DE102019101618A1 - Messverfahren zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Auges - Google Patents

Abstract

Es wird ein Messverfahren zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Auges (12) mit Hilfe eines konfokalen Refraktometers (10) vorgeschlagen, das einen Messstrahlengang bereitstellt, in dem eine optische Anordnung (AOM) angeordnet ist, die eine adaptive optische Komponente (AOE) mit variabler Zylinderstärke und variabler zylindrischer Achslage aufweist, um einen Astigmatismus des Auges (12) in der Wellenfront des Messstrahlengangs zu kompensieren. In einem ersten Aspekt umfasst das Messverfahren ine erste und eine zweite Zylindermessung. In der ersten Messung wird die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente (AOE) bei einer ersten festen zylindrischen Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) variiert, bis die gemessene Intensität maximal wird, um einen ersten Messwert (a) zu erhalten. In der zweiten Messung (104) wird die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente (AOE) bei einer zweiten, von der ersten verschiedenen festen Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) variiert, bis die gemessene Intensität maximal ist, um einen zweiten Messwert (b) zu erhalten. Die Stärke und Achslage des Astigmatismus des Auges (12) werden aus dem ersten und zweiten Messwert ermittelt. In einem zweiten Aspekt werden zwei SE-Messungen bei zwei unterschiedlichen Achslagen und einer festen Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente durchgeführt, aus denen sich zwei SE-Messwerte ergeben, aus denen der Astigmatismus und dessen Achslage ermittelt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Messverfahren zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Auges mit Hilfe eines konfokalen Refraktometers, das einen Messstrahlengang bereitstellt, in dem eine optische Anordnung angeordnet ist, die eine adaptive optische Komponente mit variabler Zylinderstärke und variabler zylindrischer Achslage aufweist, um einen Astigmatismus des Auges in der Wellenfront des Messstrahlengangs zu kompensieren.
• Ein solches Messverfahren ist aus dem nachveröffentlichten Dokument DE 10 2017 117 925 A1 bekannt. Dieses Dokument offenbart auch ein konfokales Refraktometer, mit dem das Messverfahren durchgeführt werden kann. Ein weiteres konfokales Refraktometer ist aus dem Dokument US 2015/0109580 A1 bekannt.
• Mit einem solchen konfokalen Refraktometer lassen sich das sphärische Äquivalent SE der Ametropie eines Patientenauges, ein Astigmatismus des Patientenauges einschließlich der Achslage des Astigmatismus des Patientenauges vermessen. Sowohl das sphärische Äquivalent SE als auch der Astigmatismus C werden üblicherweise in Dioptrien (D) angegeben. Üblicherweise werden Augen mit sphärischem Äquivalent SE < 0D als kurzsichtig oder myop bezeichnet, während Augen mit SE > 0D als fernsichtig oder hyperop bezeichnet werden. Patientenaugen mit SE ≈ 0D werden als sphärisch rechtsichtig oder emmetrop bezeichnet. Der Astigmatismus C gibt die Differenz der Brechkräfte des Auges in zwei zueinander senkrecht stehenden Hauptschnitten an. Die Achslage φ spezifiziert die Lage dieser Hauptschnitte, stellt einen Winkel dar und wird in der Einheit Grad (°) angegeben.
• Bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird folgende Konvention verwendet: Der Astigmatismus C ist stets positiv und erfüllt C > 0D. In den beiden Hauptschnitten wird die Fehlsichtigkeit des Patientenauges beschrieben durch SE ± (1/2) C. Die Achslage φ beschreibt die Lage desjenigen Hauptschnitts mit der Fehlsichtigkeit SE + (1/2) C. Bei bekannten Werten SE, C und φ kann ein Brillenglas angefertigt werden, das die Fehlsichtigkeit des Patientenauges korrigiert. Es können auch andere Konventionen zur Beschreibung der Fehlsichtigkeit verwendet werden, die jedoch stets in die oben angegebene Konvention umgerechnet werden können.
• Als „konfokal“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Optiksystem verstanden, mit dem eine „Punkt-zu-Punkt“-Abbildung ermöglicht wird. Eine von einer Lichtquelle des Refraktometers mit Messlicht ausgeleuchtete Lochblende wird als Messlichtstrahl auf die Retina des Patientenauges abgebildet, so dass auf der Retina ein Lichtfleck erzeugt wird. Der Messlichtstrahl wird dazu von einer Fokussiervorrichtung der optischen Anordnung des Refraktometers auf die Retina fokussiert, so dass der Lichtfleck auf der Retina möglichst klein gewählt werden kann. Messlicht, das im Bereich des Lichtflecks auftrifft, wird von der Retina teilweise gestreut bzw. reflektiert, so dass Lichtenergie als rückreflektiertes Messlicht aus dem Auge austritt. Eine konfokale Blende ist in einer zur Retina konjugierten Ebene positioniert, die das von dem Auge rückreflektierte Messlicht zumindest teilweise hindurchlässt, wobei die Intensität des von der Blende durchgelassenen rückreflektierten Messlichts von einem Messmodul mit Lichtdetektor gemessen wird. Anstelle von physikalischen Blenden kann auch das Ende einer Lichtfaser als lichtquellenseitige konfokale Blende und als lichtdetektorseitige konfokale Blende verwendet werden.
• Bei dem aus dem eingangs genannten Dokument bekannten Messverfahren zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Patientenauges mit Hilfe eines konfokalen Refraktometers wird nach dem Messen des sphärischen Äquivalents der Ametropie des Patientenauges zunächst die Achslage des Astigmatismus des Patientenauges (bei kompensiertem sphärischem Äquivalent) gemessen. Hierzu wird entweder eine bekannte Zylinderstärke oder eine kleine Zylinderstärke an der adaptiven optischen Komponente eingestellt. Anschließend wird die Achslage der adaptiven optischen Komponente variiert und die Intensität des rückreflektierten Messlichts bestimmt. Bei maximaler Intensität des rückreflektierten Messlichts befindet sich die gesuchte Achslage des Astigmatismus. In einem weiteren Schritt wird dann bei der ermittelten Achslage die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente variiert, bis die Intensität des rückreflektierten Messlichts wieder maximal wird, woraus sich dann die Stärke des Astigmatismus ermitteln lässt.
• Bei dem bekannten Messverfahren wird somit zur Bestimmung des Astigmatismus zunächst eine Achsmessung und anschließend eine Zylindermessung durchgeführt.
• An Probanden gemäß dem bekannten Messverfahren durchgeführte Messungen haben gezeigt, dass mit dem bekannten Messverfahren bei der Achsmessung häufig nicht auswertbare Messsignale auftreten. Dadurch können die Stärke des Astigmatismus und dessen Achslage nicht zuverlässig bestimmt werden.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Messverfahren zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Auges mit Hilfe eines konfokalen Refraktometers anzugeben, mit dem die Stärke des Astigmatismus und seine Achslage zuverlässig bestimmt werden können.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt durch ein Messverfahren zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Auges mit Hilfe eines konfokalen Refraktometers gelöst, das einen Messstrahlengang bereitstellt, in dem eine optische Anordnung angeordnet ist, die eine adaptive optische Komponente mit variabler Zylinderstärke und variabler zylindrischer Achslage aufweist, um einen Astigmatismus des Auges in der Wellenfront des Messstrahlengangs zu kompensieren, mit den Schritten: Richten eines Messlichtstrahls auf das Auge, derart, dass ein Lichtfleck auf der Retina des Auges erzeugt wird; Messen einer Intensität von von der Retina rückreflektiertem Messlicht, wobei
  in einer ersten Messung die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente bei einer ersten festen zylindrischen Achslage der adaptiven optischen Komponente variiert wird, bis die gemessene Intensität maximal wird, um einen ersten Messwert zu erhalten, und
  in einer zweiten Messung die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente bei einer zweiten, von der ersten verschiedenen festen Achslage der adaptiven optischen Komponente variiert wird, bis die gemessene Intensität maximal ist, um einen zweiten Messwert zu erhalten;
  Ermitteln der Stärke und Achslage des Astigmatismus des Auges zumindest aus dem ersten und zweiten Messwert.
• Gemäß dem erfindungsgemäßen Messverfahren werden zur Bestimmung des Astigmatismus eine erste und eine zweite Messung durchgeführt, die jeweils auch als Zylindermessungen in der vorliegenden Beschreibung bezeichnet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Messverfahren zum Bestimmen des Astigmatismus eines Patientenauges wird eine Messung der Achslage des Astigmatismus überflüssig. Die Achslage des Astigmatismus des Patientenauges wird vielmehr aus den beiden Zylindermessungen rechnerisch ermittelt. Ungenaue oder nicht auswertbare Messsignale werden somit vermieden. Das erfindungsgemäße Messverfahren gemäß dem ersten Aspekt zeichnet sich durch seine hohe Robustheit und Genauigkeit aus.
• Bei der ersten Zylindermessung wird an der adaptiven optischen Komponente eine erste feste zylindrische Achslage eingestellt. Die erste feste zylindrische Achslage ist beliebig, aber aufgrund der Einstellung bekannt. Bei dieser ersten festen zylindrischen Achslage wird die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente variiert, bis die gemessene Intensität maximal wird. Als Messergebnis ergibt sich ein erster Messwert, der in der vorliegenden Beschreibung auch als Zylindermesswert bezeichnet wird. Nach der ersten Zylindermessung wird eine zweite Zylindermessung durchgeführt, bei der an der adaptiven optischen Komponente eine zweite feste Achslage eingestellt wird, die von der ersten Achslage verschieden ist. Bei dieser zweiten Achslage der adaptiven optischen Komponente wird die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente variiert, bis die gemessene Intensität wieder maximal ist. Als Ergebnis wird ein zweiter Messwert bzw. Zylindermesswert erhalten.
• Der erste Zylindermesswert und der zweite Zylindermesswert werden demnach durch eine Intensitätsmessung des rückreflektierten Messlichts erhalten. Sowohl bei der ersten Zylindermessung als auch bei der zweiten Zylindermessung wird die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente solange variiert, bis die gemessene Intensität des rückreflektierten Messlichts maximal ist. Die beiden Zylindermesswerte können aus der Einstellung der jeweiligen Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente entnommen werden. Der Astigmatismus und die Achslage des Patientenauges werden dann aus dem ersten und zweiten Zylindermesswert, und ggfls. der ersten Achslage und der zweiten Achslage der adaptiven optischen Komponente durch Berechnung ermittelt. Die erste und die zweite Achslage der adaptiven optischen Komponente sind, wie bereits erwähnt, beliebig, jedoch aufgrund der Einstellung der adaptiven optischen Komponente bekannt.
• Vorzugsweise wird vor der ersten Zylindermessung das sphärische Äquivalent des Patientenauges gemessen. Hierzu ist die optische Anordnung des konfokalen Refraktometers weiterhin dazu ausgelegt, eine Fokuslage des Messstrahlengangs zu variieren, um ein sphärisches Äquivalent der Ametropie des Auges in der Wellenfront des Messstrahlengangs zu kompensieren, wobei vor der ersten Messung (Zylindermessung) mit Hilfe der optischen Anordnung die Fokuslage des Messstrahlengangs variiert wird, bis die gemessene Intensität des von der Retina rückreflektierten Messlichts maximal ist.
• Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, dass die beiden Zylindermessungen bei kompensiertem sphärischen Äquivalent der Ametropie durchgeführt werden, und somit die Zylindermessungen vom sphärischen Äquivalent unabhängig sind.
• Die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente kann während des Variierens der Fokuslage auf null bzw. neutral eingestellt sein. Hierdurch kann das sphärische Äquivalent der Ametropie durch Variieren der Fokuslage der optischen Anordnung optimal kompensiert werden.
• Weiter vorzugsweise wird aus der Einstellung der optischen Anordnung, in der das sphärische Äquivalent der Ametropie kompensiert ist, das sphärische Äquivalent der Ametropie des Auges ermittelt.
• Das Messverfahren erlaubt in dieser Ausgestaltung somit nicht nur die Messung des Astigmatismus, sondern auch die Messung des sphärischen Äquivalents der Ametropie des Patientenauges. In dieser Ausgestaltung benötigt das Messverfahren gemäß dem ersten Aspekt insgesamt nur drei Messschritte, und zwar einen Messschritt zur Messung des sphärischen Äquivalents der Ametropie, und zwei Messschritte zur Messung des Astigmatismus einschließlich dessen Achslage.
• Der erste Messwert a und der zweite Messwert b können mit der Stärke des Astigmatismus C_Auge des Auges und der Achslage φ einfach verknüpft sein durch: $$\text{a}=-{\text{C}}_{\text{Auge}}\cdot \text{cos}\left(2{\mathrm{\beta }}_1\right),$$

