EP0782420A1 - Vorrichtung zur formung der cornea - Google Patents

Vorrichtung zur formung der cornea

Info

Publication number
EP0782420A1
EP0782420A1 EP95936949A EP95936949A EP0782420A1 EP 0782420 A1 EP0782420 A1 EP 0782420A1 EP 95936949 A EP95936949 A EP 95936949A EP 95936949 A EP95936949 A EP 95936949A EP 0782420 A1 EP0782420 A1 EP 0782420A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laser
cornea
laser beam
shaping
optics
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP95936949A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Steiner
Richard Leiacker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
G Rodenstock Instrumente GmbH
Original Assignee
G Rodenstock Instrumente GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE4441579A external-priority patent/DE4441579C1/de
Application filed by G Rodenstock Instrumente GmbH filed Critical G Rodenstock Instrumente GmbH
Publication of EP0782420A1 publication Critical patent/EP0782420A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927—Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F9/00802—Methods or devices for eye surgery using laser for photoablation
    • A61F9/00814—Laser features or special beam parameters therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F9/00802—Methods or devices for eye surgery using laser for photoablation
    • A61F9/00817—Beam shaping with masks
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0944—Diffractive optical elements, e.g. gratings, holograms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00861—Methods or devices for eye surgery using laser adapted for treatment at a particular location
    • A61F2009/00872—Cornea

