DE3612787A1

DE3612787A1 - Interferenzkeratometer

Info

Publication number: DE3612787A1
Application number: DE19863612787
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl Phys Roth; Adolf Friedrich Prof D Fercher
Original assignee: Fercher adolf Friedrich profdr-Phys
Current assignee: Fercher adolf Friedrich profdr-Phys
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1986-04-16
Publication date: 1987-10-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät, welches in der Augen optik und in der Augenheilkunde Anwendung findet.

Mit Keratometern wird der Krümmungsradius der Hornhaut vorderfläche gemessen. Diese Messung ist notwendig beim Anpassen von Kontaktlinsen, bei der Beobachtung von Krümmungsänderungen infolge des Tragens von Kontaktlinsen, bei der Diagnostizierung pathologischer Hornhautformen, bei der Kontrolle des Erfolgs von Hornhauttransplantationen sowie zur Feststellung des Krümmungsradius von Kontakt linsen.

Die üblichen Keratometer beruhen auf der Bestimmung des Abbildungsmaßstabs von Testbildern bei der Reflexion an der sphärisch vorausgesetzten Hornhautvorderfläche. Eine ausführliche Schilderung verschiedener kommerzieller Geräte ist zu finden in: D. B. Henson, Optometric Instrumentation, Butterworths, 1983, Seiten 91 bis 116.

Diese Keratometer nutzen, bedingt durch den geometrisch- optischen Strahlengang, nur zwei kleine Bereiche der Horn haut außerhalb der Augenachse. Da die normale Hornhaut nicht sphärisch ist, sondern zum Rand hin mehr oder weniger abgeflacht ist, sind Messungen mit diesen Geräten nur von bedingter Aussagekraft. Außerdem wird die Krümmung der Hornhaut im Zentrum, also an der wichtigsten Stelle, nicht gemessen. Diese Problematik wird mit Hilfe der topographi schen Keratometer zu lösen versucht. Dies ist zum einen möglich durch kontrollierte Verschiebung der Keratometer achse senkrecht zur Augenachse und Durchführung mehrerer örtlicher Einzelmessungen der Hornhautkrümmung. Zum anderen wird dies durch das auf der Placido-Scheibe beruhende Photokeratoskop versucht. Allerdings sind präzise Messungen mit diesem Gerät kaum möglich, weil die Qualität der erzielbaren Ringbilder meist unzureichend bleibt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, durch eine einzelne Messung bzw. photographische Aufnahme am Probanden, den topographischen Verlauf der Hornhautkrümmung mit großer Genauigkeit zu messen.

Dies wird erfindungsgemäß durch Beleuchten des Auges mit einem Laserstrahl und Ausmessen der in der Hornhautebene beobachtbaren Interferenzerscheinung gelöst. Dies kann durch direktes photoelektrisches Ausmessen oder über den Umweg einer photographischen Aufnahme der Interferenz erscheinung erfolgen. Vorteilig ist bei diesem Verfahren, daß mittels einer einzigen photographischen Aufnahme die gesamte Topographie der Krümmung der Hornhautvorderfläche mit großer Genauigkeit erfaßt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der folgenden Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt den Strahlengang eines Interferometers zur Messung der Hornhautform.

Fig. 2 zeigt Newton-Ringe, wie sie mit dem Interferometer nach Fig. 1 beobachtet werden.

Die Zahlen bedeuten:
1 . . . Laserlichtquelle
2 . . . paralleles Laserstrahlbündel
3 . . . Umlenkspiegel
4 . . . Probandenauge
5 . . . Hornhautvorderfläche
6 . . . divergentes Lichtbündel
7 . . . Hornhaut
8 . . . Augenlinse
9 . . . Parallelbündel
10 . . . zentraler Newton-Ring; n = 0
11 . . . Newton-Ring mit n = 1
12 . . . Newton-Ring mit n = 2
13 . . . Abbildungsoptik
14 . . . Beobachtungsebene für die Interferenzerscheinung
15 . . . Korrekturoptik oder Brille