  

  $$\text{b}=-{\text{C}}_{\text{Auge}}\cdot \text{cos}\left(2{\mathrm{\beta }}_2\right),$$

  

  wobei β₁ = φ - φ₁ und β₂ = φ - φ₂, wobei φ₁ die Achslage der adaptiven optischen Komponente in der ersten Messung und φ₂ die Achslage der adaptiven optischen Komponente in der zweiten Messung ist.
• Damit kann die Achslage φ des Astigmatismus des Auges aus dem ersten Messwert a, dem zweiten Messwert b, der ersten Achslage φ₁ der adaptiven optischen Komponente und dem Winkel Δβ zwischen der ersten Achslage und der zweiten Achslage der adaptiven optischen Komponente gemäß folgender Gleichung auf einfache Weise durch Berechnung ermittelt werden: $$\mathrm{\phi =}\left(1/2\right)\cdot \text{arctan}\left(\left(\text{a}\cdot \text{cos}\left(2\mathrm{\Delta \beta }\right)-\text{b}\right)/\left(\text{a}\cdot \text{sin}\left(2\mathrm{\Delta \beta }\right)\right)\right)+{\mathrm{\phi }}_1$$

  
• Vorzugsweise unterscheidet sich die zweite Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) von der ersten Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) um einen Winkel im Bereich von 30° bis 45°.
• Die Berechnung der Stärke und Achslage des Astigmatismus des Auges aus dem ersten und zweiten Messwert vereinfacht sich noch weiter, wenn die erste Achslage der adaptiven optischen Komponente bezüglich der horizontalen Achse des Auges (12) auf 0° eingestellt wird und die zweite Achslage gegenüber der ersten Achslage um 45° verändert wird, wie in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist.
• Mit der vorstehend genannten Maßnahme kann die Stärke des Astigmatismus C_Auge des Auges lediglich aus dem ersten Messwert a und dem zweiten Messwert b gemäß folgender Gleichung ermittelt werden: $${\text{C}}_{\text{Auge}}=-{\left({\text{a}}^2+{\text{b}}^2\right)}^{1/2}$$

  
• Die Achslage (φ) des Astigmatismus des Auges kann ebenso einfach lediglich aus dem ersten Messwert (a) und dem zweiten Messwert (b) gemäß folgender Gleichung ermittelt werden: $$\mathrm{\phi =}\mathrm{½}\text{arctan}\left(-\text{b/a}\right)$$

  
• Bei dieser Berechnungsmethode kann die Stärke des Astigmatismus des Auges unabhängig von und vor der Ermittlung der Achslage des Astigmatismus des Auges berechnet werden und umgekehrt.
• Weiterhin wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gemäß einem zweiten Aspekt durch ein Messverfahren zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Auges mit Hilfe eines konfokalen Refraktometers gelöst, das einen Messstrahlengang bereitstellt, in dem eine optische Anordnung angeordnet ist, die eine adaptive optische Komponente mit variabler Zylinderstärke und variabler zylindrischer Achslage aufweist, um einen Astigmatismus des Auges in der Wellenfront des Messstrahlengangs zu kompensieren, und wobei die optische Anordnung weiterhin dazu ausgelegt ist, eine Fokuslage des Messstrahlengangs zu variieren, um ein sphärisches Äquivalent der Ametropie des Auges in der Wellenfront des Messstrahlengangs zu kompensieren, mit den Schritten:
• Richten eines Messlichtstrahls auf das Auge, derart, dass ein Lichtfleck auf der Retina des Auges erzeugt wird;
• Messen einer Intensität von von der Retina rückreflektiertem Messlicht, wobei in einer ersten Messung die Fokuslage des Messstrahlengangs bei einer festen ersten Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente und einer festen Achslage der adaptiven optischen Komponente variiert wird, bis die gemessene Intensität des von der Retina rückreflektierten Messlichts maximal ist, um einen ersten Messwert zu erhalten, und in einer zweiten Messung die Fokuslage des Messstrahlengangs bei der ersten Zylinderstärke und einer zweiten, von der ersten verschiedenen zweiten Achslage der adaptiven optischen Komponente variiert wird, bis die gemessene Intensität des von der Retina rückreflektierten Messlichts maximal ist, um einen zweiten Messwert zu erhalten;
• Ermitteln der Stärke des Astigmatismus des Auges und dessen Achslage zumindest aus dem ersten und zweiten Messwert.
• Bei dem Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt werden zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Patientenauges zwei Messungen durchgeführt, die jeweils auf einer Intensitätsmessung zur Messung des sphärischen Äquivalents der Ametropie des Patientenauges beruhen. Die beiden Messungen werden in der vorliegenden Beschreibung auch als SE-Messungen bezeichnet, wobei SE für das sphärische Äquivalent der Ametropie des Patientenauges steht.
• Wie bei dem Messverfahren gemäß dem ersten Aspekt wird jeweils die Intensität von von der Retina rückreflektierte Messlicht gemessen. In der ersten SE-Messung wird an der adaptiven optischen Komponente eine feste erste Zylinderstärke eingestellt, die insbesondere ungleich 0D sein kann. Die erste Zylinderstärke ist dabei beliebig und anhand der Einstellung der adaptiven optischen Anordnung bekannt. Des Weiteren wird an der adaptiven optischen Komponente eine feste Achslage des Zylinders der adaptiven optischen Komponente eingestellt, die entsprechend bekannt ist und beliebig sein kann. Bei eingestellter erster Zylinderstärke und erster Achslage der adaptiven optischen Komponente wird die Fokuslage der optischen Anordnung variiert, bis die gemessene Intensität des von der Retina rückreflektierten Messlichts maximal ist. Als Ergebnis wird ein erster Messwert erhalten, der auch als SE-Messwert in der vorliegenden Beschreibung bezeichnet wird.
• In der zweiten SE-Messung wird an der adaptiven optischen Komponente eine von der ersten Achslage verschiedene zweite feste Achslage eingestellt. Dabei wird die in der ersten SE-Messung eingestellte erste Zylinderstärke der adaptiven optischen Anordnung beibehalten. Anschließend wird die Fokuslage der optischen Anordnung erneut variiert, bis die gemessene Intensität des von der Retina rückreflektierten Messlichts maximal ist. Als Ergebnis der Messung wird ein zweiter SE-Messwert erhalten. In dem nachfolgenden Schritt können die Stärke des Astigmatismus des Auges und dessen Achslage aus dem ersten und zweiten SE-Messwert und ggfls. der eingestellten ersten Zylinderstärke und Achslage der adaptiven optischen Komponente ermittelt werden.
• Der Vorteil des Messverfahrens gemäß dem zweiten Aspekt besteht darin, dass mit insgesamt nur zwei Messschritten der Astigmatismus des Patientenauges und dessen Achslage bestimmt werden kann.
• Bei einem Astigmatismus-behafteten Patientenauge treten bei der Variation der Fokuslage des Messstrahlengangs üblicherweise zwei Intensitätsmaxima auf. Dementsprechend wird in einer Ausgestaltung des Messverfahrens gemäß dem zweiten Aspekt in der ersten und zweiten Messung die Fokuslage variiert, bis die gemessene Intensität des rückreflektierten Messlichts in jeder Messung jeweils ein erstes und ein zweites Intensitätsmaximum aufweist, wobei der erste und zweite Messwert jeweils aus der zu dem ersten und zweiten Intensitätsmaximum gehörenden Einstellung der optischen Anordnung ermittelt wird. Wenn bspw. die optische Anordnung des konfokalen Refraktometers zur Variation der Fokuslage des Messstrahlengangs ein oder mehrere bewegliche optische Elemente aufweist, kann aus dem Verschiebeweg des oder der optischen Elemente zwischen den beiden jeweiligen Intensitätsmaxima der erste bzw. der zweite SE-Messwert erhalten werden.
• Es kann jedoch vorkommen, dass durch die Einstellung der ersten Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente der Astigmatismus des Patientenauges zufällig kompensiert wurde oder nahezu kompensiert wurde, so dass bei der Variation der Fokuslage des Messstrahlengangs in der ersten Messung nur ein Intensitätsmaximum auftritt. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die erste Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente verändert wird, so dass zwei wohl getrennte Intensitätsmaxima detektiert werden können.
• Wie bei dem Messverfahren gemäß dem ersten Aspekt ergibt sich für die Berechnung der Stärke des Astigmatismus des Patientenauges und der Achslage des Astigmatismus des Patientenauges ein einfacher Algorithmus. So ist der erste Messwert A₁ und der zweite Messwert A₂ mit der Stärke des Astigmatismus C_Auge des Auges verknüpft durch: $${\text{A}}_{\mathrm{1,2}}={\left({\text{C}}_{\text{AOE}}{}^2+2{\text{C}}_{\text{AOE}}{\text{C}}_{\text{Auge}}\cdot \text{cos}\left(2{\mathrm{\beta }}_{\mathrm{1,2}}\right)+{\text{C}}_{\text{Auge}}{}^2\right)}^{\mathrm{½}},$$

  

  wobei C_AOE die eingestellte erste Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente, β₁ der Winkel zwischen den Hauptschnitten der Zylinder der adaptiven optischen Komponente und des Auges in der ersten Messung, und β₂ der Winkel zwischen den Hauptschnitten der Zylinder der adaptiven optischen Komponente und des Auges in der zweiten Messung ist.
• Die vorstehend genannte Beziehung zwischen den ersten und zweiten Messwerten A_1,2 und der Stärke des Astigmatismus kann weiter dadurch vereinfacht werden, wenn die Achslage der adaptiven optischen Komponente in der zweiten SE-Messung gegenüber der Achslage der adaptiven optischen Komponente in der ersten SE-Messung um 90° gedreht ist. Dann lässt sich die Stärke des Astigmatismus C_Auge aus dem ersten und zweiten Messwert A_1,2 und der eingestellten Zylinderstärke C_AOE der adaptiven optischen Komponente auf einfache Weise bestimmen: $${\text{C}}_{\text{Auge}}={\left({\text{A}}_1{}^2-{\text{C}}_{\text{AOE}}{}^2-\mathrm{½}\left({\text{A}}_1{}^2-{\text{A}}_2{}^2\right)\right)}^{1/2}.$$

  
• Ebenso lässt sich der Winkel β₁ zwischen den Hauptschnitten der Zylinder der adaptiven optischen Komponente und des Auges in der ersten Messung auf einfache Weise berechnen durch: $${\mathrm{\beta }}_1=\mathrm{½}\text{ arccos}\left(\left({\text{A}}_1{}^2-{\text{A}}_2{}^2\right)/\left(4{\text{C}}_{\text{AOE}}{\text{C}}_{\text{Auge}}\right)\right).$$