Definitions

  • the invention relates to a device for shaping the cornea according to the preamble of claim 1.
  • Excimer lasers emit light in the UV range, with excimer lasers which emit light with a wavelength of 193 nm being used very frequently in ophthalmology.
  • Light with such a short wavelength can only be shaped and guided with certain difficulties in the beam shaping and beam guiding device required for laser treatment of the cornea: even small dust particles on lens surfaces lead to “burn-in points” on these lens surfaces.
  • a comparatively complex beam shaping device for excimer lasers - which have no circular mode distribution - in which an optical waveguide with a rectangular cross section is used is known from DE-A-40 04 423.
  • the invention is based on the object of developing a device for shaping the cornea in accordance with the preamble of patent claim 1 in such a way that a laser beam which is homogeneous over its cross section is provided with simple means even when using a laser with circular mode distribution.
  • the beam shaping device for the homogenization of the energy density over the beam cross section has focusing optics that focus the expanded laser beam, a diffractive element that is at a short distance from the focal plane of the focusing optics is arranged, and whose diffraction maxima interfere with the minima of the mode distribution, an image field diaphragm, which is arranged at a point optically conjugated to the cornea.
  • the diffractive element is so designed or arranged in the beam path that its diffraction maxima interfere with the minima of the mode structure at the height of the field diaphragm.
  • the energy density can be homogenized over the beam cross section using simple means.
  • the beam shaping device can easily be adapted to the radial distribution of the mode structure which varies from laser to laser.
  • optically conjugate sizes are understood to mean sizes which are assigned to one another in pairs, in that one size relates to the object or the object space and the other size relates to the image or the image space.
  • diffractive elements A wide variety of elements can be considered as diffractive elements. Two possibilities are given by way of example in claim 2, the use of a perforated screen having cost advantages over the use of a grid.
  • an expansion lens is provided in front of the focusing lens, that expands the laser beam.
  • the diameter of the laser beam can be brought (approximately) to the diameter value or a larger value, as is required for the shaping of the cornea, so that all "beam manipulations" on the "real need” or on one larger beam cross-section - with then increased accuracy - can be carried out.
  • a radial shaping element for setting a radial distribution of the energy of the laser beam that is set according to the desired removal, which radial element consists in particular of a plano-concave and a plano-convex lens, the concave and convex surfaces of which face each other.
  • the refractive indices of the two lenses are preferably the same and the absorptions of these two elements are different for the wavelength of the laser beam.
  • the concave lens must have the greater absorption or must consist of a material with a higher absorption coefficient.
  • the lenses that make up the radial shaping element can be inexpensively manufactured on devices that are widely used for the manufacture of spectacle lenses.
  • this solution according to the invention for setting the radial profile has the advantage that non-rotationally symmetrical beam profiles can also be set, as are required, for example, for astigmatism correction.
  • the radial shaping element and in particular the element designed according to the invention can be arranged according to claim 7 between the lenses of the expansion optics or according to claim 8 after the image field diaphragm in the beam guiding device.
  • the radial shaping element according to claim 9 is arranged at the location of the field diaphragm or at a location that is optically conjugate thereto, since the radial beam energy is homogeneous and constant at the location of the field diaphragm.
  • the beam diameter - corresponding to the diameter of the region of the cornea to be removed - is only 5 to 7 mm - unless a beam with an enlarged diameter is used. If the radial shaping takes place exclusively by absorption, lens elements with a strong curvature must be used.
  • the beam shaping takes place not only through the absorption of the lens elements, but also additionally through scattering.
  • Controlling particles such as titanium oxide, can be amplified by the concentration of the admixture of the radial energy drop, since the scatter increases exponentially with the depth in accordance with the scatter events per unit length.
  • the scattering characteristics can be influenced by the size of the scattering particles, the scattering characteristics being able to change from strong forward scattering to isotropic scattering.
  • the scatter can be generated by enclosing a medium with light absorption properties, to which the scattering particles are mixed, in a chamber.
  • the chamber can for example consist of a quartz material.
  • a medium with light absorption properties e.g. liquid silicone are used, to which the scattering particles are admixed.
  • the medium is then polymerized.
  • silicone is preferred, however, since silicone has a refractive index comparable to quartz.
