikbaugruppe in verschiedenen
Richtungen ausgehendes Licht wird durch Durchsetzen der ersten Optikbaugruppe
in ein Bündel von Licht überführt, welches
näherungsweise durch parallele Lichtstrahlen gebildet ist.
Durch diese Eigenschaft kann eine Lage des Brennbereichs der ersten
Optikbaugruppe bestimmt werden. Der Brennbereich kann insbesondere
eine Form einer Ebene annehmen, welche senkrecht zu einer optischen
Achse der ersten Optikbaugruppe angeordnet ist. Der Brennbereich
wird dann auch als Brennebene bezeichnet. Der Ort eines Schnittes
der optischen Achse der ersten Optikbaugruppe mit der Brennebene
definiert einen Brennpunkt der ersten Optikbaugruppe. Ein durch
den Brennpunkt der ersten Optikbaugruppe verlaufender einfallender
Lichtstrahl, der einen kleinen Winkel mit der optischen Achse einschließt,
wird durch die erste Optikbaugruppe in einen parallel zur optischen
Achse der ersten Optikbaugruppe verlaufenden ausfallenden Lichtstrahl überführt.
Ein Schnittpunkt des verlängerten ausfallenden Lichtstrahls
mit dem verlängerten einfallenden Lichtstrahl liegt in
einer Hauptebene der ersten Optikbaugruppe. Die Brennweite f der
ersten Optikbaugruppe ist durch einen Abstand der Hauptebene der
ersten Optikbaugruppe von der Brennebene der ersten Optikbaugruppe
gegeben.
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Der
Abstand d zwischen dem Objektbereich und der ersten Optikbaugruppe
und ist durch einen Abstand zwischen dem Objektbereich und einer
optischen Fläche einer Komponente der ersten Optikbaugruppe
gegeben, wobei die optische Fläche, entlang eines Strahlenganges
des Messlichts, eine dem Objektbereich am nächsten gelegene
optische Fläche von Komponenten der ersten Optikbaugruppe repräsentiert.
Diese Komponente der ersten Optikbaugruppe ist dabei eine optische
Komponente mit einer Linsenwirkung, d. h. eine Komponente, welche eine
von Null verschiedene Brechkraft aufweist. Insbesondere ist diese
Komponente keine planparallel Platte, und keine andere eine Form
einer Wellenfront von Messlicht nicht verändernde Komponente.
Somit können in einem Strahlengang des Messlichts zwischen
dem Objektbereich und der ersten Optikbaugruppe weitere optische
Komponenten in einem Abstand von dem Objektbereich, welcher kleiner
ist als d, angeordnet sein, welche keine optische Brechkraft aufweisen,
bzw. deren optische Brechkraft sehr klein im Vergleich zu der optischen
Brechkraft der ersten Optikbaugruppe ist, wie etwa kleiner als 5%,
insbesondere 1%, der optischen Brechkraft der ersten Optikbaugruppe.
Eine optische Brechkraft der ersten Optikbaugruppe ist durch den
Kehrwert ihrer Brennweite erhalten, d. h. durch 1/f.
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Der
Abstand d charakterisiert somit einen freien Bereich zwischen der
ersten Optikbaugruppe und dem zu untersuchenden Objekt. Dieser freie
Bereich wird mitunter als Arbeitsbereich bezeichnet und der Abstand
d wird als Arbeitsabstand bezeichnet. Durch Erfüllen der
Bedingung 1,1·f ≤ d ist gewährleistet,
dass insbesondere der Arbeitsabstand d größer als
die Brennweite f der ersten Optikbaugruppe ist. Eine Vergrößerung
von d resultiert somit zu einer Vergrößerung eines
Arbeitsbereichs, was insbesondere bei Operationen, insbesondere
am menschlichen Auge, von Vorteil ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt 1,5·f ≤ d,
insbesondere 1,75·f ≤ d, insbesondere 2·f ≤ d.
Für bestimmte Anwendungen ist es vorteilhaft, eine relativ
kleine Brennweite der ersten Optikbaugruppe bereitzustellen. Auch
in diesem Fall kann ein genügend großer Arbeitsabstand
erreicht werden, um eine Operation durchzuführen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt d ≥ 150
mm, insbesondere d ≥ 175 mm, weiter insbesondere d ≥ 190
mm. Durch diese bereitgestellten Arbeitsabstände sind Operationen unter
einer Vielzahl von Operationsbedingungen, insbesondere für
die Augenoperation, ermöglicht.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mindestens
eine der ersten Optikbaugruppe und der zweiten Optikbaugruppe eine refraktive
Optikbaugruppe, insbesondere eine Linsengruppe. Eine Linsengruppe
ist eine Menge von Linsen, welche eine oder mehrere Linsen umfasst. Eine
Linsengruppe kann durch Kittglieder gebildet sein. Linsen einer
Linsengruppe können in einer festen relativen Positionierung
gehaltert sein.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das
optische Messsystem ferner eine dritte Optikbaugruppe, welche zum
Abbilden des Objektbereichs, entlang eines Mikroskopiestrahlenganges,
in einen von dem Eintrittsbereich des Wellenfrontsensors verschiedenen
Bildbereich angeordnet und ausgebildet ist. Somit ist neben einer Analyse
einer Wellenfront eine optische Mikroskopie des Objektbereichs ermöglicht.
Eine optische Mikroskopie ist insbesondere bei Operationen hilfreich.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt der Objektbereich
in einem Brennbereich der ersten Optikbaugruppe.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die
erste Optikbaugruppe eine erste Optikunterbaugruppe und eine zweite
Optikunterbaugruppe, welche voneinander beabstandet sind. Die erste
Optikunterbaugruppe und die zweite Optikunterbaugruppe bilden zusammen
die erste Optikbaugruppe. Insbesondere können die erste
Optikunterbaugruppe und die zweite Optikunterbaugruppe dazu in einer
festen Positionierung relativ zueinander gehaltert sein.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein von
dem Messlicht entlang eines Strahlenganges des Messlichts durchlaufener optischer
Weg zwischen der ersten Optikbaugruppe und der zweiten Optikbaugruppe
veränderbar. Die Veränderbarkeit des optischen
Weges hat den Vorteil, dass eine sphärische Fehlsichtigkeit
eines untersuchten menschlichen Auges vorkompensiert werden kann,
um einen sphärischen Anteil einer auf den Wellenfrontsensor
einfallenden Wellenfront zu minimieren, und um somit einen Messbereich
bzw. einen dynamischen Bereich des Wellenfrontsensors zu erhöhen.
Weist die Wellenfront des Messlichts bei Auftreffen auf die erste
Optikbaugruppe eine sphärische Form auf, so können
die Wellenfronten in dem Eintrittsbereich des Wellenfrontsensors
durch Einstellen eines optischen Weges zwischen der ersten Optikbaugruppe,
insbesondere der zweiten Optikunterbaugruppe der ersten Optikbaugruppe,
und der zweiten Optikbaugruppe in eine Wellenfront einer im Wesentlichen
ebenen Form überführt werden.
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Bei
Verändern des optischen Weges zwischen der ersten Optikbaugruppe
und der zweiten Optikbaugruppe wird weiterhin der Brennbereich der ersten
Optikbaugruppe, welche aus der ersten Optikunterbaugruppe und der
zweiten Optikunterbaugruppe gebildet sein kann, auf den Eintrittsbereich
des Wellenfrontsensors abgebildet. Das Verändern des optischen
Weges kann ein Verlagern/Verschieben der zweiten Optikunterbaugruppe
relativ zu der zweiten Optikbaugruppe umfassen. Zum Verändern
des optischen Weges ist ein Aktuator vorgesehen, welcher eine Antriebskraft
zur Verlagerung bereitstellen kann, wie etwa ein Motor, oder welcher
eine Antriebskraft zur Verlagerung lediglich vermitteln kann, wie etwa
ein Stellmechanismus, z. B. eine Stellschraube oder ähnliches.