  
• Die Achslage φ des Astigmatismus des Auges ergibt sich dann aus der Beziehung φ = φ₁ + β₁, wobei φ₁ die Achslage der adaptiven optischen Komponente in der ersten SE-Messung ist.
• Das Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt ermöglicht schnellere Messungen des Astigmatismus, da nur zwei Messschritte erforderlich sind.
• Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
• 1 eine Prinzipskizze eines ersten Beispiels eines konfokalen Refraktometers;
• 2 eine Prinzipskizze eines zweiten Beispiels eines konfokalen Refraktometers;
• 3 ein Beispiel einer Optik eines konfokalen Refraktometers in verschiedenen Einstellungen einer optischen Anordnung zur Bestimmung unterschiedlicher Fehlsichtigkeiten von Patientenaugen;
• 4 ein Diagramm von beispielhaft gemessenen Intensitäten von rückreflektiertem Messlicht für verschiedene astigmatismusfreie Patientenaugen mit unterschiedlichem sphärischem Äquivalent der Ametropie;
• 5 ein Diagramm von beispielhaft gemessenen Intensitäten von rückreflektiertem Messlicht bei verschiedenen Astigmatismen für einen Wert des sphärischen Äquivalents der Ametropie;
• 6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Messverfahrens zur Bestimmung eines Astigmatismus eines Patientenauges gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
• 7 ein Flussdiagramm, das einzelne Schritte während einer ersten Zylindermessung in dem Messverfahren gemäß 6 veranschaulicht;
• 8 ein Flussdiagramm, das einzelne Schritte einer zweiten Zylindermessung des Messverfahrens in 6 veranschaulicht;
• 9 schematisch eine Vorderansicht eines Patientenauges mit einem Bezugskoordinatensystem;
• 10 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Messverfahrens zur Bestimmung eines Astigmatismus eines Patientenauges gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
• 11 ein Flussdiagramm, das einzelne Schritte einer ersten SE-Messung in dem Messverfahren gemäß 10 veranschaulicht; und
• 12 ein Flussdiagramm, das einzelne Schritte in einer zweiten SE-Messung in dem Messverfahren gemäß 10 veranschaulicht.
• Bevor ein Ausführungsbeispiel eines Messverfahrens zur Bestimmung eines Astigmatismus eines Auges eines Patienten beschrieben wird, wird zunächst beispielhaft der Aufbau eines konfokalen Refraktometers beschrieben. Es versteht sich, dass ein solches konfokales Refraktometer in ein ophthalmisches Operationsmikroskop integriert sein kann. Aus Gründen der einfacheren Darstellung wird hier allerdings auf eine Darstellung einer Integration des Refraktometers in ein Operationsmikroskop verzichtet.
• In 1 ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenes konfokales Refraktometer gezeigt, das allgemein zur Bestimmung der Refraktion eines Auges 12 eines Patienten verwendet werden kann. Das Refraktometer 10 weist eine Messlichtquelle 14 zur Erzeugung eines Messlichtstrahls 16 auf. Der Messlichtstrahl ist in 1 mit unterbrochenen Linien angedeutet. Das Refraktometer 10 weist weiterhin ein Messmodul 18 auf, das einen Lichtdetektor 20 zur Messung einer Intensität von rückreflektiertem Messlicht 24 aufweist, das in 1 mit durchgezogenen Linien angedeutet ist.
• Das Refraktometer 10 weist eine von einem Messstrahlengang durchsetzte Optik 22 auf, um dem Messlichtstrahl 16 auf die Retina 23 des Auges 12 zu richten, und an der Retina 23 rückreflektiertes Messlicht 24 dem Lichtdetektor 20 zuzuführen. Unter dem Messstrahlengang ist die Gesamtheit aus dem Messlichtstrahl 16 und dem rückreflektierten Messlicht 24 zu verstehen.
• Der Messstrahlengang ist insgesamt konfokal. Unter „konfokal“ ist bei dem Refraktometer 10 zu verstehen, dass die Messlichtquelle 14, genauer gesagt eine konfokale Öffnung 26, die als Öffnung in einer Lochblende 27 bereitgestellt wird, auf die Retina 23 abgebildet wird, so dass auf der Retina ein möglichst kleiner Lichtfleck 28 erzeugt wird, und Licht, das im Bereich des Lichtflecks 28 auftrifft, von der Retina 23 teilweise gestreut wird, so dass Lichtenergie als rückreflektiertes Messlicht aus dem Auge 12 austritt. Eine konfokale Öffnung 30, die als Öffnung einer Lochblende 31 bereitgestellt wird, befindet sich in einer zur Retina 23 und zur Öffnung 26 konjugierten Ebene, und lässt das aus dem Auge 12 austretende rückreflektierte Messlicht zumindest teilweise durch. Die Intensität des rückreflektierten Messlichtes 24 hinter der konfokalen Öffnung 30 wird von dem Lichtdetektor 20 gemessen. Die Öffnung 26, die der Messlichtquelle zugeordnet ist, wird von der Optik 22 auf die Retina 23 fokussiert, so dass der Lichtfleck 28 auf der Retina 23 möglichst klein gewählt werden kann.
• Die Optik 22 weist gemäß 1 weiterhin eine Linsengruppe 32 auf, mit der der von der Öffnung 26 kommende Messlichtstrahl näherungsweise kollimiert wird. Der so kollimierte Messlichtstrahl 16 wird über zwei Strahlteiler 34 und 36 in eine optische Anordnung AOM geführt. Die optische Anordnung AOM enthält, wie weiter unten noch näher beschrieben wird, eine oder mehrere adaptive optische Komponenten AOE, wie in 3 gezeigt ist. Die optische Anordnung AOM kann allgemein optische Komponenten wie Linsen, diffraktiv-optische Elemente, Spiegel, Strahlteiler usw. enthalten, die auch verschiebbar angeordnet sein können.
• Unter einer „Linsengruppe“ wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung sowohl eine einzelne Linse oder, wie in 1 gezeigt, eine Anordnung aus mehreren Linsen verstanden, die auch einen Luftabstand zwischen den einzelnen Linsen aufweisen können.
• Die optische Anordnung AOM ist über eine Steuereinheit 38 einstellbar. Je nach Einstellung der optischen Anordnung AOM wird die Wellenfront des in die optische Anordnung AOM einfallenden Messlichtstrahls 16 verändert. Der in das Auge 12 eintretende Messlichtstrahl 16 erzeugt einen mehr oder weniger großen Lichtfleck 28 auf der Retina 23 des Auges 12. Im Bereich des Lichtflecks 28 auf der Retina 23 wird das auftreffende Messlicht gestreut. Ein Teil des gestreuten Lichts verlässt als rückreflektiertes Messlicht 24 das Auge 12. Das rückreflektierte Messlicht 24 durchsetzt die optische Anordnung AOM in umgekehrter Richtung und wird als näherungsweise kollimiertes Lichtbündel über den Strahlteiler 36 und den Strahlteiler 34 zu der konfokalen Öffnung 30 geleitet. Eine weitere Linsengruppe 33 fokussiert das rückreflektierte Messlicht 24 auf die Öffnung 30.
• Der Lichtdetektor 20 hinter der Öffnung 30 misst die Intensität bzw. die Leistung des rückreflektierten Messlichtes 24, das durch die Öffnung 30 hindurchtritt. Die Steuereinheit 38 enthält bspw. ein Rechenwerk, das durch einen geeigneten Algorithmus die optische Anordnung AOM so einstellen kann, dass am Lichtdetektor 20 eine maximale Leistung gemessen wird. Das Messmodul 18 kann dann anhand der Einstellung der optischen Anordnung AOM, bei der die gemessene Intensität des rückreflektierten Messlichts 24 ein Maximum aufweist, die Refraktion des Auges 12 bestimmen, insbesondere das sphärische Äquivalent der Ametropie, den Astigmatismus und die Achslage des Astigmatismus, wie später näher beschrieben wird. Das Messmodul 18 und die Steuereinheit 38 können als funktionelle Einheit ausgebildet sein, wobei die Funktion des Messmoduls 18 auch von der Steuereinheit 38 ausgeführt werden kann und umgekehrt.
• Es versteht sich, dass zwischen dem Auge 12 und der optischen Anordnung AOM weitere optische Komponenten positioniert sein können.
• Dem optional vorgesehenen Strahlteiler 36 kann ein Display und/oder Bildsensor 40 folgen, wobei das Display 40 und/oder der Bildsensor 40 auf einer optischen Achse OA angeordnet ist/sind, die durch das Auge 12 und die optische Anordnung AOM hindurchgeht. Eine sammelnde Linsengruppe 42 ist zwischen dem Strahlteiler 36 und dem Display und/oder Bildsensor 40 angeordnet. Das Display 40 kann dazu verwendet werden, um dem Patienten einen Anreiz zur Ausrichtung der Augenachse entlang der optischen Achse OA des Refraktometers 10 zu geben, oder dem Patienten einen Anreiz zur Akkommodation zu geben. Ebenso gut kann das Display 40 auch zur subjektiven Refraktionsmessung verwendet werden, in dem die optische Anordnung AOM als Phoropter verwendet wird. Der Bildsensor 40 kann dazu dienen, ein Bild des vorderen Bereichs des Auges 12 aufzunehmen und zu kontrollieren, ob sich das Auge 12 in einer geeigneten Position relativ zum Refraktometer 10 befindet.
• 2 zeigt eine Abwandlung des konfokalen Refraktometers 10. Für das Refraktometer 10 in 2 werden für Elemente, die mit Elementen des Refraktometers 10 in 1 identisch, ähnlich oder vergleichbar sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in 1.
• Bei dem Refraktometer 10 in 2 ist die Messlichtquelle 14 mit einer ersten Lichtfaser 44 verbunden, und der Lichtdetektor 20 ist mit einer zweiten Lichtfaser 46 verbunden. Die erste Lichtfaser 44 und die zweite Lichtfaser 46 sind über einen Faserkoppler 48 mit einer dritten Lichtfaser 50 verbunden bzw. gehen in diese über. Ein freies Ende 52 der dritten Lichtfaser 50 bildet ein Austrittsende für den Messlichtstrahl 16 und ein Eintrittsende für das rückreflektierte Messlicht 24. Die Konfokalität des Refraktometers 10 wird in dieser Ausgestaltung dadurch erreicht, dass das freie Ende 52 der Lichtfaser 50 gleichzeitig als konfokale Öffnung wirkt und somit die beiden konfokalen Öffnungen 30 und 26 des Refraktometers 10 in 1 ersetzt. In dieser Ausgestaltung kann außerdem der Strahlteiler 34 in 1 entfallen, wie in 2 gezeigt ist. Im Übrigen kann auf die Beschreibung des Refraktometers 10 in 1 verwiesen werden.
• Die optische Anordnung AOM des Refraktometers 10 sowohl in 1 als auch in 2 ist dazu ausgelegt, sphärische Fehlsichtigkeiten des Auges 12 zu kompensieren, indem bspw. Luftabstände in der optischen Anordnung AOM oder Luftabstände der optischen Anordnung AOM zu anderen optischen Elementen der Optik 22 verändert werden, so dass an der Pupille P des Auges 12 unterschiedliche Krümmungen der Wellenfront des in das Auge 12 einfallenden Messlichtstrahls erzeugt werden können. Des Weiteren ist die optische Anordnung AOM dazu ausgelegt, nicht nur das sphärische Äquivalent der Ametropie des Auges 12 zu kompensieren, sondern auch einen Astigmatismus bei beliebiger Achslage des Astigmatismus. Hierzu weist die optische Anordnung AOM eine oder mehrere adaptive optische Komponenten AOE auf, die dazu ausgelegt ist bzw. sind, durch Einstellen der adaptiven optischen Komponente den Astigmatismus in der Wellenfront des Messlichtes zu kompensieren. Das Messmodul 18 kann dazu ausgelegt sein, aus einer Einstellung der optischen Anordnung AOM und/oder der adaptiven optischen Komponente(n) AOE, bei der die gemessene Intensität des rückreflektierten Messlichtes 24, wie sie vom Lichtdetektor 20 gemessen wird, ein Maximum aufweist, den Astigmatismus des Auges und die Achslage des Astigmatismus zu ermitteln, wie später noch beschrieben wird.
• Beispiele für adaptive optische Komponenten AOE, mit denen ein Astigmatismus und dessen Achslage kompensiert werden können, sind Stokes-Linsen, Alvarez-Linsen, mit Flüssigkeiten gefüllte Linsen usw., wie nachfolgend beschrieben wird.
• Stokes-Linsen weisen zwei gegeneinander verdrehbare Zylinderlinsen auf, von denen eine Zylinderlinse eine positive Brechkraft C_zyl und eine zweite Zylinderlinse eine betragsmäßig gleiche entgegengesetzte negative Brechkraft-C_zyl aufweist. Wird eine der Zylinderlinsen um einen Winkel θ gedreht und die andere um den Winkel -θ, so ist die resultierende zylindrische Brechkraft C_SL der Stokes-Linse durch C_SL = 2C_zyl · sin(2θ) gegeben. Somit erlaubt eine Stokes-Linse die Erzeugung einer stufenlos verstellbaren zylindrischen Brechkraft C_SL. Werden beide Zylinderlinsen gemeinsam gedreht, kann die Achslage variiert werden. Derartige Stokes-Linsen können in der optischen Anordnung AOM des Refraktometers 10 eingesetzt werden.
• Eine Alvarez-Linse kann nicht nur einen Astigmatismus kompensieren, sondern auch ein sphärisches Äquivalent der Ametropie. Sie weist zwei oder mehr Platten auf, die jeweils eine Oberflächenkontur aufweisen, wobei die beiden Oberflächenkonturen zueinander komplementär sind, und wobei die Platten relativ zueinander translatorisch verschiebbar und/oder verdrehbar sind. Die Brechkraft und/oder der Astigmatismus einer Alvarez-Linse kann stufenlos verändert werden, indem die Platten entsprechend zueinander positioniert werden.
• Bei mit Flüssigkeiten gefüllten Linsen ist ebenfalls die sphärische und/oder astigmatische Brechkraft variabel. Beispielsweise können zwei mit Flüssigkeiten gefüllte Zylinderlinsen in der optischen Anordnung AOM verwendet werden, die jeweils eine variable Brechkraft aufweisen, und die zueinander um einen Winkel ungleich 0°, bspw. um 45°, gekreuzt sind. Die Zylinderlinsen sind zueinander lagefest positioniert, wobei der Astigmatismus und die Achslage dieser Kombination aus Zylinderlinsen stufenlos variiert werden kann, indem die astigmatischen Brechkräfte der beiden einzelnen Zylinderlinsen geeignet eingestellt werden. In dieser Ausgestaltung ist die adaptive optische Komponente der optischen Anordnung AOM hinsichtlich ihrer astigmatischen Wirkung einschließlich Achslage variierbar, ohne dass die adaptive optische Komponente mechanisch bewegt werden muss.
• Vorzugsweise ist die adaptive optische Komponente unabhängig von ihrer konkreten Ausgestaltung in eine Neutraleinstellung einstellbar, in der die adaptive optische Komponente keine astigmatische Wirkung aufweist. Bei den oben beschriebenen Beispielen einer Stokes-Linse, einer Alvarez-Platte oder mit Flüssigkeiten gefüllten Linsen ist eine solche Neutraleinstellung gegeben.
• Mit den konfokalen Refraktometern 10 gemäß 1 und 2 kann das sphärische Äquivalent SE, der Astigmatismus C_Auge sowie die Achslage φ des Astigmatismus des untersuchten Auges 12 bestimmt werden. Das sphärische Äquivalent SE ist eine Maßzahl für die Ametropie. Sowohl das sphärische Äquivalent SE als auch der Astigmatismus C_Auge werden üblicherweise in Dioptrien (D) angegeben. Üblicherweise werden Augen mit sphärischem Äquivalent SE < 0D als kurzsichtig oder myop bezeichnet, während Augen mit SE > 0D als fernsichtig oder hyperob bezeichnet werden. Patientenaugen mit SE ≈ 0D werden als sphärisch rechtsichtig oder emmetrop bezeichnet. Der Astigmatismus C_Auge gibt die Differenz der Brechkräfte des Auges 12 in zwei zueinander senkrecht stehenden Hauptschnitten an. Die Achslage φ spezifiziert die Lage dieser Hauptschnitte, stellt einen Winkel dar und wird in der Einheit Grad (°) angegeben.
• In der vorliegenden Beschreibung wird folgende Konvention verwendet. Der Astigmatismus C_Auge ist stets positiv und erfüllt C_Auge > 0D. In den beiden Hauptschnitten wird die Fehlsichtigkeit des Patientenauges beschrieben durch SE ± (1/2)C. Die Achslage φ beschreibt die Lage desjenigen Hauptschnittes mit der Fehlsichtigkeit SE + (1/2)C. Bei bekanntem SE, C_Auge und φ kann ein Brillenglas angefertigt werden, das Fehlsichtigkeiten des Patientenauges korrigiert. Es versteht sich, dass auch andere Konventionen zur Beschreibung der Fehlsichtigkeit verwendet werden können, die sich jedoch stets in oben angegebene Konvention umrechnen lassen.
• Eine beispielhafte detailliertere Ausgestaltung einer optischen Anordnung AOM wird mit Bezug auf 3 nachfolgend beschrieben. 3 zeigt eine Optik 22 mit einer optischen Anordnung AOM, wobei die Optik 22 insbesondere in dem Refraktometer 10 gemäß 2 verwendet werden kann. 3 zeigt nur die konfokale Optik 22 des Refraktometers, während die übrigen Komponenten wie Messlichtquelle, Lichtdetektor, Messmodul und Steuereinheit aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurden. Die in 3 verwendeten Bezugszeichen, die mit Bezugszeichen in 2 identisch sind, beziehen sich auf die mit Bezug auf 2 beschriebenen Elemente.
• In 3 zeigen Ellipsen am rechten Bildrand schematische Patientenaugen mit sphärischen Äquivalenten von SE = - 10D (unten) bis SE = + 10D (oben).
• Die optische Anordnung AOM weist eine erste Linsengruppe 72, eine adaptive optische Komponente AOE und eine weitere Linsengruppe 76 auf. Das Ende 52 der Lichtfaser 50 befindet sich nahe einer Brennebene der ersten Linsengruppe 72, die den aus dem Ende 52 der Lichtfaser 50 austretenden Messlichtstrahl kollimiert. Die Brennweite der Linsengruppe 72 beträgt bspw. 40 mm. Die adaptive optische Komponente AOE kann bspw. als Stokes-Linse ausgebildet sein, die Zylinderlinsen bspw. mit zylindrischer Brechkraft C_zyl = ± 1D aufweist. Die adaptive optische Komponente AOE ist nahe einer Brennebene der zweiten Linsengruppe 76 angeordnet. Die zweite Linsengruppe 76 weist bspw. eine Brennweite f₇₆ von 150 mm auf. Eine dritte Linsengruppe 78 ist so angeordnet, dass sich die Pupille P des Auges 12 nahe der Brennebene der dritten Linsengruppe 78 befindet. Die dritte Linsengruppe 78 weist bspw. eine Brennweite f₇₈ von 60 mm. auf. Die Linsengruppen 76 und 78 bilden bspw. ein Kepler-Fernrohr.
• Die optische Anordnung AOM ist zur Kompensation von sphärischer Fehlsichtigkeit, Astigmatismus und dessen Achslage geeignet. Die optische Anordnung AOM ist als Ganzes entlang der optischen Achse gemäß einem Doppelpfeil 80 verfahrbar, bspw. indem die optische Anordnung AOM auf einem Schlitten montiert ist, so dass der Abstand von der optischen Anordnung AOM zur dritten Linsengruppe 78 verändert werden kann. Die jeweils eingestellte Position der optischen Anordnung AOM kann durch einen Abstand d zwischen den beiden Linsengruppen 76 und 78 angegeben werden.
• Das Ende 52 der Lichtfaser 50, die Linsengruppe 72, die adaptive optische Komponente AOE und die Linsengruppe 76 sind in Richtung der optischen Achse (Pfeil 80) lagefest zueinander. Im Beispielsfall der Ausgestaltung der adaptiven optischen Komponente AOE als Stokes-Linse sind die beiden zugehörigen Zylinderlinsen um die optische Achse relativ zueinander verdrehbar, um die Zylinderstärke der Stokes-Linse zu variieren, und gemeinsam verdrehbar, um die Achslage der Stokes-Linse zu variieren.
• Der aus dem Ende 52 der Lichtfaser 50 austretende Messlichtstrahl wird von der Linsengruppe 72 kollimiert, durchsetzt die adaptive optische Komponente AOE sowie die Linsengruppen 76 und 78 und tritt durch die Pupille P in das Auge 12 des Patienten ein, wo er einen Lichtfleck 28 auf der Retina 23 erzeugt. Das am Lichtfleck 28 gestreute Licht verlässt als rückreflektiertes Messlicht teilweise das Auge 12 wieder, durchläuft die Optik 22 in umgekehrter Reihenfolge und wird von der ersten Linsengruppe 72 auf das Ende 52 der Lichtfaser 50 fokussiert, wo es teilweise in die Lichtfaser 50 eingekoppelt wird, den Faserkoppler 48 (siehe 2) durchläuft. Die Intensität des den Lichtdetektor 20 erreichenden rückreflektierten Messlichtes wird vom Lichtdetektor 20 (siehe 2) gemessen. Während der Messung der Intensität des rückreflektierten Messlichtes kann die optische Anordnung AOM einschließlich der adaptiven optischen Komponente AOE eingestellt werden, bis die am Lichtdetektor 20 gemessene Intensität maximal wird, wobei eine maximale Intensität des rückreflektierten Messlichtes bedeutet, dass das sphärische Äquivalent der Ametropie und der Astigmatismus sowie dessen Achslage des Patientenauges kompensiert sind.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele von Messverfahren zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Auges eines Patienten mit Hilfe eines konfokalen Refraktometers, bspw. des Refraktometers 10 in 2 mit der Optik 22 in 3, beschrieben.
• 6 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines derartigen Messverfahrens.
• Wie bereits oben beschrieben, wird bei dem Messverfahren ein Messlichtstrahl 16 auf das Auge 12 gerichtet, so dass ein Lichtfleck auf der Retina 23 des Auges 12 erzeugt wird. Eine Intensität von der Retina 23 rückreflektiertem Messlicht 24 wird gemessen.
• In einem Schritt 100 gemäß 6 wird zunächst eine Messung bzw. Kompensation des sphärischen Äquivalents der Ametropie vorgenommen. In einem Schritt 102 wird eine erste Zylindermessung durchgeführt. In einem Schritt 104 wird eine zweite Zylindermessung durchgeführt. In einem Schritt 106 wird die Stärke und Achslage des Astigmatismus aus den sich aus der ersten Zylindermessung und der zweiten Zylindermessung ergebenden Zylindermesswerten ermittelt.
• Zunächst wird die Messung bzw. Kompensation des sphärischen Äquivalents SE der Ametropie des Auges 12 beispielhaft mit Bezug auf 3 beschrieben. Während die Intensität des von der Retina 23 rückreflektierten Messlichtes vom Lichtdetektor 20 (siehe 2) gemessen wird, wird die optische Anordnung AOM gemäß dem Pfeil 80 verschoben, bis am Lichtdetektor 20 eine maximale Intensität gemessen wird. Die adaptive optische Komponente AOE ist dabei vorzugsweise in ihre Neutralstellung eingestellt, so dass sie keine astigmatische Wirkung entfaltet. In einer Position der optischen Anordnung AOM, in der die Brennpunkte der Linsengruppen 76 und 78 zusammenfallen, wird der zugehörige Abstand d zwischen den Linsengruppen 76 und 78 nachfolgend als d_afok bezeichnet. Für den Abstand d_afok gilt näherungsweise d_afok ≈ f₇₆ + f₇₈. In dem oben genannten Beispiel für die Brennweiten f₇₆ und f₇₈ von 150 mm und 60 mm ergibt sich für den Abstand d_afok ein Wert von etwa 210 mm. Eine genauere Bestimmung von d_afok für gegebene Linsengruppen 76 und 78 ist sowohl rechnerisch als auch experimentell möglich.
• Die Optik 22 in 3 kann insbesondere so ausgelegt sein, dass die adaptive optische Komponente AOE näherungsweise in der Brennebene der Linsengruppe 76 angeordnet ist, und die Pupille P des Auges 12 befindet sich nahe der Brennebene der Linsengruppe 78. In dieser Anordnung befinden sich die adaptive und optische Komponente AOE und die Pupille P in zueinander konjugierten Ebenen.
• 4 zeigt beispielhafte Messungen der Intensität I für verschiedene astigmatismusfreie Patientenaugen mit unterschiedlichem sphärischem Äquivalent SE. Auf der Abszisse des Diagramms in 4 ist die Differenz zwischen dem eingestellten Abstand d und dem Abstand d_afok aufgetragen, und auf der Ordinate die zugehörige Intensität.
• Aus dem Abstand d, bei dem die gemessene Intensität I ihr Maximum annimmt, kann in diesem Fall das sphärische Äquivalent SE rechnerisch bestimmt werden mittels der Gleichung: $$\text{d}-{\text{d}}_{\text{afok}}=\text{SE}\cdot {\text{f}}_{78}{}^2=\frac{SE}{D}\cdot \mathrm{3,6}\text{ mm},$$