  • scattering particles has the additional advantage that irregularities in the energy distribution, which are caused by the mode structure, are additionally homogenized by the scattering processes. This is comparable to the well-known frosted glass effect.
  • the scattering chamber should also be located as close as possible to the location of the field diaphragm.
  • the desired laser energy for ablation on the eye can be set by the choice of the aperture of the imaging optics and the scattering geometry of the particles and their concentration. Any lasers with circular mode distribution can be used as treatment lasers, as long as they only emit light in the spectral range that is suitable for shaping the cornea by appropriate removal. These include all lasers that emit light between approximately 2.7 ⁇ m and 3.3 ⁇ m.
  • a particularly suitable laser is the Erbiu -YAG laser mentioned in claim 17.
  • the invention is not limited to the aforementioned wavelength range.
  • the device according to the invention can have further elements:
  • the beam guiding device can have further optics after the field diaphragm, which directs the laser beam onto the eye to be treated.
  • This further optics preferably has the same focal length as the focusing optics (claim 19).
  • the device according to the invention has a laser 1 which emits a laser beam 2, the wavelength of which is suitable for ablating the cornea (not shown) of a human eye.
  • the wavelength of the laser beam 2 can be in particular in the range of 3 ⁇ m.
  • a suitable laser is, for example, an Er ⁇ AG laser with a wavelength of almost 3 ⁇ m.
  • lasers which emit light in this wavelength range have a circular mode distribution. This applies in particular to YAG lasers such as the Er: YAG laser already mentioned.
  • an expansion optic 3 which expands the laser beam 2 from a diameter of typically 4..6 mm to a diameter of approximately 25 to 40 mm (reference number 21).
  • the expansion optics 3 have an element 31 with a negative refractive power and an element 32 with a positive refractive power, which do not necessarily have to be single lenses, as shown in the figure.
  • a radial shaping element 4 is provided in the beam path 21, which serves to set a radial distribution of the energy of the laser beam 2 that is set in accordance with the desired corneal ablation.
  • Element 4 from a plano-concave and a plano-convex lens 41 or 42, the concave or convex surfaces of which face each other.
  • the two lenses 41 and 42 have (approximately) the same refractive indices, but different absorptions for the wavelength of the laser beam 2, so that (practically) the desired energy distribution over the cross section of the - at which - without influencing the "beam course" Embodiment shown parallel beam 21 receives.
  • Suitable material combinations for the lenses 41 and 42 are (for example) quartz / quartz infrared, IRG3 / LaSF9, IRG9 / FK52 or -preferably -IRG7 / LF8.
  • the designations are the delivery designations from Schott, Mainz, Germany. Of course, other material combinations are also possible.
  • the beam formation can take place not only through the absorption of the lenses 41 and 42, but also through scattering.
  • particles such as titanium oxide
  • the concentration of the admixture can increase the radial energy drop since, according to the scattering events per unit length, the scattering increases exponentially with depth.
  • the scattering characteristic can be influenced by the size of the scattering particles, the scattering characteristic changing from strong forward scattering to isotropic scattering.
  • the use of scattering particles has the advantage that irregularities in the energy distribution which are caused by the mode structure are additionally homogenized by the scattering processes. This is comparable to the well-known frosted glass effect.
  • the expanded beam 21 can be given the profile which shows the desired radius and azimuth angle-dependent energy distribution of the laser beam generated. It can be used to correct both spherical and astigmatic vision defects in the eyes.
  • the use of aspherical surfaces is also possible with the lenses 41 and 42, so that aspherical removal takes place.
  • focusing optics 5 are provided, which focus the expanded laser beam 21 at a focal point 6.
  • the focusing optics typically have a focal length of 20 mm.
  • a diffractive element 7 is provided at a distance of, for example, 4 to 5 mm in front of the focal point 6, the diffraction maxima of which interfere with the minima of the mode distribution.
  • the diffractive element 7 is a pinhole with a hole diameter of less than 1 mm, for example 0.8 mm.
  • an image field diaphragm 8 which typically has a diameter of 7 mm, is arranged at a point optically conjugated to the cornea.
  • another optical system 9 is provided, which in particular can have the same focal length as the focusing optics 5, so that it effects a 1: 1 image of the field diaphragm.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Formung der Cornea, mit einem Laser, dessen Laserstrahl eine zirkuläre Modenverteilung hat, und einer Strahlformungs- und Strahlführungseinrichtung, die den Laserstrahl auf die Cornea richtet. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zur Homogenisierung der Energiedichte über den Strahlquerschnitt die Strahlformungseinrichtung eine Fokussierungsoptik, die den aufgeweiteten Laserstrahl folkussiert, ein beugendes Element, das in einem geringen Abstand von der Fokusebene der Fokussierungsoptik angeordnet ist, und dessen Beugungsmaxima mit den Minima der Modenverteilung interferieren, eine Bildfeldblende, die an einer optisch zur Cornea konjugierten Stelle angeordnet ist, aufweist.

