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DE4037798A1 - Analysing surface shape, esp. of non-rigid surface cornea of human eye - superimposing reflected, focussed measurement beam derived from coherent monochromatic beam onto reference beam to produce interference - Google Patents

Analysing surface shape, esp. of non-rigid surface cornea of human eye - superimposing reflected, focussed measurement beam derived from coherent monochromatic beam onto reference beam to produce interference

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Publication number
DE4037798A1
DE4037798A1 DE19904037798 DE4037798A DE4037798A1 DE 4037798 A1 DE4037798 A1 DE 4037798A1 DE 19904037798 DE19904037798 DE 19904037798 DE 4037798 A DE4037798 A DE 4037798A DE 4037798 A1 DE4037798 A1 DE 4037798A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light beam
interference pattern
reflected
focusing device
analyzed
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.)
Ceased
Application number
DE19904037798
Other languages
German (de)
Inventor
Henryk Dr Kasprzak
Gert Von Bally
Werner Norbert Dr Med Foerster
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Priority to DE19904037798 priority Critical patent/DE4037798A1/en
Publication of DE4037798A1 publication Critical patent/DE4037798A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/255Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/107Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining the shape or measuring the curvature of the cornea

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Abstract

A coherent monochromatic input light beam is divided into a measurement and a reference beam, each with plane wave fronts. The measurement beam is passed via a focussing device to the measurement surface which is closer to the focussing device than its focal length. The reference beam is directed at a reference surface from which it is reflected. The measurement beam reflected from the measurement surface is passed back through the focussing device and is superimposed on the reflected reference beam to produce a flat interference pattern which is detected and evaluated. USE - For accurate measurement of dilatation of eye.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse von Oberflächenformen, insbesondere von nicht-starren Ober­ flächen, wie der Hornhaut des menschlichen Auges.The invention relates to a method for analyzing Surface shapes, especially of non-rigid surfaces areas, like the cornea of the human eye.

Aus der DE 31 34 574 C2 ist eine Anordnung zur Registrie­ rung und Messung des zeitlichen Verlaufes der Dilatation des Auges bekannt, wobei unter Dilatation eine Abstands­ änderung zwischen Hornhautvorderfläche und Augenhinter­ grund verstanden wird. Die Anordnung besteht aus einer Laserlichtquelle zur Beleuchtung des Auges über einen Um­ lenkspiegel, einer Spaltblende, die in einer Ebene ange­ ordnet ist, in welcher das von der Hornhaut und das vom Hintergrund des Auges reflektierte Laserlicht ein Inter­ ferogramm erzeugen, und einer Einrichtung zur ortsabhän­ gigen Darstellung von zeitlichen Veränderungen des von der Spaltblende erfaßten Querschnitts aus dem Interfero­ gramm, bestehend aus einem Aufzeichnungsmedium und einer Optik zur Abbildung der Spaltblende auf dieses Medium. Mit einer derartigen Anordnung ist zwar eine genaue Mes­ sung der Dilatation des Auges möglich, es ist jedoch nur eine punktuelle Erfassung dieser Abstandsänderungen mög­ lich. Zwar könnte theoretisch mittels Durchführung mehre­ rer aufeinanderfolgender Messungen auch eine Analyse der Dilatation in Form eines Rasters entlang einer Meßlinie oder sogar auf einer Meßfläche erreicht werden; in der Praxis ist dies jedoch äußerst aufwendig, wobei die zu­ sätzlich gewonnene Information kaum den zusätzlichen Auf­ wand rechtfertigt. Außerdem liefert diese Anordnung keine Informationen über die äußere Oberflächenform des Auges sowie deren zeitliche Formveränderungen.DE 31 34 574 C2 describes an arrangement for registration tion and measurement of the temporal course of the dilation of the eye, with a distance under dilation Change between the front surface of the cornea and the back of the eye reason is understood. The arrangement consists of a Laser light source for illuminating the eye via an um Steering mirror, a slit that is in one plane is arranged in which that of the cornea and that of Background of the eye, laser light reflected an interior Generate ferogram, and a facility for location-dependent representation of changes over time of the the slit diaphragm captured cross-section from the interfero gram, consisting of a recording medium and a Optics for imaging the slit diaphragm on this medium. With such an arrangement is an accurate measurement dilation of the eye is possible, but it is only a punctual detection of these changes in distance is possible Lich. In theory, more could be achieved by means of implementation successive measurements also an analysis of the Dilatation in the form of a grid along a measuring line or even be reached on a measuring surface; in the In practice, however, this is extremely time-consuming, and that too additionally gained information hardly the additional up wall justified. This arrangement also provides  no information about the outer surface shape of the Eye and their changes in shape over time.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zu schaf­ fen, mit welchem eine Analyse von Oberflächenformen, ins­ besondere von nicht-starren Oberflächen, wie der Horn­ haut des menschlichen Auges, ermöglicht wird.The task therefore is to create a procedure with which an analysis of surface shapes, ins special of non-rigid surfaces like the horn skin of the human eye.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemaß dem Patentanspruch 1.This object is achieved in accordance with the invention a method according to claim 1.

