DE102012017833A1

DE102012017833A1 - Interferometeroptisches Messsystem und Verfahren zum Messen einer Fehlsichtigkeit eines Auges

Info

Publication number: DE102012017833A1
Application number: DE201210017833
Authority: DE
Inventors: Marco Wilzbach; Christoph Hauger
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2032-09-11
Also published as: DE102012017833B4

Abstract

Ein interferometeroptisches Messsystem umfasst eine Lichtquelle 3, einen Detektor 33, eine optische Verzögerungseinrichtung 25, einen ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41, einen zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45, und einen ersten Strahlteiler 7 und einen zweiten Strahlteiler 17. Der erste Strahlteiler ist in einem Lichtweg von der Lichtquelle zu der optischen Verzögerungseinrichtung angeordnet, der erste Strahlteiler ist in einem Lichtweg von der Lichtquelle zu dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss angeordnet, der erste Strahlteiler ist in einem Lichtweg von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Detektor angeordnet, der erste Strahlteiler ist in einem Lichtweg von der optischen Verzögerungseinrichtung zu dem Detektor angeordnet, der zweite Strahlteiler ist in einem Lichtweg von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Detektor angeordnet und der zweite Strahlteiler ist in einem Lichtweg von dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Detektor angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein interferometeroptisches Messsystem und hierbei insbesondere ein solches interferometeroptisches Messsystem, welches das Prinzip der Weißlichtinterferometrie einsetzt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen einer Fehlsichtigkeit eines Auges.
Interferometeroptische Messsysteme werden beispielsweise dazu eingesetzt, Eigenschaften eines menschlichen Auges zu messen. Beispielsweise kann die Fehlsichtigkeit eines Auges dadurch bestimmt werden, dass Messlicht auf einen kleinen Bereich einer Retina des Auges gerichtet wird, so dass der kleine Bereich der Retina des Auges selbst zu einer Quelle von Messlicht wird, dessen Wellenfronten als Kugelwellen von dem kleinen Bereich der Retina ausgehen. Das Messlicht verlässt das Auge durch die natürliche Augenlinse, wobei beim normalsichtigen, emmetropen Auge die Wellenfronten des aus dem Auge austretenden Messlichts plane Wellenfronten sind. Bei einem fehlsichtigen Auge sind die planen Wellenfronten zu deformierten Wellenfronten verformt. Durch Messen der Wellenfronten kann auf die Art der Fehlsichtigkeit des Auges geschlossen werden. Herkömmlicherweise werden Wellenfrontsensoren, wie beispielsweise Hartmann-Shack-Sensoren, zur Vermessung der Wellenfronten eingesetzt. Ein Beispiel eines ophthalmologischen Messsystems, welches einen Hartmann-Shack-Sensor zum Vermessen von Wellenfronten einsetzt, ist in DE 10 2009 037 841 A1 beschrieben.
Andere ophthalmologische Messsysteme verwenden das Prinzip der Weißlichtinterferometrie und hierbei insbesondere die Methode der optischen Kohärenztomografie, um anatomische Strukturen des Auges, wie beispielsweise die der Vorderkammer oder die der Retina zu untersuchen. Ein Beispiel für ein derartiges System ist in US 2011/0176142 A1 beschrieben.
Es sind auch ophthalmologische Messsysteme bekannt, welche mehrere dieser Technologien, wie beispielsweise die der optischen Kohärenztomografie zur Vermessung anatomischer Strukturen und die der Wellenfrontvermessung zur Bestimmung der Fehlsichtigkeit eines Auges, in einem Gerät vereinen. Mit derartigen Geräten ist eine weitreichende Diagnose des Auges möglich, ohne den Patienten zwischen verschiedenen Geräten hin und her bewegen zu müssen. Allerdings zeichnen sich die Geräte, in welchen mehrere alternative Technologien zur Untersuchung des Auges integriert sind, durch eine erhöhte Komplexität aus.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alternative Technologien zur Untersuchung von bestimmten Eigenschaften des Auges vorzuschlagen, welche insbesondere mit bestehenden Technologien zur Untersuchung anderer Eigenschaften des Auges integrierbar sind.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein interferometeroptisches Messsystem eine Lichtquelle, einen Detektor; eine optische Verzögerungseinrichtung; einen ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss; einen zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss; und wenigstens einen Strahlteiler; wobei der wenigstens eine Strahlteiler in einem Lichtweg von der Lichtquelle zu der optischen Verzögerungseinrichtung angeordnet ist; wobei der wenigstens eine Strahlteiler in einem Lichtweg von der Lichtquelle zu dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss angeordnet ist; wobei der wenigstens eine Strahlteiler in einem Lichtweg von der Lichtquelle zu dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss angeordnet ist; wobei der wenigstens eine Strahlteiler in einem Lichtweg von der optischen Verzögerungseinrichtung zu dem Detektor angeordnet ist; wobei der wenigstens eine Strahlteiler in einem Lichtweg von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Detektor angeordnet ist; wobei der wenigstens eine Strahlteiler in einem Lichtweg von dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Detektor angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein interferometeroptisches Messsystem eine Lichtquelle; einen Detektor; eine optische Verzögerungseinrichtung; einen ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss; einen zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss; und einen ersten Strahlteiler und einen zweiten Strahlteiler; wobei der erste Strahlteiler in einem Lichtweg von der Lichtquelle zu der optischen Verzögerungseinrichtung angeordnet ist; wobei der erste Strahlteiler in einem Lichtweg von der Lichtquelle zu dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss angeordnet ist; wobei der erste Strahlteiler in einem Lichtweg von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Detektor angeordnet ist; wobei der erste Strahlteiler in einem Lichtweg von der optischen Verzögerungseinrichtung zu dem Detektor angeordnet ist; wobei der zweite Strahlteiler in einem Lichtweg von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Detektor angeordnet ist; und wobei der zweite Strahlteiler in einem Lichtweg von dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Detektor angeordnet ist.
Das Messsystem hat hierbei den Aufbau eines Interferometers, wobei das von der Lichtquelle erzeugte Licht über zwei verschiedene Wege zum Detektor gelangen kann. Einer dieser Wege ist ein über die optische Verzögerungseinrichtung verlaufendender Referenz-Lichtweg, und der andere ist ein über die beiden Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschlüsse verlaufender Mess-Lichtweg.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen ist die Lichtquelle eine Weißlichtquelle, d. h. das von ihr erzeugte Licht weist eine signifikante Bandbreite und damit verbunden eine kurze Kohärenzlänge auf. Damit ist allerdings nicht verlangt, dass das Licht der Lichtquelle im sichtbaren Bereich liegen muss.
Vielmehr können die Wellenlängen des von der Lichtquelle erzeugten Lichts im infraroten Bereich liegen.