Description

Vorrichtung zur Formung der Cornea
B e s c h r e i b u n
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur For¬ mung der Cornea gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Es sind Vorrichtungen zur Formung der Cornea kommerziell erhältlich, bei denen als Laser ein Excimer-Laser einge¬ setzt wird. Excimer-Laser emittieren Licht im UV-Bereich, wobei in der Ophthalmologie sehr häufig Excimer-Laser verwendet werden, die Licht mit einer Wellenlänge von 193 nm emittieren.
Licht mit einer derart kurzen Wellenlänge kann in der für die Laserbehandlung der Cornea erforderlichen Strahlfor- mungs- und Strahlführungseinrichtung nur mit gewissen Schwierigkeiten geformt und geführt werden: So führen bereits kleine Staubpartikel auf Linsenflächen dazu, daß "Einbrennstellen" auf diesen Linsenflächen entstehen.
Weiterhin sind in verschiedenen Veröffentlichungen Ver¬ mutungen geäußert worden, daß Licht mit der vorstehend genannten Wellenlänge carzinogen und/oder mutagen sein könnte.
Es ist deshalb bereits vor längerer Zeit vorgeschlagen worden, anstelle von Excimer-Lasern in den jeweiligen medizinischen Anwendungen Lichtquellen bzw. Laser einzu¬ setzen, die Licht im infraroten Spektralbereich mit einer Wellenlänge von etwa 3 μm emittieren, da Wasser in diesem Spektralbereich eine starke Absorptionsbande hat. Die meisten der in diesem Spektralbereich emittierenden Laser sind YAG-Laser, deren Laserstrahl eine zirkuläre Modenver¬ teilung hat. Damit sich die zirkuläre Modenverteilung nicht als "zirkulärer" Abtrag der Cornea abbildet, ist es bei den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausge¬ setzten Vorrichtungen zur Formung der Cornea erforderlich, die Energiedichte über den Strahlquerschnitt zu homogeni¬ sieren.
Eine vergleichsweise aufwendige Strahlformungseinrichtung für Excimer-Laser - die keine zirkuläre Modenverteilung haben -, bei der ein Lichtleiter mit rechteckigem Quer¬ schnitt eingesetzt wird, ist aus der DE-A-40 04 423 be¬ kannt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Formung der Cornea gemäß dem Oberbegriff des Patentan¬ spruchs 1 derart weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln auch bei Verwendung eines Lasers mit zirkulärer Modenver¬ teilung ein über seinen Querschnitt homogener Laserstrahl bereitgestellt wird.
Erfindungsgemäß weist die Strahlformungseinrichtung zur Homogenisierung der Energiedichte über den Strahlquer¬ schnitt eine Fokussierungsoptik, die den aufgeweiteten Laserstrahl fokussiert, ein beugendes Element, das in einem geringen Ab¬ stand von der Fokusebene der Fokussierungsoptik angeordnet ist, und dessen Beugungsmaxima mit den Minima der Modenverteilung interferieren, eine Bildfeldblende, die an einer optisch zur Cornea konjugierten Stelle angeordnet ist, auf.
Das beugende Element ist dabei so beschaffen bzw. im Strahlengang angeordnet, daß seine Beugungsmaxima in Höhe der Bildfeldblende mit den Minima der Modenstruktur inter¬ ferieren. Hierdurch kann mit einfachen Mitteln die Ener¬ giedichte über den Strahlquerschnitt homogenisiert werden. Darüberhinaus kann die Strahlformungseinrichtung durch Verschieben des beugenden Elements in Richtung der opti¬ schen Achse leicht an die von Laser zu Laser variierende radiale Verteilung der Modenstruktur angepaßt werden.
Die zur Begrenzung des Bildfeldes vorgesehene Blende ist in der Ebene der Strahlhomogenisierung angeordnet und wird über eine (weitere) Optik auf die Cornea abgebildet. Ande¬ rs ausgedrückt, ist die Bildfeldblende optisch zur Cornea konjugiert. (Unter optisch konjugierten Größen werden dabei in Übereinstimmung mit der allgemein geläufigen Definition Größen verstanden, die paarweise einander zuge¬ ordnet sind, indem sich eine Größe auf den Gegenstand bzw. den Gegenstandsraum und die andere Größe auf das Bild bzw. den Bildraum bezieht.)
Als beugende Elemente kommen die verschiedensten Elemente in Betracht. Im Anspruch 2 sind exemplarisch zwei Möglich¬ keiten angegeben, wobei die Verwendung einer Lochblende gegenüber der Verwendung eines Gitters Kostenvorteile hat.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vor der Fokussierungsoptik eine Aufweitoptik vorgesehen, die den Laserstrahl aufweitet. Hierdurch kann der Durch¬ messer des Laserstrahls (in etwa) auf den Durchmesser-Wert oder einen größeren Wert gebracht werden, wie er für die Formung der Cornea benötigt wird, so daß alle "Strahl- Manipulationen" am "wahren benötigten" oder an einem größeren Strahl-Querschnitt - mit dann gesteigerter Ge¬ nauigkeit - ausgeführt werden können.
Dies ist insbesondere bei der im Anspruch 4 angegebenen erfindungsgemäßen Weiterbildung von Vorteil:
