Die Transparenz von Gegenständen hängt von deren wellenlängenabhängigen Schwächungskoeffizienten a [cm~1] und deren Dicke bzw. der vorgegebenen Mess- strecke d ab. Als transparent werden Gegenstände bezeichnet, deren Transmissions- faktor T = exp (-ad) noch innerhalb des Messbereichs der unten beschriebenen Inter- ferometer liegt, wobei die Transmission T2 bei den unten beschriebenen Interferome- tern infolge des"Hin-und Rückweges"der Strahlung ist. In diffusiven Gegenständen

wird die Strahlung stark gestreut, nicht notwendigerweise absorbiert. Beispielsweise sind als diffusive Gegenstände Milchglasscheiben, Delrin, organische Gewebe (Haut, menschliche und tierische Organe, Pflanzenteile etc.) anzusehen.

Eine Kurzkohãrenzreflektometrie wurde in der Regel für präzise, rasche und nicht-invasive Abbildungen vorgenommen. Typischerweise wurde in einer optischen Anordnung mit einem Michelson-Interferometer der Strahl einer Strahlungsquelle in einen Referenz-und einen Messstrahl mit einem Strahlteiler aufgespalten. In der Regel wurde eine Strahlungsquelle mit einer kurzen Kohärenzlänge ausgewählt. Eine Auf- spaltung in Referenz-und Messstrahl sowie deren Wiedervereinigung erfolgte mit ei- nem Strahiteiler und bei Verwendung von Faseroptikwegen mit einem Faserkoppler.

Die optische Weglängenänderung im Referenzarm konnte durch Verschieben eines Referenzspiegels auf einer Translationsbühne erreicht werden. Vorteilhafterweise ver- wendete man jedoch einen rotierenden transparenten Würfel, wie er in der W096/35100 beschrieben war. Nur wenn der Weglängenunterschied kleiner als die Kohärenzlänge der Strahlung der Strahlungsquelle war, entstand nach der Wiederver- einigung des reflektierten Referenz-und Messstrahls ein Interferenzmuster. Das Inter- ferenzmuster wurde auf einen Photodetektor gebracht, welcher die Strahlungsintensität während der Veränderung der Spiegelposition maß. Da die Frequenz der Strahlung des reflektierten Referenzstrahis wegen der Spiegelverschiebung eine Dopplerver- schiebung erfuhr, konnte das Interferenzsignal mit elektronischen Mitteln, wie bei- spielsweise in der W099/22198 beschrieben, durch Erhöhung des Signal-Rausch- verhältnisses ausgewertet werden.

Messfehler traten jedoch auf, wenn Abstände, welche wenigstens zwei Mess- vorgänge notwendig machten, in optisch transparenten bzw. eine optische Strahlung diffus transmittierenden Gegenständen gemessen werden sollten und die Gegenstände über dem gesamten Messzyklus innerhalb der geforderten Messtoleranz nur schwer oder nicht ausreichend fixiert werden konnten. Diese Probleme traten insbesondere bei "in-vivo"-Messungen auf.

Darstellung der Erfindung Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzustellen sowie eine Vorrichtung

zu schaffen, mit dem bzw. mit der insbesondere bei"in-vivo"-Messungen von Abstän- den, Dicken, Oberflachenverlaufen,..., welche Messungen an unterschiedlichen Orten in einem Gegenstand beinhalten, optimal d. h. mit einer Messfehierminimierung durch- führbar sind.

Lösung der Aufgabe Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zur Messung optischer Eigenschaften mit einer Messzeit im Subsekundenbereich (notwendig für eine"in-vivo"-Messung) we- nigstens zweier voneinander distanzierter Bereiche bei einem transparenten und/oder diffusiven Gegenstand, wie zur Abstands-, Längen-, Dicken-und Profilmessung not- wendig, der Gegenstand mit einer der Anzahl Bereiche entsprechenden Anzahl Mess- strahlen gleichzeitig oder kurz nacheinander bestrahit wird. Durch den Ausdruck"bei" einem Gegenstand soll ausgedruckt werden, dass die Bereiche sich an Orten im Ge- genstand sowie auch auf dem Gegenstand, z. B. seitlich versetzt befinden können.

Jeweils zwei Messstrahlen haben bis auf eine Bestimmungstoleranz zueinander eine optische Wegdifferenz, d. h. einen Laufzeitunterschied. Der Laufzeitunterschied ent- spricht einem optischen Abstand zweier Raumpunkte (Bereiche) in Bezug auf die Aus- breitungsrichtung der Messstrahlung, wobei wenigstens einer der Raumpunkte wenig- stens geringfügig (typischerweise mindestens 104% der Strahlungsintensität) reflek- tiert. Die Messstrahlen können somit übereinander liegen (Dicken-, Distanz-, Längen- messung), parallel zueinander verlaufen (Oberflächenprofil,...) oder beliebige Winkel zueinander aufweisen (Dicken-, Distanzmessung,... bei vorgegebenem Winkel zu ei- ner Referenzfläche). Jeder von einem der Bereiche reflektierte Reflexionsstrahl der Messstrahlen wird mit einem eine zeitliche, bevorzugt periodische, Weglängenvariation aufweisenden dritten Strahl interferierend überlagert detektiert.

Nach der Vornahme der Wegdifferenz bzw.-differenzen erfolgt vorzugsweise zur Dickenmessung eine Vereinigung der Messstrahlen zu einer einzigen Strahlkonfi- guration mit einer einzigen optischen Achse. Auch kann die Strahlkonfiguration über den Gegenstand, insbesonders periodisch bewegt werden. Es erfolgt hierdurch ein seitliches Abscannen. Dieses Abscannen unter einem Abspeichern der ermittelten Werte kann zur Erstellung von Profilen dienen. Anstelle die beiden Messstrahlen auf einer optischen Achse zu fokussieren, können jedoch auch jeweils wenigstens zwei

Messstrahlen in einem Abstand nebeneinander verlaufen und fokussiert werden, um ein Oberfiächenprofii zu ermitteln.

Die Messstrahlen haben im Vergleich zu den Bereichsabständen, insbesondere zu den Bereichsabständen ausgehend von einem Referenzort eine kurze Kohärenz- lange. Die Messstrahlen können ferner jeweils sich voneinander unterscheidende Strahlungsfrequenzen haben. Es müssen dann jedoch mehrere Strahlungsquellen verwendet werden. Man kann auch mit nur einer Strahlungsquelle arbeiten und über Filter eine Aufteilung vornehmen. Hierbei ergibt sich jedoch ein Verlust an Breitbandig- keit ; auch müssen einige der Komponenten mit einer aufwendigen Beschichtung ver- sehen werden.

Anstelle von unterschiedlichen Strahlungsfrequenzen bzw. ergänzend hierzu können die Messstrahlen sich voneinander unterscheidende Polarisationszustände haben, was einen einfacheren Aufbau erbibt. Vorzugsweise wird man auch eine Fo- kussierung der Messstrahlen in den auszumessenden Bereich bzw. die auszumessen- den Bereiche vornehmen. Da mit einer"Michelson-Interferometer"-artigen optischen Anordnung gearbeitet wird, kann die augenblickliche Position des reflektierenden Ele- ments im Referenzarm als Referenzort dienen. Es kann nun die tatsächliche Position hierzu verwendet werden oder ein mit dem Referenzort gekoppelter anderer Wert, wie beispielsweise die Verdrehungsposition des in der WO 96/35100 beschriebenen rotie- renden Würfels.

Die Messung wird mit einer"Michelson-Interferometer"-artigen optischen An- ordnung, in deren Messarm der optisch transparente und/oder diffusive Gegenstand einbringbar ist, durchgeführt. Anstelle eines optisch transparenten und/oder diffusiven Gegenstands kann auch mit einem Gegenstand gearbeitet werden, dessen Oberfläche reflektierend ist. Bei einem reflektierenden Gegenstand kann mit der erfindungsgemä- ßen Methode insbesondere dessen Oberflächenprofil ermittelt werden. Der Gegen- stand kann jedoch optisch transparent und/oder diffusiv sein und eine (wenigstens eini- ge wenige Prozente) reflektierende Oberfläche haben. In diesem Fall können dann sowohl Oberflächen, wie auch Dicken bzw. deren Verläufe ermittelt werden. Der Refe- renzarm weist eine Weglängenvariationseinheit auf, mit der bevorzugt eine periodische Weglängenänderung im Referenzarm durchführbar ist. Im Messarm ist vor dem Ge- genstand eine Umwegeinheit angeordnet, mit der wenigstens ein erster Messstrahl mit einer gegenüber wenigstens einem zweiten Messstrah ! größeren Laufzeit beaufschiag-

bar ist, wobei ein mit der Umwegeinheit erzeugbarer Umweg bis auf eine Bestim- mungstoleranz gleich einem Abstand von mindestens zweier im Gegenstand auszu- messenden Bereichen wählbar ist. Neben im Gegenstand"hintereinander"liegenden Bereichen (Orte) zur Dickenmessung, können selbstverständlich auch"nebeneinander" liegende Bereich (Ort) zur Bestimmung von Oberflächenkrümmungen, bzw. Oberflä- chenverläufen ausgemessen werden.

