WO2007073848A2 - Device measuring eyes with the aid of dynamic light scattering - Google Patents

Device measuring eyes with the aid of dynamic light scattering Download PDF

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WO2007073848A2
WO2007073848A2 PCT/EP2006/011836 EP2006011836W WO2007073848A2 WO 2007073848 A2 WO2007073848 A2 WO 2007073848A2 EP 2006011836 W EP2006011836 W EP 2006011836W WO 2007073848 A2 WO2007073848 A2 WO 2007073848A2
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Franz Fankhauser
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/12Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for looking at the eye fundus, e.g. ophthalmoscopes

Definitions

  • the invention relates to an eye measuring device with the aid of dynamic light scattering according to the preamble of claim 1.
  • the dynamic light scattering is based on the optical interference spectroscopy with the aim to detect small frequency changes in the scattered light. Similar techniques are used to receive radio signals in the frequency domain (heterodyne principle). The following points must be emphasized:
  • the measurement of frequency changes in this area would with optical filters, such as monochromators, not realizable and even using the best Fabry-Perot interferometers very difficult.
  • Heterodyne optical interference means that both the scattered light and part of the non-scattered light interfere simultaneously on a sensor (photomultiplier).
  • the electrical output signal of the photomultiplier is then proportional to the interference frequency of the two beams.
  • Heterodyne detection is now routinely used to improve properties such as Eg speed - A -
  • Doppler velocity measurement is an example of heterodyne detection, whereby the frequency changes that result from the Doppler effect in the scattered light of moving particles are analyzed.
  • the discrimination of the excitation light relative to the scattered light is relevant.
  • a detection coupling-out mirror which is embodied transmissively for the scattered light and reflective for the excitation light, offers the possibility of significantly improved discrimination between scattered light and excitation light.
  • the excitation light is coupled via a reflection at the detection output mirror in the common beam axis of excitation light and scattered light.
  • excitation light which runs undesirably exactly along the path of the scattered light to be detected, is transmitted by the detection outcoupling mirror, thus it is thus not coupled into the common beam axis. Only scattered light can then run along the path of the scattered light to be detected, so that it is suppressed highly efficiently with respect to the excitation light.
  • An antireflection coating according to claim 2 improves the maximum scattered light signal.
  • such an antireflection layer improves the suppression of excitation light traveling on the scattered light path during the reflection at the detection outcoupling mirror. It is preferred if both sides of the detection coupling-out mirror carry an antireflection coating.
  • An excitation light selection mirror according to claim 3 can be designed with a coating equivalent to the coating of the detection coupling-out mirror. This reduces the effort in the production of Eye-measuring device, since the detection coupling-out mirror and the excitation light selection mirror can be used from the same coating batch.
  • a hollow beam according to claim 4 allows a highly efficient excitation, which is adapted to the optical geometry of the eye.
  • annular reflective coating according to claim 5 enables a defined and efficient generation of the hollow beam.
  • the annular reflection coating of at least one of the mirrors which generate the hollow beam can be designed with a non-sharp-edged transition between the highly reflective ring and the transversive central area.
  • Beam angle according to claim 6 allow a survey also rearward regions of the eye, in particular the retina.
  • a beam angle of 4.6 ° is preferred.
  • Scattering volumes according to claim 7 allow a good compromise between see the criticality of the adjustment and the maximum achievable scatter signal.
  • Fig. 1 shows schematically the beam guidance within an apparatus for eye measurement with the aid of dynamic light scattering
  • Fig. 2 shows the intensity course of the beam direction containing
  • FIG. 3 schematically shows the beam path of the excitation light beam and of a scattered light beam emanating from a scattering volume when the device according to FIG. 1 is used;
  • FIG. 4 shows an example of a correlation function of the scattered light measured with the device according to FIG. 1;
  • FIG. 5 shows the beam path of excitation light and scattered light in a further embodiment of an eye measuring device with the aid of dynamic light scattering.
