用于確定眼睛的光學(xué)像差的方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提出了一種用于確定眼睛(12)的光學(xué)像差的方法和設(shè)備，所述眼睛(12)具有一包括有角膜(32，173)和晶狀體(34，180)的光學(xué)系統(tǒng)(30)。所述方法包括：將所述眼睛(12)的波陣面像差(100)重新構(gòu)建為通過(guò)像差測(cè)量過(guò)程由所述眼睛(12)的光學(xué)系統(tǒng)(30)確定的波陣面(102)相對(duì)于通過(guò)無(wú)像差眼睛模型生成的理想平面波陣面(104)的偏差。測(cè)量的眼長(zhǎng)度被用于所述無(wú)像差眼睛模型。
【專利說(shuō)明】用于確定眼睛的光學(xué)像差的方法及設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于確定眼睛的光學(xué)像差的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備 包括眼睛的光學(xué)活性組分。

【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)由眼睛的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的波陣面相對(duì)于使用無(wú)像差眼睛模型生成的平面波 陣面的偏差來(lái)確定該眼睛的波陣面像差是已知的。由光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的波陣面可使用切爾寧 (Tscherning)像差計(jì)、哈特曼-沙克（Hartman-Shack)像差計(jì)或數(shù)字波陣面?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行確 定。
[0003] 切爾寧像差計(jì)是已知的用于測(cè)量眼睛的像差的設(shè)備。根據(jù)切爾寧像差測(cè)量原理， 由平行光生成多個(gè)分量光束。生成的分量光束在被垂直于光軸設(shè)置的平面上呈現(xiàn)出預(yù)定的 二維排列。分量光束的這一排列通過(guò)眼睛的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行投影，從而具有該分量光束的第 一投影的第一點(diǎn)圖案在眼睛的視網(wǎng)膜上被生成為視網(wǎng)膜光點(diǎn)。在視網(wǎng)膜上生成的第一點(diǎn)圖 案通過(guò)眼睛的光學(xué)系統(tǒng)沿相反反向被投影到設(shè)置在該眼睛外的第二平面中，并且通過(guò)該投 影生成第二點(diǎn)圖案，該第二點(diǎn)圖案具有在視網(wǎng)膜上生成的分量光束的第一投影的第二投影 (第二光點(diǎn)）。該第二點(diǎn)圖案被記錄為像。在像平面上對(duì)每個(gè)第二光點(diǎn)與由規(guī)則二維排列 的同一分量光束的無(wú)像差眼睛模型所生成的投影之間的偏移進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)多個(gè)測(cè)量到的 偏移，由眼睛的光學(xué)系統(tǒng)生成的實(shí)際波陣面偏離理想的無(wú)成像誤差（無(wú)像差）眼睛的理想 平面波陣面的偏差得以重建。根據(jù)真實(shí)眼睛的重建的波陣面像差，包括高階成像誤差在內(nèi) 的眼睛的成像誤差可被確定。例如彗差、二葉形像差、球面像差、四葉草形像差等被認(rèn)為是 高階成像誤差。眼像差計(jì)（例如，切爾寧像差計(jì)）、使用像差計(jì)的方法以及用于評(píng)估第二圖 案以對(duì)在來(lái)源于分量光束的第二光點(diǎn)圖案中測(cè)量到的偏移進(jìn)行評(píng)估的方法在當(dāng)前技術(shù)中 是已知的。
[0004] 例如使用切爾寧像差計(jì)所確定的、包括有成像誤差的眼睛的波陣面一連同該眼 睛的測(cè)量數(shù)據(jù)，比如角膜厚度、前房厚度、晶狀體厚度和眼長(zhǎng)度，以及例如從光學(xué)干涉層析 成像（OCT)測(cè)量或沙姆普弗魯克（Scheimpflug)記錄得到的前角膜表面和后角膜表面的拓 撲結(jié)構(gòu)--可作為用以創(chuàng)建眼睛特定的眼睛模型的基礎(chǔ)。根據(jù)通過(guò)這一方式創(chuàng)建的單個(gè)眼 睛模型，即可計(jì)算出例如用于對(duì)眼睛的前角膜表面進(jìn)行激光手術(shù)折射矯正的燒蝕剖面和/ 或設(shè)計(jì)，和/或?yàn)榱顺C正眼睛的光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差而將被手術(shù)地插入該眼睛中的人工晶 狀體的前晶狀體面。
[0005] 迄今所知的用于計(jì)算眼睛的單獨(dú)波陣面的方法基于針對(duì)眼睛的生物計(jì)量學(xué)數(shù)據(jù) (例如，眼長(zhǎng)度）的模型假設(shè)，眼睛的單獨(dú)波陣面由于該眼睛的光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差而與理 想平面波陣面在形狀上存在不同。這適用于根據(jù)切爾寧原理操作的像差計(jì)并且也適用于使 用Hartmann-Shack傳感器或數(shù)字波陣面?zhèn)鞲衅鞯钠餍怠?br>

