DE2447889A1

DE2447889A1 - Interferometer fuer die messung von wellenfrontabschnitten von allgemeinen abbildungssystemen, insbesondere des menschlichen auges

Info

Publication number: DE2447889A1
Application number: DE19742447889
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Von Dr Ing Bieren
Original assignee: Bieren karlheinz Von dr-Ing
Current assignee: Bieren karlheinz Von dr-Ing
Priority date: 1973-10-15
Filing date: 1974-10-08
Publication date: 1975-04-24
Also published as: US3936160A

Description

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Dr.-Ing. Karlheinz von Bieren, c/o Tudor Hill Laboratories F.P.O. New York, N.Y. O95ÖO, USA

"Interferometer für die Messung von Wellenfrontabschnitten von allgemeinen Abbildungssystemen, insbesondere des menschlichen Auges"

Die Erfindung betrifft Interferometer zur Messung von Fehlern in der Linse des menschlichen Auges bzw. in anderen allgemeinen Linsenabbildungssystemen und.Verfahren zur interferometrischen Messung von Wellenfrontabschnitten.

Das menschliche Auge ist ein optisches System, welches Fehler verschiedener Art aufweist. Ein Faktor, welcher zu diesen Fehlern beiträgt, besteht in der Tatsache, dass das menschliche Auge kein rotationssymmetrisches optisches System ist, da der Augenhintergrund, auf welchem die überwiegende Mehrheit allen Sehens stattfindet, nicht auf der optischen Achse des lichtbrechenden Elementes des Auges angeordnet ist. Die optische Achse bildet einen Winkel von k bis 7 mit der Achse bester Sehkraft.

Aufgrund dieser fehlenden Koinzidenz zwischen der optischen Achse und der Achse bester Sehkraft des Augenlinsensystems,

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was zu einem rotationsmäßig asymmetrischen optischen System mit zwei senkrechten Symmetrieebenen führt, treten im menschlichen Augensystem eine große Anzahl von Fehlern auf. Die Folge solcher Fehler besteht in einem unvollkommenen Sehen, das sich im Grad der Beeinträchtigung der Sehkraft eines einzelnen über einen großen Bereich erstreckt. Die sog. Sternstrahlen, die entsprechend der Beobachtung der meisten Menschen von einem hellen Stern bei Nacht radial ausgestrahlt werden, sind eine Folge von Fehlern des optischen Augensystems.

Allviar Gullstrand konnte mathematisch zeigen, daß diese Sternstrahlen eine Folge von Fehlern sind, die durch das optische'System des menschlichen Auges verursacht werden. Darüber hinaus fand Helmholz, daß Augen ohne Linsen, bei denen die Linsen aufgrund des Grauen Stars entfernt worden sind, diese Sternstrahlen nicht sehen.

Die Bestimmung von Fehlern der beschriebenen Art erfordert eine Messung der Phase der Lichtschwingung einer Wellenfront entlang des Weges der Wellenfront, auf welchem die Strahlenbahnen nachgewiesen werden können.

Eine ausschlaggebende Eigenschaft eines Interferometers besteht darin, die Messung der Phase der Lichtschwingung einer Wellenfront zu ermöglichen. Aufgrund der hohen Frequenz der Lichtschwingung kann diese Messung nur durch Vergleich mit einer Referenzwellenfront der gleichen Frequenz erzielt werden. Eine andere wichtige Eigenschaft - soweit es ein Interferometer für die Bestimmung von Linsenfehlern betrifft besteht in der Tatsache, daß die Phasenmessung an eirer Stelle längs des Weges der Wellenfront durchgeführt werden muß, auf dem die Strahlenbahnen nachgewiesen werden können. Dies ermöglicht es, die Spur des Strahls durch das optische System zu verfolgen und so die Phasenmessung des Interferometers mit einem Strahl oder einem Wellenfrontabschnitt in Beziehung zu setzen, welcher die Aperturöffnung an einer genau bestimmten Stelle durchdringt. Wenn die Phasenmessung z.B.

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an oder in der Nähe einer Kaustik durchgeführt wird, ist es nicht möglich, die Phasenanteile der einzelnen Öffnungsabschnitte zu bestimmen, da das Interferometer in diesem Falle die Phase der Lichtschwingung mißt, welche sich aus der Vektorädition einer großen Anzahl von Strahlen ergibt.