  • Fig. 1 shows schematically the beam path within a generally designated 1 device for eye measurement using dynamic light scattering.
  • a radiation source 2 for generating scattering excitation light 3 is a helium-neon laser.
  • the emission from this first passes through a filter 4 and is then coupled via a laser-fiber coupler 5 in a monomode fiber 6.
  • An entrance surface of the mono-mode fiber 6 is ground by 6 °, so that disturbing back reflections in the radiation source 2 are prevented.
  • the monomode fiber 6 forces a Gaussian bundle cross-section of the scatter excitation light 3 after the exit of this from the monomode fiber 6 and a downstream collimator 7 with a focal length of 6.2 mm.
  • the scattered excitation light 3 is reflected by a mirror 8 which is coated in an annular manner for the scattered excitation light 3 in the region of the annular coating and thus deflected by 90 °. After the reflection at the annular layer of the mirror 8, the scattered excitation light 3 is thus present as a hollow bundle 9.
  • the transmitted by the mirror 8 central portion 10 of the scatter excitation light 3 is blocked in a defined manner.
  • the mirror 8 represents an excitation light selection mirror for selectively separating the scattered excitation light 3 used for the measurement, that is to say the hollow bundle 9, from other excitation light, that is to say from the fraction 10.
  • the hollow bundle 9 has an intensity distribution shown in FIG.
  • the x-scale in mm refers to a hollow bundle section which lies 88 mm behind the center of a focusing lens 1 1, which in its function is still to be described, in front of a scattering volume 12.
  • a slight increase in intensity 16 which does not apply to the light scattering measurements is distracting caused by diffraction at the coating edges of the reflective coating of the mirror 8. This diffraction effect can be reduced if instead of a level of reflectivity on the mirror 8 a gentler, z.
  • B. continuous, reflectivity transition between the reflective ring coating and surrounded by this central, transmissive region is selected.
  • the hollow bundle 9 After reflection on the mirror 8, the hollow bundle 9 is parallelized by a further lens 17 with a focal length of 120 mm. After the other lens 17, the hollow beam 9 is reflected by a detection output mirror 18.
  • the detection outcoupling mirror 18 is coated in a highly reflective manner in the same way as the mirror 8 in the region of the impinging hollow bundle 9. In the central area surrounded by this reflective coating, the detection output mirror 18 is highly transmissive to the scattered excitation light. Excitation light components 19 in the region of the intensity increase 16 produced by diffraction are therefore transmitted by the detection output mirror 18 and are subsequently blocked in a defined manner.
  • the scattering volume 12 lies in a retina 21 of an eye 22 to be measured, as shown in FIG.
  • the scattering volume 12 at other positions of the eye 22 gene gene, z. B.
  • An angle ⁇ s in air in front of the scattering volume 12 of the hollow bundle 9 to the beam axis 28, ie to the central excitation beam path, is 4.6 ° in the beam path for scattering at the scattering volume 12 in the retina 21. Other angles between 2 ° and 8 ° are possible, depending on the position of the scattering volume to be measured in the eye 22.
  • the scattering volume 12 has a size of 640 ⁇ m 3 in air. Other sizes between 50 and 800 microns 3 are possible.
  • scattered light 27 is generated by dynamic light scattering. The latter is only shown in the drawing, as far as it is actually detected with the eye-measuring device 1. In fact, the scattered light 27 is radiated in many spatial directions. The scattered light 27 leaves the eye through the eye lens 24 and the cornea 26 and passes through the focusing lens 11 centrally. Subsequently, the scattered light 27 is deflected in the deflection mirror 20 and subsequently passes through the detection output mirror 18.
  • the detection output coupling mirror 18 has an anti-reflection layer for the scattered light 27 centrally.
  • an excitation beam path of the scatter excitation light 3 and a detection beam path of the scattered light 27 extend along or parallel to a common beam axis 28.