Da das von der Lichtquelle erzeugte Licht eine kurze Kohärenzlänge aufweist, ist mit dem Detektor ein durch Interferenz zum Mittelwert erhöhtes oder erniedrigtes Messsignal dann nachweisbar, wenn der Referenz-Lichtweg und der Mess-Lichtweg in etwa gleiche optische Weglängen aufweisen, d. h. eine Differenz der optischen Weglängen der beiden Lichtwege kleiner ist als beispielsweise ein fünffaches der Kohärenzlänge des von der Lichtquelle erzeugten Lichts. Damit kann das Messsystem nach dem Prinzip der Weißlichtinterferometrie arbeiten.
Gemäß Ausführungsformen hierin. sind der Detektor und die optische Verzögerungseinrichtung derart ausgebildet, dass das Messsystem Streuintensitäten in Abhängigkeit der optischen Weglänge des Mess-Lichtzweigs aufzeichnen kann. Derartige Techniken sind aus dem Bereich der optischen Kohärenztomografie für sich genommen bekannt. So kann beispielsweise die optische Weglänge der optischen Verzögerungseinrichtung variiert und in Abhängigkeit der momentanen optischen Weglänge die Intensität des durch den Detektor detektierten Signals aufgezeichnet werden. Dies entspricht der Technik des Time-Domain OCT (TD-OCT). Daneben gibt es auch noch die Technik der Frequency-Domain OCT (FD-OCT), bei welcher bei einem festen Wert der optischen Weglänge der optischen Verzögerungseinrichtung die Messlichtintensität von dem Detektor in Abhängigkeit von der Wellenlänge detektiert wird. Hierzu gibt es beispielsweise zwei Möglichkeiten, nämlich die der Spectral-Domain OCT (SD-OCT), bei welcher das Licht, welches den Messlichtweg durchlaufen hat, zur räumlichen Trennung von verschiedenen Wellenlängen einer Dispersion unterworfen und beispielsweise auf einen Zeilendetektor gerichtet wird, und die der Swept-Source OCT (SS-OCT), bei welcher die Wellenlänge des von der Lichtquelle erzeugten Messlichts zeitabhängig verändert wird.
Das Messsystem weist einen ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss und einen zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss auf, wobei ein Strahlteiler vorgesehen sein kann, um von der Lichtquelle erzeugtes Messlicht sowohl dem ersten als auch dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zuzuführen. Allerdings ist es auch möglich, dass das von der Lichtquelle erzeugte Messlicht lediglich dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zugeführt wird. Ferner ist ein Strahlteiler vorgesehen, um Licht, welches von den beiden Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschlüssen empfangen wird, zusammenzuführen, so dass eine Überlagerung desselben zum Detektor gelangt. Damit kann der Messlichtweg einen Lichtweg umfassen, bei welchem von der Lichtquelle erzeugtes Messlicht durch den ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss hin zu einem zu vermessenden Objekt abgestrahlt wird und von dem Objekt gestreut und zurückgeworfen wird, so dass es durch den zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss empfangen und zum Detektor geleitet wird. Das Abstrahlen des Lichts hin zu dem zu vermessenden Objekt und das Empfangen des von dem Objekt gestreuten und zurückgeworfenen Lichts erfolgt somit durch zwei voneinander verschiedene Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschlüsse. Die beiden voneinander verschiedenen Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschlüsse können räumlich voneinander getrennt sein. Dies bietet im Vergleich zu dem herkömmlichen OCT-Messsystem, welches einen einzigen Lichtabstrahl- und Empfangsanschluss aufweist, durch welchen das Messlicht sowohl hin zu dem zu vermessenden Objekt abgestrahlt wird als auch das an dem Objekt gestreute und zurückgeworfene Messlicht empfangen wird, einen Vorteil. Dieser liegt darin, dass die Lichtwege des Messlichts zwischen dem einen Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss und dem Objekt bzw. dem Objekt und dem anderen Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss nicht vollständig zusammenfallen und wenigstens teilweise voneinander verschieden sind. Dadurch wird die Möglichkeit eröffnet, das Licht in diesen beiden Lichtwegen auf verschiedene Weisen zu manipulieren. Hierdurch werden neue Messprinzipien eröffnet.
Gemäß Ausführungsformen ist das interferometeroptische Messsystem dazu konfiguriert, Wellenfronten zu vermessen. Insofern kann das Messsystem einen herkömmlichen Sensor zum Vermessen von Wellenfronten, wie beispielsweise einen Hartmann-Shack-Sensor, ersetzen. Darüber hinaus ist das Messsystem dann vorteilhaft als ein integriertes interferometeroptisches Messsystem einsetzbar, welches neben herkömmlichen interferometrischen Messverfahren, wie beispielsweise der Vermessung von Gewebestrukturen mittels optischer Kohärenztomografie, noch die Möglichkeit der Vermessung von Wellenfronten bietet, ohne hierzu einen separaten Sensor, wie beispielsweise einen Hartmann-Shack-Sensor, zu benötigen.
Um das Messlicht auf seinem Lichtweg zwischen dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss und dem Messort und seinem Lichtweg zwischen dem Messort und dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss unterschiedlich zu manipulieren, können gemäß bestimmter Ausführungsformen in einem oder in beiden dieser Lichtwege weitere optische Komponenten angeordnet sein.
Ein Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung eine optische Schnittstelle, von welcher aus Messlicht zu dem Messort oder zu einer der weiteren optischen Komponenten abgestrahlt werden kann und/oder welche von dem Messort bzw. einer der weiteren optischen Komponenten Messlicht empfangen kann, um dieses schließlich zu dem Detektor des interferometeroptischen Messsystems zu leiten. Insbesondere dann, wenn das interferometeroptische Messsystem faseroptisch aufgebaut ist und beispielsweise der wenigstens eine Strahlteiler ein Faserteiler ist, kann der erste und/oder der zweite Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss durch das Ende einer Glasfaser gebildet sein. Es ist ebenfalls möglich, dass der Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss durch eine Linse umfasst, welche aus einer Glasfaser austretendes Licht zur Abstrahlung in den Raum hin zu dem Messort kollimiert oder von dort einfallendes Licht in die Glasfaser einkoppelt.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen umfasst die wenigstens eine optische Komponente einen teildurchlässigen Spiegel, welcher von dem Strahlengang zwischen dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss und dem Messort durchsetzt wird und an welchem der Strahlengang zwischen dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss und dem Messort reflektiert wird. Bei dieser Konfiguration können die beiden Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschlüsse räumlich mit Abstand voneinander angeordnet sein, während sichergestellt ist, dass durch die beiden Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschlüsse sowohl Messlicht hin zu dem Messort gerichtet wird als auch an dem Messort gestreutes Messlicht wieder in das interferometrische Messsystem eintreten kann.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen umfasst die wenigstens eine weitere optische Komponente ein Strahlablenkungssystem für einen der Strahlengänge zwischen dem ersten oder dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss und dem Messort. Das Strahlablenkersystem kann für den Strahl des Messlichts einen einstellbaren Ablenkungswinkel bereitstellen, so dass das Messlicht auf verschiedene Messorte an einem ausgedehnten Objekt gerichtet werden kann. Insbesondere ist es hierdurch möglich, den auf das Objekt gerichteten Messlichtstrahl und damit den Messort über das ausgedehnte Objekt zu scannen und an einem jeden einzelnen Messort eine weißlichtinterferometrische Messung durchzuführen, um die Streuintensitäten von Strukturen des Objekts in Abhängigkeit von der optischen Weglänge, d. h. der Tiefe des Objekts, zu ermitteln, so dass nach Abschluss des Scans Streuinformationen zu den Streuintensitäten eines ausgedehnten Volumens des Objekts gewonnen sind.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen umfasst das Strahlablenkungssystem zwei im Strahlengang hintereinander angeordnete Spiegel, von denen ein jeder um wenigstens eine Schwenkachse verschwenkbar ist, wobei die beiden Schwenkachsen zueinander so orientiert sind, dass das Verschwenken des einen Spiegels zu einer Verlagerung des Messorts auf dem Objekt in eine erste Richtung führt und die Verschwenkung des anderen Spiegels um dessen Schwenkachse zu einer Verlagerung des Messorts auf dem Objekt in eine quer zu der ersten Richtung orientierte zweite Richtung führt.
Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen umfasst die wenigstens eine weitere optische Komponente eine Selektoranordnung, welche dazu konfiguriert ist, von einem größeren Gesamtquerschnitt des Strahlengangs des Messlichts lediglich einen kleineren Teilquerschnitt passieren zu lassen, wobei eine Position des Teilquerschnitts relativ zu dem Gesamtquerschnitt einstellbar ist. Die Selektoranordnung selektiert somit aus dem Gesamtquerschnitt einen kleineren Teilquerschnitt zur weiteren Verarbeitung mit dem Interferometer. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Gestalt von Wellenfronten von von dem Messort ausgehendem Messlicht zu vermessen, indem für verschiede Positionen des Teilquerschnitts relativ zu dem Gesamtquerschnitt jeweils eine weißlichtinterferometrische Messung vorgenommen wird und aus der Gesamtheit der Messungen Parameter bestimmt werden, welche die Gestalt der Wellenfront repräsentieren.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen umfasst die Selektoranordnung zwei im Strahlengang hintereinander angeordnete Spiegel, von welchen ein jeder jeweils um zwei Achsen verschwenkbar ist.
Gemäß bestimmter Ausführungsformen ist das vorangehend erläuterte interferometeroptische Messsystem in ein Operationsmikroskop integriert, welches ein Objektiv und ein Okular und/oder einen Bildsensor umfasst, um ein vergrößertes Bild des Objekts über das Okular sichtbar zu machen bzw. mit dem Bildsensor zu detektieren. Hierbei ist das interferometeroptische Messsystem mit dem Operationsmikroskop derart integriert, dass deren Strahlengänge teilweise überlagert sind und Messorte des interferometeroptischen Messsystems innerhalb des Objektfeldes des Operationsmikroskops liegen, welches über das Okular bzw. auf den Bildsensor abgebildet wird.
Gemäß bestimmter Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Messen einer Fehlsichtigkeit eines Auges ein Erzeugen von Messlicht mit einer Lichtquelle; ein Aufzeichnen mehrerer Interferenzen zwischen einem ersten Teil des Messlichts und einem zweiten Teil des Messlichts mit einem Detektor, wobei der erste Teil des Messlichts einen Referenz-Lichtweg von der Lichtquelle durch eine optische Verzögerungseinrichtung mit einem einstellbaren Lichtweg zu dem Detektor durchläuft, wobei der zweite Teil des Messlichts einen Mess-Lichtweg von der Lichtquelle zu dem Detektor durchläuft, und wobei der Mess-Lichtweg einen ersten Teil-Lichtweg von der Lichtquelle zu einer Cornea des Auges und einen zweiten Teil-Lichtweg von der Cornea zu dem Detektor umfasst; ein Blockieren eines Teils des Messlichts in dem ersten Teil-Lichtweg oder dem zweiten Teil-Lichtweg derart, dass lediglich ein Teilquerschnitt des gesamten Strahlquerschnitts nicht blockiert wird und den Messlichtweg durchlaufen kann, und zwar für mehrere verschieden Position des Teilquerschnitts relativ zu dem gesamten Strahlquerschnitt; wobei während des Aufzeichnens verschiedener Interferenzen verschiedene Teilquerschnitte des gesamten Strahlquerschnitts nicht blockiert werden; und wobei das Verfahren ferner umfasst: ein Bestimmen der Fehlsichtigkeit basierend auf den mehreren aufgezeichneten Interferenzen und Positionen der während des Aufzeichnens der jeweiligen Interferenzen nicht blockierten Teilquerschnitte relativ zu dem gesamten Strahlquerschnitt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines interferometeroptischen Messsystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine schematische Darstellung eines Teils eines interferometeroptischen Messsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 eine schematische Darstellung eines Auges zur Erläuterung eines Verfahrens zum Messen einer Fehlsichtigkeit mit dem in 2 gezeigten Messsystem;
4 eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops mit integriertem interferometeroptischen Messsystem;
5 eine schematische Darstellung einer Selektoranordnung, wie sie in einem interferometeroptischen Messsystem einsetzbar ist; und
6 eine schematische Darstellung eines Teils eines interferometeroptischen Messsystems gemäß einer dritten Ausführungsform.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines interferometeroptischen Messsystems 1. Dieses umfasst eine Lichtquelle 3 zur Erzeugung von kurzkohärentem Licht. Ein Beispiel für eine solche Lichtquelle ist eine Superlumineszenzdiode. Die Lichtquelle 3 speist das erzeugte Licht in eine Glasfaser 5 ein, so dass das erzeugte Licht durch die Glasfaser 5 einem Glasfaser-Koppler 7 zugeführt wird, welcher als Strahlteiler wirkt, so dass das erzeugte Licht durch den Glasfaser-Koppler 7 in zwei Glasfasern 9 und 11 eingespeist wird. Die Glasfaser 9 ist Teil eines Messarms 13 des interferometrischen Messsystems 1, während die Glasfaser 11 Teil eines Referenzarms 15 des interferometrischen Messsystems 1 ist. Die Glasfaser 11 des Referenzarms 15 führt das durch die Lichtquelle 3 erzeugte Licht einem weiteren Glasfaser-Koppler 35 zu, welcher auf dieses Licht ebenfalls als Strahlteiler wirkt und auf zwei Glasfasern 19 und 21 aufteilt. Die Glasfaser 19 führt das erhaltene Messlicht einem Fotodetektor 23 zu, welcher eine Intensität des zugeführten Lichts detektiert und ein Signal produziert, welches ebenfalls die momentane Intensität des von der Lichtquelle 3 erzeugten Messlichts repräsentiert. Dieses Signal kann zur Stabilisierung der Lichtquelle 3 selbst oder zur Normierung von Messergebnissen verwendet werden.
