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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen optische Instrumente
zum Messen der Augenaberrationen bei einem Patienten und genauer Vorrichtungen
und Verfahren für
die Verifizierung einer korrigierenden Verordnung für einen
Patienten.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Das
Auge ist ein optisches System mit mehreren Linsenelementen zum Fokussieren
von Lichtstrahlen, welche Bilder auf der Netzhaut innerhalb des
Auges darstellen. Die Schärfe
der Bilder, die auf der Netzhaut erzeugt werden, ist ein Faktor
beim Bestimmen der Sehschärfe
des Auges. Unvollkommenheiten innerhalb der Linse und anderer Komponenten
und Material innerhalb des Auges jedoch können bewirken, daß die Lichtstrahlen
von dem gewünschten
Weg abweichen. Diese Abweichungen, die als Aberrationen bezeichnet
werden, führen
zu verschwommenen Bildern und verringerter Sehschärfe. Somit
werden Verfahren und Vorrichtungen zum Messen von Aberrationen verwendet,
um bei der Korrektur solcher Probleme zu unterstützen.
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Ein
Verfahren zum Erfassen von Aberrationen, die durch das Auge eingeführt werden,
umfaßt das
Bestimmen von Aberrationen, die in Lichtstrahlen eingeführt werden,
wenn sie aus dem Auge austreten. Ein Eingangslichtstrahl, in das
Auge hinein auf einen Punkt der Netzhaut fokussiert, wird aus dem Auge
als eine Wellenfront reflektiert oder zurückgestreut, wobei die Wellenfront
Aberrationen enthält, die
durch das Auge eingeführt
werden. Indem die Fortpflanzungsrichtung verschiedener Abschnitte (d.h.
Probenwerte) dieser Wellenfront bestimmt werden, können die
Aberrationen, die durch das Auge eingeführt werden, bestimmt werden.
Die bestimmten Aberrationen können
dann verwendet werden, um korrigierende Linsen herzustellen und/oder
korrigierende Prozeduren durchzuführen, welche die Sehschärfe wiederherstellen.
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Eine
allgemeine Veranschaulichung der Erzeugung einer Wellenfront ist
in 1 gezeigt. Eine Wellenfront 100 wird
erzeugt, indem ein Eingangsstrahl 102 weg von der Netzhaut 104 eines
Auges 106 reflektiert wird. Der Eingangsstrahl 102 fokussiert
auf einen kleinen Fleck 108 auf der Netzhaut 104.
Die Netzhaut 104, welche als ein diffuser Reflektor wirkt,
reflektiert den Eingangsstrahl 102, was zu der Wellenfront 100 führt. Idealerweise
würde die Wellenfront 100 frei
von Aberrationen sein, wie es durch die planare Wellenfront 110 veranschaulicht ist.
Jedoch führen
Aberrationen, die durch das Auge 106 eingeführt werden,
wenn die Wellenfront 100 aus dem Auge 106 läuft, zu
einer unvollkommenen Wellenfront, wie es durch die aberrierte Wellenfront 112 veranschaulicht
ist. Die Wellenfront 100 stellt Aberrationen aufgrund von
Defokus, Astigmatismus, Koma, sphärischen Aberrationen und anderen
Unregelmäßigkeiten
dar. Das Messen und Korrigieren der Aberrationen erlauben es dem
Auge 106, sich seinen vollen Möglichkeiten zu nähern, d.h.
den Grenzen der visuellen Auflösung.
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2 ist
eine Veranschaulichung einer Meßvorrichtung
für die
ophthalmische Wellenfront des Standes der Technik von Aberrationen
innerhalb der Wellenfront 100, wie sie in 1 veranschaulicht
ist. Eine Strahlungsquelle 114 (z.B. ein Laser) erzeugt den
Eingangsstrahl 104, welcher durch einen Strahlteiler 116 zu
dem Auge 106 geleitet wird. Typischerweise ist der Eingangsstrahl 102,
der von der Strahlungsquelle 114 erzeugt wird, im wesentlichen kreisförmig. Der
Eingangsstrahl 102 bildet einen Fleck 108 auf
der Netzhaut 104 des Auges 106. Bei einem Auge 106,
das von Unzulänglichkeiten
frei ist, ist der Fleck 108, der auf der Netzhaut 104 gebildet wird,
kreisförmig.
Aufgrund von Unvollkommenheiten innerhalb des Auges 106 wird
der Eingangsstrahl 102 mit Aberrationen versehen, was dazu
führt,
daß der Fleck 108,
der auf der Netzhaut 104 gebildet wird, eine nicht kreisrunde
Form hat, wie es in 2A veranschaulicht ist. Wie
es hiernach diskutiert wird, beeinflußt ein Netzhautfleck 108 mit
einer nicht kreisrunden Form in negativer Weise die Bestimmung von Aberrationen
aufgrund von Unvollkommenheiten innerhalb des Auges 106.
Die Netzhaut 104 reflektiert dann das Licht von dem Fleck 108,
um eine Wellenfront 100 zu erzeugen, die mit Aberrationen
versehen ist, wenn sie durch die Linse und andere Komponenten und
Materialien innerhalb des Auges 106 läuft.
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Auf
dem Rückweg
läuft die
Wellenfront 100 durch den Strahlteiler 116 auf
einen Sensor 118 zu. Eine Viertelwellenlängeplatte 120 ist
zwischen dem Auge 106 und dem Strahlteiler 116 angeordnet.
Die Verwendung einer Viertelwellenlängenplatte 120 ist eine
bekannte Technik zum Manipulieren der Polarisation des Eingangsstrahles 102,
der in das Auge 106 läuft,
und der Wellenfront 100, die aus dem Auge 106 ausstrahlt,
so daß die
Wellenfront in einer Richtung senkrecht zu dem Eingangsstrahl 102 polarisiert wird,
was somit es der Wellenfront 110 ermöglicht, durch den Strahlteiler 116 in
Richtung auf den Sensor 118 zu laufen. Zusätzliche
Linsen 122 sind zwischen dem Auge 106 und dem
Sensor 118 angeordnet, um die Ebene der Pupille des Auges 106 auf
dem Sensor 118 mit einer gewünschten Verstärkung abzubilden. Information,
die von dem Sensor 118 erfaßt worden ist, wird dann von
einem Prozessor 124 verarbeitet, um die Aberrationen der
Wellenfront 100 zu bestimmen und eine korrigierende Verordnung
für das
Auge 106 festzulegen.
