DE1547124C - Anordnung zur Aufnahme eines HoIogrammes vom Augeninneren und Verfahren zur Untersuchung des Augeninneren auf Anomalien unter Verwendung eines solchen Hologrammes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Aufnahme eines Hologramms vom Augeninnern und ein Verfahren zur Untersuchung des Augeninnern auf Anomalien unter Verwendung eines Hologramms.

In bekannter Weise wird ein Hologramm erzeugt, indem ein von einer kohärenten Lichtquelle ausgesandter Lichtstrahl in einen Objekt- und einen Referenzstrahl aufgespaltet wird. Der Objektstrahl kann dann ein durchsichtiges Objekt durchstrahlen oder aber auf ein nicht durchsichtiges Objekt ge- ίο lenkt und von diesem reflektiert werden und erhält damit eine von dem Reflexions- bzw. Durchlaßvermögen des Gegenstandes abhängige Amplitudenmodulation und eine von der Form des Gegenstandes abhängige Phasenmodulation. Der Referenzstrahl, der selbst das Objekt weder durchstrahlt noch auf dieses fällt, wird so abgelenkt, daß er in einer bestimmten Ebene, in der ein Film zur Aufnahme des Hologramms" angeordnet ist, mit dem Objektstrahl zusammentrifft und mit diesem interferiert. Die auf dem Bild aufgezeichneten Phasen- und Amplitudenmodulationen des Wellenfeldes des Objektstrahls werden bei der anschließenden Betrachtung des Hologramms durch eine Durchstrahlung des Hologramms mit einem Rekonstruktionsstrahl rekonstruiert, wodurch symmetrisch zur Filmebene auf der einen Seite ein virtuelles und auf der anderen Seite ein reelles dreidimensionales Bild entsteht. Zur Aufnahme des Augenhintergrundes ist beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 2 902 911 eine Kamera bekannt, bei der der Augenhintergrund nach dem Prinzip des Augenspiegels ausgeleuchtet wird. An Stelle des Betrachters ist jedoch eine photographische Kamera vorgesehen. Das Objektiv der Kamera kann so verstellt werden, daß die verschiedenen Tiefenbereiche des Augapfels bzw. des Augenhintergrundes aufgenommen werden. Bei diesem Prinzip lassen sich natürlich nur Amplitudenmodulationen auf dem Film aufzeichnen. Außerdem ist für jeden Schnitt senkrecht zur Augenachse wegen der begrenzten Tiefenschärfe des photographischen Objektes eine eigene Aufnahme nötig. Die Netzhaut des Auges erscheint also auf dem zweidimensionalen Bild so dargestellt, daß eventuelle durch Krankheit oder individuelle Ausbildung bedingte Unregelmäßigkeiten als Amplitudenmodulationen in Erscheinung treten. Durch die Nichtausnutzung der Phasenmodulation gehen wichtige Informationen verloren.

Es ist Aufgabe der Erfindung, vom Auge ein dreidimensionales Abbild für interferometrische Untersuchungen zu schaffen, bei dem die durch das Auflösungsvermögen des verwendeten Films gesetzten Grenzen umgangen werden, und ein Verfahren -zur interferometrischen Untersuchung ohne Auswirkung der störenden Augenbewegung anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung zur Aufnahme eines Hologramms vom Augeninnern gelöst, die sich dadurch kennzeichnet, daß der Objektstrahl konvergent so in das Augeninnere geführt ist, daß ein großer Teil des Augen- hintergrundes ausgeleuchtet ist und daß der Referenzstrahl über optische Elemente so geführt ist, daß er von einem Punkt nahe dem Objekt auszugehen scheint und, divergent gegen den divergenten Objektstrahl geneigt, auf den Aufzeichnungsfilm in einer Ebene gerichtet ist, sowie durch ein Verfahren zur Untersuchung des Augeninnern auf Anomalien unter Verwendung eines Hologramms, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Hologramm zur Auswertung von einem kohärenten Lichtstrahlenbündel durchstrahlt wird und im Strahlengang dieses Lichtstrahlenbündels vor dem Hologramm ein Strahlenteiler zur Abspaltung eines Referenzstrahls vorgesehen wird und daß das das Hologramm durchstrahlende Lichtbündel in der Bildebene mit dem abgespaltenen Referenzstrahl zur Interferenz gebracht wird.