Die Glasfaser 21 führt das erhaltene Licht einer optischen Verzögerungseinrichtung 25 zu. Diese umfasst ein Ende 26 der Glasfaser 21, aus welcher das Messlicht divergent austritt, eine Linse 27, welche das divergente Messlicht kollimiert und auf einen Spiegel 28 richtet. Das an dem Spiegel 28 reflektierte Messlicht wird durch die Linse 27 wieder in das Ende 26 der Faser 21 eingekoppelt, so dass es sich in dieser hin zu dem Glasfaser-Koppler 17 ausbreitet. Ein Teil des von der optischen Verzögerungseinrichtung 25 zurückkommenden Lichts wird durch den Faser-Koppler 35 in die Glasfaser 11 eingespeist und dem Glasfaser-Koppler 7 zugeführt, welcher wiederum einen Teil dieses Lichts in eine Glasfaser 31 einspeist, welche das Licht einem Detektor 33 zuführt. Somit gelangt Messlicht, welches den Referenzarm 15 des interferometeroptischen Messsystems 1 durchlaufen hat, zu dem Detektor 33.
Das von dem Glasfaser-Koppler 7 bzw. Strahlteiler in die Glasfaser 9 des Messarms 13 eingespeiste Licht wird durch einen weiteren Glasfaser-Koppler 17 auf zwei Glasfasern 37 und 39 aufgeteilt. Die Glasfaser 37 führt das Messlicht einem ersten Lichtabstrahl- und Empfangsanschluss 41 zu, welcher das ihm zugeführte Licht hin zu einem Objekt 43, welches interferometrisch vermessen werden soll, abstrahlt. An dem Objekt 43 wird wenigstens ein Teil des von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41 auf das Objekt 43 abgestrahlten Lichts so reflektiert, dass es von einem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45 empfangen und in die Glasfaser 39 eingespeist wird. Ein Teil dieses Lichts wird durch den Glasfaser-Koppler 17 in die Glasfaser 9 eingespeist und dem Glasfaser-Koppler 7 zugeführt, welcher wiederum einen Teil dieses Lichts über die Glasfaser 31 dem Detektor 33 zuführt. Somit empfängt der Detektor 33 ebenfalls von der Lichtquelle 3 erzeugtes Messlicht, welches dem Messarm des interferometrischen Messsystems 1 durchlaufen hat.
Auf dem Detektor 33 wird damit das Messlicht, welches den Messarm 13 durchlaufen hat, mit dem Messlicht überlagert, welches den Referenzarm 15 durchlaufen hat. Die detektierte Signalintensität hat im Allgemeinen einen mittleren Wert, welcher durch die Intensität des von der Lichtquelle 3 erzeugten Messlichts, der Reflektivität des Objekts 43, den Kopplungsverhältnissen der Glasfaser-Koppler 7, 17 und 35 und anderen Parametern des Systems abhängt. Aufgrund der kurzen Kohärenzlänge des Messlichts entstehen Interferenzen im Allgemeinen nicht. Erst in dem speziellen Fall, in welchem die optischen Weglängen für das Licht, welches den Referenzarm 15 durchlaufen hat, und das Licht, welches den Messarm 13 durchlaufen hat, im Wesentlichen gleich sind, entstehen, bezogen auf die mittlere detektierte Signalintensität, interferente Erhöhungen und Erniedrigungen der detektieren Signalintensität. Um diese optischen Weglängen des Messarms 13 und des Referenzarms 15 aneinander anzupassen, umfasst die optische Verzögerungseinrichtung 25 einen Antrieb 49, um einen Abstand zwischen dem Faserende 26 und dem Spiegel 28 zu ändern, wie dies durch einen Pfeil 50 angedeutet ist.
Der Messarm 13 stellt in dem in 1 gezeigten Beispiel für das Messlicht grundsätzlich drei verschiedene optische Weglängen bereit: eine erste optische Weglänge durchläuft das vorangehend beschriebene Messlicht, welches von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41 abgestrahlt und nach Wechselwirkung mit dem Objekt 43 von dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45 empfangen wird. Die gleiche optische Weglänge durchläuft solches Messlicht, welches von dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45 abgestrahlt und nach Wechselwirkung mit dem Objekt 43 von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41 empfangen wird. Eine im Allgemeinen hiervon verschiedene zweite optische Weglänge durchläuft solches Messlicht, welches von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41 sowohl abgestrahlt als auch, nach Wechselwirkung mit dem Objekt 43, von diesem wieder empfangen wird. Eine hiervon im Allgemeinen wiederum verschiedene optische Weglänge durchläuft solches Messlicht, welches von dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45 sowohl abgestrahlt und, nach Wechselwirkung mit dem Objekt 43, von diesem auch wieder empfangen wird.
Da diese drei optischen Weglängen im Allgemeinen voneinander verschieden sind, kann durch entsprechendes Einstellen der optischen Verzögerungseinrichtung 25 ausgewählt werden, welchen Teil-Lichtweg des Messarms 13 das als Interferenz detektierte Messlicht durchlaufen hat.
Das dargestellte interferometrische Messsystem arbeitet nach dem Prinzip der Weißlichtinterferometrie, bei welchem eine Interferenz zwischen dem Messlicht, welches den Messarm durchlaufen hat, und dem Messlicht, welches den Referenzarm durchlaufen hat, dann auftritt, wenn eine Differenz der optischen Weglängen des Messarms und des Referenzarms kleiner ist als beispielsweise ein fünffaches der Kohärenzlänge des erzeugten Messlichts. Im Bereich der Weißlichtinterferometrie sind mehrere verschiedene Techniken bekannt, welche sämtlich in dem anhand der 1 erläuterten interferometrischen Messsystem 1 und auch bei sämtlichen weiteren, nachfolgend erläuterten interferometrischen Messsystemen realisiert sein können. Zu diesen Techniken gehören das Time-Domain OCT (TD-OCT), bei welchem die optische Weglänge des Referenzarms durch Einstellen der optischen Verzögerungseinrichtung zeitlich variiert wird und die von dem Detektor 33 detektierte Intensität zeitabhängig aufgezeichnet wird. Zu diesen Techniken gehört ebenfalls das Frequency-Domain OCT (FD-OCT), bei welcher die spektrale Zusammensetzung des Messlichts nach der Wechselwirkung mit dem Objekt untersucht wird. Dies kann nach den Prinzipien des Spectral-Domain OCT (SD-OCT) und des Swept-Source OCT (SS-OCT) erfolgen. Beim Spectral-Domain OCT umfasst der Detektor 33 ein Spektrometer, um das zu detektierende Messlicht spektral zu zerlegen und wellenlängenabhängig zu detektieren. Beim Swept-Source OCT ist die Lichtquelle 3 dazu ausgebildet, die Wellenlänge des erzeugten Messlichts zeitabhängig zu variieren.