  • the beams of the scattered excitation light 3 and the scattered light 27 are spaced apart from each other.
  • the scattered light 27 is coupled via a collimator 29 into a detection monomode fiber 30.
  • the collimator 29 has a focal length of 20 mm.
  • the scattered light 27 is directed onto a single-photon avalanche diode (SPAD) 31.
  • the latter has an internally stabilized high voltage supply and a dead time of 30 ns.
  • the measurement signal received by the SPAD 31 is from a digital correlator 32 according to the multiple-tau schemes known from the technical article by K. Shutzel "Noise in photon correlation data: I. Autocorrelation functions", Quantum Opt. 1990, 2: 287-305
  • a correlation curve g 2 ( ⁇ ) obtained as a function of a correlation delay time ⁇ is shown as measurement curve 33 in FIG. 4.
  • the correlation signal g 2 ( ⁇ ) of the scattered beam at a certain delay time, z. B. at the time ⁇ m , determined, with a measuring scattering volume 12 is measured.
  • the scattering volume 12 to be measured shifted towards a reference scattering volume spaced therefrom within the eye.
  • the reference scattering volume is chosen so that there with sufficient certainty healthy eye tissue is present.
  • the reference litter volume may also be in the other, healthy eye of a patient.
  • the correlation signal g 2 ( ⁇ ) is determined at the same delay time ⁇ m . Since ⁇ m is in a range that is sensitive to an anomaly of the eye, the two correlation signals are different if there is diseased eye tissue in the measured scattering volume.
  • the difference of the two correlation signals is formed. This difference is then significantly different from 0 if diseased ocular tissue is present in the measured scattering volume. This can be determined by evaluating the difference value, wherein an eye disease is then reported as soon as the difference absolute value is above a predetermined threshold.
  • Sensitivity refers to the ability of the dynamic light scattering on the eye to recognize a disease correctly, ie to respond positively to an actual anomaly of the eye. Selectivity refers to the ability of the measurement to actually identify healthy patients as healthy, ie to reject them positively in healthy patients. If an absolute threshold value of 0.05 is chosen for the difference between the correlation signals g 2 ( ⁇ m ), measured on the measured scattering volume and on the reference scattering volume, the sensitivity of the diagnostic method is 78%. The selectivity of the diagnostic procedure is then 72%.
  • AMD age-related macular degeneration
  • the eye measurement device 1 can be used for dynamic light scattering both in vitro and in vivo.
  • FIG. 5 shows a variant of the beam guidance in a further embodiment of an eye measurement device.
  • Components and reference quantities which correspond to those which have already been explained above with reference to FIGS. 1 to 4 bear the same reference numerals and will not be discussed again in detail.
  • the scattered excitation light 3 is not provided in the form of a hollow beam but in the form of an excitation light beam guided parallel to the beam axis 28 in front of the focusing lens 11.
  • the distance of the beam path of the scattered excitation light 3 from the beam axis 28, along which the scattered light 27 passes, is as large as the radius of the hollow beam 9 in the beam guidance according to FIGS. 1 to 4.

Abstract

Disclosed is a device (1) for measuring eyes with the aid of dynamic light scattering. Said device (1) comprises a radiation source (2) for producing scattered excitation light (3). A detection unit (29 to 32) is used for detecting scattered light (27) emitted by a scattering volume (12). An excitation beam path of the scattered excitation light (3) and a detection beam path of the scattered light (27) extend parallel to a common beam axis (28) in a beam path section (18, 20, 11, 12) adjoining the scattering volume (12). A detection extracting mirror (18) is provided for extracting the scattered light (27) from the excitation beam path. Said detection extracting mirror (18) is permeable to the scattered light (27) while being highly reflective to the scattered excitation light (3). The inventive eye measuring device allows scattered light to be more easily distinguished from the scattered excitation light.

Description

Augenvermessungsvorrichtung mit Hilfe dynamischer LichtstreuungEye measuring device with the help of dynamic light scattering
Die Erfindung betrifft eine Augenvermessungsvorrichtung mit Hilfe dynamischer Lichtstreuung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an eye measuring device with the aid of dynamic light scattering according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Augenvermessungsvorrichtung ist bekannt aus der Habilitationsschrift von F. Fankhauser „Dynamische Lichtstreuung in der Ophthalmologie", 2000.Such an eye survey device is known from the habilitation thesis of F. Fankhauser "Dynamic Light Scattering in Ophthalmology", 2000.
In früheren Arbeiten und historisch wurde die Lichtstreuung verwendet, um Größe und Form von gelösten Makromolekülen sowie Eigenschaften einer großen Zahl von Kondensaten, wie z. B. kolloidale Suspensionen, Gele und feste Polymere zu bestimmen. Immer, wenn Licht mit Materie interagiert, kann sich die Energie der Photonen ändern. Photonenenergie kann durch translationale, rotationeile, vibrationsbedingte oder elektronische Freiheitsgrade der Moleküle erhöht oder reduziert werden, wodurch das resultierende Streulicht Änderungen in der Frequenz erfährt. Diese Frequenzänderungen, zusammen mit der Winkelverteilung des einfallenden und gestreuten Lichts, der Polarisation sowie der Intensität des gestreuten Lichts korrelieren mit Größe, Form und intermolekularen Wechselwirkungen der Streuzentren.In earlier work and historically, light scattering was used to determine the size and shape of dissolved macromolecules and properties of a large number of condensates, such As colloidal suspensions, gels and solid polymers to determine. Whenever light interacts with matter, the energy of the photons can change. Photon energy can be increased or decreased by translational, rotational, vibrational or electronic degrees of freedom of the molecules, whereby the resulting stray light experiences changes in frequency. These frequency changes, together with the angular distribution of the incident and scattered light, the polarization and the intensity of the scattered light correlate with the size, shape and intermolecular interactions of the scattering centers.
Es ist möglich, durch Messung der Streucharakteristika Aussagen über Struktur sowie Dynamik der Streuzentren zu treffen. In diesem Abschnitt soll speziell auf die Streuung, resultierend aus translatorischen und rotatorischen Molekularbewegungen, die sogenannte Rayleigh Streuung, eingegangen werden.It is possible to make statements about the structure and dynamics of the scattering centers by measuring the scattering characteristics. In this section special attention is paid to the scattering resulting from translational and rotational molecular movements, the so-called Rayleigh scattering.
BESTÄTIGUNQSKOP1E Die ersten wissenschaftlichen Arbeiten über Streulicht gehen wahrscheinlich auf Tyndalls Arbeiten über Aerosole aus dem Jahr 1869 zurück. 1871 fand Lord Rayleigh erstmals eine theoretische Erklärung für Beobachtungen von Farbe und Polarisation von in der Erdatmosphäre gestreutem Licht. Er zeigte, dass die blaue Farbe des Himmels und die roten Sonnenuntergänge allein Folgen von bevorzugter Streuung bestimmter Wellenlängen durch die Gasmoleküle der Atmosphäre sind. Das Gesetz von Rayleigh besagt, dass für nicht-interagierende, nicht-absorbierende, optisch isotrope (gleichmäßig verteilte) Partikel - mit einer Größe die wesentlich kleiner ist als die Wellenlänge des verwendeten Lichts - die Intensität des Streulichts reziprok zur vierten Potenz der Wellenlänge ist. Seither wurde die Theorie erweitert und deckt nun auch die Streueigenschaften von absorbierenden, optisch anisotropen Partikeln ab, welche eine zur Wellenlänge des eingestrahlten Lichts vergleichbare Größe aufweisen (Mie- Streuung).BESTÄTIGUNQSKOP1E The first scientific work on stray light probably goes back to Tyndall's 1869 work on aerosols. In 1871 Lord Rayleigh first came up with a theoretical explanation for observations of color and polarization of light scattered in the Earth's atmosphere. He showed that the blue color of the sky and the red sunsets alone are the result of preferential scattering of certain wavelengths by the gas molecules of the atmosphere. Rayleigh's law states that for non-interacting, non-absorbing, optically isotropic (uniformly distributed) particles - of a size substantially smaller than the wavelength of the light used - the intensity of the scattered light is reciprocal to the fourth power of the wavelength. Since then, the theory has been expanded and now covers the scattering properties of absorbing, optically anisotropic particles, which have a size comparable to the wavelength of the incident light (Mie scattering).