Die Verlagerung kann etwa entlang einer Schiene erfolgen. Ein Grad
der Verlagerung, wie etwa eine Strecke der Verlagerung kann durch
einen Detektor detektiert und gemessen werden. Der Aktuator kann
mit einer Steuerung verbunden sein, wodurch der Aktuator aktiviert
werden kann. Die Steuerung kann eine Kalibrierkurve umfassen oder verwenden,
welche eine Umrechnung zwischen einem Grad einer sphärischen
Fehlsichtigkeit des untersuchten Auges und einer Strecke einer Verlagerung
zur Vorkompensation dieser Fehlsichtigkeit ermöglicht.
Mit Hilfe dieser Kalibierkurve ist eine Ansteuerung des Aktuators
zur Verlagerung der zweiten Optikunterbaugruppe relativ zu der zweiten
Optikbaugruppe bei bekannter Fehlsichtigkeit des untersuchten Auges
ermöglicht.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Augenchirurgie-Messsystem
dazu ausgebildet, durch Verändern des optischen Weges zwischen
der ersten Optikbaugruppe und der zweiten Optikbaugruppe eine Form
einer Wellenfront von von einem im Objektbereich angeordneten Auge
einer Fehlsichtigkeit von –5 dpt bis +25 dpt ausgehendem
Messlicht zu charakterisieren. Dabei ist das Vorzeichen der angegebenen
Fehlsichtigkeiten des Auges derart definiert, dass ein aphakes Auge,
d. h. ein Auge, dessen natürliche Linse entnommen ist,
eine Fehlsichtigkeit von etwa +20 dpt aufweist.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das
optische Messsystem weiterhin einen Reflektor zum Umlenken des Messlichts,
insbesondere um 180°, welcher in dem Strahlengang des Messlichts
zwischen der ersten Optikbaugruppe und der zweiten Optikbaugruppe
verlagerbar angeordnet ist, um den durchlaufenen optischen Weg des
Messlichts zu ändern. Insbesondere ist der Reflektor in
dem Strahlengang des Messlichts zwischen der zweiten Optikunterbaugruppe
der ersten Optikbaugruppe und der zweiten Optikbaugruppe verlagerbar
angeordnet.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der
Reflektor mindestens zwei unter einem von Null verschiedenen Winkel
angeordnete Spiegelflächen. Hierbei können etwa
zwei oder drei Spiegel zur Anwendung kommen, wobei keine weitere
reflektierende Fläche in dem Reflektor vorhanden ist. Verwendung
von genau zwei Spiegeln ist vorteilhaft wegen eines günstigen
Polarisationsverhaltens.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das
optische Messsystem weiterhin einen Retroreflektor, welcher in dem
Strahlengang des Messlichts zwischen der ersten Optikbaugruppe (insbesondere
zweiten Optikunterbaugruppe der ersten Optikbaugruppe) und der zweiten Optikbaugruppe
angeordnet ist. Ein Retroreflektor ist ein optisches System, welches
eine Ausbreitungsrichtung des Messlichts im Wesentlichen umkehrt, das
heißt um 180 Grad ablenkt. Diese Eigenschaft ist im Wesentlichen
unabhängig von einer Orientierung einer Ausbreitungsrichtung
des Messlichts relativ zu dem Retroreflektor. Das Messlicht wird
durch den Retroreflektor nicht entlang des Strahlenganges des auf den
Retroreflektor einfallenden Messlichts zurückreflektiert,
sondern auf einem lateral dazu versetzten Weg geführt.
Ein Vorsehen eines Retroreflektors zwischen der zweiten Optikunterbaugruppe
und der zweiten Optikbaugruppe ermöglicht ein Verändern des
optischen Weges zwischen der zweiten Optikunterbaugruppe und der
zweiten Optikbaugruppe durch Verschieben des Retroreflektors. Eine
Verschiebung des Retroreflektors parallel zu einer optischen Achse der
ersten Optikbaugruppe um eine Länge l führt zu einer
Vergrößerung bzw. Verkleinerung des optischen
Weges zwischen der zweiten Optikunterbaugruppe und der zweiten Optikbaugruppe
um 2·n·l, wobei n einen Brechungsindex eines Mediums
innerhalb des Strahlengang des Messlichts zwischen der zweiten Optikunterbaugruppe
und der zweiten Optikbaugruppe repräsentiert. Durch Bereitstellen
des Retroreflektors kann das optische Messsystem besonders kompakt
vorgesehen werden. Damit ist es auch zur Montage innerhalb oder
unterhalb eines Mikroskopiesystems geeignet.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der
Retroreflektor einen Winkelreflektor (corner cube). Ein Winkelreflektor umfasst
einen transparenten Körper, welcher im wesentlichen eine
Form einer dreiseitigen Pyramide aufweist, welche drei senkrecht
zueinander stehende rechtwinklige, gleichschenklige Dreiecksflächen
und eine gleichseitige Dreiecksfläche umfasst. Bei diesem
Winkelreflektor wird ein eintretender Lichtstrahl an drei Flächen
gespiegelt. Diese Spiegelung kann aufgrund von Totalreflexion erfolgen.
Es ist aber auch möglich, die Flächen, an denen
eine Spiegelung auftritt, zu verspiegeln, beispielsweise mit einer
dünnen Metallschicht. Dadurch wird eine eventuelle Polarisation
des Lichtes in anderer Art und Weise beeinflusst.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das
optische Messsystem ferner einen Strahlteiler, welcher zwischen
dem Eintrittsbereich des Wellenfrontsensors und der zweiten Optikbaugruppe
angeordnet ist. Der Strahlteiler kann als Polarisationsstrahlteiler
ausgeführt sein. Der Strahlteiler kann vorteilhaft zum
Einkoppeln des Messlichts verwendet werden. Somit durchläuft
das Messlicht beim Hinweg von dem Strahlteiler über die zweite
Optikbaugruppe, die erste Optikbaugruppe (insbesondere die zweite
Optikunterbaugruppe und die erste Optikunterbaugruppe der ersten
Optikbaugruppe) zum zu vermessenden Objekt im Brennbereich der ersten
Optikbaugruppe einen im Wesentlichen gleichen Weg wie das von dem
zu untersuchenden Objekt ausgehende Licht, welches über
die erste Optikbaugruppe (insbesondere die erste Optikunterbaugruppe
und die zweite Optikunterbaugruppe der ersten Optikbaugruppe) und
die zweite Optikbaugruppe zum Wellenfrontsensor gelangt. Damit ist
insbesondere auch gewährleistet, dass bei sphärisch fehlsichtigem
zu untersuchenden Auge durch Verändern des optischen Weges
zwischen der zweiten Optikbaugruppe und der zweiten Optikunterbaugruppe das
das Auge beleuchtende Messlicht derart bezüglich eines
sphärischen Anteils der Wellenfront des Messlichts vorkompensiert
werden kann, dass ein möglichst kleiner Fleck der Netzhaut
des zu untersuchenden Auges beleuchtet wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt d(1,2) ≥ f1·d/(d – f1),
wobei d(1,2) einen Abstand zwischen Komponenten der ersten Optikunterbaugruppe
und Komponenten der zweiten Optikunterbaugruppe repräsentiert
und f1 eine Brennweite der ersten Optikunterbaugruppe repräsentiert.