Der Umweg wird näherungsweise derart eingestellt, dass er einem zu erwar- tenden Messergebnis einer zu bestimmenden Dicke, Abstand,... bis auf eine Bestim- mungstoleranz entspricht. Mit der Wegvariationseinheit im Referenzarm muss dann nur noch der nicht bekannte (zu bestimmende) Anteil der Dicke, des Abstands etc. ermittelt werden. Soll z. B. die tatsächliche Länge eines menschlichen Auges bestimmt werden, so weiß man ja bereits im Vorhinein, dass Augen eine optische Linge von 34 mm mit einer Längentoleranz von +/-4 mm aufweisen. Es kann nun hier ein Umweg auf 34 mm eingestellt und mit der Wegvariationseinheit eine Variation von lediglich 8 mm vorge- nommen werden.

Mit der unten beschriebenen Vorrichtung und deren Ausführungsvarianten kann am Auge neben der Augenlänge, die Corneadicke, die Vorderkammertiefe, die Linsen- dicke und die Glaskörpertiefe sowie entsprechende Oberflächenprofile gemessen wer- den. Hierzu wird der für die Augenoberfläche als Gegenstandsoberfläche bestimmte Messstrahl"irgendwo"zwischen der Corneavorderseite und der Linsenrückseite fokus- siert. Durch diesen"Kompromiss"kann dann die Reflexion an der Corneavorderseite, der Cornearückseite, der Linsenvorderseite und der Linsenrückseite detektiert werden.

Die Distanz zwischen der Cornearückseite und der Linsenvorderseite ist dann die Vor- derkammertiefe. Bedingung für diese Messung ist jedoch, dass der"optische"Hub (ca.

8 mm) der Wegvariationseinheit derart groß ist, dass von der Corneavorderseite bis zur Linsenrückseite gescannt werden kann.

Eine einzige Messung verarbeitet somit die Reflexionen an mehren Bereichen zusammen nahezu gleichzeitig. Um die einzelnen Reflexionen messtechnisch dennoch unterscheiden zu können, haben die Messstrahlen unterschiedliche optische Eigen- schaften, wie unterschiedliche Polarisationsrichtung, unterschiedliche Wellenlänge,....

Man kann jedoch auch mit nicht unterscheidbaren Strahlen arbeiten und durch eine Veränderung des Umwegs die beiden Interferenzsignale zur Deckung bringen. In die- sem Fall ist dann der eingestellte Umweg gleich dem gesuchten Abstand, Dicke etc.

Die Verwendung von nicht unterscheidbaren Strahlen führt zu einem Sensitivitätsver- lust.

Je nach Anzahl verwendeter Messstrahlen können ein oder mehrere Abstände mit einer Messung bestimmt werden. Die Weglängenänderungen im Referenzarm kön- nen, wie in der WO 96/35100 beschrieben, mit einem rotierenden transparenten Würfel vor einem feststehenden Reflektor vorgenommen werden. Ein derartiger Würfel kann problemlos mit über 10 Hz rotieren. D. h. bei den meisten Messungen kann der auszu- messende Gegenstand, ohne dass besondere Vorkehrungen für seine Fixierung vor- gesehen werden, als in Ruhe befindlich betrachtet werden.

Der Umweg wird mit einer Umwegeinheit erzeugt, in der die geometrisch-op- tische Länge des Umwegs durch eine Abstandsverstellung eines Umlenkspiegels ge- genüber einem der Strahiteiler veränderbar ist. Der Strahlteiler und jeder diesem zuge- ordnete Umlenkspiegel sind insbesondere derart zueinander ausgerichtet, dass jeder umgelenkte Messstrahl mit dem nicht umgelenkten eine einzige optische Achse inner- halb des Gegenstands hat sowie wahlweise je eine Fokussiereinheit für jeden Mess- strahl, um diesen auf je einen Bereich fokussieren zu können. Eine derartige Anord- nung kann zur Dicken-, Längen-und/oder Distanzmessung bzw. zur Messung eines Dicken-, Längen-und/oder Distanzprofils verwendet werden.

In der Vorrichtung wird man vorzugsweise eine Speichereinheit verwenden, in der Weglängen der Weglängenvariationseinheit abspeicherbar sind, bei denen eine Interferenz der ersten und dritten sowie zweiten und dritten Messstrahlung abspeicher- bar sind. Man wird dann einen Dicken-, Längen-und/oder Distanzwert bei vorzugswei- se annähernd auf einer Achse fokussierten ersten und zweiten Messstrahlen bzw. wahlweise ein Oberflächenprofil bei seitlich benachbart liegenden ersten und zweiten Strahlen aus den abgespeicherten Daten ermitteln.

Weitere Ausführungsvariationen zur Erfindung und deren Vorteile ergeben sich aus dem nachfolgenden Text. Allgemein sei bemerkt, das die nachfolgend mit Strahl- teiler bezeichneten optischen Einheiten eine Strahiteilung aber auch ein Zusammenfü- gen von zwei Strahlen vornehmen können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend werden Beispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, anhand von Zeichnungen näher

erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein optisches Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 eine Variante zur optischen Anordnung in Figur 1, Fig. 3 eine weitere Variante zu den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtun- gen, welche hier jedoch mit zwei unterschiedlichen Zentrumswellenlängen ar- beitet, Fig. 4 ein optisches Blockschaltbild analog Figur 1, jedoch zur Ermittlung der Phasen- verzögerung in einem doppelbrechenden Material, Fig. 5 eine Variante zu den in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Vorrichtungen, Fig. 6 eine Hilfsdarstellung zur Erklärung einer Ermittlung eines Oberflächenprofils, Fig. 7 ein optisches Blockschaltbild einer Ausführungsvariante zur Ermittlung eines Oberflachenprofils zusammen mit diversen Dicken, Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des in Figur 7 gezeigten Strahlenganges unmittel- bar vor sowie im Auge 147, Fig. 9 eine schematische Darstellung des in Figur 7 dargestellten Strahlenganges le- diglich für die Randstrahlen der auf die Detektoren 172a und 172c fallenden Strahlen, Fig. 10 ein optisches Blockschaltbild einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrich- tungen, bei der die Strahlung größten Teils in Strahlungsleitern verläuft, wobei die Augenoberfläche zur Darstellung der Auftrefforte der Strahlen um 90° ver- dreht gezeichnet ist, Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Stereomikroskops eines Spaltlampenge- -räts mit einem Messtrahlengang im Mittelkanal des Mikroskops und Fig. 12 eine Spaltlampengerät mit einem auf das Mikroskop aufsteckbaren Adapter.

Wege zur Ausführung der Erfindung In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer"Michelson-Interferometer"-artigen optischen Anordnung dargestellt. Die optische Anordnung hat einen Referenzarm 1 und einen Messarm 3, in dem der auszumessen- den Gegenstand 5 angeordnet ist. Eine Strahlungsquelle 7 sendet einen parallelen

Quellenstrahl 9 mit einer linear polarisierten kurzkohärenten Strahlung aus. Die Kohä- renziänge der Strahlung ist kürzer gewählt als die unten beschriebenen, auszumes- senden Abstände im Gegenstand 5. Der von der Strahlungsquelle 7 ausgehende Quellenstrahl 9 wird mit einem die Strahlungspolarisation nicht verändernden physikali- schen Strahlteiler 11 in einen Referenz-und einen Gegenstandsstrahl 1 5 für den Messarm 3 aufgeteilt. Bei einem physikalischen Strahlteiler bleibt gegenüber einem geometrischen der ursprüngliche Strahlquerschnitt erhalten. Es wird die Lichtleistung aufgeteilt, wodurch sich auch dessen Strahldichte ändert. Der Referenzstrahl 13 wird an einer nur schematisch dargestellten, als translatorisch verschiebbaren Spiegel 17 ausgebildeten Weglängenvariationseinheit in sich selbst rückreflektiert. Im Strahiteiler 11 wird er dann mit vom Gegenstand 5 reflektierter Strahlung interferierend überlagert.

