FR2865369A1

FR2865369A1 - DEVICE AND METHOD FOR COMPENSATING CORNEAL BIREFRINGENCE IN AN OPTICAL EXAMINATION OF EYE PARTS SITUATED OUTSIDE THE CORNEA, AND EYE EXAMINATION SYSTEM INCLUDING SUCH A DEVICE

Info

Publication number: FR2865369A1
Application number: FR0400579A
Authority: FR
Inventors: Francois Lacombe; Eric Gendron; Marie Glanc; David Lafaille
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite Pierre et Marie Curie; Universite Paris Diderot Paris 7; Mauna Kea Technologies SA; Observatoire de Paris
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite Pierre et Marie Curie; Universite Paris Diderot Paris 7; Mauna Kea Technologies SA; Observatoire de Paris
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2005-07-29
Also published as: WO2005079657A2; WO2005079657A3

Abstract

Dispositif pour compenser la biréfringence cornéenne dans un examen de parties de l'oeil situées au-delà de la cornée, comprenant des moyens retardateurs de phase différentiels selon deux axes perpendiculaires.Ce dispositif peut être réalisé sous la forme d'une superposition de deux prismes identiques montés tête bêche, et d'une lame à faces parallèles, ces deux prismes présentant des axes rapides qui sont parallèles entre eux et à l'arête desdits prismes et perpendiculaires à l'axe rapide de la lame.Device for compensating for corneal birefringence in an examination of parts of the eye located beyond the cornea, comprising differential phase-delaying means along two perpendicular axes. This device can be produced in the form of a superposition of two prisms identical mounted head to tail, and with a blade with parallel faces, these two prisms having rapid axes which are parallel to each other and to the edge of said prisms and perpendicular to the rapid axis of the blade.

Description

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Dispositif et procédé pour compenser la biréfringence cornéenne dans un examen optique de parties de l'oeil situées au-delà de la cornée, et système d'examen de l'oeil incluant un tel dispositif La présente invention concerne un dispositif pour compenser la biréfringence cornéenne dans un examen optique de parties de l'oeil situées au-delà de la cornée. Elle vise également un procédé de compensation mis en oeuvre dans ce dispositif, ainsi qu'un système d'examen de l'oeil incluant un tel dispositif. A device and method for compensating corneal birefringence in an optical examination of parts of the eye beyond the cornea, and an eye examination system including such a device The present invention relates to a device for compensating for corneal birefringence in an optical examination of parts of the eye beyond the cornea. It also relates to a compensation method implemented in this device, as well as an eye examination system including such a device.

L'examen in vivo de la rétine peut se heurter au problème soulevé par la 10 biréfringence des milieux oculaires: cornée, rétine. Sont concernées toutes les mesures en lumière polarisée ainsi que toutes les techniques interférométriques, telles que la tomographie optique cohérente (OCT). The in vivo examination of the retina may come up against the problem raised by the birefringence of the ocular media: cornea, retina. This concerns all polarized light measurements as well as all interferometric techniques, such as coherent optical tomography (OCT).

Il a été montré que la biréfringence du cristallin est négligeable, mais il n'en est pas de même pour celle de la cornée qui est importante. Il est connu depuis longtemps que la biréfringence de la cornée représente à elle seule plus de 80% de la biréfringence totale de l'oeil. Son caractère linéaire, à savoir l'existence d'un axe lent et d'un axe rapide, perpendiculaires à l'axe optique, avec un retard de phase entre axes pouvant aller jusqu'à 80 degrés, soit presque un quart de longueur d'onde, a été mis en évidence et publié par Hunter et al. dans l'article Mathematical modeling of retinal birefringence scanning J.Opt.Soc Am. 1999, Vol 16, No9, et par Klein et al. dans l'article Birefringence of the human foveal area assessed in vivo with Mueller-matrix ellipsometry J.Opt.Soc Am. 1988, January, Vol 5, No 1. De plus, l'orientation de cette biréfringence est variable d'un sujet à l'autre, typiquement de -10 à 40 , en référence à la première publication précitée. It has been shown that the birefringence of the lens is negligible, but it is not the same for that of the cornea which is important. It has long been known that the birefringence of the cornea alone accounts for more than 80% of the total birefringence of the eye. Its linear character, namely the existence of a slow axis and a fast axis, perpendicular to the optical axis, with a phase delay between axes of up to 80 degrees, or almost a quarter of a length. wave, has been highlighted and published by Hunter et al. in Mathematical modeling of retinal birefringence scanning J.Opt.Soc Am. 1999, Vol 16, No9, and Klein et al. in the article Birefringence of the human foveal area assessed in vivo with Mueller-matrix ellipsometry J.Opt.Soc Am. 1988, January, Vol 5, No. 1. In addition, the orientation of this birefringence is variable of a subject to the other, typically from -10 to 40, with reference to the first aforementioned publication.

Une conséquence importante de cette propriété est que toute mesure qui voudrait tirer parti de la lumière renvoyée par un oeil, à des fins d'imagerie ou d'aberrométrie par exemple avec un éclairage incident en lumière polarisée, parce qu'issue d'un laser ou injectée via une optique polarisante telle que des lames ou un cube séparateur, sera affectée par le changement d'état de polarisation occasionné par le double passage dans l'oeil. Par ailleurs, toute mesure de type interférométrique, en lumière polarisée ou non, voit immédiatement son contraste diminué. An important consequence of this property is that any measure that would take advantage of the light returned by an eye, for imaging or aberrometry purposes for example with incident lighting in polarized light, because of a laser or injected via a polarizing optics such as blades or a splitter cube, will be affected by the change of polarization state caused by the double passage in the eye. Moreover, any measurement of the interferometric type, in polarized light or not, immediately sees its contrast decreased.

De nombreuses publications font état de la forte dépendance de l'intensité du signal retourné par l'oeil vis-à-vis de l'état de polarisation de la lumière incidente. Ce - 2 - phénomène a souvent été interprété à tort comme une dépolarisation de la lumière à la traversée des milieux oculaires. Les faits observés sont illustrés sur la figure 1 représentant la variation de la perte de signal occasionnées par la biréfringence de l'oeil pour des retards croissants de 0 à 75 et des azimuts variant de 0 à 90 , en lumière polarisée linéairement (traits discontinus) et en lumière polarisée circulairement (traits continus). En polarisation linéaire, la perte dépend de l'azimut. En polarisation circulaire, la polarisation n'en dépend pas. A son minimum, le signal restant vaut S=(l +cos(2.retard))/2 On peut ainsi perdre jusqu'à 90% du flux en éclairage polarisé circulairement ou bien quand la polarisation est linéaire mais que l'azimut de l'oeil n'est pas aligné avec les polariseurs d'entrée et de sortie. En réalité, la lumière retournée par l'oeil est toujours polarisée, mais son état de polarisation a changé. Dans le cas le plus général d'une polarisation incidente linéaire, la polarisation émergente est elliptique. Il en est de même pour une polarisation incidente circulaire. Many publications report the strong dependence of the intensity of the signal returned by the eye vis-à-vis the state of polarization of the incident light. This phenomenon has often been misinterpreted as a depolarization of light at the crossing of the ocular media. The observed facts are illustrated in FIG. 1 representing the variation of the loss of signal caused by the birefringence of the eye for increasing delays from 0 to 75 and azimuths ranging from 0 to 90, in linearly polarized light (discontinuous lines). and in circularly polarized light (continuous lines). In linear polarization, the loss depends on the azimuth. In circular polarization, the polarization does not depend on it. At its minimum, the remaining signal is equal to S = (l + cos (2.retard)) / 2 It is thus possible to lose up to 90% of the flux in circularly polarized lighting or when the polarization is linear but the azimuth of the eye is not aligned with the input and output polarizers. In reality, the light returned by the eye is still polarized, but its polarization state has changed. In the most general case of a linear incident polarization, the emerging polarization is elliptical. It is the same for a circular incident polarization.

La représentation sur une sphère de Poincaré, telle que divulguée dans la première publication précitée, permet de visualiser ce résultat, comme l'illustre la figure 2. L'oeil est assimilable à une lame linéairement biréfringente. Son vecteur propre E est situé sur l'équateur de la sphère. L'azimut de ce vecteur est par définition égal au double de l'angle qui sépare l'axe rapide de la lame équivalente avec une direction arbitraire de référence. Pour une polarisation P; incidente quelconque, la polarisation émergente Pe se déduit par rotation du vecteur état de polarisation (ou vecteur de Stokes) autour de la direction de E d'un angle égal au retard de la lame équivalente. Pour un oeil, ce retard peut atteindre 80 degrés. L'azimut du vecteur propre, égal au double de l'angle entre k'axe rapide et une direction de référence, est également très variable. Une polarisation incidente différente de E peut donner lieu à une polarisation émergente fortement excentrique, à savoir loin de l'équateur. Pour un azimut de 90 , soit un angle de 45 entre l'axe rapide et la direction de référence, par exemple, une polarisation incidente linéaire conduit pratiquement à une polarisation émergente circulaire, et réciproquement. The representation on a sphere of Poincaré, as disclosed in the first publication mentioned above, makes it possible to visualize this result, as illustrated in FIG. 2. The eye can be likened to a linearly birefringent plate. Its eigenvector E is located on the equator of the sphere. The azimuth of this vector is by definition equal to twice the angle which separates the fast axis from the equivalent plate with an arbitrary reference direction. For a polarization P; any incident, the emerging polarization Pe is deduced by rotation of the vector polarization state (or Stokes vector) around the direction of E by an angle equal to the delay of the equivalent blade. For one eye, this delay can reach 80 degrees. The azimuth of the eigenvector, equal to twice the angle between fast k'ax and a reference direction, is also very variable. An incident polarization different from E can give rise to a strongly eccentric emergent polarization, ie far from the equator. For an azimuth of 90, an angle of 45 between the fast axis and the reference direction, for example, a linear incident polarization leads practically to a circular emergent polarization, and vice versa.

Après réflexion sur la rétine, la lumière repasse dans la cornée et y subit de nouveau les effets de la biréfringence. Comme les coordonnées d'un vecteur de Stokes sont directement reliées aux composantes du champ électrique su les axes de référence, il en résulte que l'amplitude et la phase disponibles dans une direction donnée sont complètement affectées par le double passage dans l'oeil. Ainsi l'énergie prélevée après - 3 - un analyseur, ou l'amplitude des interférences avec un faisceau de référence non affecté par la même biréfringence, vont fortement dépendre de l'orientation du vecteur propre de l'oeil, donc du sujet. After reflection on the retina, the light returns to the cornea and undergoes again the effects of birefringence. Since the coordinates of a Stokes vector are directly related to the components of the electric field on the reference axes, it follows that the amplitude and the phase available in a given direction are completely affected by the double passage in the eye. Thus the energy taken after an analyzer, or the amplitude of the interference with a reference beam not affected by the same birefringence, will strongly depend on the orientation of the eigenvector of the eye, and therefore of the subject.

Ainsi, du fait de la biréfringence de l'oeil, une polarisation incidente n'est pas conservée après double passage dans le système Cornée+ Cristallin+Rétine. Lors d'une mesure qui s'appuierait sur une telle conservation, par exemple une mesure interférométrique telle que la tomographie optique cohérente (OCT) entre un faisceau ayant réalisé un double passage dans l'oeil et un faisceau de référence extérieur, on observe une perte éventuellement forte du signal. Thus, because of the birefringence of the eye, an incident polarization is not preserved after double passage in the Cornea + Crystalline + Retina system. In a measurement that relies on such a conservation, for example an interferometric measurement such as coherent optical tomography (OCT) between a beam having made a double passage in the eye and an external reference beam, we observe a possibly strong loss of the signal.

Une solution au cas particulier d'une mesure en lumière polarisée linéairement consiste à introduire une lame demi-onde juste devant l'oeil, orientée de telle sorte que la polarisation de travail bascule à l'aller vers la direction d'une ligne neutre et au retour revienne dans la direction incidente. Cette solution ne saurait s'appliquer à un cas général de polarisation quelconque, ou de non polarisation. A solution to the particular case of a measurement in linearly polarized light is to introduce a half-wave plate right in front of the eye, oriented so that the working polarization switches to go towards the direction of a neutral line and on the return return in the incident direction. This solution can not apply to a general case of any polarization, or non-polarization.

Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif pour compenser la biréfringence de la cornée dans un examen de parties de l'oeil situées au-delà de la cornée, dans le cas d'une polarisation quelconque ou de non polarisation. The object of the invention is to remedy this drawback by proposing a device to compensate for the birefringence of the cornea in an examination of parts of the eye located beyond the cornea, in the case of any polarization or non polarization.

Cet objectif est atteint avec un dispositif pour compenser la biréfringence cornéenne, comprenant des moyens retardateurs de phase différentiels selon deux axes perpendiculaires. This objective is achieved with a device for compensating corneal birefringence, comprising differential phase-delay means along two perpendicular axes.

Le dispositif de compensation selon l'invention peut en outre comprendre des moyens pour aligner les moyens retardateurs différentiels avec les axes lents et rapides de la cornée, ladite cornée étant assimilée à une lame biréfringente uniaxe taillée perpendiculairement à son axe optique propre. The compensation device according to the invention may further comprise means for aligning the differential retarding means with the slow and fast axes of the cornea, said cornea being likened to a uniaxial birefringent plate cut perpendicularly to its own optical axis.

Il peut aussi avantageusement comprendre en outre des moyens pour ajuster le retard procuré par les moyens retardateurs différentiels de façon à compenser l'effet biréfringent de la cornée, une fois l'alignement des moyens retardateurs différentiels réalisé. It may also advantageously comprise means for adjusting the delay provided by the differential delay means so as to compensate for the birefringent effect of the cornea, once the alignment of the differential retardation means has been achieved.

Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, ce dispositif 30 compensateur comprend une superposition de deux prismes identiques montés tête bêche, et d'une lame à faces parallèles. Ces trois éléments sont montés de sorte que les axes rapides des deux prismes soient parallèles entre eux et à l'arête des prismes, mais perpendiculaires à l'axe rapide de la lame. - 4 - In a particular embodiment of the invention, this compensating device comprises a superposition of two identical prisms mounted head-to-tail, and a blade with parallel faces. These three elements are mounted so that the fast axes of the two prisms are parallel to each other and to the edge of the prisms, but perpendicular to the fast axis of the blade. - 4 -

Ainsi, la compensation d'une polarisation circulaire peut être obtenue par l'insertion d'une lame de même biréfringence que la cornée, en simple passage, mais dont les axes sont perpendiculaires à ceux de la cornée. Ceci est équivalent à une lame alignée avec la cornée mais de déphasage opposé. Cette lame rend le couple lame+cornée non biréfringent, donc invariant pour n'importe quelle polarisation incidente. Thus, the compensation of a circular polarization can be obtained by the insertion of a blade of the same birefringence as the cornea, in simple passage, but whose axes are perpendicular to those of the cornea. This is equivalent to a blade aligned with the cornea but of opposite phase shift. This blade makes the blade + cornea couple non-birefringent, therefore invariant for any incident polarization.

Pour prendre en compte le caractère variable de la biréfringence, en orientation et en déphasage, d'un sujet à l'autre, la lame peut être soit choisie dans un jeu de lames de retard réalisant un ensemble discret de l'intervalle [0 , 180 ], par pas convenable, soit To take into account the variable character of the birefringence, in orientation and in phase shift, from one subject to another, the slide can be either chosen from a set of delay blades producing a discrete set of the interval [0, 180], by suitable step, either

ajustable.adjustable.

Dans les deux cas, son orientation doit être ajustée en fonction du sujet. Le double ajustement (retard+orientation) peut faire l'objet d'une mesure indépendante, sur un instrument dédié, ou par recherche du maximum de signal, en fonction des retards et des orientations possibles. In both cases, its orientation must be adjusted according to the subject. The double adjustment (delay + orientation) can be measured independently, on a dedicated instrument, or by searching for the maximum signal, depending on the delays and possible orientations.

Un tel compensateur ajustable peut être réalisé sous la forme d'un compensateur dit de Babinet-Soleil connu dans l'état de la technique. Such an adjustable compensator can be made in the form of a so-called Babinet-Soleil compensator known in the state of the art.

Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un système d'examen de l'oeil par tomographie in vivo, comprenant: - un interféromètre de Michelson, réalisant un montage de tomographie optique 20 cohérente (OCT) plein champ, - des moyens d'optique adaptative, disposés entre l'interféromètre et un oeil à examiner, réalisant la correction des fronts d'onde en provenance de l'oeil mais aussi à destination de l'oeil, et des moyens de détection, disposé en aval de l'interféromètre, permettant sans modulation ni détection synchrone, de réaliser la mesure interférométrique OCT, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif pour compenser la biréfringence de la cornée, comprenant une superposition de deux prismes identiques montés tête bêche, et d'une lame à faces parallèles. According to another aspect of the invention, there is provided an in vivo tomography eye examination system, comprising: - a Michelson interferometer, performing a full-field coherent optical tomography (OCT) assembly, - adaptive optics means, arranged between the interferometer and an eye to be examined, performing the correction of the wave fronts coming from the eye but also to the eye, and detection means disposed downstream of the eye; the interferometer, allowing without modulation or synchronous detection, to perform the interferometric measurement OCT, characterized in that it further comprises a device for compensating the birefringence of the cornea, comprising a superposition of two identical prisms mounted head to tail, and a blade with parallel faces.

Le système d'examen selon l'invention peut en outre comprendre un dispositif 30 pour mesurer le contraste dans un interféromètre de Michelson en plein champ, ce dispositif comprenant des moyens pour dévier deux polarisations perpendiculaires entrantes dans deux directions émergentes différentes. - 5 - The examination system according to the invention may further comprise a device 30 for measuring the contrast in a Michelson interferometer in the open field, this device comprising means for deflecting two perpendicular polarizations entering in two different emergent directions. - 5 -

Il peut en outre avantageusement comprendre un dispositif de visée comprenant au moins une cible mobile présentant une forme et une trajectoire programmable, cette au moins une cible étant affichée sur un écran approprié, visible des deux yeux, pendant la durée de l'examen. It may further advantageously comprise a sighting device comprising at least one moving target having a shape and a programmable trajectory, this at least one target being displayed on an appropriate screen, visible from both eyes, during the examination period.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente des courbes d'évolution de la perte de signal occasionnée par la biréfringence de l'oeil, illustrant l'état des connaissances dans ce domaine; 10 - la figure 2 représente la biréfringence cornéenne dans la sphère de Poincaré ; - la figure 3 illustre le principe d'un compensateur de Babinet-Soleil mis en oeuvre dans un dispositif compensateur selon l'invention; - la figure 4 illustre des configurations relatives du compensateur et de l'oeil dans le cadre du procédé de compensation selon l'invention; et - la figure 5 illustre schématiquement un exemple pratique de réalisation d'un système de tomographie in vivo intégrant un dispositif compensateur de biréfringence selon l'invention. Other advantages and characteristics of the invention will appear on examining the detailed description of an embodiment which is in no way limitative, and the attached drawings in which: FIG. 1 represents curves of evolution of the loss signal caused by the birefringence of the eye, illustrating the state of knowledge in this field; Figure 2 shows the corneal birefringence in the Poincaré sphere; FIG. 3 illustrates the principle of a Babinet-Soleil compensator implemented in a compensator device according to the invention; FIG. 4 illustrates relative configurations of the compensator and the eye in the context of the compensation method according to the invention; and FIG. 5 schematically illustrates a practical example of embodiment of an in vivo tomography system incorporating a birefringence compensating device according to the invention.

On va tout d'abord décrire, en référence à la figure 3, le principe d'un compensateur de Babinet-Soleil comprenant une superposition de deux prismes A, B disposés tête-bêche et d'une lame à faces parallèles C. Lorsqu'on fait glisser le prisme A par rapport au prisme B, perpendiculairement à leur arête, l'épaisseur hAB de l'ensemble A+B varie. Le changement d'épaisseur optique correspondant est plus grand sur l'axe lent (indice nl grand) que sur l'axe rapide (indice n2 petit). L'épaisseur optique totale s'écrit: h1=hAB.nl+hh.n2 h2=hAB.n2+hc.n1 La différence est: h 1-h2=(hAB-hc). (n 1-n2) Selon la position relative des deux prismes, l'ensemble a un effet retardant 30 variable. La différence d'épaisseur optique est indépendante de la portion de compensateur choisie ou de l'ouverture. On peut donc prévoir un tel compensateur placé dans un plan pupille du montage, par exemple au plus près de la pupille de l'oeil. - 6 - Firstly, with reference to FIG. 3, the principle of a Babinet-Sun compensator comprising a superposition of two prisms A, B arranged head to tail and a blade with parallel faces C is described first. the prism A is slid with respect to the prism B, perpendicularly to their edge, the thickness hAB of the set A + B varies. The corresponding optical thickness change is greater on the slow axis (index nl large) than on the fast axis (index n2 small). The total optical thickness is: h1 = hAB.nl + hh.n2 h2 = hAB.n2 + hc.n1 The difference is: h 1-h2 = (hAB-hc). (n 1-n 2) Depending on the relative position of the two prisms, the set has a variable retarding effect. The optical thickness difference is independent of the selected compensator portion or aperture. We can therefore provide such a compensator placed in a pupil plane of the assembly, for example closer to the pupil of the eye. - 6 -

Pour compenser l'effet biréfringent de l'oeil, un compensateur de BabinetSoleil est placé devant l'oeil, en référence à la figure 4, de sorte que: - ses axes soient ajustés pour être parallèles à ceux de l'oeil, - son retard soit opposé à celui de l'oeil, en simple passage. To compensate for the birefringent effect of the eye, a compensator BabinetSoleil is placed in front of the eye, with reference to Figure 4, so that: - its axes are adjusted to be parallel to those of the eye, - its delay is opposite to that of the eye, in simple passage.

Ainsi l'ensemble compensateur+oeil est globalement assimilable à un milieu isotrope. Il n'affecte donc pas, dans un passage aller ou aller et retour, l'état de polarisation de la lumière. En effet, si on considère une polarisation incidente linéaire orientée de manière quelconque, celle- ci se projette sur les deux axes du dispositif compensateur en deux composantes pl, p2 dont les amplitudes se déduisent de l'angle entre la direction de polarisation incidente et l'axe rapide (par exemple) du dispositif compensateur. A l'entrée du compensateur, ces projections sont en phase. A la sortie, elles ne le sont plus: la polarisation émergente est elliptique, dans le cas général. A la traversée de l'oeil, les composantes pl, p2 rencontrent un milieu où leur déphasage relatif va justement compenser leur retard à l'entrée à l'oeil. Thus the compensator + eye assembly is globally comparable to an isotropic medium. It does not affect, in a passage to go or back and forth, the state of polarization of light. Indeed, if we consider a linear polarization biased in any way, it is projected on the two axes of the compensating device into two components p1, p2 whose amplitudes are deduced from the angle between the direction of incident polarization and the fast axis (for example) of the compensating device. At the entrance of the compensator, these projections are in phase. At the exit, they are no longer: the emergent polarization is elliptic, in the general case. At the crossing of the eye, the components pl, p2 meet a medium in which their relative phase shift will compensate for their delay in entering the eye.

En sortie du segment antérieur de l'oeil, à savoir à l'arrivée sur la rétine, elles sont de nouveau en phase, donc la polarisation est de nouveau linéaire et parallèle à la polarisation incidente de départ. On peut effectuer le même raisonnement au retour, et avec n'importe quelle polarisation initiale, linéaire ou circulaire. Ce raisonnement s'appuie sur une très faible biréfringence de la rétine, ce qui est vérifié par un certain nombre de publication dont l'article de Hunter et al. Automated detection of foveal fixation by use of retinal birefringence scanning Applied Optics, 1999, March 1, Vol 38, No 7, qui soulignent toutefois que cette birefringence n'est pas nulle. En conclusion, la polarisation incidente est conservée. At the exit of the anterior segment of the eye, namely on arrival on the retina, they are again in phase, so the polarization is again linear and parallel to the initial incident polarization. One can do the same reasoning on the return, and with any initial polarization, linear or circular. This reasoning is based on a very weak birefringence of the retina, which is verified by a number of publications including the article by Hunter et al. However, they emphasize that this birefringence is not nil. However, it is important to note that this birefringence is not null. In conclusion, the incident polarization is conserved.

Pour ajuster l'orientation du dispositif compensateur selon l'invention, une 25 mesure photométrique de la lumière renvoyée par l'oeil après double passage dans un polariseur unique peut être mise en oeuvre. La direction du polariseur qui maximise le flux en retour est celle du vecteur propre de l'oeil. In order to adjust the orientation of the compensator device according to the invention, a photometric measurement of the light reflected by the eye after double pass through a single polarizer can be implemented. The direction of the polarizer that maximizes the return flow is that of the eigenvector of the eye.

Après avoir ajouté le compensateur monté dans cette même orientation, le polariseur est tourné de 45 . L'épaisseur du compensateur qui maximise alors le flux 30 retourné après double passage dans l'ensemble polariseurcompensateur-oeil est bien celle qui rend l'ensemble compensateur-oeil isotrope. After adding the compensator mounted in this same orientation, the polarizer is rotated 45. The thickness of the compensator which then maximizes the flux returned after double passage in the polarizer-compensator-eye assembly is that which makes the compensation-eye assembly isotropic.

On va maintenant décrire, en référence à la figure 5, un exemple pratique de réalisation d'un système de tomographie in vivo selon l'invention intégrant un dispositif - 7 - de mesure de contraste interférométrique. Ce système comprend un interféromètre, de type Michelson plein champ, comportant un bras de mesure prévu pour illuminer l'oeil et collecter la lumière renvoyée, et un bras de référence prévu pour illuminer un miroir mobile permettant l'exploration en profondeur du tissu rétinien. A practical example of embodiment of an in vivo tomography system according to the invention incorporating an interferometric contrast measuring device will now be described with reference to FIG. This system comprises a field Michelson type interferometer, comprising a measuring arm intended to illuminate the eye and collect the returned light, and a reference arm intended to illuminate a mobile mirror for deep exploration of the retinal tissue.

L'interféromètre est utilisé en lumière polarisée de façon rectiligne et perpendiculaire dans les deux bras. La source de lumière S est une diode à faible longueur de cohérence temporelle (par exemple, 12 m), dont le spectre est centré sur 780 nm. Elle confère par principe au système de tomographie in vivo une résolution axiale égale à la moitié de la longueur de cohérence divisée par l'indice de réfraction du milieu. The interferometer is used in rectilinear and perpendicularly polarized light in both arms. The light source S is a diode with a short temporal coherence length (for example, 12 m), whose spectrum is centered on 780 nm. It gives in principle to the in vivo tomography system an axial resolution equal to half the coherence length divided by the refractive index of the medium.

Cette source de lumière S peut être pulsée. Dans ce cas, elle est alors synchronisée avec la prise d'image et la correction adaptative. Le faisceau est limité par un diaphragme de champ correspondant à 1 degré dans le champ de vue de l'oeil (300 gm sur la rétine) et un diaphragme pupillaire correspondant à une ouverture de 7 mm sur un oeil dilaté. This light source S can be pulsed. In this case, it is then synchronized with image capture and adaptive correction. The beam is limited by a field diaphragm corresponding to 1 degree in the field of view of the eye (300 gm on the retina) and a pupillary diaphragm corresponding to an opening of 7 mm on an enlarged eye.

Un polariseur d'entrée P permet l'équilibrage optimal des flux injectés dans les deux bras de l'interféromètre. Les deux bras présentent une configuration dite de Gauss, afocale, qui permet le transport des pupilles, d'une part, et la matérialisation d'une image intermédiaire du champ où un diaphragme bloque une grande part du reflet cornéen, 2 0 d'autre part. Des lames quart d'onde assurent par la rotation de la polarisation de la seule lumière renvoyée par l'oeil, et le miroir mobile, un filtrage efficace des réflexions parasités dans le système de tomographie in vivo selon l'invention. An input polarizer P allows optimal balancing flows injected into the two arms of the interferometer. Both arms have a so-called Gauss, afocal configuration, which allows the transport of the pupils, on the one hand, and the materialization of an intermediate image of the field where a diaphragm blocks a large part of the corneal reflection, on the other hand go. Quarter-wave plates provide by rotation of the polarization of the only light reflected by the eye, and the movable mirror, effective filtering parasitized reflections in the in vivo tomography system according to the invention.

Afin de conserver l'égalité des chemins optiques dans les deux bras, avec le même transport des pupilles et du champ, le bras de référence est similaire au bras de 25 mesure, mais avec un optique statique. In order to maintain the equality of optical paths in both arms, with the same transport of the pupils and the field, the reference arm is similar to the measuring arm, but with static optics.

On va maintenant décrire la voie de détection du système de tomographie in vivo selon l'invention. Les deux faisceaux sur le bras de sortie sont encore polarisés perpendiculairement, et ils n'interfèrent que s'ils sont projetés sur une direction commune. Un prisme de Wollaston W a pour fonction de projeter simultanément les 3 0 deux rayonnements sur deux directions d'analyse perpendiculaires. On peut alors effectuer une mesure simultanée de l'intensité après interférence dans deux états d'interférence en opposition, sans modulation ni détection synchrone, sur un détecteur bidimensionnel unique. L'adjonction d'une lame quart d'onde, après division du faisceau, permet d'accéder à deux mesures supplémentaires, levant ainsi toute ambiguïté entre amplitude et phase des franges. Une lame demi onde à l'entrée de la voie de détection permet d'orienter convenablement les polarisations incidentes. The detection path of the in vivo tomography system according to the invention will now be described. The two beams on the output arm are still polarized perpendicularly, and they interfer only if they are projected on a common direction. A prism of Wollaston W has the function of simultaneously projecting two radiations on two perpendicular directions of analysis. It is then possible to perform a simultaneous measurement of the intensity after interference in two opposing interference states, without modulation or synchronous detection, on a single two-dimensional detector. The addition of a quarter wave plate, after division of the beam, allows access to two additional measurements, thus removing any ambiguity between amplitude and phase of the fringes. A half-wave plate at the entrance of the detection channel makes it possible to correctly orient the incident polarizations.

Le prisme de Wollaston est placé dans un plan pupillaire, donc conjugué du cube séparateur de l'interféromètre de Michelson. L'angle de séparation du prisme de Wollaston est choisi en fonction du champ à observer. La longueur focale de l'objectif final détermine le pas d'échantillonnage des quatre images. The Wollaston prism is placed in a pupillary plane, thus conjugated with the separator cube of the Michelson interferometer. The angle of separation of the Wollaston prism is chosen according to the field to be observed. The focal length of the final lens determines the sampling rate of the four images.

Le détecteur est du type CCD, avec une cadence d'image est supérieure à 30 images par seconde. Ce détecteur est associé à un calculateur dédié (non représenté) dans 10 lequel es réalisé le traitement numérique des images: extraction des quatre mesures, étalonnage, calcul de l'amplitude des franges. The detector is of the CCD type, with an image rate of more than 30 frames per second. This detector is associated with a dedicated computer (not shown) in which the digital image processing is carried out: extraction of the four measurements, calibration, calculation of the amplitude of the fringes.

La correction adaptative des fronts d'onde est réalisée en amont de l'interféromètre, donc dans le bras de mesure. Chaque point de la source S voit ainsi son image sur la rétine corrigée des aberrations, et l'image en retour est également corrigée. The adaptive correction of the wave fronts is performed upstream of the interferometer, thus in the measuring arm. Each point of the source S thus sees its image on the corrected retina of the aberrations, and the image in return is also corrected.

L'amplitude des franges est alors maximale. The amplitude of the fringes is then maximum.

Le sous-ensemble d'optique adaptative comprend un miroir déformable MD. La mesure de front d'onde est faite par un analyseur SH de type ShackHartmann sur le faisceau de retour d'un spot lumineux lui-même imagé sur la rétine via le miroir déformable MD. La longueur d'onde d'analyse est de 820 nm. L'éclairage est continu et fourni par une diode SLD superluminescente temporellement incohérente. Le dimensionnement de l'analyseur correspond à une optimisation entre sensibilité photométrique et échantillonnage du front d'onde. La cadence de rafraîchissement de la commande du miroir déformable MD peut atteindre 150 Hz. Un calculateur dédié (non représenté) gère la boucle d'optique adaptative. La commande est toutefois synchronisée pour geler la forme du miroir pendant la mesure interférométrique. The adaptive optics subsystem includes a deformable mirror MD. The wavefront measurement is made by a ShackHartmann SH analyzer on the return beam of a light spot itself imaged on the retina via the deformable mirror MD. The wavelength of analysis is 820 nm. The illumination is continuous and provided by a temporally incoherent superluminescent SLD diode. The sizing of the analyzer corresponds to an optimization between photometric sensitivity and sampling of the wavefront. The rate of refreshing of the control of the deformable mirror MD can reach 150 Hz. A dedicated computer (not shown) manages the adaptive optics loop. The control is however synchronized to freeze the mirror shape during the interferometric measurement.

Un contrôle approprié de la focalisation de la voie d'analyse, au moyen d'une lentille LA2, permet d'adapter la distance de focalisation à la couche sélectionnée par l'interféromètre. Cette disposition est capitale pour conserver un contraste optimal à toute profondeur. An appropriate control of the focusing of the analysis channel, by means of a lens LA2, makes it possible to adapt the focusing distance to the layer selected by the interferometer. This arrangement is essential to maintain optimal contrast at any depth.

Le miroir déformable MD est conjugué de la pupille du système et de l'oeil. Le champ du système est défini par le diaphragme de champ DCM d'entrée du système. Il est choisi égal à 1 degré, soit moins que le champ d'isoplanétisme de l'oeil, ce qui garantit la validité de la correction adaptative dans le champ sur la seule mesure de front - 9 - d'onde réalisée à partir du spot, au centre du champ. De plus, la rotation du miroir déformable MD permet de choisir l'angle d'arrivée du faisceau dans l'oeil, donc la portion de rétine étudiée. The deformable mirror MD is conjugated with the pupil of the system and the eye. The system field is defined by the system input DCM field iris. It is chosen equal to 1 degree, which is less than the isoplanetism field of the eye, which guarantees the validity of the adaptive correction in the field on the only wavefront measurement made from the spot , in the center of the field. In addition, the rotation of the deformable mirror MD makes it possible to choose the angle of arrival of the beam in the eye, and thus the portion of retina studied.

L'adjonction de verres correcteurs de la vue du sujet, donc des bas ordres d'aberrations géométriques tels que le focus ou l'astigmatisme, juste devant l'oeil, permet de relâcher les exigences sur la course du miroir déformable MD, et garantit également une meilleure visée. Un système correcteur adaptatif par transmission peut être utilisé de préférence à des verres fixes pour une correction optimale. The addition of corrective lenses from the view of the subject, so low orders of geometric aberrations such as focus or astigmatism, just in front of the eye, allows to relax the requirements on the path of the deformable mirror MD, and guarantees also a better aim. A transmission adaptive corrector system may be used in preference to fixed lenses for optimal correction.

Un système de visée collaboratif ou actif est installé en amont de l'ensemble. Ce système de visée, qui comprend une mire active MAM, présente au sujet l'image d'un point lumineux s'écartant périodiquement de l'axe de visée recherché. Le patient est alors invité à suivre tous les mouvements de cette image. Chaque fois que l'image revient sur l'axe, et après un temps de latence ajustable, une série de mesures interférométriques est réalisée. Le déplacement périodique du regard permet d'obtenir du patient une meilleure capacité de fixation quand il vise l'axe recherché. L'amplitude et la fréquence sont adaptables au sujet et aux mesures entreprises. Pour des raisons de commodité, la mire peut être réalisée avec un simple ordinateur de bureau sur lequel un point lumineux est affiché et déplacé. La mire active MAM, l'optique adaptative, la source S et la prise d'image sont synchronisées. A collaborative or active sighting system is installed upstream of the assembly. This aiming system, which includes an active MAM pattern, presents to the subject the image of a light point that departs periodically from the desired line of sight. The patient is then invited to follow all the movements of this image. Whenever the image returns to the axis, and after an adjustable latency, a series of interferometric measurements is performed. The periodic displacement of the gaze makes it possible to obtain from the patient a better fixation capacity when he aims at the desired axis. The amplitude and the frequency are adaptable to the subject and the measures undertaken. For the sake of convenience, the test pattern can be performed with a simple desktop computer on which a bright spot is displayed and moved. The active MAM pattern, adaptive optics, S source, and image capture are synchronized.

Dans l'exemple pratique de réalisation illustré par la figure 5, le système de tomographie in vivo selon l'invention est relativement compact, moins de 1,2 m de côté. Une part importante de la contrainte de taille vient du diamètre du miroir déformable MD qui fixe en partie la longueur focale des paraboles hors axe. L'emploi de micro-miroirs diminuerait évidemment toutes les dimensions du système. In the practical example of embodiment illustrated in FIG. 5, the in vivo tomography system according to the invention is relatively compact, less than 1.2 m on one side. A significant part of the size constraint comes from the diameter of the deformable mirror MD which partly fixes the focal length of the off-axis parabolas. The use of micro-mirrors obviously diminishes all the dimensions of the system.

Le système de détection, avec sa division en deux faisceau, est réalisé ici avec des composants discrets. Il est envisageable de faire réaliser et d'utiliser des composants intégrés réunissant les fonctions de séparation, repliement, voire, retard des faisceaux. The detection system, with its division into two beams, is realized here with discrete components. It is conceivable to make and use integrated components combining the functions of separation, aliasing, or even delay of the beams.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de 3 0 l'invention. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.

Claims

- 10 - CLAIMS,

1. Device for compensating corneal birefringence in an examination of parts of the eye located beyond the cornea, characterized in that it comprises differential phase-retarding means 5 along two perpendicular axes.

2. Device according to claim 1, characterized in that it further comprises means for aligning the differential retarding means with the slow and fast axes of the cornea, said cornea being assimilated to a uniaxial birefringent blade cut perpendicularly to its optical axis clean.

3. Device according to claim 2, characterized in that it further comprises means for adjusting the delay provided by the differential retarder means so as to compensate for the birefringent effect of the cornea, once the alignment of the differential retarding means realized.

4. Device according to claim 3, characterized in that it is made in the form of a superposition of two identical prisms mounted head to tail, and a parallel-sided blade, said two prisms having rapid axes which are parallel between them and at the edge of said prisms and perpendicular to the fast axis of said blade.

5. A method for compensating corneal birefringence in an examination of parts of the eye located beyond the cornea, characterized in that it comprises differential phase delays along two perpendicular axes.

6. Method according to claim 5, characterized in that it further comprises an alignment of differential retarding means with the slow and fast axes of the cornea, said cornea being assimilated to a uniaxial birefringent plate cut perpendicularly to its own optical axis.

7. Method according to claim 6, characterized in that it further comprises an adjustment of the delay provided by the differential retarding means so as to compensate for the birefringent effect of the cornea, once the alignment of the means has been completed. differential retarders realized.

8. In vivo tomography eye examination system, comprising: - a Michelson interferometer, performing a full field optical coherence tomography (OCT) assembly, - adaptive optics means, arranged between the interferometer and an eye to examine, realizing the correction of the wave fronts coming from the eye but also to the eye, and - detection means, disposed downstream of the interferometer, characterized in that it comprises in addition, a device for compensating corneal birefringence of the eye comprising a superposition of two identical prisms mounted head-to-tail, and a parallel-sided blade, said two prisms having fast axes which are parallel to each other and to the edge said prisms and perpendicular to the fast axis of said blade.

9. System according to claim 8, characterized in that it further comprises a device for measuring the contrast in a Michelson interferometer in the open field, this device comprising means for deflecting two perpendicular polarizations entering in two different emergent directions.

10. System according to one of claims 8 or 9, characterized in that it further comprises a sighting device comprising at least one moving target having a shape and a programmable path, said at least one target being displayed on a screen appropriate, visible from at least one eye, for the duration of the examination.