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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hornhautchirurgievorrichtung
zum Abtragen eines Teils der Hornhaut des Auges eines Patienten,
um einen Brechungsfehler des Auges zu korrigieren oder um eine Läsion von
dem Auge zu entfernen.
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Herkömmlich ist
eine Hornhautchirurgievorrichtung bekannt, die eine Hornhautstroma
des Auges eines Patienten mit einem Excimerlaser oder dergleichen
abträgt,
um die Brechkraft des Auges zu verändern, so dass eine Ametropie,
wie z.B. Myopie, Hyperopie, Astigmatismus und dergleichen korrigiert wird,
oder um einen betroffenen Bereich der Hornhaut, wie z.B. eine Trübung, zu
entfernen. Es ist auch eine Hornhautform-Messvorrichtung (nachstehend als
Topographievorrichtung bezeichnet) bekannt, die einen Placidoring
auf eine Hornhaut projiziert und ein Bild des Placidorings photographiert,
um die Hornhautoberflächenform
zu messen. Ferner wurde auch vorgeschlagen, die Hornhautformdaten,
die durch die Topographievorrichtung erhalten werden, in eine Hornhautchirurgievorrichtung
einzuspeisen. Die abzutragende Menge und auch die zu erhaltende
postoperative Brechkraft werden aus den Daten berechnet. Die Abtragung
wird gemäß der berechneten
Abtragungsmenge durchgeführt.
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Das
vorstehend beschriebene Verfahren weist jedoch die folgenden Probleme
auf. Eines der Probleme tritt in dem Fall auf, bei dem die Hornhautform
des Auges eines Patienten durch eine Topographievorrichtung zuerst
gemessen wird und dann eine Chirurgie zur Korrektur der Brechkraft
durch eine separate Hornhautchirurgievorrichtung auf der Basis der
Daten, die durch die Topographievorrichtung erfasst worden sind,
durchgeführt
wird. In diesem Fall ist die Positionsbeziehung zwischen der Topographievorrichtung
und dem Auge des Patienten nicht notwendigerweise mit der Positionsbeziehung
zwischen der Hornhautchirurgievorrichtung und dem Auge des Patienten
identisch. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Messung
durch die Topographievorrichtung durchgeführt wird, während der Patient sitzt und
dessen Gesicht fixiert ist, während
die Chirurgie durch die Hornhautchirurgievorrichtung durchgeführt wird,
während
der Patient auf seinem Rücken
liegt. Aufgrund der Neigung des Gesichts, der Schwerkraft und anderer
verschiedener Faktoren ist es häufig
der Fall, dass das Auge des Patienten nicht in einem einheitlichen
Zustand vorliegt. Dies führt
zu der Möglichkeit,
dass ein nicht vorgesehener Teil der Hornhaut abgetragen wird. In
diesem Fall kann sich die postoperative Hornhautform von der erwarteten
Hornhautform unterscheiden und der Brechungsfehler kann nicht wie
erwartet korrigiert werden.
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Ein
möglicher
Weg zur Lösung
des vorstehend genannten Problems besteht darin, die Hornhautchirurgievorrichtung
und die Topographievorrichtung zu einer Vorrichtung zu kombinieren,
so dass die Topographieposition und die Hornhautchirurgieposition
bezogen auf das Auge des Patienten zusammenfallen. Ein Versuch zur
Herstellung einer Vorrichtung durch Kombinieren der Topographievorrichtung, die
eine Placidoring-Projektionseinheit und eine TV-Kamera zum Photographieren
von dessen Hornhautreflex und dergleichen umfasst, mit der Hornhautchirurgievorrichtung,
die ein optisches Laserbestrahlungssystem und ein optisches Untersuchungssystem
umfasst, wird jedoch zu einer unerwünscht großen Vorrichtung führen.
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Das
US-Patent 4,721,379 beschreibt eine Hornhautchirurgievorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen
Umstände
gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
vorstehend genannten Probleme zu lösen und eine Vorrichtung für die Hornhautchirurgie bereitzustellen,
die klein und kompakt ist, während sie
eine Verschiebung zwischen einer Hornhautform-Messposition und einer
Laserstrahl-Bestrahlungsposition bei der Hornhautchirurgie zur Entfernung
eines Teils der Hornhaut mit einem Laser verhindern kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Zusätzliche
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Zusätzliche
Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind zum Teil in der folgenden
Beschreibung erläutert
und zum Teil aufgrund der Beschreibung offensichtlich, oder sie
ergeben sich aus der Ausführung
der Erfindung. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mit
den Geräten
und Kombinationen realisiert und erreicht werden, die insbesondere
in den beigefügten
Ansprüchen
angegeben sind.
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Erfindungsgemäß ist es
möglich,
die Verschiebung zwischen der Hornhautform-Messposition und dem
Laserbestrahlungsfleck bei der Hornhautlaserchirurgie zur Entfernung
eines Teils der Hornhaut zu verhindern. Gleichzeitig ist es auch
möglich,
die gesamte Vorrichtung in einer kompakten Größe bereitzustellen. Darüber hinaus
kann die Hornhautdicke erfindungsgemäß so gemessen werden, dass
die Beurteilung der Abtragung oder die Einstellung der Abtragungsmenge
auf der Basis der gemessenen Hornhautdicke vorgenommen werden kann.