Wenn daher Gegenstände auf die Netzhaut abgebildet werden, ergibt sich eine Strahlenkonvergenz in Form einer Kaustik. Tatsächlich ist die Größe der Kaustik direkt mit der Öffnung verbunden, die notwendig ist, um diese Auflösung gemäß der Helmholzr-Lagrange-GTeichung zu schaffen, welche als eine Art Unbestimmtheitsrelation interpretiert werden kann, d.h. das -Produkt aus Auflösungsgröße und Öffnungsgröße bildet eine Konstante. Eine gute Auflösung, d.h. eine kleine Auflösungsgröße, erfordert daher eine große Öffnung.

Neuere augenärztliche Untersuchungen zeigen, daß der Graue Star primär Phasenfehler in die verschiedenen Strahlengänge einführt, während Amplitudeneffekte keine kritische Größe erreichen. (Optical Engineering, "Holographie Phase Compensation Techniques Applied to Human Cataracts", Januar/Februar 1973·) Es ist daher zumindest im Prinzip möglich, die Phasenfehler des Grauen Stars mit einer geeigneten Phasenplatte zu kompensieren. Da Holographie beim lebenden Auge nicht angewendet werden kann, müssen diese Phasenfehler zunächst gemessen werden. Da es unbedingt erforderlich ist, eine Abweichung von der kugelförmigen oder torischen Form der Wellenfront anzunehmen, ist ein Gerät*mit interferometriechem Auflösungsvermögen erforderlich. Wie am Beispiel der oben erwähnten Sternstrahlen gezeigt worden ist, könnte auch das Auflösungsvermögen des vollkommenen Auges verbessert werden, was zu einem verbesserten Nachtsehvermögen führen würde.

Die Interferometer für die Untersuchung von Wellenfronten können in zwei verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Die erste Kategorie benutzt grundsätzlich das Prinzip der

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Teilung der Wellenfront wie bei Young's historischem Experiment mit welchem die Wellennatur des Lichtes nachgewiesen wurde. Andere Beispiele, die das Prinzip der Teilung der Wellenfront benutzen, sind Michelson¹s Sterninterferometer und Rayleigh's Interferometer für die Präzisionsmessung des Gasnachweises.

Eine zweite Kategorie geht von dem Prinzip der Teilung der Amplitude aus. In der großen Vielfalt der Interferometer, die zu dieser Kategorie gehören, gibt es zwei Grundtypen, welche zur Untersuchung von Linsenfehlern dienen, nämlich das Twyman-Green Interferometer, welches in der GB-PS IO3832 offenbart ist, und das Scherungsinterferometer von Bates, das in "59 Proceedings of Physics Society 9^0 (London 19^?)" offenbart ist. Das Twyman-Green Interferometer, welches eine Variation des Michelson Interferometers darstellt, wird bei der Prüfung von optischen Systemen in Autokollimation benutzt. Aufgrund des Autokollimationsmerkmales dieses Interferometers, bringt die genaue Interpretation der Fehler, wie sie in den Interferogrammen erscheinen, Probleme mit sich. Daa Scherungsinterferometer von Bates hat versucht, diese Schwierigkeit zu überwinden, indem eine Wellenfront und ihr geschertes Gegenbild interferiert, um gerade Streifen zu erzeugen. Die Bewegung dieses Streifenmusters als Funktion des S cherungs ρ ar aast er s macht es möglich, den Wellenfrontverlauf zu berechnen. Dieses Verfahren ist äußerst mühsam, da die Wellenfront für jeden Punkt einzeln gemessen und berechnet werden muß. Darüber hinaus ist das Verfahren nur für Systeme mit großer Öffnung anwendbar, in welchen genügend Raum vorhanden ist, um das Interferometer zwischen der letzten lichtbrechenden oder reflektierenden Oberfläche und dem Brennpunkt der Wellenfront anzuordnen.