Das Verfahren gemäß Erfindung erlaubt bei einer einzel­ nen Messung schon eine Aussage über die Form der Ober­ fläche nicht nur an einem Punkt oder entlang einer Linie sondern auf einer Fläche, deren Größe nur durch den Durchmesser des auf die Oberfläche fallenden Licht­ strahles bestimmt wird. Hierdurch können umfangreiche In­ formationen gewonnen werden, z. B. über Art und Lage von Formabweichungen im Vergleich zu der vorgegebenen Refe­ renzfläche. Für die Auswertung des erfaßten Interferenz­ musters können an sich bekannte mathematische Auswerte­ verfahren verwendet werden.The method according to the invention allows for a single a measurement about the shape of the upper not just at a point or along a line but on an area whose size can only be Diameter of the light falling on the surface beam is determined. As a result, extensive in formations are obtained, e.g. B. about the type and location of Shape deviations compared to the specified refe interface. For the evaluation of the detected interference patterns can be used to perform known mathematical evaluations procedures are used.

Um feststellen zu können, wie sich die zu analysierende Oberfläche bei sich zeitlich verändernden Einflüssen verhält, ist weiter vorgesehen, daß wenigstens zwei In­ terferenzmuster zeitlich nacheinander erfaßt werden und daß deren zeitabhängige Veränderung ausgewertet wird.In order to be able to determine how the to be analyzed Surface with changing influences over time behaves, it is further provided that at least two In interference patterns are recorded one after the other in time and that their time-dependent change is evaluated.

Wenn absolute Aussagen über Form und Abmessungen der zu analysierenden Oberfläche benötigt werden, ist das Ver­ fahren zu erweitern, wobei hier zwei bevorzugte Verfah­ rensausgestaltungen zu nennen sind: Die erste Variante sieht vor, daß parallel zur Erfassung des Interferenz­ musters der Abstand zwischen der Fokussiereinrichtung und der zu analysierenden Oberfläche gemessen und erfaßt wird. Alternativ hierzu sieht die Erfindung vor, daß nacheinander Interferenzmuster mit wenigstens zwei unter­ schiedlichen Abständen zwischen der zu analysierenden Oberfläche und der Fokussiereinrichtung erfaßt und ausge­ wertet werden und daß parallel zur Erfassung der Interfe­ renzmuster dieser Abstandsunterschied gemessen und er­ faßt wird. Beide Verfahrensausgestaltungen erfassen als zusätzliche Meßgröße die Länge einer Strecke, womit er­ reicht wird, daß durch entsprechende mathematische Aus­ wertung der Interferenzmuster auch exakte absolute Aus­ sagen über die Dimensionen der auf der untersuchten Ober­ fläche beobachteten Formen und Strukturen sowie deren Veränderungen gemacht werden können.If absolute statements about the shape and dimensions of the analyzing surface are needed, the ver drive to expand, with two preferred methods The following variants should be mentioned: The first variant provides that parallel to the detection of the interference pattern the distance between the focusing device and measured and recorded the surface to be analyzed becomes. Alternatively, the invention provides that  successive interference pattern with at least two under different distances between those to be analyzed Surface and the focusing device detected and out be evaluated and that parallel to the detection of the interfe boundary pattern this distance difference is measured and he is caught. Both process configurations record as additional measurand the length of a route, with which he is enough that by appropriate mathematical Aus Evaluation of the interference pattern also exact absolute evaluation tell about the dimensions of the examined on the waiter observed forms and structures as well as their Changes can be made.