Gemäß diesem Anspruch ist zur Einstellung einer ent¬ sprechend dem gewünschten Abtrag eingestellten Radialver¬ teilung der Energie des Laserstrahls ein Radialformungs- element vorgesehen, das insbesondere aus einer plankonka¬ ven und einer plankonvexen Linse besteht, deren konkave und konvexe Flächen einander zugekehrt sind.
Dabei sind bevorzugt gemäß Anspruch 6 die Brechungindizes der beiden Linsen gleich und die Absorptionen dieser bei¬ den Elemente für die Wellenlänge des Laserstrahls unter¬ schiedlich. Beispielsweise muß zur Korrektur der Myopie die konkave Linse die größere Absorption aufweisen bzw. aus einem Material mit einem höheren Absorptionskoeffi¬ zienten bestehen.
Die Linsen, aus denen das Radialformungselement besteht, können dabei kostengünstig auf Vorrichtungen hergestellt werden, wie sie für die Herstellung von Brillengläsern weit verbreitet sind.
Die in den Ansprüchen 5 und (optional) 6 gekennzeichnete Weiterbildung der Erfindung stellt gegenüber bekannten Lösungen zur Beeinflussung der Energieverteilung ent- sprechend dem gewünschten Abtrag der Cornea eine besonders einfache Lösung dar, die kostengünstig eine Anpassung an das - jeweils für die Korrektur des individuellen Sehfeh¬ lers - benötige Abtragprofil erlaubt.
Vor allem aber hat diese erfindungsgemäße Lösung für die Einstellung des Radialprofils den Vorteil, daß auch nicht rotationssymmetrische Strahlprofile eingestellt werden können, wie sie beispielsweise zur Astigmatismuskorrektur benötigt werden.
Das Radialformungselement und insbesondere das erfindungs¬ gemäß ausgebildete Element kann gemäß Anspruch 7 zwischen den Linsen der Aufweitoptik oder gemäß Anspruch 8 nach der Bildfeldblende in der Strahlführungseinrichtung angeordnet sein.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Radialfor- mungselement gemäß Anspruch 9 am Ort der Bildfeldblende oder einem optisch hierzu konjugierten Ort angeordnet ist, da am Ort der Bildfeldblende die radiale Strahlenergie homogen und konstant ist.
Andererseits ist am Ort der Bildfeldblende der Strahl¬ durchmesser - entsprechend dem Durchmesser des abzutra¬ genden Bereichs der Cornea - lediglich 5 bis 7 mm - sofern nicht mit einem Strahl mit vergrößertem Durchmesser ge¬ arbeitet wird. Erfolgt die Radialformung ausschließlich durch Absorption, müssen Linsenelemente mit starker Krüm¬ mung verwendet werden.
Deshalb ist es besonders vorteilhaft, wenn die Strahlfor¬ mung nicht nur durch die Absorption der Linsenelemente, sondern zusätzlich auch durch Streuung erfolgt. Durch steuende Partikel, wie beispielsweise Titanoxid kann über die Konzentration der Beimischung der radiale Energieab¬ fall verstärkt werden, da entsprechend den Streuereignis¬ sen pro Längeneinheit die Streuung mit der Tiefe exponen- tiell zunimmt. Darüberhinaus kann durch die Größe der Streupartikel die Streucharakteristik beeinflußt werden, wobei sich die Streucharakteristik von starker Vorwärts¬ streuung bis zu isotroper Streuung ändern kann.
Die Streuung kann dabei dadurch erzeugt werden, daß ein Medium mit leichten Absorptionseigenschaften, dem die streuenden Partikel beigemischt werden, in einer Kammer eingeschlossen wird. Die Kammer kann beispielsweise aus einem Quarzmaterial bestehen. Als Medium mit leichten Absorptionseigenschaften kann z.B. flüssiges Silicon be¬ nützt werden, dem die streuenden Partikel beigemischt werden. Anschließend wird das Medium polymerisiert. Selbstverständlich können anstelle von Silicon auch andere Polymere, die durch die Laserwellenlänge noch nicht ab- latiert werden, verwendet werden. Die Verwendung von Sili¬ con ist jedoch bevorzugt, da Silicon einen Brechungsindex vergleichbar mit Quarz hat.
Die Verwendung von streuenden Partikeln hat den zusätzli¬ chen Vorteil, daß Unregelmäßigkeiten in der Energievertei¬ lung, die durch die Modenstruktur hervorgerufen werden, zusätzlich durch die Streuprozesse homogenisiert werden. Dies ist vergleichbar mit dem bekannten Milchglaseffekt.
Auch die streuende Kammer sollte möglichst nahe am Ort der Bildfeldblende angeordnet werden. Dabei kann durch die Wahl der Apertur der Abbildungsoptik und der Streugeome¬ trie der Partikel sowie deren Konzentration die gewünschte Laserenergie zur Ablation am Auge eingestellt werden. Als Behandlungslaser können beliebige Laser mit zirkulärer Modenverteilung verwendet werden, solange sie nur Licht in dem Spektralbereich emittieren, der für die Formung der Cornea durch einen entsprechenden Abtrag geeignet ist. Dies sind unter anderem alle Laser, die Licht zwischen etwa 2,7 μm und 3,3 μm emittieren. Ein besonders geeigne¬ ter Laser ist der im Anspruch 17 genannte Erbiu -YAG- Laser. Selbstverständlich ist die Erfindung aber nicht auf den vorgenannten Wellenlängenbereich beschränkt.
Vorstehend sind die wesentlichen Elemente beschrieben worden, die für die Realisierung der Erfindung bzw. ihrer ebenfalls erfindungsgemäßen Weiterbildungen erforderlich sind, für die gegebenenfalls auch unabhängiger Schutz begehrt wird. Dies gilt insbesondere für die Verwendung von Strahlformungselementen mit streuenden Partikeln, wie sie in den Ansprüchen 10 bis 16 beansprucht ist.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung weitere Elemente aufweisen:
So kann gemäß Anspruch 18 die Strahlführungseinrichtung nach der Bildfeldblende eine weitere Optik aufweisen, die den Laserstrahl auf das zu behandelnde Auge richtet. Diese weitere Optik hat bevorzugt die gleiche Brennweite wie die Fokussierungsoptik (Anspruch 19).
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des all¬ gemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbei- spielen unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeich¬ nung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen be¬ züglich der Offenbarung aller im Text nicht näher er- läuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird:
In dieser Figur ist ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Laser 1 auf, der einen Laserstrahl 2 emittiert, dessen Wellenlänge geeignet ist, die (nicht dargestellte) Cornea eines menschlichen Auges zu ablatieren. Die Wellenlänge des Laserstrahls 2 kann insbesondere im Bereich von 3 μm lie¬ gen. Ein geeigneter Laser ist beispielsweise ein Er^AG- Laser mit einer Wellenlänge von nahezu 3 μm.
In der Regel haben Laser, die in diesem Wellenlängenbe¬ reich Licht emittieren, ein zirkuläre Modenverteilung. Dies gilt insbesondere für YAG-Laser wie den bereits ge¬ nannten Er:YAG-Laser.
Im Strahlengang des Lasers 1 ist eine Aufweitoptik 3 vor¬ gesehen, die den Laserstrahl 2 von einem Durchmesser von typischerweise 4..6 mm auf einen Durchmesser von ca. 25.. 40 mm (Bezugszeichen 21) aufweitet. Hierzu weist die Auf¬ weitoptik 3 ein Element 31 mit negativer Brechkraft und ein Element 32 mit positiver Brechkraft auf, die nicht notwendigerweise - wie in der Figur dargestellt - Ein¬ zellinsen sein müssen.
Im Anschluß an die Aufweitoptik ist im Strahlengang 21 ein Radialformungselement 4 vorgesehen, das zur Einstellung einer entsprechend dem gewünschten Cornea-Abtrag eingeste¬ llten Radialverteilung der Energie des Laserstrahls 2 dient. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Element 4 aus einer plankonkaven und einer plankonvexen Linse 41 bzw. 42, deren konkave bzw. konvexe Flächen ein¬ ander zugekehrt sind. Die beiden Linsen 41 und 42 haben (in etwa) gleiche Brechungindizes, jedoch unterschiedliche Absorptionen für die Wellenlänge des Laserstrahls 2, so daß man (praktisch) ohne Beeinflussung des "Strahlver¬ laufs" die gewünschte Energieverteilung über den Quer¬ schnitt des - bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel paral¬ lelen - Strahls 21 erhält.
Geeignete Materialkombinationen für die Linsen 41 und 42 sind (beispielsweise) Quarz/Quarz-Infrasil, IRG3/LaSF9, IRG9/FK52 oder -bevorzugt -IRG7/LF8. Die Bezeichungen sind die Lieferbezeichnungen der Fa. Schott, Mainz, Deutsch¬ land. Selbstverständlich sind auch noch andere Material¬ kombinationen möglich.
Zusätzlich kann die Strahlformung nicht nur durch die Absorption der Linsen 41 und 42, sondern auch durch Streu¬ ung erfolgen. Durch steuende Partikel, wie beispielsweise Titanoxid kann über die Konzentration der Beimischung der radiale Energieabfall verstärkt werden, da entsprechend den Streuereignissen pro Längeneinheit die Streuung mit der Tiefe exponentiell zunimmt. Darüberhinaus kann durch die Größe der Streupartikel die Streucharakteristik beein¬ flußt werden, wobei sich die Streucharakteristik von star¬ ker Vorwärts-streuung bis zu isotroper Streuung ändern kann. Die Verwendung von streuenden Partikeln hat den Vorteil, daß Unregelmäßigkeiten in der Energieverteilung, die durch die Modenstruktur hervorgerufen werden, zus¬ ätzlich durch die Streuprozesse homogenisiert werden. Dies ist vergleichbar mit dem bekannten Milchglaseffekt. In jedem Falle kann durch eine geeignete Wahl der Dicken und der Materialeigenschaften der Linsen und der Krümmun¬ gen der einander zugekehrten Flächen der beiden Linsen dem aufgeweiteten Strahl 21 das Profil gegeben werden, das die gewünschte Radius- und Azimutwinkel-abhängige Energiever¬ teilung des Laserstrahls erzeugt. Damit können sowohl sphärische als auch astigmatische Sehfehler von Augen korrigiert werden. Selbstverständlich ist auch die Ver¬ wendung asphärischer Flächen bei den Linsen 41 und 42 möglich, so daß ein asphärischer Abtrag erfolgt.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Lichtweg hinter dem Radialformungselement 4 ist eine Fokussierungsoptik 5 vorgesehen, die den aufgeweiteten Laserstrahl 21 in einem Fokuspunkt 6 fokussiert. Die Fokussierungsoptik hat typi¬ scherweise eine Brennweite von 20 mm.
In einem Abstand von beispielsweise 4 bis 5 mm vor dem Fokuspunkt 6 ist ein beugendes Element 7 vorgesehen, de¬ ssen Beugungsmaxima mit den Minima der Modenverteilung interferieren. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das beugende Element 7 eine Lochblende mit einem Loch¬ durchmesser von weniger als 1 mm, beispielsweise 0,8 mm.
Ferner ist an einer optisch zur Cornea konjugierten Stelle eine Bildfeldblende 8 angeordnet, die typischerweise einen Durchmesser von 7 mm hat. Nach der Bildfeldblende 8 ist ein weiteres optisches System 9 vorgesehen, das insbeson¬ dere die gleiche Brennweite wie die Fokussierungsoptik 5 haben kann, so daß es eine 1:1 Abbildung der Bildfeldblen¬ de bewirkt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur Formung der Cornea, mit einem Laser (1), dessen Laserstrahl eine zirkuläre Modenverteilung hat, und einer Strahlformungs- und Strahlführungseinrichtung, die den Laserstrahl auf die Cornea richtet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Homogenisierung der Ener¬ giedichte über den Strahlquerschnitt die Strahlformungs- einrichtung eine Fokussierungsoptik (5), die den Laserstrahl fokussiert, ein beugendes Element (7), das in einem geringen Ab¬ stand von der Fokusebene (6) der Fokussierungsoptik (5) angeordnet ist, und dessen Beugungsmaxima mit den Minima der Modenverteilung interferieren, eine Bildfeldblende (8), die an einer optisch zur Cornea konjugierten Stelle angeordnet ist, aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beugende Element (7) ein Gitter oder eine Lochblende ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Fokussierungsoptik (5) eine Aufweitoptik (3,31,32) vorgesehen ist, die den Laser¬ strahl (2) aufweitet.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung einer ent¬ sprechend dem gewünschten Abtrag eingestellten Radialver¬ teilung der Energie des Laserstrahls ein Radialformungs- element (4) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialformungselement aus einer plankonkaven (41) und einer plankonvexen (42) Linse besteht, deren konkave und konvexe Flächen einander zuge¬ kehrt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungindizes der beiden Linsen (41,42) gleich und die Absorptionen für die Wellen¬ länge des Laserstrahls unterschiedlich sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialformungselement (4, 41,42) zwischen den Linsen der Aufweitoptik oder nach der Aufweitoptik (3,31,32) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialformungselement nach der Bildfeldblende (8) in der Strahlführungseinrichtung angeordnet ist.
9. Vorrichtung zur einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurchgekennzeichnet, daß das Radialformungselement am Ort der Bildfeldblende oder einem optisch hierzu konju¬ gierten Ort angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialformungselement (4,41,42) streuende Partikel aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die streuenden Partikel in einem Polymer eingeschlossen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer in einer Quarz¬ kammer eingeschlossen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurchgekennzeichnet, daß das Polymer Silicon ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die streuenden Partikel aus Titanoxid (Ti02 ) bestehen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der streuenden Par¬ tikel entsprechend der gewünschten Streucharakteristik gewählt ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die streuenden Partikel im Bereich der Bildfeldblende angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (1) ein Erbium-YAG- Laser ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlführungseinrichtung nach der Bildfeldblende (8) eine weitere Optik (9) auf¬ weist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Optik (9) die gleiche Brennweite wie die Fokussierungsoptik (5) hat.
EP95936949A 1994-11-22 1995-11-22 Vorrichtung zur formung der cornea Withdrawn EP0782420A1 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4441579 1994-11-22
DE4441579A DE4441579C1 (de) 1994-11-22 1994-11-22 Vorrichtung zur Formung der Cornea
DE19530476A DE19530476A1 (de) 1994-11-22 1995-08-18 Vorrichtung zur Formung der Cornea
DE19530476 1995-08-18
PCT/DE1995/001629 WO1996015742A1 (de) 1994-11-22 1995-11-22 Vorrichtung zur formung der cornea