Es sind weitere Versuche unternommen worden, um Linsen- und Augenfokussiereigenschaften zu messen. In der US-PS 3136839 ist ein Überblick von früheren Augenspiegelmethoden offenbart, welche auf diesem Gebiet verwendet worden sind. Die US-PS 3536838 offenbart insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Brechkraft des Auges. Der Gegenstand dieser Druckschrift ist auf dem Prinzip begründet, daß

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bei einem auf unendlich eingestellten Auge alle Parallelstrahlen, die auf die Linse fallen, zum selben Punkt auf der Netzhaut abgelenkt werden, wenn man annimmt, daß keine Linsenfehler existieren. Man hat eine optische Einrichtung konstruiert, um einen schwingenden Lichtstrahl zu schaffen, der immer parallel zur optischen Achse der Augenlinse ist, um die Linse zu überstreichen. Wenn sich das auf der Netzhaut erzeugte Bild bewegt, dann führt die Linse einige Phasendifferenzen zwischen den einzelnen optischen Wegen ein. Eine andere US-PS 3639041 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung einer Karte der Tiefe von verschiedenen Punkten des Augenhintergrundes von einem beliebigen Punkt auf der Linse. Wenn das Auge auf einen bestimmten Abstand eingestellt ist, besteht das Bild aus zwei seitlich versetzten Quellen oder Bildern auf der Netzhaut. Durch Veränderung des Abstandes zwischen dem Auge und der Öffnung werden die beiden Bilder zur Koinzidenz gebracht. Das gleiche Verfahren wird für verschiedene Stellen auf der Netzhaut mit verschiedenen Werten des Abstandes von der Öffnung zu dem Auge bei vollkommener Fokussierung wiederholt, wodurch Informationen über die Abstände des Auges von den verschiedenen Punkten auf der Netzhaut erhalten werden. Der vorhandene Stand der Technik erfordert komplexe und kostspielige Lesebzw. Ausgabegeräte, um zu bestimmen, wann und ob die Bilder sich überlappen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Messung von Wellenfrontabschnitten bzw. Fehlern in Linsensystemen zu vermeiden und eine Vorrichtung und ein Verfahren der in Frage stehenden Art zu schaffen, welche in bau- und meßtechnisch einfacher und kostensparender Weise ' die Messung von Phasenfehlern von krankhaften Augenlinsen, die insbesondere den Grauen Star aufweisen, bzw. von allgemeinen Abbildungssystemen ermöglichen, um aufgrund dieser Messungen die Konstruktion von geeigneten Kompensationslirsen zu erlauben. Darüber hinaiis soll auch das Auflösungsvermögen des gesunden Auges durch eine geeignete Messung der Augenfehler

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verbessert werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Interferometer zur Messung von Fehlern in der Linse des menschlichen Auges durch eine ein fouriertransformiertes Intensitätsmuster auf der Netzhaut des menschlichen Auges erzeugende, bewegliche Anlage, und durch eine Einrichtung zur Messung von Verschiebungen des fouriertransformierten Intensitätsmusters gelöst. Das Interferometer gemäß der Erfindung beruht auf der Tatsache, daß ein fouriertransformiertes Intensitätsmuster stationär bleibt, wenn sich die Eingangsfunktion verschiebt, unter der Voraussetzung, daß in dem optischen System keine Fehler vorhanden sind, so daß die Beobachtung einer Verschiebung des Musters und ihre Messung Informationen über solche Fehler verschafft. Die gemessene Bewegung der Darstellung der Fouriertransformierten in der hinteren Brennebene eines Linsensystemes mißt den Grad des Phasenfehlers, der durch Fehler in dem Linsenabbildungssystem hervorgerufen wird. Das Interferometer gemäß der Erfindung liefert daher entlang einer Abtastlinie des zu untersuchenden Linsensystemes eine Messung der Wellenfront innerhalt des zu untersuchenden Linsensystemes'. Die Auswertung der vom Interferometer gemäß der Erfindung gelieferten Darstellung ist äußerst einfach. Komplizierte und kostspielige Lese- bzw. Ausgabegeräte sind nicht erforderlich. Darüber hinaus ist keine Berechnung erforderlich, da das Interferometer gemäß der Erfindung eine automatische Kalibrierung schafft. Ausrichtungserfordernisse für das Instrument gemäß der Erfindung werden auf ein Minimum reduziert. Während das bevorzugte Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung bei der Messung von Wellenfrontabschnitten im menschlichen Auge liegt, kann das Interferometer gemäß der Erfindung ebenfalls als Fächerspurinterferometer (fan trace interferometer) zur Wellenfrontuntersuchung von fotografischen Objektiven, Reproduktionslinsen, Teleskopen, Mikroskopen, Vergrößerungslinsen und anderen Abbildungssystemen in vorteilhafter Weise verwendet werden.