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在已知的器械中，以具有例如22. 36mm眼長(zhǎng)度的古爾斯特蘭德（Gullstrand)眼睛 模型為基礎(chǔ)。本發(fā)明的實(shí)施例源自于以下發(fā)現(xiàn)，該發(fā)現(xiàn)在計(jì)算模擬以及來(lái)自于像差計(jì)和用 于測(cè)量眼睛的光學(xué)系統(tǒng)的其他裝置的應(yīng)用的臨床經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上示出：實(shí)際眼長(zhǎng)度與針對(duì)眼 長(zhǎng)度的模型假設(shè)相差越大，根據(jù)波陣面測(cè)量結(jié)果計(jì)算出的眼睛的視覺(jué)缺陷的誤差越大。這 在下表中示出。其中，對(duì)于與針對(duì)眼長(zhǎng)度的模型假設(shè)（22. 36_)不同的五種眼長(zhǎng)度，計(jì)算并 且編輯出了以球面像差和圓柱形像差表示的波陣面差異。
[0007]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于確定眼睛（12)的光學(xué)像差的方法，包括： 測(cè)量所述眼睛（12)的長(zhǎng)度以產(chǎn)生測(cè)量的眼長(zhǎng)度（198, 0L); 使用像差測(cè)量將所述眼睛（12)的波陣面像差（100)確定為所述眼睛（12)的光學(xué)系統(tǒng) (30)所引起的波陣面（102)相對(duì)于通過(guò)無(wú)像差眼睛模型生成的波陣面（104)的偏差，所述 無(wú)像差眼睛模型將所述測(cè)量的眼長(zhǎng)度（198, OL)用作模型眼長(zhǎng)度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述確定步驟包括： 通過(guò)所述眼睛（12)的光學(xué)系統(tǒng)（30)對(duì)多個(gè)分量光束（22)的排列（26)進(jìn)行投影以在 所述眼睛的視網(wǎng)膜（40)上產(chǎn)生第一點(diǎn)圖案（116); 接收具有多個(gè)第二投影（119)的第二點(diǎn)圖案（118)，所述多個(gè)第二投影（119)通過(guò)將所 述第一點(diǎn)圖案（116)投影在第二平面（54)上而形成；以及 將所述第二投影（119)與通過(guò)所述無(wú)像差眼睛模型生成的多個(gè)模型投影進(jìn)行比較。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括以下步驟： (a) 生成平行光光線束（16)的多個(gè)單獨(dú)的分量光束（22 ;22-1，…，22-5)，所述分量光 束（22)呈現(xiàn)出二維排列（26); (b) 通過(guò)所述眼睛（12)的光學(xué)系統(tǒng)（30)對(duì)所述分量光束（22)的排列（26)進(jìn)行投影 以在所述眼睛的視網(wǎng)膜（40)上產(chǎn)生具有所述分量光束（22 ;22-1，…，22-5)的第一投影 (117)的第一點(diǎn)圖案（116); (c) 將所述第一點(diǎn)圖案（116)檢眼鏡地投影到被設(shè)置在所述眼睛（12)之外的第二平面 (54)上以產(chǎn)生具有所述第一投影（117)的第二投影（119)的第二點(diǎn)圖案（118); (d) 記錄所述第二平面（54)上的所述第二點(diǎn)圖案（118); (f)針對(duì)每個(gè)第二投影（119)，對(duì)所述第二點(diǎn)圖案（118)中的所述分量光束的檢眼鏡投 影（119)相對(duì)于通過(guò)構(gòu)造的眼睛模型生成的、所述二維排列（26)的同一分量光束（22)的 投影（132)的偏移（124)進(jìn)行測(cè)量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述眼睛模型使用所述測(cè)量 的眼長(zhǎng)度（198, OL)基于已知的眼睛模型進(jìn)行構(gòu)造，已知的眼睛模型例如古爾斯特蘭德眼 睛模型或利烏-布倫南眼睛模型。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量的眼長(zhǎng)度（198， OL)由對(duì)所述眼睛（12)的直接眼長(zhǎng)度測(cè)量來(lái)確定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，所述確定步驟還包括： 將由所述眼睛（12)的光學(xué)系統(tǒng)（30)生成的所述波陣面（102)表示為被歸一化為單位 圓并且以相應(yīng)的澤尼克多項(xiàng)式系數(shù)進(jìn)行加權(quán)的澤尼克多項(xiàng)式的和；以及 通過(guò)確定所述澤尼克多項(xiàng)式系數(shù)來(lái)確定所述波陣面像差。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述澤尼克多項(xiàng)式的和中，將高達(dá)6階 和/或高達(dá)8階的澤尼克多項(xiàng)式考慮在內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，還包括： 根據(jù)二階澤尼克多項(xiàng)式的第三、第四和第五項(xiàng)的澤尼克系數(shù)并且根據(jù)所述眼睛（12) 的瞳孔（186)的半徑（187)來(lái)計(jì)算所述眼睛的（12)的球面折射度、所述眼睛（12)的柱面 折射度以及所述眼睛（12)的散光角度。