Um auch eine nachträgliche Auswertung, z. B. mittels digi­ taler Analyseprogrammeß, zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß das Interferenzmuster mittels opto-elektronischer Wandlung in elektrische Signale umgesetzt und als Signal­ folge wieder abrufbar gespeichert wird.In order for a subsequent evaluation, e.g. B. using digi It is intended to enable taler analysis programs that the interference pattern by means of opto-electronic Conversion converted into electrical signals and as a signal follow is saved again.

Um bei nicht-starren, sich zeitlich verändernden Ober­ flächen nicht nur unterschiedliche Zustände vergleichen, sondern detaillierte Aussagen über die Art und den Ver­ lauf solcher Veränderungen machen zu können, ist vorge­ sehen, daß das Interferenzmuster, gegebenenfalls mit seinen zeitabhängigen Veränderungen, über einen vorgeb­ baren Beobachtungszeitraum stetig erfaßt und aufgezeich­ net wird. Für die weitere Analyse ist dann bevorzugt vor­ gesehen, daß aus der stetigen Interferenzmuster-Aufzeich­ nung einzelne Interferenzmuster nach vorgebbaren Auswahl­ kriterien ausgewählt und für die weitere Auswertung ver­ wendet werden. Hierdurch können z. B. Fehler eliminiert werden, die durch Störungen oder Verfälschungen ent­ stehen, welche z. B. bei der Analyse der Hornhautober­ fläche durch unwillkürliche, ruckartige Augenbewegungen des Patienten verursacht werden. For non-rigid, time-changing waiters not only compare different states, but detailed statements about the type and ver It is planned to be able to make such changes see that the interference pattern, possibly with its time-dependent changes, via a predetermined The observation period is continuously recorded and recorded is not. Preference is then given for further analysis seen that from the continuous interference pattern recording individual interference patterns according to a predefinable selection criteria selected and used for further evaluation be applied. This allows z. B. Errors eliminated be caused by interference or adulteration stand which z. B. in the analysis of the upper cornea surface due to involuntary, jerky eye movements of the patient.  

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfah­ rens gemäß Erfindung sind in den Unteransprüchen 8 bis 17 angegeben.Further refinements and developments of the process Rens according to the invention are in the dependent claims 8 to 17 specified.

Ein Anwendungsgebiet, auf dem sich das neue Verfahren sinnvoll einsetzen läßt, ist die Augenmedizin. Das Ver­ fahren ermöglicht hier z. B. eine exakte Darstellung der Oberflächen-Topographie der Hornhaut, eine exakte Dar­ stellung des Hornhaut-Astigmatismus, eine Messung der Veränderung der Oberfläche der Hornhaut bei verschiede­ nen Prozessen, wie z. B. Augenbewegungen oder Akkommoda­ tion, eine Bestimmung der Augenbewegungen, eine Bestim­ mung der Bewegung der Hornhaut während des Herzschlages, eine Bestimmung der Veränderungen der Hornhaut nach horn­ hautchirurgischen Eingriffen oder eine Messung des intra­ okularen Augendruckes.An area of application in which the new process can be used sensibly is ophthalmology. The Ver driving enables z. B. an exact representation of the Surface topography of the cornea, an exact dar position of corneal astigmatism, a measurement of Change in the surface of the cornea in different NEN processes such. B. eye movements or accommodation tion, a determination of eye movements, a determination movement of the cornea during the heartbeat, a determination of the changes in the cornea after horn skin surgery or a measurement of the intra ocular eye pressure.

Im folgenden wird ein Ablaufbeispiel des Verfahrens an­ hand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeich­ nung zeigen:The following is an example of the procedure hand explained a drawing. The figures of the drawing show:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens in einer schematischen Darstellung und Fig. 1 shows a device for performing the procedure in a schematic representation and

Fig. 2 ein Beispiel für ein mit dem Verfahren aufge­ nommenes, aufbereitetes Interferenzmuster. Fig. 2 shows an example of a recorded with the method, processed interference pattern.