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Das Interferometer gemäß der Erfindung genügt beiden oben erörterten Interferometererfordernxssen. Es kann gezeigt werden, daß sich an jedem Punkt auf der Netzhaut nur zwei

Strahlen schneiden. Die Interferenz dieser beiden Strahlenerzeugt
bündel ein charakteristisches Vielstreifenmuster, welches die Phasenmessung ermöglicht. Es wird daher keine Kaustik auf der Netzhaut erzeugt. Eine Mehrdeutigkeit über den Ursprung der Phasenfehler existiert nicht. Das Interferometer gemäß der Erfindung erlaubt daher die Messung der 'Vektoranteile aller Strahlen einer Wellenfront im Brennpunkt, in welchem normalerweise die Kaustik gebildet wird. Eine wichtige Eigenschaft eines Augeninterferometers besteht darin, daß eine Messung im Auge nur auf der Netzhaut durchgeführt werden kann, da der Raum zwischen dbr Netzhaut und der Augenlinse nicht zugänglich ist.

Bei der Untersuchung von Kameralinsen besteht eine ähnliche Situation, da der Raum zwischen der Filmebene und dem Objektiv in den meisten Kameras nicht zugänglich ist. Das Interferometer gemäß der Erfindung kann auch in diesen Fällen zweckmäßig eingesetzt werden. Aber auch wenn aufgrund der äußeren Umstände eine Phasenmessung außerhalb der Brennebene erforderlich ist, kann das Interferometer gemäß der Erfindung erfolgreich eingesetzt werden.

Eine weitere wichtige Eigenschaft des Interferometers besteht in der vollständigen Abwesenheit von Phasenmehrdeutigkeiten. Es ist allgemein bekannt, daß ein Interferometer, welches Phaseninformationen in Form einer Konturkarte der Wellenfront vermittelt, eine bedenkliche Phasenmehrdeutigkeit aufweist. Während leicht nachgewiesen werden kann, daß die Phasendifferenz zwischen benachbarten Konturlinien 2 TT ist, ist es schwierig, zu bestimmen, ob die Phase beim Übergang von einer Linie zur nächsten zurückhängt oder voreilt. Solche Probleme treten bei den Interferometern und den Verfahren zur interferometrischen Messung von Wellenfrontabschnitten gemäß der Erfindung nicht auf.

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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Interferometers gemäß der Erfindung, insbesondere der Einrichtung zur Messung von Verschiebungen des fouriertransformierten Intensitätsmusters sind in den Unteranspriichen angeführt. In weiteren Ansprüchen werden vorteilhafte Verfahren zur interferometrischen Messung von Wellenfrontabschnitten im Auge oder anderen Abbildungssystemen angeführt.

Im nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den belügenden Figuren beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Interfermeters,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Interferometers zur Messung einer Linse gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Interferometers zur Messung und Aufzeichnung von Wellenfronten im menschlichen Auge,

Figur k eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Interferometers zur Messung und Aufzeichnung von Wellenfronten in der Linse des menschlichen Auges und

Figur 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Interferometers gemäß der Erfindung.

In einer allgemeinen optischen Fouriertransformationsanordnung enthält die Eingangsebene, welche mit kohärentem oder quasikohärentem monochromatischem Licht beleuchtet wird, eine Übertragungsfunktion mit der allgemein bekannten Fouriertransformation.

