DE60223075T2 - Aberrometer - Google Patents

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David F. Rochester PRELEWITZ
Kevin Fairport KEARNEY
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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Wellenfrontabtastung und insbesondere ein verbessertes ophthalmisches Aberrometer zur Retinabeleuchtung.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Ein Wellenfrontsensor, der häufig als ein Aberrometer bezeichnet wird (wobei diese Ausdrücke hierin austauschbar verwendet werden), ist eine Vorrichtung, die eine Differenz des optischen Lichtweges zwischen einer verformten Wellenfront und einer idealen oder Bezugswellenfront mißt. Eine geeignet verarbeitete Messung ergibt Werte für verschiedene Aberrationen im optischen System, durch das sich das Licht ausbreitet. Seit neuestem hat sich die Aufmerksamkeit auf die Gestaltung und die Verwendung von Wellenfrontsensoren zur Messung der Aberrationen des Auges konzentriert, mit dem Ziel der Verbesserung der Sehqualität. Das US-Patent 5,777,719 von Williams beschreibt einen Shack-Hartmann-Wellenfrontsensor, der verwendet werden kann, um unter anderen Parametern, Augenaberrationen höherer Ordnung zu messen. Shack-Hartmann-Wellenfrontsensoren sind durch eine Mikrolinsen-(Lenslet-)Anordnung zur Abbildung der Lichtreflexion von der Retina auf eine Anordnung von Flecken auf einen Detektor gekennzeichnet. Die resultierende Fleckbildanordnung ist von der regulären Anordnung verschoben, die von einem optischen System herrührt, das keine Aberration erzeugt. Diese Verschiebungen der Flecken werden verwendet, um die Wellenfrontneigung an jedem Fleckort zu bestimmen, und diese Informationen werden typischerweise verwendet, um die Koeffizienten von Zernike-Polynomen zu bestimmen, die unterschiedliche Ordnungen und Moden bzw. Arten der Wellenfrontaber rationen repräsentieren. Andere Arten von Aberrometern umfassen das räumlich auflösende Refraktometer, das auf dem Scheiner-Optometer beruht, jene, die auf dem Tscherning-Prinzip beruhen, Skiaskopiesysteme, Abtastsysteme des Tracey-Techniktyps, Strahlenverfolgungsvorrichtungen und andere. Alle diese Aberrometertypen sind in der Technik der ophthalmischen Wellenfrontabtastung wohlbekannt, so daß eine detaillierte Beschreibung dieser Vorrichtungen nicht notwendig ist, um die Erfindung zu verstehen. Beschreibungen dieser Vorrichtungen können zum Beispiel in J. Refractive Surg. 16 (5), September/Oktober 2000 gefunden werden.
  • DE 199 26 274 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Bestimmung der Oberflächentopographie und der Biometrie des Auges. Gemäß der Verweisquelle werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung von Eigenschaften sowohl der anterioren Hornhautoberfläche als auch einer Innenfläche des Auges offenbart, wobei eine optische Kohärenztopographie oder Wellenfrontanalyse genutzt werden, wie sie mit einem Hartmann-Shack-Detektor durchgeführt wird.
  • Unabhängig von den Abtastprinzipien der Aberrometer unterschiedlichen Typs brauchen sie alle eine Retinabeleuchtungsquelle. Dies ist typischerweise eine lichtemittierende Diode, eine Superlumineszenzdiode (SLD), eine Laserdiode (die typischerweise unter ihrer Schwelle betrieben wird) oder eine andere vorzugsweise teilweise kohärente Quelle, die eine Punktquelle auf der Retina des Patienten erzeugt. Tatsächlich ist es sehr wünschenswert, daß die Augenbeleuchtung auf die Fovea des Auges fokussiert, so daß die endgültige Wellenfrontmessung Aberrationen an der Fovea repräsentiert, dem Abschnitt mit der höchsten Auflösung der Retina. Eine Beleuchtung, die eine Fläche abdeckt, die größer als die Fovea ist, wird weniger genaue Aberrationswerte erzeugen. Im Allgemeinen ist ein Brechungsfehler des Patienten der größte optische Defekt, mit dem man bei einer Aberrometerwellenfrontmessung zu kämpfen hat. Ein solcher Fehler begrenzt den Meßbereich des Aberrometers. Der typische ophthalmische Patient wird eine unkorrigierte Defokussierung in einem weiten Bereich zwischen ±15 Dioptrien (D) aufweisen. Dies bedeutet, daß das Auge das Licht in einem gewissen Abstand entweder vor oder hinter der Retinaebene fokussieren wird, wobei unklare bzw. verschwommene Bilder auf der Retina erzeugt werden, wenn dieser Wert von Null verschieden ist.
