WO2005074789A1 - Kurzkohärenz-interferometrische längenmessung am auge - Google Patents

Kurzkohärenz-interferometrische längenmessung am auge Download PDF

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WO2005074789A1
WO2005074789A1 PCT/EP2005/001164 EP2005001164W WO2005074789A1 WO 2005074789 A1 WO2005074789 A1 WO 2005074789A1 EP 2005001164 W EP2005001164 W EP 2005001164W WO 2005074789 A1 WO2005074789 A1 WO 2005074789A1
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measuring
eye
interferometer
short
coherence interferometer
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PCT/EP2005/001164
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French (fr)
Inventor
Adolf Friedrich Fercher
Original Assignee
Carl Zeiss Meditec Ag
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/102—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for optical coherence tomography [OCT]

Definitions

  • the present application relates to a measuring method of diagnostic ophthalmology, in particular measuring arrangements for measuring partial lengths of the eye in connection with cataract surgery and refractive eye surgery.
  • the measuring accuracy is therefore given by the coherence length lc of the measuring light beam, which in addition to the wavelength ⁇ mainly depends on its spectral Width ⁇ depends (strictly speaking, the shape of the spectrum also plays a role): lc ⁇ ⁇ 2 / ⁇ . (1)
  • the two object areas distanced in depth are illuminated with a double measuring beam.
  • a further measuring beam is first reflected out of the measuring beam illuminating the measuring object in front of the measuring object by means of a beam splitter and, after having gone through a detour, in which an additional refractive optics for focusing can also be arranged, is reflected back into the original measuring beam.
  • This procedure reduces the interferometer mirror scan distance to a smaller value than the distance to be measured. With fast scanning, this method can also meet the interferometric stability requirements.
  • the beam splitters 304 and 308 can be designed as polarizing beam splitters in order to avoid disturbing reflections and to optimize the beam intensities. Then, by rotating a linear polarizer 330, the division ratio of reference beam intensity to measuring beam intensity can be optimized such that an optimal signal-to-noise ratio is obtained at the photodetector 311. Furthermore, a ⁇ / 4 plate 331 can be arranged at 45 ° to the direction of polarization after the beam splitter 304 in the measuring beam 315.
  • the reflection prism 306 is mounted on a sliding table 358. Its position can be adjusted in such a way that the coherence window is at the corneal apex of the eye 323 in the configuration of the scanner plate 335 of the interferometer shown by continuous lines in FIG. 3. If the scanner plate 335 now moves - on which the 90-degree mirror 316 and the focusing optics 319 are mounted - in the direction of the interferometer axis 340 shown in broken lines, the measuring beam path in the drawing to the left of the beam splitter 304 is shortened by 2 times S. The consequence is that the coherence window shifts the distance S from the corneal apex into the eye.
  • the coherence window can now be shifted to the right by the entire optical eye length L and this distance can be delimited with the reference light using the short coherence interferences of the light reflected by the fundus 325.
  • the position of the reflection prism 306, as stated above, can be with Using the shift table 358 so that the focus for a point is approximately in the middle of the anterior chamber of the eye in the middle of the coherence window. Such an adjustment is of particular interest when it comes to precise measurements of the geometry of the anterior chamber.
  • the various intraocular sections can also be measured.
  • the light bundle 704 reflected by the mirror 706 in the direction of the optical axis 740 is focused by the focusing optics 709 into the focus 710.
  • the focus 710 is imaged by the relay optics 711 in the point 712.
  • Point 712 is located on the cornea of an eye 723, the length L of which is measured.
  • the focusing optics 709 are mounted on the scanner plate 725 by means of a holder 724.
  • 725 can be the moving carriage of a voice coil scanner - for example from the company Physik Instrumente - or an ultrasound scanning table or another corresponding device, the base plate 726 of which is fastened on the base plate 799.
  • the scanner plate 725 is periodically moved back and forth along the optical axis 740 by the distance S between the solid position 725 and the dashed position 727. If the scanner plate is in the position shown in dashed lines, then the focus of the light bundle 704 - for example in the configuration shown in FIG. 7 - is at the focal point 728 of the relay optics 711 and the light bundle 704 is a collimated light bundle 730 on the eye 723 directed. The eye focuses this bundle of light on its fundus. In the case of ametropia, a collecting or diverging auxiliary optics 739 can be placed in front of the eye 723, which compensates for the ametropia.
  • the components in these boxes form functional groups which can largely be set up separately.
  • the beam path as indicated in FIG. 8, is initially different from that of FIG. 7 in that the moving 90-degree mirror 749 belonging to the reference beam path and the focusing optics 709 generating the focus 710 in the measuring beam path are arranged side by side on the scanner plate. This eliminates the plate 708 and all the components on it can be mounted directly on the base plate 799, which not only simplifies the overall structure but also makes it more stable.
  • FIG. 10 outlines a corresponding beam path of the interferometer measuring arm.
  • the virtual focus 728 now takes the place of the real focus 728.
  • the short-coherence light source 301 for example a superluminescence diode, emits a temporally partially coherent and spatially as completely coherent light beam 302 that illuminates the beam splitter 304 through an optics 303 through the beam splitter 308.
  • the beam splitter 304 divides the light beam 302 into measuring beam 315 and reference beam 305.
  • the reference beam 305 is optically folded by a series of mirrors and reflectors: the reference beam 305 is first of all from the 90 ° mirror 1001 after passing through the dispersion compensation prisms 307 and 307 ' directed to the retroreflector mirror 1002 and from there back to the reflector mirror 1003, which further reflects the reference beam onto the 90 ° mirror 1004.
  • the optics 1013, 1002 and 1004 are mounted on a scanner plate 1335 which is movable in the direction of the interferometer axis 340 shown in broken lines.
  • the scanner plate 335 can be the moving slide of a voice coil scanner - for example from the company Physik Instrumente - or an ultrasound piezo scanning table or another corresponding device.
  • a further advantageous embodiment of the structure consists in providing additional means which allow the optical axis of the device to be oriented in relation to the optical axis of the eye or the visual axis, for example by a method as in PCT application WO 2002 / 065899 A2, the entire content of which is hereby incorporated by reference, or by means of correspondingly adjustable beam deflection elements (prisms, wedges) in the device itself.

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Abstract

Die kurzkohärenz-interferometrische Längenmessung am Auge hat 2 Probleme: Erstens fallen Messfokus und Kohärenzfenster meist nicht zusammen, zweitens benötigt der Scanvorgang entlang der Augenachse Zeit. Beides hat schlechte Signalqualität und ungenaue Messungen zur Folge. Es wird ein Kurzkohärenz-Interferometer angemeldet, in dem ein 90-Grad-Spiegel und eine Fokussieroptik gemeinsam eine periodische Hin-und-her Bewegung so ausführen, dass der von der Fokussieroptik erzeugte und mittels einer Relais-­Optik auf das Auge abgebildete Messstrahlfokus synchron mit dem Kohärenzfenster von der Cornea entlang der optischen Achse des Auges bis zur Fovea centralis bewegt wird. Weiters werden mittels mehrerer Reflektoren unterschiedliche Weglängen in den Mess- und Referenzstrahlengängen erzeugt, so dass sich der Scanvorgang auf Strecken kleiner als die optische Länge des Auges beschränkt. Eine vorteilhafte Implementierung der vorliegenden Erfindung erfolgt auf Basis faseroptischer Interferometer. Hierbei werden die erfindungsgemäss ausgestalteten Referenz- ­und Mess-Interferometerarme mit den Armen eines faseroptischen Interferometers kombiniert.

