-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Bestimmung der Sehschärfe
eines Auges durch Analyse der Wellenfrontinformation des Auges,
insbesondere durch Analyse einer entsprechenden Point Spread Funktion
(PSF).
-
WO
02/30273 A1 betrifft die Bestimmung der okularen Brechung aus Wellenfrontaberrationsdaten, und
es wird eine optimale kundenspezifische Korrektur entworfen. Die
Wellenaberration des Auges wird durch Verwendung eines Detektors
wie eines Shack-Hartmann-Detektors gemessen. Aus der Aberration
wird ein Bildmaß berechnet,
und es werden die Aberrationen zweiter Ordnung bestimmt, die dieses
Maß optimieren.
Aus dieser Optimierung wird die Brechungskorrektur bestimmt, die
für das
Auge erforderlich ist. Das Bildmaß ist eines von mehreren Maßen, die
die Qualität
des Bildes auf der Retinaebene oder eine Vertretung für ein solches
Maß anzeigen. Die
erforderliche Brechungskorrektur kann verwendet werden, um eine
Linse herzustellen oder um eine Augenoperation zu steuern. Es betrifft
ferner fünf
unterschiedliche Maße
der Bildqualität,
d.h. Strehlverhältnis,
Entropie der Point Spread Funktion (PSF), Varianz der PSF, MTFa,
die als das Integral der Modulationstransferfunktion (MTF) innerhalb
des Bereichs diskriminierbarer Frequenzen von 0 bis 60 c/deg definiert
ist, und CSFa, die als das Integral der Kontrastempfindlichkeitsfunktion
(CSF) definiert ist, die als das Produkt der MTF und der neuralen
CSF erhalten werden kann. Es wird ferner auf die eingekreiste Energie
der PSF bezug genommen, die in eine kleine Fläche um die Spitze des Bildes
fällt.
Als Maß wird
die eingekreiste Energie erwähnt,
die als der Bruchteil des Lichts in der PSF innerhalb einer Fläche berechnet
wird, die der Airy-Scheibe entspricht. Dieses Dokument schweigt
darüber,
wie ein Wert für
die Sehschärfe
bereitgestellt werden soll.
-
WO
03/092485 A1 betrifft ein Maß des
Sehvermögens,
das als das Schärfemaß bezeichnet wird,
das die subjektive Schärfe
des Sehvermögens eines
Patienten anzeigt, indem sowohl die Wellenfrontaberration als auch
die Anwort der Retina auf das Bild berücksichtigt werden. Eine Retinabildqualitätsfunktion
wie die Point Spread Funktion wird durch eine neurale Qualitätsfunktion
gefaltet, und das Maximum der Faltung über der Retinaebene liefert
das Schärfemaß. Das Schärfemaß kann verwendet
werden, um eine Augenoperation oder die Herstellung einer Linse
zu steuern.
-
US 5,777,719 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Sehvermögens und
der Auflösung
von Retinabildern. Es betrifft insbesondere einen Hartmann-Shack-Wellenfrontsensor
zur Erfassung der Wellenfrontinformation eines Auges. Insbesondere
wird eine Punktquelle, die auf der Retina eines lebenden Auges durch
einen Laserstrahl erzeugt wird, von der Retina reflektiert und an
einem Mikrolinsenfeld eines Hartmann-Shack-Wellenfrontsensors empfangen,
so daß jede
der Mikrolinsen im Mikrolinsenfeld ein Luftbild (aerial image) der
Retinapunktquelle auf einer CCD-Kamera bildet, die benachbart an
das Mikrolinsenfeld angeordnet ist. Das Ausgangssignal aus der CCD-Kamera
wird durch einen Computer erfaßt,
der das Signal verarbeitet und ein Korrektursignal erzeugt, das
verwendet werden kann, um eine kompensierende optische oder Wellenfrontkompensationsvorrichtung
wie einen verformbaren Spiegel zu steuern. Es kann außerdem verwendet
werden, um eine Kontaktlinse oder Intraokularlinse anzufertigen, oder
eine chirurgische Prozedur zu leiten, um die Aberrationen des Auges
zu korrigieren. Um das Ergebnis der Korrektur der Aberrationen des
Auges zu zeigen, wird auf die Point Spread Funktion (PSF) bezug genommen,
die aus der Wellenaberration berechnet wird. Es wird gezeigt, daß nach der
Kompensation die PSF oder ein bestimmter Gegenstand eine Halbhöhenspitzenbreite
(FWHH) von 2,0 μm
aufweist, was nahe des Werts von 1,9 μm liegen sollte, der nur aus
der Beugung erwartet wird.
-
In
US 2004/0119942 A1 und
US
6,659,613 B2 werden Verfahren und Systeme zur Messung von lokalen
Streu- und Aberrationseigenschaften von optischen Medien beschrieben.
Es wird ein Hartmann-Shack-Kalibrierbild eines Meßsystems
erfaßt, um
eine erste Vielzahl von Point Spread Funktionen zu definieren. Es
wird ein Hartmann-Shack-Testbild des Mediums erfaßt, um eine
zweite Vielzahl von Point Spread Funktionen zu definieren. Es wird
eine Verschiebung zwischen dem Testbild und dem Kalibrierbild bestimmt.
Es wird eine Punktspreizung (Point Spread) jeder der zweiten Vielzahl
von Point Spread Funktionen gemessen, wobei jede der zweiten Vielzahl
von Point Spread Funktionen eine Komponente, die auf die optische
Aberration des Mediums zurückzuführen ist,
und eine Komponente umfaßt,
die auf Streuung zurückzuführen ist.
Die Komponente, die auf die optische Aberration zurückzuführen ist,
wird unter Verwendung der Verschiebung bestimmt. Die Komponente,
die auf die optische Aberration zu rückzuführen ist, wird entfaltet, um
die Komponente zu bestimmen, die auf Streuung zurückzuführen ist.
-
US 6,499,843 B1 betrifft
ein kundenspezifisches Sehkorrekturverfahren, das das Erhalten einer Wellenfrontaberrationsmessung
eines Auges eines Patienten und das Bereitstellen einer Anzeige
der Wellenfrontaberrationsmessung in der Form jeweils eines Bildes,
einer Computersimulation, einer graphischen Anzeige und einer mathematischen
Darstellung der Wellenfront umfaßt. Es wird insbesondere auf
die Analyse einer Point Spread Funktion zum Bestimmen eines Strehlverhältnisses
bezug genommen.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Bestimmung der Sehschärfe eines Auges durch Analyse
der Wellenfrontinformation des Auges bereitzustellen.
-
Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
-
Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
es insbesondere, die Sehschärfe
abhängig
vom Pupillendurchmesser und Gegenstandsabstand oder Akkommodationszustand
zu bestimmen.
-
Die
vorliegende Erfindung beruht auf einer Analyse der erfaßten Wellenfrontinformation
eines Auges insbesondere durch Analyse der Point Spread Funktion
des Auges. Die Point Spread Funktion ist das Bild, das das Auge
von einer Punktquelle bildet.
-
Die
Point Spread Funktion für
ein typisches Auge zeigt eine spezifische Intensitätsverteilung
für eine
entsprechende Pupillengröße. Wenn
sie in drei Dimensionen betrachtet wird, kann die Intensität über die
Fläche
mit einer bergigen Fläche
verglichen werden, die Hügel
und Täler
umfaßt.
Die Spitzen der Hügel
repräsentieren
die hohe Intensität,
wohingegen die Täler
Flächen
mit niedrigerer Intensität
repräsentieren.
-
Gemäß des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung wird eine Point Spread Funktion des Auges analysiert,
indem die Intensitäten
der Point Spread Funktion mit einem auswählbaren Intensitätspegel verglichen
werden. Die Teile der Point Spread Funktion, die eine Intensität aufweisen,
die größer als
der auswählbare
Intensitätspegel
ist, werden als relevanter Teil der PSF bestimmt. Der relevante
Teil repräsentiert
einen Querschnitt durch die Hügel
der Point Spread Funktion beim ausgewählten Intensitätspegel.
Wenn sie von oben betrachtet werden, bilden die Querschnitte durch
betreffende Hügel
in der Point Spread Funktion eine oder mehrere Flächen. Als
weiterer Schritt wird eine Ellipse gezeichnet, die die eine oder
mehreren Flächen
umschreibt, die durch die Querschnitte durch die Hügel gebildet
werden. Erfindungsgemäß repräsentiert
die resultierende Ellipse ein Bildqualitätsmaß.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird die Länge der langen Achse der Ellipse
als Bildqualitätsmaß genommen.
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die Beziehung zwischen der langen Achse und der
kurzen Achse der Ellipse als ein Bildqualitätsmaß genommen.
-
Vorzugsweise
muß die
eingeschlossene Fläche
der Ellipse ähnlich
zur Fläche
innerhalb der konvexen Hülle
um die relevanten Bereiche sein.
-
Eine
Art, sich eine konvexe Hülle
vorzustellen, ist es, ein elastisches Band um alle Punkte zu legen,
und es so fest es geht darum zu schlingen. Das resultierende Polygon
ist eine konvexe Hülle.
Eine formalere mathematische Definition ist wie folgt: Eine konvexe
Hülle ist
das kleinste konvexe Polygon, das alle Punkte enthält. Ein
Polygon ist dann und nur dann konvex, wenn für irgendwelche zwei Punkte
innerhalb des Polygons das Liniensegment zwischen diesen Punkten
innerhalb des Polygons liegt.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kann die lange Achse durch den längsten Abstand
im relevanten Teil der PSF ersetzt werden, und die kurze Achse kann
durch den Maximalabstand in die senkrechte Richtung zu dieser Achse
ersetzt werden.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird die eingeschlossene Fläche zwischen
den Begrenzungspunkten des relevanten Teils der PSF als ein Bildqualitätsmaß genommen.
-
Beste
Art und Weise der Anpassung der langen Achse und der kurzen Achse:
Es
wird eine monochromatische PSF für
Licht mit der Wellenlänge
550 nm verwendet.
-
Finde
den Mittelpunkt der oben beschriebenen relevanten Daten. Die Koordinaten
des Mittelpunkts sind der Mittelwert des Minimums und Maximums in
jede kartesischen Richtung. Als weiterer Schritt wird ein Kreis
um diesen Mittelpunkt gezeichnet, der den einen oder mehrere Bereiche
umschreibt, die durch die Querschnitte durch die Hügel gebildet
werden. Erfindungsgemäß repräsentiert
der Durchmesser dieses Kreises die lange Achse. Als weiterer Schritt
wird die Fläche
innerhalb der konvexen Hülle
um die relevanten Daten bestimmt. Die kurze Achse wird durch die
folgende Gleichung angenähert: kurze_Achse = lange_Achse·(Fläche_in_konvexer_Hülle/Fläche_in_Kreis (1)
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung werden die lange und die kurze Achse in die
Sehschärfe
des Auges transformiert. Zwei benachbarte kleine Gegenstände können durch
das Auge getrennt werden, wenn die Mittelpunkte ihrer Bilder auf
der Retina mindestens durch die Länge der langen Achse der Ellipse
getrennt sind. Der reziproke Winkel zwi schen diesen benachbarten Gegenständen ist
proportional zur Sehschärfe.
Die Beziehung zwischen der langen Achse und der kurzen Achse der
Ellipse wird genommen, um einen Korrekturfaktor für die Sehschärfe herzuleiten.
Die Sehschärfe
wird unter Verwendung der folgenden Gleichungen vorhergesagt: VA_vorhergesagt = d_VA1/(lange_Achse·Corr) (2) Corr = 0,5·(1 + kurze_Achse/lange_Achse) (3)
-
d_VA1
ist der theoretische Abstand der Mittelpunkte der Retinabilder von
zwei benachbarten Gegenständen,
die unter einem Winkel von 1 Minute betrachtet werden (Definition
für eine
Sehschärfe
von 1 oder 20/20). Der Wert von d_VA1 wird mit einem konstanten
Wert von 5 μm
angenähert. VA_vorhergesagt
ist die vorhergesagte Sehschärfe
in einem dezimalen Maßstab.
-
Der
Korrekturfaktor ist gleich 1, wenn die lange Achse gleich der kurzen
Achse ist (Kreisform der relevanten Fläche), und er konvergiert auf
0,5 für eine
vernachlässigbar
kleine kurze Achse. Dies steht in Einklang mit der Beobachtung,
daß eine
Unterkorrektur der Sphäre
von etwa –1
dpt verglichen mit einer Unterkorrektur des Zylinders von –1 dpt etwa
die doppelte Abnahme der Sehschärfe
bewirkt.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung werden die Verfahrensschritte mindestens einmal für dieselbe
Point Spread Funktion unter Verwendung eines anderen auswählbaren
Intensitätspegels
wiederholt, der vorzugsweise kleiner oder größer als der erste ausgewählte Intensitätspegel
ist. Wieder wird eine Ellipse bestimmt, die durch ihre Form und
Größe ein Bildqualitätsmaß repräsentiert, wobei
vorzugsweise die lange Achse und/oder die Beziehung zwischen der
langen und der kurzen Achse der Ellipse als ein Bildqualitätsmaß genommen wird.
Der auswählbare
Intensitätspegel
liegt vorzugsweise zwischen 40% und 80% des Maximums der Intensität der Point
Spread Funktion. Bevorzugter wird der auswählbare Intensitätswert aus
einem Bereich von 50% bis 70% der Maximalintensität entnommen. Am
bevorzugtesten beträgt
der auswählbare
Intensitätswert
60% der Maximalintensität.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren mindestens ein weiteres
Mal für
die Point Spread Funktion desselben Auges, jedoch für eine andere
Pupillengröße durchgeführt. Wieder
wird das Verfahren vorzugsweise mehr als einmal unter Verwendung
eines ausgewählten
Intensitätspegels durchgeführt.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren für Point Spread Funktionen desselben
Auges durchgeführt,
jedoch wird für
mindestens zwei unterschiedliche Akkommodationszustände die
Wellenfront mit unterschiedlichen sphärischen Additionen modifiziert.
Dies simuliert die Zyklen der Akkommodation und Relaxation, die
das Auge normalerweise ausführt,
um den Zustand der optimalen Sehschärfe zu finden. Außerdem werden
kleinere Gegenstandsabstände
durch Modifizieren des Brennpunkts simuliert. Wieder wird das Verfahren
vorzugsweise mehr als einmal unter Verwendung eines ausgewählten Intensitätspegels
durchgeführt.
-
Für einen
Bereich von Pupillendurchmessern, die unter üblichen Tageslichtbedingungen
erwartet werden können,
und einen Bereich von Akkommodationszuständen des Auges wird die Sehschärfe für dasselbe
Auge berechnet. Der höchste Wert
dieser Ergebnisse ist die vorhergesagte Sehschärfe, die mit der Sehschärfe verglichen
werden kann, die unter Verwendung von Testtafeln bestimmt wird.
Die Pupillengröße für Tageslichtbedingungen und
die mögliche
Akkommodation müssen
einzeln für
jedes Auge eingestellt werden.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird durch Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
weiter beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein
Diagramm, das eine typische Wellenfront eines Auges zeigt;
-
2 die
normierte PSF (auf der Retina des Auges), die von der in 1 gezeigten
Wellenfront herrührt;
-
3 ein
Diagramm, das Teile der in 2 gezeigten
PSF zeigt, die über
50% des Maximums der Intensität
liegen;
-
4 ein
Diagramm, das Teile der in 2 gezeigten
PSF zeigt, die über
60% des Maximums der Intensität
liegen;
-
5 ein
Diagramm, das Teile der in 2 gezeigten
PSF zeigt, die über
65% des Maximums der Intensität
liegen;
-
6 ein
Diagramm, das Teile der in 2 gezeigten
PSF zeigt, die über
75% des Maximums der Intensität
liegen;
-
7 ein
Diagramm, das Teile der in 2 gezeigten
PSF zeigt, die über
50% des Maximums der Intensität
liegen, wobei die konvexe Hülle
durch eine durchgezogene Linie gezeigt wird und der Kreis, der die
Teile der PSF umschreibt, durch eine gestrichelte Linie gezeigt
wird;
-
8 ein
Diagramm, das Teile der in 2 gezeigten
PSF zeigt, die über
50% des Maximums der Intensität
liegen, wobei eine Ellipse durch eine durchgezogene Linie gezeigt
wird, die an die Teile der PSF angepaßt ist;
-
9 ein
Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und
-
10 ein
Ablaufdiagramm zur Ausführung einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
-
Als
Beispiel stellt 1 eine typische Wellenfront
eines Auges dar. Diese Wellenfront wird für die Pupillenebene des Auges
gezeigt. Eine solche Wellenfront kann durch die Verwendung irgendeines bekannten
Wellenfrontsensors bestimmt werden, wie z.B. in den oben erläuterten
Dokumenten beschrieben. Im vorliegenden Fall wird die typische Wellenfront
der 1 beruhend auf einem am besten korrigierten Auge
bestimmt, wobei ein Excimerlaser-Augenchirurgiesystem für eine nicht-invasive
Umformung der Oberfläche
des Auges verwendet worden ist. Ein solches Excimerlaser-Augenchirurgiesystem wird
z.B. in WO 95/27453 A beschrieben.
-
Insbesondere
zeigt 1 die Wellenfront für die Pupillenebene des Auges
unter Bezugnahme auf drei Dimensionen eines kartesischen Koordinatensystems.
Die X-Achse und Y-Achse werden hier als 1 mm pro Einheit gezeigt,
wohingegen die Z-Achse als 1 μm
pro Einheit gezeigt wird. Die Wellenfront kann mit einer bergigen
Fläche
verglichen werden, die Hügel
und Täler
umfaßt.
-
2 zeigt
eine normierte Point Spread Funktion (PSF) auf der Retina des Auges,
die von der Wellenfront der 1 her rührt, die
durch eine bekannte Berechnung erhalten werden kann, wie z.B. in einem
der oben erläuterten
Dokumenten beschrieben.
-
2 zeigt
insbesondere ein zweidimensionales Diagramm, wobei die X-Achse und
die Y-Achse gezeigt werden. Die Einheiten der X-Achse und der Y-Achse
sind in μm
angegeben. Die Beschriftung der 2 bezieht
sich auf die relative Intensität,
die von 0,0 bis 1,0 reicht, die als ein entsprechender Graupegel
von hell bis dunkel dargestellt wird. Die normierte Point Spread
Funktion der 2 umfaßt Teile mit unterschiedlichen
relativen Intensitäten,
die durch den betreffenden Graupegel dargestellt werden. Wenn sie
in drei Dimensionen betrachtet wird, repräsentiert die relative Intensität über die
dargestellte Fläche eine
bergige Fläche,
die Hügel
und Täler
mit unterschiedlicher Höhe
aufweist. Die Spitzen der Hügel, die
in 2 als dunklere Bereiche gezeigt werden, repräsentieren
Teile mit hoher relativer Intensität. Andere Teile, insbesondere
die Täler,
weisen eine niedrigere Intensität
auf.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung werden Teile der Point Spread Funktion, die
eine Intensität
aufweisen, die größer als
der auswählbare
Intensitätspegel
ist, als relevanter Teil der PSF bestimmt. Der relevante Teil kann
als ein Querschnitt durch die Hügel
der Point Spread Funktion bei einem ausgewählten Intensitätspegel
betrachtet werden. Dieses Verfahren kann auch als eine Meeresspiegelbestimmung
bezeichnet werden.
-
In 3 entspricht
der ausgewählte
Intensitätspegel
50% des Maximums der Intensität.
Folglich werden jene Teile der in 2 gezeigten
Point Spread Funktion ausgewählt,
die eine Intensität
aufweisen, die größer als
50% des Maximums der Intensität
ist. Von oben besehen bilden die Querschnitte durch jeweilige Hügel in der
Point Spread Funktion mehrere getrennte Flächen. Insbesondere gibt es eine
getrennte größere Fläche bei
etwa der Koordinate –10 μm, –5 μm, zwei mittelgroße Flächen auf
der rechten Seite der größeren Fläche und
fünf kleine Flächen auf
der rechten Seite der mittelgroßen
Flächen
und über
den mittelgroßen
Flächen.
Alle Flächen
repräsentieren
den relevanten Teil der Point Spread Funktion, der zum Bestimmen
eines Bildqualitätsmaßes verwendet
wird, wie im folgenden erläutert
wird.
-
4 zeigt
die relevanten Teile, die einen Querschnitt durch die Hügel der
Point Spread Funktion der 2 repräsentieren,
und der ausgewählte Intensitätspegel
entspricht 60% des Maximums der Intensität. Hier werden eine größere Fläche, zwei
mittelgroße
Flächen
und eine kleine Fläche
gezeigt.
-
5 zeigt
den relevanten Teil, der einen Querschnitt durch die Hügel der
in 2 gezeigten Point Spread Funktion über dem
ausgewählten
Intensitätspegel
von 65% des Maximums der Intensität repräsentiert. Hier bleiben ein
größerer und
zwei mittelgroße
Teile übrig.
-
6 zeigt
den relevanten Teil, der einen Querschnitt durch die Hügel der
in 2 gezeigten Point Spread Funktion über dem
ausgewählten
Intensitätspegel
von 75% des Maximums der Intensität repräsentiert. Hier bleiben eine
mittelgroße
Fläche und
zwei kleinere Flächen übrig.
-
Wenn
die Teile der Point Spread Funktion verglichen werden, die in den 3, 4, 5 und 6 gezeigt
werden, dann wird deutlich, daß eine
kleinere Anzahl von Bereichen übrigbleibt und/oder
daß die
entsprechenden Bereiche kleiner werden, wenn der Wert des ausgewählten Intensitätspegels
erhöht
wird. Jeder der relevanten Teile, die in einer der 3-6 gezeigt
werden, kann zum Bestimmen eines Bildqualitätsmaßes verwendet werden, wie im
folgenden erläutert
wird.
-
7 zeigt ähnlich zu 3 die
Teile der Point Spread Funktion der 2, die über 50%
des Maximums der Intensität
liegen. Sie zeigt ferner einen Kreis, der als eine gestrichelte
Linie gezeichnet ist, der alle umschreibt, die die relevanten Teile
der Point Spread Funktion repräsentieren.
Gemäß dieser bevorzugten
Ausführungsform
wird zuerst wie folgt der Mittelpunkt des Kreises bestimmt. Es wird
der Minimalwert und der Maximalwert in jeder kartesischen Richtung,
d.h. längs
der X-Achse und
längs der Y-Achse
bestimmt. Dann wird der Mittelwert mit dem Minimal- und dem Maximalwert
längs der
X-Achse und der Mittelwert des Minimal- und des Maximalwerts längs der
Y-Achse bestimmt. Beide Mittelwerte repräsentieren die Koordinaten des Mittelpunkts
des Kreises. Bei einem weiteren Schritt wird ein Kreis um diesen
Mittelpunkt gezeichnet, so daß alle
Bereiche des relevanten Teils der Point Spread Funktion umschrieben
werden, wie gezeigt. Im Beispiel der 7 befindet
sich der Mittelpunkt etwa bei den Koordinaten 0, 0. Der Radius wird
durch die unterste linke Ecke der größeren Fläche bestimmt, die hierin gezeigt
wird.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine konvexe Hülle durch eine durchgezogene
Linie gezeigt. Die durchgezogene Linie verbindet alle Bereiche der relevanten
Teile durch gerade Linien, so daß alle Bereiche sich in der
Fläche
befinden, die durch die durchgezogene Linie umschrieben wird, wie
in 7 gezeigt. Bei einem weiteren Schritt wird die
Fläche
innerhalb der Hülle
bestimmt.
-
8 zeigt ähnlich zu 3 und 7 Teile der
in 2 gezeigten Point Spread Funktion, die über 50%
der Maximalintensität
liegen. Hierin wird eine Ellipse durch Verwendung der Fläche innerhalb der
Hülle und
des Kreises angepaßt,
der in 7 gezeigt wird. Insbesondere repräsentiert
gemäß dieser bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Durchmesser des Kreises, der in 7 gezeigt
wird, die lange Achse der Ellipse. Die Richtung der langen Achse
wird beruhend auf dem längsten
Abstand zwischen unterschiedlichen Bereichen der relevanten Teile
bestimmt. Diese kurze Achse wird durch die obenerwähnte Gleichung
(1) angenähert.
Folglich wird die Länge
der langen Achse, die dem Durchmesser des Kreises entspricht, als
ein Faktor genommen. Der andere Faktor wird erhalten, indem die
Fläche
innerhalb der Hülle
durch die Fläche
innerhalb des Kreises dividiert wird. Folglich entspricht die kurze
Achse einem vorbestimmten Anteil der langen Achse. Die lange Achse
und die kurze Achse (die in 8 nicht
gezeigt wird) werden zum Zeichnen der Ellipse in 8 verwendet.
-
Die
Ellipse, die in 8 gezeigt wird, repräsentiert
ein Sehschärfenmaß. Insbesondere
weist ein Patient, der ein Auge mit einer Wellenfront, wie in 1 gezeigt,
und eine PSF aufweist, wie in 8 gezeigt,
eine spezifische Sehschärfe
auf, die in die Richtung der kurzen Achse der Ellipse besser ist
und die in die Richtung der langen Achse der Ellipse schlechter
ist.
-
Wie
vorher erläutert,
wird die Sehschärfe
unter Verwendung der obigen Gleichung (2) vorhergesagt. Diese Gleichung
(2) berücksichtigt
den theoretischen Abstand der Mittelpunkte der Retinabilder zweier
benachbarter Gegenstände,
die unter einem Winkel von 1 Minute betrachtet werden. Dies ist
die bekannte Definition für
eine Sehschärfe
von 1,0 oder 20/20. Für
ein Durchschnittsauge wird der Wert von d_VA1 mit einem konstanten
Wert von 5 μm
angenähert.
Die vorhergesagte Sehschärfe VA_vorhergesagt
ist als ein dezimaler Maßstab
gegeben. Sie entspricht dem Produkt, wobei der erste Faktor die
Division von d_VA1 durch die Länge
der langen Achse ist und der andere Faktor ein Korrekturfaktor Corr
ist. Der Korrekturfaktor wird unter Verwendung der Gleichung (3)
aus der Beziehung zwischen der Länge
der kurzen Achse und der Länge der
langen Achse berechnet. Dieser Wert wird zu eins addiert. Die resultierende
Summe dividiert durch zwei entspricht dem Korrekturfaktor.
-
Die
vorliegende Erfindung ist besonders zur objektiven Bestimmung der
Sehschärfe
geeignet. Dieses objektive Sehschärfenmaß kann z.B. zur Bestimmung
der Sehschärfe
eines Auges eines Patienten vor einer Behandlung und nach einer
Behandlung verwendet werden, z.B. einer Behandlung zur Sehkorrektur
durch Verwendung eines Excimerlasersystems.
-
Das
Beispiel einer typischen Wellenfront, das unter Bezugnahme auf 1 beschrieben
wird, und der entsprechenden Point Spread Funktion, die in 2 gezeigt
wird, ist für
eine bestimmte Pupillengröße und einen
bestimmten Akkommodationszustand des Auges beispielhaft. Die Bestimmung
der Sehschärfe
kann mindestens einmal für
die Point Spread Funktion desselben Auges, jedoch mindestens für eine andere
Pupillengröße und/oder
für mindestens
einen anderen Akkommodationszustand des Auges wiederholt werden.