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die in diese Beschreibung einbezogen sind und einen
Teil dieser Beschreibung bilden, veranschaulichen die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung
zur Erläuterung
der Aufgaben, Vorteile und Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen
ist bzw. sind
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1 eine
Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration einer erfindungsgemäßen Hornhautchirurgievorrichtung
zeigt;
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2 eine
Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines optischen Systems
und eines Steuersystems zeigt, die in der erfindungsgemäßen Hornhautchirurgievorrichtung
bereitgestellt sind;
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3 eine
Ansicht, die einen vorderen Teil des Auges eines Patienten zeigt,
den eine CCD-Kamera
aufnimmt;
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4 eine
Ansicht, welche die Lichtverteilung entlang einer Linie A-A' zeigt;
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5 eine
Ansicht, die eine Abtastung des Messlichts über die Hornhaut in zweidimensionalen Richtungen
zeigt;
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6A und 6B Ansichten,
die den Unterschied bei der Lichtmenge aufgrund der Abweichung des
Messlichts auf der Hornhaut in der Dickenrichtung erläutern; und
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7 ein
Beispiel, das die gemessenen Hornhautformdaten und eine erhaltene
Abtragungsmenge zeigt.
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Nachstehend
wird eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
einer Hornhautchirurgievorrichtung als Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angegeben.
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Gesamtkonfiguration
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1 ist
eine Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration einer erfindungsgemäßen Hornhautchirurgievorrichtung
zeigt. Das Bezugszeichen 1 ist ein Hauptkörper der
Chirurgievorrichtung und optische Systeme und ein Steuersystem sind
partiell darin eingebettet. 2 ist ein Armabschnitt zum
Richten eines Laserstrahls auf das Auge eines Patienten. Ein Endabschnitt 2a des
Armabschnitts 2 ist mit einer Binokularmikroskopeinheit 3 zum
Untersuchen des Auges eines Patienten, einer Beleuchtungseinheit 4 und dergleichen
ausgestattet. Der Endabschnitt 2a kann durch eine Antriebsvorrichtung
in der X-, Y- und Z-Richtung bewegt werden. Bezüglich der Details dieses Armabschnitts 2 (des
Endabschnitts 2a) und dessen Antriebsvorrichtung vgl. die
japanische ungeprüfte
Patentoffenlegungsschrift HEI 9-149914, die der US-Patentanmeldung 08/979,846
und auch der ungeprüften
EP-Patentanmeldungsveröffentlichung 0765648
entspricht, der vorliegenden Anmelder.
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ist
eine Steuereinrichtung, die mit einem Joystick 6 zur Signalgebung
zur Bewegung des Armabschnitts 2 (des Endabschnitts 2a)
in der X- und Y-Richtung und auch mit verschiedenen Betriebsschaltern
ausgestattet ist. 7 ist ein Fußschalter zur Signalgebung
zur Bestrahlung mit einem Laserstrahl. 8 ist ein Computer
zur Durchführung
der Einspeisung verschiedener Daten bezüglich chirurgischer Bedingungen
sowie zur Durchführung
von Berechnungen, eines Speicherns und einer Anzeige der Hornhautformdaten,
der Abtragungsdaten und dergleichen. 9 ist ein Bett, auf
dem der Patient liegt.
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Konfiguration
jedes Systems
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Die 2 ist
eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration der optischen
Systeme und des Steuersystems der erfindungsgemäßen Hornhautchirurgievorrichtung
zeigt. Bezüglich
der optischen Systeme werden ein optisches Hornhautform-Messsystem,
ein optisches Laserbestrahlungssystem, ein optisches Untersuchungssystem
und ein optisches Augapfelpositionserfassungssystem separat beschrieben.
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(A) Optisches Hornhautform-Messsystem
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10 ist
das optische Hornhautform-Messsystem zur Messung einer dreidimensionalen
Hornhautform. 11 ist eine Laserstrahlquelle zum Emittieren
eines Laserstrahls, der als Messlicht zur Messung der Hornhautform
dient. In dieser Ausführungsform
wird eine Infrarot-Halbleiterlaserstrahlquelle
verwendet, die einen Infrarotlaser bei einer Wellenlänge von
800 nm emittiert. Das Messlicht muss nicht notwendigerweise Infrarotlicht
sein. Dennoch ist es dahingehend vorteilhaft, dass Infrarotlicht
nicht blendet und daher die Unannehmlichkeiten für den Patienten bei einer Messung
vermindert werden. 12 ist eine Fokussierlinse, 13 ist
ein kleines Loch (Öffnung
bzw. Blende) und 14 ist ein polarisierender Strahlteiler. 15 ist
eine kollimierende Linse, die den Infrarotlaserstrahl in einen parallelen
Strahl umwandelt und 16 ist ein Viertelwellenlängenplättchen.
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17 ist
ein dichroitischer Spiegel, durch den eine optische Achse eines
optischen Laserbestrahlungssystems 25, das später beschrieben
wird, mit einer optischen Achse des optischen Messsystems 10 koaxial
gemacht wird. Der dichroitische Spiegel 17 überträgt den Infrarotlaserstrahl,
den die Laserstrahlquelle 11 emittiert, reflektiert jedoch
einen Eximerlaserstrahl, den ein später beschriebener Excimerlaserkopf 26 emittiert. 18 ist
eine Fokussierlinse zum Fokussieren des Infrarotlaserstrahls und
des Excimerlaserstrahls. Die Linse 18 ist so angeordnet,
dass sie entlang der optischen Achse zurück und vor bewegbar ist. 19 und 20 sind
Abtastspiegel, die den Infrarotlaserstrahl und den Excimerlaserstrahl über die Hornhaut
in zweidimensionalen Richtungen abtasten lassen. In dieser Ausführungsform
wird als der Abtastspiegel 19 bzw. 20 ein Galvanospiegel
verwendet.