  • DE 100 14 480 , mit dem Titel „Spezifische Hornhautmodellierung" betrifft ein System zum Kombinieren ophthalmischer Wellenfrontaberrationsdaten und ophthalmischer Hornhauttopographiedaten, um ein spezifisches Ablationskorrekturprofil zu erzeugen. Ein Abschnitt der Vorrichtung weist einen Wellenfrontanalysator auf, der eine Laserdiode als die Retinabeleuchtungsquelle enthält. Das Eingangslicht wird durch einen Polarisationsstrahlteiler geschickt, um schließlich das Signalstörverhältnis des Lichts zu verbessern, das von der Retina des Auges rückgestreut wird, das schließlich durch die Lenslet-Kamera eines Hartmann-Shack-Wellenfrontdetektors erfaßt wird. Es wird ein optisches System des Posaunentyps verwendet, um den Fokus des Lichts aus der Laserdiode auf die Retina des Auges einzustellen, um Defokussierungsfehler des Auges zu korrigieren. Es sind verschiedene Polarisationsoptiken und Phasenkompensationskomponenten im optischen Weg vorhanden, um den Strahl für eine optimale Leistung am Detektor einzustellen.
  • Laser (die hierin verwendet werden, um die Retinabeleuchtungsquelle zu bezeichnen), die zur Bereitstellung der Retinabeleuchtung verwendet werden, weisen typischerweise Strahldurchmesser von etwa 1,5 mm auf. Da die Fovea des Auges ebenfalls einen Durchmesser von 1,5 mm aufweist, wird jede Defokussierungsbrechkraft im Auge eine enge Übereinstimmung zwischen dem Beleuchtungsstrahl und dem Retinaziel verhindern. Aberrometer sind im allgemeinen so aufgebaut, daß ihre optischen Systeme Refokussierungseinrichtungen umfassen, um der Brechkraft des Patienten Rechnung zu tragen, und außerdem so, daß die Wellenfrontbildflecken auf dem Wellenfrontdetektor fokussiert sind. Die Refokussierung des Laserstrahls kann erreicht werden, indem er in einer solchen Position in das optische Aberrometersystem eingekoppelt wird, daß die Refokussierung mit der Korrektur der Defokussierung des Patien ten stattfindet. Alternativ kann ein getrennter optischer Fokussierungsweg für das Beleuchtungslicht vorgesehen werden. Diese Lösungen erfordern, daß der Laserstrahl durch brechende Optiken (Linsen) geht. Der Hauptnachteil ist jedoch das Rauschen, das im Wellenfrontsensor von der Rückstreuung infolge des ihm eigenen Mißverhältnisses der Lichtintensität zwischen dem Licht erzeugt wird, das in das Auge eintritt, und dem, das aus ihm austritt. Für zum Beispiel Licht mit 780 nm werden annähernd 0,1% des Beleuchtungslichts zur Wellenfrontabbildung gesammelt. Die Lösung, die durch Polarisationsoptiken bereitgestellt wird, ist zu kostspielig, um effektiv zu sein.
  • Williams u. a. US 6 264 328 offenbart einen Hartmann-Shack-Wellenfrontsensor, in dem die optische Achse des Retinabeleuchtungsstrahls von der optischen Achse des Auges weg bewegt wird, das gemessen wird. Diese Verschiebung des Beleuchtungsstrahlweges stellt unterschiedliche optische Wege für das von der Hornhaut und von der Retina des Auges des Patienten reflektierte Licht bereit. Die Hornhautreflexion kann blockiert werden, so daß nur Licht, das von der Retina des Patienten reflektiert und gestreut wird, in den Wellenfrontsensor gerichtet wird. Die Verweisquelle offenbart außerdem ein optisches Posaunensystem, das verwendet wird, um den Fokus des Beleuchtungslichts einzustellen, das in das Auge des Patienten eingekoppelt wird und aus ihm austritt. Indem der Fokus des Lichts eingestellt wird, wie darin offenbart, werden Defokussierungsfehler im Meßstrahl beseitigt, die durch eine Myopie oder Hyperopie des Patienten eingeführt werden, wodurch ein reineres, stärkeres Signal erzeugt wird.
  • Ein anderes Problem für eine genaue Wellenfrontmessung ist die Kompensation von Brechungsfehlern auf der Eingangsseite der Aberrationsmessung. Ein Ansatz zur Bereitstellung eines kleinen Beleuchtungsflecks auf der Fovea war es, einen besten Fokus durch eine geometrische Korrektur des Eingangslichts bereitzustellen, indem entweder eine optische Brechkraft zu einer ebenen Welle addiert oder von ihr subtrahiert wird. Folglich würde das Eingangslicht divergieren oder konvergieren, um die Myopie bzw.