  

  wenn der oben genannte beispielhafte Wert für die Brennweite f₇₈ eingesetzt wird.
• Bei dem Schritt 100 wird durch Verschieben der optischen Anordnung AOM in 3 somit die Fokuslage des Messstrahlengangs variiert, bis die gemessene Intensität des von der Retina 23 rückreflektierten Messlichts 24 maximal ist. Aus dem Verschiebeweg d-d_afok lässt sich dann das sphärische Äquivalent der Ametropie ermitteln.
• Nachdem die Messung des sphärischen Äquivalents der Ametropie durchgeführt ist und damit das sphärische Äquivalent der Ametropie im Messstrahlengang kompensiert ist, wird die erste Zylindermessung 102 durchgeführt. Während der ersten Zylindermessung wird weiterhin der Messlichtstrahl 16 auf das Auge 12 gerichtet, und die Intensität des von der Retina 23 rückreflektierten Messlichts 24 wird weiterhin gemessen.
• 7 zeigt ein Flussdiagramm, das einzelne Schritte der ersten Zylindermessung 102 veranschaulicht. In einem Schritt 1021 wird eine feste zylindrische Achslage der adaptiven optischen Komponente AOE eingestellt. In einem Schritt 1022 wird die Intensität des von der Retina 23 rückreflektierten Messlichts 24 gemessen. Dabei wird die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente AOE variiert, bis die gemessene Intensität maximal wird. Hieraus wird in einem Schritt 1023 ein erster Zylindermesswert erhalten, der sich aus der Zylinderstärke der Komponente AOE ergibt, bei der die gemessene Intensität maximal ist.
• Nach der ersten Zylindermessung 102 wird die zweite Zylindermessung 104 durchgeführt. 8 zeigt ein Flussdiagramm einzelner Schritte der zweiten Zylindermessung 104. In einem Schritt 1041 wird an der adaptiven optischen Komponente AOE eine zweite feste Achslage eingestellt, die sich von der ersten Achslage in der ersten Zylindermessung 102 unterscheidet. In einem Schritt 1042 wird wiederum die Intensität des von der Retina 23 rückreflektierten Messlichts 24 gemessen. Dabei wird die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente AOE variiert, bis die gemessene Intensität wieder maximal ist. In einem Schritt 1043 wird ein zweiter Zylindermesswert b erhalten, der nun der an der Komponente eingestellten Zylinderstärke entspricht, bei der die gemessene Intensität erneut maximal ist.
• In dem Schritt 106 in 6 wird dann aus dem ersten Messwert a, dem zweiten Messwert b, der ersten Achslage φ₁ und der zweiten Achslage φ₂ = φ₁ + Δβ der adaptiven optischen Komponente AOE die Stärke des Astigmatismus C_Auge und dessen Achslage φ durch Berechnung ermittelt. Nachfolgend wird beschrieben, wie die Stärke des Astigmatismus C_Auge und dessen Achslage φ berechnet wird.
• Wenn das sphärische Äquivalent der Ametropie im Messstrahlengang kompensiert ist, befindet sich auf der Retina 23 entweder ein Fokuspunkt, falls das Patientenauge 12 nicht Astigmatismus-behaftet ist, oder ein „Kreis der kleinsten Verwirrung“, falls das Patientenauge Astigmatismus-behaftet ist. Eine Änderung der Stärke des Zylinders der adaptiven optischen Komponente AOE beeinflusst das sphärische Äquivalent nicht. Durch Abbildung der adaptiven optischen Komponente AOE in die Nähe der Pupille P des Patientenauges 12 werden der Astigmatismus der adaptiven optischen Komponente AOE und der Astigmatismus des Auges überlagert. Der Astigmatismus der adaptiven optischen Komponente und der Astigmatismus des Auges kann mit den Zernike-Polynomen beschrieben werden, da die leicht elliptische Patientenpupille P als näherungsweise rund angenommen werden kann. 9 zeigt ein Koordinatensystem 101 in Bezug auf das Patientenauge 12, wobei 9 eine Vorderansicht sowohl für das rechte als auch das linke Auge zeigt, wie sie von einem Arzt gesehen wird. Die z-Achse zeigt aus der Zeichenebene in 9 heraus. Die x-Achse ist die horizontale Achse des Auges. Sowohl der Winkel θ der Zernike-Polynome als auch der Winkel φ der Achslage des Astigmatismus werden zur x-Achse gemessen. Der Radius R wird in der xy-Ebene zum Koordinatenursprung gemessen.
• Der vertikale Astigmatismus wird durch das Zernike-Polynom Z₅ = R² cos(2θ) und der 45°-Astigmatismus durch das Zernike-Polynom Z₆ = R² sin(2θ) beschrieben. Die Stärke des Astigmatismus wird durch einen zusätzlichen Koeffizienten im jeweiligen Polynom beschrieben. Jeder beliebige Astigmatismus Ast kann als Überlagerung der beiden Polynome Z₅ und Z₆ beschrieben werden: $$Ast=c_5\cdot Z_5+c_6\cdot Z_6$$