Description

Kurzkohärenz-interferometrische Längenmessung am Auge
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Messverfahren der diagnostischen Ophthalmologie, insbesondere Messanordnungen für die Messung von Teilstreckenlängen am Auge im Zusammenhang mit der Katarakt-Chirurgie und der refraktiven Augenchirurgie.
Stand der Technik: Bei der Katarakt-Chirurgie und der refraktiven Augenchirurgie wird durch geeignete Wahl der Brechkraft der zu implantierenden Intraokularlinse eine bestimmte Brechkraft des Auges erhalten oder erzielt. Hierzu ist die Messung des refraktiven Ausgangszustands des Auges und, gegebenenfalls, nach erfolgter Operation, auch die Messung des refraktiven Endzustands erforderlich. Hierzu finden Keratometer zur Messung der Hornhautkrümmung Verwendung und akustische oder optische Längenmessverfahren zur Bestimmung der axialen Teilstrecken des Auges.
Die Bestimmung der axialen Augenlänge erfolgt heute bereits sehr häufig mittels optischer Kurzkohärenz-Interferometrie, die gegenüber der bisher dominierenden Ultraschall-Methode die Vorteile der berührungsfreien und hochpräzisen Arbeitsweise hat. Bei der Kurzkohärenz- Interferometrie treten Interferenzen nur dann auf, wenn sich Objekt und Referenzspiegel bis auf die Kohärenzlänge lc im gleichen optischen Abstand vom Strahlteiler befinden, oder, anders ausgedrückt, die betreffende Objektstruktur befindet sich „im Koharenzfenster". Zur Messung der Distanzen von Objektstrukturen werden diese - bei der üblichen time-domain-Methode - durch kontrolliertes Verschieben eines Spiegels im Referenz- oder Messstrahl zeitlich hintereinander in das Kohärenzfenster gebracht. Die Messgenauigkeit ist daher durch die Kohärenzlänge lc des Messlichtbündels gegeben, welche neben der Wellenlänge λ hauptsächlich von dessen spektraler Breite Δλ abhängt (genau genommen spielt auch die Form des Spektrums eine Rolle): lc~ λ2/Δλ. (1)
Das Kohärenzfenster hat in der ophthalmologischen Kurzkohärenz-Interferometrie meist eine Länge (= lc) von einigen Mikrometern.
Im Gegensatz zu der klassischen optischen Kurzkohärenz-Interferometrie, bei der der Referenzspiegel des Interferometers die gesamte zu messende Wegstrecke abfährt oder „scannt", hat man für die ophthalmologische Augenlängenmessung spezielle Verfahren entwickelt. Diese erlauben es, trotz Distanzen am Auge bis zu etwa 30 Millimeter, diese auch an instabilen, weil lebenden Objekten, zu messen. Einer der Auswege zur Lösung dieses Problems bei der kurzkohärenz-interferometrischen Messung des Abstands von in der Tiefe separierten instabilen Strukturen ist die Verwendung des sogenannten Dual-Beam Verfahrens. Dieses Verfahren wird in der Offenlegungsschrift DE 3201801 AI beschrieben. Dabei wird die Cornea und die in der Tiefe separierte andere Augenstruktur, beispielsweise der Fundus, von einem Doppel-Messstrahl beleuchtet. Dieser duale Messstrahl wird von zwei Ausgangsstrahlen eines Michelson- Interferometers unterschiedlicher Weglängen gebildet. Mit Hilfe einer diffraktiven Linse wird dieser Messstrahl gleichzeitig auf Cornea und auf Fundus fokussiert. Das Michelson- Interferorneter wird auf die Distanz Cornea/Fundus abgestimmt. Dazu genügt eine Interferometerspiegel-Scan-Strecke von wenigen Millimetern. Dieser Abgleich wird mittels der hierbei auftretenden Interferenzen von Kurzkohärenz-Licht festgestellt. Da hiefür nur die Distanz Cornea/Fundus ausschlaggebend ist, werden interferometrische Stabilitätsanforderungen in idealer Weise erfüllt; die Messung bleibt von Bewegungen des Auges unbeeinträchtigt.
Auch bei den in der Patentanmeldung WO 01/38820A1 beschriebenen Verfahren werden die zwei in der Tiefe distanzierten Objektbereiche mit einem Doppel-Messstrahl beleuchtet. Hier wird aus dem das Messobjekt beleuchtenden Messstrahl vor dem Messobjekt zunächst ein weiterer Messstrahl mittels eines Strahlteilers ausgespiegelt und nach Durchlaufen eines Umwegs, in dem auch eine zusätzliche brechende Optik zur Fokαssierung angeordnet sein kann, wieder in den ursprünglichen Messstrahl eingespiegelt. Dieses Verfahren reduziert die Interferometerspiegel-Scan-Strecke auf einen kleineren Wert als die zu messende Wegstrecke. Bei entsprechend schnellem Scannen kann dieses Verfahren die interferometrischen Stabilitätsanforderungen ebenfalls erfüllen.
Die angeführten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß das Messlicht gleichzeitig zwei oder mehr distanzierte Objektbereiche beleuchtet. Das jeweils nicht zur Messung benutzte Licht erzeugt einen störenden Untergrund und Rauschen. Ferner ist dadurch ein Fokussieren des Messlichts auf die jeweilige Messstelle schwierig zu realisieren; insbesondere bei mehreren distanzierten Objektbereichen wird diese Problematik gravierend. Die moderne ophthalmologische Längenmessung am Auge erfordert jedoch mehr als eine Strecke zu messen, nämlich zusätzlich zur Augenlänge noch Distanzen wie die Vorderkammertiefe und die Cornea- und Augenlinsendicke.
Es ist daher die technische Aufgabe der Erfindung, Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges anzugeben, die den Messstrahl auf die jeweiligen Kohärenzfenster fokussieren und weiters die erforderlichen Interferometerspiegel-Scan-Strecken auf kleinere Strecken als die zu messende Distanz reduzieren.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Kurzkohärenz-Interferometer gelöst, in dem ein 90-Grad- Spiegel und eine Fokussieroptik gemeinsam eine periodische Hin-und-her Bewegung so ausfuhren, dass der von der Fokussieroptik erzeugte und mittels einer Relais-Optik auf das Auge abgebildete Messstrahlfokus synchron mit dem Kohärenzfenster von der Cornea entlang der optischen Achse des Auges bis zur Fovea centralis bewegt wird und weiters mittels mehrerer Reflektoren unterschiedliche Weglängen in den Mess- und Referenzstrahlengängen erzeugt werden.