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21 ist
ein dichroitischer Spiegel, durch den die gemeinsame optische Achse
des optischen Messsystems 10 und des optischen Laserbestrahlungssystems 25 mit
einer gemeinsamen optischen Achse eines optischen Untersuchungssystems 30 und
eines optischen Augapfelpositionserfassungssystems 35,
die später
beschrieben werden, koaxial gemacht wird. Der dichroitische Spiegel 21 reflektiert den
Infrarotlaserstrahl mit einer Wellenlänge von 800 nm, der von der
Laserstrahlquelle 11 emittiert wird, und auch den Excimerlaserstrahl
mit einer Wellenlänge
von 193 nm, lässt
jedoch sichtbares Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 400
bis 700 nm sowie den Infrarotlaserstrahl mit einer Wellenlänge von 950
nm, der von den später
beschriebenen Infrarotbeleuchtungslichtquellen 34 emittiert
wird, durch. Das Bezugszeichen E bezeichnet die Hornhaut des Auges
des Patienten. Die Abtastspiegel 19 und 20 und
auch der dichroitische Spiegel 21 sind innerhalb des Endabschnitts 2a bereitgestellt.
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22 ist
ein kleines Loch (Öffnung
bzw. Blende), 23 ist ein Photodetektor, der den Infrarotlaserstrahl,
bei dem es sich um das Messlicht handelt, das von der Hornhaut E
reflektiert wird, erfasst. Das kleine Loch 13 und das kleine
Loch 22 sind so angeordnet, dass sie bezüglich der
Hornhaut zueinander konjugiert angeordnet sind. Es sollte beachtet
werden, dass die Linse 18 auch eine Funktion dahingehend aufweist,
dass sie das von der Hornhaut E reflektierte Licht zu parallelem
Licht macht und dass die Linse 15 auch eine Funktion dahingehend
aufweist, dass sie das reflektierte Licht fokussiert/konvergiert.
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(B) Optisches Laserbestrahlungssystem
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25 ist
das optische Laserbestrahlungssystem zum Einstrahlen eines Laserstrahls
zum Abtragen der Hornhaut. Ein Laserkopf 26 strahlt einen
Laserstrahl, der keinen thermischen Effekt auf ein Hornhautgewebe
ausübt,
zum Abtragen bei der Hornhautchirurgie ein. In dieser Ausführungsform
wird ein ArF-Excimerlaserkopf verwendet, der einen ArF-Excimerlaserstrahl
mit einer Wellenlänge
von 193 nm emittiert. Dieser therapeutische Laserstrahl muss zum
Abtragen von Hornhautgewebe ein Laserstrahl sein, dessen Wellenlänge im Fernultraviolettbereich liegt.
Es ist bevorzugt, einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von
150 bis 230 nm und mehr bevorzugt einen ArF-Laserstrahl mit einer
Wellenlänge
von 193 nm zu verwenden. 27 ist ein Spiegel, der den von dem
Laserkopf 26 emittierten Excimerlaserstrahl reflektiert.
Der Excimerlaserstrahl, der von dem Laserkopf 26 emittiert
wird, wird zuerst von dem Spiegel 27 und dann von dem dichroitischen
Spiegel 17 reflektiert und abgelenkt. Danach tritt der
Excimerlaserstrahl durch die Linse 18 hindurch und wird
aufeinander folgend durch die Abtastspiegel 19 und 20 und schließlich durch
den dichroitischen Spiegel 21 reflektiert und abgelenkt,
wodurch er auf die Hornhaut E gerichtet wird.
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(C) Optisches Untersuchungssystem
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30 ist
das optische Untersuchungssystem zum Untersuchen des Auges eines
Patienten. 31 ist eine Objektivlinse. 32 ist ein
dichroitischer Spiegel, der sichtbares Licht durchlässt, jedoch
das Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 950 nm, das von den Infrarotbeleuchtungslichtquellen 34 emittiert
wird, reflektiert. Sichtbares Beleuchtungslicht von der Beleuchtungseinheit 4 beleuchtet
einen vorderen Teil des Auges eines Patienten und stellt ein Bild
davon bereit. Der Lichtfluss von dem Bild tritt durch den dichroitischen
Spiegel 21, die Linse 31 und den dichroitischen
Spiegel 32 hindurch und dann in die Mikroskopeinheit 3 ein.
Folglich kann ein Chirurg das Auge eines Patienten mit der binokularen
Mikroskopeinheit 3 untersuchen. Darüber hinaus umfasst das optische Untersuchungssystem 30 eine
nicht veranschaulichte, darin eingesetzte Fadenkreuzplatte. Dies
ermöglicht
die Bereitstellung eines Bezugs zur Ausrichtung des Auges eines
Patienten in der X- und Y-Richtung.
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Das
optische Untersuchungssystem 30 umfasst auch ein optisches
Zielprojektionssystem, das zwei Schlitze umfasst (vgl. z.B. die
japanische ungeprüfte
Patentoffenlegungsschrift HEI 6-47001, die dem US-Patent 5,562,656
entspricht, des vorliegenden Anmelders). Das optische Untersuchungssystem 30 ist
innerhalb des Endabschnitts 2a angeordnet. 33 ist
ein Fixierlicht, das auf der optischen Achse des optischen Untersuchungssystems 30 angeordnet
ist, und emittiert sichtbares Licht.