  
• Die Überlagerung beider Polynome lässt sich auch zu einem Polynom zusammenfassen: $$Ast=c_{Ast}\cdot R^2\text{sin}\left(2\left(\theta +\alpha \right)\right)$$

  
• Mit Hilfe des Additionstheorems sin(x + y) = sin(x) cos(y) + cos(x) sin(y) lässt sich der sin-Term umformen: $$\begin{array}{c}Ast=c_{Ast}\cdot R^2\left(\text{sin}\left(2\mathrm{\theta }\right)\text{cos}\left(2\left(\mathrm{\alpha }\right)\right)+\text{cos}\left(2\mathrm{\theta }\right)\text{sin}\left(2\mathrm{\alpha }\right)\right)\\ Ast=c_{Ast}\cdot \text{cos}\left(2\mathrm{\alpha }\right)\cdot Z_6+c_{Ast}\cdot \text{sin}\left(2\mathrm{\alpha }\right)\cdot Z_5\\ =c_6\cdot Z_6+c_5\cdot Z_5\end{array}$$

  
• Für die Koeffizienten c₅ und c₆ gilt außerdem: $$c_5^2+c_6^2=c_{Ast}^2{\text{cos}}^2\left(2\mathrm{\alpha }\right)+c_{Ast}^2\left(2\mathrm{\alpha }\right)=c_{Ast}^2\left({\text{cos}}^2\left(2\mathrm{\alpha }\right)+{\text{sin}}^2\left(2\mathrm{\alpha }\right)\right)=c_{Ast}^2$$

  
• Der Koeffizient c_Ast berechnet sich also mit: $$c_{Ast}=\sqrt{c_5^2+c_6^2}$$

  
• Wenn die Wirkung bzw. Stärke von zwei Zylinderlinsen C₁ und C₂ überlagert wird, kann diese Überlagerung ebenfalls durch eine Addition der Zernike-Polynome beschrieben werden. Wenn beide Zylinderlinsen gleich ausgerichtet und die Achsen jeweils in der Art orientiert sind, dass beide Zylinderlinsen einen 45°-Astigmatismus erzeugen, so kann der resultierende Astigmatismus wie folgt beschrieben werden: $$Ast=C_1\text{sin}\left(2\theta \right)+C_2\text{sin}\left(2\theta \right)$$

  
• Wenn eine Zylinderlinse in der xy-Ebene um den Winkel +α und die andere Zylinderlinse um den Winkel -α gedreht wird, ergibt sich: $$\begin{array}{c}Ast=C_1\text{sin}\left(2\left(\theta +\alpha \right)\right)+C_2\text{sin}\left(2\left(\theta -\alpha \right)\right)\\ =C_1\left[\text{sin}\left(2\theta \right)\text{cos}\left(2\alpha \right)+\text{cos}\left(2\theta \right)\text{sin}\left(2\alpha \right)\right]+C_2\left[\text{sin}\left(2\theta \right)\text{cos}\left(-2\alpha \right)+\text{cos}\left(2\theta \right)\text{sin}\left(2-\alpha \right)\right]\\ =C_1\left[\text{sin}\left(2\theta \right)\text{cos}\left(2\alpha \right)+\text{cos}\left(2\theta \right)\text{sin}\left(2\alpha \right)\right]+C_2\left[\text{sin}\left(2\theta \right)\text{cos}\left(2\alpha \right)-\text{cos}\left(2\theta \right)\text{sin}\left(2\alpha \right)\right]\\ =\left[\left(C_1+C_2\right)\text{cos}\left(2\alpha \right)\right]\cdot \text{sin}\left(2\theta \right)+\left[\left(C_1-C_2\right)\text{sin}\left(2\alpha \right)\right]\cdot \text{cos}\left(2\theta \right)\end{array}$$

  
• Dies entspricht wiederum einer Addition der Polynome Z₅ und Z₆, mit Koeffizienten, die vom Drehwinkel α abhängen. Um auf die Stärke des Astigmatismus zu schließen, können die Koeffizienten von Z₅ und Z₆ wie oben beschrieben zu einem Koeffizienten A(α) zusammengerechnet werden: $$\begin{array}{l}{A}^2\left(\mathrm{\alpha }\right)={\left[\left(C_1+C_2\right)\text{cos}\left(2\mathrm{\alpha }\right)\right]}^2+{\left[\left(C_1-C_2\right)\text{sin}\left(2\mathrm{\alpha }\right)\right]}^2\\ =\left(C_1^2+2C_1{C}_2+C_2^2\right){\text{cos}}^2\left(2\mathrm{\alpha }\right)+\left(C_1^2-2C_1{C}_2+C_2^2\right){\text{sin}}^2\left(2\mathrm{\alpha }\right)\\ =C_1^2+2C_1{C}_2\left({\text{cos}}^2\left(2\mathrm{\alpha }\right)-{\text{sin}}^2\left(2\mathrm{\alpha }\right)\right)+C_2^2\end{array}$$

  
• Daraus ergibt sich mit cos²x - sin²x = cos(2x) der allgemeine Fall für die Überlagerung von zwei Zylinderlinsen: $$A\left(\alpha \right)=\sqrt{C_1^2+2C_1{C}_2\text{cos}\left(4\alpha \right)+C_2^2}$$

  
• Die Hauptschnitte bzw. Achsen der beiden Zylinderlinsen bilden dabei den Winkel 2α.
• Die Zernike-Koeffizienten lassen sich umrechnen, um die übliche sphäro-zylindrische Darstellung in Dioptrien zu erhalten. Dabei besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Brechkraft und dem zugehörigen Zernike-Koeffizient (siehe Wesemann, W. „Mathematische Anmerkung: Welche Beziehung besteht zwischen der normalen sphärozylindrischen Schreibweise von Korrektionsgläsern und den Zernike-Polynomen?“ in DOZ, Heft 3/2005, Seiten 40-44). Die gleiche Formel lässt sich somit auf die Schreibweise mit Brechkräften in Dioptrien übertragen.
• Durch die Abbildung der adaptiven optischen Komponente AOE in die Nähe der Pupille des Auges lässt sich das System aus adaptiver optischer Komponente AOE und Auge ebenfalls als eine Überlagerung von zwei Zylinderlinsen betrachten, mit C₁ = C_AOE und C₂ = C_Auge = C.
• Die Stärke des Zylinders der adaptiven optischen Komponente AOE ist variabel einstellbar, ebenso der Winkel 2α. Da aber die Achslage des Augenzylinders zunächst unbekannt ist, ist auch 2α unbekannt. Der Astigmatismus, der aus der Überlagerung der beiden Zylinder (AOE und Auge) entsteht, soll möglichst klein werden, um eine hohe Intensität des von der Retina 23 rückreflektierten Messlichts 24 zu messen, also: $$A\left(C_{AOE},\mathrm{\alpha }\right)=\text{min}$$

  
• Es wird also die Nullstelle der ersten Ableitung von A nach C_AOE berechnet: $$\frac{\partial A\left(C_{AOE},\alpha \right)}{\partial C_{AOE}}=0$$

  

  $$\frac{2C_{AOE}+2C\cdot \text{cos}\left(4\alpha \right)}{2\sqrt{C_{AOE}^2+2C_{AOE}C\cdot \text{cos}\left(4\alpha \right)+C^2}}=0$$

  

  $$C_{AOE}=-C\cdot \text{cos}\left(4\alpha \right),$$

  

  mit C_Auge = C.
• Bei dem Messverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bei kompensiertem sphärischen Äquivalent SE und einer beliebigen, aber bekannten ersten Achslage der adaptiven optischen Komponente AOE, so dass die Achse der adaptiven optischen Komponente AOE und die Achse des Zylinders des Auges den Winkel β₁ bilden, die Stärke des Astigmatismus C_AOE variiert, bis eine maximale Intensität des von der Retina 23 rückreflektierten Messlichts 24 gemessen wird (Schritt 102).
• Man erhält damit den Messwert a: $$a=-C\cdot \text{cos}\left(2{\beta }_1\right)$$

  
• Der erste Messwert a ist die an der adaptiven optischen Komponente eingestellte Zylinderstärke C_AOE, bei der die gemessene Intensität maximal ist, und C = C_Auge.
• Die erste Achslage der adaptiven optischen Komponente AOE wird dann um einen beliebigen, aber bekannten Winkel Δβ in eine zweite Achslage verändert. Der Winkel zwischen den Achslagen des Zylinders des Auges und des Zylinders der adaptiven optischen Komponente AOE ist dann β₂ = β₁ + Δβ. Es wird erneut die Stärke des Astigmatismus C_AOE variiert, bis eine maximale Intensität des von der Retina 23 rückreflektierten Messlichts 24 gemessen wird (Schritt 104). Es resultiert der zweite Messwert b: $$b=-C\cdot \text{cos}\left(2\left({\beta }_1+\mathrm{\Delta }\beta \right)\right)$$

  
• Beide Gleichungen (14) und (15) können nach (-C) aufgelöst und anschließend gleichgesetzt werden: $$\frac{a}{\text{cos}\left(2{\beta }_1\right)}=\frac{b}{\text{cos}\left(2\left({\beta }_1+\mathrm{\Delta }\beta \right)\right)}$$