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Ein
typischer Sensor 118 umfaßt eine Hartman-Schack-Lenslet-Anordnung 126 und
eine Abbildungsvorrichtung 128, welche eine Abbildungsebene 130,
so wie eine Anordnung mit einer ladungsgekoppelten Vorrichtung (CCD),
enthält.
Die Lenslet-Anordnung 126 tastet die Wellenfront 100 ab
und erzeugt eine Anordnung von Flecken 132 auf der Abbildungsebene 130,
wie in 2B veranschaulicht, wenn die
Wellenfront 100 durch sie hindurchläuft. Jeder Fleck innerhalb
der Anordnung von Flecken 132 ist ein Bild des Netzhautflecks 118.
Die relativen Positionen jedes Flecks innerhalb der Anordnung von Flecken 132 kann
verwendet werden, um die Aberrationen der Wellenfront 100 zu
bestimmen.
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Typischerweise
werden die Aberrationen der Wellenfront 100 bestimmt, indem
eine Aberration für jeden
Probenwert der Wellenfront 100 ermittelt wird, die dann
kombiniert werden. Die ermittelten Aberrationen werden dann benutzt,
um eine korrigierende Verordnung für das Auge 106 zu
berechnen.
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Die
Aberration jedes Probenwertes der Wellenfront 100 wird
bestimmt, indem der Schwerpunkt eines Flecks innerhalb der Anordnung
von Flecken 132 bestimmt wird und die Versetzung zwischen
dem Schwerpunkt des Flecks mit einem entsprechenden Referenzort,
so wie dem Ort, der durch den Referenzfleck 134 dargestellt
wird, verglichen wird. Da jeder Fleck innerhalb der Anordnung von
Flecken 132 ein Bild des Netzhautflecks 108 ist,
wird, wenn der Netzhautfleck 108 nicht kreisförmig ist,
wie in 2A veranschaulicht, jeder Fleck
innerhalb der Anordnung von Flecken 132 nicht kreisförmig sein,
wie es in 2B veranschaulicht ist.
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Das
Bestimmen des Schwerpunktes eines nicht kreisförmigen Flecks ist jedoch schwierig,
wobei beträchtliche
Verarbeitungszeit und -leistung erforderlich ist. Demgemäß, da das
Bestimmen des Schwerpunkts der Flecken innerhalb der Anordnung von
Flecken 132 eine Voraussetzung zum Bestimmen der Aberrationen
in der Wellenfront 100 ist und das Bestimmen des Schwerpunkts
eines nicht kreisförmigen
Flecks schwierig ist, beeinflussen nicht kreisförmige Flecken auf der Abbildungsebene 130 in negativer
Weise die Geschwindigkeit und Genauigkeit des Berechnens von Aberrationen.
Daher würden
Vorrichtungen und Verfahren zum Erzeugen kreisförmiger Flecken auf der Abbildungsebene 130 nützlich sein.
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Ein
anderer Bereich für
Verbesserung steht in bezug auf die Fähigkeit von Wellenfront-Meßvorrichtungen,
Aberrationen, die durch das Auge 106 eingeführt werden,
mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu bestimmen. Diese Genauigkeit
erlaubt die Bestimmung einer korrigierenden Verordnung für einen
Patienten, die präzise
auf die visuellen Bedürfnisse
des Patienten maßgeschneidert
ist. Die präzise maßgeschneiderten
korrigierenden Verordnungen jedoch können dem Patienten nicht durch
eine Anzahl von Linsen präsentiert
werden, wie es herkömmlich beim
Bestimmen von korrigierenden Verordnungen bei einem Augenarzt beispielsweise
geschieht. Dies beruht auf der Tatsache, daß jede präzise maßgeschneiderte korrigierende
Verordnung so einmalig ist, daß es
unmöglich
sein würde,
die korrigierende Verordnung unter Verwendung einer Anzahl von Linsen
wieder zu erzeugen, ohne speziell eine Linse mit der korrigierenden
Verordnung zu erzeugen. Demgemäß ist der
Patient nicht in der Lage festzustellen, ob die korrigierende Verordnung,
die von der Wellenfrontmeßvorrichtung
bestimmt worden ist, die visuellen Bedürfnisse des Patienten erfüllt, bis
die verordnete Sehhilfe hergestellt ist (z.B. korrigierende Linsen
geschliffen sind oder Kontaktlinsen gebildet sind). Daher würden Vorrichtungen
und Verfahren, die es dem Patienten erlauben, eine korrigierende Verordnung
vor dem Herstellen von korrigierenden Sehhilfen zu verifizieren,
nützlich
sein.
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Noch
ein weiterer Bereich für
die Verbesserung betrifft die Abhängigkeit von Aberrationen von der
binokularen Sicht (d.h. das Betrachten eines Objektes mit beiden
Augen gleichzeitig). Wellenfrontmeßvorrichtungen des Standes
der Technik, so wie die, die in 2 veranschaulicht
ist, messen nur jeweils ein Auge. Demgemäß werden die Effekte der binokularen
Sicht auf Aberrationen nicht berücksichtigt,
wenn korrigierende Verordnungen entwickelt werden, und daher werden
die Grenzen der visuellen Auflösung
bei herkömmlichen
Meßvorrichtun gen
für die
Wellenfrontaberration nicht erreicht. Daher würden Wellenfrontmeßvorrichtungen
und Verfahren mit Möglichkeiten
der binokularen Messung nützlich sein.