Die erste Optikunterbaugruppe und die zweite Optikunterbaugruppe
sind insbesondere entlang der optischen Achse der ersten Optikbaugruppe soweit
voneinander entfernt, dass sich von einem Punkt im Brennbereich
der ersten Optikbaugruppe ausgehende Strahlen nach Durchsetzen der
ersten Optikunterbaugruppe zwischen der ersten Optikunterbaugruppe
und der zweiten Optikunterbaugruppe überschneiden. In einem
Bereich einer solchen Überschneidung ist insbesondere ein
Zwischenbild des in dem Brennbereich der ersten Optikbaugruppe angeordneten
Objektbereichs gebildet. d(1,2) repräsentiert entlang einer
optischen Achse der ersten Optikbaugruppe einen Abstand zwischen
einer optischen Fläche einer Komponente der ersten Optikunterbaugruppe
und einer optischen Fläche einer Komponente der zweiten
Optikunterbaugruppe, wobei beide Komponenten eine von Null verschiedene
optische Brechkraft aufweisen und gleichzeitig diejenigen optischen
Komponenten der ersten bzw. zweiten Optikunterbaugruppe sind, welche
einen geringsten Abstand voneinander aufweisen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die
erste Optikunterbaugruppe eine erste Linsengruppe, insbesondere
ein Objektiv, und eine entfernt davon angeordnete zweite Linsengruppe,
wobei der Mikroskopiestrahlengang die erste Linsengruppe der ersten
Optikunterbaugruppe durchsetzt und wobei die dritte Optikbaugruppe
ein Zoomsystem umfasst. Somit durchsetzt sowohl der Strahlengang
des Messlichts für den Wellenfrontsensor als auch der Mikroskopiestrahlengang die
erste Linsengruppe der ersten Optikunterbaugruppe. Damit ist ermöglicht,
ein optisches Messsystem bereitzustellen, welches gleichzeitig eine
Analyse einer Wellenfront und optische Mikroskopie ermöglicht,
wobei die erste Linsengruppe der ersten Optikunterbaugruppe für
beide Zwecke genutzt wird. Dies ermöglicht eine besonders
kompakte Integration der Komponenten des optischen Messsystems.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Spiegelfläche
in dem Strahlengang des Messlichts zwischen der ersten Linsengruppe
und der zweiten Linsengruppe der ersten Optikunterbaugruppe angeordnet.
Die Spiegelfläche ist bereitgestellt, um den Strahlengang
des Messlichts von dem Mikroskopiestrahlengang räumlich
zu trennen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden die zweite
Linsengruppe der ersten Optikunterbaugruppe und die zweite Optikunterbaugruppe
zusammen ein afokales System, insbesondere ein Kepler-System. Aus
ebenen Wellenfronten gebildetes Licht wird nach Durchsetzen des afokalen
Systems in Licht überführt, welches ebenfalls
aus ebenen Wellenfronten gebildet ist. Ein Kegler-System ist ein
aus zwei Linsen, bzw. Linsensystemen, gebildetes optisches System,
wobei die zwei Linsen in einem Abstand entlang einer optischen Achse
des Systems angeordnet sind, welcher der Summe der Brennweiten der
beiden Linsen entspricht.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Objektbereich
in einem Brennbereich der ersten Linsengruppe der ersten Optikunterbaugruppe
angeordnet. Die erste Linsengruppe der ersten Optikunterbaugruppe
kann als ein Hauptobjektiv eines Mikroskopiesystems angesehen werden.
Damit ist der Objektbereich in dem Brennbereich des Hauptobjektivs
des Mikroskopiesystems angeordnet. Dies hat Vorteile bei der Verwendung weiterer
optischer Komponenten stromabwärts des Hauptobjektivs,
wie etwa eines Zoomsystems oder eines Okulars.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die
dritte Optikbaugruppe ein Objektiv und ein Zoomsystem, wobei der
Strahlengang des Messlichts frei von einem Durchsetzen des Objektivs
ist und wobei eine Spiegelfläche in dem Strahlengang des
Messlichts zwischen dem Objektbereich und der ersten Optikunterbaugruppe
angeordnet ist. Gemäß dieser Ausführungsform
gibt es keine der bisher genannten Komponenten des optischen Messsystems,
welche sowohl zum Zwecke einer Analyse einer Wellenfront als auch
zum optischen Mikroskopieren vorgesehen sind. Dies hat beispielsweise
den Vorteil, dass die Komponenten zur Analyse einer Wellenfront
abnehmbar von einem optischen Mikroskopiesystem ausgebildet werden
können und an verschiedene optische Mikroskopiesysteme
befestigt werden können, ohne wesentliche optische Komponenten
des optischen Mikroskopiesystems zu erfordern oder wesentliche optische
Komponenten des optischen Mikroskopiesystems ändern zu müssen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Objektbereich
in einem Brennbereich des Objektivs angeordnet.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Objektbereich
verschieden von einem Brennbereich der ersten Optikbaugruppe.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden die erste
Optikbaugruppe und die zweite Optikbaugruppe zusammen ein afokales
System, insbesondere ein Kegler-System.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Strahlteiler
in einem Strahlengang des Messlichts zwischen der ersten Optikbaugruppe
und der zweiten Optikbaugruppe verschiebbar angeordnet. Über
den Strahlteiler kann dem Objektbereich Beleuchtungslicht zugeführt
werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Spiegelfläche
(61) zwischen der ersten Optikbaugruppe und dem Objektbereich
angeordnet. Damit kann das optische Messsystem mit einem Mikroskopiesystem
kombiniert werden, wobei der Strahlteiler einen Teil von zur Mikroskopie
verwendetem Licht als Messlicht zur Wellenfrontanalyse auskoppelt.
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Mit
Bezug auf die angehängten Zeichnungen werden nun spezifische
Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
In verschiedenen Ausführungsformen bereitgestellte ähnliche
Elemente werden jeweils mit derselben Bezugsziffer aber mit verschiedenen
angehängten Buchstaben bezeichnet. Damit kann eine etwaig
nicht vorhandene Beschreibung eines Elements einer bestimmten Ausführungsform,
einer Beschreibung dieses Elements im Zusammenhang einer anderen
Ausführungsform entnommen werden.
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1A ist
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines
optischen Messsystems der vorliegenden Erfindung, wobei ein Beleuchtungsstrahlengang
bzw. Wellenfrontstrahlengang illustriert ist;
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1B zeigt
schematisch die in 1A illustrierte Ausführungsform,
wobei ein Objektstrahlengang illustriert ist;
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1C zeigt
schematisch einen Ausschnitt der in den 1A und 1B illustrierten
Ausführungsform eines optischen Messsystems;
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2A ist
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
eines optischen Messsystems gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei ein Beleuchtungsstrahlengang bzw. ein Wellenfrontstrahlengang
illustriert ist;
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2B illustriert
schematisch die in 2A gezeigte Ausführungsform,
wobei ein Objektstrahlengang illustriert ist;
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3 illustriert
schematisch eine weitere Ausführungsform eines optischen
Messsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 illustriert
schematisch noch eine weitere Ausführungsform eines optischen
Messsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5A ist
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
eines optischen Messsystems gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei ein Beleuchtungsstrahlengang bzw. ein Wellenfrontstrahlengang
illustriert ist; und
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5B illustriert
schematisch die in 5A gezeigte Ausführungsform,
wobei ein Objektstrahlengang illustriert ist.
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1A illustriert
schematisch ein optisches Messsystem 1 gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Messsystem 1 umfasst
eine Lichtquelle 3, welche Messlicht 5 erzeugt.
Messlicht 5 wird durch eine Kollimatoroptik 7 kollimiert,
um aus im wesentlichen ebenen Wellenfronten gebildetes Messlicht 9 zu
erzeugen. Messlicht 9 wird bei dem Strahlteiler 11 reflektiert
und durchsetzt Kittglied 13. Das durch Kittglied 13 konvergierte
Messlicht tritt durch die Blende 15, und wird von einem
durch zwei orthogonal zueinender ausgerichtete Spiegelflächen 17' und 17'' gebildeten
180°-Reflektor 17 abgelenkt, um Messlicht 9 im
Wesentlichen in eine entgegengesetzte Richtung umzulenken und lateral,
d. h. in einer Richtung senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung des
Messlichts 9 entlang optischer Achse 10, zu versetzen.
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Der
Reflektor 17 kann in anderen Ausführungsformen
z. B. als ein Winkelreflektor (corner cube) ausgeführter
Retroreflektor gebildet sein. Der Winkelreflektor umfasst einen
Glaskörper, welcher in Form einer Dreieckspyramide gebildet
ist, wobei Außenflächen der Pyramide durch drei
gleichwinklige, rechtwinklige Dreiecke gebildet sind, welche paarweise
senkrecht zueinander angeordnet sind. Weiter umfasst der Winkelreflektor
eine Basisfläche, welche in Form eines gleichschenkligen
Dreiecks gebildet ist. Im Falle des Einsatzes solch eines Winkelreflektors
wird das Messlicht 9 an den drei gleichschenkligen, rechtwinkligen
Dreiecksflächen reflektiert.