Diese interferierende Strahlung 21 wird durch Fokussierung mit einer Fokussiereinheit 23 von einem Photodetektor 24 detektiert. Eine andere beispielsweise verwendbare Wegvariationseinheit 17 ist als im Hertzbereich rotierender transparenter Würfel in der W096/35100 beschrieben und schematisch in Figur 2 in dem dort gezeigten optischen Aufbau integriert. Anstelle eines rotierenden Würfels können selbstverständlich auch andere Weglängenvariationseinheiten verwendet werden. Es kann beispielsweise auch der hier gezeigte translatorisch"hin-und herwackelnde"Spiegel eingesetzt werden.

Dieser"wackelnde"Spiegel könnte eine mit einer Spiegelbeschichtung versehene Lautsprechermembran sein. Im Quellenstrahl 9 ist zwischen Strahlungsquelle 7 und Strahlteiler 11 ein Element 25 zur Drehung der Polarisationsrichtung des Quellen- strahis 9 angeordnet. Ein weiteres Element 27 zur Drehung der Polarisationsrichtung ist zwischen Strahlteiler 11 und Weglängenvariationseinheit 17 angeordnet. Die Ele- mente 25 und 27 sind hier als sogenannte A/2-bzw. A/4 Platten (Viertelwellenlängen- Platte) ausgebildet.

-Im Messarm 3 ist vor dem Gegenstand 5 eine Umwegeinheit 29 eingesetzt. Die Umwegeinheit 29 hat zwei polarisationssensitive Strahlteiler 31 und 32, zwei Fokussier- einheiten, welche symbolisch durch die Linsen 33 und 34 dargestellt sind, sowie zwei Umlenkspiegel 35 und 36. Da in dem hier ausgeführten Beispiel die Tiefe des transpa- renten Gegenstands 5 bestimmt werden soll, ist die Brennweite der Fokussiereinheit 33 derart gewählt, dass deren Brennpunkt auf der Gegenstandsvorderfläche 37 liegt. Die Brennweite der Fokussiereinheit 34 ist derart gewählt, dass deren Brennpunkt auf der Gegenstandsrückseite 39 liegt. Das optische Teilsystem 43 [ Umlenkspiegel 35-

Fokussiereinheit 33-Umlenkspiegel 36 ] ist parallel zum optischen Teilsystem 44 [ o. Strahiteiler 31-Linse 34-Strahiteiler 32. 4], wie durch den Pfeil 41 angedeutet, verschiebbar. Der optische Weg, der durch das Teilsystem 43 laufenden Strahlung ist durch eine Verschiebung in Pfeilrichtung 41 veränderbar. Da die Messstrahlung im bzw. auf dem Gegenstand 5 reflektiert wird, werden die optischen Teilsysteme 43 und 44 zweimal durchlaufen. Die optische Wegdifferenz (nur Hin-oder Rückweg) wird nun derart eingestellt, dass sie dem im Gegenstand 5 auszumessenden optischen Abstand, hier der optischen Gegenstandstiefe, ungefähr entspricht.

Für die nachfolgende Beschreibung des Messverfahrens wird die Wirkungswei- se der A/2-bzw. A/4Platten 25 und 27 vorerst außer Acht gelassen. Der von der Strah- lungsquelle 7 ausgesandte, linear polarisierte Quellenstrahl 9 trifft auf den Strahiteiler 11 und wird von diesem in gleiche Teile für den Referenz-und den Messarm 1 und 3 als Referenz-und Gegenstandsstrahl 13 und 15 aufgeteilt. (Eine Aufteilung in gleiche Teile ist jedoch nicht zwingend notwendig.) Die Strahlteiler 31 und 32 sind als polarisie- rende Strahiteiler ausgebildet. Der Strahlteiler 31 ist nun derart ausgebildet und orien- tiert, dass der durch den Strahlteiler 11 geteilte polarisierte Quellenstrahl 9 mit der nun halben Strahlungsintensität als Gegenstandsstrahl 15 mit einer Polarisationsrichtung unter 45°auf den Strahlteiler 31 trifft. Hier wird der Gegenstandsstrahl 15 in zwei Mess- strahlen 45 und 46 aufgeteilt, deren Polarisationsebenen nun 90° gegeneinander ge- dreht liegen. Der unter 45° polarisierte Referenzstrahl 13 enthält somit diese beiden Poiarisationsrichtungen. Immer wenn eine Interferenz detektierbar ist, ist die Länge des optischen Weges Strahiteiler 11-Strahiteiler 31-Fokussiereinheit 34-Strahlteiler 32-Gegenstandsrückseite 39 und wieder zurück gleich lang wie derjenige Weg, den der am Spiegel 17 reflektierte Referenzstrahl 13 durchläuft, wobei die optische Weglänge im Referenzarm 1 im Hertzbereich mit der Weglängenvariationseinheit 17 veränderbar ist. Die Fokussiereinheit 34 kann bei gewissen Anwendungen weggelas- sen werden. Es kann z. B. für die Augenlängenmessung die Fokussierung des Mess- strahis 46 von der Brechkraft des Auges übernommen werden. Eine Längenzuordnung ist über den jeweiligen Drehwinkel der Einheit 17 möglich. (Bei einem linear verschieb- baren Spiegel ist die Verschiebung am Translationsstand erkennbar.) Eine weitere In- terferenz ist detektierbar, wenn analog zu den gerade gemachten Ausführungen der optische Weg [ Strahlteiler 11-Strahlteiler 31-Umlenkspiegel 35-Fokusierein- heit 33-Umlenkspiegel 36-Strahlteiler 32-Gegenstandsvorderseite 37 und wieder

zurück ] gleich lang wie der am Spiegel 17 reflektierte Referenzstrahl 13 ist. Ent- spricht die Wegdifferenz durch die Umwegeinheit 29 dem Abstand von Gegenstands- vorder-zur-rückseite 37 bzw. 39, so fallen die Interferenzen bei ein-und derselben Ortslage des Spiegels 17 (Weglãngenvariationseinheit) zusammen. Wenn nicht, dann ergeben sich gegenüber dem tatsächlichen Abstand (Dicke) nur geringfügig unter- scheidende Ortslagen.

Die optische Weglängendifferenzen der beiden optischen Wege in der Umwe- geinheit 29 werden immer so eingestellt, wie sie einem zu erwartenden ungefähren Messergebnis entsprechen würden. D. h. durch die Messung wird somit immer nur die Abweichung vom zu erwartenden Messergebnis ermittelt. Da diese Abweichungen im- mer bedeutend kleiner sind, als wenn der gesamte Weg (Abstand, Dicke,...) ausge- messen werden muss, kann mit einer bedeutend kleineren und damit rascheren Weglangenvariation im Referenzarm gearbeitet werden. D. h. zeitlich gesehen, fallen die beiden Interferenzen sehr schnell hintereinander an ; sie können sogar gleichzeitig erfolgen. Da bei Abstãnden, Dickenmessungen,... beim Stand der Technik immer zwei zeitlich gestaffelte Messungen vorzunehmen waren, liegt nun bei der Erfindung das Messergebnis derart schnell vor, dass Ortsverschiebungen des auszumessenden Ge- genstands die Messgenauigkeit nur unwesentlich beeinflussen. In der Umwegeinheit 29 sind die Strahlteiler 31 und 32, die Umlenkspiegel 35 und 36 sowie die beiden Fo- kussiereinheit 33 und 34 derart angeordnet, dass die beiden Fokuspunkte auf der Ge- genstandsvorder-und der-rückseite 37 und 39 auf einer optischen Achse 40 liegen.

Der gerade geschilderte Vorteil ist bei einer Augenlängenmessung an den Au- gen von Kindern, welche in der Regel nur schwer still zu stellen sind, von großem Nut- zen.

Ist eine Zuordnung der auftretenden Interferenzen zu den betreffenden reflektie- renden Fiächen gewünscht, so können anstelle des einen Photodetektors 24 zwei, je- der für eine Polarisationsrichtung, verwendet werden. Es wird dann die Strahlung der einen Polarisationsrichtung mittels eines polarisierenden Strahlteilers auf den einen Photodetektor und die Strahlung der anderen Polarisationsrichtung auf den anderen Photodetektor geleitet.