In dem der 1 erläuterten Beispiel enthält der Referenzzweig 15 den Glasfaser-Koppler 35, um erzeugtes Messlicht dem Fotodetektor 23 zuzuführen. Diese Ausgestaltung ist allerdings optional, d. h. der Glasfaser-Koppler 35 und der Fotodetektor 23 können weggelassen werden, so dass das Messlicht der optischen Verzögerungseinrichtung 25 von dem Glasfaser-Koppler 7 über die Glasfaser 11 direkt zugeführt wird.
Nachfolgend werden Varianten des anhand der 1 erläuterten interferometrischen Messsystems beschrieben. Darin sind. Komponenten, welche hinsichtlich ihres Aufbaus und/oder ihrer Funktion Komponenten des Messsystems der 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen, zur Unterscheidung jedoch durch einen zusätzlichem Buchstaben ergänzt.
2 zeigt ein Beispiel eines ophthalmologischen interferometeroptischen Messsystems, welches einen ähnlichen Aufbau aufweist, wie das anhand der 1 erläuterte interferometrische Messsystem und ebenfalls nach dem Prinzip der Weißlichtinterferometrie arbeitet. Hierzu umfasst das Messsystem 1a eine kurzkohärente Lichtquelle 3a und einen Detektor 33a, welche über Lichtleiter 5a bzw. 31a an einen Glasfaser-Koppler 7a angeschlossen sind. An dem Glasfaser-Koppler 7a sind ferner ein Referenzarm 15a des Interferometers mit einer optischen Verzögerungseinrichtung 25a über eine Glasfaser 11a und ein Messarm 13a des Interferometers über eine Glasfaser 9a angeschlossen. Der Messarm 13a umfasst einen Glasfaser-Koppler 17a, um Messlicht einem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41a und einem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45a zur Abstrahlung zuzuführen und/oder abgestrahltes Licht, welches mit einem Objekt 43a wechselgewirkt hat, wieder über die beiden Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschlüsse 41a, 45a zu empfangen und dem Detektor 33a zuzuführen. Wie in dem anhand der 1 erläuterten Messsystem umfasst auch das ophthalmologische interferometrische Messsystem 1a zwei separate Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschlüsse 41a und 45a. Diese umfassen in dem erläuterten Beispiel jeweils ein Faserende 61 und eine Kollimationslinse 62.
Das untersuchte Objekt 43a ist in dem hier erläuterten Beispiel ein schematisch dargestelltes menschliches Auge, welches eine Cornea 65, eine Augenlinse 66 und eine Retina 67 umfasst.
Das hier erläuterte ophthalmologische interferometeroptische Messsystem 1a unterscheidet sich von dem anhand der 1 erläuterten Messsystem im Wesentlichen dadurch, dass in den Teillichtwegen zwischen dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41a und dem Objekt 43a und zwischen dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45a und dem Objekt 43a weitere optische Komponenten eingefügt sind, um das Licht auf diesen Lichtwegen unterschiedlich zu manipulieren, wie dies nachfolgend im Detail erläutert wird.
In dem Lichtweg zwischen dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41a und dem Objekt 43a sind im Strahlengang hintereinander zwei Umlenkspiegel 69 und 71 angeordnet, welche jeweils um eine Schwenkachse 70 bzw. 72 verschwenkbar sind, wie dies durch Pfeile 73 angedeutet ist. Hierbei sind die Schwenkachsen 70 und 72 der beiden Spiegel 69 und 71 derart zueinander orientiert, dass von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41a abgestrahltes Licht nach Durchlaufen der beiden Spiegel 69 und 71 in zwei voneinander unabhängige Richtungen ablenkbar ist. Das von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41a abgestrahlte Licht trifft nach Reflektion an den beiden Spiegeln 69 und 71 auf einen halbdurchlässigen Spiegel 75, an welchem es reflektiert wird und von der Augenlinse 66 auf der Retina 67 an einem Messort 77 fokussiert wird. Licht, welches in dem Gewebe der Retina 67 gestreut wird, kann aus dem Auge 43 austreten, an dem teildurchlässigen Spiegel 75 und den Schwenkspiegeln 71 und 69 reflektiert werden und von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41a empfangen und in das Interferometer eingespeist werden. Wenn die Verzögerungseinrichtung 25a nun so eingestellt wird, dass die optische Weglänge des Referenzarms 15a der optischen Weglänge des Messarms 13a über den ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41a zu dem Messort 77a und von diesem wieder zurück über den ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41a entspricht, kann durch Betreiben des Interferometers als Weißlichtinterferometer an einem jeden Messort 77 ein Tiefenprofil an Streuintensitäten der Retina 67 gewonnen werden. Durch entsprechendes Verstellen der Spiegel 69 und 71 ist es dann weiter möglich, den Messort 77 über einen ausgedehnten Bereich der Retina 67 zu verlagern und an jedem dieser Orte derartige Tiefenprofile zu gewinnen, so dass schließlich ein optisches Kohärenztomogramm eines ausgedehnten Volumenbereichs der Retina gewonnen wird.
In dem Teillichtweg zwischen dem Auge 43a und dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45a ist eine Selektoranordnung 81 angeordnet, welche dazu konfiguriert ist, lediglich einen Teilquerschnitt 83 eines Gesamtquerschnitts 85 des von dem Auge 43a hin zu dem zweiten Lichtabstrahl- und Empfangsanschluss 45a verlaufenden Strahl von Messlicht passieren zu lassen. Hierzu umfasst die Selektoranordnung 81 eine Platte 87 mit einer Öffnung 89, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Messlichtstrahls 85, welcher von dem Auge 43a ausgeht und von dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45a empfangen werden kann. Die Selektoranordnung 81 umfasst ferner einen Antrieb 91 zur Verlagerung der Platte 87 quer zur Strahlrichtung, wie dies durch einen Pfeil 92 in 2 angedeutet ist, so dass eine Position der Öffnung 89 relativ zu dem Querschnitt 85 des Strahls und damit eine Position des Teilquerschnitts 83 relativ zu dem Gesamtquerschnitt 85 einstellbar ist. Hierbei kann die Öffnung 89 sowohl lediglich in eine lineare Richtung verschiebbar sein, oder sie kann in zwei linear unabhängige Richtungen verschiebbar und/oder verdrehbar sein, um die Position der Öffnung 89 innerhalb des Gesamtquerschnitts des Strahls 85 zu variieren.
