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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen für verbesserte Okularsicht,
Verfahren zu deren Herstellung, Implementierungen und ihre Anwendungen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung mit Flüssigkeit
gefüllte
Brillen, deren vordere Linse (oder Fenster) dazu ausgelegt ist,
in das Auge oder aus dem Auge zu fokussieren, während die Immersionssubstanz
die Korneaabweichungen ausgleicht oder reduziert.
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Stand der
Technik
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Optische
Abweichungen können
die Sehfähigkeit
einer Person beeinträchtigen
und diagnostische und medizinische Verfahren stören. Die meisten optischen
Abweichungen treten in Kornea und Tränenfilm auf, wobei ein zusätzlicher
Anteil der Abweichungen von der kristallinen Linse und in geringem Ausmaß von den
Okularflüssigkeiten
herrührt.
Bei erweiterten Pupillen beträgt
die Größe des tatsächlichen
Fokuspunkts auf der Netzhaut im Bereich von 20 bis 100 Mikrometer,
anstelle des theoretischen Bereichs von 1 bis 2 Mikrometern. Dies
verwischt die dem Auge verfügbaren
Einzelheiten erheblich. Außerdem
variieren der Tränenfilm
und die kristalline Linse mit der Zeit, wodurch die Größe des Punkts weiter
beeinflusst wird.
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Neben
der Beeinträchtigung
der Sehfähigkeit
einer Person können
schlechte optische Bedingungen auch die Effektivität von Augenuntersuchungen
und Behandlungen reduzieren. Ein das Auge untersuchender Augenarzt
ist auf Einzelheiten beschränkt,
die nicht kleiner als die Fokuspunktgröße sind. Dies schränkt seine
oder ihre Fähigkeit
signifikant ein, frühe
Warnzeichen von Anomalien zu lokalisieren, Okularkrankheiten zu
diagnostizieren oder Folgeuntersuchungen nach Augenoperationen durchzuführen. Korneaabweichungen
stören
ebenfalls die Untersuchung und Behandlung anderer Teile der Augen,
wie beispielsweise der wässrigen
Augenflüssigkeit
und der kristallinen Linse.
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Ein
Augenchirurg, der einen Laserstrahl auf die Netzhaut richtet, um
das Auge zu behandeln, ist durch optische Abweichungen eingeschränkt, die
zu einem großen
Strahlpunkt führen,
wodurch verursacht wird, dass angrenzende Gebiete der Netzhaut erwärmt und
möglicherweise
beschädigt
werden. Aufgrund der Sichtbeschränkungen
ist sich der Chirurg möglicherweise
noch nicht einmal dieser Beschädigungen
bewusst. Diese Abweichungen in der Kornea werden durch Verwendung
einer Kontaktlinse, die an das Auge mit einem dazwischen angebrachten Immersionsgel
angebracht ist, etwas reduziert. Die Vorrichtung hält außerdem die
Augenlider während der
Operation offen, aber sie verursacht dem Patienten erhebliche Unannehmlichkeiten.
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Es
wäre daher
von Nutzen, eine Lösung
zum Überwinden
der schädlichen
Wirkungen von Korneaabweichungen auf die Sehfähigkeit, Diagnose und Behandlung
bereitzustellen.
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Eine
Gruppe von Lösungen
aus dem Stand der Technik setzt eine Form des Scannens in eine, zwei
oder drei Dimensionen ein, wodurch die sequenzielle Trennung und
Messung der Einzelheiten ermöglicht
wird. Diese Gruppe enthält
unter anderem die Scanschlitzlampe, das Scanlaserophthalmoskop und
akustische Abbildungen. Die optischen Messgeräte unterliegen weniger den
Abweichungen, haben aber dennoch eine beschränkte Auflösung. Ein weiteres leistungsstarkes
Verfahren ist die adaptive Optik, bei der in einer Servoschleife
eine Korrektur für die
okularen Abweichungen ausgeführt
wird. Dieses Verfahren ermöglicht
das direkte Abbilden des Augeninneren und in Kombination mit anderen
Verfahren, wie hier erwähnt,
sogar das feinere Scannen von Einzelheiten. Es wird von Williams
und Liang in der US-Patentschrift Nr. 5,777,719 „METHOD AND APPARATUS FOR
IMPROVING VISION AND THE RESOLUTION OF RETINAL IMAGES" beschrieben. Eine ähnliche
Lösung
für die
Laseroperation ist in der US-Patentschrift Nr. 6,394,999 „LASER
EYE SURGERY SYSTEM USING WAVEFRONT SENSOR ANALYSIS TO CONTROL DIGITAL
MICROMIRROR DEVICE (DMD) MIRROR PATTERNS" von Williams et al. beschrieben. Leider
sind diese Verfahren alle eher kompliziert und die Instrumentierung
nimmt viel Platz ein. Die eingesetzte Ausrüstung ist umständlich,
teuer und viele Bestandteile der Technologie sind immer noch nicht
ausgereift.
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Wenn
eine hohe Auflösung
nicht wesentlich ist, kann sie im Gegenzug zu einem sehr großen Sichtfeld
aufgegeben werden. Goniometrische Vorrichtungen wie die Objektive
von Abraham oder Goldmann wurden entwickelt, um einen Zugriff auf
bis zu 180 Grad in das Auge zu erreichen, wobei bis zu vier Spiegel
eingesetzt werden. Der Preis, der hierfür gezahlt werden muss, ist
ein Verlust an Vergrößerung oder
sogar eine Verkleinerung der beobachteten oder mit Laser behandelten
Abschnitte der Retina oder der Iris. Diese Objektive sind auf der
anästhesierten
Kornea unter Verwendung eines Immersionsgels oder -fluids wie Methylcellulose
platziert.
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Eine
Reihe von Quellen aus dem Stand der Technik bezieht sich auf die
Verwendung von gefüllten
Brillen. Es sei darauf hingewiesen, dass im Zusammenhang der vorliegenden
Beschreibung das Wort „Brille" sich auf eine über einem
oder beiden Augen getragene Vorrichtung bezieht, die ein umschlossenes
Volumen umfasst, das zu dem Gesicht hin abgedichtet ist, welches
mit einem Medium wie einer Flüssigkeit
oder einem Gel gefüllt
werden kann, wodurch das ganze Auge mit dem Medium abgedeckt wird.