Die Strahlungsreflexion kann nun an der Gegenstandsvorder-sowie an der rückseite 37 bzw. 39 unterschiedlich hoch sein ; auch können Reflexionen von Berei- chen innerhalb eines Gegenstands, deren Abstand man bestimmen möchte oder so-

fern es sich um Schichten handelt, deren Dicke man ermittein möchte, unterschiedlich sein. Um nun die reflektierte Intensität in einem gewissen Rahmen anpassen zu kön- nen, sind die A/2-bzw. A/4 Platten 25 und 27 im Quellenstrahl 9 und im Referenz- strahl 13 vorhanden. Man kann nun die jeweilige Platte derart verstellen, dass in dem Strahl, dessen Strahlung schwach reflektiert wird, mehr Intensität eingekoppelt wird.

Die Weglängenänderung im Referenzarm 1 beaufschlagt die Strahlungsfre- quenz des Referenzstrahis 13 mit einer Dopplerfrequenz fooppjer gemäß der Beziehung 2 # f0 #Vscan fDoppler = ----------------- c wobei fo die Strahlungsfrequenz der Strahlungsquelle 7, vscan die Weglänge- nänderungsgeschwindigkeit und c die Lichtgeschwindigkeit ist. (Mit der in der W096/35100 beschriebenen Weglängenvariationseinheit ist die Dopplerfrequenz fD,, pp- le, annähernd konstant.) Diese Dopplerfrequenz weist auch das mit dem Photodetektor 24 detektierte interferenzsignal auf. Das vom Detektor 24 erhaltene elektrische Signal kann somit mit einem elektronischen Bandpassfilter von der restlichen detektierten Strahlung getrennt werden. Hierdurch verbessert sich das Signal-Rausch-Verhältnis erheblich.

Es müssen nun nicht alle Strahlverläufe, wie in Figur 1 dargestellt, als freie "Raumstrahlen"verlaufen. Es können auch Fasern als Strahlungsleiter, wie in Figur 2 dargestellt, verwendet werden. Analog zur Strahlungsquelle 7 wird in Figur 2 eine La- serdiode 50, eine Superlumineszenzdiode, LED oder eine andere breitbandige Licht- quelle verwendet, deren Strahlung über einen Strahlungsleiter 51 zu einem Faser- koppler 52 geführt wird. Im Faserkoppler 52 erfolgt eine Aufteilung der Strahlung der Laserdiode 50 in die beiden Strahlungsleiter 53a und 53b, wobei der Strahiungsleiter 53a Bestandteil des Messarms 55 und der Strahlungsleiter 53b Bestandteil des Refe- renzarms 56 ist.

Im Strahlungsleiter 53b des Referenzarms 56 ist ein Faserpolarisationsregler 57 analog zur A/4-Platte 27 integriert. An dem dem Faserkoppler 52 abgewandten Ende des Strahlungsleiters 53b ist ein Kollimator 59 angeordnet, welcher die aus dem Leite- rende austretende Strahlung in einen parallelen Freiraumstrahl 60 verwandelt. Die In- tensität dieses Freiraumstrahis 60, insbesondere im Verhältnis zur im Messarm 55 re-

flektierten Strahlung, kann anschließend an den Kollimator 59 mit einem Graufilter 61 (Dämpfung) und einer weiteren A/4-Platte 63 verändert werden. Im Gegensatz zu ei- nem translatorisch verschiebbaren Referenzspiegel 17 ist in Figur 2 als Wegvariati- onseinheit ein rotierender transparenter Würfel 65 mit einem Spiegel 66, der die auf ihn fallende Strahlung in sich selbst reflektiert, verwendet (WO 96/35100).

Im Messarm 55 ist am dem Faserkoppler 52 angewandten Ende des Strah- lungsleiters 53a ein Kollimator 67 angeordnet, welcher die aus dem Leiterende austre- tende Strahlung in einen parallelen Freiraumstrahl 69 umformt. Der Freiraumstrahl 69 wird, wie bereits oben ausgeführt, mit einer zur Umwegeinheit 29 analog ausgebildeten Umwegeinheit 70 in zwei unterschiedliche Laufzeiten aufweisende Messstrahlen auf- gespalten und wieder mit einer gemeinsamen optischen Achse als gemeinsame Strahl- konfiguration 71 überlagert. Die die beiden Messstrahlen aufweisende Strahikonfigura- tion 71 durchläuft ein Linsensystem 72 zur Strahidurchmesserminimierung auf den Po- lygonflächen eines rotierenden Polygonspiegels 73. In Folge der Rotation des Polygon- spiegels 73 wird die Strahikonfiguration 71 über das Auge 75 in der dort gezeigten Pfeilrichtung 76 abgelenkt. Es kann somit ein Augenlängenprofil aufgenommen wer- den. Mit den abgespeicherten Werten einer Oberfläche kann mit Bezug auf eine Refe- renzebene, wie unten beschrieben (siehe Figur 6), deren Oberflächenprofil ermittelt werden. Mit dem Linsensystem 77 und einem Linsensystem 78 im Umweg wird eine Anpassung der Fokuspunkte der beiden Messstrahlen derart vorgenommen, dass der den Umweg aufweisende Strahl infolge der Linsensysteme 67 und 78 sowie der Lin- sensysteme 72 und 77 eine Fokussierung auf die Hornhaut 79 des Auges 75 und der den Umweg nicht aufweisende Messstrahl auf den Augenhintergrund fokussiert ist.

Hiermit ist dann eine Augenlängenmessung vornehmbar.

Die im Messarm 55 rückreflektierte Strahlung vom Auge 75 wird dann mit der im Referenzarm 56 rückreflektierten und mit einer Dopplerfrequenz überlagerten Strah- lung im Faserkoppler 52 interferierend überlagert und vom über einen Strahlungsleiter 80 mit dem Faserkoppler 52 verbundenen Detektor 82 analog der obigen Ausführung detektiert.

Anstelle nur eines einzigen Polygonspiegels können selbstverständlich auch zwei verwendet werden, um ein zweidimensionales Abfahren (Abscannen) zu errei- chen. Anstelle eines regulären Polygonspiegels kann auch ein Polygonspiegel verwen- det werden, dessen Spiegelflächen einen sich sukzessive verändernden Neigungswin-

kel gegenüber der Rotationsachse aufweisen, um ein zeilenartiges Abscannen zu er- reichen. Die Rotationsgeschwindigkeiten zwischen dem"Würfel"der Wegvariations- einheit und dem Polygonspiegel müssen nicht koordiniert sein ; man muss für die com- puterisierte Auswertung nur die jeweiligen Positionen wissen.

Anstelle eines Polygonspiegels können auch sogenannte Galvanometerspiegel- , elektro-optische und akusto-optische Ablenker verwendet werden. Auch kann ein elektro-magnetisch bewegter Spiegel verwendet werden, der auf einer Kugeloberfläche derart gelagert ist, dass eine zweidimensionale Ablenkung möglich ist. Vorteil dieser Anordnung gegenüber einem Polygonspiegel ist ein Drehpunkt nahe der Spiegelober- fläche.

Figur 3 zeigt zu den in den Figuren 1 und 2 dargestellten optischen Anordnun- gen eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung, bei der zwei Strahlungsquel- len 83a und 83b mit unterschiedlichen Zentrumswellenlängen verwendet werden. Die Spektren der verwendeten Lichtquellen sollten sich möglichst wenig überlappen. Ana- log zum optischen Aufbau in Figur 2 wird auch hier mit Strahlungsleitern gearbeitet.