Mit Hilfe der Selektoranordnung 81 ist es möglich, mit dem interferometeroptischen Messsystem 1a die Fehlsichtigkeit des Auges 43a zu messen. Hierzu werden die Spiegel 69 und 71 derart eingestellt, dass von dem Lichtabstrahl- und Empfangsanschluss 41a abgestrahltes Licht auf einen Messort 77 fokussiert wird, welcher beispielsweise im Zentrum der Retina 67 angeordnet ist. Die optische Verzögerungseinrichtung 25a wird derart eingestellt, dass die optische Weglänge des Referenzarms 15a gleich der optischen Weglänge des Messarms 13a ist, wenn das Messlicht die Teillichtwege zwischen den beiden verschiedenen Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschlüssen 41a und 45a durchläuft, d. h. wenn zum Beispiel Messlicht von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41a hin zu dem Auge 43a abgestrahlt wird und von dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45a empfangen wird. Dann wird für verschiedene Einstellungen der Selektoranordnung 81 jeweils ein Weißlichtinterferogramm aufgenommen. Aus den Interferogrammen kann die Fehlsichtigkeit des Auges bestimmt werden.
Dieses Verfahren wird nachfolgend anhand der 3a, 3b und 3c erläutert. 3a zeigt das Auge 43a mit seiner Augenlinse 66 und der Cornea 65. Wie vorangehend erläutert, wird an dem Messort 77 Messlicht fokussiert, welches von der Lichtquelle 3a erzeugt wurde. Die Retina streut dieses Licht, dessen Wellenfronten 101 im Wesentlichen Kugelgestalt haben, da sie von einem sehr kleinen, im Wesentlichen punktförmigen Bereich 77 auf der Retina 67 ausgehen. Bei einem normalsichtigen emmetropen Auge treten diese Wellenfronten nach Wechselwirkung mit der Augenlinse 66 und der Cornea 65 als im Wesentlichen plane Wellenfronten aus dem Auge aus. Ist das Auge 43a nicht normalsichtig, so sind die Wellenfronten des aus dem Auge austretenden Lichts verformt, und zwar deshalb, weil drei exemplarisch in 3a gezeigte Lichtstrahlen 103 ₁, 103 ₂ und 103 ₃, welche unter unterschiedlichen Winkeln von dem Ort 77 auf der Retina 67 ausgehen, unterschiedliche optische Wege mit unterschiedlichen optischen Weglängen durchlaufen. Optische Weglängen können jedoch mit dem interferometrischen Messsystem 1a nach dem Prinzip der Weißlichtinterferometrie sehr genau bestimmt werden. Diese unterschiedlichen optischen Weglängen für die drei Strahlen 103 ₁, 103 ₂ und 103 ₃ werden jeweils bestimmt, indem die Öffnung 89 der Selektoranordnung 81 relativ zum gesamten Strahlquerschnitt 85 nacheinander in drei Positionen bewegt wird, wie dies durch die drei Darstellungen 89 ₁, 89 ₂ und 89 ₃ der Öffnung in 3a gezeigt ist. In jeder der drei Stellungen der Öffnung 89 wird ein Weißlichtinterferogramm aufgenommen. 3b zeigt schematisch die entsprechenden drei Interferogramme 105 ₁, 105 ₂ und 105 ₃. Die Struktur der Interferogramme ist durch die Struktur und Streueigenschaft der Retina gegeben. Die Interferogramme zeigen jeweils die Abhängigkeit der gemessenen Intensität I von der optischen Weglänge d. Es ist ersichtlich, dass die Strukturen der Interferogramme jeweils gleich sind, bezüglich einer gerade Linie 104 ausgerichtet sind und bei einer gleichen optischen Weglänge d auftreten.
3c zeigt eine entsprechende Messung für ein kurzsichtiges myopes Auge. Hier ist ersichtlich, dass die drei gemessenen Interferogramme in Richtung der optischen Weglänge relativ zueinander verlagert sind und bezüglich einer gekrümmten Linie 106 ausgerichtet sind. Diese gekrümmte Linie 106 entspricht den deformierten Wellenfronten der aus dem Auge austretenden Messstrahlung. Damit ist es möglich, aus den drei Interferogrammen 105 ₁, 105 ₂ und 105 ₃ die Krümmung der aus dem Auge austretenden Wellenfronten des Messlichts zu bestimmen. Aus dieser Krümmung wiederum ist es möglich, die Fehlsichtigkeit des Auges zu ermitteln.
4 zeigt ein Operationsmikroskop 111, in welches ein interferometeroptisches Messsystem 1b integriert ist. Das interferometeroptische Messsystem 1b weist einen ähnlichen Aufbau auf, wie die vorangehend anhand der 1 und 2 erläuterten Messsysteme und ist lediglich zum Teil dargestellt. Auch wenn diese Komponenten in 4 nicht dargestellt sind, weist das interferometeroptische Messsystem 1b eine Quelle kurzkohärenten Lichts, einen Detektor, eine optische Verzögerungseinrichtung und entsprechende Strahlteiler auf, um über zwei Lichtleiter 37b und 39b und zwei Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschlüsse 41b und 45b, welche in 4 gezeigt sind, Licht hin zu einem Objekt 43b abzustrahlen und von diesem ausgehendes Licht auch wieder zu empfangen.
Das Operationsmikroskop 111 umfasst eine Objektivlinse 113, in deren Brennebene 115 ein abzubildendes Objekt angeordnet sein kann. Die Objektebene 115 wird von der Objektivlinse 113 nach unendlich abgebildet. Im Strahlengang hinter der Objektivlinse 113 befindet sich ein Okular 117, in welches ein Beobachter mit seinem Auge Einblick nehmen kann, um ein vergrößertes Bild der Objektebene 115 wahrzunehmen. Neben dem Okular 117 befindet sich im Strahlengang hinter der Objektivlinse 113 eine Kamera 119, um ein digitales vergrößertes Bild der Objektebene 115 aufzunehmen. Im Strahlengang zwischen der Objektivlinse 113 und dem Okular 117 bzw. der Kamera 119 ist ein Zoomsystem 121 angeordnet, um eine Gesamtvergrößerung des Mikroskops 111 einzustellen. In dem dargestellten Beispiel ist das zu untersuchende Objekt wiederum ein menschliches Auge 43b mit Augenlinse 66b und Retina 67b, und es soll die Retina 67b des Auges durch das Mikroskop 111 abgebildet werden. Hierzu ist vor dem Auge 43b eine Ophthalmoskopielinse 123 angeordnet, um in der Objektebene 115 ein Zwischenbild der Retina derart zu erzeugen, dass dieses Zwischenbild mit dem Mikroskop 111 beobachtet werden kann.
Das interferometeroptische Messsystem 1b ist in das Mikroskop 111 derart integriert, dass die beiden Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschlüsse 41b und 45b oberhalb der Objektivlinse 113 angeordnet sind, so dass die Objektivlinse 113 im Strahlengang zwischen, dem ersten Lichtabstrahl- und Empfangsanschluss 41b und der Objektebene 115 und in dem Strahlengang zwischen der Objektebene 115 und dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45b angeordnet ist.