Die bisher erwähnten Fortschritte der Lichtstreutheorie berücksichtigten überwiegend die Gesamtintensität des Streulichts. Die parallel dazu verlaufende Entwicklung der dynamischen Lichtstreuung basierte auf initialen Beobachtungen durch Brillouin und Raman. Die langsame Entwicklung auf diesem Gebiet - trotz des damit verbundenen Potentials zur Quantifizierung der dynamischen Eigenschaften von Kondensaten - erklärt sich aus der Schwierigkeit mit den damals vorhandenen technischen Mitteln, die diskreten Wellenlängenveränderungen überhaupt detektieren zu können. Die ersten Arbeiten von Raman gehen auf die späten 40er Jahre zurück. Erst die Einführung der Laser in den 60er Jahren, welche Untersuchungen mit fast monochromatischem Licht ermöglichten, erleichterte die Detektion der erwarteten kleinen Frequenzänderungen. 1964 zeigte Pecora in einer theoretischen Arbeit, dass Streulicht von in Lösung befindlichen Makroproteinen Rückschlüsse auf die Diffusionskoeffizienten zuließ. Die dynamische Lichtstreuung beruht auf der optischen Interferenz- Spektroskopie mit dem Ziel, kleine Frequenzänderungen im gestreuten Licht zu detektieren. Ähnliche Techniken werden zum Empfang von Ra- diosignalen in der Frequenz-Domäne (Heterodyn-Prinzip) verwendet. Folgende Punkte müssen dabei speziell betont werden: Die Frequenz von Licht resultiert aus dem Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit und der Wellenlänge (c=λ-v). Demzufolge hat Licht mit der Wellenlänge 500 nm eine Frequenz von 6x1014 Hz. In der optischen Frequenz-Domäne beträgt die Bandbreite des gestreuten Lichts ungefähr 500 Hz also etwa 10"12 der Ausgangsfrequenz (-Wellenlänge). Die Messung von Frequenzänderungen in diesem Bereich wäre mit optischen Filtern, wie z. B. Monochromatoren, nicht zu realisieren und selbst unter Verwendung der besten Fabry-Perot Interferometern sehr schwierig.The progress of the light scattering theory mentioned so far mainly took into account the total intensity of the scattered light. The parallel development of dynamic light scattering was based on initial observations by Brillouin and Raman. The slow development in this field - despite the associated potential for quantifying the dynamic properties of condensates - is explained by the difficulty with the then existing technical means to detect the discrete wavelength changes at all. The first works of Raman go back to the late 40s. Only the introduction of lasers in the 1960s, which allowed investigations with almost monochromatic light, facilitated the detection of the expected small frequency changes. In 1964 Pecora showed in a theoretical work that scattered light from macroproteins in solution allowed conclusions to be drawn on the diffusion coefficients. The dynamic light scattering is based on the optical interference spectroscopy with the aim to detect small frequency changes in the scattered light. Similar techniques are used to receive radio signals in the frequency domain (heterodyne principle). The following points must be emphasized: The frequency of light results from the ratio of the speed of light and the wavelength (c = λ-v). Accordingly, light having the wavelength of 500 nm, a frequency of 6x10 14 Hz. In the optical frequency domain, the bandwidth of the scattered light thus is approximately 500 Hz about 10 "12 the output frequency (-Wellenlänge). The measurement of frequency changes in this area would with optical filters, such as monochromators, not realizable and even using the best Fabry-Perot interferometers very difficult.