  
• Nach Anwendung des Additionstheorems: $$\text{cos}\left(x+y\right)=\text{cos}x\text{cos}y-\text{sin }x\text{ sin }y$$

  

  und Umformung erhält man: $$\text{cos}\left(2{\beta }_1\right)\cdot \left[a\cdot \text{cos}\left(2\mathrm{\Delta }\beta \right)-b\right]=a\cdot \text{sin}\left(2{\beta }_1\right)\text{sin}\left(2\mathrm{\Delta }\beta \right)$$

  
• Damit lässt sich der Tangens des Winkels 2β₁ berechnen: $$\text{tan}\left(2{\beta }_1\right)=\frac{a\cdot \text{cos}\left(2\mathrm{\Delta }\beta \right)-b}{a\cdot \text{sin}\left(2\mathrm{\Delta }\beta \right)}$$

  
• Die gesuchte Stärke des Astigmatismus C = C_Auge des Auges ist dann: $$C=-\frac{a}{\text{cos}\left(2{\beta }_1\right)}$$

  
• Für den Winkel β₁ gilt: $${\beta }_1=\phi -{\phi }_1$$

  

  wobei φ die Achslage des Astigmatismus des Auges und φ₁ die Achslage der adaptiven optischen Komponente AOE in der ersten Messung 102 ist.
• Zur Vereinfachung bietet es sich an, φ₁ = 0° und Δβ = 45° zu wählen. Damit ergibt sich: $$C=-\sqrt{a^2+b^2}$$

  

  und $$\text{tan}\left(2{\beta }_1\right)=\frac{-b}{a}$$

  
• Für die Achslage φ des Astigmatismus des Auges ergibt sich dann: $$\phi =\frac{\text{arctan}\left(\frac{-b}{a}\right)}{2}$$

  
• Aus dem Schritt 100 der Messung ist das sphärische Äquivalent SE der Ametropie des Patientenauges 12 bekannt. Durch die erste Zylindermessung 102 und die zweite Zylindermessung 104 ergeben sich die Messwerte a, b, und aus diesen und der bekannten ersten und zweiten Achslage der adaptiven optischen Komponente AOE in den Messungen 102 und 104 ergibt sich die Achslage φ des Patientenauges 12 mit den Formeln (19) und (21) oder mit der Formel (24) (für Δβ = 45° und φ₁ = 0°) sowie die Stärke des Astigmatismus C_Auge des Patientenauges mit der Formel (20) oder (22) (für Δβ = 45° und φ₁ = 0°).
• Die Differenz Δβ aus erster und zweiter Achslage der adaptiven optischen Komponente AOE (74) kann in einem Winkelbereich von 30° bis 45° liegen.
• Mit Bezug auf 10 bis 12 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Messverfahrens zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Auges mit Hilfe eines konfokalen Refraktometers beschrieben. Das konfokale Refraktometer kann zum Beispiel wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel das Refraktometer 10 in 2 mit der Optik 22 in 3 sein. Bei dem Messverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Messlichtstrahl 16 auf das Auge 12 gerichtet, so dass ein Lichtfleck auf der Retina 23 des Auges erzeugt wird. Es wird eine Intensität von der Retina 23 rückreflektiertem Messlicht 24 gemessen. Gemäß einem Schritt 110 wird eine erste Messung des sphärischen Äquivalents der Ametropie durchgeführt. In einem Schritt 112 wird eine zweite Messung des sphärischen Äquivalents der Ametropie des Auges 12 durchgeführt. In einem Schritt 114 wird die Stärke und Achslage des Astigmatismus des Patientenauges aus der ersten und der zweiten Messung des sphärischen Äquivalents der Ametropie ermittelt bzw. berechnet.
• 11 zeigt einzelne Schritte der ersten Messung des sphärischen Äquivalents SE. Bei der ersten SE-Messung wird in einem Schritt 1101 bei der ersten SE-Messung an der adaptiven optischen Komponente eine feste Zylinderstärke, die ungleich 0D sein kann, und eine feste erste zylindrische Achslage eingestellt. In einem Schritt 1102 wird die Intensität gemessen und dabei die Fokuslage der optischen Anordnung AOM (3) variiert, bis die gemessene Intensität des von der Retina 23 rückreflektierten Messlichts 24 zweimal maximal ist. Als Ergebnis der ersten SE-Messung wird in einem Schritt 1103 ein erster SE-Messwert erhalten.
• 12 zeigt einzelne Schritte der zweiten SE-Messung 112. In einem Schritt 1121 wird eine zweite feste Achslage an der adaptiven optischen Komponente 74 eingestellt, die sich von der ersten festen Achslage der adaptiven optischen Komponente 74 unterscheidet. Die in dem Schritt 1101 eingestellte Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente AOE wird beibehalten. In einem Schritt 1122 wird die Intensität des von der Retina 23 rückreflektierten Messlichtes 24 gemessen und dabei die Fokuslage der optischen Anordnung AOM variiert, bis die Intensität wiederum zweimal maximal ist. Als Ergebnis wird ein zweiter SE-Messwert in Schritt 1123 erhalten.
• Mit Bezug auf 5 wird nachfolgend das Auftreten von zwei Intensitätsmaxima erläutert. 5 zeigt beispielhaft die gemessene Intensität I, wenn Augen durch verschieden starke Astigmatismen C bei einem jeweils gleichen sphärischen Äquivalent SE = + 5D charakterisiert sind. Während im astigmatismusfreien Fall mit C = 0D die Messkurve nur ein Maximum aufweist, treten im Fall von C > 0D zwei Maxima auf. Diese beiden Maxima der Intensität I ergeben sich, wenn im Beispiel des Refraktometers 10 in 2 mit der Optik 22 in 3 das Ende 52 der Lichtfaser 50 in einem der beiden Hauptschnitte fokussiert auf die Retina 23 abgebildet wird. Da ein Auge mit Astigmatismus in beiden Hauptschnitten über eine unterschiedliche Brechkraft verfügt, gibt es nämlich zwei Abstände d in 3, und zwar d₁ und d₂ mit d₁ < d₂, für die die Intensität I maximal wird. Weist das Auge 12 nur einen geringen Astigmatismus auf, kann es vorkommen, dass beide Maxima miteinander verschmelzen und nur ein verbreitertes Maximum auflösbar ist. In diesem Fall sind die beiden Abstände d₁ und d₂ identisch. Wenn ein solcher Fall auftritt, ist es vorteilhaft, in der ersten SE-Messung die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente AOE zu verändern. Der Abstand Δ = d₂ - d₁ der Intensitätsmaxima steht über die Gleichung Δ = C . f² ₇₈= (C/D) · 3.6 mm mit dem Astigmatismus des Auges näherungsweise in Beziehung (für den oben genannten beispielhaften Wert der Brennweite f₇₈). Das sphärische Äquivalent SE eines Astigmatismus-behafteten Auges ergibt sich aus d₁ und d₂ gemäß der Beziehung (d₁ + d₂)/2 - d_afok = SE . f² ₇₈= (SE/D) . 3.6 mm.
• Aus dem Verschiebeweg der optischen Anordnung AOM in 3 und dem daraus resultierenden Abstand der beiden Intensitätsmaxima als Funktion des Verschiebewegs lässt sich somit der erste SE-Messwert und der zweite SE-Messwert in Dioptrien ermitteln. Der erste SE-Messwert wird nachfolgend mit A₁ und der zweite SE-Messwert wird nachfolgend mit A₂ bezeichnet.
• Wie sich aus den beiden SE-Messwerten A₁ und A₂ die Stärke des Astigmatismus des Patientenauges und dessen Achslage ermitteln lassen, wird nachfolgend beschrieben.
• Bei Augen mit Astigmatismus treten wie zuvor beschrieben bei der Messung des sphärischen Äquivalents der Ametropie üblicherweise zwei Maxima auf. Wenn an der adaptiven optischen Komponente AOE ein Astigmatismus eingestellt wird, wird dieser auf das Auge 12 abgebildet. Dadurch treten bei der Messung des sphärischen Äquivalents ebenfalls zwei Maxima auf. Wenn zwei Zylinderlinsen mit Zylinderstärken C₁ und C₂, in diesem Fall die durch die adaptive optische Komponente AOE gegebene Zylinderlinse und die durch das Auge 12 gegebene Zylinderlinse, miteinander überlagert werden, und die Hauptschnitte der beiden Zylinderlinsen C₁ und C₂ miteinander den Winkel β bilden, ist die resultierende zylindrische Brechkraft: $$A=\sqrt{C_1^2+2C_1{C}_2\text{cos}\left(2\beta \right)+C_2{}^2}$$

  
• Hier ist C₁ = C_AOE und C₂ = C_Auge = C.
• Die beiden Messwerte A₁ und A₂ sind: $$A_1=\sqrt{C_{AOE}^2+2C_{AOE}C\text{cos}\left(2{\beta }_1\right)+C^2}$$

  

  $$A_2=\sqrt{C_{AOE}^2+2C_{AOE}C\text{cos}\left(2{\beta }_2\right)+C^2}$$

  

  mit β₂ = β₁ + δ, wobei β₁ der Winkel zwischen den Hauptschnitten der beiden Zylinderlinsen C_AOE und C = C_Auge in der ersten SE-Messung und δ die Differenz aus den Achslagen der adaptiven optischen Komponente in der ersten und der zweiten SE-Messung ist. C ist die Zylinderstärke bzw. die Stärke des Astigmatismus C_Auge des Auges 12. Wenn vorteilhafterweise δ = 90° gewählt wird, ergibt sich aus den beiden vorstehenden Gleichungen: $$C=\sqrt{A_1^2-C_{AOE}^2-\frac{A_1^2-A_2^2}{2}}$$

  
• Um die Achslage φ des Astigmatismus des Auges 12 zu bestimmen, wird zunächst der Winkel β₁ berechnet: $$\text{cos}\left(2{\beta }_1\right)=\frac{A_1^2-A_2^2}{4C_{AOE}C}$$

  

  $${\mathrm{\beta }}_1=\frac{\text{arccos}\left(\frac{A_1^2-A_2^2}{4C_{AOE}C}\right)}{2}$$

  
• Der Winkel β₁ ist der Winkel zwischen den Hauptschnitten des Augenzylinders und des Zylinders der adaptiven optischen Komponente AOE. Bei bekannter Achslage φ₁ der adaptiven optischen Komponente AOE kann damit die Achslage φ des Auges 12 berechnet werden: $$\phi ={\phi }_1+{\beta }_1$$