Herbert beschreibt in dem US-Patent Nr. 4,429,956 „WET CORNEA
TELESCOPE" ein Teleskop,
das zur Verbesserung der optischen Qualität eine fluidgefüllte Zelle
bis zur Kornea aufweist. Ebenfalls Herbert schlägt in der US-Patenschrift Nr. 4,396,261 „METHOD
FOR DETERMINIG THE CURVATURE OF A CORNEA" die Verwendung flacher Brillen vor,
die zur Anpassung von Kontaktlinsen mit Fluid zum Messen und Berechnen
gefüllt
sind. Silvermann et al. beschreiben in der US-Patentschrift Nr. 5,776,068 „ULTRASONIC
SCANNING OF THE EYE USING A STATIONARY TRANSDUCER" einen Ultraschallscanner
für das
Auge, welcher an eine mit Flüssigkeit
gefüllte
Brille zum besseren akustischen Kontakt angebracht wird. Monteleone
und Monteleone beschreiben in der US-Patenschrift 5,927,281 „GOGGLES
FOR PREVENTING EXPOSURE KERATITIS" eine fluidgefüllte Brille zum Aufrechterhalten
einer geeigneten Umgebung für
Augen mit Hornhautkeratitis.
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In
den Publikationen Thomas Young „On the mechanism of the eye", Philosophical Transactions
of the Royal Society of London, Bd. 91, 23–88, 1801, und später M. Milodot
und J. Sivak "Contribution
of the cornea and the lens to spherical aberration of the eye", Vision Research,
Bd. 19, 685–687,
1979, und dann P. Artal et al. „Compensation of corneal aberrations
by the internal optics in the human eye", Journal of Vision 1, 1–8, 2001,
wird gezeigt, wie flüssigkeitsgefüllte flache
Brillen Korneaabweichungen ausgleichen, um die optischen Funktionen
der Kornea und der kristallinen Linse zu trennen. Der größte Nachteil dieses
Verfahrens ist die Notwendigkeit, neben den flachen Brillen sehr
starke positive Linsen zuzufügen. Dies
ist erforderlich, um die Vielzahl an Dioptrin der optischen Leistung
der Kornea selbst weiter zu kompensieren, welche durch ihre Immersion
in das Fluid verloren gehen. Ohne diese externe Kompensation geht
die vergrößernde Leistung
des Auges verloren, sowohl für
die Person, die die Brille trägt,
als auch für den
Arzt, der in das Auge blickt oder an ihm operiert.
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Es
ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, Brillen bereitzustellen,
die mit einer Substanz gefüllt
sind, deren Brechungsindex an den Brechungsindex der Hornhaut angepasst
ist, wodurch die Wirkungen der Hornhautabweichungen und die Variationen
des Tränenfilms
reduziert sowie die okulare Sicht verbessert werden.
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Weitere
Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen
der vorliegenden Beschreibung und Durchsicht der beigefügten Zeichnungen
ersichtlich.
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Darstellung
der Erfindung
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Es
wird somit in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung für die verbesserte Sicht in
oder aus mindestens einem Auge eines Probanden bereitgestellt, wobei
die Vorrichtung Folgendes umfasst:
mindestens ein umschließendes Gefäß zum Halten mindestens
einer Linse vor mindestens einem Auge des Probanden und zum Halten
einer Substanz, deren Brechungsindex an den Brechungsindex der Kornea
angepasst ist,
wobei das Gefäß ausgelegt ist, um die Substanz
an dem Gesicht um mindestens ein Auge des Probanden abzudichten,
wodurch
das Fokussieren in oder aus dem mindestens einen Auge oder beiden
Augen gestattet wird.
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Die
Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit mindestens einem Riemen zum Halten der
Vorrichtung auf dem Gesicht des Probanden versehen.
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Das
mindestens eine umschließende
Gefäß umfasst
ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zwei Gefäße, wobei jedes Gefäß mit einer Linse
versehen ist.
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Die
Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung in einen Helm, der mit mindestens einem Halteriemen
versehen ist, eingebettet.
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Die
Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit einem Adapter zum Anbringen der Vorrichtung
an eine separate Vorrichtung versehen.
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In Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind die optischen Eigenschaften der
Linse ferner variabel.
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Die
Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit mindestens einem externen optischen Element
versehen, das dazu ausgelegt ist, um vor der Vorrichtung platziert
zu werden und dessen optische Eigenschaften variabel sind.
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In Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist die mindestens eine Linse ferner
aus einer Gruppe optischer Systeme ausgewählt, bestehend aus einer Einfachlinse,
einer Doppellinse, einer Dreifachlinse, einer Streulinse, einer
Linse mit variablem Index, einer zusammengesetzten Linse, einer
flexiblen Linse, einer Linse mit Anti-Reflexions-Beschichtung, Spiegeln oder einer Kombination
davon.
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Die
Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit einem Anpassungsmechanismus zum Ausrichten
und Verschieben der mindestens einen Linse versehen.
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Das
Gefäß weist
ferner in Übereinstimmung mit
einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mindestens eine Öffnung darin auf, durch die
die Substanz geändert
oder modifiziert oder zugefügt
oder entfernt werden kann.
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Die
Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung versehen mit mindestens einer transparenten
Trennwand, um es dem Gefäß zu gestatten,
Substanzen mit verschiedenen optischen Eigenschaften separat zu
halten.
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Die
Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit einer Lichtquelle zum Beleuchten des
mindestens einen Auges versehen.
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Die
Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit mindestens einem Wellenleiter zum Leiten
von Licht in das mindestens eine Auge versehen.
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In Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist das Gefäß ferner flexibel.
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In Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Verbessern
der Sicht in oder aus mindestens einem Auge eines Probanden bereitgestellt,
wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Bereitstellen einer
Vorrichtung, die mindestens ein umschließendes Gefäß zum Halten mindestens einer Linse
vor mindestens einem Auge des Probanden umfasst;
Bereitstellen
in dem Gehäuse
mindestens einer Substanz, deren Brechungsindex an den Brechungsindex
der Kornea angepasst ist;
Abdichten des Gefäßes gegenüber dem Gesicht um das mindestens
eine Auge der Person,
wodurch das Fokussieren in oder aus dem
mindestens einen Auge oder beiden Augen gestattet wird.
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Das
Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung das Festschnallen des Gefäßes an das
Gesicht des Probanden.
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Das
Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung das Verschieben oder Neigen der mindestens
einen Linse.
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Das
Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung das Platzieren einer oder mehrerer transparenter
Substanzen separat in dem Gefäß.
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Das
Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung das Ändern
des Drucks in dem Gefäß, um mindestens
eine optische Eigenschaft der Vorrichtung zu ändern.
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Das
Anpassen des Brechungsindexes der Substanz an den Brechungsindex
der Kornea umfasst ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung das teilweise oder vollständige Ersetzen
oder Mischen der Substanz in dem Gefäß mit einer anderen Substanz
anderer optischer Eigenschaften oder für Nähr- oder medizinische Zwecke.
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Das
Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung das Anlegen von Druck an oder um die
mindestens eine Linse, um ihre optischen Eigenschaften zu verändern.
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Das
Verfahren wird ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung in Verbindung mit Okularmessungen oder -abbildungen
verwendet.