Die ersten experimentellen Untersuchungen der DLS Methodik erfolgten unabhängig voneinander durch zwei Gruppen:The first experimental studies of the DLS methodology were carried out independently of each other by two groups:
Cummins et al., Observation ofdiffusion broadening ofRayleigh scattered light. Phys Rev Lett, 1964. 12: p. 150-153, verwendeten heterodyne Interferenz zur Analyse des Streulichts resultierend aus der Bestrahlung einer Lösung mit Polystyren-Kugeln. Heterodyne optische Interferenz bedeutet, dass sowohl das gestreute Licht wie auch ein Teil des nicht gestreuten Lichts gleichzeitig auf einem Sensor (Photomultiplier) interferieren.Cummins et al., Observation of diffusion broadening of Rayleigh scattered light. Phys Rev Lett, 1964. 12: p. 150-153, used heterodyne interference to analyze the scattered light resulting from the irradiation of a solution with polystyrene beads. Heterodyne optical interference means that both the scattered light and part of the non-scattered light interfere simultaneously on a sensor (photomultiplier).
Das elektrische Ausgangssignal des Photomultipliers ist dann proportional zur Interferenzfrequenz der beiden Strahlen. Heterodyndetektion wird heute routinemäßig dazu verwendet, Eigenschaften, wie z. B. Geschwindigkeit - A -The electrical output signal of the photomultiplier is then proportional to the interference frequency of the two beams. Heterodyne detection is now routinely used to improve properties such as Eg speed - A -
eines gleichmäßigen Flusses, z. B. in einer Probe, zu messen. Die Doppier- Geschwindigkeitsmessung ist ein Beispiel für heterodyne Detektion, wobei die Frequenzänderungen, die durch den Doppler Effekt im Streulicht von sich bewegenden Partikeln entstehen, analysiert werden.a steady flow, z. In a sample. Doppler velocity measurement is an example of heterodyne detection, whereby the frequency changes that result from the Doppler effect in the scattered light of moving particles are analyzed.
Ford und Benedek, Observation ofthe spectrum oflight scatteredfrom a pure fluid near its critical point. Phys Rev Lett, 1965. 15: p. 649-653, verwendeten als Erste das Prinzip der homodynen Interferenz, auch bekannt als Selbstinterferenz oder optische Mischtechnik. Homodyne Detektion misst die Diffusionsbewegung von Molekülen, verursacht durch die ran- domisierte Brown' sehe Bewegung. In diesem Fall interferiert das gestreute Licht auf dem Detektor mit sich selbst und das Ausgangssignal des Photo- multipliers enthält Informationen über die Modulation des optischen Felds durch die Bewegung der molekularen Streuzentren. Die daraus resultieren- de Variation der zeitabhängigen Frequenz des Ausgangssignales ist wiederum proportional zur Frequenzdifferenz von eng benachbarten optischen Frequenzen.Ford and Benedek, Observation of the spectrum of light scattered from a pure fluid near its critical point. Phys Rev Lett, 1965. 15: p. 649-653, first used the principle of homodyne interference, also known as self-interference or optical mixing. Homodyne detection measures the diffusion motion of molecules caused by the randomized Brownian motion. In this case, the scattered light on the detector interferes with itself and the output of the photomultiplier contains information about the modulation of the optical field by the movement of the molecular scattering centers. The resulting variation of the time-dependent frequency of the output signal is in turn proportional to the frequency difference of closely adjacent optical frequencies.
Diese viel kleineren Frequenzen können auf relativ einfache Art und Weise elektronisch gefiltert und gemessen werden.These much smaller frequencies can be electronically filtered and measured in a relatively simple manner.