  • Hyperopie zu kompensieren. In einem myopen Auge mit einem kleinen Pupillendurchmesser divergiert jedoch der Eingangsstrahl, bevor er die Hornhaut schneidet, und das Eingangslichtprofil kann eine beträchtliche Aberrationssignatur annehmen, bevor es die Retina trifft. Dies kann die Intensitätsprofilverteilung ernstlich verschlechtern, was einen Fehler bei der Lokalisierung (Zentrierung) des abgebildeten Flecks auf der Fovea und wiederum in die Wellenfrontrekonstruktion einführen kann. Überdies wird ein sehr kleiner Eingangsstrahl an Beugungseffekten leiden und den Meßbereich reduzieren.
  • Eine Lösung für dieses Problem wird in der internationalen Anmeldung WO 00/10448 mit dem Titel „Apparatus and Method for Measuring Vision Defects of a Human Eye" vorgeschlagen. Gemäß der Anmeldung wird ein Lichtstrahl aus einer Laserbeleuchtungsquelle durch eine Linse mit langer Brennweite auf die Hornhautoberfläche fokussiert, so daß der Konvergenzwinkel des Strahls verhältnismäßig klein gehalten wird. Es wird behauptet, daß diese Beleuchtungstechnik im Gegensatz zur Fokussierung von parallel gerichtetem Licht auf die Retina die Notwendigkeit von äußeren Linsen oder Linsenkombinationen beseitigt, um sich auf unterschiedliche Fokussierungsanforderungen von einzelnen Patienten einzustellen. Indem das Beleuchtungslicht auf die anteriore Oberfläche der Hornhaut fokussiert wird, stellt der fokussierte Strahl eine endliche Quelle von Sekundärstrahlung zur Beleuchtung der Retina bereit. Das von der Retina reflektierte Licht wird dann durch einen Wellenfrontanalysator, wie einer Hartmann-Shack-Vorrichtung verarbeitet.
  • Eine Fleckasymmetrie auf der Fovea ist ein weiteres Problem, das eine genaue Wellenfrontmessung beeinflußt. Eine schlechte oder ungenaue Lokalisierung der abgebildeten Lenslet-Flecken kann Fehler in den Zernike-Polynomtermen der rekonstruierten Wellenfront erzeugen. Da eine Shack-Hartmann-Vorrichtung eine differenzierte Wellenfront abtastet, sind die Zernike-Terme nicht mehr gegenseitig unabhängig (d. h. nicht orthogonal). An sich kann Systemrauschen eine Zernike-Termkreuz kopplung induzieren, was zu künstlich erzeugten Zernike-Quantitäten führt, die nicht tatsächlich vorhanden sind.
  • Folglich hat der Erfinder einen Bedarf nach einer Retinabeleuchtungsvorrichtung in einem Aberrometer erkannt, das die Nachteile der gegenwärtigen Technik angeht. Diese und andere Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden in Hinblick auf die folgende Beschreibung und die Figuren deutlicher werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert.
  • Die Erfindung ist im allgemeinen auf die Beleuchtung der Retina eines Patienten gerichtet, um eine Wellenfrontmessung mit einem Beleuchtungsstrahl vorzunehmen, der beispielsweise eine Strahlcharakteristik, einen Durchmesser oder ein Profil aufweist, das a) die Notwendigkeit einer Refokussierung zwischen der Quelle und der Hornhaut des Patienten beseitigt, und b) der eine Strahlfleckfläche auf der Fovea aufrechterhält, die kleiner als die Beugungsgrenze einer Wellenfrontabbildungskomponente über einen Defokussierungsbereich ist, der typischerweise in der Patientenpopulation anzutreffen ist; d. h. zwischen etwa –12 D bis +10 D und vorzugsweise zwischen –12 D (±0,25 D) und +6 D (±0,25 D). Die Verbesserung ist durch das Aberrometer gekennzeichnet, das einen optischen Weg zwischen einer Retinabeleuchtungsquelle und einem Auge eines Patienten aufweist, der keine refraktiven, beugenden oder andere phasenändernden Komponenten enthält. Mit anderen Worten sind nur Strahllenkungskomponenten, wenn überhaupt, im optischen Weg zwischen der Retinabeleuchtungsquelle und dem Auge des Patienten vorhanden. Folglich wird die effektive Verwendung einer Gaußschen Wellenausbreitung eine enge Strahleinschnürung und einen Rayleigh-Bereich bereitstellen, der sich über einen spezifizierten Brechungsfehlerbereich erstreckt. Der Strahldurchmesser des Beleuchtungsstrahls an der anterioren Hornhaut des Patienten ist kleiner als ein 1 mm. Die Retinabeleuchtungsquelle ist vorzugsweise eine Laserdiodenanordnung mit 780 nm, die eine integrierte Kollimationslinse aufweist; al ternativ kann eine SLD oder andere Quelle, die kohärentes oder halb-kohärentes Licht mit einer geeigneten Wellenlänge erzeugt, zuzüglich einer festen Linsenkomponente die passende Größe und das passende Profil der Beleuchtung bereitstellen. Die Wellenfrontabbildungskomponente zur Abbildung mindestens eines Abschnitts der unbekannten Wellenfront auf einem Detektor besteht vorzugsweise aus einer Lenslet- oder Mikrolinsenanordnung eines Shack-Hartmann-Sensors.