Die von den beiden Strahlungsquellen 83a und 83b ausgehenden Strahlungsleiter 84a und 84b werden in einem ersten Faserkoppler 85 in einen Strahlungsleiter 86 einge- koppelt, der mit einem weiteren Faserkoppler 87 verbunden ist. Vom Faserkoppler 87 geht ein Messarm 89 und ein Referenzarm 90 weg sowie ein Strahlungsleiter 91 zu einem Detektor 92. Im Gegensatz zu den bereits oben beschriebenen Ausführungsva- rianten hat hier der Messarm einen weiteren Faserkoppler 93, der die von den beiden Strahlungsquellen 83a und 83b kommenden Strahlungen mit unterschiedlicher Zen- trumswellenlänge wieder nach den Zentrumswellenlängen in zwei Strahlungsleiter 94a und 94b auftrennt. Die Enden der beiden Strahlungsleiter 94a und 94b enden in einer Umwegeinheit 95. Die Umwegeinheit 95 hat für die aus den Enden der Strahlungsleiter 94a und 94b austretenden Freiraumstrahlungen 96a und 96b je ein Linsensystem 97a und 97b. Die Freiraumstrahlung 96b wird dann über einen Umlenkspiegel 99 mit einem wellenlängenselektiven Strahiteiler (-vereiniger) 100 zu einer eine einzige optische Achse 102 aufweisenden Strahikonfiguration 101 vereinigt. Die Linsensysteme 97a und 97b sind nun gerade derart ausgewählt, dass eine Fokussierung der betreffenden Frei- raumstrahlung 96a bzw. 96b auf die betreffende Trennfläche, hier beispielsweise 107 und 108, zur Dicken-bzw. Abstandbestimmung erfolgt. Eine Verstellung des Umwegs ist in der hier beschriebenen Ausführungsvariante einfach dadurch zu erzielen, dass z.

B. lediglich der Umlenkspiegel 99 samt dem Linsensystem 97b und dem Ende des Strahiteilers 94b bezüglich des Strahiteilers 100 gemaR der Darstellung in Figur 3 nach oben verschoben wird. Dies ist einfach durchführbar, da die Strahlungsleiter 94a und 94b flexibel sind.

Die mit dem Photodetektor 92 erhaltenen elektrischen"Interferenzsignale"wer- den dann mit einer Auswerteelektronik 103 weiter verarbeitet, eventuell auf einem Bild- schirm 104 dargestellt und können über ein Datenübertragungsnetz 105 zur weiteren Ausarbeitung und Abspeicherung weitergegeben werden.

Zur Messung an zwei in axialer Richtung getrennt liegenden Bereichen in einem Gegenstand ist die oben beschriebene unterschiedliche Polarisation sowie auch die beiden unterschiedlichen Wellenlängen im umgelenkten sowie im direkten Strahl des Messarms nicht notwendig. Auf die A/4-und A/2-Platten kann dann ebenfalls verzichtet werden. Die polarisationssensitiven bzw. wellenlangensensitiven Strahlteiler bzw. Fa- serkoppler können dann durch normale physikalische Strahlteiler ersetzt werden. Ein Vorteil eines Arbeitens mit unterschiedlichen Strahleigenschaften [unterschiedliche Frequenz, unterschiedliche Polarisationsrichtung] liegt in einer Empfindlichkeitserhö- hung um den Faktor 8. Wird nämlich ununterscheidbare Strahlung verwendet, so geht auf dem Hinweg die Hälfte der Strahlung beim Strahlteiler 32 bzw. 100 und auf dem Rückweg geht zusätzlich zweimal die Hälfte verloren. Nämlich zuerst beim Strahlteiler 32 bzw. 100 sowohl für die von der Gegenstandsvorderseite, als auch für die von der Gegenstandsrückseite reflektierten Strahlung. Durch den"falschen"Umweg ist diese Strahlung für die interferomatrische Detektion wegen der"falschen"Weglänge"verlo- ren". Ferner geht noch einmal die Hälfte der Strahlung beim Strahiteiler 31 oder beim Faserkoppler 93 sowohl für die von der Gegenstandsvorderseite als auch für die von der Gegenstandsrückseite reflektierte Strahlung verloren. Ist eine ausreichende Strah- lungsintensität vorhanden und erträgt der Gegenstand diese hohe Intensität, so ist dies eine bevorzugte Ausführungsvariante, da hier die zu verwendenden optischen Kompo- nenten preisgünstiger sind.

Soll die Phasenverzögerung in einem doppelbrechenden Material eines Gegen- stands 109 gemessen werden, so wird eine Vorrichtung mit einem optischen Aufbau gemäl3 Figur 4 verwendet. Der in Figur 4 dargestellte Aufbau entspricht bis auf die nachfolgend angeführten Unterschiede demjenigen der Figur 1.

Die Strahiteiler 31 und 32 des Aufbaus von Figur 1 sind in Figur 4 die analogen Strahiteiler 111 und 112. Ferner sind die den Linsensystemen 33 und 34 entsprechen- den Linsensysteme 113 und 114 derart ausgebildet, dass die durch sie erzeugten Brennpunkte in einem Bereich, hier z. B. auf der Probenrückseite, zusammenfallen ; es soll ja eine Phasenverzögerung zweier Strahlungen mit zueinander senkrecht stehen- der Polarisationsebenen ermittelt werden. Anstelle eines einzigen Photodetektors in Figur 1 sind in Figur 4 jetzt für jede Polarisationsrichtung ein Photodetektor 116 und 117 vorhanden, wobei die auf sie fallende, von der Probenrückseite 115 reflektierte Strahlung, der die Referenzstrahlung interferierend überlagert wird, durch einen polari- sierenden Strahlteiler 119 aufgeteilt wird.

Die von der Probenrückseite 115 reflektierte p-polarisierte Strahlung wird mit vernachlässigbaren Verlusten auf dem kurzen Weg durch die Umwegeinheit 120 über den Strahiteiler 119 auf den Photodetektor 116 gestrahit. Die ebenfalls von der Proben- rückseite 115 reflektierte s-potarisierte Strahlung-die Polarisationsebene der s- Strahlung liegt senkrecht zu derjenigen der p-Strahlung-wird ebenfalls mit vernach- lässigbaren Verlusten auf dem langen Weg durch die Umwegeinheit 120 über den Strahlteiler 119 auf den Photodetektor 117 gestrahlt. Da ausschließlich von der Proben- rückseite 115 reflektierte Strahlung detektiert wird, ist die Umwegeinheit 120 derart einzustellen, dass die optischen Wegunterschiede zwischen der s-und p-Strahlung möglichst klein sind. Aus der durch die Photodetektoren 116 und 117 gemessenen In- tensität der betreffenden reflektierten Intensität kann dann auf die Phasenverzögerung des doppelbrechenden Materials geschlossen werden.

Soll neben einer der oben beschriebenen Messungen zusätzlich eine Betrach- tung vorgenommen werden, so kann eine Vorrichtung mit einem optischen Aufbau, wie in Figur 5 gezeigt, beispielsweise verwendet werden. Die optische Anordnung der Fi- gur 5 entspricht im wesentlichen den in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Anordnungen.

Eine den Umwegeinheiten 29 ; 70 und 120 entsprechende Umwegeinheit 118 ist ledig- lich angedeutet. Die Ausführungsvariante gemäß Figur 5 weist jedoch die nachfolgen- den Unterschiede auf. Zur Beleuchtung des Gegenstands, hier eines Auges 121, ist nach einem, in Figur 2 bereits beschriebenen Polygonspiegel 123 ein Strahiteiler 124 vorhanden, über den die Beleuchtungsstrahlung 125 einer Strahlungsquelle 126 einge- koppelt wird. Mit einer Kamera 127 kann der auszumessende Bereich betrachtet und auf einem nicht dargestellten Monitor wiedergegeben werden. Der Beobachtungsstrahl

129 wird mit einem Strahiteiler 130 auf die Kamera 127 gelenkt. Erscheint der Be- leuchtungsstrahl auf dem Monitor 128 in einem bestimmten örtlichen Toleranzbereich, so ist das Auge ausgerichtet und die Messung kann ausgelöst werden.

Sollen sehr kleine Dicken oder Abstände ermittelt werden, kann es vorkommen, dass der in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Umweg in der dort skizzierten Umwegeinheit infolge der geometrischen Abmessungen von zu verwendenden optischen Kompo- nenten zu lang ist. In diesem Fall kann analog zu dem dort jeweils gezeigten großen optischen Weg auch der kurze optische Weg verlängert werden, in dem auch hier zwei verschiebbare Umlenkspiegel in den Strahlengang eingesetzt werden. Mit einer derar- tigen Umweganordnung können dann beliebig kurzer und langer Umweg vertauscht werden.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung kann nebst ihren Aus- führungsvarianten zusammen mit bereits bestehenden Geräten verwendet werden.