Mit der Anordnung zur Aufnahme eines Hologramms vom Augeninnern gemäß der Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß die Grenzen der Auflösung, die durch das Auflösungsvermögen des Films bestimmt sind, dadurch umgangen werden, daß der Referenzstrahl derart divergent ist, daß er optisch von einem Punkt auszugehen scheint, der einen kleinen Abstand vom Objekt hat. Das Auflösungsvermögen eines Films wird bestimmt durch die Übertragungsfunktion, deren Amplitude umgekehrt proportional der Raumfrequenz ist. Befindet sich die punktförmige Lichtquelle des Referenzstrahls nahe dem Objekt, jedoch seitlich außerhalb desselben, dann wird von dem Objekt ein System von Interferenzstreifen annähernd konstanter Raumfrequenz erzeugt, wobei die Raumfrequenz um so niedriger ist, je näher Objektpunkt und Ort der Lichtquelle des Referenzstrahls zueinander _# liegen. Bei diesen niedrigen Raumfrequenzen nimmt die Übertragungsfunktion Werte an, die nur wenig kleiner als 1 sind. Durch die Divergenz von Objekt und Referenzstrahl wird außerdem ein möglichst großes Bild erhalten.

Die Wellenfrontrekonstruktion ergibt ein. BiIdkontinuum von der Hornhaut bis zu dem Augenhintergrund, wobei sich viele Vorteile ergeben gegenüber der Betrachtungsweise des Auges selbst. Auf jede beliebige Ebene kann zur besonderen Untersuchung fokussiert werden, und außerdem kann die Vergrößerung des Bildes dadurch verändert werden, daß die Konvergenzverhältnisse des beleuchtenden Strahlenbündels geändert werden. Indem man die ungeheure Datenspeicherungskapazität eines Hologramms ausnutzt, ist es möglich, verschiedene Bereiche des Hintergrundes auf einem einzigen Film aufzuzeichnen. Ein besonderes Feld kann dann dadurch betrachtet werden, daß man in geeigneter Weise das Hologramm orientiert.

Die Erfindung wird im weiteren an Hand eines Ausführungsbeispiels zusammen mit den Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 eine holographische Kamera zur Erzeugung eines Hologramms von einem Auge und

F i g. 2 eine Anordnung zur Rekonstruktion des Hologramms.

In F i g. 1 ist ein optisches System für eine holographische Augeninnenraumkamera gemäß der Erfindung dargestellt. Das optische System besteht aus einer Laserlichtquelle 60, einer Lichtquelle weißen Lichtes 64 zur Justierung des Systems, einem entfernbaren Spiegel 66, einem Strahlenteiler 50, Spiegeln 56 und 58 zur Justierung, einer Linse 54, einer Streuscheibe 42 oder einer Zerstreuungslinse Lichtes 64 zur Justierung des Systems, einem Modell 47 eines menschlichen Auges, einer Linse 46, einem Spiegel 52 und der Filmplatte 63 zur Aufzeichnung des Hologramms. Das optische System wird, während der Spiegel 66 sich im Strahlengang befindet, zunächst von weißem Licht der Lichtquelle

64 durchstrahlt, das durch den Strahlenteiler 50 läuft und in zwei Komponenten Y' und Z' geteilt wird. Die Komponente Y' durchsetzt entweder die Streuscheibe 42 oder die Linse 44 (je nachdem, welches von beiden optischen Elementen in dem holographischen System benutzt wird) und dann die Kondensorlinsen 40, das Prisma 48 und trifft in das Auge 47. Es wird dann das Licht durch das Auge 47 und die Linse 46 auf die Filmplatte 63 reflektiert. Gleichzeitig geht die Komponente X' durch das Spiegelsystem 56, 58 und dann durch die Linse 54, welche die Komponente X' divergent macht, bevor das Licht auf den Spiegel 52 fällt und auf die Filmplatte 62 reflektiert wird. Es wird die weiße Lichtquelle 64 benutzt und das Bild des Innenraumes des Auges in der Filmebene beobachtet, um festzustellen, ob das optische System richtig auf den zu beobachtenden Teil des Innenraumes des Auges 47 ausgerichtet ist. Nachdem diese Einstellung erreicht ist, wird der Spiegel 66 entfernt und Laserlicht von der Lichtquelle 60 durch dasselbe optische System gestrahlt. In der Filmebene 62 wird dann eine Filmplatte 63 eingesetzt. Die Entscheidung, ob die Zerstreuungslinse 44 oder die Streuscheibe 42 benutzt wird, hängt davon ab, ob Details untersucht werden sollen oder ob eine Gesamtansicht der Netzhaut und aller davorliegenden Teile erwünscht ist. Die Streuscheibe 42 liefert eine breite Lichtquelle für Detail- und Strukturuntersuchung, und die Zerstreuungslinse 44 findet zur Erzeugung einer punktförmigen Lichtquelle für die Zwecke der Topographie Anwendung. Es ist zu beachten, daß die Linse 46 eine Abbildung der aus dem Auge 47 kommenden Information in die Bildebene des Hologramms bewirkt und die Linse 54 dem Zwecke dient, eine Divergenz des Referenzstrahlenbündels zu bewirken, bevor es auf den Spiegel 52 fällt.

