DE60032528T2 - Wellenfrontsensor mit schrägeinfallender Beleuchtung - Google Patents

Wellenfrontsensor mit schrägeinfallender Beleuchtung Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wellenfrontsensor, wie beispielsweise einen Sensor für Wellenfrontaberrationen im Auge, und noch spezieller einen derartigen Sensor, welcher Hornhautreflexionen vermeidet, indem er die Netzhaut entlang eines Lichtweges erleuchtet, der außerhalb der optischen Achse des Auges liegt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Abtasten einer Wellenfront unter Verwendung derartiger außeraxialer Erleuchtung.
  • In der Technik ist bekannt, Wellenfrontaberrationen im menschlichen Auge für solche Zwecke wie intraokulare operative Behandlung und Herstellung von Kontaktlinsen zu detektieren. Ein derartiges Detektieren ist zum Beispiel in Liang et al., "Objective measurement of wave aberrations of the human eye with the user of a Hartmann-Shack wave-front sensor", Journal of the Optical Society of America, Band 11, Nr. 7, Juli 1994, Seiten 1 bis 9 offenbart. Ein Lichtstrahl von einer Laserdiode oder einer anderen Lichtquelle wird auf die Pupille gerichtet und fällt auf die Netzhaut ein. Weil die Netzhaut stark absorbierend ist, wird ein Strahl, der um vier Größenordnungen schwächer als der ursprüngliche Strahl ist, von der Netzhaut reflektiert und tritt aus der Pupille aus. Typischerweise folgt das eintretende und austretende Licht einem gemeinsamen optischen Weg; das eintretende Licht wird mit einem Strahlteiler auf den gemeinsamen optischen Weg gebracht.
  • Der austretende Strahl wird einem Hartmann-Shack-Detektor eingegeben, um die Aberrationen zu detektieren. Ein derartiger Detektor schließt eine Anordnung von kleinen Linsen ein, welche das Licht in eine Anordnung von Lichtflecken brechen und die Lichtflecke auf einem ladungsgekoppelten Detektor oder einem anderen zweidimensionalen Lichtdetektor fokussieren. Jeder Lichtfleck wird örtlich bestimmt, um seine Verschiebung von der Position zu bestimmen, die er bei Abwesenheit von Wellenfrontaberrationen einnehmen würde, und die Verschiebungen der Lichtflecke ermöglichen die Rekonstruktion der Wellenfront und infolgedessen das Detektieren der Aberrationen.
  • Verbesserungen an der Technik von Liang et al. werden in J. Liang und D. R. Williams, "Aberrations and retinal image quality of the normal human eye", Journal of the Optical Society of America, Band 4, Nr. 11, November 1997, Seiten 2873 bis 2883 und in US Patent Nr. 5,777,719 von Williams et al. gelehrt. Williams et al. lehrt Techniken zum Detektieren von Aberrationen und zum Verwenden der so detektierten Aberrationen für operative Augenbehandlung und für die Herstellung von intraokularen und Kontaktlinsen. Darüber hinaus bieten sich die Techniken von diesen Referenzen, im Gegensatz zu dem Artikel von Liang et al. von 1994, von selbst zur Automatisierung an.
  • Die vorstehend beschriebenen Techniken beinhalten das Erleuchten des Auges entlang der optischen Achse des Auges. Als Folge wird das von der Netzhaut reflektierte Licht mit Streureflexionen vermischt, welche Messungen stören können. Noch genauer zeigen sich die Streureflexionen als unerwünschte helle Lichtflecke inmitten der Anordnung von Lichtflecken, die in dem Hartmann-Shack-Sensor gebildet wird.
  • Derartige Streureflexionen haben mehrere Quellen in Wellenfrontsensoren. Von besonderem Interesse sind die Reflexionen von den optischen Elementen zwischen der Netzhaut und dem Strahlteiler. Derartige Elemente schließen typischerweise die Optik des Auges und ein Linsenpaar zwischen dem Strahlteiler und dem Auge ein. Rückreflexionen von Flächen außer der Netzhaut sind im Verhältnis zu dem Erleuchtungsstrahl schwach, allerdings sind sie hell im Verhältnis zu dem schwachen Signal, das von der Netzhaut reflektiert wird.