Die Figur 1 erläutert zunächst die geometrische Optik des Tiefenscans am Auge: 101 ist der bewegte Fokus des Messstrahls eines Kurzkohärenz-Interferometers, der sich entlang der durch den Doppelpfeil 102 angedeuteten Strecke der Länge S bewegt. Der Fokus 101 wird mittels einer Relais-Optik 103 auf das Auge 104 abgebildet. Die kurzkohärenz-interferometrische Bedingung ist hierbei, dass für eine Bewegung des Fokus 101 um die optische Länge S = L des Auges (beim Gullstrand-Auge ist etwa gleich 33 mm), das Bild 101' des Fokus 101 die gesamte Länge des Auges 104 vom Corneascheitel 105 bis zur Fovea centralis 106 abtasten soll. Es soll also der Punkt 107 am Ende dieser Bewegung in den Punkt 106 abgebildet werden. Dies erreicht man für eine Optik der Brennweite/, wenn sich der Corneascheitel im Abstand f(f + L) h = (2)
von der Relais-Optik 103 befindet. Benutzt man beispielsweise eine Optik der Brennweite /= 33 mm, so ist für das Gullstrand-Auge b — 66 mm. Für ein gutes kurzkohärenz-interferometrisches Signal muß weiters der Messstrahl innerhalb des Kohärenzfensters auf das Objekt fokussiert werden. Die in der Figur 1 beschriebene Anordnung gewährleistet zwar, dass, wenn das Kohärenzfenster an der Cornea mit dem Fokus 101 ' zusammenfällt, es dann auch an der Fovea centralis mit dem Fokus des Messstrahls im Punkt 106 zusammenfällt, jedoch ist das auf der dazwischenliegenden Strecke nicht vollständig gewährleistet. Das sieht man, wenn man den Verlauf der Fokusposition vom Corneascheitel 201 (Figur 2) in das Innere des Auges verfolgt. Wegen der Lichtbrechung an der Cornea 211 verschiebt sich der Fokus eines auf einen Punkt 210 hinter der Cornea 211 fokussierten Lichtbündels 212 um eine geringere Strecke (t) als das Lichtbündel selbst (T) und damit das Kohärenzfenster. Der neue Fokus liegt nicht im Punkt 210 sondern bei 213, siehe Figur 2. Außerdem liegt das Kohärenzfenster nicht bei 210, sondern in der optischen Distanz nG -T , mit nG = Gruppenindex, vom Scheitel entfernt.
Dieses Auseinanderlaufen von Kohärenzfenster und Messbündelfokus ist besonders bei Messungen im vorderen Augenabschnitt von Bedeutung, weil dort Strukturen liegen (Rückfläche der Cornea, Vorder- und Rückfläche der Augenlinse), die mit hoher Präzision gemessen werden sollten. Man kann dieses Auseinanderlaufen für den vorderen Augenabschnitt dadurch minimieren, dass man die Anfangskoinzidenz von Fokus 210 und Kohärenzfenster nicht - wie üblich - für Punkte außerhalb des Auges, also beispielsweise für den Corneascheitel, sicherstellt, sondern für einen Punkt etwa in der Mitte der Vorderkammer, beispielsweise 3 mm hinter dem Scheitel. Dies wird durch entsprechende Positionierung des Reflektors für das Koharenzfenster der Cornea erreicht. Hierzu wird die Interferometer- Armlänge mittels des Justiertisches 358, 558 oder 758 eingestellt.
Eine erste erfindungsmäßige Anordnung ist in der Figur 3 dargestellt. Dort emittiert eine Kurzkohärenz-Lichtquelle 301, beispielsweise eine Superlumineszenzdiode, einen zeitlich teilkohärenten und räumlich möglichst vollständig kohärenten Lichtstrahl 302, der mittels einer Optik 303 den Strahlteiler 304 beleuchtet. Der Strahlteiler 304 teilt den Lichtstrahl 302 in Messstrahl 315 und Referenzstrahl 305. Der Referenzstrahl 305 wird von dem Referenzspiegel 306 in Richtung Strahlteiler 308 reflektiert. Er durchsetzt dabei 2 mal die zwei Dispersions- Kompensationsprismen 307 und 307'. Nach Durchlaufen des Strahlteilers 308 trifft der Referenzstrahl 305 auf die Optik 310 und wird von dieser auf den Photodetektor 311 fokussiert. Der vom Strahlteiler 304 (in der Zeichnung nach links) reflektierte Messstrahl 315 wird von dem 90-Grad-Spiegel 316 um 90° aus seiner ursprünglichen Richtung reflektiert und trifft auf den Reflektorspiegel 317, der hier als verspiegelte Rückfläche einer Planplatte 318 ausgebildet ist. Es versteht sich von selbst, dass hier auch andere Spiegel verwendet werden können, beispielsweise Oberflächenspiegel mit der Reflektorseite dem eintreffenden Strahl zugewandt. Der reflektierte Messstrahl 315' wird von dem 90-Grad-Spiegel 316 wiederum auf den Strahlteiler 304 gerichtet, durchläuft diesen sowohl als auch den Strahlteiler 308 geradlinig und wird von der Fokussieroptik 319 - als Messstrahl 334 - in den Fokus 320 fokussiert. Der Fokus 320 befindet sich - wie beispielsweise in der Figur 3 gezeichnet - in der doppelten gegenstandseitigen Brennweite der Relais-Optik 321. Die Relais-Optik 321 bildet den Fokus 320 auf das Auge 323 ab. Der Fokus 320 wird - wie beispielsweise in der Figur 3 gezeichnet — in der doppelten bildseitigen Brennweite der Relais-Optik 321 in den Punkt 322 abgebildet. Der Punkt 322 befindet sich auf der Cornea eines Auges 323, dessen Länge L gemessen wird.
Die Strahlteiler 304 und 308 können zur Vermeidung von störenden Reflexionen und zur Optimierung der Strahlintensitäten als polarisierende Strahlteiler ausgebildet werden. Dann kann man durch Drehen eines Linearpolarisators 330 das Teilungsverhältnis Referenzstrahlintensität zu Messstrahlintensität so optimieren, dass man am Photodetektor 311 optimales Signal-zuRausch-Verhältnis erhält. Ferner kann man nach dem Strahlteiler 304 im Messstrahl 315 eine λ/4-Platte 331 unter 45° zur Polarisationsrichtung anordnen. Dann wird der Reflektor 317 von einem zirkulär polarisiertem Lichtbündel 315 beleuchtet, welches nach Reflexion als Lichtbündel 315' gegenläufig zirkulär polarisiert ist und nach einem weiteren Durchsetzen der λ/4-Platte 331 wieder linear polarisiert wird und zwar orthogonal zur ursprünglichen Polarisationsrichtung. Dieser Strahl 332 durchsetzt daher die polarisierenden Strahlteiler 304 und 308 ohne Reflexionsverluste und trifft auf eine weitere λ/4-Platte 333, unter 45° angeordnet. Hier wird der Messstrahl 334 wiederum zirkulär polarisiert und von der Fokussieroptik 319 in den Fokus 320 und weiter von der Relais-Optik 321 in den Fokus 322 fokussiert. Der Corneascheitel reflektiert das Lichtbündel 324, nunmehr entgegengesetzt zirkulär polarisiert. Dieses zurück laufende Messlichtbündel 324 wird von der λ/4-Platte 333 wiederum linear, orthogonal zu der Polarisationsrichtung des Bündels 332, polarisiert und vom polarisierenden Strahlteiler 308 daher zu 100 % in Richtung Optik 310 reflektiert und von dieser am Photodetektor 311 fokussiert. Auf diese Weise werden im Messstrahl Leistungsverluste weitgehend vermieden.
Der linear polarisierte Referenzstrahl 305 durchsetzt nach der Reflexion am Referenz- Reflexionsprisma 306 die Dispersions-Kompensatoren 307 und 307' und den Strahlteiler 3O8 und wird ebenfalls von der Optik 310 am Photodetektor 311 fokussiert. Mit dem Linearpolarisator 326 kann die Größe der aus Mess- und Referenzstrahl miteinander interferierenden Komponenten eingestellt werden. 326 wird so orientiert, dass am Photodetektor 311 optimales Signal-zuRausch-Verhältnis auftritt.
Das beschriebene Kurzkohärenz-Interferometer ist auf einer Platte 300 aufgebaut. 90-Grad- Spiegel 316 und Fokussieroptik 319 befinden sich auf einer in Richtung der strichpunktiert gezeichneten Interferometerachse 340 um die Strecke S beweglichen Scannerplatte 335 (335'). Die Scannerplatte 335 kann der bewegte Schlitten eines Voice Coil Scanners - beispielsweise der Firma Physik Instrumente - oder eines Ultraschall-Scanningtisches oder einer anderen entsprechenden Vorrichtung sein, dessen Fußplatte 356 auf der Grundplatte 300 befestigt ist. Hingegen befinden sich die Komponenten 301, 302, 303, 304, 331, 308, 333, 326, 310, und 311 auf einer fest mit der Grundplatte 300 verbundenen Trägerplatte 357, die die Scannerplatte 335 überbrückt.
Das Reflexionsprisma 306 ist auf einem Verschiebetisch 358 montiert. Seine Position kann so abgestimmt werden, dass sich das Kohärenzfenster bei der in der Figur 3 durch zusammenhängende Linien dargestellten Konfiguration der Scannerplatte 335 des Interferometers am Corneascheitel des Auges 323 befindet. Bewegt sich nun die Scannerplatte 335 - auf dieser sind der 90-Grad-Spiegel 316 und die Fokussieroptik 319 montiert - in Richtung der strichpunktiert gezeichneten Interferometerachse 340 um die Strecke S, dann verkürzt sich der Messstrahlengang in der Zeichnung links vom Strahlteiler 304 um 2 mal S. Die Folge ist, dass sich das Kohärenzfenster um die Strecke S vom Corneascheitel in das Auge verschiebt. Um die Augenlänge zu messen, kann man nun das Kohärenzfenster um die gesamte optische Augenlänge L nach rechts verschieben und diese Strecke anhand der dann auftretenden Kurzkohärenz-Interferenzen des vom Fundus 325 reflektierten Lichts mit dem Referenzlichit abgrenzen. Alternativ kann die Position des Reflexionsprismas 306, wie oben ausgeführt, mit Hilfe des Verschiebetisches 358 so abgestimmt werden, dass der Fokus für einen Punkt etwa in der Mitte der Vorderkammer des Auges in der Mitte des Kohärenzfensters liegt. Eine solche Justierung ist besonders dann von Interesse, wenn es um präzise Messungen der Vorderkamrnergeometrie geht.
Die Genauigkeit kurzkohärenz-interferometrischer Messungen wird durch Dispersion in den Interferometerarmen beeinträchtigt. Zur Erzielung der maximal möglichen Genauigkeit, die etwa von der Größe der Kohärenzlänge lc ist, muß die Dispersion in den beiden Interferometerarmen möglichst gleich groß sein - man spricht dann von „Dispersionskompensation". Die durch die Interferometerbauteile bedingte Dispersion kann durch entsprechend gewählte Dicken der Spiegelplatte 318 oder durch zusätzliche Planplatten (350, 350') erreicht werden. Die objektabhängige Dispersion kann durch gegenseitiges Verschieben (Doppelpfeile 351 und 351 ') zweier Keilplatten (307, 307') im Referenzarm kompensiert werden.
Zur Beobachtung der Position des Probandenauges 323 relativ zum Messstrahl kann im Messstrahl ein teildurchlässiger Spiegel 362 angeordnet werden. Diese Beobachtung kann direkt (363), mit Hilfe eines Okulars 364 oder mit Hilfe einer Fernsehkamera 365 erfolgen. Hierzu kann es sinnvoll sein, das Probandenauge 323 zusätzlich mit einer inkohärenten Lichtquelle 366 zu beleuchten. Zur präzisen Positionierung des Probandenauges auf der Interferometerachse 340 kann auch das Bild 370 einer Strichplatte 371 benutzt werden, welches über einen teildurchlässigen Spiegel 372 auf die Probanden-Cornea gespiegelt wird.
Die soweit beschriebenen Verfahren haben den Nachteil, dass die Scannerplatte 335 um die gesamte Augenlänge L verschoben werden uss, was zeitaufwendig ist.
In einer weiteren Ausformung der Erfindung wird nun vor dem Reflektor 317 ein weiterer Reflektor 517 angeordnet, wie in der Figur 4 dargestellt. Dieser Planspiegel befindet sich von dem Reflektor 317 in einem bekannten Abstand D. An diesem Spiegel wird bereits ein Teil des Messlichtstrahls 315 reflektiert. Dieser Teil des Messlichtstrahls 315' hat gegenüber dem am Reflektor 317 reflektierten Messlicht bereits ein um die optische Länge D am Auge nach, rechts versetztes Kohärenzfenster. Hat man das Interferometer so justiert, dass das vom („Cornea- assoziierten") Reflektor 317 reflektierte Messlicht nach Reflexion an der Cornea Kurzkohärenz- Interferenzen mit dem Referenzlicht erzeugt, dann genügt bereits eine Verschiebung der Scannerplatte 335 um die Strecke S = L -D um Kurzkohärenz-Interferenzen des vom („Fundusassoziierten") Reflektor 517 auf den Augenfundus gerichteten und dort reflektierten Lichtbündels mit dem Referenzlicht auftreten zu lassen. Aus der so kurzkohärenz-interferometrisch gemessenen Strecke L - D und der bekannten Strecke D erhält man die Augenlänge L. Der Abstand des Corneascheitels von der Relais-Optik 321 muß nun
b = f + f (3) L-D betragen.
Die im Zusammenhang mit der Anordnung nach Figur 3 beschriebenen Modifizierungen zur Vermeidung von störenden Reflexionen, zur Dispersionskompensation und zur Beobachtung der Position des Probandenauges lassen sich auch in dem Strahlengang nach Figur 4 sinngemäß realisieren. Man kann ferner die Position des Reflektors 317 und das Dachkantprisma 306 mit Hilfe der Verschiebetische 558 und 358 durch axiales Verschieben (Doppelpfeile 559) so auf die aktuellen Teilstreckenlängen des Auges abstimmen, dass der erforderliche mechanische Scanvorgang durch die Scannerplatte 335 des Kurzkohärenz-Interferometers auf wenige Millimeter reduziert wird. Dadurch wird der Messvorgang am Auge nicht nur erheblich beschleunigt, sondern auch der Einsatz billigerer Scanner ermöglicht.