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Der
Reflektor 17 ist in den durch den Doppelpfeil 19 gekennzeichneten
Richtungen verschiebbar. Dabei ist die Blende 15 unabhängig
von einer Verschiebeposition des Reflektors 17 immer in
einem Brennbereich von Kittglied 13 angeordnet.
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Das
von dem Reflektor 17 reflektierte Messlicht durchsetzt
Kittglied 19, um konvergentes Messlicht zu bilden. In einer
Ebene 21 ist Messlicht 9 im Wesentlichen auf einen
Punkt konvergiert, überkreuzt sich und läuft als
divergierendes Messlicht weiter. Das divergierende Messlicht 9 durchsetzt
ein weiteres Kittglied 23, um in ebene Wellenfronten überführt
zu werden. Das ebene Messlicht 9 durchsetzt daraufhin ein λ/4-Plättchen 24 und
trifft schließlich als ebene Wellenfronten auf ein Auge 25 auf.
Die Pupille des menschlichen Auges 25 liegt in der Objektebene 28.
Unter Pupille des Auges 25 wird das Bild der Iris verstanden.
Die Pupille liegt typischerweise etwa 2,7 bis 3 mm hinter dem Scheitelpunkt der
Hornhaut 33. Die Objektebene 28 fällt
in dieser Ausführungsform mit der Brennebene 29 der
aus Kittglied 23 und Kittglied 19 gebildeten ersten
Optikbaugruppe 31 zusammen. Somit liegt die Pupille des
Auges 25 in der Brennebene 29.
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Messlicht 9 durchsetzt
die Hornhaut 33 und die Linse 35 des Auges 25,
um in dem Punkt 37 der Netzhaut (Retina) 39 fokussiert
zu werden. Dass Messlicht, welches am Strahlteiler 11 aus
ebenen Wellenfronten aufgebaut ist, und somit aus einem Bündel
von parallelen Lichtstrahlen zusammengesetzt ist, auf einen Punkt 37 auf
der Retina des Auges 25 abgebildet wird, ist bei einer
fixen relativen Positionierung der optischen Komponenten nur bei
einem rechtsichtigen Auge ohne sphärische Fehlsichtigkeit der
Fall, und zwar dann, wenn Reflektor 17 so positioniert
ist, dass das Gesamtsystem bestehend aus den drei Optikbaugruppen 23, 19 und 13 afokal
ist. Bei einem sphärisch fehlsichtigen Auge kann jedoch der
Reflektor 17 bzw. der Winkelreflektor 17 entlang der
durch den Doppelpfeil 19 angezeigten Richtungen verschoben
werden, um entweder ein leicht konvergentes Messlicht 9 oder
ein leicht divergentes Messlicht 9 auf das Auge 25 einfallen
zu lassen. Damit ist es auch bei der Untersuchung eines sphärisch fehlsichtigen
Auges möglich, einen möglichst kleinen Beleuchtungsfleck
des Messlichts auf der Retina zu erzeugen. Durch Verfahren des Winkelreflektors 17 entlang
der durch den Doppelpfeil 19 angezeigten Richtungen wird
eine optische Weglänge des Messlichts zwischen Kittglied 13 und
Kittglied 19 verändert. Innerhalb gewisser Grenzen
sphärischer Fehlsichtigkeit des Auges 25 kann
somit Messlicht 9 auf einen Punkt auf der Retina 39 des
fehlsichtigen Auges 25 fokussiert werden.
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Der
beleuchtete Punkt 37 wirkt als diffuse Lichtquelle auf
der Retina 39 des Auges 25 und sendet Licht 41 aus,
welches durch im wesentlichen sphärische Wellenfronten
gebildet ist. Licht 41 durchsetzt den Glaskörper,
die Linse 35 und die Hornhaut 33, um Licht 43 zu
bilden. In Abhängigkeit von optischen Eigenschaften und
Formen der Linse 35 und der Hornhaut 33 weicht
eine Wellenfront des Lichts 43 von einer ebenen Wellenfront
ab. Die Form der Wellenfronten, aus denen Licht 43 gebildet
ist, lässt dabei einen Rückschluss auf die Fehlsichtigkeit
der optischen Komponenten bzw. Grenzflächen des Auges 25 schließen,
d. h. insbesondere auf die Eigenschaft und Form der Linse 35 und
der Hornhaut 33.
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Licht 43 durchsetzt
Kittglied 23, um konvergentes Licht zu bilden. Im Bereich
der Ebene 21, in welcher ein Bild der Retina entsteht,
wird Licht 43 auf eine minimale Ausdehnung konvergiert,
um anschließend divergent weiterzulaufen. Weiter durchsetzt Messlicht 43 Kittglied 19,
wird von dem Reflektor 17 reflektiert und lateral versetzt,
passiert durch Blende 15, durchsetzt Kittglied 13,
um Licht zu bilden, welches im Wesentlichen aus ebenen Wellenfronten
gebildet ist. Eine Abweichung der Wellenfronten des Messlichts 43 von
ebenen Wellenfronten weist auf eine Fehlsichtigkeit des Auges 25 hin.
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Messlicht 43 fällt
auf den Eintrittbereich 45 eines Hartmann-Shack-Sensors 47 ein.
Der Eintrittsbereich 45 ist durch ein Feld von Mikrolinsen
gebildet, in deren gemeinsamer Brennebene ein elektronischer Bildsensor,
beispielsweise ein CCD-Kamerachip angeordnet ist. Der elektronische
Bildsensor umfasst eine Mehrzahl von Pixeln, welche jeweils Intensitätswerte
von empfangenem Licht in elektrische Signale umwandeln. Die elektrischen
Signale werden über eine Datenleitung 49 einer
nicht illustrierten Recheneinheit zugeführt. Für
jede Mikrolinse des Mikrolinsenfeldes des Hartmann-Shack-Sensors 47 wird von
der Recheneinheit eine Verschiebungsposition des durch die Mikrolinse
fokussierten Lichts bestimmt, wodurch eine Form einer Wellenfront
des Messlichts 43 in dem Eintrittsbereich 45 des
Hartmann-Shack-Sensors bestimmt werden kann. Mit Bezug auf 1B wird
erläutert, dass ein Bereich der Brennebene 29 auf
den Eintrittsbereich 45 des Hartmann-Shack-Sensors 47 abgebildet
wird. Somit kann eine Form einer Wellenfront des aus dem Auge 25 austretenden
Lichts 43 bestimmt werden.
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Mit
Bezug auf 1B werden weitere Eigenschaften
und Vorteile des optischen Messsystems 1 erläutert.
Die Pupille des Auges 25 in Objektebene 28 ist
in der Brennebene 29 der durch die Kittglieder 23 und 19 gebildeten
ersten Optikbaugruppe 31 angeordnet. Von dem in der Brennebene 29 gelegenen Brennpunkt 51 gehen
drei Strahlen 53a, 53b, 53c des Lichts 43 entlang
des Objektstrahlenganges aus, durchsetzen das λ/4-Plättchen 24 und
Kittglied 23, um in einem Zwischenbildbereich 55 auf
eine kleinste Ausdehnung konvergiert zu werden. Von dem Zwischenbildbereich 55 gehen
die Strahlen 53 als divergierende Strahlen aus, und durchsetzen
Kittglied 19, um als näherungsweise parallele
Strahlen 53a', 53b', 53c' aus Kittglied 19 auszutreten.
Die parallelen Strahlen 53a', 53b', 53c' werden
von dem Reflektor 17 reflektiert und lateral versetzt,
passieren durch Blende 15, und durchsetzen Kittglied 13,
um nach Durchsetzen des Strahlteilers 11 auf einen Punkt
fokussiert zu werden, welcher durch eine optische Achse des Messsystems 1 und
den Eintrittsbereich 45 des Hartmann-Shack-Sensors 47 gegeben
ist. Somit wird ein Punkt in der Brennebene 29 auf einen
Punkt in dem Eintrittsbereich 45 des Hartmann-Shack-Sensors 47 abgebildet.
