DE19504465B4

DE19504465B4 - Prüf- und Eichmittel für optische Augenlängenmeßgeräte

Info

Publication number: DE19504465B4
Application number: DE19504465A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr.rer.nat. Menlo Park Dorsel; Günter Dipl.-Ing. Maschke; Karl-Heinz Dr.Rer.Nat. Donnerhacke; Beate Dipl.-Phys. Möller
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2015-02-11
Also published as: DE19504465A1

Abstract

Prüf- und Eichmittel für optische Augenlängenmessgeräte, insbesondere interferometrische Augenlängenmessgeräte, bestehend aus einem am für das Auge vorgesehenen Messort angeordneten, im wesentlichen kugelförmigen, transparenten Prüfkörper, gekennzeichnet dadurch, dass der Prüfkörper einen Krümmungsradius aufweist, der im wesentlichen dem Krümmungsradius der Hornhaut eines Normalauges entspricht und dass er einen Brechungsindex von etwa 2 besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüf- und Eichmittel für optische Augenlängenmessgeräte, insbesondere zur interferometrischen Augenlängenmessung.
Es ist, unter anderem aus "Surgery and Medicine" 13: 447–452 (1993), bereits bekannt, zur axialen Augenlängenmessung einen Beleuchtungsstrahlengang, beispielsweise mittels einer Laserdiode, über eine interferometrische Anordnung mit einstellbarer Weglängendifferenz zwischen den interferometrischen Teilstrahlen, auf das Auge zu richten und auftretende Interferenzen der von verschiedenen Schichten des Auges reflektierten Strahlungsanteile mittels einer Photodetektoranordnung in Abhängigkeit von der Verstellung der Weglängendifferenz zu detektieren. Die erfolgte Verstellung der Weglängendifferenz ist ein Mass für die zu ermittelnde Distanz.
Weitere Anordnungen zur intraokularen Längenmessung sind in EP-A-509903 , US 5347328 , US 5347327 sowie WO 92/19930 beschrieben.
Diese Augenlängenmessgeräte müssen geeicht, aber auch am Untersuchungsort einer regelmässigen Prüfung unterzogen werden.
Naheliegend wäre die Verwendung von einfachen Parallelplatten.
Diese müssten jedoch genau senkrecht im Messstrahlengang justiert werden, um korrekte Messergebnisse zu erlangen.
Durch die Anforderungen an die Justierung wächst die Gefahr einer Fehlbedienung und daraus resultierender Messfehler, die jedoch weitestgehend ausgeschlossen werden müssen, da aus der Augenlängenmessung wichtige diagnostische Schlussfolgerungen ableitbar sein sollen.
Eine weitere denkbare Variante ist die Anordnung einer Linse mit einer zusätzlichen reflektierenden Fläche in ihrem Brennpunkt.
Die US 5 042 938 beschreibt eine naturgetreue Nachbildung eines menschlichen Auges als Referenzelement und damit als integraler Bestandteil einer Messeinrichtung zur Augenlängenbestimmung.
Auch in der US 5 141 302 dient ein „Modellauge" als interne Referenz, gegen die das zu bestimmende Auge vermessen wird.
In der JP 06-341923 besteht das „Modellauge" in einer diffus reflektierenden Fläche 7, welche in der Fokusebene einer Prüfoptik 6 steht.
Die DE 43 13 031 beschreibt ein „Modellauge" zur Simulierung der optischen Abbildungseigenschaften des Auges, welches als Trainingsmittel für den Gebrauch von Ophthalmoskopen benutzt wird.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein einfaches Prüf- und Eichmittel anzugeben, welches möglichst unempfindlich gegen Justierfehler ist und bei dem die erhaltenen Signale und Werte dennoch mit typischen Signalen und Messwerten vergleichbar sind.
Erfindungsgemäss wird das Problem durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, wobei in den Unteransprüchen besonders vorteilhafte Ausgestaltungen beschrieben werden.
Die Erfindung bewirkt durch die Verwendung einer transparenten Kugel eines Durchmessers von etwa 16 mm und einer Brechzahl von etwa 2, dass bei der interferometrischen Augenlängenmessung der Krümmungsradius der Oberfläche des Prüfkörpers in etwa dem der Augenhornhaut entspricht. Der Strahlfokus der im wesentlichen ebenen Welle der Beleuchtung liegt auf der Kugelrückfläche, so dass der Strahlengang im Messsystem wie bei der Messung im natürlichen Auge verläuft.
Durch die Reflektivität der Vorderseite und der Rückseite des Prüfkörpers verändernde Beschichtungen oder die Veränderung seiner Transparenz können die Signalstärken denen am menschlichen Auge nachempfunden werden.
Durch große Unempfindlichkeit der Prüfanordnung gegen eine fehlerhafte Ausrichtung des Prüfkörpers besteht hohe Betriebssicherheit.
Die am Prüfkörper gemessene "Augenlänge" entspricht typischen zu erwartenden Messwerten.
Der visuelle Eindruck der interferierenden Teilstrahlen von Vorder- und Rückseite des Prüfkörpers ist, insbesondere beim Ändern des Abstandes zur Prüfkugel, mit dem bei der Messung am Auge vergleichbar.
Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand einer schematisch in 1 dargestellten interferometrischen Augenlängenmesseinrichtung mit eingesetztem Prüfkörper dargestellt.
Ein Strahlenteiler 1 bildet mit Tripelprisma 2 sowie einem verschiebbaren Tripelprisma 3 eine Interferometeranordnung, in die über einen weiteren Strahlteiler 5 das Licht einer Superlumineszenzdiode 4 und einer Laserdiode 6 als Mess- und als Einstellichtquelle eingestrahlt wird.
Über eine Blende 7 sowie eine Planplatte 8 zur Auslenkung eines Kontrollsignals auf eine Photodiode 9 gelangt das Beleuchtungslicht über einen Polarisationsstrahlteiler 10 und eine lambda/4-Platte 11 auf den Prüfkörper 12.
Das von Vorder- und Rückseite des Prüfkörpers 12 reflektierte Licht interferiert in einem Interferenzmuster, das über den Strahlteiler 10 und ein Abbildungssystem 13 sowie über einen Strahlteiler 14 in eine Beobachtungsebene bzw. auf einen Photodetektor 15, vorzugsweise eine Avalanche-Photodiode, abgebildet wird. Die Elemente 3, 4, 6, 9 und 15 sind mit einer gemeinsamen Rechner- und Ansteuereinheit 16 verbunden.
Bei bekanntem Durchmesser d und bekannter Gruppenbrechzahl n_g des Prüfkörpers, beispielsweise einer Glaskugel, resultiert bei Durchführung einer Augenlängenmessung ein Messwert l = n_g·d für die Augenlänge.
Wird ein Krümmungsradius r = 8 mm zusammen mit einer Brechzahl n_g = 2 gewählt, ergibt sich eine scheinbare Augenlänge von 32 mm, was sehr gut mit typischen Augenlängen bei 24 mm und n_w = 1.33 (Kammerwasser) übereinstimmt.
Durch entsprechende Beschichtungen der Vorder- und Rückseite des Prüfkörpers kann die Reflektivität von Hornhaut und Netzhaut approximiert werden.
So kann die im Messstrahlengang vordere Seite des Prüfkörpers eine Beschichtung einer Reflektivität von etwa 1% und die hintere Seite des Prüfkörpers eine Beschichtung einer Reflektivität kleiner 0.01% aufweisen. Besonders vorteilhaft weist die hintere Seite eine Beschichtung einer Reflektivität von etwa 0.0001% auf, eine Forderung, die praktisch schwer realisierbar ist.
Wenn aber im Messstrahlengang vor dem Prüfkörper ein Neutralfilter einer Transmission von 1/√10 angeordnet ist und die hintere Seite eine Reflektivität von lediglich etwa 0,1–0.001% aufweist, werden die oben angeführten Werte auch erreicht, da bei zweimaligen Durchlaufen des Filters eine Abschwächung von 1/10 erreicht wird, bei zehnmal höheren Werten der Rückseite. Die vordere Seite ist hierbei nicht entspiegelt und hat aufgrund der Brechzahl 2 eine Reflektivität von etwa 10%. Der Neutralfilter kann eine vorzugsweise zur optischen Achse des Messstrahlenganges in einem von 90 Grad abweichenden Winkel angeordnete Parallelplatte sein.
Eine weitere Ausführung besteht aus einer nicht entspiegelten Vorderseite und einer Beschichtung der hinteren Seite mit einer Reflektivität kleiner etwa 1/10 der Reflektivität der Vorderseite.