Wie aus Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich ist, wird in einem Laser 11 ein Laserstrahl 10′ erzeugt, der aus dem Laser 11 in der Zeichnung nach rechts hin austritt. Nach Austritt aus dem Laser 11 durchläuft der Laserstrahl 10′ zunächst eine Verschlußblende 12, die zwischen einer Öff­ nungsstellung und einer Schließstellung umstellbar ist, um wahlweise den Laserstrahl 10′ durchgehen zu lassen oder zu unterbrechen. Im weiteren Verlauf des Laser­ strahls 10′ ist als nächstes ein Zerhacker oder Chopper 13 angeordnet, mittels welchem der Laserstrahl 10′ zer­ hackt wird, wodurch eine stroboskopische Beleuchtung er­ zeugt und damit die Möglichkeit geschaffen wird, ein mit dem Verfahren erfaßtes Interferenzmuster "einzufrie­ ren". Außerdem wird durch den Zerhacker 13 eine vermin­ derte mittlere Leistung bei hoher Kurzzeit- bzw. Impuls­ leistung ermöglicht. Mittels eines im Laserstrahl 10′ weiterhin angeordneten Graufilters 14 kann die Intensi­ tät des Laserstrahls 10′ in gewünschter Weise abge­ schwächt werden, um Schäden an der zu untersuchenden Oberfläche zu vermeiden bzw. gesetzliche Sicherheitsvor­ schriften einzuhalten. In einem Raumfilter bzw. Diver­ genzfilter 15 wird der bis dahin gebündelte Laserstrahl 10′ zu einem divergierendem Lichtstrahl mit sphärischen Wellenfronten aufgeweitet. Mittels einer daran anschließend angeordneten Kollimatorlinse 16 wird der Laser­ strahl 10′ zu einem als Eingangslichtstrahl 10 dienenden Parallellichtstrahl mit ebenen Wellenfronten umgeformt.As can be seen from Fig. 1 of the drawing, a laser beam 10 'is generated in a laser 11 , which emerges from the laser 11 in the drawing to the right. After emerging from the laser 11 , the laser beam 10 'first passes through a shutter 12 , which can be switched between an opening position and a closed position, in order to either let the laser beam 10 ' pass or interrupt it. In the further course of the laser beam 10 ', a chopper or chopper 13 is next arranged, by means of which the laser beam 10 ' is chopped, whereby stroboscopic lighting creates it and thus creates the possibility of "freezing" an interference pattern detected by the method ". In addition, the chopper 13 enables a reduced average power with high short-term or pulse power. By means of a laser filter 10 'further arranged gray filter 14 , the intensity of the laser beam 10 ' can be weakened in the desired manner in order to avoid damage to the surface to be examined or to comply with legal safety regulations. In a spatial filter or Diver genzfilter 15 , the previously bundled laser beam 10 'is expanded to a divergent light beam with spherical wave fronts. By means of a subsequently arranged collimator lens 16, the laser beam is' converted to a 10 serving as the input light beam 10 parallel light beam with plane wave fronts.

Dieser Eingangslichtstrahl 10 fällt anschließend auf einen Strahlteiler 21, mittels welchem der Eingangslicht­ strahl 10 aufgeteilt wird in einen unter 90° zum Ein­ gangslichtstrahl 10 verlaufenden Meßlichtstrahl 20 und einen in der gleichen Richtung wie der Eingangslicht­ strahl 10 verlaufenden Referenzlichtstrahl 30.This input light beam 10 is subsequently incident on a beam splitter 21, by means of which the input light split beam 10 into a less than 90 ° extending to a gear beam 10 measuring light beam 20 and a passage extending in the same direction as the input light beam 10 reference light beam 30th