Weiters können neben der Augenlänge auch die verschiedenen intraokulären Teilstrecken gemessen werden. Hierzu kann man weitere Reflektoren anordnen, die in der Tiefe gestaffelt sind; beispielsweise einen Reflektor 519 so, daß dessen Position etwa der Position der Linsenvorderfläche entspricht. Dann kann man anhand der entsprechenden Kurzkohärenz- Interferenzen auch den Abstand Cornea-Augenlinse messen.
Die Trägerplatten der Reflektoren (318, 518, 519) können in ihrer Dicke der erforderlichen Dispersions-Kompensation entsprechend angepasst werden.
In den bisher beschriebenen Anordnungen hat man immer noch alle zu den verschiedenen Objekttiefen gehörigen Messstrahlen gleichzeitig am Photodetektor, weil die Reflektoren 517 und 519 teildurchlässig sein müssen. Das vermindert die Signalqualität und kann zu Signalverwechslungen fuhren. Die nachfolgend beschriebene weitere Ausformung der erfindungsgemäßen Anordnung vermeidet diese Probleme.
In der Anordnung nach Figur 5 trifft der von dem 90-Grad-Spiegel 316 um 90° aus seiner ursprünglichen Richtung reflektierte Messstrahl 315 je nach Position der Scannerplatte 335 auf mehrere nicht nur in der Tiefe, sondern auch seitlich gestaffelte Reflektoren 617 (mit Platte 618) und 619 (mit Platte 620). Das hat zur Folge, dass jeweils nur ein einziger Messstrahl an der kurzkohärenz-interferometrischen Messung teilnimmt. Hier können alle Reflektoren voll verspiegelt ausgeführt sein. Alle in der Tiefe separierten Messungen werden nun optisch getrennt ausgeführt. Auch hier braucht die Scannerplatte 335 zur Messung der Augenlänge L nur eine Distanz von etwa S = L -D bewegt zu werden. Auch hier muß der Abstand des Comeascheitels
von der Relais-Optik 321 gleich b = f λ — - f — betragen.
Die Figur 6 skizziert einen vereinfachten Interferometeraufbau. Hier sind 90-Grad-Spiegel 316 und Fokussieroptik 319 nebeneinander auf der Scannerplatte 335 montiert, die sich in Richtung der optischen Achse 340 periodisch zwischen der durchgezogen gezeichneten Position 335 und der gestrichelt gezeichneten Position 355' hin und her bewegt (Doppelpfeil 560). Die übrigen Bezeichnungen entsprechen denen der vorhergehenden Figuren. Hier erübrigt sich die Trägerplatte 357.
Auch alle anderen im Zusammenhang mit den Figuren 3, 4 und 5 erläuterten Vorrichtungen, wie beispielsweise die Vermeidung von störenden Reflexionen durch polarisationsoptische Massnahmen und die Dispersionskompensation sind für die Anordnung nach Figur 6 ausführbar. Bei Fehlsichtigkeit kann dem Auge 323 eine sammelnde oder zerstreuende Hilfsoptik 339 vorgesetzt werden, welche die Fehlsichtigkeit kompensiert.
Faseroptische Implementierungen der erfindungsgemäßen Anordnungen. Eine vorteilhafte Implementierung der vorliegenden Erfindung erfolgt auf Basis faseroptischer Interferometer. Erffndungsgemäß ausgestaltete Referenz- und Mess-Interferometerarme werden mit den Armen eines faseroptischen Michelson-Interferometers kombiniert. Es ergeben sich Vorteile, weil die zentrale Interferometerstruktur mit den faseroptischen Strahlteilern kompakt, robust gegenüber Erschütterungen und betriebssicher ist. Es sei daraufhingewiesen, dass es verschiedene Arten gibt, das faseroptische Michelson-Interferometer insbesondere auf der Detektorseite auszugestalten. In Figur 7 ist (in dem strichpunktierten Kasten 777) ein faseroptisches Interferometer mit dem Stand der Technik entsprechender „Balanced Detection" skizziert. „Balanced Detection" kompensiert das Modenrauschen der hier erforderlichen breitbandigen Lichtquellen, was einen Signal-zu-Rauschen Gewinn von bis zu 20 dB ermöglicht. Die Erfindung betrifft hier nicht diese faseroptischen Interferometer und die zugehörige Signalverarbeitung. Es können auch andere faseroptische Interferometerstrukturen benutzt werden, beispielsweise auch solche, die faseroptische Zirkulatoren verwenden. Vielmehr betrifft die Erfindung die optomechanische Struktur und Implementierung der an die Faserinterferometer- Ausgänge 703 und 743 angekoppelten optischen Strahlengänge. Es können die Ausgänge 703 und 743 verschiedener faseroptischer Interferometer benutzt werden. Auch kann die Signalverarbeitung unterschiedlich erfolgen. So kann beispielsweise das elektrische Ausgangssignal den direkten Zeitverlauf des Interferenzterms wiedergeben oder es kann demoduliert werden, so dass nur die Einhüllende am Ausgang erscheint.
Der Kern des abgebildeten faseroptischen Michelson-Interferometers wird von einem Faserkoppler 700 gebildet, der das von der Kurzkohäreirz-Lichtquelle 760 kommende Licht auf iterferometer-Messarm 701 und Interferometer-Referenzarm 702 aufteilt. Das bei 703 aus der Faser austretende Lichtbündel 704 wird von der Optik 705 eines Faser-Kollimators kollimiert und von dem Spiegel 706 in Richtung optischer Achse 740 des Kurzkohärenz-rnterferometers gerichtet. Der Reflektor 706 ist zur leichteren Justierbarkeit in einer um zwei in seiner Spiegelebene liegende Achsen drehbaren Halterung 707 montiert. Die Halterung 707 ist fest auf der Platte 708 montiert, die ihrerseits fest mit der Grundplatte 799 verbunden ist und die Scannerplatte 725 überbrückt. Das vom Spiegel 706 in Richtung der optischen Achse 740 reflektierte Lichtbündel 704 wird von der Fokussieroptik 709 in den Fokus 710 fokussiert. Der Fokus 710 wird von der Relais-Optik 711 in den Punkt 712 abgebildet. Der Punkt 712 befindet sich auf der Cornea eines Auges 723, dessen Länge L gemessen wird. Die Fokussieroptik 709 ist mittels einer Halterung 724 auf der Scannerplatte 725 montiert. 725 kann der bewegte Schlitten eines Voice Coil Scanners - beispielsweise der Firma Physik Instrumente - oder eines Ultraschall-Scanningtisches oder einer anderen entsprechenden Vorrichtung sein, dessen Fußplatte 726 auf der Grundplatte 799 befestigt ist. Während der Messung wird die Scannerplatte 725 entlang der optischen Achse 740 um die Strecke S zwischen der durchgezogen gezeichneten Position 725 und der gestrichelt gezeichneten Position 727 periodisch hin und her bewegt. Befindet sich die Scannerplatte in der gestrichelt gezeichneten Position, dann befindet sich der Fokus des Lichtbündels 704 - beispielsweise in der in Figur 7 dargestellten Konfiguration - im Brennpunkt 728 der Relais-Optik 711 und das Lichtbündel 704 wird als parallel kollimiertes Lichtbündel 730 auf das Auge 723 gerichtet. Das Auge fokussiert dieses Lichtbündel auf seinen Fundus. Bei Fehlsichtigkeit kann dem Auge 723 eine sammelnde oder zerstreuende Hilfsoptik 739 vorgesetzt werden, welche die Fehlsichtigkeit kompensiert.