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Das
Verfahren wird ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung in Verbindung mit Okularoperationen oder
-verfahren verwendet.
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Das
Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung
mit einigen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung das Korrigieren weiterer Abweichungen
unter Verwendung eines adaptiven optischen Systems, wobei das System
mindestens eine Komponente ausgewählt aus einer Gruppe von Komponenten,
bestehend aus einem Wellenfrontsensor, einem Wellenfrontmodulator
und einer Servosteuerung umfasst.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird hierin lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Figuren beschrieben, in denen ähnliche
Komponenten durch ähnliche
Bezugszahlen bezeichnet sind. Zur Vermeidung von Verwechslungen
sind die Pfeilköpfe,
die Lichtstrahlen kennzeichnen, offen dargestellt, und die Pfeilköpfe, die auf
Instrumentendetails weisen, wurden mit einem ausgefüllten eckigen
Kopf versehen.
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1a ist
eine schematische Zeichnung, die eine Schnittansicht des Auges eines
Probanden mit einer schlechten Kornea mit einem eintretenden Lichtstrahl,
der ein verschwommenes Bild auf der Retina bildet, zeigt.
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1b veranschaulicht
denselben Lichtmechanismus wie in 1a unter
Zufügung
einer Brille gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wodurch das Bild auf der Retina geschärft wird.
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2a ist
eine schematische Zeichnung, die eine Schnittansicht eines Auges
eines Probanden mit einer schlechten Kornea mit von der Retina in
eine externe optische Vorrichtung zurückreflektiertem Licht zeigt.
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2b veranschaulicht
denselben Lichtdurchgang wie in 2a unter
Zufügung
einer Brille gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei der externe Fokus nun einen feineren
Retinapunkt abbildet.
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3 ist
eine schematische Seitenansicht einer Halteanordnung zum Halten
einer Brille an einem Probanden in Übereinstimmung mit einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine schematische Schnittansicht einer beispielhaften Brille, durch
die Licht, möglicherweise
von einem Laser, auf der Retina in Übereinstimmung mit einer bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung scharf fokussiert.
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5a ist
eine schematische Schnittansicht einer Brille gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die ein komplizierteres Linsensystem
hält, und
einer peripheren Lichtführung,
die die Okularbeleuchtung ohne Reflexionen von dem Linsensystem
gestattet.
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5b ist
eine Schnittansicht der Brille, wobei eine periphere Lichtführung auch
eine Lichtquelle für
Okularbeleuchtung hält.
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5c ist
eine Schnittansicht einer Brille, wobei die Lichtführung zentral
in dem Linsensystem ist und auch eine Lichtquelle für die Okularbeleuchtung
hält.
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6 ist
eine schematische Seitenansichtsdarstellung einer beispielhaften
Brille, die das Abdichten gegenüber
dem Gesicht des Trägers,
die Anpassung der Linsenposition und die Modifikation des notwendigen
Fluidinhalts in der Brille in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gestattet.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Lösung für eine verminderte Sehschärfe, die
durch Abweichungen in der Kornea und dem Tränenfilm verursacht wird, bereit.
Die Erfindung umfasst eine mit einer Substanz gefüllte Brille,
wobei die Substanz einen Brechungsindex aufweist, der an den Brechungsindex
der Kornea angepasst ist, und wobei die Brille über einem oder beiden Augen
getragen wird. Das Vorderfenster oder die Linse der Brille ist derart optimiert,
dass sie eine hochauflösende
Sicht sowohl in das Auge als auch aus dem Auge gestattet.
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Die
Brille der vorliegenden Erfindung kann auf dem Gebiet der Ophthalmologie
auf viele verschiedene Arten verwendet werden. Zu den hauptsächlichen
Verwendungen gehören:
Probanden
mit verminderter Sehfähigkeit
können
die Brille als optische Brille tragen, wodurch ihr Fokus verbessert
wird.
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Ophthalmologen
und Gesundheitstechniker können
ihre Patienten die Brille tragen lassen, wodurch die Fokuspunktgröße für Untersuchungen
verbessert wird.
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Der
Patient kann die Brille allein oder in den Untersuchungsapparat
integriert tragen, beispielsweise als Teil des Kopfhalters oder
des Vorderendes einer Funduskamera.
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Augenchirurgen
können
ihre Patienten die Brille tragen lassen, wodurch die Fokuspunktgröße für eine genauere
Behandlung, wie beispielsweise Laseroperation, verbessert wird.
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Außerdem können Probanden,
die ihre Sehfähigkeit
für eine
begrenzte Zeit oder zur Ausführung spezieller,
eine hohe Auflösung
erfordernder Aufgaben zu verbessern wünschen, können durch das Tragen der Brille
einen Nutzen davonziehen.
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Bevor
mindestens eine Ausführungsform
der Erfindung in Einzelheiten erläutert wird, sei darauf hingewiesen,
dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten
der Konstruktion, Anordnung und Verwendung der in der folgenden
Beschreibung dargelegten Komponenten oder wie in den Zeichnungen
illustriert beschränkt
ist. Die Erfindung kann ohne Weiteres in eine der Ausführungsformen implementiert
werden oder auf verschiedene Arten ausgeführt werden. Es sei auch darauf
hingewiesen, dass die Ausdrucksweise und Terminologie, die hierin
verwendet werden, der Beschreibung dienen und nicht als einschränkend angesehen
werden sollten.
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Die
vorliegende Erfindung umgeht den optischen Verlust durch die Oberfläche der
Kornea und den Tränenfilm
durch Bereitstellen einer externen künstlichen Kornea, wobei der
Zwischenraum zwischen ihr und der natürlichen Kornea mit einer Substanz
gefüllt
ist, die einen Brechungsindex aufweist, der gleich dem der natürlichen
Kornea oder eng daran angepasst ist. Diese Gleichheit der Indices
annulliert die optischen Abweichungen der Kornea und nur innere
Variationen des Brechungsindexes in dem Auge können noch zu weiteren Abweichungen
beitragen. Diese internen Variationen sind meist durch die kristalline
Linse verursacht, können aber
auch aus dem wässrigen
oder vitrösen
Augenflüssigkeiten entstehen
und sind in der Regel viel schwächer.
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Nach
der Anpassung stellt die Brille ein Standardauge konstanter Länge bereit,
unabhängig
davon, wie die ursprüngliche
Augenlänge
war, wodurch die Anpassungserfordernisse der übrigen Mess- oder Operationsgeräte signifikant
verringert werden, sei es optische Kohärenztomografie, Scanlaserophthalmologie,
Funduskameras, Laser usw.
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Neben
der Umgehung der von Verlust durch die Kornea besteht ein weiterer
Vorteil der Brille darin, dass sie den ansonsten störenden Effekt
des variablen Tränenfilms
vollkommen kompensiert. Das Material, die Qualität und die Form der Brille wird
somit zu dem Hauptfaktor für
die Bildgüte
auf der Retina oder die Größe des einfallenden
Laserpunkts oder die Sehschärfe
des Beobachters, der die Brille trägt.
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1a ist
eine in schematischer Zeichnung verallgemeinerte Draufsicht von
in das Auge 18 eines Patienten mit schlechter Kornea eindringenden Lichts.
Die Figur kann auch dazu dienen, einen in das Auge während der
Laseroperation eintretenden Strahl zu veranschaulichen. 1a zeigt,
dass ein breiter Strahl, der in das Auge eintritt, durch eine abweichende
Hornhaut 24 in verschiedene Richtungen gebrochen wird,
durch die Linse 26 dringt, um auf die Retina 28 mit
einer Lichtverteilung aufzutreffen, wie durch das Intensitätsprofil 30 gezeigt.
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1b veranschaulicht
denselben Lichtmechanismus wie in 1a unter
der Zufügung
der Brille 40 der vorliegenden Erfindung. Der breite Strahl durchdringt
zuerst die Linse 20, dann die Immersionssubstanz 22,
die in einem Becher 21 gehalten wird. Die Effekte der abweichenden
Kornea 24 sind nicht signifikant, da ihr Brechungsindex
an den Brechungsindex der Immersionssubstanz 23 vor ihr
angepasst ist. Daher ist die Lichtverteilung auf der Retina nun
viel enger, wie in Profil 30 gezeigt.
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2a und 2b veranschaulichen
dieselben Ansichten wie die aus 1a bzw. 1b,
zeigen jedoch den Weg des Lichts, das aus der Retina 28 reflektiert
wird, wie durch einen medizinischen Mitarbeiter oder ein medizinisches
Gerät,
das ein Bild der Retina bildet, wahrgenommen wird.
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In 2a werden
Lichtstrahlen, die von verschiedenen Stellen an der Retina 28 ankommen
und durch verschiedene Teile der abgewichenen Kornea 24 verteilt
werden, in einen einzigen Punkt 52 fokussiert, was zu einem
verschwommenen Bild in dem optischen System 50 führt. Somit
ist die Idee eines perfekten optischen Systems, in dem nur ein Objektpunkt
in einen Bildpunkt übertragen
wird, nicht realisiert. In 2b verdeckt
die gefüllte
Brille 40 den Effekt der Hornhautabweichungen und jeder
Bildpunkt in dem optischen System empfängt Licht von einem einzigen
Retinapunkt.
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Das
optische System 50 ist schematisch als eine Linse gezeichnet,
die auf einen Punkt 52 fokussiert, aber es ist normalerweise
viel komplizierter und weist eine Vielzahl von Lichtquellen, Spiegeln,
Linsen, Scannern, Filtern, Strahlteilern und dergleichen auf. Ein
sehr einfaches optisches System könnte das Auge des Arztes sein,
wobei er dank der Brille an dem Patienten nun feinere Details der
Netzhaut des Patienten sehen kann.
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Das
Abbilden ist hier an der eigentlichen Retina beschrieben, aber feineres
Fokussieren ist auch auf weitere Merkmale des Auges, beispielsweise
Inhomogenitäten
in der kristallinen Linse oder des Glaskörpers. Es ist auch möglich, auf
flachere oder tiefere Teile der Retina zu fokussieren, beispielsweise
Ganglionzellen oder Blutgefäße, oder
in der Peripherie der Retina zu fokussieren, der Fovea oder der Macula.
In der Nähe
können
andere Teile des Auges in schärferen
Fokus gebracht werden, wie die Kornea, die Iris, die kristalline
Linse oder die wässrige Augenflüssigkeit
und der Glaskörper.
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Das
Fokussieren in verschiedene Tiefen des Auges wird im Allgemeinen
durch das optische System 50 erzielt und das Objekt oder
Ziel der Strahlen in den Figuren kann auch bis zu der Kornea gehen, auch
wenn dies nicht so markiert ist.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann der Brechungsindex der Substanz 22 sich
von dem der Kornea 24 unterscheiden.
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Unterbrochene
Linien in den 1 und 2 stellen
eine Änderung
des Brechungsindexes dar, die weniger erheblich ist als die zwischen
Luft (Brechungsindex 1,00) und Kornea 24 (Brechungsindex 1,37).
Beispielsweise zwischen 1,34 für
eine Kochsalzlösung
enthaltende Füllsubstanz 22 und
1,37 für die
Kornea 24 und analog zwischen der kristallinen Linse 26 (Index
1,38) und den wässrigen
und vitrösen Augenflüssigkeiten
(Index 1,34), die den Rest des Auges 18 füllen.
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Die
Brille 40 kann in verschiedenen Formaten implementiert
sind, beispielsweise als einfacher Becher 21 zum Platzieren über einem
Auge eines Probanden; als zwei Becher, wobei über jedem Auge einer platziert
wird; oder als eine beide Augen bedeckende Gesichtsmaskenimplementation.
Im Falle einer Gesichtsmaskenimplementation kann die Gesichtsmaske
selbst als einfacher Becher 21 dienen, der beide Augen
bedeckt, wie in 6 gezeigt. Alternativ kann sie
als Halter für
einen Becher 21, der ein Auge bedeckt, oder für zwei Becher,
die beide Augen bedecken, dienen. Bei dem die einfache Brille, die doppelte
Brille oder die Maske tragenden Probanden kann es sich um eine Person
oder ein Tier handeln.
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3 ist
eine schematische Seitenansicht einer Halteanordnung 60 zum
Halten der Brille 40 an einem Probanden 62. Die
Halteanordnung 60 umfasst einstellbare Riemen zwischen
den Augen, um den Kopf 64 und wahlweise über den
Oberkopf 66, um eine akkurate Platzierung und Halten der
Becherzentren der Brille 40 gegen die Augen 18 zu
ermöglichen.
Der obere Riemen 66 kann für schwerere Brillen erforderlich
sein. Noch mehr Riemen oder sogar ein Helm kann für komplexere
Brillen erforderlich sein.
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Wenn
eine akkurate Positionierung nützlich ist,
kann die Brille ein Teil einer anderen optischen Vorrichtung, wie
beispielsweise einem Ophthalmoskop oder einem Laser, sein. In diesem
Fall wird der Kopf des Probanden gegen die Brille gehalten, um diese
abzudichten, und Halteriemen oder ein Helm können eine zweitrangige Rolle
spielen. Akkurate Positionierung des gesamten Kopfes ist Bestandteil des
Stands der Technik und enthält
unter anderem eine Stirnstütze,
eine Kinnstütze,
eine Beißstange oder
eine Kombination davon.
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Die
Immersionssubstanz 22 umfasst ein Fluid, eine Flüssigkeit,
ein Gel oder ein andere weiches Material und ist entweder zuvor
in dem Becher 21 vorhanden oder wird durch Füllleitungen 70 zugeführt, bis
keine signifikanten Luftblasen zwischen der vorderen Linse 20 und
der Kornea 24 verbleiben. Die Menge, Position und Größe der verbleibenden
Blasen werden auf einem Mindestmaß gehalten, so dass sie den
optischen Weg in oder aus dem Auge nicht stören, wie einem Fachmann ersichtlich
sein wird. Anders als im Stand der Technik ist es nicht notwendig,
dass sich die Optik in Kontakt oder Beinahekontakt mit der Kornea 24 befindet.
Vielmehr ist die Brille der vorliegenden Erfindung gegenüber dem
Gesicht um das Auge herum abgedichtet, wodurch diese Konfiguration
für den
sie tragenden Probanden angenehmer oder weniger irritierend wird.
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Verschiedene
Personen können
bevorzugen, die Brille füllen
zu lassen, während
sie die Augen geschlossen halten, und die Augen dann zu öffnen, während andere
es vorziehen, die Brille bei geöffneten
Augen füllen
zu lassen. Die Füllsubstanz 22 sollte
zweckmäßigerweise
einen Säuregrad
(Ph) aufweisen, der den Proband nicht stört und die Augen nicht reizt.
Beispielsweise eine Kochsalzlösung
mit 0,9% NaCl, künstliche
Tränen
oder Methylcellulose. Zugleich sollte die Immersionssubstanz 22 einen Brechungsindex
aufweisen, der so nah wie möglich an
dem der Kornea ist, um den Effekt der Korneaabweichungen zu verringern,
und kann aus einer Gruppe ausgewählt
werden, die Zuckerwasser, Kochsalzlösung, Methylcellulose und andere
Substanzen enthält.
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6 zeigt
eine Gesichtsmaske 40 mit Dichtung 66 um die Augen,
einem Kopfriemen 64 und Füllleitung 70. Verschiedene
Mechanismen können zum
Füllen
und Leeren der Brille verwendet werden, wie beispielsweise eine
zurückziehbare
Spritze mit oder ohne Ventile, um Verschütten zu verhindern. Füll- und
Ablaufschläuche,
die von und zu einem oder mehreren Behältern führen, sind eine weitere Möglichkeit.
Das Immersionsmaterial kann von einer Gruppe, enthaltend eine Flasche 51,
einen Beutel 52, eine Spritze, zugefügt werden, und der Ablauf kann
in eine Gruppe von Gefäßen, enthaltend
einen einfachen Becher 50, erfolgen. Schwerkraft, Kolbendruck und
Saugwirkung können
verwendet werden, um die Immersionsflüssigkeit in und aus der Brille
zu bewegen.
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Die
Brille 40 ist über
dem Auge des Probanden abgedichtet, um die Leckage der Füllsubstanz 22 zu
verhindern. Die Dichtung kann verstärkt werden, wenn die das Gesicht
berührenden
Ränder 66 aus
einem weichen Material, wie Gummi, Silikon, Latex oder ähnlichen
Materialien geformt sind. Es ist möglich, der Füllsubstanz
Medikation für
Muskelrelaxation oder Pupillenerweiterung oder einen Nährstoff, wie
Sauerstoff für
die Kornea, zuzufügen.
Somit werden die Begriffe Füllsubstanz,
Immersionsflüssigkeit und
-gel austauschbar verwendet und der Gebrauch eines von ihnen kann
auch die anderen bedeuten.
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Bei
der einfachsten Brille handelt es sich um durchsichtige Becher,
die über
den Augen getragen werden, wobei die Vorderlinse 20 ein
durchsichtiges Fenster von annehmbarer optischer Qualität ist und die
Brille aus starrem oder beinahe starrem Material, wie Kunststoff,
Gummi, Silikon, Latex und anderen derartigen Materialien gebildet
ist. Die Peripherie 66 des Bechers 21 kann aus
demselben Material bestehen und wird mittels des Riemen 64 umfassenden Haltesystems 60 oder
durch einen Helm gegen das Gesicht gedrückt. Die Peripherie kann aus
Gummi, Latex, Weichplastik oder anderen ähnlichen Materialien bestehen.
Druck kann durch die Riemen 60 oder durch direktes Halten
des Bechers an dem Kopf angelegt werden, oder durch Pressen der
Hand gegen den Becher 1, der an einem Rahmen angebracht
ist, welcher Teil des ophthalmologischen Tischs oder des ophthalmologischen
Instruments sein kann, oder direkt an das Instrument selbst.
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In
einer anderen Ausführungsform
sind der Becher 21 oder die Brille 40 oder Teile
davon aus einem abbaubaren Material gefertigt.
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In
einer anderen Ausführungsform
sind der Becher 21 oder die Brille 40 oder Teile
davon aus einem nicht-abbaubaren Material gefertigt, das desinfiziert
und mehr als einmal verwendet werden kann.
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Es
kann sich als klug erweisen, mehrfachen Gebrauch derselben Brille
an verschiedenen Probanden zu vermeiden. Um sicherzustellen, dass
es nicht zu einem Mehrfachgebrauch kommt, kann die Brille oder Teile
davon aus einem Material geformt sein, das empfindlich gegenüber Desinfektionsmitteln
oder gegenüber
dem wiederholten Öffnen
und Füllen
oder Ablaufenlassen der Brille ist. Alternativ kann sie aus einem
Material geformt sein, das mit der Zeit oder unter dem Einfluss
von Chemikalien oder Desinfektionsmitteln abgebaut werden – alles
zur Sicherstellung eines einmaligen Gebrauchs. Wenn andererseits
der Wunsch besteht, dieselbe Brille wieder und wieder an demselben
Probanden zu verwenden, sollte darauf geachtet werden, die Vorrichtung
nicht aus derartigen abbaubaren Materialien herzustellen.
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In
vielen Fällen
erfordern Fokusdifferenzen zwischen Probanden und die Verwendung
eines unterschiedlichen optischen Systems 50, dass die
Fokusanpassung ermöglicht
wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass verschiedene Brillen verfügbar sind, jeweils
mit einer anderen Leistung der Linse 20.
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Alternativ
können
die Seiten des Bechers 21 aus halbstarrem Material gebildet
werden, das etwas aufgeblasen oder eingezogen werden kann, wodurch Fokusänderungen
entstehen, wenn sich der Abstand von der vorderen starren Linse
bezüglich
des Auges dementsprechend ändert.