  • In einer anderen Ausführungsform weist die Anfertigung einer genaueren Wellenfrontmessung eines Auges des Patienten die Beleuchtung der Retina des Patienten mit einem Beleuchtungsstrahl über einen optischen Weg zwischen der Quelle und dem Auge des Patienten auf, der frei von jeglichen brechenden, beugenden phasenändernden Komponenten ist. Ein Aspekt dieser Ausführungsform weist die Bereitstellung einer Foveabeleuchtung mit einem Strahldurchmesser auf, der kleiner als ein Beugungsgrenzwert einer Abbildungskomponente ist, die einen Abschnitt der Wellenfront auf einem Detektor über einen refraktiven Fokusbereich des Auges des Patienten zwischen etwa –12 D und +6 D abbildet. Die Ausführungsform betrifft ferner die Bereitstellung eines Gaußschen Beleuchtungsstrahls mit einem Rayleigh-Bereich, der größer als der refraktive Fokusbereich des Auges des Patienten zwischen etwa –12 D und +6 D ist.
  • Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung leichter deutlich werden. Jedoch sollte es sich verstehen, daß die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur zur Veranschaulichung gegeben werden, da Fachleuten beruhend auf der Beschreibung und Zeichnungen hierin und den beigefügten Ansprüchen verschiedene Änderungen und Modifikationen im Rahmen der Erfindung einfallen werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine optische schematische Darstellung eines Wellenfrontsensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beleuchtungskomponente und einen Ausgangsretinabeleuchtungsstrahl über einen typischen Bereich der Defokussierung im Auge gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine optische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen achsenfernen Beleuchtungssystems; und
  • 4 ist eine optische schematische Darstellung eines achsenfernen Beleuchtungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • 1 ist eine Darstellung eines verbesserten Wellenfrontsensors in der Form eines Shack-Hartmann-Aberrometers 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Es wird erkannt werden, daß die Erfindung nicht auf ein Shack-Hartmann-Aberrometer beschränkt ist, sondern tatsächlich auf alle Aberrometer und Wellenfrontabtastungsverfahren zutrifft, die eine Punktquellenretinabeleuchtung und Wellenfrontabbildung zur Aberrationsanalyse benötigen. Im allgemeinen benötigt ein Aberrometer 10 einen optischen Kopf, ein Datenerfassungs-, Speicher- und Verarbeitungssystem zur Detektion, Messung und Anzeige von Wellenfrontaberrationsdaten, und eine Verkettungselektronik und Software. Der optische Kopf umfaßt eine Beleuchtungskomponente 12, vorzugsweise in der Form einer Laserdiodenbeleuchtungsquelle 70 mit 780 nm, die einen Gaußschen, vorzugsweise kohärenten Tranversalmodenstrahl abgibt, und eine integrierte Kollimationslin se 72; Abbildungslinsen 14 und Strahlteiler 16 zur Manipulierung bzw. Bearbeitung von durchgelassenen und reflektierten Licht von der Beleuchtungskomponente 12; eine Mikrolinsenanordnung 18.