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0782420A1 true EP0782420A1 (de) 1997-07-09

Family

ID=25942198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP95936949A Withdrawn EP0782420A1 (de) 1994-11-22 1995-11-22 Vorrichtung zur formung der cornea

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5895384A (de)
EP (1) EP0782420A1 (de)
JP (1) JPH09508306A (de)
WO (1) WO1996015742A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19814095C2 (de) * 1998-03-30 2003-08-14 Zeiss Carl Jena Gmbh Verfahren und Anordnung zur Kontrolle und Steuerung der Behandlungsparameter an einem ophthalmologischen Behandlungsgerät
US6193710B1 (en) * 1998-07-16 2001-02-27 Visx, Incorporated Method for scanning non-overlapping patterns of laser energy with diffractive optics
US6530916B1 (en) * 1999-11-15 2003-03-11 Visx, Incorporated Uniform large area ablation system and method
JP4332855B2 (ja) 2005-06-07 2009-09-16 住友電気工業株式会社 ウエッジを用いた回折型ビームホモジナイザ光学系
WO2012170966A1 (en) * 2011-06-09 2012-12-13 Christopher Horvath Laser delivery system for eye surgery
CN104010564A (zh) 2011-10-21 2014-08-27 肯特·泰伯 功能性视力测试仪

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6167821A (ja) * 1984-09-12 1986-04-08 Toshiba Corp 反射光学装置
EP0207132B1 (de) * 1984-12-28 1989-03-22 Ncr Corporation Verfahren zur herstellung eines filters für einen gauss-laserbündel
US4744615A (en) * 1986-01-29 1988-05-17 International Business Machines Corporation Laser beam homogenizer
US4838266A (en) * 1986-09-08 1989-06-13 Koziol Jeffrey E Lens shaping device using a laser attenuator
EP0280414A1 (de) * 1987-02-02 1988-08-31 Taunton Technologies, Inc. Vorrichtung zur Korrektur der Krümmung der Hornhaut
DE4041894C2 (de) * 1990-12-27 1994-12-15 Michael Ulrich Prof D Dardenne Gerät zur chirurgischen Behandlung von Myopie, Hyperopie und Astigmatismus des Auges unter Verwendung von Feststoffabsorbentien
EP0536450A1 (de) * 1991-10-07 1993-04-14 Summit Technology, Inc. Lasersystem zum Profilieren mittels einer bleichbaren Maske
EP0536951B1 (de) * 1991-10-10 1997-08-27 Coherent, Inc. Vorrichtung zum Abgeben eines defokussierten Laserstrahls mit scharfkantigem Querschnitt
IL99727A0 (en) * 1991-10-13 1992-08-18 Aaron Lewis Generating defined structures on materials using combined optical technologies for transforming the processing beam
US5461212A (en) * 1993-06-04 1995-10-24 Summit Technology, Inc. Astigmatic laser ablation of surfaces
US5395356A (en) * 1993-06-04 1995-03-07 Summit Technology, Inc. Correction of presbyopia by photorefractive keratectomy
US5571107A (en) * 1993-10-26 1996-11-05 Shaibani; Sanan B. Laser surgical apparatus for sculpting a cornea using a diffractive optical element and method of using the same
US5376086A (en) * 1993-10-26 1994-12-27 Khoobehi; Bahram Laser surgical method of sculpting a patient's cornea and associated intermediate controlling mask

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9615742A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US5895384A (en) 1999-04-20
JPH09508306A (ja) 1997-08-26
WO1996015742A1 (de) 1996-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3785286T2 (de) Ophthalmoskoplinse.
EP1682058B1 (de) Adapter zum koppeln einer laserbearbeitungsvorrichtung mit einem objekt
EP0431153B1 (de) Vorrichtung zur Untersuchung und/oder Behandlung des Auges
DE69629066T2 (de) Verfahren und Gerät zur zeitlichen und räumlichen Strahlintegration
EP2069099B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur materialverarbeitung unter verwendung eines transparenten kontaktelements
DE102017107346A1 (de) Vorrichtung zur Energieversorgung von und/oder Kommunikation mit einem Augenimplantat mittels Beleuchtungsstrahlung
DE2222378A1 (de) Betrachtungsvorrichtung zum Untersuchen eines Hohlraumes
DE9414467U1 (de) Raman-Spektrometer mit einer Meßsonde
CH453571A (de) Vorrichtung zur Koagulierung eng umgrenzter, punktähnlicher Stellen der Netzhaut des Auges
DE3033509A1 (de) Monozentrisches optisches system
DE4004423C2 (de) Vorrichtung zur chirurgischen Behandlung der Ametropie
DE102004009212A1 (de) Kontaktelement für Laserbearbeitung
WO2008090001A1 (de) Rückprojektionsvorrichtung und verfahren für eine rückprojektionsvorrichtung
EP0782420A1 (de) Vorrichtung zur formung der cornea
DE2458306A1 (de) Optisches system mit schraeg nach vorn gerichtetem sichtfeld
DE102014004026A1 (de) Ophthalmologische Vorrichtung zur Bearbeitung eines Gewebes im Vordergrund eines Auges
DE19640976C2 (de) Optisches System für eine Laserspaltlampe
WO1985001870A1 (en) Neodym-yag-laser, particularly for ophthalmological treatment
DE4441579C1 (de) Vorrichtung zur Formung der Cornea
DE102008035898A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Specklereduktion im Bereich der Laseranwendungen
DE4440783C2 (de) Vorrichtung zum Schneiden von Gewebe
DE4316443A1 (de) Vorrichtung zum Ausrichten eines fokussierten Lichtstrahles
CH694936A5 (de) Ophthalmologisches Kontaktglas.
EP0227757B1 (de) Vorrichtung zur laserchirurgie und insbesondere zur keratotomie der cornea (iii)
DE4301291A1 (de) Universeller Zweispiegelkorrektor für Cassegrainartige Spiegelsysteme

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19961115

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CH DE FR GB IT LI

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20000601