Der Meßlichtstrahl 20 läuft durch eine Fokussiereinrich­ tung 22, hier eine Sammellinse, und gelangt schließlich auf die zu untersuchende Oberfläche, hier die Hornhaut­ oberfläche 23 eines menschlichen Auges 2. Außer einer einfachen Sammellinse können für die Fokussiereinrich­ tung 22 auch Optiken mit mehreren Linsen oder auch holo­ graphische Linsen verwendet werden, wobei letztere spezi­ ell für Untersuchungen von Oberflächen mit extremen Ab­ weichungen von einer sphärischen Form geeignet sind. Die Brennweite der Fokussiereinrichtung 22 ist dabei so ge­ wählt, daß der einfallende Meßlichtstrahl 20 von der Hornhautoberfläche 23 annähernd und im wesentlichen in sich selbst reflektiert wird. Der reflektierte Meßlicht­ strahl 20′ durchläuft die Fokussiereinrichtung 22 in um­ gekehrter Richtung und gelangt wieder zum Strahlteiler 21 und durchläuft diesen. Da die zu analysierende Ober­ fläche, hier die Hornhautoberfläche 23, im allgemeinen keine ideale Fläche ist, besitzt der reflektierte Meß­ lichtstrahl 20′ nach dem umgekehrten Durchlaufen der Fokussiereinrichtung 22 keine ebenen Wellenfronten mehr, sondern Wellenfronten, die mehr oder weniger stark, ent­ sprechend der Oberflächenform der Hornhautoberfläche 23, von einem ebenen Verlauf abweichen. Durch Verschiebung der Fokussiereinrichtung 22 ist die Dichte der Interfe­ renzlinien des erfaßten Interferenzmusters insbesondere zur Analyse pathologischer Oberflächenformen gezielt ver­ änderbar, wobei dieses Analyseverfahren mit dem Begriff "Fringe Control" bezeichnet wird.The measuring light beam 20 passes through a focusing device 22 , here a converging lens, and finally reaches the surface to be examined, here the cornea surface 23 of a human eye 2 . In addition to a simple converging lens, optics with a plurality of lenses or holographic lenses can also be used for the focusing device 22 , the latter being particularly suitable for examining surfaces with extreme deviations from a spherical shape. The focal length of the focusing device 22 is selected so that the incident measuring light beam 20 is approximately and essentially reflected by the surface of the cornea 23 . The reflected measuring light beam 20 'passes through the focusing device 22 in the opposite direction and arrives again at the beam splitter 21 and passes through it. Since the surface to be analyzed, here the corneal surface 23 , is generally not an ideal surface, the reflected measuring light beam 20 'after passing through the focusing device 22 in reverse no longer has flat wave fronts, but wave fronts that are more or less strong, accordingly Surface shape of the corneal surface 23 , deviate from a flat course. By shifting the focusing device 22 , the density of the interference lines of the detected interference pattern can be specifically changed, in particular for the analysis of pathological surface shapes, this analysis method being referred to as "fringe control".

Der einfallende Referenzlichtstrahl 30 wird an einer Re­ ferenzfläche 31, hier ein Planspiegel, reflektiert und gelangt ebenfalls zurück zum Strahlteiler 21, um von diesem reflektiert und dadurch mit dem ausfallenden Meß­ lichtstrahl 20′ zu einem Überlagerungslichtstrahl 40 überlagert zu werden. Da der reflektierte Referenzlicht­ strahl 30′ weiterhin ebene Wellenfronten aufweist, kommt es im Überlagerungslichtstrahl 40 infolge der Überlage­ rung mit den nicht mehr ebenen Wellenfronten des reflek­ tierten Meßlichtstrahls 20′ zu Interferenzerscheinungen, die eine Aussage über die Form der den Meßlichtstrahl 20 reflektierenden Oberfläche 23 der Hornhaut des Auges 2 erlauben. Die entstehenden Interferenzmuster werden hier mittels einer Videokamera 42 aufgenommen, innerhalb derer beispielsweise ein mit einer Vielzahl von lichtem­ pfindlichen Punkten ausgestatteter sogenannter CCD-Chip angeordnet ist. Zur Anpassung des Durchmessers bzw. der Fläche des Überlagerungslichtstrahls 40 an die Fläche des lichtempfindlichen Elementes in der Videokamera 42 ist dieser eine Anpassungslinse 41 vorgeschaltet, die hier eine langbrennweitige Sammellinse ist, welche den Überlagerungslichtstrahl 40 von einem relativ großen Durchmesser auf einen kleineren Durchmesser verengt.The incident reference light beam 30 is reflected at a re reference surface 31 , here a plane mirror, and also comes back to the beam splitter 21 in order to be reflected by it and thereby to be superimposed with the failed measuring light beam 20 'to an overlay light beam 40 . Since the reflected reference light beam 30 'still has plane wavefronts, there is interference in the superimposed light beam 40 due to the superimposition with the no longer plane wavefronts of the reflected measuring light beam 20 ', a statement about the shape of the measuring light beam 20 reflecting surface 23 of the Allow eye 2 cornea. The resulting interference patterns are recorded here by means of a video camera 42 , within which, for example, a so-called CCD chip equipped with a large number of light sensitive points is arranged. To adapt the diameter or the area of the superimposed light beam 40 to the area of the light-sensitive element in the video camera 42 , this is preceded by an adaptive lens 41 , which here is a long-focal converging lens, which narrows the superimposed light beam 40 from a relatively large diameter to a smaller diameter.