  • In einer exemplarischen Darstellung λ = 785 nm, und f = 6,0 mm, wobei d = 0,2 mm für jedes Lenslet f/30 ergibt, und einen Beugungsgrenzwert von gleich 57 μm ergibt. Die Beleuchtungskomponente 12 besteht aus einer Laserdiode 70 und einer Kollimationslinse 72, die in ihrer Position bezüglich des Lasers 70 fest angeordnet ist. Der Laser ist eine 785 nm Blue Sky Research Cir cuLaserDiode (PS108-00), die einen kreisförmigen Strahl mit einer Gesamtdivergenz von 10 Grad bereitstellt. Die Kollimationslinse 72 ist eine geformte Asphäre Geltech 350200, die aufgrund ihrer kurzen Brennweite und vernünftigen Kosten gewählt wurde (die von Thorlabs bereits vergütet und gefaßt erhältlich ist). Die Brennweite wird so gewählt, daß der Laserstrahldurchmesser, der auf die Hornhaut trifft, sehr klein ist, 1 mm oder weniger, um Wirkungen eines Wellenfrontfehlers des Auges auf den Eingangsdurchgang zu vermeiden. Es wurde ein optisches ZEMAX®-Strahlenverfolgungsaugemodell in Übereinstimmung mit 2 erzeugt, um die vorhergesagten Fleckgrößen auf der Hornhaut 74 und der Retina 76 zu beurteilen. Das Modell enthält die Laserquelle 70, die Kollimationslinse 72 und ein Modell (Gullstrand) eines normalen Auges 75. Der axiale Abstand von der zweiten Oberfläche 72b der Kollimationslinse 72 zur anterioren Hornhaut 74 beträgt 104,92 mm. Der Abstand vom Laser 70 zur Kollimationslinse 72 beträgt 0,735 mm. Es wird eine Gaußsche Strahlausbreitung verwendet, um das Verhalten des Laserstrahls mit einer Gaußschen Querschnittsintensitätsverteilung zu simulieren. Es wurde eine Eingangsstrahleinschnürung von 2 Mikrometern vorausgesetzt. Eine Strahlenverfolgungsanalyse zeigt den Strahldurchmesser auf der Hornhaut bei ungefähr 0,46 mm, völlig innerhalb des Ziels von 1 mm oder weniger. Die Größe des Flecks auf der Retina von 64 Mikrometern entspricht einem Winkelbereich von ±0,11 Grad beim Austritt aus dem Auge. Dies wird unter Verwendung der geometrischen Beziehung h = F tan(θ) berechnet, wobei h die Gegenstandshöhe ist, F die Linsenbrennweite ist (für das Auge beträgt diese ungefähr 17 mm), und θ der Feldwinkel ist. Der Strahl, der auf die Posaune zukommt, weist eine Winkelbegrenzung von ±0,11 Grad auf. Beim Austritt aus der Posaune wird diese aufgrund der Winkelvergrößerung der Posaune auf ±0,12 Grad erhöht. Die Posaune für die vorliegende spezifische Gestaltung besteht aus zwei Linsen mit einem Brennweitenverhältnis von 1,075, wodurch der Winkel um diesen Faktor erhöht wird. Der Strahl tritt nun aus der Posaune aus, wobei er mit einer Winkelstreuung von ±0,12 Grad in die Richtung der Lenslet- Anordnung geht. Wenn er in die Lenslet Anordnung eintritt, wandelt jede Linse die Winkelbegrenzung unter Verwendung derselben Gleichung h = F tan(θ) in eine Bildgröße um. Da die Linsen jeweils eine Brennweite von 6 mm aufweisen, erzeugen sie jeweils einen Fleckdurchmesser von 2 h = 2 × 6 mm × tan(0,12 Grad) = 25 Mikrometern auf dem Detektor. Dies ist bedeutend kleiner als die Beugungsfleckgröße für die f/30-Lenslets von 57 μm. Daher erhalten wir infolge der Posaunenvergrößerung und der Lenslet-Brennweite Flecken, die auf dem Detektor abgebildet werden, die kleiner als die Fleckgröße auf der Retina sind. Es gibt verschiedene andere Kombinationen der Posaunenvergrößerung und Lenslet-Brennweite, die dasselbe Ergebnis ergeben würden. Wie im folgenden beschrieben wird, verändert sich für andere Fälle die Fleckgröße auf der Retina, ist jedoch immer kleiner auf dem Bild (Detektor hinter der Lenslet-Anordnung).
  • Um die Brechungsfehler zu simulieren, wurde der Abstand von der Rückseite der Augenlinse 77 zur Retina 76 verlängert, um Kurzsichtigkeit zu simulieren, und verkürzt, um Weitsichtigkeit zu simulieren. Für den Patienten mit dem Brechungsfehler von –12 D, ist die Fleckgröße auf der Retina noch kleiner, was bedeutet, daß für den Augapfel dieser Länge die Retina näher an der minimalen Strahleinschnürungsposition liegt. Für den Patienten mit +6 D könnte der Fleck auf der Retina so groß wie 94 Mikrometer Durchmesser sein. Dies entspricht Flecken von 37 Mikrometern am Wellenfrontsensor. Der Abstand vom Laser 70 zur Kollimationslinse 72 kann verändert werden, um für einen anderen Fall die minimale Strahleinschnürung auf der Retina 76 anzuordnen. Die oben beschriebene Lösung minimiert die Fleckgröße für den Fall von 0 D. Da jedoch dieser Abstand verkürzt ist, kann der Fleck für den Patienten mit –12 D so klein wie 10 Mikrometer werden, jedoch nicht ohne daß der Fleck für den Patienten mit +6 Dioptrien auf 95 Mikrometer wächst.
  • Es wird erkannt werden, daß wie angegeben, die Vergrößerung ein wichtiger Aspekt für diesen Ansatz ist. Da die Lenslet-Anordnung ein optisches System ist, wird sie immer vom Gegenstand zum Bild vergrößern (oder verkleinern); in diesem Fall den Fleck, der auf die Retina projiziert wird, zum Kamerasensor. Die Winkelstreuung des Unschärfeflecks (Airy-Fleck oder der beugungsbegrenzte Fleck) der Lenslet muß immer größer als der Begrenzungswinkel des Gegenstands (der Retinafleck) sein. Folglich kann man sowohl die Lasereinkopplungsoptik und die Wellenfrontkameraabbildungsoptik (die Lenslet, und in einem sehr viel geringeren Maß die Posaunenoptik) wählen, so daß dies daher immer über dem gesamten Brechungsfehlerbereich liegen wird.