Ein Laser 1 dient als Lichtquelle und beleuchtet mit seinem Parallelstrahl 2 über einen Umlenkspiegel 3 die Ein trittspupille des Probandenauges 4. Ein Teil des Laser strahls 2 wird an der Hornhautvorderfläche 5 reflektiert und bildet ein divergierendes Lichtbündel 6. Der andere Teil des Laserstrahls 2 tritt in das Auge 4 ein und wird durch Hornhaut 7 und Augenlinse 8 am Fundus fokussiert. Das von diesem Fokus remittierte Licht wird von der Augenlinse 8 und der Hornhaut 7 kollimiert und verläßt als Parallel bündel 9 das Auge. Die beiden Lichtbündel 6 und 9 inter ferieren vor der Hornhautvorderfläche 5 reell und hinter dieser Fläche virtuell. Das hierbei entstehende Interfero gramm hat die Form der bekannten Newtonschen Ringe und läßt den Verlauf der Krümmung der Wellenfläche des Licht bündels 9 bestimmen. Fig. 2 zeigt schematisch das Aus sehen des Interferogramms. Tatsächlich haben die beobacht baren Interferogramme aber sehr viel mehr (einige hundert) Ringe. In der Ebene der Hornhautvorderfläche ist die Krümmung der Wellenfläche des Lichtbündels 6 in allen Punkten gleich der Krümmung der Hornhautvorderfläche selbst.

Seien x und y zwei kartesische Koordinaten senkrecht zur Augenachse an der Hornhautvorderfläche mit dem Ursprung x = 0 und y = 0 auf der Augenachse, dann gilt für den geometrischen Ort der Newton-Ringe:

h(x, y) = n.λ /2

In dieser Gleichung bedeutet h(x, y) die Abweichung der Hornhautvorderfläche von der Ebene. λ ist die Wellenlänge des Laserstrahls 2; beispielsweise ist λ = 633 nm im Falle eines He-Ne-Lasers. n ist eine zunächst beliebige ganze Zahl. Da man die Hornhautvorderfläche immer als konvex annehmen kann, kann man für den zentralen hellen (oder dunklen) Newton-Ring 10 die Zahl n = 0 setzen und für alle nach außen hin folgenden hellen (oder dunklen) Ringe 11, 12 etc. n jeweils um 1 erhöhen. Man beachte, daß der zentrale Newton-"Ring" zu einer Kreisscheibe entartet, wie das auch in der Fig. 2 angedeutet ist. Auf diese Weise erhält man die Form h(x, y) der Hornhautvorderfläche mit interferometrischer Genauigkeit. Diese Genauigkeit ist streng genommen auch erforderlich, weil die Hornhautvorder fläche mehr als 50% der Abbildungswirkung des Auges erzeugt.

Die Beobachtung und Registrierung der Newton-Ringe kann beispielsweise so erfolgen, daß die Hornhautvorderfläche mittels einer Optik 13 in die Ebene 14 abgebildet wird. Dort werden die Newton-Ringe mittels photographischer Methoden oder mittels videoelektronischer Techniken auf gezeichnet und anschließend ausgemessen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, in der Ebene 14 eine Dioden zeile anzuordnen und deren elektronisches Signal mittels Rechner auszuwerten.

Das hier beschriebene Verfahren basiert darauf, daß jenes Teilbündel des Laserstrahls, welches zum Fundus gelangt, durch Hornhaut und Augenlinse gut fokussiert wird, der Proband also einen kleinen hellen Punkt sieht. Dies ist die Voraussetzung dafür, daß das Parallelbündel 9 tatsäch lich ebene Wellenflächen besitzt. Bei starker Ametropie des Probandenauges 4 kann dies durch Zwischenschalten einer Korrekturoptik bzw. eines Brillenglases 15 erreicht werden, wobei diese Optik die Ametropie des Auges nur näherungsweise kompensieren muß.

Als Lichtquelle 1 kommt jeder Laser in Betracht, der Licht mit einer Kohärenzlänge von mindestens zweimal der optischen Länge des Auges emittiert. Bei kürzerer Kohärenzlänge verschwindet die Sichtbarkeit der Inter ferenzen und eine Messung ist dann nicht mehr möglich.

Claims

1. Verfahren und Anordnung zur Messung der Form der Horn hautvorderfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittspupille des Probandenauges mit einem Laser strahl beleuchtet wird.

2. Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Interferogramm zwischen den vom Augen fundus und von der Hornhautvorderfläche reflektierten Lichtbündeln ausgewertet wird.

3. Verfahren und Anordnung nach den obigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß starke Ametropien des Probandenauges mittels einer Hilfsoptik oder Brille annähernd kompensiert werden.