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Die
US 6 042 233 offenbart eine
Meßvorrichtung
für optische
Eigenschaften zum Messen optischer Eigenschaften eines zu überprüfenden Auges, indem
ein bestimmtes Muster auf die Netzhaut des Auges projiziert wird.
Ein optisches Beleuchtungssystem beleuchtet die Netzhaut des Auges,
das überprüft werden
soll, über
eine Einheit zum Ändern
des Beleuchtungszustandes, die in der Lage ist, einen Beleuchtungszustand
zu ändern,
der durch Lichtstrahlen erzeugt wird, welche von einer Lichtquelle ausgesendet
werden; ein lichtempfangendes optisches System empfängt Lichtstrahlen,
die von der Netzhaut des Auges zurückreflektiert worden sind und
führt die
reflektierten Lichtstrahlen zu einer lichtempfangenden Einheit;
und eine arithmetische Einheit für
optische Eigenschaften bestimmt optische Eigenschaften des Auges
auf der Basis einer Signalausgabe aus der lichtempfangenden Einheit.
Die den Beleuchtungszustand ändernde
Einheit ändert
auf der Basis der optischen Eigenschaften, die von der arithmetischen
Einheit für
optische Eigenschaften erhalten worden sind, den Beleuchtungszustand
des optischen Beleuchtungssystems, so daß das optische Beleuchtungssystem
einen winzigen Bereich auf der Netzhaut des Auges beleuchtet.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung offenbart Vorrichtungen und Verfahren für die Verifizierung
einer korrigierenden Verordnung, wie sie in den Ansprüchen aufgeführt sind.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren
für die
Verifizierung einer korrigierenden Verordnung zur Verwendung mit
einer Wellenfrontmeßvorrichtung,
die in der Lage sind, Information in bezug auf Aberrationen, die durch
ein Auge eingeführt
werden, zu erzeugen. Die Vorrichtung und das Verfahren für die Verifizierung
einer korrigierenden Verordnung ermöglichen es einer Wellenfrontmeßvorrichtung,
ein Bild einem Patienten so zu zeigen, wie es erscheinen würde, wenn
der Patient korrigierende Sehhilfen tragen würde, mit einer korrigierenden
Verordnung, wie sie von der Wellenfrontmeßvorrichtung bestimmt worden
ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht einer Wellenfront, die durch Reflektieren
eines Eingangsstrahles weg von der Netzhaut eines Auges erzeugt worden
ist;
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2 ist
ein Blockschaubild einer Vorrichtung des Standes der Technik zum
Messen von Aberrationen, die durch ein Auge eingeführt werden;
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2A ist
eine veranschaulichende Darstellung eines Flecks, der auf der Netzhaut
des Auges in 2 gebildet wird;
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2B ist
eine veranschaulichende Darstellung einer Anordnung von Flecken,
die von einem Sensor in der Vorrichtung des Standes der Technik nach 2 erzeugt
worden ist;
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3 ist
eine Blockschaubild einer Wellenfrontmeßvorrichtung mit Modifikation
des Eingangsstrahles;
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3A ist
eine veranschaulichende Darstellung einer Anordnung von Flecken,
die von dem Sensor der 3 ohne Modifikation des Eingangsstrahles
erzeugt worden ist.
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3B ist
eine veranschaulichende Darstellung einer Anordnung von Flecken,
die von dem Sensor der 3 mit Modifikation des Eingangsstrahles erzeugt
worden ist;
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4 ist
eine Blockschaubild einer alternativen Wellenfrontmeßvorrichtung
mit Modifikation des Eingangsstrahls;
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4A ist
eine veranschaulichende Darstellung eines Bildes eines Flecks auf
der Netzhaut, gebildet auf einer Abbildungsebene in der alternativen Wellenfrontmeßvorrichtung
der 4;
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5 ist
ein Blockschaubild einer Wellenfrontmeßvorrichtung mit Verifizierung
der korrigierenden Verordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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6 ist
ein Blockschaubild einer binokularen Wellenfrontmeßvorrichtung.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Veranschaulicht
in 3 ist eine ophthalmische Wellenfrontmeßvorrichtung 140 mit
Modifikation des Eingangsstrahles. In einer allgemeinen Übersicht
erzeugt eine Strahlungsquelle 114 einen Eingangsstrahl 102,
welcher durch eine adaptive optische Vorrichtung 142 modifiziert
wird. Ein Strahlteiler 116 leitet dann den Eingangsstrahl 102 wieder
auf ein Auge 106. Der Eingangsstrahl 102 tritt
in das Auge 106 durch die Hornhaut ein, wo er auf einen
Fleck 108 auf der Netzhaut 104 fokussiert und
reflektiert wird, um eine Wellenfront 100 zu erzeugen,
die sich zurück
aus dem Auge 106 heraus bewegt. Die Wellenfront 100 ist
durch Fehler innerhalb des Auges 106 beeinflußt, welche
Aberrationen hervorrufen. Die beeinflußte Wellenfront 100 läuft durch
den Strahlteiler 116 auf einen Sensor 118 zu,
welcher die Wellenfront 100 abtastet und Information erfaßt, die
in bezug zu einem oder mehreren Bildern des Netzhautflecks 108,
die an dem Sensor 118 gebildet werden, stehen. Ein Prozessor 124 steuert
die adaptive optische Vorrichtung 142, um den Eingangsstrahl 102 zu
modifizieren, um ein gewünschtes
Bild an den Sensor 118 zu erzeugen.
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Die
Wellenfrontmeßvorrichtung 140 ist
der Wellenfrontmeßvorrichtung
des Standes der Technik, wie sie in 2 veranschaulicht
ist, ähnlich,
mit dem Hinzufügen
der adaptiven optischen Vorrichtung 142 in den Weg des
Eingangsstrahls 102. Der Prozessor 124 modifiziert
den Eingangsstrahl 102, wobei die adaptive optische Vorrichtung 142 verwendet
wird, basierend auf Rückkopplung
von dem Sensor 118, um das gewünschte Bild an dem Sensor 118 zu
erzeugen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das gewünschte Bild
einen leicht zu berechnenden Schwerpunkt, was somit die Bestimmungen
von Aberrationen in der Wellenfront 100 erleichtert. Die
Wellenfrontmeßvorrichtung 140 wird
nun in weiteren Einzelheiten hiernach beschrieben.