  • Beider Augenoptik ist die einzige Fläche, deren Rückreflexion hell genug ist, um problematisch zu sein, die erste (äußere) Fläche der Hornhaut. Diese Reflexion ist energiemäßig mit der Reflexion von der Netzhaut vergleichbar und kann deswegen eine beachtliche Störung beim Wellenfrontabtasten darstellen, insbesondere wenn die Flächenmittelpunkte der Lichtflecken in dem Detektor automatisch berechnet werden sollen.
  • Eine bekannte Art, um die Hornhautreflexion zu entfernen, die in Liang und Williams und in Williams et al. gelehrt wird, verwendet einen polarisierenden Strahlteiler, um reflektiertes Licht von allen Flächen zwischen dem Strahlteiler und der Netzhaut zu beseitigen. Weil diese Flächen die lineare Polarisierung des darauf einfallenden Lichts zurückhalten, werden sowohl Linsenreflexionen als auch Hornhautreflexion ausgeschlossen. Allerdings geht auch viel des von der Netzhaut reflektierten Lichts verloren. Nur depolarisiertes Licht, das von der Netzhaut reflektiert wird, welches nur ungefähr 30 Prozent des gesamten von der Netzhaut reflektierten Lichts ausmacht, steht zur Verfügung, um die Wellenfrontaberration zu detektieren. Darüber hinaus enthält depolarisiertes Licht beachtliches räumliches Rauschen. Noch ein weiteres Problem besteht in der Ungleichförmigkeit der Intensität, welche in die Anordnung von Lichtflecken durch die Doppelbrechung der Optik des Auges eingeführt wird, hauptsächlich der Hornhaut.
  • Eine weitere bekannte Art, um die Reflexionen aus allen Optiken zwischen dem Strahlteiler und dem Auge zu entfernen, wobei gleichzeitig das Signal von der Netzhaut verstärkt wird, beinhaltet die Verwendung eines polarisierenden Strahlteilers in Kombination mit einer Platte einer Viertelwellenlänge (λ/4) genau vor dem Auge. Die deutsche veröffentlichte Patentanmeldung DE 42 22 395 A1 lehrt diese Technik. Diese Technik ermöglicht einem viel größeren Anteil des Lichts, das von der Netzhaut reflektiert wird, den Detektor zu erreichen, wodurch die Lichtfleckqualität verbessert wird, während gleichzeitig die Variation bei der Lichtfleckhelligkeit beseitigt wird, die durch die Doppelbrechung des Auges verursacht wird. Sie beseitigt außerdem Rückreflexion von den Linsen. Allerdings wird die Hornhautreflexion nicht beseitigt und dies ist somit genauso problematisch, wie es bei Abwesenheit von polarisierender Optik sein würde. Ein anderes Problem der beiden gerade beschriebenen 'Techniken sind die Kosten des polarisierenden Strahlteilers und der λ/4 Platte. In einer kostenbewussten, wirtschaftlichen Umgebung wäre es wünschenswert, diese Kosten zu vermeiden.
  • EP 0 691 103 lehrt eine Technik zur Abbildung des Augenhintergrunds unter Verwendung von außeraxialer Erleuchtung. Es wird allerdings nicht vorgeschlagen, diese Technik bei der Detektion von Wellenfrontaberrationen zu verwenden, wie in dem vorstehend aufgeführten Stand der Technik beschrieben.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In Anbetracht des Vorausgehenden ist es ohne weiteres ersichtlich, dass in der Technik ein Bedarf besteht, einen Wellenfrontsensor bereitzustellen, bei dem die Hornhautreflexion keine unerwünschten Lichtflecken auf dem Detektor verursacht oder auf andere Weise das Signal verschlechtert, das von dem Licht abgeleitet wird, das von der Netzhaut reflekaiert wird. Noch genauer besteht ein Bedarf, Wellenfrontaberrationen auf akkurate und kostengünstige Weise zu detektieren, indem das Problem von Hornhautreflexion beseitigt wird, ohne eine polarisierende Optik zu verwenden.
  • Deswegen ist es eine Aufgabe der Erfindung, diesem Bedarf zu entsprechen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erleuchten einer Netzhaut eines Auges zur Verfügung gestellt, wie in Patentanspruch 1 der beigefügten Patentansprüche ausgeführt. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein System zur Verfügung gestellt, wie in Patentanspruch 8 der beigefügten Patentansprüche ausgeführt.
  • Um die vorstehenden und weitere Ziele zu erreichen, betrifft die vorliegende Erfindung einen Wellenfrontsensor, bei dem das Auge außerhalb der Achse erleuchtet wird. Das nicht von der Hornhaut reflektierte Licht trifft auf die Netzhaut auf, und das Licht, das durch die Netzhaut reflektiert wird, kehrt durch die Linse und die Hornhaut zurück. Dieses Licht ist dadurch in einem optischen Weg fokussiert, der sich von dem optischen Weg unterscheidet, dem die Hornhautreflexion folgt. Die gesamte Netzhautreflexion wird verwendet, und die Hornhautreflexion kann aufgrund einer einfachen, kostengünstigen nicht polarisierenden Optik, wie beispielsweise einer Blende, ausgeschaltet werden.
  • Der verwendete Strahl, um das Auge zu erleuchten, ist relativ schmal, z.B. ungefähr 1 bis 1,5 mm im Durchmesser, und schneidet die Hornhaut in einem kleinen Bereich, wodurch infolgedessen die Wahrscheinlichkeit weiter reduziert wird, dass die Hornhautreflexion einen Rückweg zu dem Detektor einschlagen wird. Darüber hinaus kann der Dioptrenbereich vergrößert werden, in welchem der kleine Lichtfleck auf der Netzhaut fokusssiert ist. Typischerweise beseitigt eine Verschiebung des Erleuchtungsstrahls von der optischen Achse des Auges um weniger als einen Millimeter die Hornhautreflexion vollständig.
  • Der Erleuchtungsstrahl wird vorzugsweise in den optischen Weg an der letztmöglichen Stelle vor dem Auge eingeführt, z.B. durch Platzieren des Strahlteilers genau vor dem Auge. Infolgedessen wird Rückreflexion von den Linsen vermieden, da das einzige Element zwischen dem Strahlteiler und der Netzhaut die Hornhaut ist.
  • Selbst wenn der Strahlteiler genau vor dem Auge platziert ist, ist es möglich, den Brennpunkt des Erleuchtungsstrahls und denjenigen des Austrittsstrahls durch die Verwendung desselben Elements einzustellen. Eine Art dieses zu bewerkstelligen ist, einen umgelenkten optischen Weg vorzusehen, wobei Spiegel auf einem Schlitten montiert sind. Die Spiegel werden in dem Weg des Erleuchtungsstrahls angeordnet, bevor er den Strahlteiler erreicht, und in dem Weg des Austrittsstrahls. Infolgedessen fokussiert die Bewegung des Schlittens beide Strahlen.