Diese Vorrichtung kann man z. B. in ein Spaltlampengerät für die Augenuntersuchung einbauen oder mit diesem kombinieren. Es kann dann der Messstrahl als Freiraum- strahl entweder via Strahlteiler in den Beleuchtungsstrahlengang, beim Mikroskop ebenfalls via Strahiteiler in einen Bebachtungsstrahlengang oder beim Mikroskopobjek- tiv oder mit einem Umlenkspiegel 199 in einen Mittelkanal 200 eines Stereomikroskops 202 eines Spaltlampengeräts, wie in Figur 11 gezeigt, eingekoppelt werden. Der Mit- telkanal 200 liegt zwischen den beiden Strahlengängen 201 a und 201 b des Stereomi- kroskops 202. In Figur 11 ist zudem noch eine Fixationslichtquelle 203 gezeigt. Durch eine Betrachtung der Fixationsquelle 203 richtet der Patient sein Auge 205 auf einen vorgegebenen Ort aus und hä ! t es meistens auch auf diesen unbeweglich fixiert. Der Messstrahl 206 tritt (analog einer Vorrichtungsanordnung wie sie Figur 2 zeigt) aus einer Faser 207 aus und durchläuft eine analog zur Umwegeinheit 29, 70, 89 oder 120 ausgebildete, nicht explizit dargestellte Umwegeinheit 209 mit einem optionalen trans- versalen Scanner. Die restlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in einem kompakten Basisgerät 210 eingebaut. Bei der Wahl der in der Umwegeinheit 209 verwendeten Linsen muss lediglich die Linsenwirkung der Objektivlinse des Spalt- lampenmikroskops 202 mit berücksichtigt werden.

Durch die Verstellung des Spaltlampengeräts in den drei räumlichen Koordina- ten, bevorzugt mit einem sogenannten Lenkhebel, wird dann auch der Messstrahl ent- sprechend verstellt. Anstatt das ganze Spaltlampengerät zusammen mit dem Mess-

strahl zu verstellen, können auch beide unabhängig voneinander verstellt werden. Wie bereits oben angedeutet, verwendet man bei einer Verstellung nur des Messstrahls bevorzugt eine"faseroptische"Ausführung analog zur Darstellung in Figur 3.

Bei einer Kombination mit einem mit Placidoringen ausgerüsteten Videokerato- graphen erfolgt eine Einkopplung des Messstrahis in Richtung der Beleuchtungsachse des Videokeratographen mit Hilfe eines kleinen Strahlteilers.

Anstatt den Messstrahlengang, wie oben beschrieben in ein Stereomikroskop zu integrieren, kann er auch bei einem Spaltlampengerät 213 über einen auf das Mi- kroskop 214 aufsteckbaren Adapter 215 zugeführt werden, wie in Figur 12 skizziert ist.

Der Adapter 215 beinhaltet die Funktionen der Umwegeinheit 29, 70, 95 oder 120.

Aufgrund der obigen Ausführung kann die Vorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 5 mit diversen Geräten kombiniert werden. Sie kann jedoch auch, da der Messvor- gang äußerst rasch erfolgt, als Handgerät ausgebildet werden, welches dann lediglich vor einen auszumessenden Gegenstand gehalten wird. Bei einer Ausbildung als Hand- gerät bzw. als modifiziertes Spaltlampengerät (Figur 12) wird man bevorzugt die in Figur 3 gezeigte Ausführungsvariante mit Faserleitern verwenden, da dieses eine gro- ße Bewegungsfreiheit ergibt. In diesem Fall sind vorzugsweise die bewegbaren Fasern als polarisationserhaltende Fasern ausgebildet. Es kann beispielsweise auch eine Kombination mit einem sogenannten Kontaktglas erfolgen, welches in der Hand ge- halten an die Hornhautoberfläche des menschlichen Auges angelegt wird.

Um diese Vorrichtung möglichst universell verwendbar auszuführen, müsste nun, da die Länge des Messarmes (Abstand der Umwegeinheit zum auszumessenden Gegenstand) stark variieren kann, das Weglängenvariationselement einen großen Va- riationsweg durchfahren können. Interferenzen ergeben sich nämlich nur, wenn Refe- reflzweg und entsprechender Messweg gleich lang sind. Diese Differenzen muss das Weglängenvariationselement ausgleichen können. Ein großer Variationsweg macht einerseits die Weglängenvariationseinheit teuer in ihrer Ausführung und vertangert zu- dem die Messzeit.

Dieser Nachteil kann umgangen werden, wenn versucht wird, den Messweg in- nerhalb kleiner Toleranzwege zu halten. Zwei Strahlen der Strahlungsquelle können nun derart angeordnet werden, dass sie sich erst im Messgebiet auf dem auszumes- senden Gegenstand treffen, wenn dieser sich innerhalb eines vorgegebenen Abstands

befindet. Man wird hierzu die zwei Justierstrahlen (Pilotlaser) gegen die optische Achse geneigt einstrahlen. Zur Justage werden dann zwei Punkte auf einer streuenden oder reflektierenden Oberfläche des Messobjekts gesehen, welche erst bei richtiger Entfer- nungseinstellung zu einem Punkt verschmelzen.

Bei Verwendung eines Betrachtungsmikroskops kann der Umweg in der Um- wegeinheit optimal dadurch eingestellt werden, dass der Strahidurchmesser jedes Messstrahis minimal auf den betreffenden Bereich eingestellt wird. Dieser Vorgang kann auch automatisiert werden ; z B. mit einer CCD-Kamera, einer Auswerte-und Steuereinheit und einem Aktuator. Die Steuereinheit, mit der der Aktuator gesteuert wird, regelt die Distanz zwischen der Umwegeinheit und dem Messobjekt (Gegen- stand).

Anstatt nur jeweils einen Abstand bzw. eine Dicke auszumessen, können auch mehrere ausgemessen werden, indem anstelle nur eines Umwegs mehrere vorgese- hen werden. Weitere Umwege können erhalten werden, indem jeweils ein Umlenkspie- gel durch einen Strahiteiler mit entsprechenden Eigenschaften ersetzt wird und dann wieder ein Umlenkspiegelpaar oder nur ein einziger Umtenkspiegel bei der Fa- seranordnung gemäß Figur 3 verwendet wird.

In den vorgängig beschriebenen Figuren 1 bis 5 werden Messungen ausge- führt, bei denen eine Dicke ermittelt wird. Hierzu wird der erste Messstrahl auf einen ersten Punkt fokussiert und der zweite Messstrahl, in der Regel derjenige, welcher den Umweg nicht durchlaufen hat, auf einen zweiten, nach dem ersten Punkt liegenden Punkt fokussiert. Erster und zweiter Punkt liegen hier auf einer optischen Achse. Man kann nun die erfindungsgemäße Vorrichtung auch derart aus-und umbilden, dass die Fokuspunkte der beiden Messstrahlen nebeneinander liegen. Werden die Messstrah- len seitlich nebeneinander gelegt, so kann bei einer Oberfläche, welche wenigstens einen Mindestreflexionsfaktor von 104% hat, ein Oberflächenprofil bestimmt werden.

Es wird hierzu, wie in Figur 6 angedeutet ist, der Abstand d, eines ersten reflektieren- den Ortes 135 des ersten Messstrahls 136 auf der Oberfläche 137 von einem Refe- renzpunkt bzw. einer Referenzebene 139 und der Abstand d2 des zweiten reflektieren- den Ortes 140 des zweiten Messstrahis 141 von der Referenzebene 139 ermittelt. Bei- de Messwerte werden in einer Speichereinheit 143 abgespeichert. Die Abstandsdiffe- renz d, und d2 der beiden Messstrahlen 136 und 141 von der Referenzebene 139 in Relation zu deren gegenseitigen Abstand h ergibt dann zwei Oberflächenkoordinaten.

Aus diesen beiden Koordinaten kann dann auf den Oberflächenverlauf mit Näherungs- verfahren geschlossen werden, sofern die Art der Oberfläche bekannt ist. Die Art der Oberfläche ist beim menschlichen Auge bekannt. Werden mehrere Messstrahlen ver- wendet oder mehrere Messungen mit seitlich versetzten Messstrahlen vorgenommen, kann die Oberfläche genauer ermittelt werden.

In der Ophthalmologie spielt bei der Anpassung von intraokulären Linsen in der Katarakt-Behandlung nicht nur die Augenlänge und die Vorderkammertiefe eine we- sentliche Rolle, sondern auch das Krümmungsprofil der Hornhaut, vor allem in deren Zentrum. Alle diese Werte können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmt werden.