  
• Da ein Astigmatismus der adaptiven optischen Komponente AOE das sphärische Äquivalent der Ametropie des Patientenauges nicht beeinflusst, kann mit der ersten SE-Messung und der zweiten SE-Messung aus der Lage der Intensitätsmaxima wie zuvor beschrieben das gesuchte sphärische Äquivalent des Patientenauges bestimmt werden (siehe oben). Mit den SE-Messwerten A₁ und A₂ sowie dem bekannten Wert der eingestellten Zylinderstärke C_AOE kann mit der Formel (28) die Stärke des Astigmatismus C_Auge des Patientenauges berechnet werden. Mit dem berechneten Wert C_Auge und den Messwerten A₁ und A₂ sowie der eingestellten bekannten Zylinderstärke C_AOE der adaptiven optischen Komponente kann wiederum mit den Formeln (30) und (31) die Achslage φ des Astigmatismus des Auges (12) ermittelt werden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102017117925 A1 [0002]
• US 2015/0109580 A1 [0002]

Claims (18)

1. Messverfahren zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Auges (12) mit Hilfe eines konfokalen Refraktometers (10), das einen Messstrahlengang bereitstellt, in dem eine optische Anordnung (AOM) angeordnet ist, die eine adaptive optische Komponente (AOE) mit variabler Zylinderstärke und variabler zylindrischer Achslage aufweist, um einen Astigmatismus des Auges (12) in der Wellenfront des Messstrahlengangs zu kompensieren, mit den Schritten: Richten eines Messlichtstrahls (16) auf das Auge (12), derart, dass ein Lichtfleck auf der Retina (23) des Auges (12) erzeugt wird; Messen einer Intensität von von der Retina (23) rückreflektiertem Messlicht (24), wobei in einer ersten Messung (102) die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente (AOE) bei einer ersten festen zylindrischen Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) variiert wird, bis die gemessene Intensität maximal wird, um einen ersten Messwert (a) zu erhalten, und in einer zweiten Messung (104) die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente (AOE) bei einer zweiten, von der ersten verschiedenen festen Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) variiert wird, bis die gemessene Intensität maximal ist, um einen zweiten Messwert (b) zu erhalten; Ermitteln der Stärke und Achslage des Astigmatismus des Auges (12) zumindest aus dem ersten und zweiten Messwert.
2. Messverfahren nach Anspruch 1, wobei die optische Anordnung (AOM) weiterhin dazu ausgelegt ist, eine Fokuslage des Messstrahlengangs zu variieren, um ein sphärisches Äquivalent der Ametropie des Auges in der Wellenfront des Messstrahlengangs zu kompensieren, wobei vor der ersten Messung (102) mit Hilfe der optischen Anordnung (AOM) die Fokuslage des Messstrahlengangs variiert wird, bis die gemessene Intensität des von der Retina (23) rückreflektierten Messlichts maximal ist.
3. Messverfahren nach Anspruch 2, wobei die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente (AOE) während des Variierens der Fokuslage auf null eingestellt ist.
4. Messverfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei aus der Einstellung der optischen Anordnung (AOM), in der das sphärische Äquivalent der Ametropie des Auges kompensiert ist, das sphärische Äquivalent der Ametropie ermittelt wird.
5. Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Messwert (a) und der zweite Messwert (b) mit der Stärke des Astigmatismus (C_Auge) des Auges (12) und der Achslage (φ) des Astigmatismus des Auges (12) verknüpft sind durch: $$\text{a}=-{\text{C}}_{\text{Auge}}\cdot \text{cos}\left(2{\mathrm{\beta }}_1\right),$$

   

   $$\text{b}=-{\text{C}}_{\text{Auge}}\cdot \text{cos}\left(2{\mathrm{\beta }}_2\right),$$

   

   wobei β₁ = φ - φ₁ und β₂ = φ - φ₂, wobei φ₁ die Achslage der adaptiven optischen Komponente in der ersten Messung und φ₂ die Achslage der adaptiven optischen Komponente in der zweiten Messung ist.
6. Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Achslage (φ) des Astigmatismus des Auges (12) aus dem ersten Messwert (a), dem zweiten Messwert (b), der ersten Achslage (φ₁) der adaptiven optischen Komponente (AOE) und der Differenz (Δβ) aus erster und zweiter Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) gemäß folgender Gleichung ermittelt wird: $$\mathrm{\phi }=\left(1/2\right)\cdot \text{arctan}\left(\left(\text{a}\cdot \text{cos}\left(2\mathrm{\Delta \beta }\right)-\text{b}\right)/\left(\text{a}\cdot \text{sin}\left(\mathrm{2\Delta \beta }\right)\right)\right)+{\mathrm{\phi }}_1$$

   
7. Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich die zweite Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) von der ersten Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) um einen Winkel im Bereich von 30° bis 45° unterscheidet.
8. Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Achslage der adaptiven optischen Komponente bezüglich der horizontalen Achse des Auges (12) auf 0° eingestellt wird und die zweite Achslage gegenüber der ersten Achslage um 45° verändert wird.
9. Messverfahren nach Anspruch 8, wobei die Stärke des Astigmatismus (C_Auge) des Auges (12) aus dem ersten Messwert (a) und dem zweiten Messwert (b) gemäß folgender Gleichung ermittelt wird: $${\text{C}}_{\text{Auge}}=-{\left({\text{a}}^2+{\text{b}}^2\right)}^{1/2}$$

   
10. Messverfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Achslage (φ) des Astigmatismus des Auges (12) aus dem ersten Messwert (a) und dem zweiten Messwert (b) gemäß folgender Gleichung ermittelt wird: $$\mathrm{\phi =}\mathrm{½}\text{arctan}\left(-\text{b}/\text{a}\right)$$

    
11. Messverfahren zum Bestimmen eines Astigmatismus eines Auges (12) mit Hilfe eines konfokalen Refraktometers (10), das einen Messstrahlengang bereitstellt, in dem eine optische Anordnung (AOM) angeordnet ist, die eine adaptive optische Komponente (AOE) mit variabler Zylinderstärke und variabler zylindrischer Achslage aufweist, um einen Astigmatismus des Auges (12) in der Wellenfront des Messstrahlengangs zu kompensieren, und wobei die optische Anordnung (AOM) weiterhin dazu ausgelegt ist, eine Fokuslage des Messstrahlengangs zu variieren, um ein sphärisches Äquivalent der Ametropie des Auges in der Wellenfront des Messstrahlengangs zu kompensieren, mit den Schritten: Richten eines Messlichtstrahls (16) auf das Auge (12), derart, dass ein Lichtfleck auf der Retina (23) des Auges (12) erzeugt wird; Messen einer Intensität von von der Retina (23) rückreflektiertem Messlicht (24), wobei in einer ersten Messung (110) die Fokuslage des Messstrahlengangs bei einer festen ersten Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente (AOE) und einer festen Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) variiert wird, bis die gemessene Intensität maximal ist, um einen ersten Messwert (A₁) zu erhalten, und in einer zweiten Messung (112) die Fokuslage des Messstrahlengangs bei der ersten Zylinderstärke und einer zweiten, von der ersten verschiedenen zweiten Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) variiert wird, bis die gemessene Intensität maximal ist, um einen zweiten Messwert (A₂) zu erhalten; Ermitteln der Stärke des Astigmatismus des Auges (12) und dessen Achslage zumindest aus dem ersten und zweiten Messwert (A₁, A₂).
12. Messverfahren nach Anspruch 11, wobei in der ersten und der zweiten Messung die Fokuslage variiert wird, bis die gemessene Intensität des rückreflektierten Messlichts (24) jeweils ein erstes und ein zweites Intensitätsmaximum aufweist, und wobei der erste und zweite Messwert (A₁, A₂) jeweils aus der zu dem ersten und zweiten Intensitätsmaximum gehörenden Einstellung der optischen Anordnung (AOM) ermittelt wird.
13. Messverfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei, wenn in der ersten Messung die Intensität des rückreflektierten Messlichtes (24) bei Variieren der Fokuslage des Messstrahlengangs nur ein Maximum aufweist, die Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente (AOE) verändert wird, so dass zwei Maxima der Intensität auftreten.
14. Messverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der erste Messwert (A₁) und der zweite Messwert (A₂) mit der Stärke des Astigmatismus (C_Auge) des Auges verknüpft ist durch: $${\text{A}}_{\mathrm{1,2}}={\left({\text{C}}_{\text{AOE}}{}^2+2{\text{C}}_{\text{AOE}}{\text{C}}_{\text{Auge}}\cdot \text{cos}\left(2{\mathrm{\beta }}_{\mathrm{1,2}}\right)+{\text{C}}_{\text{Auge}}{}^2\right)}^{1/2},$$

    

    wobei C_AOE die eingestellte erste Zylinderstärke der adaptiven optischen Komponente (AOE), β₁ der Winkel zwischen den Hauptschnitten der Zylinder der adaptiven optischen Komponente (AOE) und des Auges (12) in der ersten Messung, und β₂ der Winkel zwischen den Hauptschnitten der Zylinder der adaptiven optischen Komponente (AOE) und des Auges (12) in der zweiten Messung ist.
15. Messverfahren nach Anspruch 14, wobei die Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) in der zweiten Messung gegenüber der Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) in der ersten Messung um 90° gedreht ist.
16. Messverfahren nach Anspruch 15, wobei die Stärke des Astigmatismus (C_Auge) aus dem ersten und zweiten Messwert (A_1, A₂) und der eingestellten ersten Zylinderstärke (C_AOE) der adaptiven optischen Komponente (AOE) ermittelt wird gemäß: $${\text{C}}_{\text{Auge}}={\left({\text{A}}_1{}^2-{\text{C}}_{\text{AOE}}{}^2-\mathrm{½}\left(A_1{}^2-{\text{A}}_2{}^2\right)\right)}^{1/2}$$

    
17. Messverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Winkel (β₁) zwischen den Hauptschnitten der Zylinder der adaptiven optischen Komponente (AOE) und des Auges (12) in der ersten Messung gegeben ist durch: $${\mathrm{\beta }}_1=\mathrm{½}\text{arccos}\left(\left({\text{A}}_1{}^2-{\text{A}}_2{}^2\right)/\left(4{\text{C}}_{\text{AOE}}{\text{C}}_{\text{Auge}}\right)\right)$$

    
18. Messverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Achslage (φ) des Astigmatismus des Auges (12) ermittelt wird als φ = φ₁ + β₁, wobei φ₁ die Achslage der adaptiven optischen Komponente (AOE) in der ersten Messung ist.

Images