Eine Verschiebung entlang der durch den Doppelpfeil 19 angezeigten
Richtungen des Winkelreflektors 17 ändert nichts
an dieser Abbildungseigenschaft, da Strahlen, welche von einem Punkt
in der Brennebene 29 ausgehen, zwischen Kittglied 19 und
Kittglied 13, wo in dem Strahlengang des Messlichts der
Reflektor 17 angeordnet ist, parallel sind. Somit kann
eine Form einer Wellenfront, welche aus einem rechtsichtigen oder
sphärisch fehlsichtigen Auge austritt, mit hoher Präzision
untersucht werden.
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1C illustriert
schematisch einen Ausschnitt des optischen Messsystems 1 der
in 1A und 1B schematische
illustrierten Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung. Von dem Brennpunkt 51 gehen Strahlen 53a, 53b und 53c aus,
durchsetzen Kittglied 23, um in dem Zwischenbildbereich 55 fokussiert
zu werden. Von dort laufen die drei Strahlen divergent weiter und
werden von Kittglied 19 so abgelenkt, um drei parallele
Strahlen 53a', 53b' und 53c' zu bilden,
welche parallel zur optischen Achse 10 verlaufen. Kittglied 23 und
Kittglied 19 bilden zusammen die erste Optikbaugruppe 31, wie
oben beschrieben. Eine Brennweite f der ersten Optikbaugruppe 31 kann
wie folgt bestimmt werden:
Der zur optischen Achse 10 parallele
Strahl 53a' wird zur Brennebene 29 hin und über
sie hinaus verlängert, wie durch gestrichelte Linie 55a' illustriert. Ebenso
wird der in die erste Optikbaugruppe 31 einfallende Strahl 53a,
welcher nach Durchsetzen des optischen Systems 31 in den
Strahl 53a' überführt wird, über
die Brennebene 29 hinaus verlängert, wie durch
gestrichelte Linie 55a illustriert. Die Linie 55a und
die Linie 55a' schneiden sich in einem Punkt 57a. Der
Punkt 57a liegt in einer Hauptebene 59 der ersten
Optikbaugruppe 31. Die Hauptebene 59 liegt in einem
Abstand f entfernt von der zu der Hauptebene 59 parallelen
Brennebene 29. In der Hauptebene 59 liegt auch
der zu Punkt 57a analoge Punkt 57c, welcher durch
den Schnittpunkt der Linien 55c' und 55c gebildet
ist. Somit werden die durch den Brennpunkt verlaufenden Strahlen 53a und 53c scheinbar
an den Punkten 57a bzw. 57c, welche in der Hauptebene 59 liegen,
gebrochen, um nach Durchsetzen der ersten Optikbaugruppe 31 parallel
zur optischen Achse zu verlaufen.
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Die
Strahlen 53a', 53b' und 53c' werden durch
den Winkelreflektor 17 reflektiert, wie schematisch illustriert
und werden durch Kittglied 13 auf den Eintrittsbereich 45 des
Wellenfrontsensors 47 fokussiert. Der Eintrittbereich 45 ist
durch dem Kittglied 13 am nächsten gelegene Oberflächen
von Mikrolinsen 46 gebildet. Ein Objektbereich 28' in
einer Objektebene 28 innerhalb der Brennebene 29 der
ersten Optikbaugruppe 31 wird somit auf den Eintrittsbereich 45 des
Wellenfrontsensors 47 abgebildet. Die Mikrolinsen 46 haben
jeweils eine Brennweite 1. In einem Abstand l von dem Eintrittsbereich 45 des
Wellenfrontsensors 47 entfernt ist CCD 48 angeordnet,
um Lichtintensitäten ortsaufgelöst zu detektieren.
Wie oben beschrieben, erlaubt eine Detektion einer Verteilung von
Lichtintensitäten und eine anschließende Auswertung,
eine Form einer Wellenfront des Messlichts zu bestimmen, welches
von dem Objektbereich 28' ausgeht. Der Objektbereich 28' in
der Brennebene 29 der ersten Optikbaugruppe 31 ist
in einem Abstand d von einer dem Brennbereich 29 am nächsten gelegenen
optischen Fläche der ersten Optikbaugruppe 31 angeordnet.
In dem hier illustrierten Ausführungsbeispiel ist der Abstand
d etwa 2,5 mal so groß wie die Brennweite f der ersten
Optikbaugruppe 31.
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Das
optische Messsystem 1 ist besonders für Augenoperationen
geeignet, insbesondere für Kataraktoperationen. Dabei liegt
die Hornhaut bzw. die Pupille eines zu operierenden Auges in dem Objektbereich 28'.
Der Abstand d zwischen der Hornhaut bzw. der Pupille des zu untersuchenden
Auges und einer Komponente der ersten Optikbaugruppe 31 beträgt
in der exemplarischen Ausführungsform 1 220 mm.
Daher hat der operierende Chirurg genügend Raum, um mit
seinen Händen und chirurgischen Instrumenten die Operation
durchzuführen.
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Die
in den 1A, 1B und 1C illustrierte
Ausführungsform 1 eines optischen Messsystems
kann in einer fixen Positionierung relativ zu einem optischen Mikroskopiesystem
gehaltert sein. Beispielsweise kann das optische Messsystem 1 in einem
Strahlengang von von in einem zu untersuchenden Objekt ausgehendem
Messlicht stromaufwärts von einem Objektiv des optischen
Mikroskopiesystem gehaltert sein. Für diese Ausführungsform kann
das von dem Objektbereich 28' ausgehende Messlicht 43 über
einen schematisch angedeuteten Faltspiegel 61 reflektiert
werden, um nach Durchsetzen der ersten Optikbaugruppe 31,
Reflexion an dem Winkelreflektor 17 und Durchsetzen des
Kittgliedes 13 auf den Eintrittsbereich 45 des
Wellenfrontsensors 47 einzufallen. Dazu ist in 1A und 1B die
Position des Faltspiegels 61 gezeigt. Ein anderer Teil
von von dem Objektbereich 28' ausgehendem Licht wird für
eine mikroskopische Abbildung durch ein Objektiv des Mikroskopiesystems
geführt. Hiermit kann ein Chirurg während einer
Operation sowohl eine mikroskopische Abbildung eines zu operierenden
Objekts erhalten als auch eine Analyse einer Form einer Wellenfront
von von dem Objektbereich 28' ausgehendem Messlicht durchführen.
Vorzugsweise ist der Faltspiegel 61 nahe an dem Objektiv des
Mikroskopiesystems angeordnet, um einen freien Arbeitsbereich so
wenig wie möglich einzuschränken.
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2A und 2B illustrieren
schematisch eine weitere Ausführungsform 1a eines
optischen Messsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Einige Komponenten des optischen Messsystems 1a sind den
Komponenten des in den 1A, 1B und 1C illustrierten
optischen Messsystems 1 analog, so dass für eine
detaillierte Beschreibung dieser Komponenten auf die entsprechende
Beschreibung zu Ausführungsform 1 verwiesen wird. Kittglieder 19a und 13a der
Ausführungsform 1a entsprechen beispielsweise
Kittgliedern 19 und 13 der Ausführungsform 1.
Weiterhin entsprechen Lichtquelle 3, Kollimatoroptik 7 und
Wellenfrontsensor 47 der Ausführungsform 1 der
Lichtquelle 3a, Kollimatoroptik 7a bzw. Wellenfrontsensor 47a der
Ausführungsform 1a.
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Im
Unterschied zu der in 1A, 1B und 1C illustrierten
Ausführungsform 1 des optischen Messsystems, welches
Kittglied 23 umfasst, umfasst die in den 2A und 2B illustrierte Ausführungsform 1a stattdessen
Linsengruppe 23a, welche durch Linsensystem 63a und
Linsensystem 65a gebildet ist. Als weiterer Unterschied
umfasst Ausführungsform 1a keinen Reflektor 17 bzw.
keinen Winkelreflektor 17 wie Ausführungsform 1.
Stattdessen sind Blende 15a, Kittglied 13a, Strahlteiler 11a, Kollimatoroptik 7a,
Lichtquelle 3a und der Wellenfrontsensor 47a relativ
zueinander in einer fixen Positionierung und gemeinsam entlang der
optischen Achse 10a des Messsystems 1a verschiebbar
ausgeführt, wie durch den gestrichelten Kasten 67a illustriert,
welcher entlang von durch den Doppelpfeil 69 angezeigten
Richtungen verschiebbar ist. Wie mit Bezug auf Ausführungsform 1, welche
in 1A, 1B und 1C illustriert
ist, erläutert, ermöglicht eine Veränderung
eines optisches Weges zwischen Kittgliedern 19 und 13,
bzw. 19a und 13a, des auf den Objektbereich 28' auftreffenden
Messlicht 9, sowie des von dem Objektbereich 28' ausgehenden
Messlichts 43 eine Kompensation einer sphärischen
Fehlsichtigkeit eines zu untersuchenden Auges 25, sowohl
hinsichtlich der Beleuchtung als auch hinsichtlich der Analyse der
Wellenfront des aus dem Auge 25 austretenden Messlichts.
Damit kann wiederum ein dynamischer Messbereich des Wellenfrontsensors 47 erweitert
werden.
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Statt
in der Ausführungsform 1a eine verschiebbare Einheit 67a zu
diesem Zweck vorzusehen, kann stattdessen eine Anordnung unter Benutzung
eines Reflektors 17 bzw. eines Winkelreflektors 17 vorgesehen
sein, wie in analoger Weise in 1A und 1B illustriert.
Umgekehrt kann die in den 1A, 1B und 1C illustrierte
Ausführungsform 1 des optischen Messsystems gemäß der
vorliegenden Erfindung ohne einen Reflektor 17 ausgeführt
sein. Statt dessen können die Komponenten Blende 15,
Kittglied 13, Strahlteiler 11, Kollimatoroptik 7,
Lichtquelle 3 und Wellenfrontsensor 47 in fester relativer
Positionierung gehaltert sein und gemeinsam entlang der optischen
Achse 10 verschiebbar sein oder nicht verschiebbar sein,
wie in 2A und 2B in
analoger Weise illustriert. Wenn diese Komponenten nicht verschiebbar
sind, wird ein Wellenfrontsensor 47 mit besonders großem
dynamischen Bereich vorgesehen, da in diesem Fall eine Vorkompensation
bei Untersuchung von sphärisch fehlsichtigem Auge nicht
möglich ist.
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Im
Objektbereich 28a' in Objektebene 28a innerhalb
der Brennebene 29a ist die Hornhaut 33 bzw. die
Pupille eines Auges 25 eines rechtsichtigen Auges ohne
sphärische Fehlsichtigkeit angeordnet. Das von Lichtquelle 3a erzeugte
Licht 5a wird durch Kollimatoroptik 7a in Messlicht 9 bestehend
aus im Wesentlichen ebenen Wellenfronten überführt.
Nach Reflexion durch Strahlteiler 11a, Durchsetzen des Kittglieds 13a,
Durchlaufen der Blende 15a bei Überkreuzen des
Messlichts, Durchsetzen des Kittglieds 19a, Überkreuzen
des Messlichts 9 in Ebene 21a, Durchsetzen des
Linsensystems 65a und Durchsetzen des Linsensystems 63a fällt
das Messlicht 9 als ebene Wellenfronten auf das Auge 25 ein.
Das rechtsichtige Auge 25 ohne sphärische Fehlsichtigkeit
fokussiert Messlicht 9 auf einen Punkt 37 der
Netzhaut 39 des Auges 25. Von Punkt 37 gehen
sphärische Wellenfronten aus, um nach Durchlaufen des Glaskörpers,
der Linse 35 und der Hornhaut 33 als Messlicht 43 mit
ebenen Wellenfronten in Objektbereich 28' auszugehen. Messlicht 43 durchsetzt
Linsensystem 63a, durchsetzt Linsensystem 65a,
durchsetzt Kittglied 19a, durchsetzt Kittglied 13a und
fällt durch den Strahlteiler 11a, um auf den Wellenfrontsensor 47a einzufallen.
Dort erfasst der nicht illustrierte CCD-Detektor eine Lichtverteilung,
um eine Form einer Wellenfront des von dem Objektbereich 28' ausgehenden
Messlichts 43 zu bestimmen.
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Der
Arbeitsabstand d zwischen dem Objektbereich 28a' und einer
dem Objektbereich 28a' am nächsten gelegenen Fläche
des Linsensystems 63a ist etwa 3 mal so groß wie
die Brennweite f der aus Linsensystem 63a, Linsensystem 65a und
Kittglied 19a gebildeten ersten Optikbaugruppe 31a.
Damit erlaubt auch diese Ausführungsform 1a eines
optischen Messsystems einen hinreichend großen Arbeitsabstand
d bereitzustellen, um genügend freien Arbeitsraum für
eine Operation zu ermöglichen.
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2B illustriert
Ausführungsform 1a des optischen Messsystems,
wobei ein Objektstrahlengang, d. h. ein von Objektebene 28a ausgehender Strahlengang,
illustriert ist, um eine weitere Eigenschaft des Messsystems 1a zu
erläutern. Da die Pupille des Auges 25 in dem
hier illustrierten Beispiel einer Verwendung des optischen Messsystems 1a zur Untersuchung
des Auges 25 in der Objektebene 28 angeordnet
ist, entspricht der Objektstrahlengang einem Pupillenstrahlengang.
Von dem Brennpunkt 51a ausgehende Strahlen 53a, 53b und 53c des
Lichts 43, welcher Brennpunkt 51a gleichzeitig
im Objektbereich 28a' liegt, werden durch Linsensystem 63a in zueinander
näherungsweise parallele Strahlen 53a'', 53b'' und 53c'' überführt,
welche jeweils parallel zur optischen Achse 10a des optischen
Messsystems 1a verlaufen. Somit gleicht der Abstand zwischen
einer Hauptebene 63a' des Linsensystems 63a und
dem Objektbereich 28a der Brennweite f(63a) des
Linsensystems 63a. Gleichzeitig entspricht die Brennweite f(63a)
des Linsensystems 63a im Wesentlichen dem Arbeitsabstand
d zwischen dem Objektbereich 28a' und einer diesem Objektbereich 28a' am
nächsten gelegenen Fläche des Linsensystems 63a.
Linsensystem 65a und Kittglied 19a sind in einem
Abstand entlang der optischen Achse 10 angeordnet, welcher einer
Summe ihrer Brennweiten, d. h. f(65a) + f(19a) entspricht.
Damit bilden das Linsensystem 65a und Kittglied 19a zusammen
ein sogenanntes Kegler-System. Das Kegler-System ist ein Spezialfall
eines afokalen Systems, welches einfallende parallele Strahlen in
ausfallende parallele Strahlen überführt. Dementsprechend
werden die parallelen Strahlen 53a'', 53b'' und 53c'' durch
Linsensystem 65a und Kittglied 19a in wiederum
parallele Strahlen 53a', 53b' und 53c' überführt.
Nachdem Strahlen 53a', 53b' und 53c' Kittglied 13a durchsetzt
haben, werden sie in den Eintrittsbereich 45a des Wellenfrontsensors 47a fokussiert.