Sie können
aus einer Gruppe von Materialien enthaltend Gummi, Latex, Silikon
und Weichplastik gebildet sein.
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In
einer alternativen Ausführungsform
können
die Seiten des Bechers 21 Balg- (oder Akkordeon-) artig gefaltet sein,
wodurch auch die Anpassung durch Druckveränderungen oder verschiedene
Augentiefen zwischen Probanden gestattet wird. Der Innendruck kann
durch eine externe Pumpe, wie einem weichen, sich füllenden
Beutel 52 oder einem harten Gefäß 51, die so gestaltet
sein können,
dass sie eine Pumpe enthalten (siehe 6), variiert
werden.
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Noch
weitere Ausführungsformmodelle
umfassen feste Seiten des Bechers 21, die die Anpassung
des Linsenabstands von dem Auge gestatten, indem an der Linse geschoben,
sie gezogen oder sie ohne Leckage in oder aus den Seitenwänden gleitend
geschoben wird. Die Drehung der Linse 20 zur Ausrichtung
ihrer optischen Achsen kann durch Bewegung des Bechers 21 oder
der gesamten Brille 40 gegen die Augen erzielt werden.
Alternativ kann diese Anpassung in der Höhe, der Entfernung von der Nase,
der Augentiefe und der Neigung der Linse 20 an einen Positioniermechanismus 28 verwiesen
werden. Dieser Mechanismus oder Anpassungsabschnitt ermöglicht die
gegenseitige Bewegung und Drehung zwischen der Linse 20 und
dem Augenbecher 21 oder der Brille oder Maske 40.
Dieser Mechanismus kann Stufen in drei Richtungen und zwei Winkeln
enthalten, wie den auf dem Gebiet Ausgebildeten wohlbekannt ist.
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Eine
alternative Ausführungsform
umfasst einen Kugel-Buchsen-Mechanismus, wobei die Kugel eine Perlenform
für den
Durchlass von Licht und zum Halten der Linse quer zum Lichtweg aufweist. Die
Kugel mit der Linse darin kann gegenüber der übrigen Brille gedreht werden,
bis ihre optische Achse mit den Augen nach Bedarf ausgerichtet ist.
Die Bewegungsrichtung zur Seite kann auch durch zwei exzentrische
Zylinder erzielt werden.
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Eine
alternative Ausführungsform
ermöglicht die
Anpassung des Abstands zwischen dem Auge und der Linse durch einen
Mechanismus wie einer Schraube oder einem Kolben bezüglich des
Rests der Brille.
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Eine
alternative Ausführungsform
ermöglicht die
Modifikation der Form oder Krümmung
der Linse durch Anziehen eines Rings um einen Rand der Linse, wodurch
der Fokus geändert
wird. In diesem Fall ist die Linse ausreichend flexibel, um ihre
Oberflächen
zu verändern
und die notwendigen Anpassungen zu erzielen.
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Eine
weitere Art der Fokusanpassung erfolgt durch Anpassung des Brechungsindexes
durch Ändern
der Füllsubstanz
durch eine andere Substanz mit einem anderen Brechungsindex oder
einer Mischung der Substanzen oder durch Ändern der Temperatur oder des
Drucks der Substanz 22, um ihren Brechungsindex zu ändern, oder
durch jedes Verfahren oder Kombination von Verfahren zur Änderung des
Brechungsindexes.
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Saugwirkung
zur Verringerung des Innendrucks kann verwendet werden, um den Abstand
zwischen der Linse und dem Auge zu verringern. Der Druck kann auch
in Verbindung mit aufblasbaren Hohlräumen, die durch zusätzliche
Membranen gebildet werden, variiert werden, die anstelle von oder parallel
zu der Linse angeordnet sind, um die optische Gesamtleistung der
Brille zu ändern,
wie durch Treisman et al. in der US-Patentschrift Nr. 4,890,903, „SUSPENSION
SYSTEM FOR A FLEXIBLE OPTICAL MEMBRANE", und Silver in US-Patentschrift Nr. 6,618,208, „VARIABLE
FOCUS OPTICAL DEVICES",
beschrieben.
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Außerdem ist
es möglich,
einige oder alle positiven Anpassungen für einen bestimmten Probanden
extern in einem optischen System durchzuführen, das das Licht von dem
Auge sendet oder empfängt,
wobei ein solches optisches System auch eine einfache Brille sein
kann, aber auch eine viel kompliziertere Vorrichtung, wie beispielsweise
(aber nicht darauf beschränkt)
einen Laserscanner oder einer Schlitzlampe, Ophthalmoskop oder optischer
Kohärenztomografievorrichtung.
Die Anpassung kann in einem Teil oder allen der obigen Verfahren
manuell oder mechanisch oder automatisiert sein.
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Eine
komplexere Anpassung erfolgt für Astigmatismus.
Dieser kann außerhalb
der Brille durch zylindrische Linsen oder komplexere Systeme korrigiert
werden, wie einer Kombination zweier zylindrischer Linsen, wobei
der Winkel zwischen ihnen auf den minimalen Fokuspunkt angepasst
ist, wie den auf dem Gebiet Ausgebildeten bekannt ist. Alternativ können sie
durch gerichteten Druck auf den Umfang der Linsen der Brille in
spezifischen Ausrichtungen korrigiert werden. Hier ermöglicht die
Flexibilität
der Linse ihre Verzerrung auf die erforderliche Art. Dies kann wiederum
manuell oder mechanisch und/oder automatisiert erfolgen.
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Die
einfachste Vorgehensweise für
jede Anpassung ist durch Beobachten von auf der Retina oder in einem
externen Bild fokussiertem Licht und seiner Verringerung auf eine
kleinere Punktgröße. Das
Ergebnis der Anpassung ist ein schärferes Bild, während ein
verschwommeneres Bild die Anpassung in der falschen Richtung anzeigt.
Es ist außerdem möglich, Licht
von einer oder mehreren Quellen zu projizieren, wie beispielsweise
Infrarot ausstrahlende Dioden, und ihre Reflexion von dem Auge mit
der der Linse 20 auszurichten. Diese Ausrichtung kann visuell
oder unter Verwendung einer Kamera oder anderer Sensoren erfolgen.
Andere Vorgehensweisen können
durch Wave-Front-Erfassung oder andere Mittel einschließlich subjektiver
oder objektiver Reaktion von dem Probanden erfolgen. Dieser Rückkopplungsmechanismus
kann manuell, automatisiert oder eine Kombination daraus sein.
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Nach
der Anpassung für
Fokus und Astigmatismus wie oben beschrieben sind die anderen Hauptabweichungen
des Auges sphärisch
und chromatisch. Dies kann sich mit der Lage und dem Alter und anderen
Parametern ändern.
Darüber
hinaus gibt es Abweichungen höherer
Ordnung, die für
verschiedene Probanden spezifischer sind.