Die Auswertung der Phaseninformation neben der Amplitudenmodulation ermöglicht die Nutzung von Information, die von der früheren Technik nicht ausgenutzt wurde. Um diese in der Phasenmodulation enthaltene Information sichtbar zu machen, wird diese in eine Amplitudenmodulation umgewandelt (F i g. 2). Dazu wird von dem von einer kohärenten Lichtquelle 30 kommenden Rekonstruktionsstrahl ein Referenzstrahl X" vor der Hologrammebene mit Hilfe eines Strahlenteilers 32 abgespaltet, wie dies in · F i g. 2 dargestellt ist. Der Referenzstrahl X" wird mit Hilfe eines geeignet angeordneten Spiegels 34 so abgelenkt, daß er den die Hologramm-Filmplatte 63 durchsetzenden Rekonstruktionsstrahl Y" in einer Ebene 36 überlagert. Auf diese Weise wird das durch den Rekonstruktionsstrahl Y" erzeugte virtuelle bzw. reelle Bild von Interferenzfiguren überlagert.

Dieses interferometrisch gebildete Streifenmuster ist ein Maß für die Weglängendifferenzen.

Die Krümmung des Augenhintergrundes, der als eine diffuse sekundäre Lichtquelle wirkt, bildet punktförmige Lichtquellen, die in verschiedener Entfernung in bezug auf eine Aufzeichnungsebene oder eine Beobachtungsebene liegen. Das Licht, das diese Ebene erreicht, wird mit dem Referenzstrahlenbündel X in F i g. 1 kombiniert, und die optischen Weglängenunterschiede entsprechen relativen Phasenunterschieden in der Filmebene 62 und geben Anlaß zu sich addierenden oder auslöschenden Interferenzen, so daß ein Interferenzmuster entsteht, welches charakteristisch ist für die Wölbung des Augenhintergrundes. Im Wege der Interferometrie des Hologramms des Modellauges konnten die Erfinder ein Frequenzstreifenmuster erkennen, das charakteristisch für die Kontur des Augenhintergrundes ist. Beim lebenden Auge können sich Weglängenunterschiede auch aus anderen Gründen ergeben, beispielsweise aus Inhomogenitäten des Brechungsvermögens der Hornhaut, der Linse oder der Glasflüssigkeit des Auges.

Die exakte Bestimmung der Wölbung des Augenhintergrundes kann ein empfindliches Mittel zur Feststellung von durch Krankheit bedingten Abweichungen und Unregelmäßigkeiten in der Hintergrundkontur bilden. Auch die Feststellung von lokalen plötzlichen Änderungen kann ein wichtiges Mittel in der Forschung für therapeutische Behandlung bilden.

Die Erfindung bildet eine nützliche augenoptische Vorrichtung zur Untersuchung praktisch jeden Teils des menschlichen Auges.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Aufnahme eines Hologramms vom Augeninnern, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektstrahl (F) konvergent so in das Augeninnere geführt ist, daß ein großer Teil des Augenhintergrundes ausgeleuchtet ist, und daß der Referenzstrahl (Z) über optische Elemente (56, 58; 54; 52) so geführt ist, daß er von einem Punkt nahe dem Objekt auszugehen scheint und, divergent gegen den divergenten Objektstrahl (Y) geneigt, auf eine Filmplatte (63) in einer Fümebene (62) gerichtet ist.

2. Verfahren zur Untersuchung des Augeninnern auf Anomalien unter Verwendung eines gemäß Anspruch 1 erzeugten Hologramms, dadurch gekennzeichnet, daß die Hologramm-Filmplatte (63) zur Auswertung von einem kohärenten Lichtstrahlenbündel (Y") durchstrahlt wird und im Strahlengang dieses Lichtstrahlenbündels vor der Hologramm-Filmplatte (63) ein Strahlenteiler (32) zur Abspaltung eines Referenzstrahls (Z") vorgesehen wird und daß das die Hologramm-Filmebene (63) durchstrahlende Lichtbündel in der Bildebene (36) mit dem abgespaltenen Referenzstrahl (Z") zur Interferenz gebracht wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufnahme des Hologramms der Objektstrahl (Y) über Kondensorlinsen (40) konvergent in das Innere des Auges (47) geleitet ist und daß der von derselben Lichtquelle (60) kommende und durch einen Strahlenteiler (50) abgespaltene Referenzstrahl (Z) durch eine Linse (54) divergent gemacht ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Objektstrahlengang vor dem Auge (47) eine Streuscheibe (42,) angeordnet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Objektstrahlengang (Y) vor dem Auge (47) eine Zerstreuungslinse (44) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen