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Brille für verbesserte Okularsicht - Dokument DE112005001545T5
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE112005001545T5 10.05.2007
Titel Brille für verbesserte Okularsicht
Anmelder Technion Research & Development Foundation Ltd., Technion City, Haifa, IL
Erfinder Ribak, Erez, Haifa, IL
Vertreter Kritzenberger, J., Dipl.-Chem.Univ. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 93059 Regensburg
DE-Aktenzeichen 112005001545
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 23.06.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/IL2005/000676
WO-Veröffentlichungsnummer 2006001013
WO-Veröffentlichungsdatum 05.01.2006
Date of publication of WO application in German translation 10.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.05.2007
IPC-Hauptklasse G06F 17/10(2006.01)A, F, I, 20050623, B, H, DE

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen für verbesserte Okularsicht, Verfahren zu deren Herstellung, Implementierungen und ihre Anwendungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung mit Flüssigkeit gefüllte Brillen, deren vordere Linse (oder Fenster) dazu ausgelegt ist, in das Auge oder aus dem Auge zu fokussieren, während die Immersionssubstanz die Korneaabweichungen ausgleicht oder reduziert.

Stand der Technik

Optische Abweichungen können die Sehfähigkeit einer Person beeinträchtigen und diagnostische und medizinische Verfahren stören. Die meisten optischen Abweichungen treten in Kornea und Tränenfilm auf, wobei ein zusätzlicher Anteil der Abweichungen von der kristallinen Linse und in geringem Ausmaß von den Okularflüssigkeiten herrührt. Bei erweiterten Pupillen beträgt die Größe des tatsächlichen Fokuspunkts auf der Netzhaut im Bereich von 20 bis 100 Mikrometer, anstelle des theoretischen Bereichs von 1 bis 2 Mikrometern. Dies verwischt die dem Auge verfügbaren Einzelheiten erheblich. Außerdem variieren der Tränenfilm und die kristalline Linse mit der Zeit, wodurch die Größe des Punkts weiter beeinflusst wird.

Neben der Beeinträchtigung der Sehfähigkeit einer Person können schlechte optische Bedingungen auch die Effektivität von Augenuntersuchungen und Behandlungen reduzieren. Ein das Auge untersuchender Augenarzt ist auf Einzelheiten beschränkt, die nicht kleiner als die Fokuspunktgröße sind. Dies schränkt seine oder ihre Fähigkeit signifikant ein, frühe Warnzeichen von Anomalien zu lokalisieren, Okularkrankheiten zu diagnostizieren oder Folgeuntersuchungen nach Augenoperationen durchzuführen. Korneaabweichungen stören ebenfalls die Untersuchung und Behandlung anderer Teile der Augen, wie beispielsweise der wässrigen Augenflüssigkeit und der kristallinen Linse.

Ein Augenchirurg, der einen Laserstrahl auf die Netzhaut richtet, um das Auge zu behandeln, ist durch optische Abweichungen eingeschränkt, die zu einem großen Strahlpunkt führen, wodurch verursacht wird, dass angrenzende Gebiete der Netzhaut erwärmt und möglicherweise beschädigt werden. Aufgrund der Sichtbeschränkungen ist sich der Chirurg möglicherweise noch nicht einmal dieser Beschädigungen bewusst. Diese Abweichungen in der Kornea werden durch Verwendung einer Kontaktlinse, die an das Auge mit einem dazwischen angebrachten Immersionsgel angebracht ist, etwas reduziert. Die Vorrichtung hält außerdem die Augenlider während der Operation offen, aber sie verursacht dem Patienten erhebliche Unannehmlichkeiten.

Es wäre daher von Nutzen, eine Lösung zum Überwinden der schädlichen Wirkungen von Korneaabweichungen auf die Sehfähigkeit, Diagnose und Behandlung bereitzustellen.

Eine Gruppe von Lösungen aus dem Stand der Technik setzt eine Form des Scannens in eine, zwei oder drei Dimensionen ein, wodurch die sequenzielle Trennung und Messung der Einzelheiten ermöglicht wird. Diese Gruppe enthält unter anderem die Scanschlitzlampe, das Scanlaserophthalmoskop und akustische Abbildungen. Die optischen Messgeräte unterliegen weniger den Abweichungen, haben aber dennoch eine beschränkte Auflösung. Ein weiteres leistungsstarkes Verfahren ist die adaptive Optik, bei der in einer Servoschleife eine Korrektur für die okularen Abweichungen ausgeführt wird. Dieses Verfahren ermöglicht das direkte Abbilden des Augeninneren und in Kombination mit anderen Verfahren, wie hier erwähnt, sogar das feinere Scannen von Einzelheiten. Es wird von Williams und Liang in der US-Patentschrift Nr. 5,777,719 „METHOD AND APPARATUS FOR IMPROVING VISION AND THE RESOLUTION OF RETINAL IMAGES" beschrieben. Eine ähnliche Lösung für die Laseroperation ist in der US-Patentschrift Nr. 6,394,999 „LASER EYE SURGERY SYSTEM USING WAVEFRONT SENSOR ANALYSIS TO CONTROL DIGITAL MICROMIRROR DEVICE (DMD) MIRROR PATTERNS" von Williams et al. beschrieben. Leider sind diese Verfahren alle eher kompliziert und die Instrumentierung nimmt viel Platz ein. Die eingesetzte Ausrüstung ist umständlich, teuer und viele Bestandteile der Technologie sind immer noch nicht ausgereift.

Wenn eine hohe Auflösung nicht wesentlich ist, kann sie im Gegenzug zu einem sehr großen Sichtfeld aufgegeben werden. Goniometrische Vorrichtungen wie die Objektive von Abraham oder Goldmann wurden entwickelt, um einen Zugriff auf bis zu 180 Grad in das Auge zu erreichen, wobei bis zu vier Spiegel eingesetzt werden. Der Preis, der hierfür gezahlt werden muss, ist ein Verlust an Vergrößerung oder sogar eine Verkleinerung der beobachteten oder mit Laser behandelten Abschnitte der Retina oder der Iris. Diese Objektive sind auf der anästhesierten Kornea unter Verwendung eines Immersionsgels oder -fluids wie Methylcellulose platziert.

Eine Reihe von Quellen aus dem Stand der Technik bezieht sich auf die Verwendung von gefüllten Brillen. Es sei darauf hingewiesen, dass im Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung das Wort „Brille" sich auf eine über einem oder beiden Augen getragene Vorrichtung bezieht, die ein umschlossenes Volumen umfasst, das zu dem Gesicht hin abgedichtet ist, welches mit einem Medium wie einer Flüssigkeit oder einem Gel gefüllt werden kann, wodurch das ganze Auge mit dem Medium abgedeckt wird. Herbert beschreibt in dem US-Patent Nr. 4,429,956 „WET CORNEA TELESCOPE" ein Teleskop, das zur Verbesserung der optischen Qualität eine fluidgefüllte Zelle bis zur Kornea aufweist. Ebenfalls Herbert schlägt in der US-Patenschrift Nr. 4,396,261 „METHOD FOR DETERMINIG THE CURVATURE OF A CORNEA" die Verwendung flacher Brillen vor, die zur Anpassung von Kontaktlinsen mit Fluid zum Messen und Berechnen gefüllt sind. Silvermann et al. beschreiben in der US-Patentschrift Nr. 5,776,068 „ULTRASONIC SCANNING OF THE EYE USING A STATIONARY TRANSDUCER" einen Ultraschallscanner für das Auge, welcher an eine mit Flüssigkeit gefüllte Brille zum besseren akustischen Kontakt angebracht wird. Monteleone und Monteleone beschreiben in der US-Patenschrift 5,927,281 „GOGGLES FOR PREVENTING EXPOSURE KERATITIS" eine fluidgefüllte Brille zum Aufrechterhalten einer geeigneten Umgebung für Augen mit Hornhautkeratitis.

In den Publikationen Thomas Young „On the mechanism of the eye", Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Bd. 91, 23–88, 1801, und später M. Milodot und J. Sivak "Contribution of the cornea and the lens to spherical aberration of the eye", Vision Research, Bd. 19, 685–687, 1979, und dann P. Artal et al. „Compensation of corneal aberrations by the internal optics in the human eye", Journal of Vision 1, 1–8, 2001, wird gezeigt, wie flüssigkeitsgefüllte flache Brillen Korneaabweichungen ausgleichen, um die optischen Funktionen der Kornea und der kristallinen Linse zu trennen. Der größte Nachteil dieses Verfahrens ist die Notwendigkeit, neben den flachen Brillen sehr starke positive Linsen zuzufügen. Dies ist erforderlich, um die Vielzahl an Dioptrin der optischen Leistung der Kornea selbst weiter zu kompensieren, welche durch ihre Immersion in das Fluid verloren gehen. Ohne diese externe Kompensation geht die vergrößernde Leistung des Auges verloren, sowohl für die Person, die die Brille trägt, als auch für den Arzt, der in das Auge blickt oder an ihm operiert.

Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, Brillen bereitzustellen, die mit einer Substanz gefüllt sind, deren Brechungsindex an den Brechungsindex der Hornhaut angepasst ist, wodurch die Wirkungen der Hornhautabweichungen und die Variationen des Tränenfilms reduziert sowie die okulare Sicht verbessert werden.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der vorliegenden Beschreibung und Durchsicht der beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

Darstellung der Erfindung

Es wird somit in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung für die verbesserte Sicht in oder aus mindestens einem Auge eines Probanden bereitgestellt, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:

mindestens ein umschließendes Gefäß zum Halten mindestens einer Linse vor mindestens einem Auge des Probanden und zum Halten einer Substanz, deren Brechungsindex an den Brechungsindex der Kornea angepasst ist,

wobei das Gefäß ausgelegt ist, um die Substanz an dem Gesicht um mindestens ein Auge des Probanden abzudichten,

wodurch das Fokussieren in oder aus dem mindestens einen Auge oder beiden Augen gestattet wird.

Die Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit mindestens einem Riemen zum Halten der Vorrichtung auf dem Gesicht des Probanden versehen.

Das mindestens eine umschließende Gefäß umfasst ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zwei Gefäße, wobei jedes Gefäß mit einer Linse versehen ist.

Die Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einen Helm, der mit mindestens einem Halteriemen versehen ist, eingebettet.

Die Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit einem Adapter zum Anbringen der Vorrichtung an eine separate Vorrichtung versehen.

In Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die optischen Eigenschaften der Linse ferner variabel.

Die Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit mindestens einem externen optischen Element versehen, das dazu ausgelegt ist, um vor der Vorrichtung platziert zu werden und dessen optische Eigenschaften variabel sind.

In Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die mindestens eine Linse ferner aus einer Gruppe optischer Systeme ausgewählt, bestehend aus einer Einfachlinse, einer Doppellinse, einer Dreifachlinse, einer Streulinse, einer Linse mit variablem Index, einer zusammengesetzten Linse, einer flexiblen Linse, einer Linse mit Anti-Reflexions-Beschichtung, Spiegeln oder einer Kombination davon.

Die Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit einem Anpassungsmechanismus zum Ausrichten und Verschieben der mindestens einen Linse versehen.

Das Gefäß weist ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mindestens eine Öffnung darin auf, durch die die Substanz geändert oder modifiziert oder zugefügt oder entfernt werden kann.

Die Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung versehen mit mindestens einer transparenten Trennwand, um es dem Gefäß zu gestatten, Substanzen mit verschiedenen optischen Eigenschaften separat zu halten.

Die Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit einer Lichtquelle zum Beleuchten des mindestens einen Auges versehen.

Die Vorrichtung ist ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit mindestens einem Wellenleiter zum Leiten von Licht in das mindestens eine Auge versehen.

In Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Gefäß ferner flexibel.

In Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Verbessern der Sicht in oder aus mindestens einem Auge eines Probanden bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

Bereitstellen einer Vorrichtung, die mindestens ein umschließendes Gefäß zum Halten mindestens einer Linse vor mindestens einem Auge des Probanden umfasst;

Bereitstellen in dem Gehäuse mindestens einer Substanz, deren Brechungsindex an den Brechungsindex der Kornea angepasst ist;

Abdichten des Gefäßes gegenüber dem Gesicht um das mindestens eine Auge der Person,

wodurch das Fokussieren in oder aus dem mindestens einen Auge oder beiden Augen gestattet wird.

Das Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Festschnallen des Gefäßes an das Gesicht des Probanden.

Das Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Verschieben oder Neigen der mindestens einen Linse.

Das Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Platzieren einer oder mehrerer transparenter Substanzen separat in dem Gefäß.

Das Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Ändern des Drucks in dem Gefäß, um mindestens eine optische Eigenschaft der Vorrichtung zu ändern.

Das Anpassen des Brechungsindexes der Substanz an den Brechungsindex der Kornea umfasst ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das teilweise oder vollständige Ersetzen oder Mischen der Substanz in dem Gefäß mit einer anderen Substanz anderer optischer Eigenschaften oder für Nähr- oder medizinische Zwecke.

Das Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Anlegen von Druck an oder um die mindestens eine Linse, um ihre optischen Eigenschaften zu verändern.

Das Verfahren wird ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit Okularmessungen oder -abbildungen verwendet.

Das Verfahren wird ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit Okularoperationen oder -verfahren verwendet.

Das Verfahren umfasst ferner in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Korrigieren weiterer Abweichungen unter Verwendung eines adaptiven optischen Systems, wobei das System mindestens eine Komponente ausgewählt aus einer Gruppe von Komponenten, bestehend aus einem Wellenfrontsensor, einem Wellenfrontmodulator und einer Servosteuerung umfasst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird hierin lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen ähnliche Komponenten durch ähnliche Bezugszahlen bezeichnet sind. Zur Vermeidung von Verwechslungen sind die Pfeilköpfe, die Lichtstrahlen kennzeichnen, offen dargestellt, und die Pfeilköpfe, die auf Instrumentendetails weisen, wurden mit einem ausgefüllten eckigen Kopf versehen.

1a ist eine schematische Zeichnung, die eine Schnittansicht des Auges eines Probanden mit einer schlechten Kornea mit einem eintretenden Lichtstrahl, der ein verschwommenes Bild auf der Retina bildet, zeigt.

1b veranschaulicht denselben Lichtmechanismus wie in 1a unter Zufügung einer Brille gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wodurch das Bild auf der Retina geschärft wird.

2a ist eine schematische Zeichnung, die eine Schnittansicht eines Auges eines Probanden mit einer schlechten Kornea mit von der Retina in eine externe optische Vorrichtung zurückreflektiertem Licht zeigt.

2b veranschaulicht denselben Lichtdurchgang wie in 2a unter Zufügung einer Brille gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der externe Fokus nun einen feineren Retinapunkt abbildet.

3 ist eine schematische Seitenansicht einer Halteanordnung zum Halten einer Brille an einem Probanden in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

4 ist eine schematische Schnittansicht einer beispielhaften Brille, durch die Licht, möglicherweise von einem Laser, auf der Retina in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung scharf fokussiert.

5a ist eine schematische Schnittansicht einer Brille gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein komplizierteres Linsensystem hält, und einer peripheren Lichtführung, die die Okularbeleuchtung ohne Reflexionen von dem Linsensystem gestattet.

5b ist eine Schnittansicht der Brille, wobei eine periphere Lichtführung auch eine Lichtquelle für Okularbeleuchtung hält.

5c ist eine Schnittansicht einer Brille, wobei die Lichtführung zentral in dem Linsensystem ist und auch eine Lichtquelle für die Okularbeleuchtung hält.

6 ist eine schematische Seitenansichtsdarstellung einer beispielhaften Brille, die das Abdichten gegenüber dem Gesicht des Trägers, die Anpassung der Linsenposition und die Modifikation des notwendigen Fluidinhalts in der Brille in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gestattet.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung für eine verminderte Sehschärfe, die durch Abweichungen in der Kornea und dem Tränenfilm verursacht wird, bereit. Die Erfindung umfasst eine mit einer Substanz gefüllte Brille, wobei die Substanz einen Brechungsindex aufweist, der an den Brechungsindex der Kornea angepasst ist, und wobei die Brille über einem oder beiden Augen getragen wird. Das Vorderfenster oder die Linse der Brille ist derart optimiert, dass sie eine hochauflösende Sicht sowohl in das Auge als auch aus dem Auge gestattet.

Die Brille der vorliegenden Erfindung kann auf dem Gebiet der Ophthalmologie auf viele verschiedene Arten verwendet werden. Zu den hauptsächlichen Verwendungen gehören:

Probanden mit verminderter Sehfähigkeit können die Brille als optische Brille tragen, wodurch ihr Fokus verbessert wird.

Ophthalmologen und Gesundheitstechniker können ihre Patienten die Brille tragen lassen, wodurch die Fokuspunktgröße für Untersuchungen verbessert wird.

Der Patient kann die Brille allein oder in den Untersuchungsapparat integriert tragen, beispielsweise als Teil des Kopfhalters oder des Vorderendes einer Funduskamera.

Augenchirurgen können ihre Patienten die Brille tragen lassen, wodurch die Fokuspunktgröße für eine genauere Behandlung, wie beispielsweise Laseroperation, verbessert wird.

Außerdem können Probanden, die ihre Sehfähigkeit für eine begrenzte Zeit oder zur Ausführung spezieller, eine hohe Auflösung erfordernder Aufgaben zu verbessern wünschen, können durch das Tragen der Brille einen Nutzen davonziehen.

Bevor mindestens eine Ausführungsform der Erfindung in Einzelheiten erläutert wird, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion, Anordnung und Verwendung der in der folgenden Beschreibung dargelegten Komponenten oder wie in den Zeichnungen illustriert beschränkt ist. Die Erfindung kann ohne Weiteres in eine der Ausführungsformen implementiert werden oder auf verschiedene Arten ausgeführt werden. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Ausdrucksweise und Terminologie, die hierin verwendet werden, der Beschreibung dienen und nicht als einschränkend angesehen werden sollten.

Die vorliegende Erfindung umgeht den optischen Verlust durch die Oberfläche der Kornea und den Tränenfilm durch Bereitstellen einer externen künstlichen Kornea, wobei der Zwischenraum zwischen ihr und der natürlichen Kornea mit einer Substanz gefüllt ist, die einen Brechungsindex aufweist, der gleich dem der natürlichen Kornea oder eng daran angepasst ist. Diese Gleichheit der Indices annulliert die optischen Abweichungen der Kornea und nur innere Variationen des Brechungsindexes in dem Auge können noch zu weiteren Abweichungen beitragen. Diese internen Variationen sind meist durch die kristalline Linse verursacht, können aber auch aus dem wässrigen oder vitrösen Augenflüssigkeiten entstehen und sind in der Regel viel schwächer.

Nach der Anpassung stellt die Brille ein Standardauge konstanter Länge bereit, unabhängig davon, wie die ursprüngliche Augenlänge war, wodurch die Anpassungserfordernisse der übrigen Mess- oder Operationsgeräte signifikant verringert werden, sei es optische Kohärenztomografie, Scanlaserophthalmologie, Funduskameras, Laser usw.

Neben der Umgehung der von Verlust durch die Kornea besteht ein weiterer Vorteil der Brille darin, dass sie den ansonsten störenden Effekt des variablen Tränenfilms vollkommen kompensiert. Das Material, die Qualität und die Form der Brille wird somit zu dem Hauptfaktor für die Bildgüte auf der Retina oder die Größe des einfallenden Laserpunkts oder die Sehschärfe des Beobachters, der die Brille trägt.

1a ist eine in schematischer Zeichnung verallgemeinerte Draufsicht von in das Auge 18 eines Patienten mit schlechter Kornea eindringenden Lichts. Die Figur kann auch dazu dienen, einen in das Auge während der Laseroperation eintretenden Strahl zu veranschaulichen. 1a zeigt, dass ein breiter Strahl, der in das Auge eintritt, durch eine abweichende Hornhaut 24 in verschiedene Richtungen gebrochen wird, durch die Linse 26 dringt, um auf die Retina 28 mit einer Lichtverteilung aufzutreffen, wie durch das Intensitätsprofil 30 gezeigt.

1b veranschaulicht denselben Lichtmechanismus wie in 1a unter der Zufügung der Brille 40 der vorliegenden Erfindung. Der breite Strahl durchdringt zuerst die Linse 20, dann die Immersionssubstanz 22, die in einem Becher 21 gehalten wird. Die Effekte der abweichenden Kornea 24 sind nicht signifikant, da ihr Brechungsindex an den Brechungsindex der Immersionssubstanz 23 vor ihr angepasst ist. Daher ist die Lichtverteilung auf der Retina nun viel enger, wie in Profil 30 gezeigt.

2a und 2b veranschaulichen dieselben Ansichten wie die aus 1a bzw. 1b, zeigen jedoch den Weg des Lichts, das aus der Retina 28 reflektiert wird, wie durch einen medizinischen Mitarbeiter oder ein medizinisches Gerät, das ein Bild der Retina bildet, wahrgenommen wird.

In 2a werden Lichtstrahlen, die von verschiedenen Stellen an der Retina 28 ankommen und durch verschiedene Teile der abgewichenen Kornea 24 verteilt werden, in einen einzigen Punkt 52 fokussiert, was zu einem verschwommenen Bild in dem optischen System 50 führt. Somit ist die Idee eines perfekten optischen Systems, in dem nur ein Objektpunkt in einen Bildpunkt übertragen wird, nicht realisiert. In 2b verdeckt die gefüllte Brille 40 den Effekt der Hornhautabweichungen und jeder Bildpunkt in dem optischen System empfängt Licht von einem einzigen Retinapunkt.

Das optische System 50 ist schematisch als eine Linse gezeichnet, die auf einen Punkt 52 fokussiert, aber es ist normalerweise viel komplizierter und weist eine Vielzahl von Lichtquellen, Spiegeln, Linsen, Scannern, Filtern, Strahlteilern und dergleichen auf. Ein sehr einfaches optisches System könnte das Auge des Arztes sein, wobei er dank der Brille an dem Patienten nun feinere Details der Netzhaut des Patienten sehen kann.

Das Abbilden ist hier an der eigentlichen Retina beschrieben, aber feineres Fokussieren ist auch auf weitere Merkmale des Auges, beispielsweise Inhomogenitäten in der kristallinen Linse oder des Glaskörpers. Es ist auch möglich, auf flachere oder tiefere Teile der Retina zu fokussieren, beispielsweise Ganglionzellen oder Blutgefäße, oder in der Peripherie der Retina zu fokussieren, der Fovea oder der Macula. In der Nähe können andere Teile des Auges in schärferen Fokus gebracht werden, wie die Kornea, die Iris, die kristalline Linse oder die wässrige Augenflüssigkeit und der Glaskörper.

Das Fokussieren in verschiedene Tiefen des Auges wird im Allgemeinen durch das optische System 50 erzielt und das Objekt oder Ziel der Strahlen in den Figuren kann auch bis zu der Kornea gehen, auch wenn dies nicht so markiert ist.

In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Brechungsindex der Substanz 22 sich von dem der Kornea 24 unterscheiden.

Unterbrochene Linien in den 1 und 2 stellen eine Änderung des Brechungsindexes dar, die weniger erheblich ist als die zwischen Luft (Brechungsindex 1,00) und Kornea 24 (Brechungsindex 1,37). Beispielsweise zwischen 1,34 für eine Kochsalzlösung enthaltende Füllsubstanz 22 und 1,37 für die Kornea 24 und analog zwischen der kristallinen Linse 26 (Index 1,38) und den wässrigen und vitrösen Augenflüssigkeiten (Index 1,34), die den Rest des Auges 18 füllen.

Die Brille 40 kann in verschiedenen Formaten implementiert sind, beispielsweise als einfacher Becher 21 zum Platzieren über einem Auge eines Probanden; als zwei Becher, wobei über jedem Auge einer platziert wird; oder als eine beide Augen bedeckende Gesichtsmaskenimplementation. Im Falle einer Gesichtsmaskenimplementation kann die Gesichtsmaske selbst als einfacher Becher 21 dienen, der beide Augen bedeckt, wie in 6 gezeigt. Alternativ kann sie als Halter für einen Becher 21, der ein Auge bedeckt, oder für zwei Becher, die beide Augen bedecken, dienen. Bei dem die einfache Brille, die doppelte Brille oder die Maske tragenden Probanden kann es sich um eine Person oder ein Tier handeln.

3 ist eine schematische Seitenansicht einer Halteanordnung 60 zum Halten der Brille 40 an einem Probanden 62. Die Halteanordnung 60 umfasst einstellbare Riemen zwischen den Augen, um den Kopf 64 und wahlweise über den Oberkopf 66, um eine akkurate Platzierung und Halten der Becherzentren der Brille 40 gegen die Augen 18 zu ermöglichen. Der obere Riemen 66 kann für schwerere Brillen erforderlich sein. Noch mehr Riemen oder sogar ein Helm kann für komplexere Brillen erforderlich sein.

Wenn eine akkurate Positionierung nützlich ist, kann die Brille ein Teil einer anderen optischen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Ophthalmoskop oder einem Laser, sein. In diesem Fall wird der Kopf des Probanden gegen die Brille gehalten, um diese abzudichten, und Halteriemen oder ein Helm können eine zweitrangige Rolle spielen. Akkurate Positionierung des gesamten Kopfes ist Bestandteil des Stands der Technik und enthält unter anderem eine Stirnstütze, eine Kinnstütze, eine Beißstange oder eine Kombination davon.

Die Immersionssubstanz 22 umfasst ein Fluid, eine Flüssigkeit, ein Gel oder ein andere weiches Material und ist entweder zuvor in dem Becher 21 vorhanden oder wird durch Füllleitungen 70 zugeführt, bis keine signifikanten Luftblasen zwischen der vorderen Linse 20 und der Kornea 24 verbleiben. Die Menge, Position und Größe der verbleibenden Blasen werden auf einem Mindestmaß gehalten, so dass sie den optischen Weg in oder aus dem Auge nicht stören, wie einem Fachmann ersichtlich sein wird. Anders als im Stand der Technik ist es nicht notwendig, dass sich die Optik in Kontakt oder Beinahekontakt mit der Kornea 24 befindet. Vielmehr ist die Brille der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Gesicht um das Auge herum abgedichtet, wodurch diese Konfiguration für den sie tragenden Probanden angenehmer oder weniger irritierend wird.

Verschiedene Personen können bevorzugen, die Brille füllen zu lassen, während sie die Augen geschlossen halten, und die Augen dann zu öffnen, während andere es vorziehen, die Brille bei geöffneten Augen füllen zu lassen. Die Füllsubstanz 22 sollte zweckmäßigerweise einen Säuregrad (Ph) aufweisen, der den Proband nicht stört und die Augen nicht reizt. Beispielsweise eine Kochsalzlösung mit 0,9% NaCl, künstliche Tränen oder Methylcellulose. Zugleich sollte die Immersionssubstanz 22 einen Brechungsindex aufweisen, der so nah wie möglich an dem der Kornea ist, um den Effekt der Korneaabweichungen zu verringern, und kann aus einer Gruppe ausgewählt werden, die Zuckerwasser, Kochsalzlösung, Methylcellulose und andere Substanzen enthält.

6 zeigt eine Gesichtsmaske 40 mit Dichtung 66 um die Augen, einem Kopfriemen 64 und Füllleitung 70. Verschiedene Mechanismen können zum Füllen und Leeren der Brille verwendet werden, wie beispielsweise eine zurückziehbare Spritze mit oder ohne Ventile, um Verschütten zu verhindern. Füll- und Ablaufschläuche, die von und zu einem oder mehreren Behältern führen, sind eine weitere Möglichkeit. Das Immersionsmaterial kann von einer Gruppe, enthaltend eine Flasche 51, einen Beutel 52, eine Spritze, zugefügt werden, und der Ablauf kann in eine Gruppe von Gefäßen, enthaltend einen einfachen Becher 50, erfolgen. Schwerkraft, Kolbendruck und Saugwirkung können verwendet werden, um die Immersionsflüssigkeit in und aus der Brille zu bewegen.

Die Brille 40 ist über dem Auge des Probanden abgedichtet, um die Leckage der Füllsubstanz 22 zu verhindern. Die Dichtung kann verstärkt werden, wenn die das Gesicht berührenden Ränder 66 aus einem weichen Material, wie Gummi, Silikon, Latex oder ähnlichen Materialien geformt sind. Es ist möglich, der Füllsubstanz Medikation für Muskelrelaxation oder Pupillenerweiterung oder einen Nährstoff, wie Sauerstoff für die Kornea, zuzufügen. Somit werden die Begriffe Füllsubstanz, Immersionsflüssigkeit und -gel austauschbar verwendet und der Gebrauch eines von ihnen kann auch die anderen bedeuten.

Bei der einfachsten Brille handelt es sich um durchsichtige Becher, die über den Augen getragen werden, wobei die Vorderlinse 20 ein durchsichtiges Fenster von annehmbarer optischer Qualität ist und die Brille aus starrem oder beinahe starrem Material, wie Kunststoff, Gummi, Silikon, Latex und anderen derartigen Materialien gebildet ist. Die Peripherie 66 des Bechers 21 kann aus demselben Material bestehen und wird mittels des Riemen 64 umfassenden Haltesystems 60 oder durch einen Helm gegen das Gesicht gedrückt. Die Peripherie kann aus Gummi, Latex, Weichplastik oder anderen ähnlichen Materialien bestehen. Druck kann durch die Riemen 60 oder durch direktes Halten des Bechers an dem Kopf angelegt werden, oder durch Pressen der Hand gegen den Becher 1, der an einem Rahmen angebracht ist, welcher Teil des ophthalmologischen Tischs oder des ophthalmologischen Instruments sein kann, oder direkt an das Instrument selbst.

In einer anderen Ausführungsform sind der Becher 21 oder die Brille 40 oder Teile davon aus einem abbaubaren Material gefertigt.

In einer anderen Ausführungsform sind der Becher 21 oder die Brille 40 oder Teile davon aus einem nicht-abbaubaren Material gefertigt, das desinfiziert und mehr als einmal verwendet werden kann.

Es kann sich als klug erweisen, mehrfachen Gebrauch derselben Brille an verschiedenen Probanden zu vermeiden. Um sicherzustellen, dass es nicht zu einem Mehrfachgebrauch kommt, kann die Brille oder Teile davon aus einem Material geformt sein, das empfindlich gegenüber Desinfektionsmitteln oder gegenüber dem wiederholten Öffnen und Füllen oder Ablaufenlassen der Brille ist. Alternativ kann sie aus einem Material geformt sein, das mit der Zeit oder unter dem Einfluss von Chemikalien oder Desinfektionsmitteln abgebaut werden – alles zur Sicherstellung eines einmaligen Gebrauchs. Wenn andererseits der Wunsch besteht, dieselbe Brille wieder und wieder an demselben Probanden zu verwenden, sollte darauf geachtet werden, die Vorrichtung nicht aus derartigen abbaubaren Materialien herzustellen.

In vielen Fällen erfordern Fokusdifferenzen zwischen Probanden und die Verwendung eines unterschiedlichen optischen Systems 50, dass die Fokusanpassung ermöglicht wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass verschiedene Brillen verfügbar sind, jeweils mit einer anderen Leistung der Linse 20.

Alternativ können die Seiten des Bechers 21 aus halbstarrem Material gebildet werden, das etwas aufgeblasen oder eingezogen werden kann, wodurch Fokusänderungen entstehen, wenn sich der Abstand von der vorderen starren Linse bezüglich des Auges dementsprechend ändert. Sie können aus einer Gruppe von Materialien enthaltend Gummi, Latex, Silikon und Weichplastik gebildet sein.

In einer alternativen Ausführungsform können die Seiten des Bechers 21 Balg- (oder Akkordeon-) artig gefaltet sein, wodurch auch die Anpassung durch Druckveränderungen oder verschiedene Augentiefen zwischen Probanden gestattet wird. Der Innendruck kann durch eine externe Pumpe, wie einem weichen, sich füllenden Beutel 52 oder einem harten Gefäß 51, die so gestaltet sein können, dass sie eine Pumpe enthalten (siehe 6), variiert werden.

Noch weitere Ausführungsformmodelle umfassen feste Seiten des Bechers 21, die die Anpassung des Linsenabstands von dem Auge gestatten, indem an der Linse geschoben, sie gezogen oder sie ohne Leckage in oder aus den Seitenwänden gleitend geschoben wird. Die Drehung der Linse 20 zur Ausrichtung ihrer optischen Achsen kann durch Bewegung des Bechers 21 oder der gesamten Brille 40 gegen die Augen erzielt werden. Alternativ kann diese Anpassung in der Höhe, der Entfernung von der Nase, der Augentiefe und der Neigung der Linse 20 an einen Positioniermechanismus 28 verwiesen werden. Dieser Mechanismus oder Anpassungsabschnitt ermöglicht die gegenseitige Bewegung und Drehung zwischen der Linse 20 und dem Augenbecher 21 oder der Brille oder Maske 40. Dieser Mechanismus kann Stufen in drei Richtungen und zwei Winkeln enthalten, wie den auf dem Gebiet Ausgebildeten wohlbekannt ist.

Eine alternative Ausführungsform umfasst einen Kugel-Buchsen-Mechanismus, wobei die Kugel eine Perlenform für den Durchlass von Licht und zum Halten der Linse quer zum Lichtweg aufweist. Die Kugel mit der Linse darin kann gegenüber der übrigen Brille gedreht werden, bis ihre optische Achse mit den Augen nach Bedarf ausgerichtet ist. Die Bewegungsrichtung zur Seite kann auch durch zwei exzentrische Zylinder erzielt werden.

Eine alternative Ausführungsform ermöglicht die Anpassung des Abstands zwischen dem Auge und der Linse durch einen Mechanismus wie einer Schraube oder einem Kolben bezüglich des Rests der Brille.

Eine alternative Ausführungsform ermöglicht die Modifikation der Form oder Krümmung der Linse durch Anziehen eines Rings um einen Rand der Linse, wodurch der Fokus geändert wird. In diesem Fall ist die Linse ausreichend flexibel, um ihre Oberflächen zu verändern und die notwendigen Anpassungen zu erzielen.

Eine weitere Art der Fokusanpassung erfolgt durch Anpassung des Brechungsindexes durch Ändern der Füllsubstanz durch eine andere Substanz mit einem anderen Brechungsindex oder einer Mischung der Substanzen oder durch Ändern der Temperatur oder des Drucks der Substanz 22, um ihren Brechungsindex zu ändern, oder durch jedes Verfahren oder Kombination von Verfahren zur Änderung des Brechungsindexes.

Saugwirkung zur Verringerung des Innendrucks kann verwendet werden, um den Abstand zwischen der Linse und dem Auge zu verringern. Der Druck kann auch in Verbindung mit aufblasbaren Hohlräumen, die durch zusätzliche Membranen gebildet werden, variiert werden, die anstelle von oder parallel zu der Linse angeordnet sind, um die optische Gesamtleistung der Brille zu ändern, wie durch Treisman et al. in der US-Patentschrift Nr. 4,890,903, „SUSPENSION SYSTEM FOR A FLEXIBLE OPTICAL MEMBRANE", und Silver in US-Patentschrift Nr. 6,618,208, „VARIABLE FOCUS OPTICAL DEVICES", beschrieben.

Außerdem ist es möglich, einige oder alle positiven Anpassungen für einen bestimmten Probanden extern in einem optischen System durchzuführen, das das Licht von dem Auge sendet oder empfängt, wobei ein solches optisches System auch eine einfache Brille sein kann, aber auch eine viel kompliziertere Vorrichtung, wie beispielsweise (aber nicht darauf beschränkt) einen Laserscanner oder einer Schlitzlampe, Ophthalmoskop oder optischer Kohärenztomografievorrichtung. Die Anpassung kann in einem Teil oder allen der obigen Verfahren manuell oder mechanisch oder automatisiert sein.

Eine komplexere Anpassung erfolgt für Astigmatismus. Dieser kann außerhalb der Brille durch zylindrische Linsen oder komplexere Systeme korrigiert werden, wie einer Kombination zweier zylindrischer Linsen, wobei der Winkel zwischen ihnen auf den minimalen Fokuspunkt angepasst ist, wie den auf dem Gebiet Ausgebildeten bekannt ist. Alternativ können sie durch gerichteten Druck auf den Umfang der Linsen der Brille in spezifischen Ausrichtungen korrigiert werden. Hier ermöglicht die Flexibilität der Linse ihre Verzerrung auf die erforderliche Art. Dies kann wiederum manuell oder mechanisch und/oder automatisiert erfolgen.

Die einfachste Vorgehensweise für jede Anpassung ist durch Beobachten von auf der Retina oder in einem externen Bild fokussiertem Licht und seiner Verringerung auf eine kleinere Punktgröße. Das Ergebnis der Anpassung ist ein schärferes Bild, während ein verschwommeneres Bild die Anpassung in der falschen Richtung anzeigt. Es ist außerdem möglich, Licht von einer oder mehreren Quellen zu projizieren, wie beispielsweise Infrarot ausstrahlende Dioden, und ihre Reflexion von dem Auge mit der der Linse 20 auszurichten. Diese Ausrichtung kann visuell oder unter Verwendung einer Kamera oder anderer Sensoren erfolgen. Andere Vorgehensweisen können durch Wave-Front-Erfassung oder andere Mittel einschließlich subjektiver oder objektiver Reaktion von dem Probanden erfolgen. Dieser Rückkopplungsmechanismus kann manuell, automatisiert oder eine Kombination daraus sein.

Nach der Anpassung für Fokus und Astigmatismus wie oben beschrieben sind die anderen Hauptabweichungen des Auges sphärisch und chromatisch. Dies kann sich mit der Lage und dem Alter und anderen Parametern ändern. Darüber hinaus gibt es Abweichungen höherer Ordnung, die für verschiedene Probanden spezifischer sind.

Die Linse 20 kann durch Verwendung einer oder mehrerer verfügbarer computerisierter Linsendesignprogramme und durch Modifizieren der Formen der Oberfläche der Linsen, ihrer Anzahl und ihres Materials für minimale sphärische und chromatische Fehler optimiert werden. Auch die einfachsten sphärischen Oberflächen der Linse verbessern die sphärische Abweichung im Vergleich zum durchschnittlichen Auge signifikant.

Die Linse 20 kann ein optisches System sein, das Komponenten aus der Gruppe, umfassend Einfachlinse, Doppellinse, Dreifachlinse, Streulinse, Spiegel, Filter, Stopps oder auch kompliziertere Optik, enthält. Konische, asphärische Oberflächen oder solche, die auf andere Weise parametrisiert sind, auf der Außenseite, Innenseite oder beides können die Punktqualität über ein weiteres Sichtfeld sogar weiter verbessern. Für monochromatische Zwecke, wie beispielsweise für Laseroperation oder schmalbandiges Abbilden, können einige oder alle dieser Linsenoberflächen streuend sein. Streuende Oberflächen oder streuende Linsen ermöglichen auch die Reduktion von chromatischen Abweichungen in polychromatisches Abbilden.

Es muss während des Aufbaus und der Optimierung darauf geachtet werden, dass die Reflexionen von einer oder mehrerer der Oberfläche der Linse 20 minimiert werden. Dies liegt daran, dass es schwierig sein kann, sie von dem Licht, das von dem Augeninneren kommt, zu trennen. Geeignete Antireflexionsbeschichtung auf den Oberflächen kann das Problem ebenfalls lösen. Schwache Reflexionen von anderen Okularoberflächen, wie beispielsweise der Kornea und der kristallinen Linse (Purkinje Reflexionen) können auch als von der Retina zurückkehrendes Licht missverstanden werden. Diese Reflexionen können während des Linsenaufbau- und -optimierungsprozesses separiert oder blockiert, wie Fachleuten wohlbekannt ist.

Der Durchmesser der Linse 20 wird hauptsächlich durch zwei Parameter eingestellt: ihren Abstand von dem Fokus und den Durchmesser der Okulariris. Beim Fokussieren auf die Retina bewegen sich die Strahlen zu oder von der Retina im Wesentlichen auf geraden Linien zu der externen Linse und die optische Pupille ist die Okularpupille, die Iris des Auges. Jeder Linsendurchmesser, der diesen Lichtpegel nicht blockiert, wird annehmbar sein. Um die Maximalauflösung zu erzielen, wird die Iris normalerweise in ophthalmische Behandlung zu ihrer fast 8 mm betragenden Maximalöffnung erweitert. Der Lichtkegel von einem einzigen Retinapunkt kann für ein weiteres Blickfeld eines größeren Abschnitts der Retina erweitert werden.

Bei einem längeren optischen Weg zwischen der Brille und der Retina ist die chromatische Abweichung im Vergleich zu dem bloßen Auge stärker. Falls notwendig kann sie durch externe Optik korrigiert werden und nicht nur in der Brille. Streuoptik kann in das System eingebettet werden, um die Qualität des polychromen Bildes zu verbessern. Alternativ kann ein schmalbandiges Filter die chromatische Abweichung auf Kosten verlorener Intensität signifikant reduzieren. Der Extremfall ist ein Laserstrahl, bei dem der chromatische Fehler aufgrund der sehr engen Bandbreite überhaupt nicht stört.

4 ist eine in schematischer Darstellung verallgemeinerte Seitenansicht einer beispielhaften Brille in Übereinstimmung mit einer bevorzugen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Alle Abstände sind in Millimetern (mm) gegeben. Der Durchmesser des eintretenden Lichtstrahls ist auf 8 mm an der Pupillenposition beschränkt. Die Bikonvexlinse 20 ist aus dem gebräuchlichen Glas BK7 gefertigt und bei 17 mm von der Kornea 24 entfernt platziert, weiter weg als die meisten Wimpernpositionen. Ihr Durchmesser beträgt 22 mm und ihre Dicke 6 mm, so dass sie nur einige wenige Gramm wiegt, ein geringes Mehrgewicht für die Brille und die Füllsubstanz 22, bei der es sich in dieser beispielhaften Implementation um Wasser handelt. Die vordere Oberfläche von Linse 20 weist einen Krümmungsradius von 28,2 mm und eine konische Konstante von –1 auf und die zweite Oberfläche weist einen Krümmungsradius von –22,8 mm und eine konische Konstante von –0,39 auf. Dieser Aufbau minimiert die Längsabweichung an der Retina und der Maximalwellenfrontfehler ist ein Fünfzehntel einer Welle (bei 0,55 Mikrometer). Sehr ähnliche Ergebnisse können ohne Weiteres mit anderen Linsenmaterialien, wie Glas oder Kunststoff erzielt werden. Mit Polycarbonat (Brechungsindex 1,59) derselben Dicke von 6 mm ist der Weg in Wasser beispielsweise 24,6 mm; die vordere Fläche weist einen Krümmungsradius von 35,7 mm und eine konische Konstante von –1 auf, wobei die zweite Oberfläche eine Krümmung von –39,4 mm und eine konische Konstante von 1 aufweist. Die Wellenfrontmaximalabweichung beträgt 0,024 Wellen. Das Modell des Auges wurde von H.-L. Liou und N. A. Brennan, „Anatomically accurate, finite model eye for optical modelling", Journal of the Optical Society of America A Vol. 14, 1684–95, 1997 genommen. Ähnliche Ergebnisse werden mit anderen Modellen erzielt.

Die auf diese Weise erhaltene hohe Qualität des Retinabildes zeigt, dass die Kombination einer optischen Vorderfläche (im Gegensatz zu einer biologischen Kornea) kombinierten Parametern bereits ausreicht, um die Abweichungen des natürlichen perfekten Auges von dem Modell zu reduzieren. Wie aus 4 ersichtlich, geschieht die Hauptbrechung an der Vorderfläche mit Sekundärbrechungen an den beiden Fluidflächen. Dies reicht aus, um die sphärische Abweichung des bloßen perfekten Modellauges signifikant zu reduzieren. Höherratige Korneaabweichungen werden um einen Faktor von (1 – 1,37)/(1,34 – 1,37) = 12,3 reduziert, wobei das Verhältnis das der Änderung des Brechungsindex von der Luft zur Kornea verglichen mit der Änderung von Wasser zur Kornea ist. Dies ist so, als ob die üblichen Spitze-Tal-Fluktuationen in der Retinaoberfläche und des Tränenfilms von sechs Mikrometern zu einem halben Mikrometer abfallen. Die Variabilität des Tränenfilms wird nicht mehr wahrgenommen, was zu einem viel stabileren Fokuspunkt oder alternativ zu besserer Abbildung führt. Wenn das Wasser durch eine Substanz ersetzt wird, deren Brechungsindex noch näher an der der Kornea ist, werden die Abweichungen weiter verringert, bis sie bei exakter Indexübereinstimmung verschwinden.

In diesem Beispiel wurde eine Einfachlinse optimiert. Wie bei optischem Design üblich, weist eine Doppel- oder Dreifachlinse eine viel bessere Qualität auf. Das optische System 50 kann auch mehr Elemente aufweisen, mit Luft oder Fluid zwischen ihnen, wobei der Abstand konstant oder variabel ist, wie in den 5a5c gezeigt. Diese innere Anpassung kann für bessere Bildqualität erfolgen, aber auch zum feinen Fokussieren, zum Erhalten von flacheren oder tieferen Teilen des Auges oder für andere Ziele oder Designs, wie Fachleuten wohlbekannt ist. Durch Experimentieren mit einer gut aufgebauten, mit Luftzwischenräumen versehenen Doppellinse stellte sich heraus, dass die subjektive Bildqualität sich tatsächlich verbessert hatte.

Sowohl die Optimierung als auch die Verwendung der gefüllten Brille wird mit augenextern angeordneten Lichtquellen durchgeführt. Das Auge wird mit Quellen aus einer Gruppe beleuchtet, die natürliche Quellen, glühende Quellen, Quellen, die erwärmte Drähte verwenden, Lampen mit schmalen Leitungen, wie Sodium, Bogenlampen, Leuchtdioden und Superleuchtstoffdioden, Laser vielfältiger Art, und andere Quellen und deren Kombinationen umfasst. In allen Anwendungen und Verwendungen kann ein Teil des Lichts zurückgestreut werden, damit der Ophthalmologist, Forscher oder andere medizinische Mitarbeiter die Qualität des Lichts messen können. Somit enthalten sowohl die Optimierung als auch die Ausführungsformen diese und andere Lichtquellen, sei es gefiltert oder nicht. Bei dem Licht kann es sich um einen durchgehenden Strahl, einfach gepulste oder sich wiederholende Strahlen mit periodischen oder aperiodischen Intensitätsvariationen, variabler Wellenlänge, sich verändernder Polarisation oder Kombinationen handeln.

In einer weiteren Ausführungsform kommt das die Retina beleuchtende Licht nicht durch die Linse 20. In einer Option ist der die Linse 20 an die Brille 40 haltende Mechanismus transparent und dient als Fenster oder Lichtführung. Licht von einer Quelle, die sich wie oben beschrieben extern zu den Montagelementen 28 oder 30 in den 5a, 5b, 5c und 6 befindet, wird durchgelassen. Störende Reflexionen werden durch Trennung des Lichts in Lichtwege in und aus dem Auge vermieden, wie aus den 5a, 5b und 5c ersichtlich. Die Lichtleitung kann eine andere Einheit aus Montageelementen 28 oder 30 sein und kann sich in nahem Kontakt zu der Sklera befinden. In diesem Fall kommt zerstreute Beleuchtung von der Sklera in das gesamte Innere des Auges an. In den 5a und 5b tritt das Licht, von außen (5a) oder aus dem Inneren des Zylinders kommend (5b), durch um die Linse befindlichen Zylinder ein. In 5c tritt das Licht von dem Zentrum des Felds ein und kann seinen Ursprung innerhalb der Lichtführung haben, wie gezeigt, oder von außen, ähnlich 5a.

Die Erfassung des Lichts kann auch auf verschiedene Weisen erfolgen, von direkter Ansicht des von innerhalb der Brille zurückgegebenen Lichts, über Filmkameras, linearen und rechtwinklig gekoppelten Vorrichtungen (CCDs) und CMOS-Kameras, Anordnungen und einfachen Fotodioden, Avalanche-Foto-dioden und Photomultipliern. Die Aufnahme optischer und anderer Komponenten, wie Spiegeln, Linsen, Filtern, die auch Gitter oder Prismen enthalten, Fasern oder Lichtführungen, Strahlteiler und dergleichen zwischen die Quellen, Augen und Detektoren ist ebenfalls möglich. Derartige Detektoren können auch in der Okularmessgruppe von Vorrichtungen, zu der unter anderem Retinakameras und -scanner, Schlitzlampen, Okularmikroskopen, Scannlaser und Kohärenzsensoren gehören, eingefügt werden.

Eine Kombination anderer Quellen, wie akustischer, elektromagnetischer oder radiativer und ihrer Detektoren in Verbindung mit der Brille wird ebenfalls als eine Anwendung der Brille, wie in der vorliegenden Beschreibung offenbart, ausgelegt. Wie oben beschrieben, gibt es Brillen für akustische Messungen des Auges wie auch neuere Sondenverfahren, wie PET oder MRI, oder zur Verabreichung von Medikation oder therapeutischer Behandlung. Der Einschluss des hier beschriebenen Linsensystems ermöglicht das Sehen der Probanden wie auch das optische Untersuchen ihrer Augen, falls notwendig.

Es versteht sich, dass die Beschreibung der Ausführungsformen und beigefügten Zeichnungen, die hier dargelegt worden ist, lediglich einem besseren Verständnis der Erfindung dienen soll, ohne ihren durch die folgenden Ansprüche abgedeckten Umfang einzuschränken.

Es versteht sich außerdem, dass Fachleute nach dem Lesen der vorliegenden Beschreibung Anpassungen oder Änderungen an den beigefügten Figuren und den oben beschriebenen Ausführungsformen vornehmen könnte, welche noch im Umfang der folgenden Ansprüche liegen.

Zusammenfassung

Vorrichtung für die verbesserte Sicht in oder aus mindestens einem Auge eines Probanden. Die Vorrichtung umfasst ein umschließendes Gefäß zum Halten einer Substanz, deren Brechungsindex an den Brechungsindex der Kornea angepasst ist. Das Gefäß ist dazu ausgelegt, die Substanz an dem Gesicht um das Auge oder die Augen des Probanden abzudichten, wodurch das Fokussieren in oder aus dem Auge oder den Augen gestattet wird.


Anspruch[de]
Vorrichtung für die verbesserte Sicht in oder aus mindestens einem Auge eines Probanden, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:

mindestens ein umschließendes Gefäß zum Halten mindestens einer Linse vor mindestens einem Auge des Probanden und zum Halten einer Substanz, deren Brechungsindex an den Brechungsindex der Kornea angepasst ist,

wobei das Gefäß ausgelegt ist, um die Substanz an dem Gesicht um mindestens ein Auge des Probanden abzudichten,

wodurch das Fokussieren in oder aus dem mindestens einen Auge oder beiden Augen gestattet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, versehen mit mindestens einem Riemen zum Halten der Vorrichtung auf dem Gesicht des Probanden. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine umschließende Gefäß zwei Gefäße umfasst, wobei jedes Gefäß mit einer Linse versehen ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, die in einen Helm, der mit mindestens einem Halteriemen versehen ist, eingebettet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, versehen mit einem Adapter zum Anbringen der Vorrichtung an eine separate Vorrichtung. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die optischen Eigenschaften der Linse variabel sind. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner versehen mit mindestens einem externen optischen Element, das dazu ausgelegt ist, um vor der Vorrichtung platziert zu werden. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Linse aus einer Gruppe optischer Systeme, bestehend aus einer Einfachlinse, einer Doppellinse, einer Dreifachlinse, einer Streulinse, einer Linse mit variablem Index, einer zusammengesetzten Linse, einer flexiblen Linse, einer Linse mit Anti-Reflexions-Beschichtung, Spiegeln oder einer Kombination davon, ausgewählt ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, versehen mit einem Anpassungsmechanismus zum Ausrichten und Verschieben der mindestens einen Linse. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gefäß mindestens eine Öffnung darin aufweist, durch die die Substanz geändert oder modifiziert oder zugefügt oder entfernt werden kann. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner versehen mit mindestens einer transparenten Trennwand, um es dem Gefäß zu gestatten, Substanzen mit verschiedenen optischen Eigenschaften separat zu halten. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner versehen mit einer Lichtquelle zum Beleuchten des mindestens einen Auges. Vorrichtung nach Anspruch 1, versehen mit mindestens einem Wellenleiter zum Leiten von Licht in das mindestens eine Auge. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gefäß flexibel ist. Verfahren zum Verbessern der Sicht in oder aus mindestens einem Auge eines Probanden, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

Bereitstellen einer Vorrichtung, die mindestens ein umschließendes Gefäß zum Halten mindestens einer Linse vor mindestens einem Auge des Probanden umfasst;

Bereitstellen in dem Gefäß mindestens einer Substanz, deren Brechungsindex an den Brechungsindex der Kornea angepasst ist;

Abdichten des Gefäßes gegenüber dem Gesicht um das mindestens eine Auge der Person,

wodurch das Fokussieren in oder aus dem mindestens einen Auge oder beiden Augen gestattet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend das Festschnallen des Gefäßes an das Gesicht des Probanden. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend das Verschieben oder Neigen der mindestens einen Linse. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend das Platzieren einer oder mehrerer transparenter Substanzen separat in dem Gefäß. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Gefäß flexibel ist, und ferner umfassend das Ändern des Drucks in dem Gefäß, um mindestens eine optische Eigenschaft der Vorrichtung zu ändern. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Anpassen des Brechungsindexes der Substanz an den Brechungsindex der Kornea das teilweise oder vollständige Ersetzen oder Mischen der Substanz in dem Gefäß mit einer anderen Substanz anderer optischer Eigenschaften oder für Nähr- oder medizinische Zwecke umfasst. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die mindestens eine Linse flexibel ist, ferner umfassend das Anlegen von Druck an oder um die mindestens eine Linse, um ihre optischen Eigenschaften zu verändern. Verfahren nach Anspruch 15, das in Verbindung mit Okularmessungen oder -abbildungen verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 15, das in Verbindung mit Okularoperationen oder -verfahren verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend das Korrigieren weiterer Abweichungen unter Verwendung eines adaptiven optischen Systems, wobei das System mindestens eine Komponente ausgewählt aus einer Gruppe von Komponenten, bestehend aus einem Wellenfrontsensor, einem Wellenfrontmodulator und einer Servosteuerung, umfasst.






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