Claims

Prüf- und Eichmittel für optische Augenlängenmessgeräte, insbesondere interferometrische Augenlängenmessgeräte, bestehend aus einem am für das Auge vorgesehenen Messort angeordneten, im wesentlichen kugelförmigen, transparenten Prüfkörper, gekennzeichnet dadurch, dass der Prüfkörper einen Krümmungsradius aufweist, der im wesentlichen dem Krümmungsradius der Hornhaut eines Normalauges entspricht und dass er einen Brechungsindex von etwa 2 besitzt.
Prüf- und Eichmittel nach Anspruch 1, wobei der Prüfkörper eine Glaskugel ist.
Prüf- und Eichmittel nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einem Krümmungsradius r von etwa 8 mm.
Prüf- und Eichmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3‚ dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper eine definiert verringerte Transmission aufweist, um die Transmission und/oder Reflektivität den Verhältnissen am Auge anzupassen.
Prüf- und Eichmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Prüfkörper Beschichtungen aufweist, um die Transmission und/oder Reflektivität den Verhältnissen am Auge anzupassen.
Prüf- und Eichmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die im Messstrahlengang vordere Seite des Prüfkörpers eine Beschichtung einer Reflektivität von etwa 1% und die hintere Seite des Prüfkörpers eine Beschichtung einer Reflektivität kleiner 0.01% aufweist.
Prüf- und Eichmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die hintere Seite eine Beschichtung einer Reflektivität von etwa 0.0001% aufweist.
Prüf- und Eichmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei im Messstrahlengang vor dem Prüfkörper ein Neutralfilter einer Transmission von 1/√10 angeordnet ist, die Vorderseite unbeschichtet ist und die beschichtete hintere Seite eine Reflektivität von etwa 0,1–0.001% aufweist.
Prüf- und Eichmittel nach Anspruch 8, wobei der Neutralfilter eine vorzugsweise zur optischen Achse des Messstrahlenganges in einem von 90 Grad abweichenden Winkel angeordnete Parallelplatte ist.
Prüf- und Eichmittel nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite des Prüfkörpers keine Beschichtung aufweist und die hintere Seite eine Beschichtung einer Reflektivität kleiner etwa 1/10 der Reflektivität der Vorderseite aufweist.