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Die
Linse 20 kann durch Verwendung einer oder mehrerer verfügbarer computerisierter
Linsendesignprogramme und durch Modifizieren der Formen der Oberfläche der
Linsen, ihrer Anzahl und ihres Materials für minimale sphärische und
chromatische Fehler optimiert werden. Auch die einfachsten sphärischen
Oberflächen
der Linse verbessern die sphärische
Abweichung im Vergleich zum durchschnittlichen Auge signifikant.
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Die
Linse 20 kann ein optisches System sein, das Komponenten
aus der Gruppe, umfassend Einfachlinse, Doppellinse, Dreifachlinse,
Streulinse, Spiegel, Filter, Stopps oder auch kompliziertere Optik,
enthält.
Konische, asphärische
Oberflächen
oder solche, die auf andere Weise parametrisiert sind, auf der Außenseite,
Innenseite oder beides können
die Punktqualität über ein
weiteres Sichtfeld sogar weiter verbessern. Für monochromatische Zwecke,
wie beispielsweise für
Laseroperation oder schmalbandiges Abbilden, können einige oder alle dieser
Linsenoberflächen
streuend sein. Streuende Oberflächen
oder streuende Linsen ermöglichen
auch die Reduktion von chromatischen Abweichungen in polychromatisches
Abbilden.
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Es
muss während
des Aufbaus und der Optimierung darauf geachtet werden, dass die
Reflexionen von einer oder mehrerer der Oberfläche der Linse 20 minimiert
werden. Dies liegt daran, dass es schwierig sein kann, sie von dem
Licht, das von dem Augeninneren kommt, zu trennen. Geeignete Antireflexionsbeschichtung
auf den Oberflächen
kann das Problem ebenfalls lösen.
Schwache Reflexionen von anderen Okularoberflächen, wie beispielsweise der Kornea
und der kristallinen Linse (Purkinje Reflexionen) können auch
als von der Retina zurückkehrendes
Licht missverstanden werden. Diese Reflexionen können während des Linsenaufbau- und
-optimierungsprozesses separiert oder blockiert, wie Fachleuten
wohlbekannt ist.
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Der
Durchmesser der Linse 20 wird hauptsächlich durch zwei Parameter
eingestellt: ihren Abstand von dem Fokus und den Durchmesser der Okulariris.
Beim Fokussieren auf die Retina bewegen sich die Strahlen zu oder
von der Retina im Wesentlichen auf geraden Linien zu der externen
Linse und die optische Pupille ist die Okularpupille, die Iris des Auges.
Jeder Linsendurchmesser, der diesen Lichtpegel nicht blockiert,
wird annehmbar sein. Um die Maximalauflösung zu erzielen, wird die
Iris normalerweise in ophthalmische Behandlung zu ihrer fast 8 mm
betragenden Maximalöffnung
erweitert. Der Lichtkegel von einem einzigen Retinapunkt kann für ein weiteres
Blickfeld eines größeren Abschnitts
der Retina erweitert werden.
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Bei
einem längeren
optischen Weg zwischen der Brille und der Retina ist die chromatische
Abweichung im Vergleich zu dem bloßen Auge stärker. Falls notwendig kann
sie durch externe Optik korrigiert werden und nicht nur in der Brille.
Streuoptik kann in das System eingebettet werden, um die Qualität des polychromen
Bildes zu verbessern. Alternativ kann ein schmalbandiges Filter
die chromatische Abweichung auf Kosten verlorener Intensität signifikant
reduzieren. Der Extremfall ist ein Laserstrahl, bei dem der chromatische
Fehler aufgrund der sehr engen Bandbreite überhaupt nicht stört.
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4 ist
eine in schematischer Darstellung verallgemeinerte Seitenansicht
einer beispielhaften Brille in Übereinstimmung
mit einer bevorzugen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Alle Abstände sind in Millimetern (mm)
gegeben. Der Durchmesser des eintretenden Lichtstrahls ist auf 8
mm an der Pupillenposition beschränkt. Die Bikonvexlinse 20 ist
aus dem gebräuchlichen
Glas BK7 gefertigt und bei 17 mm von der Kornea 24 entfernt
platziert, weiter weg als die meisten Wimpernpositionen. Ihr Durchmesser
beträgt
22 mm und ihre Dicke 6 mm, so dass sie nur einige wenige Gramm wiegt,
ein geringes Mehrgewicht für
die Brille und die Füllsubstanz 22,
bei der es sich in dieser beispielhaften Implementation um Wasser
handelt. Die vordere Oberfläche von
Linse 20 weist einen Krümmungsradius
von 28,2 mm und eine konische Konstante von –1 auf und die zweite Oberfläche weist
einen Krümmungsradius
von –22,8
mm und eine konische Konstante von –0,39 auf. Dieser Aufbau minimiert
die Längsabweichung an
der Retina und der Maximalwellenfrontfehler ist ein Fünfzehntel
einer Welle (bei 0,55 Mikrometer). Sehr ähnliche Ergebnisse können ohne
Weiteres mit anderen Linsenmaterialien, wie Glas oder Kunststoff erzielt
werden. Mit Polycarbonat (Brechungsindex 1,59) derselben Dicke von
6 mm ist der Weg in Wasser beispielsweise 24,6 mm; die vordere Fläche weist einen
Krümmungsradius
von 35,7 mm und eine konische Konstante von –1 auf, wobei die zweite Oberfläche eine
Krümmung
von –39,4
mm und eine konische Konstante von 1 aufweist. Die Wellenfrontmaximalabweichung
beträgt
0,024 Wellen. Das Modell des Auges wurde von H.-L. Liou und N. A.
Brennan, „Anatomically
accurate, finite model eye for optical modelling", Journal of the Optical Society of
America A Vol. 14, 1684–95,
1997 genommen. Ähnliche
Ergebnisse werden mit anderen Modellen erzielt.
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Die
auf diese Weise erhaltene hohe Qualität des Retinabildes zeigt, dass
die Kombination einer optischen Vorderfläche (im Gegensatz zu einer
biologischen Kornea) kombinierten Parametern bereits ausreicht,
um die Abweichungen des natürlichen
perfekten Auges von dem Modell zu reduzieren. Wie aus 4 ersichtlich,
geschieht die Hauptbrechung an der Vorderfläche mit Sekundärbrechungen
an den beiden Fluidflächen.