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Bei einem einfachen Beispiel, gezeigt in Figur 1-, besteht die Eingangsebene 10 aus einer lichtundurchlässigen Fläche, welche von zwei Löchern 12 und 13» die in seitlicher Richtung einen bestimmten Abstand aufweisen, durchlöchert ist. Die Eingangs ebene wird von einer kohärenten oder quasi-kohärenten monochromatischen Lichtquelle 11 beleuchtet. Die Linse 15» welche das Abbildungssystem darstellt und eine äquivalente Brennweite f aufweist, erzeugt in der hinteren Brennebene 14, die in einem Abstand f von der Linse 15 angeordnet ist, eine Fouriertransformations^darsteilung. Die Darstellung in der hinteren Brennebene l4, in welcher die Fouriertransformierte dargestellt wird, besteht aus einem System von parallelen, äquidistanten Streifen l6. Wenn die beiden Lochöffnungen 12 und 13 seitlich in Richtung des Pfeiles A bewegt werden, bleibt das Streifensystem oder Muster l6 an einem besonderen Beobachtungspunkt in der hinteren Brennebene l4 stationär, wenn das Abbildungssystem eine punktsymmetrische· Strahlenkonvergenz für diesen Punkt erzeugt. Wenn das Abbildungssystem andererseits Phasenfehler erzeugt, bildet die seitliche Bewegung des Streifensystemes eine direkte Anzeige der Phasenfehler.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung jeder seitlichen Bewegung des Streifensystems l6, das von dem oben erwähnten Abbildungssystem erzeugt wird, ist in Figur 2 gezeigt.

Die seitliche Bewegung des Fourierstreifenmusters 16 kann auf einem fotografischen Film 2k aufgezeichnet werden. Das Interferometer erfordert lediglich die Einfügung einer Doppellochöffnung in den Strahlengang zwischen die Lichtquelle und die Ebene der Fouriertransformierten, um die Fehler eines Linsensystemes zu messen. Wie in Figur 2 gezeigt, bewegt sich ein lichtundurchlässiger Signalfilm 21 mit zwei Löchern 22 und 23t wie durch den Pfeil B gezeigt, synchron entweder kontinuierlich oder in diskreten Schritten in einer senkrechten Fahrtrichtung zu der eines Aufzeichnungsfilmes 2k. Eine weißglühende Lichtquelle 20 für monochromatisches, kohärentes oder quasi-kohärentes Licht

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der Wellenlänge A beleuchtet die Löcher 22 und 23 und mit Hilfe des Abbildungssystemes der zu untersuchenden Lins* 26 wird ein Fouriermuster gebildet. Ein Schlitz 28 in der Maske 30 ermöglicht die Belichtung des fotografischen Aufzeichnungsausgangsfilmes 24, der die Fehlarfunktion des Abbildungssystemes aufzeichnet, durch einen Abschnitt des Lichtmusters l6. Aufgrund der synchronen Bewegung beider Filme erscheint der Verschiebungsparamt er als eine Koordinate auf dem Ausgangsfilm, um eine Fehleraufzeichnung des Wellenfrontabschnittes -auf dem Ausgangsfilm zu bilden. Es ist ebenfalls möglich, das Wellenfrontverhalten in der senkrechten Richtung zu untersuchen durch eine Veränderung in der Orientierung der Lochverbindungslinie, des Ausgangsschlitzes und der Richtung des Vorschubs des Aus-

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gangsfilmes um 90 . Der Wellenfrontverlauf in jeder Richtung und entlang jeder Bahn längs der Wellenfront kann an jedem Punkt in der Ausgangsebene durch geeignete Wahl der geometrischen Parameter des Eingangs und Ausgangs aufgezeichnet werden.

Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform zur Prüfung eines Auges sieht die Person tatsächlich die Bewegung des Fourierprüfmusters relativ zu einem Bezugsmuster. Diese Bewegung sorgt für eine Punkt-für-Punkt-Messung der Wellenfront in dem menschlichen Auge mit interferometrischer Auflösung.

Das Prinzip dieser Ausführungsform ist auf der Tatsache begründet, daß das Intensitätsmuster der Fouriertransformierten auf der Netzhaut stationär bleibt, wenn die Öffnung und Lichtquelle seitlich längs der Augenöffnung bewegt werden, vorausgesetzt, daß das entspannte Auge normalsichtig ist.