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(D) Optisches Augapfelpositionserfassungssystem
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35 ist
das optische Augapfelpositionserfassungssystem zum Erfassen der
Augapfelposition des Auges eines Patienten. 34 sind die
Infrarotbeleuchtungslichtquellen, die Infrarotlicht bei einer Wellenlänge von
950 nm emittieren, und insgesamt vier Beleuchtungslichtquellen 34 sind
in 90°-Intervallen
um die optische Achse angeordnet. 36 ist eine Photographierlinse
und 37 ist ein Spiegel. 38 ist ein Infrarotlicht-durchlässiger Filter
zum Sperren von Störlicht. 39 ist
eine CCD-Kamera. Das optische Augapfelpositionserfassungssystem 35 ist
ebenfalls innerhalb des Endabschnitts 2a angeordnet.
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Der
Lichtfluss des Bilds des vorderen Teils des Auges eines Patienten,
das durch die Beleuchtungslichtquellen 34 beleuchtet wird,
tritt durch den dichroitischen Spiegel 21 und die Linse 31 hindurch und
wird dann durch den dichroitischen Spiegel 32 reflektiert.
Danach tritt der Lichtfluss durch die Photographierlinse 36 hindurch,
wodurch auf einer photographischen Oberfläche der Kamera 39 mittels
des Spiegels 37 und des Filters 38 ein Bild gebildet
wird. Bei dem Hindurchtreten des Lichtflusses sperrt der Filter 38 das
sichtbare Licht, das durch den dichroitischen Spiegel 32 geringfügig reflektiert
wird.
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Die
Kamera 39 erfasst die Augapfelposition in der folgenden
Weise. Die 3 ist eine Ansicht, die das
Bild des vorderen Teils des Auges zeigt, das durch die Kamera 39 erfasst
worden ist, und die 4 ist eine Ansicht, welche die
Verteilung des Lichts entlang der Linie A-A' (in
der 3 gezeigt) zeigt, das von den Photographiersignalen
der Kamera 39 erhalten worden ist. Wie es in der 4 gezeigt ist,
unterscheidet sich die Lichtverteilung abhängig von dem entsprechenden
Teil des Auges, wie z.B. der Pupille, der Iris und der Lederhaut.
Demgemäß werden
von Informationen bezüglich
der Lichtverteilung Koordinaten von jeder Pupillenkante entlang
deren lateralen Richtung erfasst. Ferner werden von den dadurch
erfassten Koordinaten der Pupillenkante auch die Koordinaten von
ihrer Mitte in der lateralen Richtung erhalten. Entsprechend werden
die Koordinaten von der Mitte der Pupille in ihrer vertikalen Richtung
von Informationen bezüglich
der Lichtverteilung entlang der vertikalen Linie B-B' erhalten (in der 3 gezeigt).
D.h., die Lichtverteilung entlang der zwei Linien erlaubt die Lokalisierung
der Pupillenmitte bezüglich
der optischen Achse des optischen Erfassungssystems 35 (gleichbedeutend
mit den optischen Achsen des optischen Messsystems 10 und des
optischen Bestrahlungssystems 25), die so eingestellt wird,
dass sie eine vorgegebene Positionsbeziehung zu dem Photographierelement
der Kamera 39 aufweist.
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(E) Steuersystem
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40 ist
ein Steuersystem, das innerhalb des Hauptkörpers 1 eingebettet
ist. Das Steuersystem 40 steuert die Laserstrahlquelle 11,
die Linse 18, die Abtastspiegel 19 und 20,
den Laserkopf 26, das Fixierlicht 33, die Beleuchtungslichtquellen 34 und
dergleichen an und steuert diese 41, 42, 43 und 44 sind
jeweils eine Eingabe- bzw. Einspeisungseinheit (eine Tastatur, eine
Maus und dergleichen), eine arithmetisch-analytische Verarbeitungseinheit
(eine CPU und dergleichen), eine Anzeigeeinheit (ein Monitor) und
eine Ausgabeeinheit (ein Drucker, ein Diskettenlaufwerk und dergleichen),
die alle an dem Computer 8 bereitgestellt sind. Die Eingabeeinheit 41 wird
verwendet, um Laserbestrahlungsbedingungen, wie z.B. die vorgesehene
postoperative Brechkraft, den Hornhautradius und dergleichen, einzugeben.
Die Verarbeitungseinheit 42 verarbeitet Signale von dem
Photodetektor 23, wodurch Hornhautformdaten erhalten werden.
Die Verarbeitungseinheit 42 verarbeitet auch die Hornhautformdaten
und die eingegebenen Bestrahlungsbedingungen, wodurch Abtragungsdaten, wie
z.B. die Menge der abzutragenden Hornhaut und dergleichen, erhalten
werden. Die durch die Verarbeitungseinheit 42 verarbeiteten
Daten werden zu der Steuereinheit 40 gesendet. Auf der
Basis der verarbeiteten Daten steuert die Steuereinheit 40 die
Abtastspiegel 19 und 20, den Laserkopf 26 und
dergleichen an und steuert diese. Die Anzeigeeinheit 43 zeigt
sowohl die präoperative
Hornhautform als auch die postoperative Hornhautform zusammen mit
anderen Informationen gemäß der von
der Verarbeitungseinheit 42 gesendeten Hornhautformdaten
an. Die Ausgabeeinheit 44 gibt die verschiedenen erhaltenen
Daten aus.
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45 ist
eine Ansteuerschaltung für
die Laserstrahlquelle 11, 46 ist eine Ansteuerschaltung
für die Linse 18, 47 bzw. 48 sind
Ansteuerschaltungen für die
Abtastspiegel 19 bzw. 20 und 49 ist eine
Ansteuerschaltung für
den Laserkopf 26 (Ansteuerschaltungen für das Fixierlicht 33 und
die Beleuchtungslichtquellen 34 sind nicht veranschaulicht).