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Die
Strahlungsquelle 114 erzeugt den Eingangsstrahl 102 durch
Erzeugen eines kollimierten Strahls aus Photonen und ist bevorzugt
ein Laser. Weitere geeignete Strahlungsquellen zum Einsatz mit Wellenfrontmeßvorrichtungen
sind in der Technik wohlbekannt.
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Die
adaptive optische Vorrichtung 142 ist in der Lage, den
Eingangsstrahl 102 als Antwort auf ein Modifikationssignal
zu modifizieren. Wie es hiernach beschrieben werden wird, erzeugt
bei der veranschaulichten Ausführungsform
der Prozessor 124 das Modifikationssignal basierend auf
Information am Sensor 118. Als eine mögliche Alternative kann die
adaptive optische Vorrichtung 142 einen Prozessor umfassen,
der die adaptive optische Vorrichtung 142 basierend auf
Information von dem Sensor 118 konfiguriert.
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Bei
der veranschaulichten Ausführungsform ist
die adaptive optische Vorrichtung 142 ein deformierbarer
Spiegel. Die Oberfläche
des deformierbaren Spiegels deformiert sich als Antwort auf das
Modifikationssignal, um den Eingangsstrahl 102 zu modifizieren,
wenn er von der deformierten Oberfläche abgelenkt wird. Deformierbare
Spiegel zur Verwendung bei Wellenfrontmeßvorrichtungen sind in der Technik
wohlbekannt. Bei alternativen Ausführungsformen kann die adaptive
optische Vorrichtung 142 eine Flüssigkristallvorrichtung sein,
ein mikrobearbeiteter Spiegel oder eine andere geeignete Vorrichtung,
die in der Lage ist, einen Lichtstrahl zu modifizieren.
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Der
Strahlteiler 116 ist ein bekannte Vorrichtung, die in der
Lage ist, selektiv Lichtstrahlen durchzulassen und zu richten. Bei
der veranschaulichten Ausführungsform
ist der Strahlteiler 116 so ausgestaltet, daß er den
Eingangsstrahl 102 auf das Auge 106 zu reflektiert
und die Wellenfront 110 ungeändert durchläßt, die
von dem Auge 106 projiziert wird. Bevorzugt ist der Strahlteiler 116 ein
polarisierender Strahlteiler, der wahlweise Licht durchläßt oder
reflektiert, basierend auf der Polarisation des Lichtes.
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Das
Auge 106 empfängt
den Eingangsstrahl 102, und eine Wellenfront 100 strahlt
aus dem Auge 106 als Antwort auf den Eingangsstrahl 102 aus.
Hier wird der Eingangsstrahl 102 auf einen Fleck 108 auf der
Netzhaut 104 des Auges 106 fokussiert. Idealerweise,
wie es hiernach beschrieben werden wird, wird der Netzwerkfleck 108 im
wesentlichen kreisförmig
sein, um das Berechnen des Schwerpunktes eines oder mehrerer Bilder
des Netzhautflecks 108, die an dem Sensor 118 gebildet
werden, zu unterstützen. Aufgrund
von Unzulänglichkeiten
innerhalb des Auges 106, die auf den Eingangsstrahl 102 wirken,
welcher in das Auge 106 eintritt, kann der Netzwerkfleck 108 jedoch
unregelmäßig sein
(z.B. nicht kreisförmig),
wie es in 2A veranschaulicht ist).
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Eine
Viertelwellenlängenplatte 120 und
Linsen 122 sind zwischen dem Auge 106 und dem
Sensor 118 angeordnet. Die Viertelwellenlängenplatte 120 wandelt
linear polarisiertes Licht in kreisförmig polarisiertes Licht und
umgekehrt um, um das Licht in das Auge 106 und aus ihm
heraus in einer bekannten Weise derart zu konditionieren, daß der Strahlteiler 116 den Eingangsstrahl 102 und
die Wellenfront 100 in geeigneter Weise richten kann. Die
Linsen 122 richten die Wellenfront 100 zwischen
dem Auge 106 und dem Sensor 108 in einer bekannte
Weise, um die Ebene der Pupille des Auges 106 auf den Sensor 118 mit
einer gewünschten
Vergrößerung abzubilden.
Die Viertelwellenlängenplatte 120 und
die Linsen 122 sind in der Technik wohlbekannt.
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Der
Sensor 118 ist ein herkömmlicher
Sensor zum Abfühlen
eines Bildes des Netzhautflecks 108 innerhalb der Wellenfront 100,
die aus dem Auge 106 ausstrahlt. Bei der veranschaulichten
Ausführungsform
umfaßt
der Sensor 118 eine Hartman-Shack-Lenslet-Anordung 126 und
eine Abbildungsvorrichtung 128, z.B. eine CCD-Kamera. Die Lenslet-Anordnung 126 fokussiert
Teile (z.B. Probenwerte) der Wellenfront 100 auf eine Abbildungsebene 130 der
Abbildungsvorrichtung 128. Die Abbildungsvorrichtung 128 ist
in der Lage, präzise
den Ort der Energie festzustellen, die auf die Abbildungsebene 130 trifft
und Information zu erzeugen, die in bezug zu dem Ort der Energie
steht, für
die Verarbeitung durch den Prozessor 124. Wie in den 3 und 3A veranschaulicht,
bildet die Lenslet-Anordnung 126 eine Vielzahl von Bildern 132 des
Netzhautflecks 108 auf die Abbildungsebene 130 der
Abbildungsvorrichtung 128 ab, wobei jedes aus der Vielzahl
der Bilder die Aberration bei einem entsprechenden Probenwert der
Wellenfront 100 darstellt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
fühlt der
Sensor 118 ein Bild des Netzwerkflecks 108 bei
wenigstens einem Probenwert der Wellenfront 100 ab.
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Der
Prozessor 124 paßt
die adaptive optische Vorrichtung 142 basierend auf Information,
die er von dem Sensor 118 erhält, an. Der Prozessor 124 erhält Information,
die zu einem Bild des Netzhautflecks 108 auf der Abbildungsebene 130 des
Sensors 118 bei wenigstens einem Probenwert der Wellenfront 108 von
dem Sensor 118 in bezug steht und analysiert die Information,
um ein Modifikationssignal zum Einstellen der adaptiven optischen
Vorrichtung 124 zu berechnen, um den Eingangsstrahl 102 zu modifizieren
und somit ein gewünschtes
Bild auf der Abbildungsebene 130 des Sensors 118 zu
erzeugen. Wenn zum Beispiel das gewünschte Bild ein Kreis wäre, würde der
Prozessor 124 den Eingangsstrahl 102 modifizieren,
indem die adaptive optische Vorrichtung 142 angepaßt wird,
bis kreisförmige
Flecken 136 auf der Abbildungsebene 130 erscheinen,
wie es in 3B veranschaulicht ist.
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Der
Prozessor 124 ist ein herkömmlicher Prozessor, der für das Analysieren
der Information vom Sensor 118 konfiguriert ist, um ein
Modifikationssignal zum Anpassen der adaptiven optischen Vorrichtung 142 zu
erzeugen. Der Prozessor 124 kann auch eine korrigierende
Verordnung zum Korrigieren von Aberrationen, die von dem Sensor 118 abgefühlt worden
sind, bestimmen, wobei herkömmliche
Software für
die Aberrationskorrektur verwendet wird.
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Im
Einsatz ist die Wellenfrontmeßvorrichtung 140 in
der Lage, präzise
und effizient Aberrationen für
Probenwerte der Wellenfront 100 zu bestimmen. Wie oben
diskutiert, werden die Aberrationen der Wellenfront 100 typischerweise
bestimmt, indem die Aberration jedes Probenwertes der Wellenfront 100 bestimmt
wird und die Aberrationen für
alle die Probenwerte kombiniert werden. Die Aberrationen der individuellen
Probenwerte werden bestimmt, indem die Verlagerung zwischen dem
Schwerpunkt jedes der Vielzahl der Bilder 132 und einem
entsprechenden Referenzort, so wie dem Ort, der durch den Referenzfleck 134 dargestellt
wird, bestimmt wird. Das Bestimmen des Schwerpunkts eines unregelmäßigen Flecks,
so wie einem aus der Vielzahl der Bilder 132 jedoch, erfordert
eine beträchtliche
Menge an Verarbeitungszeit und -leistung und/oder kann unmöglich so
präzise
festzustellen sein, als wenn der Fleck kreisförmig wäre.
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Um
die Verarbeitung zu vereinfachen und eine genauere Messung des Schwerpunkts
zur Verfügung
zu stellen, erzeugt der Prozessor 124 das Modifikationssignal
basierend auf der Information von dem Sensor 118, um die
adaptive optische Vorrichtung 142 anzupassen und somit
den Eingangsstrahl zu modifizieren, der wiederum den Netzhautfleck 108 modifiziert,
der wiederum das Bild an dem Sensor 118 modifiziert. Der
Prozessor 124 aktualisiert das Modifikationssignal basierend
auf Rückkopplung
von dem Sensor 118, bis ein gewünschtes Bild an dem Sensor 118 abgefühlt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Bild, das an dem Sensor 118 erzeugt wird, ein Bild,
für das
der Schwerpunkt leicht zu bestimmen ist, so wie die im wesentlichen kreisförmigen Bilder 136 in 3B.
Da es einfacher ist, den Schwerpunkt eines im wesentlichen kreisförmigen Bildes
präzise
zu bestimmen als den eines unregelmäßigen Bildes, erhöht das Erzeugen
gewünschter
Bilder, so wie de kreisförmigen
Bilder 136 in der Abbildungsebene 132 die Präzision,
während die
Bestimmung des Schwerpunktes in einer Wellenfrontmeßvorrichtung 140 vereinfacht
wird, wodurch die Bestimmung von Aberrationen durch die Wellenfrontmeßvorrichtung 140 verbessert
und erleichtert wird.
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4 veranschaulicht
eine alternative Ausführungsform
einer Wellenfrontmeßvorrichtung
mit Korrektur des Eingangsstrahls. Die Wellenfrontmeßvorrichtung,
die in 4 veranschaulicht ist, ist mit der Wellenfrontmeßvorrichtung,
die in 3 veranschaulicht ist, iden tisch, mit dem Hinzufügen eines weiteren
Strahlteilers 144 und Sensors 146. Der zusätzliche
Strahlteiler 144 und Sensor 146 werden verwendet,
um Information im Hinblick auf das Bild des Netzhautflecks 108 an
dem Sensor 146 an den Prozessor 124 zu liefern,
der wiederum die adaptive optische Vorrichtung 142 steuert,
um den Eingangsstrahl 102 zu modifizieren, um ein gewünschtes
Bild an dem Sensor 146 zu erzeugen. Das Bild des Netzhautflecks 108,
das auf dem Sensor 106 gebildet wird, wird dieselbe Form
haben wie die Vielzahl von Bildern des Netzhautflecks 108,
die an dem Sensor 118 gebildet wird. Daher wird durch Modifizieren
des Eingangsstrahls 102, um die gewünschte Form an dem Sensor 146 zu
erzeugen, dieselbe gewünschte Form
an dem Sensor 118 erzeugt.
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Wie
oben diskutiert kann, wenn die gewünschte Form eine Form ist,
für die
der Schwerpunkt leicht bestimmt werden kann, so wie eine kreisrunde
Form, kann der Schwerpunkt der gewünschten Form präzise und
einfach bestimmt werden. Demgemäß, da die
Bestimmung des Schwerpunktes erforderlich ist, um Aberrationen in
der Wellenfront 100 zu bestimmen, werden Präzision und
Wirkungsgrad bei der Bestimmung der Aberrationen durch eine Wellenfrontmeßvorrichtung
vergrößert.
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Der
Strahlteiler 144 ist ein herkömmlicher Strahlteiler, der
in der Lage ist, selektiv Strahlen durchzulassen und zu richten.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform
ist der Strahlteiler 144 in einer bekannte Weise gestaltet,
um zu erlauben, daß ein
Teil der Wellenfront 100A durch den Strahlteiler 114 zu
dem Sensor 108 läuft
und ein Teil der Wellenfront 100B in Richtung auf den Sensor 146 reflektiert wird.
Bevorzugt ist der Strahlteiler 144 ein polarisierender
Strahlteiler, der selektiv Licht durchläßt oder reflektiert, basierend
auf der Polarisierung des Lichtes.
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Der
Sensor 146 fühlt
das Bild des Netzhautflecks 108 innerhalb der Wellenfront 100 ab,
die aus dem Auge 106 ausstrahlt. Bei der veranschaulichten Ausführungsform
umfaßt
der Sensor 146 eine Einzellinse 148 und eine Abbildungsvorrichtung 150,
z.B. eine CCD-Kamera. Die Abbildungsvorrichtung 150 ist
in der Lage, präzise
den Ort der Energie zu erfassen, die auf eine Abbildungsebene 152 auftrifft,
und Information im Hinblick auf den Ort der Energie zu erzeugen.
Die Information im Hinblick auf den Ort der Energie wird an den
Prozessor 124 zum Anpassen der adaptiven optischen Vorrichtung 142,
wie oben mit Bezug auf 3 diskutiert, geleitet.
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Wie
in den 4 und 4A gezeigt, bildet die Einzellinse 148 ein
Einzelbild 154 des Netzhautflecks 108 auf der
Abbildungsebene 152 der Abbildungsvorrichtung 150 durch
Fokussieren eines Teils der Wellenfront 100B auf die Abbildungsebene 152 der
Abbildungsvorrichtung 150. Im Gegensatz zu der Ausführungsform,
die in 3 veranschaulicht ist, bei der dieselbe Lenslet-Anordnung 126 und
Abbildungsvorrichtung 128 verwendet werden, um den Eingangsstrahl 102 zu
modifizieren und Aberrationen zu messen, sind die Einzellinse 180 und
die Abbildungsvorrichtung 150 dazu ausgelegt, Rückkopplung
in bezug auf ein Bild des Netzhautflecks 108, der auf der
Abbildungsebene 152 gebildet wird, zu liefern. Dies ermöglicht es,
daß die
Brennweite der Linse 148 und die Empfindlichkeit der Abbildungsvorrichtung 150 ausgewählt werden,
um Rückkopplung in
bezug auf die Form des Netzhautflecks 108 zu liefern, was
somit die Entwicklung einer spezialisierteren Eingangsstrahl-Korrekturvorrichtung
als der, die in 3 veranschaulicht ist, erlaubt.
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Bei
der Verwendung benutzt die Wellenfrontmeßvorrichtung, die in den 4 und 4A veranschaulicht
ist, die adaptive optische Vorrichtung 142, um den Eingangsstrahl 102 zu
modifizieren, um ein Bild des Netzhautflecks 108 in der
Abbildungsebene 152 zu erzeugen, das eine gewünschte Form
hat, so wie die im wesentlichen kreisrunde Form 156 in
der Abbildungsebene 152. Das Modifizieren des Eingangsstrahls 102,
um eine gewünschte
Form in der Abbildungsebene 152 zu erzeugen, führt zu einer Vielzahl
gewünschter
Formen, die in der Abbildungsebene 130 des Sensors 118 gebildet
werden, für
die der Schwerpunkt leichter zu bestimmen ist. Zum Beispiel führt das
Modifizieren des Eingangsstrahls 102, um eine kreisförmige Form 156 in
der Abbildungsebene 152 zu erzeugen, zu einer Vielzahl
kreisförmiger
Flecken, die in der Abbildungsebene 130 gebildet werden.
Da, wie oben diskutiert, es einfacher ist, präzise den Schwerpunkt eines
im wesentlichen kreisförmigen
Bildes zu bestimmen, als den eines unregelmäßigen Bildes, wird die Bestimmung
des Schwerpunkts vereinfacht, so daß die Bestimmung der Aberrationen
durch die Wellenfrontmeßvorrichtung
der 4 vereinfacht wird.
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5 veranschaulicht
eine Vorrichtung für die
Verifizierung einer korrigierenden Verordnung zur Verwendung mit
einer Wellenfrontmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Vorrichtung für
die Verifizierung einer korrigierenden Verordnung ermöglicht es
einem Patienten, vor dem Bilden einer korrigierenden Linse visuell
eine korrigierende Verordnung zu verifizieren, die von der Wellenfrontmeßvorrichtung
bestimmt worden ist.
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Die
Wellenfrontmeßvorrichtung,
die in 5 veranschaulicht ist, ist ähnlich der Wellenfrontmeßvorrichtung,
die in 2 gezeigt ist, demgemäß werden nur die zusätzlichen
Komponenten in Einzelheiten beschrieben werden. Die zusätzlichen
Komponenten umfassen eine Kamera 160 zum Erfassen eines
Bildes einer Szene 162, einen Projektor 164 zum Aussenden
eines Bildes der Szene 162, eine adaptive optische Vorrichtung 168 zum
Modifizieren des ausgesendeten Bildes, einen Prozessor 159 zum Steuern
der adaptiven optischen Vorrichtung 168, einen dichroitischen
Spiegel 170 zum Reflektieren des Eingangsstrahls 102 und
zum Bringen des Bildes der Szene 162 auf denselben Weg
wie den Eingangsstrahl 102, und einen bewegbaren Spiegel 172 zum Reflektieren
des Bildes der Szene 162 zu dem Auge 106, wenn
er in einer ersten Position 172A ist, und zum Ermöglichen,
daß das
Auge 106 die Szene 162 direkt betrachtet, wenn
er in einer zweiten Position 172B ist.