  • Die Lichtquelle kann in eine senkrechte (oder allgemeiner, nicht parallele) Richtung zu der Richtung ihres Ausgangs, falls erforderlich, bewegt werden, um an die Augen von verschiedenen Patienten angepasst zu werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist bei jedem Vorgang nützlich, der Wellenfrontabtastung des Auges beinhaltet oder anderweitig dich Erleuchtung der Netzhaut beinhaltet. Derartige Vorgänge schließen die Selbstbrechung, das Design von Kontakt- oder intraokularen Linsen, refraktive operative Behandlung und Netzhautabbildung mit adaptiver Optik ein, allerdings sind sie nicht darauf beschränkt. Während beabsichtigt ist, dass die vorliegende Erfindung bei dem menschlichen Auge verwendet wird, können auch tierärztliche oder nicht mit Augen verbundene Anwendungen entwickelt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausgeführt, wobei:
  • 1 ein schematisches Diagramm ist, das die grundsätzlichen optischen Konzepte zeigt, welche bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung implementiert sind;
  • 2 bis 4 schematische Diagramme sind, die eine Anordnung optischer Elemente bei einem Wellenfrontsensor gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeigen; und
  • 5 und 6 Versuchsergebnisse zeigen, die jeweils gemäß der bevorzugten Ausführungsform und dem Stand der Technik erhalten werden.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • 1 zeigt eine Übersicht eines Grundsystems 100 zum Erleuchten der Netzhaut des Auges E des Patienten und wird zum Erläutern der optischen Prinzipien verwendet, die bei der bevorzugten Ausführungsform implementiert sind. Eine Laserlichtquelle 102, wie beispielsweise eine Laserdiode, sendet einen Lichtstrahl L1 zu einem Strahlteiler 104, welcher aus einem Parallelplatten-Strahlteiler, einem dickplattigen Strahlteiler, einem Prismenstrahlteiler, einem halbversilberten Spiegel oder einem anderen geeigneten Strahlteiler bestehen kann. Der Strahlteiler 104 ist vorzugsweise zu 90% durchlässig und zu 10% reflektierend, obwohl andere Verhältnisse falls erforderlich verwendet werden könnten. Die Laserlichtquelle 102 und der Strahlteiler 104 sind dergestalt angeordnet, dass das Licht L1 auf das Auge E außerhalb der optischen Achse A des Auges E auftrifft. Infolgedessen wird ein von der Hornhaut C des Auges E reflektierter Lichtstrahl L2 außerhalb der optischen Achse A reflektiert. Das verbleibende Licht bildet auf der Netzhaut R des Auges E eine Laserbake B. Aufgrund der Optik des Auges E tritt ein von der Netzhaut R des Auges E reflektierter Lichtstrahl L3 aus dem Auge E aus und geht durch den Strahlteiler 104. Der Lichtstrahl L3 geht anschließend durch eine Linse 106, eine Blende 108, welche den von der Netzhaut reflektierten Lichtstrahl L3 durchlässt, während sie den von der Hornhaut reflektierten Lichtstrahl L2 abschirmt, und durch eine Linse 110 zu einem Hartmann-Shack-Detektor 112. Wie in der Technik bekannt, schließt der Detektor 112 eine Anordnung mit kleinen Linsen 114 ein, um den Lichtstrahl L3 als eine Anordnung von Lichtflecken L4 auf einem CCD oder einem anderen geeigneten zweidimensionalen Detektor 116 zu fokussieren.
  • 2 bis 4 zeigen ein System 200 der zweiten Generation, das die optischen Prinzipien verwendet, die gerade unter Bezugnahme auf 1 erläutert wurden. 2 zeigt eine untere Ebene 202 des Systems 200, von oben gesehen, während 3 eine obere Ebene 204 des Systems 200 von oben gesehen zeigt, und 4 zeigt beide Ebenen 202, 204 des Systems 200 von rechts gesehen.
  • Auf der unteren Ebene 202, wie 2 zeigt, ist eine Laserdiode 206 auf einer Halterung 208 zur horizontalen Positionierung angebracht. Der Zweck einer derartigen Positionierung wird nachstehend erläutert. Ein von der Diode 206 ausgesendeter Lichtstrahl folgt auf der unteren Ebene einem Lichtweg, der im Allgemeinen als LL bezeichnet ist, durch die Linsen 210 und 212. Der Lichtstrahl wird durch einen Winkelspiegel 214 retroreflektiert und geht durch eine Linse 216 zu einem Spiegel 218, welcher den Lichtstrahl nach oben reflektiert.
  • Auf der oberen Ebene 204, wie in 3 gezeigt, empfängt ein Parallelplatten-Strahlteiler 220 den Lichtstrahl, der von dem Spiegel 218 nach oben reflektiert wird, und richtet diesen Lichtstrahl entlang eines allgemein mit LU bezeichneten Lichtweges auf der oberen Ebene. Der Weg LU ist in stark vereinfachter Form gezeigt; die vorstehende Diskussion von 1 bietet den Fachleuten Verständnis für die Anforderungen bezüglich des wahren optischen Weges. Der Lichtstrahl erleuchtet das Auge E auf eine Weise, die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 erläutert wurde. Ein durch die Netzhaut R des Auges E reflektierter Lichtstrahl der Netzhautreflexion kehrt durch den Strahlteiler 220 und eine Linse 222 zurück. Der Lichtstrahl der Netzhautreflexion wird anschließend durch einen Winkelspiegel 224 durch eine Linse 226 hindurch zu einem Hartmann-Shack-Detektor 228 retroreflektiert, welcher eine Anordnung 230 mit kleinen Linsen und CCD-Detektor 232 einschließt. Selbstverständlich kann an einer geeigneten Stelle entlang des Lichtweges LU, z.B. im Brennpunkt der Linse 222, eine Blende eingeschlossen sein. Abhängig von dem Aufbau kann ein einzelner Spiegel verwendet werden, um die Spiegel 214 und 224 zu ersetzen.
  • Der Durchmesser des einfallenden Lichtstrahls hat einen geeigneten Wert, z.B. 1,5 mm. Der kleine Durchmesser erhöht den Schärfentiefenbereich auf der Netzhaut, wodurch die Anforderung, das Licht genau auf dem Patienten zu fokussieren, gelockert wird.
  • Der kleine Durchmesser stellt außerdem sicher, dass der Lichtfleck auf der Netzhaut von begrenzter Streuung ist. Der Eintrittsstrahl sollte nicht kleiner als ungefähr der Durchmesser einer kleinen Linse in der Anordnung mit kleinen Linsen sein. Andernfalls werden die Lichtflecken auf dem CCD durch die Beugung in dem eintretenden Strahl sehr unscharf.
  • Der Eintrittsstrahl wird in der Pupille von dem Hornhautpol um eine Entfernung von mehr als der Hälfte des Strahlendurchmessers verschoben, um die Hornhaut- und Netzhautreflexionen zu trennen und um dadurch die Auswirkungen von Hornhautreflexion zu vermeiden, und wird vorzugsweise um ungefähr 1 mm verschoben. Der Abstand kann von Person zu Person unterschiedlich sein und kann aufgrund des kleinen Eintrittsstrahldurchmessers weniger als 1 mm betragen. Der Abstand kann durch die Halterung 208 verändert werden, wodurch die Diode 206 und ihre Bündelungsoptik um einen kleinen Betrag seitlich verschoben wird. Die Fähigkeit, die Diode 206 und ihre Optik um bis zu 1 mm seitlich zu verschieben, reicht aus. Das von der Hornhaut reflektierte Licht wird gestreut und durch die Linse 222 gebündelt, so dass es durch eine Blende, die an dem Brennpunkt der Linse 222 platziert ist, oder durch ein anderes geeignetes optisches Element abgeschirmt werden kann.
  • Rückreflexionen von anderen optischen Komponenten können vermieden werden, indem der Strahlteiler 220 an der letztmöglichen Stelle platziert wird, genau vor dem Auge E. Diese Anordnung ermöglicht dem Erleuchtungsstrahl, die anderen optischen Elemente zu umgehen, weil das einzige Teil zwischen dem Strahlteiler 220 und der Netzhaut R die Hornhaut C ist.
  • Die üblichen Reflexionen von dem Strahlteiler können durch Verwendung eines gedrehten Strahlteilerwürfels oder eines dickplattigen Strahlteilers vermieden werden. Es besteht keine Notwendigkeit, ein Bild ohne das Auge an der Stelle von einem Bild mit dem Auge an der Stelle zu subtrahieren, um Streulicht beseitigen, was beim Stand der Technik häufig erforderlich war.
  • Wie in 4 gezeigt, kann die Länge des optischen Weges des Systems 200 verändert werden, indem die Spiegel 214 und 224 an einen Schlittenmechanismus 234 gekoppelt werden, so dass die Spiegel 214 und 224 wie ein einziger starrer Körper bewegt werden können. Die Spiegel 214 und 224 sind axial voneinander beabstandet. Die Bewegung des Schlittenmechanismus 234 um einen Abstand x verändert die Länge des optischen Weges auf jeder Ebene 202, 204 um einen Abstand 2x und des ganzen Systems 200 um einen Abstand 4x.
  • Ein weiterer Vorteil eines Schlittenmechanismus besteht daraus, dass dem Eintrittsstrahl ermöglicht wird, gleichzeitig auf der Netzhaut und mit derselben Vorrichtung fokussiert zu werden, mit welcher der Austrittsstrahl auf der CCD-Anordnung fokussiert wird, nämlich mit dem Schlitten 234, welcher die Spiegel 214 und 224 trägt. Da der Spiegel 214 in dem Weg des Erleuchtungsstrahls liegt, bevor der Strahl den Strahlteiler 220 erreicht, und der Spiegel 224 in dem Weg des Austrittsstrahls liegt, verändert die Bewegung des Schlittens 234 die Weglängen von beiden Strahlen und ermöglicht dadurch die Brennweite von beiden Strahlen einzustellen. Der Schlitten 234 stellt infolgedessen Wirtschaftlichkeit und Bequemlichkeit bereit.
  • In dem System 200 könnten Mechanismen mit Doppelschlitten implementiert werden. Beispielsweise könnte ein anderer (nicht gezeigter) Spiegel den Spiegeln 214 und 224 gegenüberliegend platziert werden, um den Lichtstrahl zu veranlassen, einen weiteren Durchgang durch das System zu nehmen. Mit dieser Anordnung würde eine Bewegung des Schlittenmechanismus 234 um einen Abstand x die Länge des optischen Weges um einen Abstand 8x verändern.
  • Versuchsergebnisse sind in 5 und 6 gezeigt. 5 zeigt ein Ergebnis, das mit einer außeraxialen Erleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung ohne einen polarisierenden Strahlteiler und mit einer SLD Lichtquelle aufgenommen wurde, die eine λ = 790 nm Wellenlänge aussendet. 6 zeigt ein Ergebnis, das mit einer herkömmlichen in der Achse liegenden Erleuchtung mit einem polarisierenden Strahlteiler, aber ohne eine λ/4 Platte, und mit einer He-Ne Laserlichtquelle aufgenommen wurde, die eine λ = 633 nm Wellenlänge aussendet. Beide Ergebnisse sind unter den nachfolgenden Bedingungen aufgenommen: paralysierte Anordnung für einen Pupillendurchmesser von 6,7 mm, eine Belichtungszeit von 500 ms, eine Lasereintrittsleistung von 10 μW und ein Eintrittsstrahldurchmesser von 1,5 mm.
  • Ein Vergleich von 5 und 6 zeigt, dass die vorliegende Erfindung eine große Verbesserung bei Lichtstärke und auch bei Lichtfleckqualität bereitstellt. Das in 5 gezeigte Lichtfleckmuster weist eine viel bessere Gleichförmigkeit der Intensität auf als das von 6 und weist eine viermal höhere durchschnittliche Lichtfleckintensität als diejenige von 6 auf. Tatsächlich ist das Lichtfleckmuster von 5 in beiden Hinsichten mit demjenigen vergleichbar, das mit einem polarisierenden Strahlteiler und einer λ/4 Platte ohne die Nachteile dieser Technik erhalten wird. Der einzelne nicht polarisierende Strahlteiler 220, welcher aus einem Parallelplatten-Strahlteiler oder dergleichen bestehen kann, ist kostengünstiger als die Optiken, die für die polarisierenden Techniken vom Stand der Technik mit oder ohne λ/4 Platte erforderlich sind. Die Verwendung eines Strahlteilers mit einem Verhältnis von Durchlässigkeit zu Reflexion, das größer als eins ist, erhöht das verfügbare Licht.
  • Die vorliegende Erfindung bietet viele Vorteile. Die gesundheitsschädlichen Auswirkungen von Rückreflexionen in dem Auge und andere Optiken werden vermieden, wodurch das Instrument robuster und die Software, um es zu bedienen, einfacher wird. Die Qualität der Lichtfleckbilder wird durch Polarisierungseffekte nicht schlechter, so dass die Genauigkeit verbessert wird. Der Durchlass ist größer als beim Stand der Technik, so dass ein stärkeres Signal bei demselben Erleuchtungsniveau und infolgedessen bei demselben Niveau für Patientenkomfort und Sicherheit erhalten werden kann. Als Alternative kann dasselbe Signal wie beim Stand der Technik mit reduzierter Intensität des Erleuchtungslichts erhalten werden, und infolgedessen mit verbessertem Patientenkomfort und verbesserter Sicherheit. Mit einer ausreichend hellen Diode kann das Verhältnis von Durchlässigkeit zu Reflexion des Plattenstrahlteilers gewählt werden, um fast das gesamte Licht von der Netzhaut zu der CCD-Anordnung zu übertragen. Da keine polarisierenden Optiken erforderlich sind, werden die Kosten reduziert.
  • Während vorstehend eine bevorzugte Ausführungsform ausgeführt ist, werden die Fachleute, welche die vorliegende Offenbarung untersucht haben, erkennen, dass weitere Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der Erfindung verwirklicht werden können. Beispielsweise kann der optische Weg zusätzliche Umlenkungen für eine bessere Weglänge und Kompaktheit aufweisen, und es können eine Zielfixierung und Pupillenkamera hinzugefügt werden. Außerdem kann die Lichtquelle auf jede Art angeordnet werden, durch welche die Netzhaut- und Hornhautreflexionen getrennt werden, z.B. durch Auswahl eines geeigneten Einfallswinkels. Deswegen sollte die vorliegende Erfindung als nur durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt ausgelegt werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Erleuchten einer Netzhaut (R) eines Auges (E), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Positionieren einer Lichtquelle (102) relativ zu dem Auge (E), Erleuchten der Netzhaut (R) mit der Lichtquelle (102); Empfangen des von der Netzhaut (R) reflektierten Lichts (L3) in einem Detektor (112); und Detektieren einer Wellenfrontaberration des Auges (E) mit dem Detektor (112); dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (102) relativ zu dem Auge (E) derart positioniert wird, dass Licht (L2) von der Lichtquelle (102), das von einer Hornhaut (C) des Auges (E) reflektiert wird, entlang einem ersten Weg läuft, und derart, dass Licht (L3) von der Lichtquelle (102), das von der Netzhaut (R) reflektiert wird, entlang einem zweiten Weg läuft, der räumlich von dem ersten Weg getrennt ist; und dass der Schritt des Erleuchtens das Richten des Lichts von der Lichtquelle (102) auf das Auge (E) mit einem nicht polarisierenden Strahlteiler (104) umfasst, und wobei das aus dem Strahlteiler austretende Erleuchtungslicht direkt zu dem Auge laufen kann.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (108) vorgesehen ist, um das entlang dem zweiten Weg laufende Licht (L3) hindurclnzulassen und das entlang dem ersten Weg laufende Licht (L2) abzuschirmen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (102) eine Laserdiode ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass: die Lichtquelle (102) einen Lichtstrahl (L1) aussendet; und der Schritt des Positionierens das derartige Positionieren der Lichtquelle (102) umfasst, dass der Lichtstrahl (L1) von einer optischen Achse (A) des Auges (E) entfernt auf das Auge (E) einfällt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (102) von der optischen Achse (A) entfernt in einem Abstand positioniert wird, der groß genug ist, um eine Trennung zwischen dem von der Hornhaut (C) reflektierten Licht (L2) und dem von der Netzhaut (R) reflektierten Licht (L3) zuzulassen.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (112) ein Hartmann-Shack-Detektor ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass der nicht polarisierende Strahlteiler (104) ein plattenförmiger Strahlteiler ist.