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括： 使用所確定的波陣面像差生成眼睛特定的眼睛模型（200)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述眼睛特定的眼睛模型（200)還基于 以下各點(diǎn)中的一點(diǎn)或更多點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)建： (1) 所述眼睛（12)的角膜厚度（192, CT)、前房深度（194, ACD)、晶狀體厚度（196, LT) 以及實(shí)際眼長(zhǎng)度（198, OL)，每一項(xiàng)在各種情況下均由對(duì)所述眼睛（12)的測(cè)量來(lái)確定； (2) 前角膜表面（174)的形態(tài)和后角膜表面（176)的形態(tài)，每一項(xiàng)在各種情況下均從針 對(duì)所述眼睛（12)進(jìn)行的測(cè)量中得到； (3) 前晶狀體面（182)和后晶狀體面（184)，每一項(xiàng)在各種情況下均從使用光學(xué)光線跟 蹤處理的迭代計(jì)算中以及從第（1)和（2)點(diǎn)所述的數(shù)據(jù)中獲得。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，還包括： 根據(jù)所述眼睛特定的眼睛模型（200)來(lái)計(jì)算用于激光手術(shù)折射矯正的燒蝕剖面 (224)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，還包括： 根據(jù)所述眼睛特定的眼睛模型（200)來(lái)計(jì)算人工晶狀體（230)的前晶狀體面（232)。
13. -種用于確定眼睛（12)的光學(xué)像差（100)的設(shè)備，所述眼睛（12)具有一包括有角 膜（32,173)和晶狀體（34,180)的光學(xué)系統(tǒng)（30)，所述設(shè)備包括： 用于測(cè)量所述眼睛（12)的光學(xué)像差（100)的像差計(jì)（10)，所述像差計(jì)（10)被設(shè)計(jì)為： 生成平行光光線束（16)的多個(gè)分量光束（22;22-1，-·，22-5)，所述分量光束（22)呈 現(xiàn)出二維排列（26); 通過(guò)所述眼睛（12)的光學(xué)系統(tǒng)（30)將所述分量光束（22)的排列（26)投影到所述眼 睛（12)的視網(wǎng)膜（40)上以產(chǎn)生具有所述分量光束（22 ;22-1，…，22-5)的第一投影（117) 的第一點(diǎn)圖案（116); 將所述第一點(diǎn)圖案（116)檢眼鏡地投影到所述眼睛（12)之外的第二平面（54)上以產(chǎn) 生具有所述第一投影（117)的第二投影（119)的第二點(diǎn)圖案（118); 其特征在于， 運(yùn)算單元（98)，其被配置為： 構(gòu)建一將實(shí)際眼長(zhǎng)度（198, OL)用作模型眼長(zhǎng)度的無(wú)像差眼睛模型；以及 將所述眼睛（12)的波陣面像差（100)重新構(gòu)建為通過(guò)所述像差計(jì)（10)由所述眼睛 (12)的光學(xué)系統(tǒng)（30)引起的波陣面（102)相對(duì)于通過(guò)所述眼睛模型生成的平面波陣面 (104)的偏差。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述像差計(jì)（10)包括： 光源（14)，其用于生成平行光光線束（16); 用于由所述光線束（16)生成多個(gè)分量光束（22 ;22-1，…，22-5)的裝置（18)，所述分 量光束（22)具有二維排列（26); 被設(shè)置在第一光軸（20)上的像差儀透鏡（28)，其用于通過(guò)所述眼睛（12)的光學(xué)系統(tǒng) (30)對(duì)所述分量光束（22)的排列（26)進(jìn)行投影以在所述眼睛（12)的視網(wǎng)膜（40)上產(chǎn)生 具有所述分量光束（22 ;22-1，…，22-5)的第一投影（117)的第一點(diǎn)圖案（116); 檢眼鏡裝置（50,80)，其用于將所述第一點(diǎn)圖案（116)檢眼鏡地投影到被設(shè)置在所述 眼睛（12)之外的第二平面（54)中以產(chǎn)生具有所述第一投影（117)的第二投影（119)的第 二點(diǎn)圖案（118);以及 測(cè)量裝置，其用于針對(duì)由所述檢眼鏡裝置（50)記錄的、分量光束（22)的每個(gè)第二投影 (119)，對(duì)所述第二平面（54)中的所述第二投影（119)相對(duì)于通過(guò)所述眼睛模型生成的、所 述二維排列（26)的同一分量光束（22)的投影（132)的偏移（124)進(jìn)行測(cè)量。
【文檔編號(hào)】A61B3/10GK104271030SQ201280072989
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月10日
【發(fā)明者】克里斯蒂安·維爾納, 克里斯托夫·德尼茨基, 邁克·肯默爾 申請(qǐng)人:威孚萊有限公司