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In
einer allgemeinen Übersicht
erzeugt eine Strahlungsquelle 114 einen Eingangsstrahl 102,
der von einem Strahlteiler 116 weitergeleitet wird, dann von
einem dichroitischen Spiegel 170 reflektiert und dann wieder
von einem bewegbaren Spiegel 172 (wenn er in einer ersten
Position 172A ist) auf das Auge 106 zu reflektiert
wird. Der Eingangsstrahl 102 tritt in das Auge 106 ein,
wo er von der Netzhaut 104 reflektiert wird, um eine Wellenfront 100 zu
erzeugen, die sich zurück
aus dem Auge 106 heraus bewegt. Die Wellenfront 100 wird
durch Fehler innerhalb des Auges 106 beeinflußt, welche
Aberrationen hervorrufen. Die Wellenfront 100 läuft zurück durch
den bewegbaren Spiegel 172 und den dichroitischen Spiegel 170 auf
einen Sensor 118 zu. Die Wellenfront 100 läuft durch
den Strahlteiler 116 auf den Sensor 118 zu, der
Information in bezug auf die Wellenfront erfaßt, und ein Prozessor 159 verarbeitet
die Information. Der Eingangsstrahl 102 kann modifiziert
werden, wie es oben mit Bezug auf die 3 und 4 diskutiert
worden ist.
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Dabei
erfaßt
eine Kamera 160 ein Bild einer Szene 162, das
dann von dem Projektor 164 projiziert wird. Das projizierte
Bild wird von der adaptiven optischen Vorrichtung 168 modifiziert,
die von dem Prozessor 159 basierend auf Information von
dem Sensor 118 eingestellt wird. Das modifizierte Bild
wird dann mit dem Eingangsstrahl 102 durch den dichroitischen
Spiegel 170 kombiniert und läuft zu dem Auge 106.
Der Prozessor 159 paßt
die adaptive optische Vorrichtung 168 basierend auf Information
von dem Sensor 118 an, um am Auge 106 ein korrigiertes Bild
zu erzeugen. Ein korrigiertes Bild ist ein Bild, das absichtlich
aberriert ist, um einem Patienten so zu erscheinen, als wäre es ohne
den Einsatz korrigierender Linsen durch den Patienten korrigiert.
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Genauer
mit Bezug auf 5 ist die Szene 162 eine
Szene, die von einem Patienten betrachtet werden kann, z.B. eine
Schautafel, ein Bild, eine Statue oder im wesentlichen irgendein
zwei- oder dreidimensionales Objekt. Die Kamera 160 ist
eine herkömmliche
Kamera, die in der Lage ist, Bilder zu erfassen, und der Projektor 164 ist
ein herkömmlicher Projektor,
der in der Lage ist, ein Bild einer Szene zu projizieren. Bevorzugt
umfaßt
der Projektor 164 eine herkömmliche Linse zum Kollimieren
des ausgesendeten Bildes. Als Alternative können bekannte Spiegel verwendet
werden, um das ausgesendete Bild zu kollimieren. Geeignete Kameras
und Projektoren zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung sind
den Fachleuten wohlbekannt.
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Die
adaptive optische Vorrichtung 168 ist eine Vorrichtung,
die in der Lage ist, das Bild, das von dem Projektor 164 projiziert
worden ist, basierend auf einem Korrektursignal zu modifizieren.
Wie es hiernach beschrieben wird, erzeugt der Prozessor 159 das
Korrektursignal basierend auf Information am Sensor 118,
das zu der adaptiven optischen Vorrichtung 168 zurückgekoppelt
wird, um die adaptive optische Vorrichtung 168 einzustellen,
somit das projizierte Bild zu modifizieren und ein korrigiertes
Bild am Auge 106 zu erzeugen. Die adaptive optische Vorrichtung 168 kann
ein deformierbarer Spiegel sein, so wie der Typ, der oben für die adaptive
optische Vorrichtung 142 beschrieben worden ist.
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Der
Prozessor 159 steuert die adaptive optische Vorrichtung 168.
Er erhält
Information von dem Sensor 118 und analysiert die Information,
um ein Korrektursignal zum Einstellen der adaptiven optischen Vorrichtung 168 zum
geeigneten Modifizieren des projizierten Bildes zu berechnen, um
ein korrigiertes Bild für
das Auge 106 zu erzeugen. Der Prozessor 159 kann
ein herkömmlicher
Prozessor sein, der so konfiguriert ist, daß auf ihm Software zum Analysieren
der Information von dem Sensor 118 läuft, um ein Korrektursignal
zum Einstellen der adaptiven optischen Vorrichtung 168 zu
erzeugen.
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Der
dichroitische Spiegel 170 ist ein herkömmliches optisches Gerät, das Licht
einer Frequenz durchläßt und Licht
anderer Frequenzen reflektiert. Bei der bevorzugten Ausführungsform
reflektiert der dichroitische Spiegel 170 die Frequenz des
Lichtes von der Strahlungsquelle 114 und läßt die Lichtfrequenzen,
die von dem Projektor 164 projiziert werden, durch, so
daß der
Eingangsstrahl 102 und das projizierte Bild auf denselben
Lichtweg auf das Auge 106 zu kombiniert werden.
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Der
bewegbare Spiegel 171 ist ein herkömmlicher Spiegel, der den Eingangsstrahl
und das projizierte Bild auf das Auge 106 zu reflektiert,
wenn er in einer ersten Position 172A ist, und es dem Auge 106 erlaubt,
die Szene 162 direkt zu betrachten, wenn er in einer zweiten
Position 172B ist. Wenn der bewegbare Spiegel 171 in
der ersten Position 172A ist, kann die Wellenfrontmeßvorrichtung
der 5 die Aberrationen bestimmen, die durch das Auge 106 eingeführt werden,
und das Bild, das von dem Projektor 164 ausgesendet wird,
zum Betrachten durch das Auge 106 modifizieren. Wenn der
bewegbare Spiegel 171 in der zweiten Position 172B ist,
kann das Auge 106 die Szene direkt betrachten, so daß das Auge
mit einer Referenz zum Vergleiche mit dem korrigieren Bild versorgt
wird.