Zur Ermittlung des Profils genügen im Minimalfall zwei bestimmte Krümmungs- radien der zentralen Hornhaut, nãmlich ein Krümmungsradius in horizontaler und einer in vertikaler Richtung. Sind diese beiden Radien verschieden, spricht man von einem (zentralen) Astigmatismus. Die Krümmungsradien können mit Hilfe bekannter geome- trischer Algorithmen ermittelt werden, wenn pro zu bestimmenden Kreisbogen, wie be- reits oben ausgeführt, ausgehend von einer Referenzebene (hier 139) der Abstand unter einem vorgegebenen Winkel (hier der normale Abstand d, und d2) und der Ab- stand (hier h) der Kurvenpunkte (hier 135 und 140) von einander bekannt sind. Die Abstände d, und d2 sind aus dem augenblicklichen Ort des reflektierenden Spiegels in der betreffenden Weglängenvariationseinheit bei auftretender Interfenzerscheinung ermittelbar. Als Referenzwert wird eine vorgegebene Spiegelstellung verwendet. Wird eine Weglängenvariationseinheit mit einem rotierenden Würfel (beispielsweise wie in der WO 96/35100 beschrieben) verwendet, wird man bevorzugt dessen Nuligrad- Position als Referenz verwenden, bei der der einfallende Strahl senkrecht auf die erste Würfeloberfläche trifft. Anstelle vom minimal drei Messstrahlen zur Ermittlung der bei- den zentralen Krümmungsradien können auch mehrere Messstrahlen verwendet wer- den, um eine exaktere Krümmungsradienausmessung vorzunehmen. Auch kann gleichzeitig Dicken-und Radienmessung vorgenommen werden, wie unten ausgeführt wird.

Die in Figur 7 an Hand eines optischen Blockschaltbildes beschriebene Vor- richtung dient zur Ermittlung eines Oberflächenprofils sowie diverser Dicken bei einem transparenten bzw. diffusiven Gegenstand, hier einem menschlichen Auge 147. Der in Figur 7 schematisch dargestellte optische Aufbau ähnelt in weiten Teilen demjenigen

der Figur 1. Auch hier ist eine Strahlungsquelle 149 vorhanden, welche beispielsweise eine supertumineszente Diode sein kann. Die Strahlung der Strahlungsquelle 149 wird hier jedoch tuber einen Strahlungsleiter 150 geführt, der eine Ortsunabhängtgkeit von Strahlungsquelle 149 und der Mess-und Auswerteeinheit ermöglicht. Die aus den Strahlungsleiter 150 austretende Strahlung wird mit einer Linse 151 kollimiert und mit einer zweiten, nachfolgenden Linse 152 fokussiert. Zwischen dem Fokuspunkt 153 und der Linse 152 ist zur"Drehung"der Polariationsrichtung der Strahlung eine A/2-Platte 154 angeordnet. Anschließend folgt ein Strahlteiler 155, mit dem die Strahlung in den Messarm 157a und den Referenzarm 157b aufgeteilt wird. Der Referenzarm 157a hat auf den Strahlteiler 155 folgend eine A/4-Platte 159, gefolgt von einer Linse 160, mit der die vom Strahlteiler 155 kommende Strahlung kollimiert wird. Als Weglãngenvariations- einheit 161 ist schematisch lediglich ein linear verstellbarer Spiegel angedeutet ; es können jedoch auch anders ausgebildete Einheiten, wie beispielsweise der rotierende Würfel verwendet werden.

Im Messarm 157b folgt auf den Strahlteiler 155 eine Kollimationslinse 162 und dann eine analog zur Umwegeinheit 29 aufgebaute Umwegeinheit 163, mit zwei polari- sierenden bzw. wellenlangensensitiven Strahlteilern 164 und 165, zwei Umlenkspiegeln 166 und 167 und einer Fokussierlinse 169.

Die vom Auge rückreftektierte Strahlung wird mit der vom Referenzarm 157a kommenden Referenzstrahlung überlagert und im Detektorarm 157c über eine Lin- se 170 auf ein Detektionsarray 171 geführt, wobei der Einfachheithalber nur eine linea- re und keine zwei dimensionale Darstellung von lediglich drei nebeneinander angeord- neten Detektoren 172a, 172b und 173c vorgenommen worden ist. Jedem Detektor 172a, 172b und 173c ist eine elektronische Schaltung 173 beispielsweise mit einem Verstãrker, Dopplerfrequenzfilter, Gleichrichter und Tiefpassfilter nachgeschaltet. Die detektierten Messignale werden dann über einen Analog-Digital-Wandler 174 und ei- nen Computer 175 mit der Speichereinheit 143 verarbeitet und auf einem Bildschirm 176 dargestellt.

Mit der in Figur 7 schematisch dargestellten Vorrichtung kann die Augenlänge, die Korneadicke, die Vorderkammertiefe, die Linsendicke, die G ! askörpertiefe und die Retinaschichtdicke gleichzeitig an verschiedenen Stellen gemessen werden. Da an verschiedenen Stellen gemessen werden kann, können auch Oberftächenprofiie rech- nerisch ermittelt werden. Um dies zu verdeutlichen sind drei seitlich versetzte Strahlen-

gange ausgezogen, gestrichelt und punktiert dargestellt, welche auf die Detektoren 172a, 172b und 172c gefuhrt werden. Der gestrichelte Strahl kommt, wie der besseren Übersichtlichkeit wegen vergrößert in Figur 8 dargestellt, von den Orten 177a, 177b, 177c, 177d und der Retina 179. Je nach Stellung der Spiegel 166 und 167 bzw. des Spiegels in der Wegvariationseinheit wird dann vom Detektor 172a ein Interferenzsi- gnal registriert. Für die Orte 180a bis 180d und 181a bis 181d gilt analoges. Mit Hilfe eines Detektorarrays bestehend aus m x n Photodetektoren ist es mög ! ich m x n Orte auf oder im Auge 147 z. B. auf der Korneavorderfiäche 182, der Korneahinterflache 183, der Augenlinsenvorder bzw.-hinterflãche 184 und 185 gleichzeitig zu messen und auszuwerten. Nach einer gewissen Zeitdauer, welche abhängig ist von der Bewe- gungsgeschwindigkeit des Spiegels in der Wegvariationseinheit 161, werden dann die zu den mit"b", dann mit"c", mit"d"gekennzeichneten Orte detektiert und ausgewertet.

Die Linsen 160 und 162 können je nach Verwendung als ein-oder zweidimen- sionales Linsenarray ausgebildet sein.

Zum besseren Verständnis des Messvorganges sind in Figur 9 zusätzlich die "Strahlenbegrenzungen"zum und vom Ort 177a ausgezogen sowie zum und vom Ort 181a punktiert im Referenz-, Mess-und Detektorarm 157a, 157b und 157c darge- stellt. Die ausgezogenen bzw. punktierten Linien zeigen die zwei Randstrahlen im Re- ferenz-, Mess-und Detektorarm 157a, 157b und 157c, welche die Messung der Raum- koordinate des Ortes 177a bzw. 181a ermõglichen, d. h. mit diesen Strahlen interferie- ren.

In Figur 10 ist eine als faseroptisch paralleles kurzkohãrentes Reflektormeter zu bezeichnende Vorrichtung skizziert. Diese Ausführungsvariante der Erfindung erlaubt beispielsweise die simultane Messung von vier zentralen Krümmungsradien der Horn- hautvorderfiäche in horizontaler (links und rechts) und vertikaler (oben und unten) Richtung. Zusätzlich ist auch die simultane Messung von vier zentralen Krümmungsra- dien der Hornhautrückseite mõglich. Diese Vorrichtung hat fünf 2 x 2 Singelmodefaser- koppler 190, fünf Strahlungsquellen 191a bis 191e, fünf Detektore 192a bis 192e mit zugehörender Schaltung 193a bis 193e, Analog-Digital-Wandler 194, Computer 195 und Anzeige 196. Die restlichen Elemente und Einheiten (insbesondere 161 und 163), entsprechen denjenigen der Figur 7.

Die Eichung der oben beschriebenen Vorrichtungen kann dadurch erfolgen, dass in den Referenzarm (z. B. 1 oder 157a) die Strahlung einer hochkohärenten

Strahlungsquelle (z. B. ein distributed feedback Laser) mit einem (nicht dargestellten) Strahiteiler eingekoppelt wird. Die eingekoppelte Strahlung interferiert dann mit einem Strahlungsteil, der an einem beliebigen Ort zwischen diesem Strahlteiler und dem Weglãngenvariator an einem feststehenden Reflektor reflektiert wird. Die Kohärenz der hochkohãrenten Strahlungsquelle ist größer als die Wegvariationstänge des Variators.