Bei dieser Ausführungsform sind eine Lichtquelle 32, eine erste Lichteingangsebene 33 mit einer Lochöffnung 3^, eine zweite Lichteingangsebene 35 mit einer Doppellochöffnung 36 vorgesehen, um ein fouriertransformiertes Bezugsmuster auf der Netzhaut 'tO des Auges zu erzeugen, indem das Muster auf der Netzhaut durch einen

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teilweise lichtdurchlässigen Spiegel 42 reflektiert wird. Durch den lichtdurchlässigen Spiegel 42 wird ein zweites Fouriermeßmuster projiziert. Das Meßmuster wird durch eine Lichtquelle 46, eine erste bewegliche Ebene 47 mit einem Loch 48 und eine zweite bewegliche Ebene 'i9 mit einem Doppelloch 50 erzeugt. Das zweite Meßmuster wird über die Augenöffnung in bestimmten Schritten bewegt, wobei die Größe der Schritte durch die Fehler des Auges bestimmt wird. Das Prinzip des Meßsystems beruht auf der Tatsache, daß das Intensitätsmuster der Fouriertransformierten auf der Netzhaut stati'onär bleibt, wenn das Meßmuster seitlich über die Augenöffnixng kl bewegt wird, wenn keine Fehler im Auge erzeugt werden.

Bei einer praktischen Anwendung werden beide Fouriermuster zur Koinzidienz mit dem Doppelloch 50 gebracht, das so angeordnet ist, daß die Kante der Iris beleuchtet wird. Die beweglichen Ebenen 47 und 49 werden seitlich um einen bestimmten Betrag Δ χ bewegt, bis die beiden Muster von der Koinzidenz abzuweichen beginnen. An dieser Stelle wird die erste bewegliche Ebene 47 mit ihrem Loch 48 seitlich soweit bewegt, bis die beiden Muster wieder zusammenfallen. Diese seitliche Bewegung des Loches 48 verändert die Phasenbeziehung zu dem Doppelloch 50 um einen bestimmten Betrag, der genau gemessen werden kann und der ein genaues Maß für den Phasenfehler ist, welcher durch die lichtbrechenden Elemente des Auges verursacht wird. Anschließend werden das Einzelloch und das Doppelloch der beweglichen Meßanordnung wieder in der gleichen Richtung bewegt, bis die Koinzidenz wieder verlorengeht. Dann werden die Meßschritte wiederholt, so daß die vollständige Wellenfront des Auges in dieser Weise gemustert und gemessen werden kann.

Mit diesem Gerät können die Fehler des Auges ohne Schwierigkeiten gemessen werden. Es wird jedoch angemerkt, daß die komplizierten Wellenfronten, die von gewissen Katarakten verursacht werden, ebenfalls gemessen werden können mit einer Korrekturmöglichkeit durch Brechelemente höherer Ordnung.

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Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsform, Welcher das Fouriermuster seitlich über das Auge bewegt werden kann und das Ausgangssignal die Augenfehler in einem Hochgeschwindigkeitsaufzeichmmgsgerät oder einem Computer aufzeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist eine weißglühende Lichtquelle 60 für monochromatisches, kohärentes oder quasi-kohärentes Licht innerhalb einer Übertragungsanlage 62 angeordnet, die ein Gehäuse 63 aufweist mit einer Eingangeebene 64 mit einem Loch 65 und einer zweiten Eingangsebene

66 mit Doppellöchern 67 und 68, die genügend nahe an dem Auge angeordnet sind, so daß das Auge nicht auf die Doppellochöffnungen

67 und 68 fokussiert werden kann. Das Auge weist eine Linse 72, eine Netzhaut Tk und eine Iris 76 auf, die vor der Übertragungsanlage 62 angeordnet ist, die das Muster in das Auge 70 durch einen Lichtstrahlaufspalter 80 überträgt, der zum Beispiel von einem teilweise lichtdurchlässigen versilberten Spiegel gebildet werden kann.

Eine Abbildungslinse 82 fokusäert das fouriertransformierte Intensitätsmuster von der Netzhaut, welches von dem Auge zurückreflektiert wird, durch den Lichtstrahlaufspalter 80 und die Abbildungslinse 82 auf die Öffnung 86. Das Muster 84 besteht aus einem System von parallelen äquidistanten Streifen. Dieses Streifenmuster wird von der Abbildungslinse auf eine Lesemaske 86 projiziert, welche unter optimalen Bedingungen die Übertragung des gesamten Bildintensitätsmusters oder keiner Teile dieses Musters ermöglicht.