Ein teildurchlässiger Spiegel 75b ist wiederum vorgesehen, um die Strahlengänge zwischen dem ersten Lichtabstrahl- und Empfangsanschluss 41b und der Objektebene 115 und zwischen der Objektebene 115 und dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45b teilweise zur Überlagerung zu bringen. In den Bereichen, in welchen diese Strahlengänge nicht miteinander überlagert sind, d. h. zwischen dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41b und dem teildurchlässigen Spiegel 75b und zwischen dem teildurchlässigen Spiegel 75b und dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45b sind in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel keine weiteren optischen Komponenten angeordnet. Es ist allerdings möglich, in diesen Bereichen weitere optische Komponenten anzuordnen, um die beiden Teillichtwege unterschiedlich zu manipulieren. Beispielsweise können in einem der Teillichtwege Ablenkspiegel angeordnet werden, um den Ort, an welchem Messlicht auf das Objekt auftrifft, in Lateralrichtung zu verlagern, wie dies anhand der beiden Scanspiegel 69 und 71 in 2 erläutert wurde. Die weitere optische Komponente kann beispielsweise auch eine Selektoranordnung sein, welche dazu konfiguriert ist, lediglich einen Teilquerschnitt eines Gesamtquerschnitts des Strahlengangs passieren zu lassen, wie dies anhand der verlagerbaren Platte 87 und Öffnung 89 in 2 erläutert wurde.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Selektoranordnung 81c, welche dazu konfiguriert ist, lediglich einen Teilquerschnitt 83c einen Gesamtquerschnitts 85c eines Strahlengangs passieren zu lassen. Hierzu umfasst die Selektoranordnung 81c wiederum eine Blende 87c mit einer Öffnung 89c, der dem Durchmesser des Teilquerschnitts 83c entspricht. Im Strahlengang vor der Blende 87 sind zwei Spiegel 121 und 123 angeordnet, welche jeweils um einen Punkt 125 in zwei unabhängige Richtungen mittels eines Aktuators 127 verschwenkbar sind. In der mit durchgezogenen Linien dargestellten Stellung der Spiegel 121 und 123 wird ein mit durchgezogenen Linien dargestellter Teilquerschnitt 83c des Gesamtquerschnitts 85c ausgewählt, um in das Faserende 61c der Glasfaser 39c eingekoppelt zu werden. Mit gestrichelten Linien sind in 5 eine mit 121' bezeichnete Stellung des einen Schwenkspiegels und eine mit 123' bezeichnete Stellung des anderen Schwenkspiegels dargestellt, welche dazu führen, dass ein mit gestrichelten Linien dargestellter Teilquerschnitt 83c' in die Glasfaser 39c eingekoppelt wird. Die Teilquerschnitte 83c und 83c' unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Position relativ zu dem Gesamtquerschnitt 85c. Hierdurch ist es möglich, durch Ansteuerung der Aktuatoren 127 der Spiegel 121 und 123 die Position des in das Interferometer eingespeisten Teilquerschnitts des Gesamtquerschnitts an zur Verfügung stehendem Messlicht wahlweise einzustellen.
6 zeigt ein Beispiel eines ophthalmologischen interferometeroptischen Messsystems, welches einen ähnlichen Aufbau aufweist, wie die anhand der 1 und 2 erläuterten interferometrische Messsysteme und ebenfalls nach dem Prinzip der Weißlichtinterferometrie arbeitet. Hierzu umfasst das Messsystem 1d eine kurzkohärente Lichtquelle 3d, welche über Lichtleiter 5d an einen Glasfaser-Koppler 7d angeschlossen ist. An dem Glasfaser-Koppler 7d sind ferner ein Referenzarm 15a des Interferometers mit einer optischen Verzögerungseinrichtung 25d über eine Glasfaser 11d und ein Messarm 13d des Interferometers über eine Glasfaser 37d angeschlossen. Der Messarm 13d umfasst einen ersten Teil-Lichtweg 12d einen zweiten Teil-Lichtweg 14d.
In dem ersten Teil-Lichtweg 12d ist ein an die Glasfaser 37d angeschlossener erster Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 41d zur Abstrahlung von Messlicht hin zu einem Objekt 43d und zum Empfangen von von dem Objekt 43d zurückkommendem Messlicht, welches mit einem Objekt 43a wechselgewirkt hat, angeordnet. Dieses Messlicht wird in die Glasfaser 37d eingekoppelt, von dem Strahlteiler in die Glasfaser 9d übertragen, durch dies dem Strahlteiler 17d zugeführt, in die Glasfaser 31d übertragen und dem Detektor 33d zugeführt. Dieses Messlicht wird am Detektor bei geeigneter Einstellung der durch die Verzögerungseinrichtung 25 in einem ersten Betriebsmodus bereitgestellten optischen Weglänge mit Referenzlicht interferent überlagert, welches den Referenzzweig 15d durchlaufen hat. In diesem ersten Betriebsmodus kann beispielsweise ein Tomogramm der Retina 67d des Auges 43d aufgenommen werden, indem ein Ort 77d auf der Retina 67d, auf welchen das Messlicht gerichtet ist, mittels Spiegeln 71d und 69d, wie vorangehend beschrieben, scannend verlagert wird und für jeden abgescannten Ort ein Interferogramm aufgenommen wird.
In dem zweiten Teil-Lichtweg 14d ist ein zweiter Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45d zum Empfangen von von dem Objekt 43d zurückkommendem Messlicht angeordnet, welcher das Messlicht in eine Glasfaser 39 einkoppelt und über den Strahlteiler 17d ebenfalls dem Detektor 33d zuführt. Bei einer geeigneten Einstellung der durch die Verzögerungseinrichtung 25 in einem zweiten Betriebsmodus bereitgestellten optischen Weglänge wird Messlicht, welches den Referenzzweig 15d durchlaufen hat, mit Messlicht interferent überlagert, welches in dem Messzweig 13d nacheinander den ersten Teil-Lichtweg 13d und den zweiten Teil-Lichtweg 14d durchlaufen hat. Der zweite Teil-Lichtweg 14d umfasst eine Selektoranordnung 81d. Die Selektoranordnung 81d umfasst eine Platte 87d, mit einer Öffnung 89d, welche durch einen Antrieb 91d in eine durch einen Pfeil 92 repräsentierte Richtung quer zu dem Strahl von von dem Objekt zurückkommendem Messlicht verlagerbar ist. Durch die Selektoranordnung wird lediglich ein Teilquerschnitt 83d des Gesamtquerschnitts 85d des Strahls von von dem Objekt zurückkommendem Messlicht in über den zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45d in die Glasfaser 39d eingekoppelt und damit am Detektor 33d detektiert. Hierbei ist der zweite Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss 45d mit der Platte 87d verbunden und wird gemeinsam mit dieser durch den Antrieb 91d in die Richtung 92d verlagert. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen der Selektoranordnung 81d denkbar, wie beispielsweise eine Ausgestaltung, wie sie anhand der 2 erläutert, wurde oder eine Ausgestaltung, wie sie anhand der 5 erläutert wurde. Wie vorangehend bereits anhand der 2 und 3 erläutert, ist es mit Hilfe der Selektoranordnung 81d möglich, die Fehlsichtigkeit des Auges 43d zu messen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009037841 A1 [0002]
US 2011/0176142 A1 [0003]

Claims

Interferometeroptisches Messsystem umfassend: eine Lichtquelle (3); einen Detektor (33); eine optische Verzögerungseinrichtung (25); einen ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss (41); einen zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss (45); und einen ersten Strahlteiler (7); und einen zweiten Strahlteiler (17); wobei der erste Strahlteiler (7) in einem Lichtweg von der Lichtquelle (3) zu der optischen Verzögerungseinrichtung (25) angeordnet ist; wobei der erste Strahlteiler (7) in einem Lichtweg von der Lichtquelle (3) zu dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss (41) angeordnet ist; wobei der erste Strahlteiler (7) in einem Lichtweg von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss (41) zu dem Detektor (33) angeordnet ist; wobei der erste Strahlteiler (7) in einem Lichtweg von der optischen Verzögerungseinrichtung (25) zu dem Detektor (33) angeordnet ist; wobei der zweite Strahlteiler (17) in einem Lichtweg von dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss (41) zu dem Detektor (33) angeordnet ist; und wobei der zweite Strahlteiler (17) in einem Lichtweg von dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss (45) zu dem Detektor (33) angeordnet ist.
