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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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Druckschrift
DE 10 2005 031 496
B4 offenbart eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Wellenfront
von Streulicht, welches aus unterschiedlichen Zonen eines Patientenauges ausgeht.
Aufgrund eines relativ geringen bereitgestellten Arbeitsabstandes
zwischen optischen Komponenten des Systems und dem Patientenauge
ist dieses System jedoch nur bedingt für Augenoperationen geeignet.
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Druckschrift
DE 199 50 792 A1 offenbart
einen Wellenfrontsensor mit einem teleskopartig beweglichen Prisma
und einer Abgleichkamera, um damit eine Lichtfleckgröße auf der
Netzhaut zu minimieren und die Wellenfrontmessung zu verbessern. Ohne
ein Mikroskopiesystem und mit einem genügend großen Arbeitsabstand ist dieser
Wellenfrontsensor jedoch für
Augenoperationen nicht geeignet.
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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 Kepler-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 Kepler-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 l. 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 Kepler-System. Das Kepler-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
Kepler-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 25auftreffen.
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 Kepler-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.