Eine Ansteuerschaltung für
den Armabschnitt 2 wird ebenfalls durch die Steuereinheit 40 gesteuert.
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Nachstehend
wird der Betrieb der Vorrichtung mit der vorstehend beschriebenen
Konfiguration beschrieben. Die Beschreibung betrifft die Chirurgie zur
Korrektur eines Brechungsfehlers.
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Der
Chirurg lässt
zuerst den Patienten auf das Bett 9 liegen und platziert
den Armabschnitt 2 (den Endabschnitt 2a) oberhalb
des Auges des Patienten. Danach stellt der Chirurg die Beleuchtungseinheit 4,
das Fixierlicht 33, die Beleuchtungslichtquellen 34 und
dergleichen an und lässt
dann das Auge des Patienten das Fixierlicht 33 fixieren.
Während
der vordere Teil des Auges des Patienten, der durch die Beleuchtungseinheit 4 beleuchtet
wird, mit der Mikroskopeinheit 3 untersucht wird, betätigt der Chirurg
den Joystick 6, um eine Ausrichtung in X- und Y-Richtung
vorzunehmen, so dass ein nicht veranschaulichtes Fadenkreuz und
die Pupille in eine vorgegebene Positionsbeziehung zueinander gebracht werden.
Darüber
hinaus betätigt
der Chirurg einen Fokuseinstellschalter 60 zur Durchführung einer
Ausrichtung in der Z-Richtung. Wenn Signale, die als Reaktion auf
die Betätigungen
des Joysticks 6 (und des Schalters 60) erzeugt
werden, in die Steuereinheit 40 eingespeist werden, betätigt die Steuereinheit 40 die Ansteuerschaltung
für den
Armabschnitt 2, so dass der Armabschnitt 2 (der
Endabschnitt 2a) in der X- und Y-Richtung (und auch der
Z-Richtung) bewegt wird.
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Während der
Ausrichtung beginnt dann, wenn ein Wechselschalter für eine automatische Ausrichtung 61,
der auf der Steuereinheit 5 bereitgestellt ist, eingeschaltet
wird, eine automatische Ausrichtung. Wenn das Auge des Patienten
in einem Bereich vorliegt, bei dem die Pupillenmitte durch das optische
Erfassungssystem 35 erfasst werden kann, bewegt die Steuereinheit 40 den
Armabschnitt 2 (den Endabschnitt 2a) in der X-
und Y-Richtung, so dass die optischen Achsen des optischen Messsystems 10 und
des optischen Bestrahlungssystems 25 mit der Pupillenmitte
in Übereinstimmung
gebracht werden.
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Zur
Durchführung
der Hornhautformmessung oder der Bestrahlung mit dem Laser drückt der Chirurg,
während
die optischen Achsen des optischen Messsystems 10 und des
optischen Bestrahlungssystems 25 mit der Pupillenmitte
in Übereinstimmung
gehalten werden, nach dem Einschalten des Wechselschalters für eine automatische
Ausrichtung 61 und der vollständigen Ausrichtung einen „Bereit"-Schalter 62,
der auf der Steuereinheit 5 bereitgestellt ist. Wenn der „Bereit"-Schalter 62 gedrückt wird,
wird eine vorgegebene Position auf dem Photographierelement als
Bezugsposition gespeichert und ein Augapfelverfolgungsmechanismus
(automatische Verfolgung) wird betätigt, wodurch der Armabschnitt 2 (der
Endabschnitt 2a) so bewegt wird, dass die Bezugsposition
mit der Pupillenmitte in Übereinstimmung
gebracht wird. Bezüglich
der Details der automatischen Ausrichtung und der automatischen
Verfolgung vgl. die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift
HEI 9-149914, die der US-Patentanmeldung 08/979,846 und auch der
ungeprüften
EP-Patentanmeldungsveröffentlichung 0765648
entspricht, der vorliegenden Anmelder.
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Wenn
die Ausrichtung des Auges des Patienten abgeschlossen ist, wird
durch das optische Messsystem 10 eine dreidimensionale
Form der Hornhaut E gemessen. Der Infrarotlaserstrahl des linear
polarisierten Lichts, das von der Laserstrahlquelle 11 emittiert
wird, konvergiert mittels der Linse 12 auf dem kleinen
Loch 13. Nach dem Konvergieren und Hindurchtreten durch
das kleine Loch 13 tritt der Infrarotlaserstrahl durch
den Strahlteiler 14 hindurch, da die Laserstrahlquelle
so angeordnet ist, dass deren Polarisationsrichtung angepasst wird,
und wird dann durch die Linse 15 zu parallelem Licht gemacht. Danach
wird das linear polatisierte Licht durch das Viertelwellenlängenplättchen 16,
das so angeordnet ist, dass es einen Winkel von 45° zwischen
dessen Verzögerungshauptebene
und der Polarisationsebene des Infratotlaserstrahls bildet, in zirkular
polarisiertes Licht umgewandelt. Als nächstes tritt der Infrarotlaserstrahl
durch den dichroitischen Spiegel 17 hindurch und konvergiert
mittels der Linse 18. Schließlich wird der Infrarotlaserstrahl
durch die Abtastspiegel 19 und 20 sukzessi ve reflektiert
und abgelenkt, so dass er in der Nähe der Hornhaut konvergiert.
Durch Steuern der Reflexionswinkel (Ablenkwinkel) der Abtastspiegel 19 und 20 findet
eine Abtastung durch den Infrarotlaserstrahl in zweidimensionalen
Richtungen statt.
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Hier
wird die Abtastung durch den Infrarotlaserstrahl durch die Abtastspiegel 19 und 20 über die Hornhaut
E in zweidimensionalen Richtungen beschrieben. Die 5 ist
eine Ansicht, welche die Abtastung mit dem Messlicht über die
Hornhaut in zweidimensionalen Richtungen zeigt. Die Steuereinheit 40 steuert
die Abtastspiegel 19 und 20 über die jeweiligen Ansteuerschaltungen 47 und 48 an,
wodurch der Infrarotlaserstrahl 51, bei dem es sich um
das Messlicht handelt, über
einen Abtastbereich von links oben nach rechts unten in der Reihenfolge
(X1, Y1) ... (Xn, Y1), (X1, Y2) ... (Xn, Y2)–(X1, Yn) ... (Xn, Yn) abtastend
geführt
wird.
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Während er
divergiert wird, wird der durch die Hornhaut E reflektierte Infrarotlaserstrahl
aufeinander folgend durch die Abtastspiegel 20 und 19 reflektiert
und abgelenkt und dann durch die Linse 18 wieder zu einem
parallelen Strahl gemacht. Danach tritt der Infrarotlaserstrahl
durch den dichroitischen Spiegel 17 hindurch und wird durch
die Viertelwellenlängenplatte 16 von
zirkular polarisiertem Licht in linear polarisiertes Licht umgewandelt.
Nach dem Konvergieren durch die Linse 15 wird der Infrarotlaserstrahl
des linear polarisierten Lichts durch den polarisierenden Strahlteiler 14 reflektiert,
da dessen Polarisationsrichtung bezogen auf die Polarisationsrichtung
zu dem Zeitpunkt, bei dem der Infrarotlaserstrahl in Richtung der
Hornhaut E läuft,
um 90° gedreht
ist. Der Infrarotlaserstrahl konvergiert auf dem kleinen Loch 22,
tritt durch dieses hindurch und in den Photodetektor 23 ein.
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Wenn
die Hornhautoberfläche
(vordere Oberfläche
oder hintere Oberfläche)
auf der zweidimensionalen flachen Oberfläche (oder gekrümmten Oberfläche) liegt, über welche
der konvergente Punkt des Infrarotlaserstrahls abtastet, wie es
in der 6A gezeigt ist, läuft der
davon reflektierte Laserstrahl durch den gleichen optischen Weg,
wie er vorstehend beschrieben worden ist, zurück, und konvergiert auf dem
kleinen Loch 22. Als Ergebnis tritt eine relativ große Lichtmenge
in den Photodetektor 23 ein. Wenn im Gegensatz dazu die
Hornhautoberfläche
(vordere Oberfläche
oder hintere Oberfläche) nicht
auf der zweidimensionalen flachen Oberfläche (oder gekrümmten Oberfläche) vorliegt, über welche der
konvergente Punkt des Infrarotlaserstrahls abtastet, d.h., wenn
der Infrarotlaserstrahl von dem konvergenten Punkt weg reflektiert
wird, wie es in der 6B gezeigt ist, konvergiert
der reflektierte Infrarotlaserstrahl nicht auf dem kleinen Loch 22 und
verschwimmt. Als Ergebnis tritt nahezu kein Licht in den Photodetektor 23 ein.
Wenn demgemäß der konvergente
Punkt des Infrarotlaserstrahls abtastend über die zweidimensionale flache
Oberfläche
geführt
wird, wird das reflektierte Licht nur dann ausreichend durch den
Photodetektor 23 erfasst, wenn die Horn hautoberfläche innerhalb
der Oberfläche
liegt. Dies ermöglicht
das Erhalten einer Kontur der Hornhaut E auf der Oberfläche. Die
kleinen Löcher 13 und 22 sind
so angeordnet, dass sie bezüglich
der Hornhaut E konjugiert zueinander angeordnet sind, wodurch ein
konfokales optisches System gebildet wird (d.h., eine Punktlichtquelle
und ein Punktdetektor stehen bezüglich
eines Punkts eines Gegenstands in einer ein Bild bildenden Beziehung
zueinander).
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Ferner
bewegt die Steuereinheit 40 die Linse 18 mittels
der Ansteuerschaltung 46 entlang der optischen Achse, so
dass die zweidimensionale flache Oberfläche, über welche der konvergente
Punkt des Infrarotlaserstrahls abtastet, nach und nach in die Richtung
der Dicke der Hornhaut verschoben wird. Die Kontur der Hornhaut
E auf der Oberfläche
wird wiederholt in der gleichen Weise gemessen, wie es vorstehend
beschrieben worden ist, jedoch nach und nach in die Richtung der
Dicke verschoben. Durch Kombinieren der erhaltenen Konturen der
Hornhaut E auf der Oberfläche
zu einer dreidimensionalen Form werden dreidimensionale Formen der
vorderen und hinteren Hornhaut E erhalten.
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Erfassungssignale
von dem Photodetektor 23 werden mittels der Steuereinheit 40 in
die Verarbeitungseinheit 42 eingespeist und die Verarbeitungseinheit 42 erhält dreidimensionale
Hornhautformdaten auf der Basis der Erfassungssignale und Bestrahlungsflecke
durch den Infrarotlaserstrahl in dreidimensionalen Richtungen (die
Bestrahlungsflecke werden aus den Ablenkwinkeln der Abtastspiegel und
der Position der Linse 18 berechnet). Darüber hinaus
wird die Hornhautdicke auf der Basis der vorderen und hinteren Formen
der Hornhaut E erhalten. Gemäß der Hornhautformdaten
und der Hornhautdickendaten, die dadurch erhalten werden, werden eine
Karte 70, eine Schnittansicht 71 und andere numerische
Daten (vgl. die 7) auf der Anzeigeeinheit 43 angezeigt.
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Nach
der Vervollständigung
der Hornhautformmessung durch das optische Messsystem 10 gibt
der Chirurg die vorgesehenen postoperativen Hornhautdaten, wie z.B.
die Brechkraft, den Hornhautradius und dergleichen unter Verwendung
der Eingabeeinheit 41 ein (die Daten können im Vorhinein eingegeben
werden). Die Verarbeitungseinheit 42 bestimmt Abtragungsdaten,
wie z.B. die erforderliche abzutragende Menge und dergleichen, um
einen Brechungsfehler auf der Basis der Hornhautformdaten, die durch
die Messung mit dem optischen Messsystem 10 erhalten worden
sind, und die durch den Chirurgen eingegebenen postoperativen Hornhautdaten
zu korrigieren. Die dadurch bestimmten Abtragungsdaten werden auf
der Anzeigeeinheit 43 in einer überlagerten Beziehung mit der
Karte 70 und dem Schnittbild 71 und anderen Daten
angezeigt. Auch die Abtragungsdicke (Abtragungstiefe) und der Abtragungsbereich
werden numerisch angezeigt (vgl. die 7). Darüber hinaus
werden auch die vorhergesagte postoperative Brechkraft und der Hornhautradius
angezeigt (nicht veranschaulicht). Ferner ist es möglich, einen
gewünschten
Punkt durch Bewegen eines Cursors 72 auf der Karte 70 zu
bezeichnen, um die Hornhautdicke und die Abtragungsdicke gemäß jedes
bezeichneten Punkts als Anzeige 73 auf der Anzeige anzuzeigen.
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Der
Chirurg überprüft die Karte 70,
das Schnittbild 71, die postoperative Brechkraft und die anderen
Daten, die auf der Anzeige 43 angezeigt werden, um sicherzustellen,
dass kein Problem vorliegt. Wenn bestätigt worden ist, dass kein
Problem vorliegt, beginnt der Chirurg mit der Hornhautchirurgie,
um die Hornhaut mit einem Excimerlaserstrahl abzutragen. Der Chirurg
betätigt
den Fußschalter 7 zur Übertragung
der Laserbestrahlungssignale zu der Steuereinheit 40. Auf
der Basis der erhaltenen Abtragungsdaten steuert die Steuereinheit 40 das optische
Bestrahlungssystem 25 (die Ansteuerschaltungen 47, 48 und 49)
zur Durchführung
einer Abtragung der Hornhaut in der später beschriebenen Weise. In
dem Fall, dass die Vorrichtung nicht mit dem automatischen Verfolgungsmechanismus
ausgestattet ist, muss die Ausrichtung der Vorrichtung mit dem Auge
des Patienten erneut durchgeführt
werden, bevor mit dem Laser bestrahlt wird.
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Die
Steuereinheit 40 steuert den Laserkopf 26 über die
Ansteuerschaltung 49 an, um den Excimerlaserstrahl zu emittieren.
Der emittierte Excimerlaserstrahl wird durch den Spiegel 27 und
den dichroitischen Spiegel 17 reflektiert und abgelenkt
und dann durch die Linse 18 konvergiert. Danach steuert die
Steuereinheit 40 die Abtastspiegel 19 und 20 mittels
der Ansteuerschaltungen 47 bzw. 48 an, so dass der
Excimerlaserstrahl auf jedweden gewünschten Fleck ausgerichtet
wird. Wenn der Excimerlaserstrahl die Hornhaut E erreicht hat, die
am Brennpunkt der Linse 18 positioniert ist, wird durch
den Excimerlaserstrahl mittels der Abtastspiegel 19 und 20 in
den zweidimensionalen Richtungen innerhalb des vorgegebenen Bestrahlungsbereichs
(Abtragungsbereichs) eine Abtastung vorgenommen. Die Abtastung mit
dem Excimerlaserstrahl in den zweidimensionalen Richtungen kann
entsprechend der Abtastung mit dem Infrarotlaserstrahl für die Hornhautformmessung in
linearen Richtungen oder in konzentrischen Richtungen (einer Richtung
wie beim Zeichnen von konzentrischen Kreisen oder Spiralen) durchgeführt werden.
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Da
der Excimerlaser ein gepulster Laser ist, wird die Tiefe, die der
Laser abtragen kann, durch die Anzahl der Pulse (durch die Bestrahlungszeit)
gesteuert. Aus diesem Grund steuert die Steuereinheit 40 den
Laserkopf 26 mittels der Steuerschaltung 49 an,
um den Excimerlaser für
die Dauer der Anzahl von Pulsen (Bestrahlungszeit), die der erforderlichen Abtragungsmenge
entspricht, einzustrahlen. Der in der vorstehend beschriebenen Weise
gesteuerte Excimerlaser wird bei jedem Bestrahlungsfleck innerhalb
des Bestrahlungsbereichs (Abtragungsbereichs) eingestrahlt, so dass
das Hornhautgewebe, das für
die Brechungsfehler korrektur entfernt werden muss, abgetragen wird.
Als Ergebnis wird das Auge des Patienten die vorgesehene Brechkraft
aufweisen.