Interferometeroptisches Messsystem gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Strahlteiler (17) in einem Lichtweg von dem ersten Strahlteiler (7) zu dem Detektor angeordnet ist.
Interferometeroptisches Messsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss und der zweite Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss jeweils dazu konfiguriert und orientiert sind, von der Lichtquelle erzeugtes Messlicht auf einen gleichen Messort zu richten und/oder wobei der erste Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss und der zweite Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss jeweils dazu konfiguriert und orientiert sind, von einem gleichen Messort ausgehendes Messlicht zu empfangen.
Interferometeroptisches Messsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend wenigstens eine weitere optische Komponente, welche in einem Strahlengang zwischen dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss und einem Messort angeordnet ist, und wobei die wenigstens eine weitere optische Komponente, der erste Lichtabstrahl- und Empfangsanschluss und der zweite Lichtabstrahl- und Empfangsanschluss jeweils dazu konfiguriert und orientiert sind, von der Lichtquelle erzeugtes Messlicht auf den Messort zu richten.
Interferometeroptisches Messsystem gemäß Anspruch 4, wobei eine Differenz zwischen einer optischen Weglänge eines Strahlengangs von dem Messort über den ersten Lichtabstrahl- und Empfangsanschluss zu dem Detektor und einer optischen Weglänge eines Strahlengangs von dem Messort über den zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Detektor größer ist als eine Kohärenzlänge des von der Lichtquelle erzeugten Messlichts.
Interferometeroptisches Messsystem gemäß Anspruch 5, wobei die optische Verzögerungseinrichtung dazu konfiguriert ist, eine optische Weglänge eines Strahlengangs von der Lichtquelle durch die optische Verzögerungseinrichtung und zu dem Detektor wahlweise auf eine optische Weglänge von der Lichtquelle über den ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Messort und von dem Messort über den ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Detektor oder eine optische Weglänge von der Lichtquelle über den ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Messort und von dem Messort über den zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss zu dem Detektor einzustellen.
Interferometeroptisches Messsystem gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die wenigstens eine weitere optische Komponente einen Teildurchlässigen Spiegel umfasst, welcher von dem Strahlengang zwischen Messort und dem zweite Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss durchsetzt wird und an welchem der Strahlengang zwischen dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss und dem Messort reflektiert wird.
Interferometeroptisches Messsystem gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die wenigstens eine weitere optische Komponente ein Strahlablenkungssystem für den Strahlengang zwischen dem ersten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss und dem Messort umfasst.
Interferometeroptisches Messsystem gemäß Anspruch 8, wobei das Strahlablenkungssystem zwei Spiegel umfasst, welche jeweils um wenigstens eine Schwenkachse verschwenkbar sind.
Interferometeroptisches Messsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend eine Selektoranordnung, welche dazu konfiguriert ist, lediglich einen Teilquerschnitt eines Gesamtquerschnitts eines Strahlengangs hin zu dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss passieren zu lassen, wobei eine Position des Teilquerschnitts relativ zu dem Gesamtquerschnitt einstellbar ist.
Interferometeroptisches Messsystem gemäß Anspruch 10, wobei die Selektoranordnung zwei Spiegel umfast, welche jeweils um zwei Schwenkachsen verschwenkbar sind.
Verwendung des interferometeroptisches Messsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Messen einer Fehlsichtigkeit eines Auges.
Operationsmikroskop umfassend: ein Objektiv; ein Okular und/oder einen Bildsensor; und ein interferometeroptisches Messsystem gemäß Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein Abbildungsstrahlengang des Mikroskops, der sich ausgehend von einem Objekt durch das Objektiv hin zu dem Okular bzw. dem Bildsensor erstreckt, und ein Messstrahlengang des ophthalmologischen interferometrischen Messsystems, welcher sich ausgehend von dem Objekt hin zu dem ersten und/oder dem zweiten Lichtabstrahl- und/oder Empfangsanschluss erstreckt, wenigstens teilweise überlagert sind.
Verfahren zum Messen einer Fehlsichtigkeit eines Auges, umfassend: Erzeugen von Messlicht mit einer Lichtquelle; Aufzeichnen mehrerer Interferenzen zwischen einem ersten Teil des Messlichts und einem zweiten Teil des Messlichts mit einem Detektor, – wobei der erste Teil des Messlichts einen Referenz-Lichtweg von der Lichtquelle durch eine optische Verzögerungseinrichtung mit einem einstellbaren Lichtweg zu dem Detektor durchläuft, – wobei der zweite Teil des Messlichts einen Mess-Lichtweg von der Lichtquelle zu dem Detektor durchläuft, und – wobei der Mess-Lichtweg einen ersten Teil-Lichtweg von der Lichtquelle zu einer Cornea des Auges und einen zweiten Teil-Lichtweg von der Cornea zu dem Detektor umfasst, Blockieren eines Teils des Messlichts in dem zweiten Teil-Lichtweg derart, dass lediglich ein Teilquerschnitt des gesamten Strahlquerschnitts nicht blockiert wird und den Messlichtweg durchlaufen kann, und zwar für mehrere verschieden Position des Teilquerschnitts relativ zu dem gesamten Strahlquerschnitt; wobei während des Aufzeichnens verschiedener Interferenzen verschiedene Teilquerschnitte des gesamten Strahlquerschnitts nicht blockiert werden; und wobei das Verfahren ferner umfasst: Bestimmen der Fehlsichtigkeit basierend auf den mehreren aufgezeichneten Interferenzen und Positionen der während des Aufzeichnens der jeweiligen Interferenzen nicht blockierten Teilquerschnitte relativ zu dem gesamten Strahlquerschnitt.