  • Es ist außerdem vorzuziehen, Hornhautrückreflexionen aus dem Wellenfrontabtastweg herauszuhalten. Für einen Aspekt dieser Ausführungsform ist die Beleuchtungskomponente 12 relativ zum Auge 32 des Patienten achsenfern angeordnet, wie schematisch in 3 gezeigt. 3 zeigt einen Überblick des grundlegenden Shack-Hartmann-Aberrometersystems 100 für eine achsenferne Beleuchtung der Retina R. Die Laserkomponente 12 emittiert den Strahl 40 zum Strahlteiler 16a. Die Beleuchtungskomponente 12 und der Strahlteiler 16a sind so angeordnet, daß der Lichtstrahl 40 außerhalb der optischen Achse A des Auges auf das Auge 32 trifft. Folglich wird ein Lichtstrahl 41, der von der Hornhaut 42 des Auges reflektiert wird, von der optischen Achse A weg reflektiert. Das restliche Licht bildet ein Laserlichtsignal B auf der Retina R des Auges 32. Die Optik des Auges breitet einen Lichtstrahl 50 aus dem Auge heraus aus, der durch den Strahlteiler 16a geht. Der Strahl 50 geht dann durch eine Linse 56, eine Blende 58, die den Strahl 50 durchläßt, während sie den Strahl 41 sperrt, der von der Hornhaut reflektiert wird, und eine Linse 60 zu einem Hartmann-Shack-Detektor 62. Der Detektor 62 weist die Lenslet-Anordnung 18 auf, um den Strahl 50 als eine Anordnung von Lichtflecken auf eine CCD oder einen anderen geeigneten zweidimensionalen Detektor 22 zu fokussieren. Der Strahl 40 wird die oben beschriebe Gaußsche Charakteristik aufweisen, um einen Retinafleckdurchmesser aufrechtzerhalten, der kleiner als die beugungsbegrenzte Fleckgröße von den Lenslets der Anordnung 18 bleibt.
  • In einem alternativen Aspekt, der unter Bezugnahme auf 4 dargestellt wird, ist der kollimierte Laserstrahl 110 lateral von der optischen Achse 112 des Auges versetzt, um die Hornhautrückreflexionen 114 aus dem Wellenfrontabtastweg heraus zu richten. Beruhend auf dem typischen Radius der anterioren Hornhautoberfläche 116 ist ein Versatz Y zwischen etwa 0,5 mm und 1 mm geeignet, wobei ein bevorzugter Versatz zwischen etwa 0,7 mm und 1 mm liegt. Es ist außerdem vorzuziehen, daß der laterale Versatz Y in der vertikalen Richtung liege (nach oben oder unten in 4), aufgrund der Tatsache, daß die laterale Position des Hornhautscheitelpunkts bezüglich des geometrischen Zentrums der Pupille von Patient zu Patient variieren wird. Diese Unterschiede können sich von 0,1 mm bis zu 0,6 mm ändern; jedoch ist diese Differenz üblicherweise in die vertikale Richtung kleiner. Aufgrund des lateralen Versatzes des ankommenden Strahls wird die Position des Flecks auf der Retina R als Funktion des Brechungsfehlers variieren. Wie in 4 gezeigt, könnte für einen Versatz von 1 mm die Variation für weitsichtige Patienten bis zu 0,1 mm, und für den kurzsichtigsten Patienten 0,21 mm betragen. Bezogen auf den Winkel entspricht dies 0,34 Grad bzw. 0,7 Grad. Daher wird für Patienten mit –4,7 bis +4,0 Dioptrien der Fleck in der Foveola (0,5 Grad Durchmesser), liegen und in allen Fällen völlig in der Fovea liegen (5 Grad Durchmesser). Das Vorhandensein von Hornhautrückreflexionen auf dem Detektor kann detektiert werden, und der Bediener kann folglich gewarnt werden, um eine Einstellung vorzunehmen. Diese kann durchgeführt werden, indem der Laser im Instrument oder das gesamte Instrument relativ zum Patient bewegt wird, wenn es in Submillimeterschritten bewegt werden kann. Solange diese Differenz aufgezeichnet wird, sollte sie nicht die Abbildung der gemessenen Wellenfront auf das Auge des Patienten durcheinanderbringen.
  • Eine erfindungsgemäße Ausführungsform ist darauf gerichtet, eine genauere Augenwellenfrontaberrationsmessung mit einer Wellenfrontabtastvorrichtung zu erhalten. In einem Aspekt wird eine Retinabeleuchtungsquelle bereitgestellt, die Strahlcharakteristiken aufweist, die die Notwendigkeit beseitigen, den Strahl längs seines Ausbreitungsweges zwischen der Beleuchtungsquelle und einem Auge eines Patienten zu refokussieren. Die Strahlcharakteristiken weisen ein Gaußsches Profil mit einer Strahleinschnürung auf, die effektiv aus einem konstanten Durchmesser über den refraktiven Bereich des Auges besteht, über einen refraktiven Bereich zwischen etwa +6 D und –12 D. In einem verwandten Aspekt ist es vorzuziehen, einen Retinabeleuchtungsstrahl mit einem Durchmesser auf der Retina des Auges vorzusehen, der kleiner als ein Beugungsgrenzwert einer Abbildungskomponente ist, die verwendet wird, um einen Abschnitt der Wellenfront auf einen Detektor über einen refraktiven Fokusbereich des Auges des Patienten zwischen etwa –12 D und +6 D abzubilden.
  • Während verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen gewählt worden sind, um die Erfindung zu veranschaulichen, wird durch Fachleute verstanden werden, daß Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims (8)

  1. Wellenfrontabtastvorrichtung (10) zur Messung einer aberrierten Wellenfront aus einem Auge (32) eines Patienten, wobei die Vorrichtung einen optischen Kopf, der eine Retinabeleuchtungskomponente (12) aufweist, ein Datenerfassungs-, Speicher- und Verarbeitungssystem (24), das eine Lenslet-Anordnung (18) zur Abbildung der aberrierten Wellenfront auf einen Detektor (20) aufweist, und eine integrierte Verkettungselektronik aufweist, um Augenaberrationsinformationen zu detektieren, zu messen und anzuzeigen, wobei die Retinabeleuchtungskomponente (12) einen kollimierten Retinabeleuchtungsstrahl (40) mit einer Gaußschen Strahlcharakteristik bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß: die Beleuchtungskomponente aus einer Laserdiode oder einer Superlumineszenzdiode (70) und einer integrierten, fest angeordneten Kollimationslinse (72) besteht, und es keine refraktiven, beugenden oder optischen phasenändernden Komponenten längs eines optischen Weges zwischen der Beleuchtungskomponente (12) und einem beabsichtigten Ort der Oberfläche (74) des Auges des Patienten gibt, das gemessen wird, der kollimierte Strahl einen Durchmesser d an der Oberfläche (74) des Auges des Patienten aufweist, wobei d < 1 mm, und wobei der Strahl einen Rayleigh-Bereich aufweist, der gleich oder größer als ein Augenbrechkraftbereich des Auges des Patienten zwischen etwa –12 D und +6 D ist, der unter Verwendung einer Brennweite des Auges des Patienten von 17 mm berechnet wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle eine Wellenlänge im Bereich von etwa 780 nm bis 800 nm emittiert.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine optische Meßachse aufweist, wobei ferner der Retinabeleuchtungsstrahl eine optische Achse aufweist, die von der optischen Meßachse der Vorrichtung verschoben ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Verschiebung eine parallele Translation von zwischen etwa 0,6 mm und 1,0 mm ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Winkelstreuung eines Unschärfeflecks einer Lenslet der Lenslet-Anordnung größer als der Begrenzungswinkel eines Gegenstandbeleuchtungsflecks ist, der durch den Laserstrahl gebildet wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ein Shack-Hartmann-Wellenfrontsensor ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der kollimierte Strahl einen Durchmesser d am beabsichtigten Ort der Oberfläche (74) des Auges des Patienten aufweist, wobei d < 1 mm.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei 0,46 mm < d < 1 mm.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007043390B4 (de) 2007-09-12 2018-08-30 Uvex Arbeitsschutz Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schutzbrillen mit einer optisch nicht korrigierenden Sichtscheibe und danach hergestellte Schutzbrille

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10224363A1 (de) * 2002-05-24 2003-12-04 Zeiss Carl Smt Ag Verfahren zur Bestimmung von Wellenfrontaberrationen
US7556378B1 (en) 2003-04-10 2009-07-07 Tsontcho Ianchulev Intraoperative estimation of intraocular lens power
US7706863B2 (en) 2004-01-21 2010-04-27 University Of Washington Methods for assessing a physiological state of a mammalian retina