Dies reicht aus, um die sphärische
Abweichung des bloßen
perfekten Modellauges signifikant zu reduzieren. Höherratige
Korneaabweichungen werden um einen Faktor von (1 – 1,37)/(1,34 – 1,37)
= 12,3 reduziert, wobei das Verhältnis
das der Änderung
des Brechungsindex von der Luft zur Kornea verglichen mit der Änderung
von Wasser zur Kornea ist. Dies ist so, als ob die üblichen Spitze-Tal-Fluktuationen
in der Retinaoberfläche
und des Tränenfilms
von sechs Mikrometern zu einem halben Mikrometer abfallen. Die Variabilität des Tränenfilms
wird nicht mehr wahrgenommen, was zu einem viel stabileren Fokuspunkt
oder alternativ zu besserer Abbildung führt. Wenn das Wasser durch eine
Substanz ersetzt wird, deren Brechungsindex noch näher an der
der Kornea ist, werden die Abweichungen weiter verringert, bis sie
bei exakter Indexübereinstimmung
verschwinden.
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In
diesem Beispiel wurde eine Einfachlinse optimiert. Wie bei optischem
Design üblich,
weist eine Doppel- oder Dreifachlinse eine viel bessere Qualität auf. Das
optische System 50 kann auch mehr Elemente aufweisen, mit
Luft oder Fluid zwischen ihnen, wobei der Abstand konstant oder
variabel ist, wie in den 5a–5c gezeigt.
Diese innere Anpassung kann für
bessere Bildqualität
erfolgen, aber auch zum feinen Fokussieren, zum Erhalten von flacheren
oder tieferen Teilen des Auges oder für andere Ziele oder Designs,
wie Fachleuten wohlbekannt ist. Durch Experimentieren mit einer
gut aufgebauten, mit Luftzwischenräumen versehenen Doppellinse
stellte sich heraus, dass die subjektive Bildqualität sich tatsächlich verbessert
hatte.
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Sowohl
die Optimierung als auch die Verwendung der gefüllten Brille wird mit augenextern
angeordneten Lichtquellen durchgeführt. Das Auge wird mit Quellen
aus einer Gruppe beleuchtet, die natürliche Quellen, glühende Quellen,
Quellen, die erwärmte
Drähte
verwenden, Lampen mit schmalen Leitungen, wie Sodium, Bogenlampen,
Leuchtdioden und Superleuchtstoffdioden, Laser vielfältiger Art, und
andere Quellen und deren Kombinationen umfasst. In allen Anwendungen
und Verwendungen kann ein Teil des Lichts zurückgestreut werden, damit der
Ophthalmologist, Forscher oder andere medizinische Mitarbeiter die
Qualität
des Lichts messen können.
Somit enthalten sowohl die Optimierung als auch die Ausführungsformen
diese und andere Lichtquellen, sei es gefiltert oder nicht. Bei
dem Licht kann es sich um einen durchgehenden Strahl, einfach gepulste
oder sich wiederholende Strahlen mit periodischen oder aperiodischen
Intensitätsvariationen,
variabler Wellenlänge,
sich verändernder
Polarisation oder Kombinationen handeln.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kommt das die Retina beleuchtende Licht nicht durch die Linse 20.
In einer Option ist der die Linse 20 an die Brille 40 haltende
Mechanismus transparent und dient als Fenster oder Lichtführung. Licht
von einer Quelle, die sich wie oben beschrieben extern zu den Montagelementen 28 oder 30 in
den 5a, 5b, 5c und 6 befindet,
wird durchgelassen. Störende Reflexionen
werden durch Trennung des Lichts in Lichtwege in und aus dem Auge
vermieden, wie aus den 5a, 5b und 5c ersichtlich.
Die Lichtleitung kann eine andere Einheit aus Montageelementen 28 oder 30 sein
und kann sich in nahem Kontakt zu der Sklera befinden. In diesem
Fall kommt zerstreute Beleuchtung von der Sklera in das gesamte
Innere des Auges an. In den 5a und 5b tritt
das Licht, von außen
(5a) oder aus dem Inneren des Zylinders kommend
(5b), durch um die Linse befindlichen Zylinder
ein. In 5c tritt das Licht von dem Zentrum
des Felds ein und kann seinen Ursprung innerhalb der Lichtführung haben,
wie gezeigt, oder von außen, ähnlich 5a.
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Die
Erfassung des Lichts kann auch auf verschiedene Weisen erfolgen,
von direkter Ansicht des von innerhalb der Brille zurückgegebenen
Lichts, über
Filmkameras, linearen und rechtwinklig gekoppelten Vorrichtungen
(CCDs) und CMOS-Kameras, Anordnungen und einfachen Fotodioden, Avalanche-Foto-dioden
und Photomultipliern. Die Aufnahme optischer und anderer Komponenten,
wie Spiegeln, Linsen, Filtern, die auch Gitter oder Prismen enthalten,
Fasern oder Lichtführungen,
Strahlteiler und dergleichen zwischen die Quellen, Augen und Detektoren
ist ebenfalls möglich.
Derartige Detektoren können
auch in der Okularmessgruppe von Vorrichtungen, zu der unter anderem
Retinakameras und -scanner, Schlitzlampen, Okularmikroskopen, Scannlaser
und Kohärenzsensoren
gehören,
eingefügt
werden.
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Eine
Kombination anderer Quellen, wie akustischer, elektromagnetischer
oder radiativer und ihrer Detektoren in Verbindung mit der Brille
wird ebenfalls als eine Anwendung der Brille, wie in der vorliegenden
Beschreibung offenbart, ausgelegt. Wie oben beschrieben, gibt es
Brillen für
akustische Messungen des Auges wie auch neuere Sondenverfahren,
wie PET oder MRI, oder zur Verabreichung von Medikation oder therapeutischer
Behandlung. Der Einschluss des hier beschriebenen Linsensystems ermöglicht das
Sehen der Probanden wie auch das optische Untersuchen ihrer Augen,
falls notwendig.
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Es
versteht sich, dass die Beschreibung der Ausführungsformen und beigefügten Zeichnungen, die
hier dargelegt worden ist, lediglich einem besseren Verständnis der
Erfindung dienen soll, ohne ihren durch die folgenden Ansprüche abgedeckten
Umfang einzuschränken.
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Es
versteht sich außerdem,
dass Fachleute nach dem Lesen der vorliegenden Beschreibung Anpassungen
oder Änderungen
an den beigefügten
Figuren und den oben beschriebenen Ausführungsformen vornehmen könnte, welche
noch im Umfang der folgenden Ansprüche liegen.
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Zusammenfassung
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Vorrichtung
für die
verbesserte Sicht in oder aus mindestens einem Auge eines Probanden.
Die Vorrichtung umfasst ein umschließendes Gefäß zum Halten einer Substanz,
deren Brechungsindex an den Brechungsindex der Kornea angepasst
ist. Das Gefäß ist dazu
ausgelegt, die Substanz an dem Gesicht um das Auge oder die Augen
des Probanden abzudichten, wodurch das Fokussieren in oder aus dem
Auge oder den Augen gestattet wird.