Somit wird der Objektbereich 28a' auf den Eintrittsbereich 45a des
Wellenfrontsensors abgebildet. Entsprechend der Parallelität
der Strahlen zwischen Kittglied 19a und Kittglied 13a erfolgt
eine solche Abbildung unabhängig von einem Ändern
eines optischen Weges des Messlichts zwischen den Kittgliedern 19a und 13a,
was durch Verschieben des durch den gestrichelten Kasten angezeigten
Systems 67a entlang der durch Pfeil 69 angedeuteten
Richtungen erreicht wird.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform 1b eines optischen
Messsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Struktur und relative Orientierung der Elemente 63b, 65b, 19b, 13b, 11b, 7b, 3b und 47b entspricht
im Wesentlichen der Struktur und relativen Anordnung der Elemente 63a, 65a, 19a, 13a, 11a, 7a, 3a,
bzw. 47a, welche in 2A und 2B illustriert
und beschrieben sind. Weiterhin umfasst das optische Messsystem 1b im
Unterschied zu den bisher illustrierten und beschriebenen Ausführungsformen
eines optischen Messsystems weitere Linsenelemente 71, 73 und 75,
welche in dieser Reihenfolge zwischen dem Objektbereich 28b' in
der Brennebene 29b der aus Linsensystem 63b, Linsensystem 65b und
Kittglied 19b gebildeten ersten Optikbaugruppe 31b angeordnet
sind. Das Linsenelement 71 weist eine Brennweite von 40
mm auf, das Linsenelement 73 weist eine Brennweite von
18,5 mm und das Linsenelement 75 weist eine Brennweite von
75 mm auf. Diese Linsenelemente 71, 73 und 75 sind
angeordnet, um ein aphakes Auge 25, d. h. ein Auge, dessen
Linse entnommen ist, welche dementsprechend in der 3 fehlt,
zu untersuchen. Illustriert sind Strahlen 43a, 43b und 43c,
welche von dem Punkt 37 der Netzhaut 39 des Auges 25 divergent ausgehen
und das Auge verlassen. Bei der illustrierten Ausführungsform
handelt es sich um ein aphakes Auge 25 mit 19 Dioptrien.
Die divergent aus dem Objektbereich 28b' ausgehenden Strahlen 43a, 43b und 43c,
welche sphärische Wellenfronten repräsentieren,
werden durch das optische Abbildungssystem des optischen Messsystems 1b als
parallele Wellenfronten auf den Eintrittsbereich 45b des
Wellenfrontsensors abgebildet. Somit kann durch Einführen
der Linsenelemente 71, 73 und 75 der
dynamische Messbereich des Wellenfrontsensors 47 weiter
erhöht werden, so dass es sogar möglich ist, aphake Augen
hinsichtlich sphärischer und nicht sphärischer Fehlsichtigkeiten
zu untersuchen. Linsenelemente 71, 73 und 75 können
optional in Ausführungsformen, welche in 1A, 1B, 1C und 2A, 2B illustriert
sind, vorgesehen sein.
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4 illustriert
eine weitere Ausführungsform 1c eines optischen
Messsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das optische Messsystem 1c umfasst ein Wellenfrontanalysesystem 77 und
ein optisches Mikroskopiesystem 79. Viele der Komponenten
des Wellenfrontanalysesystems 77 haben eine ähnliche
Struktur und relative Orientierung wie das in 2A und 2B illustrierte
optische Messsystem 1a. Eine detaillierte Beschreibung
dieser Komponenten wird daher ausgelassen. Das Linsensystem 63a des
optischen Messsystems 1a fungiert in dem optischen Messsystem 1c gleichzeitig
auch als Objektiv 63c des optischen Mikroskopiesystems 79.
Das Objektiv 63c hat in der hier dargestellten Ausführungsform
einen Durchmesser von 53 mm. Strahlen 43a, 43b und 43c,
welche als parallele Strahlen von dem Objektbereich 28c' in
der Brennebene 29c der aus dem Linsensystem 19c,
dem Linsensystem 65c und dem Objektiv 63c gebildeten
ersten Optikbaugruppe 31c ausgehen und somit ebene Wellenfronten
bilden, fallen nach Durchsetzen der ersten Optikbaugruppe 31c,
Durchsetzen des Kittglieds 13c und Durchsetzen des Strahlteilers 11c auf den
Wellenfrontsensor 47c als ebene Wellenfronten ein. Von
dem Objektbereich 28c' ausgehende nicht parallele Strahlen,
welche somit nicht ebene Wellenfronten repräsentieren,
fallen auf den Wellenfrontsensor 47c als nicht ebene Wellenfronten
ein. Wie oben beschrieben, kann eine Form solcher nicht ebener Wellenfronten
durch Detektion von Intensitätsverteilungen durch den Wellenfrontsensor 47c und nachfolgende
Auswertung bestimmt werden.
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Weiterhin
ermöglicht das optische Messsystem 1c eine mikroskopische
Abbildung des Objektbereichs 28c'. Von einem Punkt 51 im
Objektbereich 28c' in der Brennebene 29c der ersten
Optikbaugruppe 31c (und gleichzeitig des Objektivs 63c)
gehen Strahlen 81 und Strahlen 83 aus, zwischen
denen ein Stereowinkel α eingeschlossen ist. Strahlen 81 durchsetzen
einen Bereich 85 des Objektivs 63c und Strahlen 83 durchsetzen
einen Bereich 87 des Objektivs 63c, um als jeweils
parallele Strahlen weiterzulaufen. Anschließend durchsetzen
Strahlen 81 ein Zoomsystem 89 und Strahlen 83 durchsetzen
ein Zoomsystem 91. Stromabwärts können
sich ein Okkularsystem oder/und eine Kamera anschließen,
um den Objektbereich 28c' in einen Bildbereich abzubilden.
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Der
Abstand d zwischen einer dem Objektbereich 28c' am nächsten
gelegenen Fläche des Objektivs 63c und dem Objektbereich 28c' beträgt
in der illustrierten Ausführungsform 20 cm. Dieser Abstand d
entspricht in der illustrierten Ausführungsform der Brennweite
f(63c) des Objektivs. Andere Ausführungsformen
sehen ein Objektiv mit Brennweite von 15 cm oder 25 cm vor. Eine
Brennweite f der ersten Optikbaugruppe 31c, welches durch
Linsensystem 19c, Linsensystem 65c und Objektiv 63c gebildet
ist, beträgt in der illustrierten Ausführungsform
etwa 70 mm. Damit ist ein großer Arbeitsraum für
eine Operation bereitgestellt, während die Brennweite f
sehr viel kleiner ist.
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In
der in 4 illustrierten Ausführungsform 1c des
optischen Messsystems durchsetzen die Strahlen 43a, 43b und 43c,
welche zur Analyse einer Wellenfront verwendet werden, das Objektiv 63c des optischen
Mikroskopiesystems 79, und zwar in einem Bereich 86 des
Objektivs 63c, welcher verschieden ist von den Bereichen 85 und 87,
durch welche Strahlen 81 und 83 fallen, welche
zur mikroskopischen Abbildung verwendet werden. Strahlen 43a, 43b und 43c zur
Analyse einer Wellenfront werden aus weiteren Komponenten des optischen
Mikroskopiesystems 79 durch Faltspiegel 61c ausgekoppelt.
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Alternativ
zu dieser Art der Auskopplung können Strahlen 43a, 43b und 43c auch
zwischen dem Objektbereich 28c' und dem Objektiv 63c des
optischen Mikroskopiesystems 79 durch den durch eine gestrichelte
Linie angedeuteten Faltspiegel 61 ausgekoppelt werden.
Auf diese Weise kann beispielsweise Ausführungsform 1 eines
optischen Messsystems, welche in 1A, 1B und 1C illustriert
ist, mit dem optischen Mikroskopiesystem 79 kombiniert
werden oder auch in 5A, 5B illustrierte
Ausführungsform 1d. Dazu ist, wie oben erwähnt,
Faltspiegel 61 bereits in 1A und 1B und 5A und 5B illustriert.
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Anstatt
die in Kasten 67c umfassten Komponenten des Wellenfrontanalysesystems 77 gemeinsam
zu verschieben, kann der optische Weg zwischen Linsensystem 19c und
Kittglied 13c durch Vorsehen eines verschiebbaren Winkelreflektors 17,
wie in 1A und 1B illustriert,
verändert werden. Diese Art der Möglichkeit einer
Vorkompensation einer sphärischen Fehlsichtigkeit eines
zu untersuchenden Auges kann sowohl bei Auskoppelung des Messlichts 43 über
Faltspiegel 61c als auch bei Auskoppelung des Messlichts 43 über
Faltspiegel 61 vorgesehen sein.
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Das
optische Messsystem 1c zeigt dem Chirurgen ein mikroskopisches
Bild des vorderen Augenabschnittes und erlaubt gleichzeitig, eine
Wellenfront von aus dem Auge austretendem Messlicht zu analysieren.