  8. System (100) zum Erleuchten einer Netzhaut (R) eines Auges (E), wobei das System (100) Folgendes umfasst: eine optische Achse (A), die bei Gebrauch mit einer optischen Achse des Auges (E) übereinstimmt; eine relativ zu dem Auge (E) positionierte Lichtquelle (102), um damit einen Eintrittsstrahl zu bilden; und ein optisches Element (112) zum Empfangen des von der Netzhaut (R) des Auges (E) reflektierten Lichts (L3); wobei das optische Element (112) einen Hartmann-Shack-Detektor (112) umfasst, der zum Empfangen des von der Netzhaut (R) reflektierten Lichts (L3) positioniert ist, um eine Wellenfrontaberration des Auges (E) zu detektieren; dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (102) relativ zu der optischen Achse (A) derart positioniert wird, dass Licht (L2) von der Lichtquelle (102), das von einer Hornhaut (C) des Auges (E) reflektiert wird, entlang einem ersten Weg läuft, und derart, dass das Licht (L3) von der Lichtquelle (102), das von der Netzhaut (R) reflektiert wird, entlang einem zweiten Weg läuft, der räumlich von dem ersten Weg getrennt ist; und dass das System außerdem einen nicht polarisierenden Strahlteiler (104) umfasst, der derart zum Richten von Licht von der Lichtquelle (102) auf das Auge (E) positioniert ist, dass das aus dem Strahlteiler austretende Erleuchtungslicht direkt zu dem Auge laufen kann.
  9. System nach Anspruch 8, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element eine Blende (108) umfasst, um das entlang dem zweiten Weg laufende Licht (L3) hindurchzulassen und das entlang dem ersten Weg laufende Licht (L2) abzuschirmen.
  10. System nach Anspruch 8, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (102) eine Laserdiode ist.
  11. System nach Anspruch 8, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (102) einen Lichtstrahl (L,) aussendet und derart positioniert ist. dass der Lichtstrahl (L1) von der optischen Achse (A) entfernt auf das Auge (E) einfällt.
  12. System nach Anspruch 11, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (102) von der optischen Achse (A) entfernt in einem Abstand positioniert ist, der groß genug ist, um eine Trennung zwischen dem von der Hornhaut (C) reflektierten Licht (L2) und dem von der Netzhaut (R) reflektierten Licht (L3) zuzulassen.
  13. System nach Anspruch 8, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (112) ein Hartmann-Shack-Detektor ist.
  14. System nach Anspruch 8, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass der nicht polarisierende Strahlteiler (104) ein plattenförmiger Strahlteiler ist.
  15. System nach Anspruch 8 oder Anspruch 14, wobei der Strahlteiler in Bezug auf das Auge (E) derart positioniert ist, dass das einzige optische Element zwischen dem Strahlteiler (104) und der Netzhaut (R) die Hornhaut (C) ist.
DE60032528T 1999-10-21 2000-10-20 Wellenfrontsensor mit schrägeinfallender Beleuchtung Expired - Lifetime DE60032528T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US422338 1982-09-23
US09/422,338 US6264328B1 (en) 1999-10-21 1999-10-21 Wavefront sensor with off-axis illumination

Publications (2)

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