Hinter der Lesemaske 86 ist eine Sammellinse 88 angeordnet, welche das durch die Lesemaske 86 hindurchgetretene Licht sammelt und das Licht auf ein Detektorsystem 90 richtet. Das Detektorsystem 90 besteht vorzugsweise aus einer Fotozelle, welche die Fehlausrichtung des Streifenmusters 84 mit der Lesemaske 86 mißt und eine Steuerspannung erzeugt, um die Lesemaske 86 und das Bildintensitätsmuster 84 miteinander auszurichten. Die Steuerspannung betätigt einen Servomechanismus 92, der mit der Lesemaske 86 über geeignete, nicht gezeigte Bindeglieder verbunden ist, um die Lesemaske 86 zur Regelung der Lichtinensität,

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die durch die Lesemaske auf die Sammellinse 88 hindurchtritt, zu verschieben. Der Servomechanismus 92 steuert ebenfalls die Aufzeichnung der Phasenfehlausrichtung auf einem Aufzeichnungsgerät 9^i welches aus einem Hochgeschwindigkeitsaufzeichner oder einem Computer bestehen kann. In der Figur 4 ist ein Schreibstift gezeigt, der eine sichtbare Anzeige auf dem Aufzeichnungsgerät erzeugt. Bei einer praktischen Anwendung wird die Übertragungsanlage 62 so angeordnet, daß der Rand der Iris 76 des Auges 70 beleuchtet wird. Anschließend wird die Übertragungsanlage 62 seitlich in der durch den Pfeil C angezeigten Ebene verschoben, bis die gesamte Linse 72 des Auges 70 überquert und gemessen ist.

Eine weitere Ausführungsform, die in Figur 5 gezeigt ist, zeigt eine weißglühende Lichtquelle 97 für monochromatisches, kohärentes oder quäsi-kohärentes Licht, welche ein Fourierintensitätsmuster 97» wie oben ausgeführt, erzeugt. Das Doppelloch 98 ist genügend nahe an dem Auge 70 angeordnet, so daß das Auge nicht auf die Öffnung fokussiert werden kann. Das Auge 70, welches eine Linse 72, eine Netzhaut 7^ und eine Iris 76 aufweist 1 ist auf einen Lichtstrahlaufspalter 102 gerichtet, welcher, wie oben beschrieben, aufgebaut ist. Eine Abbildungslinse 104 formt ein Bild IO6, welches von der Netzhaut 7^ des Auges 70 durch den Lichtstrahlaufspalter 102 auf eine Maske 108 mit einem Leseschlitz 100 reflektiert wird. Das durch den Schlitz 100 tretende Licht wird durch eine Linse 110 gesammelt,welche die Schlitzinformation auf einen Aufzeichnungsfilm 112 abbildet. Der Aufzeichnungsfilm zeichnet dann die Fehler des Auges sichtbar auf. Der Aufzeichnungsfilm kann aus einem in der gezeigten Richtung bewegten Hochgeschwindigkeitefilm bestehen.

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Claims

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Patentansprüche

/!./interferometer zur Messung von Fehlern in der Linse des menschlichen -Auges, gekennzeichnet durch eine ein fouriertransformiertes Intensitätsmuster auf der Netzhaut (40; 74) des menschlichen Auges erzeugende, bewegliche Anlage (47, 48, 49, 50; 62) und durch eine Einrichtung (33, 34, 35, 36, 42; 80, 82, 86, 88, 90, 92, 94; 102, 104, 100, 108, HO, 112) zur Messung von Verschiebungen des fouriertransformierten Intensitätsmusters.
2. Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage aus einer quasi-kohärenten Lichtquelle (46, 48; 60, 65) und einer Eingangsebene (49; 66) mit mehreren Löchern, z.B. einem Doppelloch (50; 67, 685 98) besteht.
3· Interferometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung von Verschiebungen des fouriertransformierten Intensitätsmusters eine ein fouriertransformiertes Bezugsmuster auf der Netzhaut (40) des menschlichen Auges erzeugende, stationäre Anlage mit einer quasi-kohärenten Lichtquelle (32, 34) und einer Eingangsebene (35) mit mehreren Löchern, z.B. einem Doppelloch (36) vorgesehen ist. (Figur 3·)
4. Interferometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung von Verschiebungen des fouriertransformierten Intensitätsmusters eine das aus dem vom Auge (70) reflektierten fouriertransformierten Intensitätsmusters (84; 106) bestehende Ausgangsignal auswertende Einrichtung (80, 82, 86, 88, 90, 92, 94; 102, 104, 100, IO8, 110, 112) vorgesehen ist.
5» Interferometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auswertende Einrichtung einen Lichtstrahlaufspalter (80) eine Abbildungslinse (82), eine Lesemaske (86), eine hinter der Lesemaske (86) angeordnete Sammellinse (88), ein ein Steuersignal erzeugendes Lichtdetektorsystem, z.B. eine Fotozelle (90) und einen mit der Lesemaske (86) und einem Auf-