Damit ist eine objektive Refraktionsmessung mit dem Wellenfrontsensor
möglich. Auf Grund des großen zur Verfügung
stehenden Arbeitsraumes muss das Wellenfrontanalysesystem nicht
während der Operation ausgeschwenkt werden und bei abermaligem
Gebrauch wieder eingeschwenkt werden, was eine Bedienung vereinfacht
und schwenkbare Halterungen nicht erfordert.
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Der
Objektbereich 28c' befindet sich gleichzeitig in der Brennebene
des Objektivs 63c. Stromabwärts des Objektivs 63c sind
Strahlen 81 und 83, welche von einem Punkt 51 des
Objektbereichs 28c' ausgehen, parallel, was weitere Vorteile
für nachfolgende Komponenten und insgesamt die mikroskopische
Abbildung bereitstellt. In dem Wellenfrontanalysesystem 77 des
optischen Messsystems 1c können analog zur Ausführungsform 1b eines
optischen Messsystems, welche in 3 illustriert
ist, weitere Linsenelemente 71, 73 und 75 vorgesehen
sein, um auch Wellenfronten von aus einem aphaken Auge austretendem
Messlicht zu analysieren. Auf diese Weise ist es möglich,
Augen mit sphärischen Fehlsichtigkeiten von 14 Dioptrien,
19 Dioptrien, 24 Dioptrien und Werten dazwischen zu vermessen. Sind
die Linsenelemente 71, 73 und 75 nicht
vorgesehen, so können Augen mit sphärischen Fehlsichtigkeiten mindestens
im Bereich zwischen –5 Dioptrien und +5 Dioptrien durch
Veränderung des optischen Weges zwischen Elementen 13 und 19, 13a und 19a,
bzw. 13c und 19c vermessen werden.
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Das
durch das Linsensystem 65a und Kittglied 19a gebildete
Kegler-Fernrohr, welches in 2A und 2B illustriert
ist, kann durch ein Galilei-Fernrohr ersetzt werden oder ein anderes
afokales System.
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Der
Eintrittsbereich 45 des Wellenfrontsensors hat gemäß einer
Ausführungsform eine Ausdehnung von 6,34 mm·6,34
mm. In anderen Ausführungsformen können andere
Ausdehnungen vorgesehen sein. Die Lichtquelle 3, 3a bzw. 3b und 3c umfasst
typischerweise eine Superlumineszenzdiode und wirkt als Punktlichtquelle.
Ein Vorsehen einer Veränderbarkeit eines optisches Weges
in dem optischen Messsystem zur Vorkompensation einer sphärischen
Fehlsichtigkeit ist optional. Polarisationsoptische Elemente wie
beispielsweise λ/4-Plättchen oder die Ausführung
des Strahlteilers als Polarisationsstrahlteiler dienen zur Trennung
von Reflexlicht, welches an optischen Wirkflächen entsteht,
und von Messlicht, welches vom Beleuchtungsfleck 37 auf der
Retina 39 ausgeht.
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5A und 5B illustrieren
schematisch eine weitere Ausführungsform eines optischen
Messsystems 1d gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wiederum ist in 5A ein
Beleuchtungsstrahlengang bzw. ein Wellenfrontstrahlengang illustriert
und in 5B ist ein Objektstrahlengang
illustriert. Das optische Messsystem 1d umfasst die erste
Optikbaugruppe 31d, welche hier als Kittglied ausgeführt
ist, eine zweite Optikbaugruppe 13d, welche hier als Kittglied
ausgeführt ist, und einen Wellenfrontsensor 47d.
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Zur
Beleuchtung des Auges 25 umfasst das optische Messsystem 1d weiterhin
eine Lichtquelle 3d, welche Licht 5d aussendet.
Licht 5d wird durch Strahlformungsoptik 7d in
konvergentes Messlicht 9 überführt, um
nach Reflexion an dem Strahlteiler 11d im Bereich der Blende 12d fokussiert
zu werden. Bei Untersuchung eines rechtsichtigen Auges 25 ist Blende 12d in
einer Brennebene des Kittgliedes 31d angeordnet. Nach Durchsetzen
des Kittgliedes 31d umfasst Messlicht 9 im Wesentlichen
ebene Wellenfronten, welche auf das Auge 25 auftreffen.
Nach Durchsetzen der Hornhaut 33 und der menschlichen Linse 35 wird
Messlicht 9 auf einen Punkt 37 der Retina 39 fokussiert.
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Von
Punkt 37 geht Licht 41 aus, welches nach Durchsetzen
der menschlichen Linse 35 und der Hornhaut 33 Messlicht 43 bildet,
welches bei einem rechtsichtigen Auge im Wesentlichen ebene Wellenfronten
umfasst. Die Pupille des menschlichen Auges ist in der Objektebene 28d in
Objektbereich 28d angeordnet. Der Abstand zwischen der
Objektebene 28d und dem Kittglied 31d ist als
Abstand d gekennzeichnet, und die Brennweite des Kittgliedes 31d ist
durch den Abstand f in 5A bezeichnet. Von dem Objektbereich 28d' ausgehendes
Messlicht 43 durchsetzt Kittglied 31d, überkreuzt
sich in einer Ebene der Blende 12d, durchsetzt Strahlteiler 11d, durchsetzt
Kittglied 13d, um bei rechtsichtigem Auge als ebene Wellenfronten
auf den Eintrittsbereich 45d des Wellenfrontsensors 47d einzufallen.
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Kittglied 31d und
Kittglied 13d bilden zusammen ein afokales System, insbesondere
ein Kegler-System. Dazu sind das Kittglied 31d und das
Kittglied 13d in einem Abstand entlang der optischen Achse 10d angeordnet,
welcher der Summe der Brennweite des Kittgliedes 31d und
der Brennweite des Kittgliedes 13d entspricht.
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Durch
Verlagern entlang der optischen Achse 10d, gekennzeichnet
durch Doppelpfeil 16d, der innerhalb des Kastens 14d enthaltenen
Komponenten, d. h. der Lichtquelle 3d, der Strahlformungsoptik 7d,
des Strahlteilers 11d und der Blende 12d, kann auch
bei Untersuchung eines sphärisch fehlsichtigen Auges 25 erreicht
werden, dass ein Beleuchtungsfleck 37 kleiner Ausdehnung
auf der Retina 39 des Auges 25 erzeugt werden
kann. In diesem Falle ist das von dem Objektbereich 28d' ausgehende
Messlicht 43 nicht durch im Wesentlichen ebene Wellenfronten
gebildet, was somit ebenfalls für das Messlicht gilt, welches
auf den Eintrittsbereich 45d des Wellenfrontsensors 47d trifft.
Aus diesem Grunde wird in der Ausführungsform des optischen
Messsystems 1d ein Wellenfrontsensor mit einem besonders großen
dynamischen Messbereich verwendet. Somit ist der in Ausführungsform 1d eingesetzte
Wellenfrontsensor 47d in der Lage, Wellenfronten mit relativ kleinem
Krümmungsradius zu vermessen.
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5B illustriert
einen Objektstrahlengang des optischen Messsystems 1d.
Von einem Punkt 28d'' in dem Objektbereich 28d' in
der Objektebene 28d ausgehende Strahlen 53a, 53b und 53c durchsetzen
Kittglied 31d, Strahlteiler 11d und Kittglied 13d,
um auf einen Punkt 45d' im Eintrittsbereich des Wellenfrontsensors 47d abgebildet
zu werden. Es ist ersichtlich, dass der Abstand d zwischen Kittglied 31d und
der Objektebene 28d sehr viel größer
ist als die Brennweite f des Kittgliedes 31d.
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Das
optische Messsystem 1d kann einen Faltspiegel 61 umfassen,
welcher ermöglicht, das optische Messsystem 1d mit
einem optischen Mikroskopiesystem 79 wie es in 4 illustriert
ist, zu kombinieren. Dazu ist in 4 die Position
des Faltspiegels 61 schematisch angedeutet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2005/0241653
A1 [0004]
- - US 6550917 B1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - J. Liang,
B. Grimm, S. Goelz, J. F. Bille, ”Objektive measurement
of wave aberrations of the human eye with the use of a Hartmann-Shack wave-front
sensor”, J. Opt. Soc. Am. A 11 (1994) pp. 1949–1957 [0002]