AU2005234778B2 (en) 2004-04-20 2011-04-21 Alcon Inc. Integrated surgical microscope and wavefront sensor
US20060126019A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Junzhong Liang Methods and systems for wavefront analysis
US20060126018A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Junzhong Liang Methods and apparatus for wavefront sensing of human eyes
EP2187802B1 (de) 2007-08-21 2017-11-01 Visionix Ltd. Ophthalmisches multifunktions-messsystem und entsprechendes verfahren
US8157378B2 (en) * 2007-08-23 2012-04-17 Bausch & Lomb Incorporated Eye illumination apparatus and method
US8333474B2 (en) 2007-10-19 2012-12-18 Wavetec Vision Systems, Inc. Optical instrument alignment system
US7594729B2 (en) 2007-10-31 2009-09-29 Wf Systems, Llc Wavefront sensor
EP2306889A4 (de) * 2008-07-10 2012-11-28 Univ Indiana Res & Tech Corp Ophthalmische vorrichtungen, systeme und verfahren
US8550624B2 (en) 2008-11-06 2013-10-08 Wavetec Vision Systems, Inc. Optical angular measurement system for ophthalmic applications and method for positioning of a toric intraocular lens with increased accuracy
US8254724B2 (en) 2008-11-06 2012-08-28 Bausch & Lomb Incorporated Method and apparatus for making and processing aberration measurements
US7980698B2 (en) 2008-11-19 2011-07-19 Bausch & Lomb Incorporated Power-adjusted aberrometer
US8876290B2 (en) * 2009-07-06 2014-11-04 Wavetec Vision Systems, Inc. Objective quality metric for ocular wavefront measurements
WO2011008606A1 (en) 2009-07-14 2011-01-20 Wavetec Vision Systems, Inc. Determination of the effective lens position of an intraocular lens using aphakic refractive power
JP5837489B2 (ja) 2009-07-14 2015-12-24 ウェーブテック・ビジョン・システムズ・インコーポレイテッドWavetec Vision Systems, Inc. 眼科装置
US8985768B2 (en) * 2011-11-25 2015-03-24 Ming Lai Integrated refractor
WO2013150513A1 (en) 2012-04-05 2013-10-10 Visionix Ltd. Objective phoropter system
WO2014008904A1 (en) * 2012-07-10 2014-01-16 Wavelight Gmbh Process and apparatus for determining optical aberrations of an eye
US9072462B2 (en) 2012-09-27 2015-07-07 Wavetec Vision Systems, Inc. Geometric optical power measurement device
US9538911B2 (en) * 2013-09-19 2017-01-10 Novartis Ag Integrated OCT-refractometer system for ocular biometry
KR102614190B1 (ko) 2015-05-05 2023-12-14 비져닉스 리미티드. 개선된 타각적 포롭터
EP3928683A1 (de) * 2020-06-24 2021-12-29 Carl Zeiss Vision International GmbH Vorrichtung und verfahren zur bestimmung mindestens einer okularen aberration

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6271914B1 (en) 1996-11-25 2001-08-07 Autonomous Technologies Corporation Objective measurement and correction of optical systems using wavefront analysis
US5777719A (en) 1996-12-23 1998-07-07 University Of Rochester Method and apparatus for improving vision and the resolution of retinal images
US6598975B2 (en) 1998-08-19 2003-07-29 Alcon, Inc. Apparatus and method for measuring vision defects of a human eye
ATE222074T1 (de) 1998-08-19 2002-08-15 Autonomous Technologies Corp Gerät und verfahren zur messung von fehlsichtigkeiten eines menschlichen auges
DE19926274A1 (de) 1999-06-09 2001-01-04 Benedikt Jean Verfahren und Vorrichtung zur simultanen Bestimmung von Oberflächentopometrie und der Einfluß der weiteren brechenden Medien des Auges mit Hilfe der modifizierten Placidoring-Videotopographie und einer Strahlprofilanalyse
US6050687A (en) 1999-06-11 2000-04-18 20/10 Perfect Vision Optische Geraete Gmbh Method and apparatus for measurement of the refractive properties of the human eye
DE10014480A1 (de) 2000-03-23 2001-09-27 Technolas Gmbh Spezifische Hornhautmodellierung
US6264328B1 (en) 1999-10-21 2001-07-24 University Of Rochester Wavefront sensor with off-axis illumination
US6460997B1 (en) * 2000-05-08 2002-10-08 Alcon Universal Ltd. Apparatus and method for objective measurements of optical systems using wavefront analysis

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007043390B4 (de) 2007-09-12 2018-08-30 Uvex Arbeitsschutz Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schutzbrillen mit einer optisch nicht korrigierenden Sichtscheibe und danach hergestellte Schutzbrille

Also Published As

Publication number Publication date
CA2471037A1 (en) 2003-07-10
CN100469307C (zh) 2009-03-18
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CN1606422A (zh) 2005-04-13
DE60223075D1 (en) 2007-11-29
EP1458280B1 (de) 2007-10-17
US20030117581A1 (en) 2003-06-26
WO2003055380A3 (en) 2003-12-11
CA2471037C (en) 2008-07-15

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