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In
der Verwendung liefert die Wellenfrontmeßvorrichtung, die in 5 veranschaulicht
ist, Rückkopplung
an das Auge 106 eines Patienten im Hinblick auf eine korrigierende
Verordnung, die von der Wellenfrontmeßvorrichtung bestimmt ist,
so daß es
einem Patienten erlaubt wird, die korrigierende Verordnung zu verifizieren.
Anfangs wird der bewegbare Spiegel 172 in der zweiten Position 172B positioniert,
um es dem Patienten zu erlauben, die Szene 162 direkt zu
betrachten. Der bewegbare Spiegel 172 wird dann in die
erste Position 172A positioniert, um eine korrigierende
Verordnung zu bestimmen, das Bild der Szene zu modifizieren und
dem Auge ein korrigiertes Bild zu zeigen. Der Patient kann dann
die Genauigkeit der korrigierenden Verordnung, die von der Wellenfrontmeßvorrichtung
der 5 bestimmt worden ist, verifizieren.
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6 veranschaulicht
eine binokulare Wellenfrontmeßvorrichtung 180,
welche eine erste herkömmliche
Wellenfrontmeßvorrichtung 182,
eine zweite herkömmliche
Wellenfrontmeßvorrichtung 184 und
einen Prozessor 186 umfaßt. Es ist bekannt, daß sich die
binokulare Sicht (d.h. das Betrachten mit beiden Augen) auf Aberrationen
auswirkt. Daher, um eine korrigierende Verordnung für ein Paar
Augen zu bestimmen, welche Aberrationen korrigiert, wenn mit beiden
Augen betrachtet wird, müssen
beide Augen zum selben Zeitpunkt vermessen werden. Die binokulare
Wellenfrontmeßvorrichtung,
die in 6 veranschaulicht ist, ermöglicht es, daß die Aberrationen beider
Augen im wesentlichen gleichzeitig bestimmt werden, erlaubt es somit,
daß Aberrationen
die von der binokularen Sicht abhängig sind, genau für ein Paar
Augen 106A und 106B bestimmt werden.
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Die
erste Wellenfrontmeßvorrichtung 182 mißt Aberrationen,
die durch das Auge 106A eingeführt werden. Die erste Wellenfrontmeßvorrichtung 182 erzeugt
einen Eingangsstrahl 102A, der in das Auge 106A gerichtet
ist, und mißt
die Aberrationen in einer Wellenfront 100A, die aus dem
Auge 106A als Antwort auf den Eingangsstrahl 102A ausstrahlt.
Die erste Wellenfrontmeßvorrichtung 182 fühlt die
Aberrationen, die durch das erste Auge 106A eingeführt werden,
ab, und erzeugt Information in bezug auf die Aberrationen für die Verarbeitung
durch den Prozessor 186.
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Die
zweite Wellenfrontmeßvorrichtung 184 mißt Aberrationen,
die von dem Auge 106B eingeführt werden, in einer ähnlichen
Weise, wobei ein Eingangsstrahl 102B verwendet wird, der
in das Auge 106B gerichtet wird, und die Aberrationen in
einer Wellenfront 100B gemessen werden, die aus dem Auge 106B als
Antwort auf den Eingangsstrahl 102B ausstrahlt. Die zweite
Wellenfrontmeßvorrichtung 184 führt die
Aberrationen ein, die durch das zweite Auge 106B eingeführt worden
sind, und erzeugt Information in bezug auf die Aberrationen für die Verarbeitung
durch den Prozessor 186.
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Der
Prozessor 186 ist ein herkömmlicher Prozessor zum Verarbeiten
der Information von den beiden herkömmlichen Wellenfrontmeßvorrichtungen 182 und 184 in
bezug auf die Augen 106A bzw. 106B, um eine korrigierende
Verordnung für
das Paar Augen 106A und 106B zu bestimmen. Der
Prozessor 186 erfaßt
Information, die von den Wellenfrontmeßvorrichtungen 182 und 184 im
Hinblick auf die Aberrationen, die von jedem Auge 106A bzw. 106B eingeführt werden,
im wesentlichen gleichzeitig erzeugt wird, so daß die Aberrationen erfaßt werden, einschließlich denjenigen,
die durch binokulare Sicht beeinflußt werden können.
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Der
Prozessor 186 kann einen Einzelprozessor zum Verarbeiten
von Information für
jedes Auge 106A und 106B umfassen, oder der Prozessor 186 kann
eine Vielzahl von Prozessoren umfassen, so wie einen Prozessor zum
Verarbeiten von Information, die in bezug zu einem der Augen 106A steht,
und einen weiteren Prozessor, welcher Information verarbeitet, die
in bezug zu dem andere Auge 106B steht. Die Software, die
von dem Prozessor 186 verwendet wird, kann aus herkömmlicher
Software zum Bestimmen von Wellenfrontaberrationen ausgewählt und zur
Verwendung mit zwei Wellenfrontmeßvorrichtungen 182 und 184 abgeändert werden.
Die Abänderung
der herkömmlichen
Software zur Verwendung mit der binokularen Wellenfrontmeßvorrichtung,
die in 6 veranschaulicht ist, liegt innerhalb des Könnens des
Durchschnittsfachmanns.
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Nachdem
so einige bestimmte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden sind, werden dem Fachmann verschiedene Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen leicht in den Sinn kommen. Solche Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen, wie sie durch diese Offenbarung
offensichtlich geworden sind, sind als Teil dieser Beschreibung
beabsichtigt, obwohl sie nicht ausdrücklich hierin aufgeführt sind.
Demgemäß ist die
voranstehende Beschreibung lediglich beispielhaft und nicht beschränkend. Die
Erfindung ist nur beschränkt,
wie es in den folgenden Ansprüchen
definiert ist.