Das bei 743 aus der Lichtleitfaser 702 austretende Referenzlichtbündel 744 wird von der Optik 745 eines Faser-Kollimators kollimiert und nach Durchlaufen einer beispielsweise aus zwei Keilplatten (746, 746') bestehenden Dispersionskompensations- Vorrichtung von dem Dachkantspiegel 747 auf den 90-Grad- Spiegel 748 und von diesem in Richtung optischer Achse 740 des Kurzkohärenz-Interferometers gerichtet. Das Lichtbündel 744 trifft dort auf den bewegten 90-Grad-Spiegel 749, der das Lichtbündel 744 auf den Reflektor 750 richtet. Das Referenzlichtbündel 744 wird von diesem Spiegel in sich selbst reflektiert und nimmt seinen Weg zurück bis in die Lichtfaser 702.
Wenn sich die Scannerplatte 725 entlang der optischen Achse 740 in Richtung auf die gestrichelt gezeichnete Position hin bewegt, wird das Referenzlichtbündel 744 von dem 90-Grad- Spiegel 749 hintereinander auf die Reflektoren 750, 751 und 752 gerichtet. Es können hier noch weitere Reflektoren in der Tiefe und seitlich gestaffelt angeordnet werden. Außerdem können hier auch Planplatten 753 zur Dispersions-Kompensation angebracht werden. So werden Referenzlicht- Wegstrecken unterschiedlicher Längen realisiert, beispeisweise um - neben der Position von Fundus und Corneascheitel - Positionen von weiteren Strukturen wie der inneren Corneafläche, der Linsenvorderfläche und der Linsenrückfläche zu messen. In der Figur 7 ist beispielsweise der Fall skizziert, bei dem der Abstand zwischen den (Cornea- und Fundus-assoziierten) Reflektoren 750 und 752 gleich der Strecke D ist. Wie schon im Zusammenhang mit der Anordnung nach Figur 4 beschrieben, verkleinert sich so die von der Scannerplatte 725 zur Augenlängenmessung zurückzulegende Strecke umD. Zur Messung der Länge L eines Auges, bedarf es nur einer Bewegung um die Strecke S -L -D. Tatsächlich könnte man diese Strecke sogar fast Null machen: man brauchte die Scannerplatte 725 ja eigentlich nur um die Kohärenzlänge lc bewegen - um die Interferenz nachzuweisen. Wegen der aber doch recht großen Streuung tatsächlicher Augenlängen wird man die Scannerplatte 725 um eine Strecke von etwa dieser Streuung, also um einige (x) Millimeter, bewegen müssen. Jedenfalls kann die ansonsten doch recht lange zu scannende Strecke L auf wenige Millimeter reduziert werden. Entsprechend breit müssen die Reflektoren 750, 751, 752 sein: nämlich gleich der Breite des Strahls 744 plus x Millimeter. Eine weitere Anpassung ist durch die Justierung der Referenzstrahllänge mittels des Reflexionsprismas 747 möglich, das auf einer Verstellvorrichtung 758 montiert ist, die in die Richtungen des Doppelpfeils 754 verschiebbar ist.
Wie oben angedeutet, ist erfmdungsgemäß vorgesehen, dass das Messlichtbündel 704 in den Positionen 725 und 727 der Scannerplatte einmal auf die Cornea fokussiert wird und einmal am Fundus. Damit bei einer Verschiebung der Scannerplatte 725 um die Strecke S = L—D der Messstrahl 704 einmal an der Cornea (durchgezogen gezeichnete Scannerplatten-Position) und einmal am anderen Ende der Bewegung (gestrichelt gezeichnete Scannerplatten-Position) fokussiert wird muß, wie schon im Zusammenhang mit der Figur 3 erläutert, die Distanz des
Scheitels der Vorderfläche der Cornea von der Relais-Optik 711 gleich b = f\ \ Λ — - — sein;
/ ist die Brennweite der Relais-Optik 711. Falls sich das Kohärenzfenster anfangs (Scannerplatten-Position 725) an der Cornea befindet, wird es sich am Schluß der Verschiebung der Scannerplatte (Scanne latten-Position 727) am Fundus befinden. Ist beispielsweise S =f , dann ist b = 2f ; für eine Brennweite der Relais-Optik 711 von / = 50mm erhält man b = 100mm .
Es sei erwähnt, dass man den tatsächlichen mechanischen Scanbereich der Scannerplatte 725 etwas größer als S wählen wird, beispielsweise um im eigentlichen Messbereich eine annähernd konstante Geschwindigkeit zu realisieren, was die nachfolgende elektronische Signalverarbeitung erleichtert.
Ferner kann die Position des Reflexionsprismas 747 mit Hilfe des Verschiebetisches 758 so abgestimmt werden, dass der Fokus des Messstrahls am Auge für einen Punkt etwa in der Mitte der Vorderkammer auch in der Mitte des Kohärenzfensters liegt. Eine solche Justierung ist besonders dann von Interesse, wenn es um präzise Messungen der Vorderkammergeometrie geht.
Auch hier können mittels eines weiteren Reflektors 751, wie schon im Zusammenhang mit dem Reflektor 519 in der Figur 4 erläutert, beispielsweise die Vorderkammertiefe oder andere Teilstrecken des Auges gemessen werden.
Als Kurzkohärenz-Lichtquelle 760 kann eine mit einer "Pig-Tail" Faser ausgestattete Superlumineszenzdiode oder eine andere Kurzkohärenz-Lichtquelle verwendet werden, wobei die Strahlung letzterer in die Lichtleitfaser 761 mittels dem Stand der Technik entsprechender Koppler einzukoppeln ist. Bei Verwendung einer Pig-Tail Superlumineszenzdiode kann die Strahlung aus dem Pig-Tail direkt in den ersten Faserkoppler 762 eingekoppelt werden. Dieser koppelt die Lichtwelle in die Faser 763, die die Lichtwelle im 50:50 Koppler (3dB-Koppler) 700 auf Messfaser 701 und Referenzlichtfaser 702 verteilt. Faserschleifen-Polarisations-Controller 765 können zur Einstellung des Polarisationszustands in den zwei Interferometerarmen verwendet werden. Die elektrischen Ausgänge 770 und 771 der beiden Photodetektoren 772 und 773 werden an die Eingänge eines Differentialverstärkers 774 gelegt, dessen Ausgangssignal beispielsweise bandpassgefiltert und demoduliert wird.