-
9 zeigt
ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Sie weist eine Vorrichtung 10 zur Messung eines Auges auf,
die Wellenfrontdaten liefert. Die Wellenfrontdaten werden zu einer
Berechnungs vorrichtung 20 wie einen Personalcomputer übertragen.
Die Berechnungsvorrichtung 20 führt die Berechnung beruhend
auf den Wellenfrontdaten durch und liefert ihre Ergebnisse an eine
Ausgabevorrichtung 30 wie einen Monitor.
-
10 zeigt
ein Ablaufdiagramm zur Ausführung
einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem ersten Schritt S1 werden Wellenfrontdaten eines Auges durch
Ausführen
einer Messung erhalten, wobei z.B. die Meßvorrichtung 10 der 9 verwendet
wird. In Schritt S2 wird ein spezifischer Pupillendurchmesser D
festgelegt. Dieser Pupillendurchmesser kann automatisch festgelegt
oder manuell durch einen Benutzer eingegeben werden. Ferner wird
der Wert S_add festgelegt. Diese Wellenfront wird addiert, um eine andere
Akkommodation des Auges und unterschiedliche Abstände des
Ziels zu simulieren.
-
In
einem weiteren Schritt S3 wird die Wellenfront beruhend auf den
Wellenfrontdaten, die im Schritt S1 erhalten werden, für den spezifischen
Pupillendurchmesser D numerisch aufgebaut, der im Schritt S2 festgelegt
wird. Im Schritt S4 wird die Summe der numerisch aufgebauten Wellenfront
und der Wellenfront, die die Sphäre
S_add repräsentiert,
bestimmt. Beruhend auf dieser Summe wird daraus im Schritt S5 eine
Point Spread Funktion PSF berechnet. Relevante Teile der Point Spread
Funktion werden im Schritt S6 ausgewählt, indem z.B. die Intensitäten der
Point Spread Funktion mit einem auswählbaren Intensitätspegel
der Intensität
verglichen werden und nur jene Teile der Point Spread Funktion ausgewählt werden,
die eine Intensität
aufweisen, die größer als
der auswählbare
Intensitätspegel
ist. Im Schritt S7 werden eine lange und eine kurze Achse an die
Fläche
angepaßt,
die die ausgewählten
Teile der Point Spread Funktion umschreibt. Danach wird im Schritt
S8 die vorhergesagte Sehschärfe
beruhend auf Informationen bezüglich
der langen und kurzen Achse berechnet, die im Schritt S7 bestimmt werden.
Diese berechnete Sehschärfe
bezieht sich auf den spezifischen Pupillendurchmesser D und die spezifische
Wellenfront entsprechend der im Schritt S4 berechneten Summe. Im
Schritt S10 wird eine Entscheidung getroffen, ob die Schritte S2
bis S9 für einen
ande ren Pupillendurchmesser D(m) und eine andere sphärische Addition
S_add(n) wiederholt werden. Folglich werden die Schritte S2 bis
S9 für
spezifische Werte D(1), D(2), D(3), ... D(m) und/oder S_add(1),
S_add(2), S_add(3), ... S_add(n) in einem gegebenen Bereich von
Pupillendurchmessern und sphärischen
Additionen automatisch wiederholt, wobei der gegebene Bereich automatisch
festgelegt oder manuell durch einen Benutzer eingegeben werden kann.
Wenn die Schritte S2 bis S9 nicht mehr wiederholt werden sollen,
kann die höchste
vorhergesagte Sehschärfe
im Schritt S11 ausgewählt
werden. Es ist außerdem
möglich,
nicht nur eine, sondern mehrere vorhergesagte Sehschärfen auszuwählen und
diese Ergebnisse zu einer Ausgabevorrichtung wie einen Monitor 30 zu übertragen.
-
Die
vorhergehende Offenbarung und Beschreibung der Erfindung sind für sie veranschaulichend
und erläuternd,
und es können
verschiedene Änderungen
insbesondere des Betriebsverfahrens vorgenommen werden, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen.