专利名称：眼外科测量系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及具有波阵面传感器和成像光学器件的眼外科测量系统。具体地说，本发明涉及具有波阵面传感器和成像光学器件的并且通过在成像光学器件与受检物之间提供足够大距离而适合于在外科中、具体地在眼外科中使用的眼外科测量系统。此外，本发明涉及具有波阵面传感器和OCT系统的眼外科测量系统。
背景技术：
配置为表征测量光的波阵面形式的波阵面传感器在本领域是已知的。通过使用哈特曼-夏克(Hartmarm-amck)传感器，这样的波阵面传感器可以具体地用于测量人眼的像差，如在论文 J. Liang, B. Grimm, S. Goelz, J. F. Bille, “Objective measurement of a Hartmann-Shack wavefront sensor", J. Opt. Soc. Am. A 11 (1994) pp. 1949-1957 中描述的。 在这样的系统中，哈特曼-夏克传感器具体地包括设置成平面的显微透镜阵列，其中在显微透镜的共焦平面中，设置有位置敏感的光传感器。利用这样的哈特曼-夏克传感器，入射到显微透镜阵列上的波阵面的形式可以通过测量在与每个显微透镜对应的区域中的波阵面的局部倾斜而确定。为了测量人眼的光学性质，在人眼的视网膜上生成尽可能小的照明斑。近似球面波从该点状照明斑发射，穿过玻璃体、晶状体和角膜并离开眼睛。当它穿过人眼的不同光学界面时，波阵面的形式改变。这导致现有的波阵面偏离平的波阵面。从平的波阵面的这些偏离可以通过在横向区域内的局部倾斜表示，并因此可以通过使用哈特曼-夏克波阵面传感器来测量。文献US 2005/0M1653A1公开了可以设置并安装在显微镜系统的物镜和受检物之间的波阵面传感器。文献US 6550917B1公开了一种波阵面传感器，其被设计为使得球面波阵面可变形为平面波阵面。例如球面波阵面可以是退出具有球面像差的变常眼(ametropic eye)的波阵面。由此，可以增大波阵面传感器的测量范围。文献DE 103 60 570 B4公开了一种包括OCT系统和波阵面分析系统的光学测量系统。基于波阵面形式的测量，控制自适应光学元件，使得由波阵面检测器测量的波阵面大致为平面波阵面。由此，可以获得改善的OCT信号。但是，在上述文献中公开的波阵面传感器在外科操作中仅有有限的用途，因为它们需要物与最靠近物的光学组件之间的短距离。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种具有波阵面传感器并且适合于在外科操作中使用的光学测量系统。具体地说，本发明的一个目的是提供一种具有波阵面传感器并且适合于在眼外科、具体地在白内障外科中使用的测量系统。本发明的另一目的是提供一种具有波阵面传感器和OCT系统并且允许通过分析
5从物发出的波阵面而受检物的光学测量系统，其中通过测量三维结构数据组来执行分析。 该测量系统还必须适合于外科操作。本发明的实施方式提供一种光学测量系统，特别是一种给外科医生提供足够工作空间以执行外科操作的眼外科测量系统。根据本发明的一个实施方式，提供了一种光学测量系统，其包括波阵面传感器， 该波阵面传感器用于表征在波阵面传感器的进入区域(entry region)中的测量光的波阵面形式；和成像光学器件，该成像光学器件具有用于通过使用测量光而将物区域成像到波阵面传感器的进入区域上的第一光学组件和第二光学组件，其中以下关系成立l.l*f ≤ d，其中f表示第一光学组件的焦距；和d表示物区域和第一光学组件之间的距离。波阵面传感器可以包括折射或衍射光学元件的广延阵列。光学元件的阵列可以具体地是显微透镜的阵列。这些折射或衍射光学元件中的每一个被设计为使得测量光聚焦在焦平面中。在从折射或衍射光学元件的单独焦平面形成的公共焦平面中，提供了位置敏感光传感器。位置敏感光传感器可以例如是CCD相机和/或CMOS传感器或任何其他光敏传感器。具体地说，位置敏感光传感器可以配置为解析空间强度分布。位置敏感光检测器可以设置在平面中，该平面取向为与波阵面传感器的光轴垂直。波阵面传感器的进入区域可以由折射或衍射光学元件的阵列所排列的区域限定。具体地说，该区域可以具有平面的形式。该平面可以例如通过将平面配合到折射或衍射光学元件的光界面而限定，其中光界面包括最远离位置敏感光传感器的波阵面传感器的那些光平面。根据入射在波阵面传感器的测量光的波阵面形式，通过折射或衍射光学元件的阵列，该波阵面的光线束成像到在位置敏感光检测器上的对应区域阵列上。聚焦光线束的这些区域可以具体地具有椭圆形或圆形的形式。相对于相应折射或衍射光学元件的横向位置的每个区域的平均位置或质心位置表示各折射或衍射光学元件的光线束的局部倾斜或偏向，其中入射到波阵面传感器的波阵面包括该光线束。位置敏感光传感器可以具体地包括多个传感器部或像素。根据入射在检测器部的每一个上的光强度，由波阵面传感器生成电信号。接着，将这些电信号传输到处理单元。处理单元配置为根据电信号确定聚焦光线上束的位置。该位置可以具体地为中心或例如作为区域的质心的质心的位置，该区域在多个检测器部上延伸并由光线的入射聚焦束形成，该区域穿过波阵面传感器的折射或衍射光学元件之一。根据本发明的实施方式，波阵面传感器是哈特曼-夏克传感器。另选地，波阵面传感器可以例如是干涉计、经典哈特曼测试、朗契测试、塔耳波特干涉测量仪、或相位复原方法。此外，光学测量系统可以配置为使得病人眼睛的可能的散光像差由可变的柱面透镜预补偿。柱面透镜可以被可旋转地支撑。例如，柱面透镜可以是液晶透镜。光学测量系统还可以包括用于照亮受检物的光源。具体地说，测量系统可以配置为照亮受检眼睛的视网膜的区域，其中该区域尽可能小。大致平行或球面的测量光的波阵面可以入射在受检眼睛上，并且在波阵面穿过受检眼镜的角膜、晶状体和玻璃体后，波阵面作为大致球面波阵面入射在视网膜上。由此，视网膜的区域被照亮，其具有小的范围。根据受检眼睛的屈光异常，该区域可以具有圆形或椭圆形的形式。椭圆形的主轴的长度之间的差可以随着受检眼睛的散光像差而增加。为了测量从受检眼睛发出的波阵面的形式，波阵面被导向波阵面传感器的进入区域上。为此，光学测量系统包括具有第一光学组件和第二光学组件的成像光学器件。光学组件可以包括下面之一或其组合折射光学元件、衍射光学元件，诸如反射器和/或透镜和 /或光栅和/或一个或更多个电或机械可控制可变透镜或反射器，它们可以设计为使得通过改变它们的形状而使它们的光学折射率是可改变的。光学组件的光学部件可以具有相对于彼此的固定位置，诸如粘合的元件或者另选地为使用透镜座来安装的单独透镜和/或粘合元件。通过穿过第一光学组件，从第一光学组件的聚焦区域中的点向不同的方向发出的光被转变为光束，该光束由大致平行的光线组成。基于该事实，第一光学组件的聚焦区域的位置是可确定的。聚焦区域可以具体地具有平面的形式，该平面定位为垂直于第一光学组件的光轴。在该情况下，聚焦区域可以称为焦平面。第一光学组件的焦点可以限定为第一光学组件的光轴与焦平面交叉的点。穿过第一光学组件的焦点并与光轴形成小角度的入射光线由第一光学组件转变为出射光束，该光束平行于第一光学组件的光轴而行进。延伸的出射光束与延伸的入射光束的交叉点位于第一光学组件的主平面中。第一光学组件的焦距 f由第一光学组件的主平面和第一光学组件的焦平面之间的距离限定。物区域和第一光学组件之间的距离d由物区域和第一光学组件的部件的光学表面之间的距离限定，其中该光学表面可以表示第一光学组件的部件的在测量光的光束路径上最靠近物区域光学表面。第一光学组件的该部件是具有透镜效果的部件，即，折射率大于 0的部件。具体地说，该部件不是平面平行板或不改变测量光的波阵面形式的其他形式的部件。因此，更多的光学部件可以按照自物区域的距离设置在物区域和第一光学组件之间的测量光的光束路径中，自物区域的距离小于d。这些更多的光学部件可以具有0的折射率或与第一光学部件的折射率相比较小的折射率，如小于第一光学组件的折射率的5%，具体地小于1%。第一光学组件的折射率通过焦距的倒数、即通过Ι/f而给出。由此距离d表示第一光学组件和受检物之间的自由空间。该自由空间通常称为工作空间并且距离d通常称为工作距离。通过满足条件1. l*f ( d，保证工作距离d大于第一光学组件的焦距f。由此d的增加导致工作距离的增加，这在外科操作中是特别有利的，特别是在对人眼执行的外科操作中根据本发明的一个实施方式，保持1. 5*f ^ d，特别是1. 75*f ^ d，特别是2*f ^ d。 对于具体的应用，有利的是，提供第一光学组件的较小的焦距。另外在该情况下，为了执行外科操作可以获得足够大的工作距离。根据本发明的一个实施方式，保持d ^ 150毫米，特别是保持d ^ 175毫米，另外特别是保持d > 190毫米。这样的工作距离允许在各种要求下执行外科操作，特别是从执行眼外科所产生的这些要求下执行外科操作。根据另外的实施方式，保持d ( 500毫米，特别是保持d ^ 300毫米，另外特别是保持d ^ 200毫米。根据本发明的一个实施方式，第一光学组件和第二光学组件中的至少一个是折射光学组件，特别是透镜组件。透镜组件是一组透镜，其包括一个或更多个透镜。透镜组件可以由粘合元件组成。透镜组件的透镜可以按照相对于彼此的固定位置设置。根据本发明的一个实施方式，光学测量系统还包括第三光学组件，第三光学组件
7被设置并配置为将物区域沿显微镜的光束路径成像到图像区域上，该图像区域不同于波阵面传感器的进入区域。由此，除了执行波阵面的分析，还可以执行物区域的光学显微镜方法。在执行外科操作期间执行光学显微镜方法是特别有利的。根据本发明的一个实施方式，物区域位于第一光学组件的聚焦区域处。根据本发明的一个实施方式，第一光学组件包括第一光学子组件和第二光学子组件，第一光学子组件和第二光学子组件彼此相距一定距离。第一光学组件由第一光学子组件和第二光学子组件组成。具体地说，第一光学子组件和第二光学子组件按照相对于彼此的固定位置设置。根据本发明的一个实施方式，由测量光穿过的在第一光学组件和第二光学组件之间的测量光的光束路径上的光程是可变的。光程的可变性具有的优点在于，受检人眼的像差是可预补偿的。由此，可以使入射在波阵面传感器上的波阵面的曲率最小化，并由此增加波阵面传感器的测量范围或动态范围。在当入射在第一光学组件上时测量光的波阵面具有球面形式的情况下，波阵面传感器的进入区域中的波阵面可以转变为具有大致平面形式的波阵面。通过增加或减少第一光学组件和第二光学组件之间的光程，特别是通过增加或减少第一光学组件的第二光学子组件和第二光学组件之间的光程，而可以调整该转变。即使当改变第一光学组件和第二光学组件之间的光程时，可以由第一光学子组件和第二光学子组件组成的第一光学组件的聚焦区域仍被成像到波阵面传感器的进入区域上。光程的改变可以包括相对于第二光学组件移动/位移第二光学子组件。可以提供用于改变光程的致动器，其中致动器被设计为提供用于相对于第二光学组件位移第二光学子组件的驱动力。致动器可以是马达或可以配置为传递位移用的驱动力的致动器，诸如类似螺杆的致动机构。可以沿轨道或引导件执行位移。诸如位移距离的位移量可以通过检测器检测并测量。致动器可以与控制器进行信号通信，使得控制器可以启动致动器。控制器可以包括或利用校准曲线，其允许在受检眼睛的球面像差量与用于预补偿该屈光异常的位移距离之间转换。通过使用校准曲线，可以基于受检眼睛的已知屈光异常来控制控制器，以使相对于第二光学组件位移第二光学子组件。根据本发明的一个实施方式，眼外科测量系统配置为表征从设置在物区域中的眼睛发出的测量光的波阵面形式，其中通过改变第一光学组件和第二光学组件之间的光程， 眼睛具有_5dpt (屈光度)到+25dpt (屈光度)的球面像差。眼睛的球面像差的符号限定为使得无晶状体的眼睛(即，去除了自然晶状体的眼睛)具有大约+20dpt的球面像差。根据本发明的一个实施方式，光学测量系统还包括用于偏转测量光、特别是偏转测量光达180°的反射器，其中反射器可位移地设置在测量光的光束路径中且在第一光学组件和第二光学组件之间，以改变由测量光穿过的光程。具体地说，反射器可位移地设置在测量光的光束路径中且在第一光学组件的第二光学子组件和第二光学组件之间。根据本发明的一个实施方式，反射器包括至少两个镜面，它们以不同于0的角度设置。反射器例如可以包括两个或三个镜，其中反射器不包括任何更多的反射表面。有利的是，由于有利的偏光行为而使用恰好两个镜。根据本发明的一个实施方式，光学测量系统还包括回射器，该回射器设置在测量光的光束路径中的第一光学组件(具体地为第一光学组件的第二光学子组件)和第二光学组件之间。回射器是大致倒转测量光的传播方向的光学系统。该特征基本独立于测量光的传播方向相对于回射器的取向。作为示例，测量光不沿入射的测量光的光束路径由回射器反射，而是沿相对于入射的测量光的光束路径横向位移的路径由回射器反射。通过在第二光学子组件和第二光学组件之间设置回射器，可以通过使回射器位移而改变第二光学子组件和第二光学组件之间的光程。回射器在与第一光学组件的光轴平行的方向上位移达距离 1导致第二光学子组件和第二光学组件之间的光程的增加或减少达2*n*l，其中η表示第二光学子组件和第二光学组件之间的测量光的光束路径内的介质的折射率。提供回射器允许将光学测量系统设计得尺寸上很紧凑。这又允许光学测量系统安装在显微镜系统的内部或下面。根据本发明的一个实施方式，回射器包括角锥棱镜，角锥棱镜包括透明的主体，该主体大致具有三侧棱锥的形式。三侧棱锥可以包括彼此垂直定位的三个三角形，每个三角形是等腰直角三角形的形式并且表面为等边三角形的形式。利用该角锥棱镜，入射光束由角锥棱镜在三个表面处反射。反射处理可以由全内反射产生。但是，还可以想象，例如通过涂敷金属涂层，反射涂层可以涂敷到发生反射处理的表面。由此，光的可能的偏振按照不同方式受到影响。根据本发明的一个实施方式，光学测量系统还包括分束器，分束器设置在波阵面传感器的进入区域和第二光学组件之间。分束器可以设计为偏光分束器。分束器可以有利地用于将测量光耦合到光束路径。因此，从分束器到第一光学组件的聚焦区域中的物的途中的测量光大致穿过与从途中的物向分束器发出的光相同的光程。在从分束器到物的途中，测量光穿过第二光学组件和第一光学组件(具体地为第一光学组件的第一光学子组件和第二光学子组件)。在从物到分束器的途中，测量光穿过第一光学组件(具体地为第一光学组件的第一光学子组件和第二光学子组件)和第二光学组件。此外，测量光沿光束路径的一部分到达波阵面传感器，该光束路径的一部分不由从分束器到物的途中的测量光穿过。由此，特别是保证，在受检眼睛具有球面像差的情况下，照射眼睛的测量光相对于测量光的波阵面的曲线可调整，使得在受检眼睛的视网膜上的照射斑尽可能小。这可以通过改变第二光学组件和第二光学子组件之间的光程而执行。根据本发明的一个实施方式，保持下面的关系d (1，2)彡fl*d (d-fl)，其中d (1，2) 表示第一光学子组件的部件和第二光学子组件的部件之间的距离，并且Π表示第一光学子组件的焦距。第一光学子组件和第二光学子组件具体地沿第一光学组件的光轴按照彼此一定的距离定位，使得从第一光学组件的聚焦区域中的点发出的光束在已经穿过第一光学子组件后在第一光学子组件和第二光学子组件之间交叉。在这样的交叉的区域中，特别是形成设置在第一光学组件的聚焦区域中的物区域的中间图像。表示沿在第一光学子组件的部件的光学表面和第二光学子组件的部件的光学表面之间的第一光学组件的光轴的距离，其中两个部件具有不同于0的光学倍率，并且其中两个光学部件分别是彼此具有最小距离的第一和第二光学子组件的那些光学部件。根据本发明的一个实施方式，第一光学子组件包括第一透镜组(具体地为物镜) 和第二透镜组，第二透镜组被设置为距第一透镜组有一定距离，其中显微镜光束路径穿过第一光学子组件的第一透镜组，并且其中第三光学组件包括缩放系统。由此，针对波阵面传感器的测量光的光束路径以及显微镜光束路径穿过第一光学子组件的第一透镜组。由此， 可以提供一种光学测量系统，该光学测量系统允许执行波阵面的分析并且同时执行光学显
9微镜方法，其中第一光学子组件的第一透镜组用于两种目的。由此，可以提供尺寸上紧凑的光学测量系统的部件的集成。根据本发明的一个实施方式，诸如折叠式反射器的镜面的镜面设置在位于第一光学子组件的第一透镜组和第二透镜组之间的测量光的光束路径中。设置镜面用于将测量光的光束路径与显微镜光束路径空间上分开。根据本发明的一个实施方式，第一光学子组件的第二透镜组和第二光学子组件形成无焦系统，特别是形成开普勒望远镜。通过穿过无焦系统，由平面波阵面组成的光转变为还由平面波阵面组成的光。开普勒望远镜是由两个透镜或透镜系统组成的光学系统。两个透镜彼此按照一定距离沿光轴设置，其中该距离对应于两个透镜的焦距的和。根据一个实施方式，物区域位于第一光学子组件的第一透镜组的聚焦区域中。第一光学子组件的第一透镜组可以称为显微镜系统的主物镜。因此，物区域位于显微镜系统的主物镜的聚焦区域中。这在更多光学部件用于诸如缩放系统或目镜的主物镜的下游的情况下是有利的。根据本发明的一个实施方式，第三光学组件包括物镜和缩放系统，其中测量光的光束路径未横越物镜并且其中在所述测量光的所述光束路径中、所述物区域和第一光学子组件之间设置有镜面。根据该实施方式，迄今提到的光学测量系统的部件都没有提供用于波阵面的分析和用于执行光学显微镜方法。具体地说，这具有的优点在于，用于分析波阵面的部件可以设计为使得它们可拆卸地可安装在光学显微镜系统上，并因此可以拆下以执行波阵面的分析。此外，部件可以设计为使得它们可安装在不同的光学显微镜系统上，而不需要光学显微镜系统的重要的光学部件，或者不需要必须调整光学显微镜系统的重要的光学部件。根据本发明的一个实施方式，物区域位于物镜的聚焦区域中。根据本发明的一个实施方式，物区域不同于第一光学组件的聚焦区域。根据本发明的一个实施方式，第一光学组件和第二光学组件一起形成无焦系统， 特别是开普勒望远镜。根据本发明的一个实施方式，分束器可位移地设置在测量光的光束路径中、第一光学组件和第二光学组件之间。通过分束器，照明光可引导到物区域。根据本发明的一个实施方式，镜面(61)设置在第一光学组件和物区域之间。由此，光学测量系统与显微镜系统可组合，其中分束器将形成针对波阵面分析的测量光的一部分与用于显微镜方法的光分离。根据本发明的一个实施方式，眼外科测量系统还包括OCT系统，该OCT系统具有用于生成OCT测量光的OCT光源，其中在第一光学组件和第二光学组件之间或第二光学组件和波阵面传感器的进入区域之间的OCT测量光的光束路径中，设置有OCT分束器，使得OCT 测量光被引导至少通过第一光学组件以照亮物区域。在OCT分束器设置在第一光学组件和第二光学组件之间的情况下，OCT测量光被引导仅通过第一光学组件，而不通过第二光学组件，以照亮物区域。在OCT分束器设置在第二光学组件和波阵面传感器的进入区域之间的情况下，OCT测量光穿过第一光学组件以及第二光学组件，以照亮物区域。OCT测量光可以与OCT分束器相互作用，其中相互作用例如可以包括透射或反射。OCT分束器可以配置为设置OCT测量光的光束路径，使得它(至少其一部分)与用于分析波阵面的测量光的光束路
10径相同。由此，用于分析波阵面的测量光可以穿过系统的部件或被系统的部件反射，这样的系统的部件也由OCT测量光穿过或也反射OCT测量光，其中系统的光学部件可以包括第一光学组件。另外，这些部件还可以包括第二光学组件。由此，可以获得有成本效益的并且尺寸上紧凑的结构。光学相干断层扫描技术(OCT)是基于干涉测量法通过在受检物的不同深度处反射光用于获得容积部分中的物的结构信息的方法。OCT光源可以配置为提供具有在可见光中的波长和/或近红外区域的波长的OCT 测量光，其中调整OCT光源的带宽，使得从OCT光源发射的OCT测量光的相干长度是在几个微米到几十个微米之间。从OCT光源发射的OCT测量光的一部分沿OCT光束路径引导到位于物区域中的物，该OCT光束路径包括镜、透镜和/或光纤。OCT测量光根据波长和物内的材料而穿透物达特定的穿透深度。穿透的OCT测量光的一部分根据物内的反射率而反射并叠加在已从OCT光源发射且在基准表面处被反射的OCT测量光的第二部分上。叠加的光由检测器检测并转换为电信号，电信号对应于检测到的叠加光的强度。由于OCT测量光的较短的相干长度，当由OCT测量光传播并从物返回的光程和由从OCT光源发射并被基准表面反射的光的第二部分所传播的光程之间的差小于OCT测量光的相干长度时，仅观察到结构性干涉(constructive interference)。不同的实施方式提供OCT系统的不同变体。OCT系统的不同变体在沿深度方向 (轴向方向)扫描而获得结构信息的方式以及检测到叠加光的方式上彼此不同。根据时域 OCT(TD-OCT)的实施方式，光源发射的并被反射的光的第二部分的基准表面位移以获得不同深度的物的结构信息。在该情况下，叠加光的强度可以被光检测器检测。在频域OCT(FD-OCT)中，由OCT光源发射的OCT测量光的第二部分也在基准表面处被反射。但是，基准表面不必位移以从物内的不同深度获得结构信息。而是，叠加的光空间上由光谱仪分散为光谱部分，其中例如通过诸如CCD相机的位置敏感检测器检测光谱部分。通过获得的叠加光的光谱的傅立叶变换，沿深度方向的物的结构信息可获得(傅立叶域 OCT)。FD-OCT的更多的变体是扫频OCT (SS-OCT)。通过连续地改变具有窄的带宽的OCT 测量光的平均波长，顺序地记录叠加光的光谱。同时，通过使用光电二极管而记录叠加光。OCT系统可以具体地用于检查人眼的前腔或后腔的结构或者人眼的视网膜。根据本发明的一个实施方式，眼外科测量系统还包括至少一个扫描镜，该扫描镜可枢转地设置在OCT光源和OCT分束器之间，以在物区域上扫描OCT测量光。OCT系统还可以包括用于准直由OCT光源生成的OCT测量光的准直光学器件。通过枢转至少一个扫描镜，准直的OCT测量光可以被引导为在物区域上的聚焦OCT测量光束。由此，可以从物区域的横向延伸部分获得结构信息。系统可以包括一个以上的扫描镜，诸如两个扫描镜，它们可围绕不同轴枢转。根据本发明的一个实施方式，所述至少一个扫描镜、第一光学子组件的第二透镜组和第二光学子组件被配置并设置为将靠近所述至少一个扫描镜的区域成像到靠近镜面的区域上。如上所述，第一光学组件包括第一光学子组件和第二光学子组件，其中第一光学子组件包括第二透镜组。第一光学子组件的第二透镜组和第二光学子组件可以形成无焦系统，以将靠近扫描镜的区域成像到靠近镜面的区域上。
镜面设置在测量光的光束路径中、第一光学子组件的第一透镜组和第一光学子组件的第二透镜组之间，以分析波阵面。例如作为折叠式反射器的一部分的镜面可以反射测量光，使得它穿过另外的透镜(诸如在到物区域的路径上的显微镜的物镜)。对于最佳调整系统，所述至少一个扫描镜的中心由第一光学子组件的第二透镜组和由第二光学子组件成像到镜面的中心。这样的光学成像处理具有的优点在于，针对所述至少一个扫描镜的不同枢转位置，从扫描镜上的点发出的OCT测量光成像到镜面的中心的点，即，没有光束离散 (walk-off)。由此，防止OCT测量光不能撞击镜面。因此，可以在尺寸上较紧凑地设计镜面。在系统包括彼此以一定距离设置的两个扫描镜的情况下，系统可以设计和调整， 使得在两个扫描镜之间的连线的中点具体地成像到镜面的中心，或者至少成像到靠近镜面的区域，诸如成像到位于OCT光束路径上、与镜面的中心有一距离、至多为镜面横向尺度的 100倍、10倍或2倍的区域上。连线沿光学系统的OCT光束路径取向，光学系统由第一光学子组件的第二透镜组和第二光学子组件组成。该区域到镜面的距离可以取决于系统的光学放大倍率，光学系统由第一光学子组件的第二透镜组和第二光学子组件组成，使得距离随更高的放大倍率而增加。该相关性可以是线性的。靠近扫描镜的区域可以包括空间点，这些点具有到系统的扫瞄镜的距离，该距离具体地比系统包括的扫描镜的尺度小，具体地小十分之一、五分之一或二分之一。靠近镜面的区域可以包括具有具体地沿OCT光束路径到镜面的距离的空间点，该距离具体地比镜面的尺度小十分之一、五分之一或二分之一。镜面和OCT光束路径可以形成30°到60°之间的角度。根据本发明的一个实施方式，眼外科测量系统还包括用于生成测量光的波阵面光源，该测量光用于分析波阵面，其中所生成的测量光的总强度的至少80%由波长在SOOnm 到870nm之间的光组成，特别是由波长在820nm到840nm之间的光组成。测量光可以例如由超发光二极管(SLD)生成。这样的波长的测量光特别适合于穿过人眼直到视网膜，使得它在视网膜上形成照明斑。接着，在漫反射后，光离开眼睛并根据波阵面的其形式由波阵面传感器检查。有利地利用这些波长范围的光，因为该光不被病人的眼睛察觉，使得病人不失明并且病人的眼睛的虹膜不收缩。收缩的虹膜将损害测量。根据本发明的一个实施方式，所生成的OCT测量光的总强度的至少80%由波长在 1280歷到1320nm之间的光组成，特别是由波长在1300歷到1320nm之间的光组成。这样的波长的OCT测量光特别适合于进入眼睛的内腔的区域并由该区域反射。由此，可以获得来自内腔的结构信息。此外，可以获得来自眼睛的后腔和/或视网膜的结构信息。为了由OCT检查或观察视网膜，SOOnm到870nm之间的波长范围很适合，因为该光到达视网膜。在该情况下，波阵面光源和OCT光源的光谱可以重叠，使得用于分析波阵面的所述测量光的总强度的至少60%、特别是至少80%位于OCT测量光的80%强度所位于的波长范围中。用于分析波阵面的测量光可以包括基本与OCT测量光相同的波长。在该情况下，可以使用单个光源，该光源生成用于分析波阵面的测量光以及OCT测量光。根据本发明的实施方式，用于波阵面分析的测量光和OCT测量光的至少70%、特别是至少90%强度不位于重叠波长范围中。尽管用于波阵面分析的测量光和OCT测量光穿过眼外科测量系统的光学部件或与之相交，但这些测量光例如通过分色元件由于它们不同的波长范围而彼此分离。测量光与其相互作用或测量光穿过的光学部件例如可以是第一