Zur Beobachtung der Position des Probandenauges 723 relativ zum Messstrahl kann - wie schon im Zusammenhang mit der Anordnung nach Figur 3 beschrieben - auch hier im Messstrahl ein teildurchlässiger Spiegel 362 angeordnet werden. Die Beobachtung kann dann direkt (363), mit Hilfe eines Okulars 364 oder mit Hilfe einer Fernsehkamera 365 erfolgen. Es kann auch hier sinnvoll sein, das Probandenauge 323 zusätzlich mit einer inkohärenten Lichtquelle 366 zu beleuchten. Ferner kann auch hier zur präzisen Positionierung des Probandenauges auf der Interferometerachse 740 das Bild 370 einer Strichplatte 371 benutzt werden, welches über einen teildurchlässigen Spiegel 372 auf die Probanden-Cornea gespiegelt wird. In der Figur 7 sind noch 3 weitere Kästen (gestrichelt) eingezeichnet: 778, 779 und 780. Die in diesen Kästen befindlichen Bauteile bilden Funktionsgruppen, die weitgehend separat aufgestellt werden können. Der Strahlengang, wie in der Figur 8 angegeben, ist zunächst gegenüber jenem der Figur 7 dadurch verschieden, dass der zum Referenzstrahlengang gehörende bewegte 90- Grad- Spiegel 749 und die den Fokus 710 im Messstrahlengang erzeugende Fokussieroptik 709 auf der Scannerplatte nebeneinander angeordnet sind. Damit entfällt die Platte 708 und alle auf ihr befindlichen Komponenten können direkt auf der Grundplatte 799 montiert werden, was den Aufbau nicht nur insgesamt vereinfacht sondern auch stabiler macht.
Schließlich ist in der Figur 9 ein weiterer erfindungsgemäßer Strahlengang angegeben, bei dem der bewegte 90-Grad-Spiegel 749 des Interferometer-Referenzarms und die bewegte Fokussieroptik 709 des Interferometer-Messarms auf separaten Scannerplatte 925 und 925' montiert sind. Diese separaten Scannerplatten können elektrisch synchronisiert werden. Sie können jedoch auch mit unterschiedlichen Scan-Strecken betrieben werden. Es muß lediglich sichergestellt werden, dass S ≥L-D und die Distanz des Scheitels der Vorderfläche der Cornea
von der Relais-Optik 711 gleich b = f ( lH f λ ist, mit der Brennweite / der Relais-Optik V L-DJ 711. Über die geeignete Wahl der Brennweite der Relais-Optik 711 kann das ophthalmolgische Kurzkohärenz-Interferometer - bei sonst unveränderten Parametern - leicht an andere ophthalmologische Einrichtungen und Messvorrichtungen angebaut werden. Anstelle des hier dargestellten Interferometer-Referenzarms kann als Referenzarm auch eine sogenannte „Rapid Scan Optical Delay Line", wie in K. F. Kwong, et al.: 400-Hz mechanical scanning optical delay line, Optics Letters 18 (1993) pp. 558-560, beschrieben, mit dem Interferometer- Meßarm nach Figur 9 kombiniert werden.
Die im Zusammenhang mit der Anordnung nach Figur 3 beschriebenen Modifizierungen zur Vermeidung von störenden Reflexionen, zur Dispersionskompensation und zur Beobachtung der Position des Probandenauges lassen sich auch in dem Strahlengang nach Figur 7, 8 und 9 sinngemäß realisieren. Man kann ferner die Position des Reflektors 752 und das Dachkantprisma 747 mit Hilfe der Verschiebetische 758 durch axiales Verschieben (Doppelpfeile 754) so auf die aktuellen Teilstreckenlängen des Auges abstimmen, dass der erforderliche mechanische Scanvorgang des Kurzkohärenz-Interferometers auf wenige Millimeter reduziert wird. Dadurch wird der Messvorgang am Auge nicht nur erheblich beschleunigt, sondern auch der Einsatz billigerer Scanner ermöglicht.
Schließlich sei auch noch bemerkt, dass als Fokussieroptik (103, 319, 709) auch eine Zerstreuungslinse (709') verwendet werden kann. Die Figur 10 skizziert einen entsprechenden Strahlengang des Interferometer-Meßarms. An die Stelle des reellen Fokus 728 tritt nun der virtuelle Fokus 728.
Eine weitere erfindungsmäßige Anordnung ist in der Figur 11 dargestellt. Diese Anordnung erlaubt es, durch Faltung des Referenzstrahls Scanner mit kleinerem Scan-Hub zu verwenden. In der gezeichneten Anordnung läuft der Referenzstrahl 3 -mal zwischen den Reflektoren 1001, 1002, 1003 und 1004 hin und her. So ergibt sich eine Verkleinerung des Scannerhubs um den Faktor 3. Mit noch mehr Reflektoren kann eine noch weitere Verkürzung des erforderlichen Scan-Hubs erreicht werden.
Die Kurzkohärenz-Lichtquelle 301, beispielsweise eine Superlumineszenzdiode, emittiert einen zeitlich teilkohärenten und räumlich möglichst vollständig kohärenten Lichtstrahl 302, der mittels einer Optik 303 durch den Strahlteiler 308 hindurch den Strahlteiler 304 beleuchtet. Der Strahlteiler 304 teilt den Lichtstrahl 302 in Messstrahl 315 und Referenzstrahl 305. Der Referenzstrahl 305 wird von einer Reihe von Spiegeln und Reflektoren optisch gefaltet: Der Referenzstrahl 305 wird zunächst von dem 90°-Spiegel 1001 nach Durchlaufen der Dispersions- Kompensationsprismen 307 und 307' auf den Retroreflektorspiegel 1002 und von diesem zurück auf den Reflektorspiegel 1003 gerichtet, der den Referenzstrahl weiters auf den 90°-Spiegel 1004 reflektiert. Der 90°-Spiegel 1004 richtet den Referenzstrahl 305 schließlich auf den Referenzspiegel 1005 mit der Spiegelfläche 1006. Der dort reflektierte Referenzstrahl läuft durch die optische Faltung zurück und wird von dem Strahlteiler 308 und der Optik 310 auf den Photodetektor 311 gerichtet.
Der vom Strahlteiler 304 (in der Zeichnung nach rechts) transmittierte Messstrahl 315 wird von dem Retroreflektor 1010 über die 90-Grad- Spiegel 1011 und 1012 auf die Fokussieroptik 1013 und von dieser in den Fokus 320 fokussiert. Die Relais-Optik 321 bildet den Fokus 320 auf das Auge 323 den Punkt 322 ab. Der Punkt 322 befindet sich auf der Cornea des Auges 323, dessen Länge beispielsweise gemessen wird.
Die Optiken 1013, 1002 und 1004 sind auf einer in Richtung der strichpunktiert gezeichneten Interferometerachse 340 beweglichen Scannerplatte 1335 montiert. Die Scannerplattel335 kann der bewegte Schlitten eines Voice Coil Scanners - beispielsweise der Firma Physik Instrumente - oder eines Ultraschall-Piezo-Scanningtisches oder einer anderen entsprechenden Vorrichtung sein.
Weiters ist hier ein Hilfslaser 1014 für Justierzwecke, beispielsweise eine Helium-Neon-Laser, angeordnet, dessen Strahl 1015 über den Strahlteiler 304 eingespiegelt wird. Die Planplatte 1016 dient zur Dispersionskompensation für Messungen in der Tiefe des Auges 323.
Für alle Anordnungen kann auch die Ausgestaltung in einer Dualbeamanordnung verwendet werden, mit dem bekannten Vorteil, die Augenbewegungen des Probanden entsprechend kompensieren zu können.
Die Dispersionskompensation kann wie am Beispiel in Figur 12 dargestellt auch durch eine Keiloder Prismenanordnung 746, die abhängig von der Verschiebeposition des Scanningtisch.es durchlaufen wird, ausgeführt werden. Die dabei auftretenden Strahlablenkungen (nicht dargestellt) sind bei der Ausrichtung der übrigen Bauelemente (z.B. Referenzspiegel) zu berücksichtigen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Aufbaus besteht darin, zusätzliche Mittel vorzusehen, die es erlauben die gezielte Ausrichtung der optischen Achse der Vorrichtung gegenüber der optischen Achse des Auges bzw. der Sehachse vornehmen zu können, beispielsweise durch ein Verfahren wie in der PCT- Anmeldung WO 2002/065899 A2, auf deren gesamten Inhalt hiermit Bezug genommen wird, beschrieben oder durch entsprechend verstellbare Strahlablenkelemente (Prismen, Keile) in der Vorrichtung selbst.

Claims

Patentansprüche
1. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung von Teilstrecken des Auges, das den Messstrahl auf das jeweilige zugeordnete Kohärenzfenster fokussiert und / oder die erforderlichen Interferometerspiegel-Scan-Strecken auf kleinere Strecken als die zu messenden Distanzen reduziert, dadurch gekennzeichnet, dass im Kurzkohärenz- Interferometer mindestens ein Umlenkelement (z.B. Spiegel, Prisma) mit einem Umlenkwinkel α (316, 749) und Elemente einer Fokussieroptik (319, 709) eine periodische Hin-und-her Bewegung (Doppelpfeil 560) so ausführen, dass der von der Fokussieroptik erzeugte und mittels einer Relais-Optik (103, 321, 711) auf das Auge abgebildete Messstrahlfokus (101 ', 322, 712) synchron mit dem Kohärenzfenster von der Cornea entlang der optischen Achse des Auges bis zur Retina (z.B. Fovea centralis) und zurück bewegt wird.
2. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Umlenkelement während seiner Bewegung den Mess- oder Referenzstrahl vorzugsweise sequentiell auf eine Reihe von in der Tiefe und / oder seitlich gestaffelten Reflektoren richtet.
3. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Tiefe und seitlich gestaffelten Reflektoren in ihrer Position einstellbar sind und/oder die Positionierung adaptiv nach vorab ermittelten Sollpositionen der Augengrenzflächen erfolgt
4. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Umlenkelement (316, 749) und die Fokussieroptik (319, 709, 709') auf einem periodisch hin und her bewegten Tisch einer Scanningvorrichtung in Bewegungsrichtung hintereinander und/oder nebeneinander angebracht sind.
5. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Umlenkelement (316, 749) und die Fokussieroptik (319, 709, 709') auf dem periodisch hin und her bewegten Tisch einer Scanningvorrichtung unter einem beliebigen Winkel zur Bewegungsrichtung hintereinander und/oder nebeneinander angebracht sind.
6. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Fokussieroptik (319, 709, 709') erzeugte Messstrahlfokus (101, 320, 710, 710') von einer Relais-Optik (321, 711) auf das Auge abgebildet wird, wobei der Corneascheitel genau oder annähernd im
Abstand b = f\ 1+ — - — von der Relais-Optik angeordnet wird, mit / = Brennweite der Relaisoptik, L = optische Länge des Auges, D = Abstand der zu Cornea (317, 617, 750) und Fovea centralis (517, 619, 752) gehörenden Reflektoren.
7. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Fokussieroptik (319, 709, 709') erzeugte Messstrahlfokus (320, 710, 710') um eine Strecke etwas größer als L-D (L = optische Länge des Auges; D = Distanz der zu Cornea und Fovea centralis gehörenden Reflektoren) periodisch hin und her bewegt wird.
8. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspaltung in die interferometrischen Mess- und Referenzarme (701, 702) des Kurzkohärenz- Interferometers mittels eines oder mehrerer faseroptischer Koppler (700) erfolgt.
9. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Umlenkelement (316, 749) und Elemente der Fokussieroptik (319, 709, 709') aufgetrennten periodisch hin und her bewegten Scanningvorrichtungen in Bewegungsrichtung oder unter einem Winkel hierzu nebeneinander montiert sind.
10. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Umlenkelement (316, 749) und Elemente der Fokussieroptik (319, 709, 709') auf getrennten periodisch hin und her bewegten Scanningvorrichtungen montiert sind und die Bewegungen der zwei Scanningvorrichtungen elektronisch synchronisiert werden, oder die Bewegungen relativ zueinander funktionell modifiziert werden können
11. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scanningvorrichtung (355 mit 356, 725 mit 726, sowie 925 und 925' mit 926 und 926') vorzugsweise ein Schrittmotor- oder Piezomotor-gesteuerter Scanningtisch, ein Voice Coil Scanner oder ein Ultraschall-Piezo- Scanningtisch ist.
12. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fokussieroptik (319, 709) eine Sammellinse, eine Zerstreuungslinse (709') oder ein optisches System aus mehreren, festen oder variablen Elementen verwendet wird.
13. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Referenz- oder Messarm auch eine sogenannte „Rapid Scan Optical Delay Line" oder ein anderer Weglängenmodulator mit dem Interferometer- verwendet werden.
14. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit zusätzlichen Mitteln zur Verstellung eines optischen Elementes im Strahlengang, z.B. mittels eines Spiegels (306, 747) die Anfangskoinzidenz von Meßfokus und Kohärenzfenster etwa in die Mitte der Vorderkammer des Auges oder an eine andere beliebige Stelle gelegt wird.
15. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scan-Hub durch optische Faltung des Referenz- und /oder Messstrahlengangs verkleinert wird.
16. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dispersionskompensation automatisch erfolgt, indem im Referenzstrahlengang parallel zur Bewegungsrichtung angeordnete Keilplatten durchlaufen werden und die Kompensationswirkung damit von der Verschiebeposition abhängt.
17. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Verstellung oder Orientierung der Meßstrahlachse zur optischen Achse bzw. der Sehachse des Auges vorgesehen sind.
18. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufbau nach dem Dualbeam Verfahren verwendet wird.
19. Kurzkohärenz-Interferometer zur Messung der Teilstrecken des Auges nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Umlenkelement ein 90-Grad- Spiegel oder -Prisma vorgesehen ist.
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