Über den Detektoren (oder auf einem separat hierfür eingerichteten Detektor) lauft dann ein Interferenzstreifenmuster. Der Abstand jeweils zweier Interferenzstreifen ent- spricht dann jeweils einer halben Wetieniänge. Durch ein (automatisches) Auszählen dieser Streifen ist eine Wegeichung des Weglängenvariators mõglich. Da die hochko- härente Strahlung nicht auf das Auge des Patienten gelangen kann, kann deren Strah- lungsleistung relativ hoch sein, so dass diese Detektion unkritisch ist. Die Wellenlange der hochkohärenten Strahlung kann (muss es aber nicht) die gleiche Wellenlãnge wie die für die Augenmessung verwendete kurzkohärente Strahlung haben.

Die mit den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen ermittelten Dicken der Hornhaut können vorzugsweise in eine Beratung von Patienten einfließen, bei denen eine refraktive Chirurgie mit LASIK (Laser-assisted in situ Keratomileusis) vorgenommen werden soll, in dem eine individuelle Berechnung eines Unterschieds zur kritischen Hornhautdicke mit Blick auf die aktuelle Hornhautdicke erfolgt. Hierzu wird man vorzugsweise die nachfolgenden neuen Schritte vornehmen : 1. Es wird eine präoperative zentrale Hornhautdicke dz mit einer der Vorrichtungen, wie sie die Figuren 1 bis 5, 7 oder 10 zeigen, ermittelt.

2. Von der ermittelten Hornhautdicke d, wird die bei LASIK übliche mittlere Flapdik- ke df von typischerweise 160 um (einstellbar) abgezogen.

3. Es wird ein (maximal möglicher) Pupillendurchmesser ermittelt, wãhrend dem das Auge typischen nächtlichen Lichtintensitätsbedingungen ausgesetzt ist. Der "nächtliche Pupillendurchmesser"kann durch Abdunkeln des Untersuchungs- raums mit einer an die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bzw. deren Ausfüh- rungsvarianten angeschlossenen TV-Kamera ausgemessen werden. Eine derar- tige Kamera kann z. B. im Detektorarm via Strahlteiler mit einem entsprechenden Linsensystem angedockt werden. Die Messung des Pupillendurchmessers ist op- tional. Für eine Beratung können auch Standardwerte verwendet werden.

4. Es wird nun ein optimaler Ablationsdurchmesser S auf der Hornhaut festgelegt, der größer sein muss als der nachtliche Pupillendurchmesser, um nach der Abla- tion Haioerscheinungen zu vermeiden.

5. Die mit LASIK zu erreichende Korrketur in Dioptrien ist aus vorgängien Messun- gen (z. B. durch eine Kenntnis der Brechkraft einer bereits verwendeten Brille oder Kontaktlinse, welche der Patient bereits besitzt) bekannt.

6. Gemãß der Formel to =- (S2D)/3 wird die für die gewünschte Korrektur notwendi- ge zentrale Abtragungstiefe to [in Mikrometer] für die gewünschte Korrektur be- rechnet, wobei S der optimale Ablationsdurchmesser in Millimeter und D die ge- wünschte Dioptrienänderung infolge der Ablation ist.

7. Es wird jetzt die zentrale stromale Restdicke ds = dz-df-to berechnet, welche nach der LASIK-Operation erhalten werden würde.

8. Es wird abgeklärt, ob die Restdicke ds über einer kritischen zentralen stromalen Restdicke dk liegt. Eine mögliche Definition für die kritische zentrale stromale Restdicke dk ist beispielsweise dk = a dz-b, wobei a = 0, 58 und b = 30 pm als Standardwerte angenommen werden.

9. Ist nun ds größer als dk kann eine LASIK-Operation empfohlen werden.

Die oben angeführten Verarbeitungsschritten können selbstverstãndlich über einen Rechner automatisiert werden.

Das Vorgehen bei einer Hyperopiekorrektur erfolgt analog. Die Hornhautdicke muss dann jedoch peripher an der Stelle der maximalen Abtragung gemessen werden ; die unter Punkt 6 angegebene Formel ist dann entsprechend zu ersetzen.

Den oben angeführten Dicken-und Profilmessungen am Auge kann eine Be- stimmung dessen Brechkraftverteilung hinzugefügt werden. Um dies zu erreichen, wird die Linse 162 in Figur 7 durch ein (nicht dargestelltes) Linsenarray mit p x q Linsen ersetzt. Hierdurch wird die von der Strahlungsquelle 149 kommende Strahlung in p x q getrennte (nicht dargestellte) Teilstrahlen auf das Auge abgebildet. Das Linsenarray ist auf das Auge zu-bzw. von diesem wegbewegbar. Es wird nun in eine derartige Positi- on gebracht, dass eine Fokussierung wenigstens teilweise auf der Retina erfolgt. An einem Ort zwischen der Augenoberfläche und der Linse 170 wird nun ein weiteree Strahlteiler eingesetzt und die Retina mit einer TV-Kamera betrachtet. Falls nun die

ortliche Verteilung der Lichtpunkte auf der Retina von der durch das Linsenarray er- zeugten Punktverteilung abweicht, ist die Brechkraftverteilung oder die Abbiidungsei- genschaft des Auges nicht ideal, d. h. das Auge bildet eine auf die Kornea auftreffende ebene Wellenfront nicht optimal ab. Diese Abweichung (z. B. sphärische Aberration, Koma usw.) kann dann auf einem Monitor dargestellt werden.

Bekannte Tonometer (Augendruckmessgeräte) haben den Nachteil, dass sie den intraokularen Druck nur indirekt messen können. Die Messung erfolgt beispiels- weise über ein Kraft, welche notwendig ist, um eine Hornhautoberfläche auf einer vor- gegebenen Flãche abzuplatten (Applationstonometer). Die"abplattende"Kraft ist aber abhängig von der Hornhautdicke und der Krümmung der Hornhaut. Die bekannten To- nometer gehen von einer standardisierten Hornhautnormaldicke und-normalkrüm- mung aus. Bei einer Abweichung der Hornhaut von den Standardwerten stimmt dann ein derart ermittelter Augeninnendruck nicht mit dem tatsächlichen überein. Je dicker oder je starker gekrümmt die Hornhaut ist, desto stärker weicht der bekanntermaßen ermittelte Innendruck vom tatsächlichen nach oben ab. Das kann dazu führen, dass wegen vermeintlich zu hohem Augendruck Medikamente zur Augendrucksenkung ver- abreicht werden, welche nicht nötig bzw. sogar schadlich sind. Diese Fehimessung bzw. Fehlinterpretation kann jedoch auch dazu führen, dass beispielsweise ein Glau- kom erst verspätet diagnostiziert wird.

Er wird nun vorgeschlagen, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem To- nometer zu kombinieren. Der mit einem bekannten Tonometer gemessene ("falsche") Augeninnendruck wird rechnerisch unter Verwendung der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermittelten Hornhautkrümmung und der Hornhautdicke korrigiert. Die Kor- rektur kann durch eine Eingabe der Werte in einen Rechner erfolgen oder automatisch durch eine elektronische Verknüpfung der beiden Geräte.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, ihre Ausführungsvarianten sowie ihre Messgeräte können vernetzt werden, wodurch auch eine Aufbereitung und Abspeiche- rung von Daten auch an entfernten Orten vorgenommen und mit anderen Daten vergli- chen werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient wie bereits oben teilweise erwähnt zur ophthalmologischen Messung der der Korneadicke, des Korneadickenprofils, des Korneavorder-sowie- rückseitenprofils ;

der Vorderkammertiefe, des der Linsendicke, des Linsendickenprofils, des Linsenvorder-sowie-rücksei- tenprofils, der Glaskõrpertiefe, des Glaskörperprofils, der Retinaschichtdicke, des Retinaoberflächenprofils, # der Epitheliumdicke, des Epitheliumprofils, des Epitheliumvorder-und-rück- flächenprofils, der kornealen Flapdicke, des Flapdickenprofils, des Flapvorder-und-rück- seitenprofils, der Flapposition, der kornealen Stromadicke, des Stromaprofils, des Stromavorder-und-rück- fiächenprofiis.

Weitere Messungen können bei postoperativen Nachuntersuchungen nach refraktiver Chirurgie vorgenommen werden.