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Da
die Informationen bezüglich
der Hornhautdicke erhalten werden, können die Informationen genutzt
werden, um die Chirurgie besser geeignet zu machen. Insbesondere
wird ein Vergleich zwischen der festgelegten Menge der abzutragenden
Hornhaut und der Dicke der Hornhaut vorgenommen, um die vorhergesagte
Dicke der postoperativen Hornhaut zu ermitteln (die Dicke der restlichen
Hornhaut nach dem Abtragen). Wenn ermittelt wird, dass die postoperative
Hornhaut dünner
als ein vorgegebener Standard sein soll, wird die Bestrahlung mit
dem Laser eingestellt. Stattdessen zeigt die Anzeigeeinheit 43 eine
Warnung oder nicht, wobei ein veranschaulichter Tonerzeuger akustische
Signaltöne
zur Warnung erzeugt. Darüber
hinaus werden der Laserkopf und andere Komponenten so gesteuert,
dass sie den Laserstrahl nur einstrahlen, wenn die Dicke der postoperativen
Hornhaut gleich dem vorgegebenen Standard oder dicker als dieser
ist. Dies erlaubt den Ausschluss der Möglichkeit einer Abtragung,
wenn diese nicht durchgeführt
werden soll. Ferner kann die Verarbeitungseinheit 42 so
bereitgestellt werden, dass sie die Abtragungsdaten (den Bestrahlungsbereich des
Excimerlasers und dergleichen) so einstellt, dass sichergestellt
wird, dass die postoperative Hornhaut dicker ist als ein vorgegebener
Standard. Der Standard für
die Dicke der postoperativen Hornhaut wird mittels der Eingabeeinheit 41 festgelegt.
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Ferner
werden im Fall der Entfernung eines betroffenen Teils der Hornhaut,
wie z.B. einer Trübung
oder dergleichen, die Bestrahlungsbedingungen wie z.B. der Bestrahlungsbereich
und die Abtragungstiefe durch Betätigen der Eingabeeinheit 41 eingegeben.
Auch in diesem Fall wird der Vergleich zwischen der festgelegten
Menge der abzutragenden Hornhaut und der Dicke der Hornhaut vorgenommen. Die
Bestrahlung mit dem Laserstrahl wird auf der Basis des Ergebnisses
des Vergleichs gesteuert. Darüber
hinaus kann anstelle der Eingabe der Abtragungstiefe die Dicke der
postoperativen Hornhaut nach dem Bestätigen der präoperativen
Hornhautform, die auf der Anzeigeeinheit 43 angezeigt wird, eingegeben
werden.
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Wie
es vorstehend beschrieben worden ist, wird dann, wenn die optische
Achse des optischen Messsystems 10 und die optische Achse
des optischen Bestrahlungssystems 25 koaxial gemacht werden,
eine Lösung
für das
herkömmliche
Problem bereitgestellt, dass sich die Positionsbeziehung zwischen
dem Auge des Patienten und der Hornhautformmessvorrichtung (Topographievorrichtung)
von der Positionsbeziehung zwischen dem Auge des Patienten und der
Hornhautchirurgievorrichtung unterscheidet. Darüber hinaus liegt bezüglich des
Zustands des Auges des Patienten aufgrund des Unterschieds bei der
Position des Patienten kein Unterschied vor. Da die optische Achse
des optischen Messsystems 10 und die optische Achse des
optischen Bestrahlungssystems 25 koaxial sind, ist es einfacher,
den Bestrahlungsfleck und dergleichen zu steuern, da die zwei optischen
Achsen zusammenfallen. In dieser Ausführungsform wird bezüglich des Bestrahlungsverfahrens
der Laserstrahl mit einem kleinen kreisförmigen Querschnitt durch den
Galvanospiegel zur Abtastung gebracht. Alternativ kann ein Laserstrahl
mit einem rechteckigen Bestrahlungsquerschnitt verwendet werden
und der Laserstrahl in einer Richtung durch einen Spiegel zur Abtastung
gebracht werden, oder stattdessen kann dessen Abtastrichtung durch
eine Bilddreheinrichtung oder dergleichen gedreht werden.
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Darüber hinaus
wird auch eine Lösung
für ein
anderes Problem bereitgestellt, das mit einer herkömmlichen
Vorrichtung zusammenhängt,
bei der eine Placidoring-Projektionseinheit und eine TV-Kamera kombiniert
sind, die in einer Topographievorrichtung zum Photographieren von
dessen Hornhautreflex bereitgestellt sind, und ein optisches Laserbestrahlungssystem
und ein optisches Untersuchungssystem in einer Hornhautchirurgievorrichtung
bereitgestellt sind. Dadurch, dass die zwei optischen Achsen koaxial
gemacht werden, wird dieses Problem der größeren Komplexität und der
Vergrößerung der Vorrichtung
gelöst.
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Da
ferner die Hornhautdicke durch Messen der dreidimensionalen Formen
der vorderen und hinteren Hornhaut erhalten wird, kann eine Festlegung dahingehend
vorgenommen werden, ob mit dem Abtragen fortgefahren wird oder ob
der Chirurg gewarnt werden soll, wenn erwartet wird, dass die Dicke
der postoperativen Hornhaut geringer ist als die Dicke der postoperativen
Standard-Hornhaut. Dies schließt die
Möglichkeit
der Abtragung aus, wenn diese nicht durchgeführt werden soll.
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Ferner
können
die automatische Ausrichtung und die automatische Verfolgung durch
das optische Augapfelpositionserfassungssystem gegebenenfalls weggelassen
werden. Auch die Anzeige der Hornhautformdaten kann modifiziert
werden, so dass eine größere Vielfalt
von Daten angezeigt wird. Ferner liegen in dem optischen Hornhautform-Messsystem 10 das
optische Projektionssystem, das den Infrarotlaserstrahl, bei dem
es sich um das Messlich handelt, auf die Hornhaut E projiziert,
und das optische System, welches das reflektierte Licht von der
Hornhaut E auf den Photodetektor 23 leitet, teilweise als
eine Einheit vor.