Die von der Videokamera 42 aufgenommenen Interferenz­ muster können auf einem nachgeschalteten Monitor 43 mit einem Bildschirm 43′ sichtbar gemacht werden. Ein dem Monitor nachgeschalteter Videorecorder 44 erlaubt eine stetige Aufzeichnung und spätere Wiedergabe der erfaßten Interferenzmuster. Weiterhin kann die Einrichtung gemäß der Zeichnung noch mit einer Datenverarbeitungseinrich­ tung koppelbar sein, um mit dieser eine automatisierte Auswertung der erfaßten Interferenzmuster durchzuführen, was hier aber nicht besonders dargestellt ist.The interference pattern recorded by the video camera 42 can be made visible on a downstream monitor 43 with a screen 43 '. A video recorder 44 connected downstream of the monitor permits continuous recording and later reproduction of the detected interference patterns. Furthermore, the device according to the drawing can still be coupled to a data processing device in order to carry out an automated evaluation of the detected interference pattern with this, but this is not particularly shown here.

Um möglichst störungs- und fehlerfreie Analysen und Un­ tersuchungen der Oberfläche 23 vornehmen zu können, ist es wichtig, daß der Patient eine möglichst konstante Blickrichtung seines zu untersuchenden Auges 2 beibe­ hält. Um dies zu erleichtern, ist vorgesehen, daß der Bildschirm 43′ des Monitors 43 in einer solchen Blick­ richtung zum zweiten, nicht zu untersuchenden Auge 2′ des Patienten liegt, daß bei Betrachtung des Interferenz­ musters auf dem Bildschirm 43′ der Patient die gewünsch­ te Blickrichtung der Augen 2, 2′ und damit auch des zu untersuchenden Auges 2 einstellt.In order to be able to carry out analyzes and examinations of the surface 23 that are as free of faults and errors as possible, it is important that the patient keep a constant viewing direction of his eye 2 to be examined. To facilitate this, it is provided that the screen 43 'of the monitor 43 is in such a direction of view to the second, not to be examined eye 2 ' of the patient that when viewing the interference pattern on the screen 43 'the patient the desired te Direction of view of the eyes 2 , 2 'and thus also the eye 2 to be examined adjusts.

Für bestimmte Anwendungen des Verfahrens ist die Erfas­ sung entweder des Abstandes zwischen der Fokussierein­ richtung 22 und der Hornhautoberfläche 23 oder der Ver­ änderung der Stellung der Fokussiereinrichtung in Längs­ richtung des Meßlichtstrahls 20 bzw. 20′ erforderlich. Hierzu kann die Anordnung mit geeigneten Längen- bzw. Entfernungs-Meßeinrichtungen zusätzlich ausgestattet sein, die aus anderen technischen Bereichen bekannt sind und hier verwendet werden können. For certain applications of the method, the detection of either the distance between the focusing device 22 and the corneal surface 23 or the change in the position of the focusing device in the longitudinal direction of the measuring light beam 20 or 20 'is required. For this purpose, the arrangement can be additionally equipped with suitable length or distance measuring devices which are known from other technical fields and can be used here.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt ein Beispiel für ein mit dem Verfahren aufgezeichnetes Interferenzmuster nach einer Aufbereitung, hier einer Kontrastverstärkung. Es wird deutlich sichtbar, daß sich das Interferenzmuster aus Interferenzringen zusammensetzt, die im wesentlichen kon­ zentrisch zueinander mit nach außen hin abnehmendem Ab­ stand verlaufen. Durch Ermittlung, Auswertung und Inter­ pretation von Anzahl, Größe, Abstand, Form und Kontur der Interferenzringe sowie deren Veränderungen, z. B. in Abhängigkeit von der Zeit und/oder vom Meßabstand, kön­ nen die gewünschten, im vorangehenden genannten Informa­ tionen über die zu untersuchende Oberfläche gewonnen wer­ den. Die einzelnen Auswerteverfahren sollen hier nicht näher erläutert werden, da sie nicht Gegenstand dieser Anmeldung sind. Fig. 2 of the drawing shows an example of a recorded interference pattern by the method according to a treatment, in this case a contrast enhancement. It can be clearly seen that the interference pattern is composed of interference rings which are essentially concentric with one another with an outwardly decreasing distance. By determining, evaluating and interpreting the number, size, distance, shape and contour of the interference rings and their changes, e.g. B. depending on the time and / or the measuring distance, nen the desired, in the above-mentioned information on the surface to be examined who won the. The individual evaluation methods are not to be explained in more detail here, since they are not the subject of this application.

Claims (17)

1. Verfahren zur Analyse von Oberflächenformen, insbe­ sondere von nicht-starren Oberflächen, wie der Horn­ haut des menschlichen Auges, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein als Eingangslichtstrahl dienender monochro­ matischer kohärenter Lichtstrahl erzeugt und auf einen Parallellichtstrahl gewünschten Durchmessers mit ebenen Wellenfronten aufgeweitet wird,
  • - daß der Eingangslichtstrahl mittels Strahlteilung in einen Meßlichtstrahl und einen Referenzlicht­ strahl mit jeweils ebenen Wellenfronten geteilt wird,
  • - daß der Meßlichtstrahl durch eine Fokussiereinrich­ tung geführt und flächig auf die zu analysierende Oberfläche geleitet wird, wobei die Oberfläche ei­ nen Abstand von der Fokussiereinrichtung aufweist, der kleiner als die Brennweite dieser Fokussierein­ richtung ist,
  • - daß der Referenzlichtstrahl zu einer Referenz­ fläche geführt und an dieser reflektiert wird,
  • - daß der von der zu analysierenden Oberfläche re­ flektierte Meßlichtstrahl in umgekehrter Richtung durch die Fokussiereinrichtung geführt und mit dem reflektierten Referenzlichtstrahl überlagert wird und
  • - daß ein hierbei entstehendes flächiges Interferenz­ muster erfaßt und ausgewertet wird.
1. A method for the analysis of surface shapes, in particular of non-rigid surfaces, such as the cornea of the human eye, characterized in that
  • that a monochromatic coherent light beam serving as an input light beam is generated and expanded to a parallel light beam of the desired diameter with flat wave fronts,
  • - That the input light beam is divided into a measuring light beam and a reference light beam, each with flat wave fronts, by beam splitting,
  • - That the measuring light beam is guided by a Focusing device and is guided across the surface to the surface to be analyzed, the surface being at a distance from the focusing device which is smaller than the focal length of this focusing device,
  • - That the reference light beam is guided to a reference surface and reflected on it,
  • - That the measuring light beam re reflected from the surface to be analyzed is guided in the opposite direction through the focusing device and is overlaid with the reflected reference light beam and
  • - That a resulting flat interference pattern is detected and evaluated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Interferenzmuster zeitlich nach­ einander erfaßt werden und daß deren zeitabhängige Veränderung ausgewertet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that at least two interference patterns follow in time each other and that their time-dependent Change is evaluated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß parallel zur Erfassung des Interferenz­ musters der Abstand zwischen der Fokussiereinrich­ tung und der zu analysierenden Oberfläche gemessen und erfaßt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that parallel to the detection of the interference pattern the distance between the focusing device device and the surface to be analyzed and is detected. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nacheinander Interferenzmuster mit we­ nigstens zwei unterschiedlichen Abständen zwischen der zu analysierenden Oberfläche und der Fokussier­ einrichtung erfaßt und ausgewertet werden und daß parallel zur Erfassung der Interferenzmuster dieser Abstandsunterschied gemessen und erfaßt wird.4. The method according to claim 1 or 2, characterized records that successive interference patterns with we at least two different distances between the surface to be analyzed and the focus facility are recorded and evaluated and that parallel to the detection of the interference pattern of these Distance difference is measured and recorded. 5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzmuster mittels opto-elektronischer Wandlung in elektrische Signale umgesetzt und als Signalfolge wieder abruf­ bar gespeichert wird.5. The method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the interference pattern by means of opto-electronic conversion into electrical Signals implemented and retrieved as a signal sequence saved in cash. 6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenz­ muster, gegebenenfalls mit seinen zeitabhängigen Veränderungen, über einen vorgebbaren Beobachtungs­ zeitraum stetig erfaßt und aufgezeichnet wird.6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the interference pattern, possibly with its time-dependent Changes, via a predeterminable observation period is recorded and recorded continuously. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus der stetigen Interferenzmuster-Aufzeichnung einzelne Interferenzmuster nach vorgebbaren Auswahl­ kriterien ausgewählt und für die weitere Auswertung verwendet werden. 7. The method according to claim 6, characterized in that that from the continuous interference pattern recording individual interference patterns according to a predefinable selection criteria selected and for further evaluation be used.   8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangslicht­ strahl ein Laserstrahl verwendet wird.8. The method according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that as an input light beam a laser beam is used. 9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangslicht­ strahl zerhackt wird.9. The method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the input light beam is chopped. 10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangslicht­ strahl mittels Graufilterung geschwächt wird.10. The method according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the input light beam is weakened by means of gray filtering. 11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangslicht­ strahl durch Raumfilterung zu einem divergierenden Lichtstrahl mit sphärischen Wellenfronten aufgewei­ tet und mittels Durchleitens durch wenigstens eine Kollimatorlinse in den Parallellichtstrahl überführt wird.11. The method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the input light beam through spatial filtering to a divergent Beam of light with spherical wave fronts tet and by passing through at least one Collimator lens transferred into the parallel light beam becomes. 12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Fokussiereinrich­ tung wenigstens eine Sammellinse verwendet wird.12. The method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that as a focusing device tion is used at least one converging lens. 13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweite der Fokussiereinrichtung in Abhängigkeit vom Krümmungs­ radius der zu analysierenden Oberfläche so gewählt wird, daß im Mittel über die Oberfläche der Meßlicht­ strahl im wesentlichen in sich selbst reflektiert wird.13. The method according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the focal length of the Focusing device depending on the curvature radius of the surface to be analyzed selected is that on average over the surface of the measuring light beam reflected essentially in itself becomes. 14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als den Referenz­ lichtstrahl reflektierende Referenzfläche ein Plan­ spiegel verwendet wird. 14. The method according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that as the reference light-reflecting reference surface a plan mirror is used.   15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erfassung, Darstellung und Aufzeichnung der Interferenzmuster eine Videokamera mit zugeordnetem Monitor und Video­ recorder verwendet wird.15. The method according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that for the detection, Representation and recording of the interference pattern a video camera with assigned monitor and video recorder is used. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera ohne Objektiv betrieben wird und daß der zur Kamera geführte Lichtstrahl zur Anpas­ sung der Lichtstrahlfläche an die Videokamera-Auf­ nahmefläche durch wenigstens eine vorgeschaltete, in Lichtstrahllängsrichtung verschiebbare Linse gelei­ tet wird.16. The method according to claim 15, characterized in that the video camera is operated without a lens and that the light beam directed to the camera for adjustment solution of the light beam area to the video camera opening area by at least one upstream, in Lens movable in the longitudinal direction of the light is tested. 17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei dieses auf das menschliche Auge angewendet wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Monitorbild des gerade er­ faßten Interferenzmusters dem zu dem untersuchten Auge gehörenden zweiten Auge des Augenpaares in ei­ ner zu dem Meßlichtstrahl im wesentlichen parallelen Blickrichtung zugeführt bzw. dargeboten wird.17. The method according to claim 15 or 16, wherein this on the human eye is applied, thereby ge identifies that the monitor image of just him interference pattern to that examined Eye belonging to the second pair of eyes in egg ner substantially parallel to the measuring light beam Direction of view is supplied or presented.
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