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zeichnungsgerät (9^) verbundenen Servomechanismus (92) aufweist. (Figur k)
6. Interferometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsgerät (9^t) ein Hochgeschwindigkeitsaufzeichner oder ein Computer ist.
7· Interferometer nach Ansprtich k, dadurch gekennzeichnet, daß die auswertende Einrichtung einen Lichtstrahlaufspalter (102), eine Abbildungslinse (10^), eine mit einem Leseschlitz (100) versehene Maske (108), eine das durch den Schlitz (lOO) hindurchtretende Licht sammelnde Linse (110) und einen dies gesammelte Licht aufzeichnenden, sich bewegenden Film (112) aufweist. (Figur 5) . ■ '
8. Interferometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Film (112) ein Hochgeschwindigkeitsfilm ist.
9. Interferometer zur Messung von Fehlern in allgemeinen Linsenabbildungssystemen, z.B. einem Kameraobjektiv, gekennzeichnet durch eine ein fouriertransformiertes Intensitätsmuster erzeugende, bewegliche Anlage und durch eine Einrichtung zur Messung von Verschiebungen des fouriertransformierten Intensitätsmusters.
10. Interferometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage aus einer quasi-kohärentenLLichtquelle und einer Eingangsebene mit mehreren Löchern besteht.
11. Verfahren zur interferometrischen Messung von Wellenfrontabschnitten in einem menschlichen Auge,dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung von zwei Fouriertransformationen erzeugenden Anlagen, von denen jede eine quasi-kohärente Lichtquelle und eine Eingangsebene mit mehreren Löchern aufweist, ein erstes fouriertransformiertes Bezugsintensitätsmuster auf der Netzhaut des Auges erzeugt wird, ein zweites fouriertransformiertes Meßintensitätsmuster auf der

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Netzhaut derart erzeugt wird, daß das erste und zweite Muster zusammenfallen, die Erzeugungsanlage des zweiten Mefimusters um eine bestimmte Strecke verschoben wird, bis die zwei Muster von ihrer Koinzidenz abzuweichen beginnen, die quasi-kohärente Meßlichtquelle solange verschoben wird, bis die zwei Muster wieder zusammenfallen und die Phasenveränderungsbeziehung der Lichtquelle und der Eingangsebene mit den Löchern gemessen wird. (Figur 3)
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebungsschritt und der Koinzidenzausrichtungsschritt automatisiert werden, wobei sichtbares Licht für die Erzeugung der Fouriertransformierten und für das Auslesen, wobei die resultierende Wellenfrontfunktion einer Speichereinrichtung zugeführt wird, verwendet wird.

13· Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebungsschritt und der Koinzidenzschritt automatisiert werden, wobei infrarotes Licht zur Erzeugung der Fouriertransformierten und Auslesung verwendet wird.

l4. Verfahren zur interferometrischen Messung von Wellenfrontabschnitten in einer Linse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingangsmuster von einer Eingangsöffnung übertragen, das Muster auf ein zu untersuchendes Linsensystem gerichtet, das resultierende fouriertransformierte Muster gegen eine geöffnete Maske auf eine Aufzeichnungsvorrichtung gerichtet und das durch die Maske auf die Aufzeichnungsvorrichtung projizierte Lichtmuster aufgezeichnet wird.

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