12光学组件；具体地也可以为第二光学组件。由此，防止波阵面的测量影响OCT系统的测量。 但是，两个测量光可以包括共同的波长范围并且它们的光谱可以很大程度上重叠。根据本发明的一个实施方式，OCT分束器包括分色镜，其中分色镜在SOOnm到 870nm之间的波长范围中的透射率、特别是在820nm到840nm之间的波长范围中的透射率为在1280nm到1340nm之间的波长范围中的透射率、特别是在1300nm到1320nm之间的波长范围中的透射率的至少两倍高或者至多一半高。根据本发明的实施方式，用于波阵面分析的测量光或OCT测量光的强度的至少 80%由OCT分束器透射。根据本发明的一个实施方式，OCT分束器包括分色镜，其中分色镜在1280nm到 1340nm之间的波长范围中的反射率、特别是在1300nm到1320nm之间的波长范围中的反射率为在800nm到870nm之间的波长范围中的反射率、特别是在820nm到840nm之间的波长
范围中的反射率的至少两倍高或者至多一半高。根据本发明的一个实施方式，用于波阵面分析的测量光或OCT测量光的强度的至少80%由OCT分束器反射。分色镜可以涂敷有具有不同介电常数的材料层。这些层可以配置为使得在测量光撞击分色镜的情况下针对反射的测量光或透射的测量光而生成结构性干涉。根据本发明的一个实施方式，撞击OCT分束器的OCT测量光的强度的主要部分、特别为至少70%在OCT分束器处被反射。在该处理中，撞击OCT分束器的用于波阵面分析的测量光的强度的主要部分、特别为至少70%在OCT分束器处被透射。
参照附图，详细地描述本发明的具体实施方式
。在不同实施方式中提供的相似元件以具有不同字母作为后缀的相同的标记指示。由此，根据一个实施方式的元件的描述可以获得不同实施方式的元件的缺少的描述。图IA示意性示出本发明的光学测量系统的一个实施方式，其中分别示出照明光束路径或波阵面光束路径；图IB示意性示出在图IA中示出的实施方式，其中示出物光束路径；图IC示意性示出光学测量系统的在图IA和图IB中示出的实施方式的部分；图2A示意性示出根据本发明的光学测量系统的另一实施方式，其中分别示出照明光束路径或波阵面光束路径；图2B示意性示出在图2A中示出的实施方式，其中示出物光束路径；图3示意性示出根据本发明的光学测量系统的另一实施方式；图4示意性示出根据本发明的光学测量系统的另一实施方式；图5A示意性示出根据本发明的光学测量系统的另一实施方式，其中分别示出照明光束路径或波阵面光束路径；图5B示意性示出在图5A中示出的实施方式，其中示出物光束路径；图6示出根据本发明另一实施方式的光学测量系统，其中具体地示出OCT测量光束路径；和图7示出根据本发明另一实施方式的光学测量系统，其中具体地示出OCT光束路
13径。
具体实施例方式图IA示意性示出根据本发明一个实施方式的光学测量系统1。测量系统1包括光源3，光源3生成测量光5。测量光5由准直光学器件7准直，以生成测量光9，测量光9大致由平面波阵面组成。测量光9在分束器11处被反射并穿过粘合元件13。由粘合元件13 会聚的测量光穿过孔15并由反射器17偏转达180°，反射器17包括两个镜面17’和17"， 镜面17’和17"彼此正交地取向。由此测量光9在大致相反的方向上偏转并在横向方向上位移，即在垂直于测量光9的传播方向的方向上位移。在另外的实施方式中，反射器17可以是角锥棱镜(corner cube)。角锥棱镜包括由玻璃制成的、具有三侧棱锥形式的主体。棱锥的外表面由等腰直角三角形组成，其中这些三角形的每一对彼此垂直地取向。此外，角锥棱镜包括底表面，该底表面是等腰三角形。在角锥棱镜用于测量系统的情况下，测量光9在三个等腰直角三角形表面处被反射。反射器17可在由双箭头20指示的方向上位移。孔15设置在粘合元件13的聚焦区域中，与反射器17的位移位置无关。由反射器17反射的测量光9穿过粘合元件19，由此形成会聚的测量光。在平面 21中，测量光9大致会聚到点、交叉部(crossover)、并继续作为发散的测量光。发散的测量光19穿过另一个粘合元件23并转变为平面波阵面。平面测量光9穿过1/4波片24，并且以平面波阵面的形式撞击眼睛25。人眼睛25的瞳孔位于物面观中。虹膜的图像称为眼睛25的瞳孔。通常瞳孔位于角膜33的顶点后约2. 7到3毫米处。在该实施方式中，物面 28位于第一光学组件31的焦平面四处，第一光学组件31由粘合元件23和粘合元件19组成。因此，眼睛25的瞳孔位于焦平面四中。测量光9穿过眼睛25的角膜33和晶状体35，并聚焦到视网膜39上的斑37。在分束器22处，测量光由平面波阵面组成，即由一束平行光线束组成。当光学部件仅在正视眼的眼睛没有球面像差的情况下相对于彼此处于固定位置时，测量光成像在眼睛25的视网膜上的斑37上。在该情况下，反射器被定位为，使得由三个光学组件23、19和13组成的总的系统是无焦系统。但是，在眼睛具有球面像差的情况下，可以分别使反射器17或角锥棱镜17沿由双箭头20指示的方向位移，以生成入射在眼睛25上的稍会聚的测量光9或稍发散的光9。由此，即使在眼睛具有球面像差的情况下，也可以在视网膜上生成测量光的尽可能小的照明斑。通过沿由双箭头20指示的方向使角锥棱镜17位移，粘合元件13和粘合元件19之间的测量光的光程改变。因此，在眼睛25的球面像差位于一定范围内的情况下， 测量光9可聚焦在变常眼15的视网膜39上的点。照明斑37是发射光41的眼睛25的视网膜39上的散射光源，光41由大致球面波阵面组成。光41穿过玻璃体、晶状体35和角膜33，并形成光43。根据晶状体35和角膜33 的光学性质和形状，光43的波阵面偏离平面波阵面。形成光43的波阵面的形式表示光学部件的屈光异常或眼睛25的界面，即特别是表示晶状体35和角膜33的性质和形状。光43穿过粘合元件23并形成会聚光。在其中形成视网膜的图像的平面21的空间区域中，光43最大程度地会聚、随后发散。此外，测量光43穿过粘合元件19，被反射器 17反射并横向位移，穿过孔15，穿过粘合元件13并形成大致由平面波阵面组成的光。测量光43的波阵面偏离平面波阵面表示眼睛25的屈光异常。测量光43进入哈特曼-夏克传感器47的进入区域45。进入区域45由微透镜阵列形成，其中在微透镜的共焦面中，设置有诸如CCD相机芯片的电子成像传感器。电子成像传感器包括多个像素，每个像素将入射光的强度值转换为电信号。电信号通过数据线49传输到未示出的处理单元。针对哈特曼-夏克传感器47的微透镜阵列中的每个微透镜，处理单元确定由相应微透镜聚焦的光的位移位置。由此，可确定在哈特曼-夏克传感器47的进入区域45中的测量光43的波阵面的形式。参考图1B，描述了焦平面四的区域成像到哈特曼-夏克传感器47的进入区域45上。由此，可确定从眼睛25发射的光43的波阵面的形式。参考图1B，描述了光学测量系统1的更多性质和优点。在物面观中的眼睛25的瞳孔设置在第一光学组件31的焦平面四中，第一光学组件31由粘合元件23和19组成。三个光束53a、5 和53c从焦平面四中的焦点53沿物光束路径发出，穿过1/4波片M和粘合元件23，并最大程度地会聚在中间图像区域55中。光束53以发散光束从中间图像区域55 发出，穿过粘合元件19并以大致平行的光束53a’、5北’、53c’从粘合元件19射出。平行的光束53a’、5北’、53c’由反射器17反射并横向位移，穿过孔15，穿过粘合元件13并在穿过分束器11后聚焦到一点。该点由测量系统1的光轴和哈特曼-夏克传感器47的进入区域 45限定。由此，在焦平面四中的点成像到哈特曼-夏克传感器47的进入区域45中的点。 角锥棱镜沿双箭头20指示的方向的位移不改变该成像性质，因为从焦平面四中的点发出的光束在粘合元件19和粘合元件13之间平行取向，其中反射器17设置在光束路径中。因此，从变常眼或正视眼射出的波阵面的形式可以被高精度地检查。图IC示意性示出根据本发明的图IA和图2B示意性示出的实施方式的光学测量系统1的一部分。光束53a、5;3b和53c从焦点51发出，穿过粘合元件23并聚焦到中间图像区域55上。从中间图像区域55，三个光束发出并由粘合元件19偏转，使得形成三个平行光束53a，、5北，和53c，，它们与光轴10平行地行进。粘合元件23和19形成第一光学组件 31，如上所述。第一光学组件31的焦距f可以如下面所述地确定与光轴10平行的光束53a’在朝向焦平面四的方向上延伸并且超过焦平面四，如由虚线55a’所示出的。因此，入射在第一光学组件31上并且在穿过光学系统31后转变为光束53a，的光束5 延伸超过焦平面四，如由虚线5 所示出的。线5 和线55a，相交在点57a。点57a位于第一光学组件31的主平面59中。主平面59位于距焦平面四的距离f处，焦平面四平行于主平面59。在主平面中，还存在与点57a类似的定位点57c，其中点57c通过线55c，和55c相交而限定。因此，光束53a和53c表现为分别在点57a或57c 处折射，点57a或57c位于主平面59中。在穿过第一光学组件31后，光束53a和53c平行于光轴行进。光束53a’、5北’和53c’被角锥棱镜17反射，如示意性示出的，并且它们由粘合元件13聚焦到波阵面传感器47的进入区域45上。进入区域45由微透镜46的最靠近粘合元件13的那些表面形成。在第一光学组件31的焦平面四中的物面观中的物区域28’因此成像到波阵面传感器47的进入区域45上。每个微透镜46具有焦距1。在距波阵面传感器47的进入区域45的距离1处，设置有用于对光强度进行位置敏感检测的CXD 48。如上所述，光强度的分布的检测和此后的分析允许确定从物区域28’发出的测量光的波阵面的形式。在第一光学组件31的焦平面四中的物区域28’位于距第一光学组件31的光学表
15面的距离d处，其中该光学表面是最靠近聚焦区域四的光学表面。在示出的示例性实施方式中，距离d大约是第一光学组件31的焦距f的2. 5倍。光学测量系统1特别适合于眼外科，特别是白内障外科。外科中的眼睛的角膜或瞳孔设置在物区域28’处。外科中的眼睛的角膜或瞳孔与第一光学组件31的部件之间的距离d在示例性实施方式1中是220毫米。因此，外科医生具有足够的工作空间，以使用他的手执行外科操作。如图1A、1B和IC中示出的实施方式1的光学测量系统可以安装在相对于光学显微镜系统的固定位置处。例如，光学测量系统支撑在从受检物发出测量光的光束路径中的光学显微镜系统的物镜的上游。在该实施方式中，从物区域观’发出的测量光43可以由示意性示出的折叠式反射器61反射。在折叠式反射器61处反射后，测量光穿过第一光学组件31后入射在波阵面传感器47的进入区域45上，并在角锥棱镜17处被反射并穿过粘合元件13。在图IA和图IB中，指示折叠式反射器61的位置。从物区域观’发出的光的另一部分通过显微镜系统的物镜引导，以执行显微镜成像。因此，外科医生可以获得外科中的物的显微镜图像以及执行从物区域28’发出的测量光的波阵面形式的分析。根据实施方式， 折叠式反射器61靠近显微镜系统的物镜。由此，自由工作空间降低得尽可能小。图2A和图2B示意性示出根据本发明的另一实施方式Ia的光学测量系统。光学测量系统Ia的一些部件类似于在图1A、图IB和图IC中示出的光学测量系统1的部件。由此，对于这些部件的详细描述，参考实施方式1的相应描述。例如，实施方式Ia的粘合元件 19a和13a对应于实施方式1的粘合元件19和13。此外，实施方式1的光源3、准直光学器件7和波阵面传感器47对应于光源3a、准直光学器件7a和波阵面传感器47a。不同于在图1A、图IB和图IC中示出的光学测量系统、并且包括粘合元件23的实施方式1，在图2A和图2B中示出的实施方式Ia包括由透镜系统63a和透镜系统6 组成的透镜组23a。此外，实施方式Ia不包括分别如实施方式1的情况的反射器17或角锥棱镜 17。而是，孔15a、粘合元件13a、分束器11a、准直光学器件7a、光源3a和波阵面传感器47a 相对于彼此设置在固定的位置，并可以一起在沿测量系统Ia的光轴IOa的方向上位移。这通过虚线框67a示出，虚线框67a可沿由双箭头69示出的方向位移。如参考在图1A、图IB 和图IC中示出的实施方式1所描述的，入射在物区域28’上的测量光的在粘合元件19和 13或者19a和13a之间各自光程的变化以及从物区域28’发出的测量光43的光程的变化允许对受检眼睛25进行球面像差的补偿。该补偿影响照明以及射出眼睛25的测量光的波阵面的分析。由此，可以扩展波阵面传感器47的动态测量范围。为了实施方式中的该目的，替代提供可位移的单元67a，通过使用反射器17或角锥棱镜17 (如分别按照相应方式在图IA和图IB中示出的)可以提供一种结构。因此，如在图1A、图IB和图IC中示出的光学测量系统的实施方式1可以不包括反射器17。相反， 部件孔15、粘合元件13、分束器11、准直光学器件7、光源3和波阵面传感器47可以相对于彼此支撑在固定位置处，并设计为可一起沿光轴10位移，如按照相应方式在图2A和图2B 中示出的。这些部件还可以设计为不可位移。在这些部件不可位移的情况下，提供一种具有大的动态范围的波阵面传感器47，因为在该情况下在具有球面像差的眼睛被检查时不可能进行预补偿。在焦平面^a内的物面^a中的物区域观’中，设置没有球面像差的正视眼的眼睛25的角膜33或瞳孔。由光源3a生成的光fe由准直光学器件7a转变为大致由平面波阵面组成的测量光9。在由分束器Ila反射、穿过粘合元件13a、通过孔15a、通过交叉部、穿过粘合元件19a、通过平面21a中的测量光9的交叉部、穿过透镜系统6 和穿过透镜系统 63a后，测量光9以平面波阵面入射在眼睛25，。没有球面像差的变常眼将测量光9聚焦到眼睛25的视网膜39的点37上。从点37，球面波阵面在穿过玻璃体、晶状体35和角膜33 后发出并射出眼睛作为在物区域观’中具有平面波阵面的测量光43。测量光43穿过透镜系统63a、穿过透镜系统65a、穿过粘合元件19a、穿过粘合元件13a和穿过分束器Ila并入射在波阵面传感器47a上。这里，未示出的CXD检测器记录光的分布，以确定从物区域28’ 发出的测量光43的波阵面的形式。物区域28’和透镜系统63a的最靠近物区域28’的表面之间的工作距离d大约是第一光学组件31a的焦距f的三倍，第一光学组件31a由透镜系统63a、透镜系统65a、和粘合元件19a组成。因此，光学测量系统的实施方式Ia提供了足够大的工作距离d，以为执行外科操作提供足够的自由工作空间。图2B示出光学测量系统的实施方式la，其中示出物光束路径、即从物面28a发出的光束路径，以说明测量系统Ia的更多性质。眼睛25的瞳孔设置在示出的示例中的物面洲中，示出的示例使用用于检查眼睛25的光学测量系统la。因此，物光束路径对应于瞳孔光束路径。从焦点51a发出的光43的光束53a、5 和53c由透镜系统63a转变为光束53a"、53b〃和53c"，光束53a〃、53b〃和53c 〃每一个平行于光学测量系统Ia的光轴IOa行进。焦点51a也位于物区域^a’中。因此，透镜系统63a的主平面63a’和物区域^a’之间的距离等于透镜系统63a的焦距f (63a)。透镜系统63a的焦距f (63a)大致对应于物区域^a’和透镜系统63a的最靠近物区域观3’的表面之间的工作距离d。透镜系统6 和粘合元件19a按照对应于它们的焦距之和(即，f (6 )+f (19a))的距离设置在光轴10上。由此，透镜系统6 和粘合元件19a形成所谓的开普勒望远镜。开普勒望远镜是无焦系统的示例，其将入射的平行光束转变为出射的平行光束。因此，平行光束53a"、 53b “和53c〃由透镜系统6 和粘合元件19a转变为平行光束53a，、53b，和53c，。在光束53a，、53b，和53c，穿过粘合元件13a后，它们聚焦到波阵面传感器47a的进入区域45a 上。由此，物区域’成像到波阵面传感器的进入区域4 上。由于粘合元件19a和粘合元件13a之间的光束平行，这样的成像独立于粘合元件19a和粘合元件13a之间的测量光的光程的改变。这样的改变通过沿箭头69指示的方向使系统67a位移而获得。图3示出根据本发明的光学测量系统的另一实施方式lb。元件63b、65b、19b、13b、 lib,7b,3b和47b相对于彼此的结构和取向大致分别对应于在图2A和图2B中示出的元件 63a、65a、19a、13a、1 la、7a、3a和47a。与迄今所示出和描述的实施方式相比，光学测量系统 Ib还包括透镜元件71、73和75，它们按照该顺序设置在第一光学组件31b的焦平面^b的物区域^b'和粘合元件19b之间，第一光学组件31b由透镜系统6 和透镜系统6 组成。透镜元件71包括40毫米的焦距，透镜元件73包括18. 5毫米的焦距，并且透镜元件75 包括75毫米的焦距。这些透镜元件71、73和75设置为检查无晶状体眼25 (即眼睛)，其中透镜已经去除并且因此在图3中省略。示出光束43a、4!3b和43c，这些光束从眼睛25的视网膜39的点37发出并射出眼睛25。在示出的实施方式中，无晶状体眼具有19屈光度。 从物区域^b’发出并且表示球面波阵面的发散的光束43a、4!3b和43c由光学测量系统Ib
17的光学成像系统以平行波阵面成像到波阵面传感器的进入区域4 上。由此，可以通过插入透镜元件71、73和75，以进一步增加波阵面传感器47的动态测量范围，使得甚至无晶状体眼也可以根据球面和非球面像差而检查。透镜元件71、73和75还可以设置在图1A、1B、 1C、2A和2B中示出的实施方式中。图4示出根据本发明的光学测量系统的另一实施方式lc。光学测量系统Ic包括波阵面分析系统77和光学显微镜系统79。波阵面分析系统77的许多部件具有与在图2A 和图2B中示出的光学测量系统Ia相似的结构和相似的相对取向。这些部件的详细描述因此被省略。光学测量系统Ia的透镜系统63a还是在光学测量系统Ic中的光学显微镜系统 79的物镜63c。在图4示出的实施方式中，物镜63c具有53毫米的直径。从由透镜系统 19c、透镜系统65c和物镜63c组成的第一光学组件31c的焦平面29c中的物区域^c’作为平行光束发出的、并因此形成平面波阵面的光束43a、4!3b和43c在穿过第一光学组件31c、 粘合元件13c和分束器Ilc后以平面波阵面入射在波阵面传感器47c上。从物区域^c’ 发出的、并且因此不表现平面波阵面的平行光束以非平面波阵面入射在波阵面传感器47c 上。如上所述，这样的非平面波阵面的形式可以通过由波阵面传感器47c检测强度分布和通过后续分析来确定。此外，光学测量系统Ic允许获得物区域观(3’的显微镜图像。从第一光学组件 31c (和物镜63c)的焦平面^c中的物区域^c’中的点51发出光束81和83。光束81和 83形成立体角度α。光束81穿过物镜63c的区域85，并且光束83穿过物镜63c的区域 87，然后作为平行光束传播。接着，光束81穿过缩放系统89并且光束83穿过缩放系统91。 在物镜63c的下游，可以存在用于将物区域^c’成像到图像区域的目镜系统和/或相机。在示出的实施方式中，最靠近物镜63c的物区域观(3’的表面和物区域观(3’之间的距离d总计20厘米。在示出的实施方式中，该距离对应于物镜的焦距f (63c)。更多的实施方式包括具有15厘米或25厘米的焦距的物镜。由透镜系统19c、透镜系统65c和物镜 63c组成的光学组件31c的焦距f在示出的实施方式中总计大约70毫米。由此，为执行外科操作提供足够大的工作空间，其中焦距f小很多。在图4中示出的光学测量系统的实施方式Ic中，用于分析波阵面的光线43a、4!3b 和43c穿过光学显微镜系统79的物镜63c。物镜63c是在物镜63c的区域86中被穿过，该区域86不同于光束81和83通过的区域85和87，光束81和83用于显微镜成像。用于分析波阵面的光束43a、4!3b和43c通过折叠式反射器61c从光学显微镜系统79的另外的部件去耦合。作为对去耦合的该方法的另选例，光束43a、4!3b和43c可以通过折叠式反射器61c 在物区域观(’和光学显微镜系统79的物镜63c之间去耦合，这由虚线指示。由此，在图1A、 IB和IC中示出的光学测量系统的实施方式1可以与光学显微镜系统79或与在图5A和图 5B中示出的实施方式Id组合。通过折叠式反射器61，这示出在图1A、图1B、图5A和图5B中。替代同时位移由波阵面分析系统77的框67c包围的部件，透镜系统19c和粘合元件13c之间的光程可以通过提供可位移的角锥棱镜17(诸如在图1A、图IB中示出)而改变。受检眼睛的球面像差的预补偿的该方式可以与具有折叠式反射器61c的测量光47的去耦合以及通过使用折叠式反射器61的测量光43的去耦合组合地使用。
光学测量系统Ic给外科医生提供眼睛的前腔的显微镜图像并且同时允许分析从眼睛发出的测量光的波阵面。由此，通过使用波阵面传感器可以进行折射的精确测量。由于大的工作空间，波阵面分析系统不必在外科操作期间去除并且不必在需要它的情况下插入。由此，处理显著地简化并且波阵面分析系统不需要可枢转地支撑。物区域^c’也位于物镜63c的焦平面中。在物镜63c的下游，从物区域^c’的点51发出的光束81和83平行，这导致针对后续部件和显微镜成像的更多的优点。在光学测量系统Ic的波阵面分析系统77中，与在图3中示出的光学测量系统的实施方式Ib类似地提供更多透镜元件71、73和75，以分析从无晶状体眼射出的波阵面。因此，可以检查具有 14屈光度、19屈光度、24屈光度和其间的值的球面像差的眼睛。在没有提供透镜元件71、 73和75的情况下，具有至少在_5dft到+5dft之间的范围中的球面像差的眼睛可以通过分别改变元件13和19、13a和19a或者13c和19c之间的光程而被检查。在图2A和图2B中示出的由透镜系统6 和粘合元件19a形成的开普勒望远镜可以由伽利略望远镜或另一无焦系统替代。根据一个实施方式，波阵面传感器的进入区域具有6. 34mm*6. 34mm的尺度。在另选实施方式中，可以提供其他尺度。光源3、3a、!3b和3c分别通常包括超发光二极管并用作点光源。另外，光学测量系统Ic可以设计为使得光程针对球面像差的预补偿是可变的。诸如例如1/4波片或分束器(配置为偏光分束器)的与光的偏振相互影响的光学元件可以用于将在光学表面处生成的反射光与从视网膜39上的照明斑发出的测量光分开。图5A和图5B示意性示出根据本发明的光学测量系统Id的另一实施方式。在图 5A中再次示出照明光束路径或波阵面光束路径并且在图5B中示出物光束路径。光学测量系统Id包括了在该实施方式中为粘合元件的第一光学组件31d、在该实施方式中为粘合元件的第二光学组件13d以及波阵面传感器47d。为了照亮眼睛25，光学测量系统Id还包括发出光5d的光源3d。光5d由光束成形光学器件7d转换为会聚的测量光9并在分束器Ild处被反射后聚焦到孔12d的区域。在检查正视眼的情况下，孔12d设置在粘合元件31d的焦平面中。在已经穿过粘合元件31d 后，测量光9大致包括入射在眼睛25上的平面波阵面。在已经穿过角膜33、自然的晶状体 35后，测量光9聚焦到视网膜39的点37。光41从点37发出并在已经穿过自然的晶状体35和角膜33后形成测量光43。在正视眼的情况下，测量光43大致由平面波阵面组成。人眼的瞳孔设置在物区域^d’中的物面^d中。物面28d与粘合元件31d之间的距离表示为距离d，并且粘合元件31d的焦距在图5A中表示为距离f。从物区域观(1’发出的测量光43穿过粘合元件31d，通过孔12d 的平面中的交叉部，穿过分束器lld，穿过粘合元件13d并且在正视眼的情况下以平面波阵面撞击波阵面传感器47d的进入区域45d。粘合元件31d和粘合元件13d形成无焦系统，特别是开普勒系统。为了实现该目标，粘合元件31d和粘合元件13d沿光轴IOd以一定距离设置，其中该距离对应于粘合元件 31d和粘合元件13d的焦距之和。通过如双箭头16d所指示地沿光轴IOd位移由框14d包围的部件(S卩，光源3d、光束成形光学器件7d、分束器Ild和孔12d)，甚至在具有球面像差的眼睛被证实的情况下可以在眼睛25的视网膜39上生成具有小尺度的照明斑37。在该情况下，从物区域^d’发出
19的测量光43不由大致平面波阵面形成。这也是入射在波阵面传感器47d的进入区域45d 的测量光的情况。因此，对于在实施方式Id中使用的波阵面传感器47d，可以测量具有较小曲率的波阵面。图5B示出光学测量系统Id的物光束路径。从物面^d中的物区域^d’中的点 28"发出光束穿过粘合元件31d、分束器Ild和粘合元件13d并撞击波阵面传感器47d的进入区域中的点45d’。明显的是，粘合元件31d和物面28d之间的距离d比粘合元件31d的
焦距f大许多。光学测量系统Id可以包括折叠式反射器61，该折叠式反射器61允许将光学测量系统Id与光学显微镜系统79组合，如在图4中所示。在图4中，折叠式反射器61的位置示意性地表示。图6示意性示出根据本发明实施方式的光学测量系统le。如图6中示出的，光学测量系统Ie配置为通过分析从物区域发出的波阵面并通过光学相干断层扫描技术(OCT) 来受检物区域^e’。为了该效果，如图6中示出的，除了在图IA和IB中示出的测量系统1， 光学测量系统Ie还包括OCT系统93和OCT分束器95。OCT系统93包括OCT部件97，OCT 部件97包括用于生成OCT测量光99的OCT光源、用于分离和组合OCT测量光的光学耦合器、基准镜、光谱仪、位置敏感检测器和分析系统。OCT光源发出OCT测量光99，OCT测量光99穿过准直光学器件101并作为准直OCT 测量光束进入扫描仪，扫描仪包括两个扫描镜103和105。扫描镜103和105可绕轴枢转， 这些轴彼此垂直地取向，用于扫描在物区域观“上的OCT测量光99。为了说明的目的，在图6中示出元件97、101和103，它们关于两个扫描镜103和105之间的连线倾斜。OCT测量光99可以包括1290nm到1330nm之间的波长的光，作为主要部分。图6按照示例性方式示出当扫描镜位于三个不同枢转位置处时在扫描镜105的点 A处反射的OCT测量光的三个光束，三个不同枢转位置是通过绕枢转轴枢转该枢转镜而获得，该枢转轴垂直于纸张平面取向并与点A相交。OCT测量光99的光束入射在包括分色镜 96的OCT分束器95上。分色镜96包括淀积在分色镜96的镜面上的多个层，其中这些层具有不同的介电性质，以高效率地反射入射的OCT测量光99并仅透射诸如小于30%的小部分。OCT测量光99在分色镜96处反射后穿过透镜19e。例如，透镜19e可以设计为粘合透镜和附加的单独透镜。接着，OCT测量光99穿过粘合透镜23e。粘合透镜2 和透镜19e 形成第一光学组件31e。第一光学组件31e将扫描镜105的中心的点A成像到第一光学组件31e和物区域观6’之间的点A’，第一光学组件31e的焦点51e位于物区域^e’中。同理，扫描镜103和扫描镜105之间的连线的中心的点P由第一光学组件31e成像到点P’。 在该位置处，光学折叠式反射器61可以定位，用于偏转朝向物区域^e’传播的OCT测量光 99和从物区域^e’返回的OCT测量光。在光学测量系统Ie与光学显微镜组合地使用的情况下这可能是有利的。在该情况下，折叠式反射器61可以设置在显微镜的主物镜和物区域 28e'之间的显微镜的光束路径中。具体地说，在这样的情况下，有利的是，光学测量系统Ie将点P成像到位于折叠式反射器61上的点P’，因为对于镜103、105的不同枢转位置，点P’从折叠式反射器61的中心的离散最小化。因此，可以设计尺寸上紧凑的折叠式反射器61，使得防止显微镜的光束路径的模糊。为了实现该目标，全部扫描仪的扫描镜(在该情况下为扫描镜103和105)必须尽可能靠近点P设置，并且折叠式反射器61必须尽可能靠近点P’。对应于扫描镜105的三个不同枢转位置的OCT测量光的三个光束入射在物区域 28e'内的三个不同点处，在这些点处光束与物相互作用，这些点设置在物区域^e’中。在图6中，仅示出三个扫描点。但是，通过连续枢转扫描镜103、105，全部的物区域^e’被扫描。从物区域观￥发出的OCT测量光已经在物内的不同层处被反射并且由此包含受检物的结构信息。反射的OCT测量光100穿过粘合元件23e、透镜19e，并且主要部分在OCT 分束器95的分色镜96处反射。在扫描镜103、105处进一步反射后，返回的OCT测量光穿过准直光学器件101并进入OCT部件97的光纤(这未示出)。接着，返回的OCT测量光叠加在基准光并且由光谱仪光谱上分散并由位置敏感检测器检测。对干涉叠加在基准光上的返回的OCT测量光的光谱进行处理以从受检物的横向物区域^e’沿深度方向(即，垂直于物面^e)获得结构信息。如在图IA和IB中所示，诸如光学测量系统的实施方式1、还有如图6所示的光学测量系统Ie包括如上所述的用于分析波阵面的部件。为了简化图6中的说明，通过粘合元件13e、透镜19e和粘合元件2 朝向物区域^e’引导的测量光9的光束路径以及返回的测量光43被示出。这些光束路径在图IA和IB中示出，从图IA和IB看到，也在图6中示出的光学测量系统Ie的实施方式中，物区域观￥、特别是第一光学组件31e的焦点51e成像到哈特曼-夏克传感器47e的进入区域45e。因此，实施方式Ie通过分析从物区域发出的波阵面并通过获得OCT结构数据而允许同时检查该物区域^e’。具体地说，波阵面光源3e可以配置为使得由光源3e生成的测量光的中央部分位于大约830nm至870nm的波长范围内。OCT分束器95、特别是其分色镜 96设计为使得投射830nm至870nm的波长范围的光的基本部分。由此，可以将OCT测量光与用于检查波阵面的测量光分开，以减少干扰。根据另一实施方式，在透镜19e和粘合元件1 之间不提供反射器17e，使得用于波阵面分析的测量光9、43的光束路径沿粘合元件19e、23e的光轴(即，第一光学组件31e 的光轴)直线传播，而不被偏转。根据本发明的另一实施方式，OCT分束器95可以设置在第二光学组件1 和哈特曼-夏克传感器4 之间，而不位于第一光学组件31e和第二光学组件1 之间。这由虚线框指示。因此，OCT系统93示出为具有标号93a的虚线框的另选。该实施方式在通过使用OCT系统从眼睛的后部部分获得结构信息的情况中是有利的。当光学测量系统不具有反射器17e时，OCT分束器9 或OCT系统93a的该设置可以具体地使用，如上所述。图7示意性示出根据本发明另一实施方式的光学测量系统If。如图7所示，光学测量系统If按照与图4中示出的光学测量系统Ic相似的方式设计，至于光学测量系统If， 它也包括波阵面分析系统77的部件67c以及显微镜系统79。显微镜系统79包括用于对物区域^c'成像的物镜63c，在穿过缩放系统89、91后物区域^c'位于焦平面^c中。另外，波阵面分析系统77设计为使得从物区域^c’发出的波阵面或穿过物区域^c’的波阵面根据它们的形式可检查，如参考图4所描述的。除了如图4所示出的光学测量系统Ic的功能，图7中示出的光学测量系统If还允许沿深度方向、即垂直于焦平面^c的方向通过使用OCT系统93a检查物区域^c’的结构。为此，OCT系统93a包括与在图6中示出的OCT系统93相似的部件。在图7中，示意性地示出针对扫描仪的三个不同枢转位置的OCT测量光99a的光束路径，扫描仪由扫描镜103a、10fe组成。为了简化说明，示出从扫描镜103a、10fe之间的点P按照三个不同方向发出的OCT测量光99a。另选地，在该点P处，可以设置3D扫描仪的中心。在扫描仪包括一个以上的镜像表面的情况下，点P有利地设置，使得到扫描仪的镜面的距离最小化。从点P发出的OCT测量光99的光束在分色镜96a处反射主要部分并穿过无焦系统(由粘合元件19c和粘合元件65c组成)，并成像到点P’，点P’设置在折叠式反射器61c 的中心。点P由粘合元件19c (即第一光学组件31c的第二光学子组件)和通过粘合元件 65c (即，第一光学组件的第一光学子组件的第二透镜组)成像到点P’，点P’位于折叠式反射器61c的中心处。因此，针对由扫描镜103a、10 组成的扫描仪的不同枢转位置，存在对点P’的最小的离散。在理想地设置的具有仅一个反射表面的3D扫描仪的情况下，期望没有光束离散。这允许设计尺寸上紧凑的折叠式反射器61c，使得显微镜81和83的光束路径可以通过折叠式反射器61c，并进入立体显微镜系统79的相应缩放系统中。作为对图7中示出的OCT分束器9如和OCT系统93a的设置的另选例，这些部件或至少OCT分束器％a可以设置在粘合元件65c和折叠式反射器61c之间。作为对图6和图7中示出的实施方式的另选例，OCT分束器95、％a或分色镜96、 96a可以设计为使得OCT测量光99、99a可以按比反射更高的效率被透射。它们还可以设计为使得用于波阵面的测量的测量光9按比透射更高的效率被反射。因此，在另选实施方式中，波阵面系统77和OCT系统93、93a的空间设置可以互换。根据本发明的另外实施方式，包括OCT测量光的总强度的70%的波长范围可以与包括用于检查波阵面的测量光的总强度的70%的波长范围重叠。由此，为了检查波阵面和为了进行使用OCT光的检查，可以使用相同波长范围的光。在该情况下，具有分色镜96、96a 的OCT分束器95、％a不是必要的。在该情况下，有利的是，连续地执行用于确定顶波阵面的测量和用于通过使用OCT来确定结构的测量。由此，防止干扰。但是，还可以同时执行两种测量。诸如1/4波片的具有偏光效果的光学元件可以插入光束路径。例如，元件ll、lla、 lib、11c、lid、lie可以配置为偏光分束器。根据另外的实施方式，OCT测量光99的光束不聚焦到物区域观(3’、28e’，而聚焦到更深的区域，诸如聚焦到受检眼睛的视网膜上。
2权利要求
1.一种眼外科测量系统，该眼外科测量系统包括波阵面传感器(47)，其用于表征测量光在所述波阵面传感器的进入区域G5)中的波阵面形式；和成像光学器件(13、19、23)，其包括用于通过使用所述测量光而将物区域08’ ) 成像到所述波阵面传感器的所述进入区域的第一光学组件(31)和第二光学组件(13)，其中，以下关系成立1. ^ d,其中f表示所述第一光学组件(31)的焦距；和d表示所述物区域08’ )和所述第一光学组件(31)之间的距离。
2.根据权利要求1所述的眼外科测量系统，其中，以下关系成立1.5*f ^ d，特别是2*f 彡 do
3.根据权利要求1或2所述的眼外科测量系统，其中，以下关系成立d^ 150毫米，特别是d ^ 175毫米，尤其特别是d ^ 190毫米。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，所述第一光学组件 (31)和所述第二光学组件(1 中的至少一个是折射光学组件，特别是透镜组。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的眼外科测量系统，该眼外科测量系统还包括第三光学组件(89、91)，所述第三光学组件(89、91)被设置并设计为用于将所述物区域 (28')沿显微镜光束路径成像到图像区域上，其中所述图像区域不同于所述波阵面传感器的所述进入区域G5)。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，所述物区域08’) 位于所述第一光学组件的聚焦区域09)中。
7.根据权利要求6所述的眼外科测量系统，其中，所述第一光学组件包括彼此相距一定距离设置的第一光学子组件和第二光学子组件(19)。
8.根据权利要求6或7所述的眼外科测量系统，其中，所述测量光沿所述测量光在所述第一光学组件(31)和所述第二光学组件(13)之间的光束路径所穿过的光程(0P ；OP1,OP2) 是可变的。
9.根据权利要求8所述的眼外科测量系统，其中，所述眼外科测量系统被设计为通过改变所述第一光学组件(31)和所述第二光学组件(13)之间的所述光程(0P ；OP1, OP2)，能够表征从设置在所述物区域08’ )中并具有_5dpt到+25dpt之间的屈光异常的眼睛发出的测量光的波阵面的形式。
10.根据权利要求8或9所述的眼外科测量系统，该眼外科测量系统还包括用于偏转所述测量光、特别是偏转所述测量光达180°的反射器，其中所述反射器可位移地设置在所述测量光的所述光束路径中、所述第一光学组件(31)和所述第二光学组件(1 之间，以改变所述测量光的穿过的光程。
11.根据权利要求10所述的眼外科测量系统，其中，所述反射器包括按照不同于O的角度设置的至少两个镜面。
12.根据权利要求10所述的眼外科测量系统，其中，所述反射器包括回射器(17)，特别是角锥棱镜。
13.根据权利要求6至12中任何一项所述的眼外科测量系统，该眼外科测量系统还包括分束器(11)，所述分束器(11)设置在所述测量光的所述光束路径中、所述波阵面传感器 (47)的所述进入区域0 和所述第二光学组件(1 之间。
14.根据与权利要求7结合的权利要求7至13中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，以下关系成立d(l，2)≥ fl*d(d-n)，其中d(l,2)表示所述第一光学子组件的部件和所述第二光学子组件(19)的部件之间的距离，并且Π表示所述第一光学子组件的焦距。
15.根据与权利要求7结合的权利要求7至14中任何一项所述的眼外科测量系统， 其中，所述第一光学子组件包括第一透镜组(63c)，特别是物镜，并且所述第一光学子组件还包括第二透镜组(65c)，所述第二透镜组(65c)被设置在相距所述第一透镜组 (63c) 一定距离处。
16.根据与权利要求5结合的权利要求15所述的眼外科测量系统，其中，所述显微镜光束路径穿过所述第一光学子组件的所述第一透镜组(63c)，并且其中所述第三光学组件包括缩放系统(89、91)。
17.根据权利要求15或16所述的眼外科测量系统，其中，在所述测量光的所述光束路径中、在所述第一光学子组件03c)的所述第一透镜组(63c)和所述第二透镜组(65c)之间设置有镜面(61c)。
18.根据权利要求15至17中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，所述第一光学子组件的所述第二透镜组(65c)和所述第二光学子组件(19c) 一起形成无焦系统，特别是开普勒系统。
19.根据权利要求15至18中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，所述物区域设置在所述第一光学子组件03c)的所述第一透镜组(63c)的聚焦区域中。
20.根据与权利要求5结合的权利要求6至14中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，所述第三光学组件包括物镜(63c)和缩放系统(89、91)，其中所述测量光的所述光束路径未横越所述物镜，并且其中在所述测量光的所述光束路径中、在所述物区域08c’ )和所述第一光学子组件(23c)之间设置有镜面(61)。
21.根据权利要求20所述的眼外科测量系统，其中，所述物区域设置在所述物镜的聚焦区域中。
22.根据权利要求1至5中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，所述物区域Q8d’) 不同于所述第一光学组件(31d)的聚焦区域09d)。
23.根据权利要求22所述的眼外科测量系统，其中，所述第一光学组件(31d)和所述第二光学组件(13d)形成无焦系统，特别是开普勒系统。
24.根据权利要求22或23所述的眼外科测量系统，其中，在所述测量光的所述光束路径中、在所述第一光学组件(31d)和所述第二光学组件(13d)之间可位移地设置有分束器 (Ild)。
25.根据权利要求22至M中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，在所述第一光学组件(31d)和所述物区域08d’ )之间设置有镜面(61)。
26.根据上述权利要求中任何一项所述的眼外科测量系统，该眼外科测量系统还包括 OCT系统，该OCT系统具有用于生成OCT测量光的OCT光源，其中在所述OCT测量光的OCT 光束路径中、在所述第一光学组件(31)和所述第二光学组件(1 之间或者在所述第二光学组件(1 和所述波阵面传感器的所述进入区域0 之间设置有OCT分束器，使得所述 OCT测量光被引导至少通过所述第一光学组件(31)以照亮所述物区域08d’)。
27.根据权利要求沈所述的眼外科测量系统，该眼外科测量系统还包括至少一个可枢转的扫描镜，所述扫描镜设置在所述OCT光束路径中、所述OCT光源和所述OCT分束器之间。
28.根据与权利要求15和权利要求17结合的权利要求27所述的眼外科测量系统，其中，所述扫描镜、所述第一光学子组件的所述第二透镜组(65c)和所述第二光学子组件(19c)被设计并设置为使得将靠近所述扫描镜的区域成像到靠近所述镜面(61c)的区域上。
29.根据权利要求1至洲中任何一项所述的眼外科测量系统，该眼外科测量系统还包括用于生成所述测量光(9)的波阵面光源，其中所生成的测量光的总强度的至少80%由波长在800nm到870nm之间的光组成，特别是由波长在820nm到840nm之间的光组成。
30.根据权利要求沈至四中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，所生成的OCT 测量光的总强度的至少80%由波长在1280nm到1320nm之间的光组成，特别是由波长在 1300nm到1320nm之间的光组成。
31.根据权利要求沈至30中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，所述OCT分束器包括分色镜，其中所述OCT分束器在SOOnm到870nm之间的波长范围中的透射率、特别是在 820nm到840nm之间的波长范围中的透射率为在1280歷到1340nm之间的波长范围中的透射率、特别是在1300nm到1320nm之间的波长范围中的透射率的至少两倍高或者至多一半尚ο
32.根据权利要求沈至31中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，所述OCT分束器包括分色镜，其中所述分色镜在1280nm到1340nm之间的波长范围中的反射率、特别是在 1300nm到1320nm之间的波长范围中的反射率为在800nm到870nm之间的波长范围中的反射率、特别是在820nm到840nm之间的波长范围中的反射率的至少两倍高或者至多一半高。
33.根据权利要求沈至32中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，入射在所述OCT 分束器上的OCT测量光的至少70%的强度在所述OCT分束器处被反射。
34.根据权利要求沈至33中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，入射在所述OCT 分束器上的所述测量光(9)的至少70%的强度透射通过所述OCT分束器。
35.根据权利要求沈至34中任何一项所述的眼外科测量系统，其中，所述测量光(9) 的总强度的至少60%、特别是至少80%由所述OCT测量光的总强度的80%所位于的波长范围中的光组成。
全文摘要
本发明涉及光学测量系统，该光学测量系统包括用于表征测量光的波阵面形状的波阵面传感器，并且包括成像透镜，其中成像透镜包括将物区域成像到波阵面传感器的进入区域的第一光学组件和第二光学组件。物区域和第一光学组件之间的距离大于第一光学组件的焦距。此外，光学测量系统可以包括光学显微镜系统，并且可选地包括OCT系统，该OCT系统用于同时执行不同的光学检查方法。
文档编号A61B3/13GK102215738SQ200980145558
公开日2011年10月12日 申请日期2009年9月16日 优先权日2008年9月16日
发明者克里斯托夫·库韦布勒, 克里斯托夫·豪格尔, 彼得·瑞梅尔, 马库斯·塞萨尔伯格 申请人:卡尔蔡司外科器械有限责任公司