Für die Qualität des Messergebnisses einer gattungsgemäßen Augenvermessungsvorrichtung ist die Diskriminierung des Anregungslichts gegenüber dem Streulicht maßgeblich.For the quality of the measurement result of a generic eye measuring device, the discrimination of the excitation light relative to the scattered light is relevant.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Augenvermessungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass das Streulicht gegenüber dem Streu-Anregungslicht besser diskriminiert werden kann. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.It is therefore an object of the present invention to further develop an eye measuring device of the type mentioned at the beginning in such a way that the scattered light can be better discriminated against the scattered excitation light. This object is achieved by a device having the features specified in claim 1.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Detektions-Auskoppelspiegel, der transmissiv für das Streulicht und reflektiv für das Anregungslicht ausgeführt ist, die Möglichkeit einer wesentlich verbesserten Diskriminierung zwischen Streulicht und Anregungslicht bietet. Das Anregungslicht wird über eine Reflexion am Detektions-Auskoppelspiegel in die gemeinsame Strahlenachse von Anregungslicht und Streulicht eingekoppelt. Bei dieser Reflexion wird Anregungslicht, welches unerwünscht exakt längs der Bahn des zu detektierenden Streulichts verläuft, vom Detektions-Auskoppelspiegel durchgelassen, wird somit also nicht in die gemeinsame Strahlenachse eingekoppelt. Längs der Bahn des zu detektierenden Streulichts kann dann nur Streulicht laufen, so dass dieses hocheffizient gegenüber dem Anregungslicht unterdrückt ist. Gegenüber den Strahlführungen, die im Stand der Technik beschrieben sind, führt dies zu einem qualitativ deutlich verbesserten und damit aussagekräftigeren Messsignal der dynamischen Lichtstreuung.According to the invention, it has been recognized that a detection coupling-out mirror, which is embodied transmissively for the scattered light and reflective for the excitation light, offers the possibility of significantly improved discrimination between scattered light and excitation light. The excitation light is coupled via a reflection at the detection output mirror in the common beam axis of excitation light and scattered light. In this reflection, excitation light, which runs undesirably exactly along the path of the scattered light to be detected, is transmitted by the detection outcoupling mirror, thus it is thus not coupled into the common beam axis. Only scattered light can then run along the path of the scattered light to be detected, so that it is suppressed highly efficiently with respect to the excitation light. Compared to the beam guides described in the prior art, this leads to a qualitatively much improved and thus more meaningful measurement signal of the dynamic light scattering.
Eine Antireflexschicht nach Anspruch 2 verbessert das maximale Streulichtsignal. Zudem verbessert eine derartige Antireflexschicht die Unterdrückung von auf der Streulichtbahn laufendem Anregungslicht bei der Reflexion am Detektions-Auskoppelspiegel. Bevorzugt ist, wenn beide Seiten des Detektions-Auskoppelspiegels eine Antireflexschicht tragen.An antireflection coating according to claim 2 improves the maximum scattered light signal. In addition, such an antireflection layer improves the suppression of excitation light traveling on the scattered light path during the reflection at the detection outcoupling mirror. It is preferred if both sides of the detection coupling-out mirror carry an antireflection coating.
Ein Anregungslicht-Selektionsspiegel nach Anspruch 3 kann mit einer zur Beschichtung des Detektions-Auskoppelspiegels äquivalenten Beschich- tung ausgeführt sein. Dies verringert den Aufwand bei der Herstellung der Augenvermessungsvorrichtung, da der Detektions-Auskoppelspiegel und der Anregungslicht-Selektionsspiegel aus der gleichen Beschichtungs- charge verwendet werden können.An excitation light selection mirror according to claim 3 can be designed with a coating equivalent to the coating of the detection coupling-out mirror. This reduces the effort in the production of Eye-measuring device, since the detection coupling-out mirror and the excitation light selection mirror can be used from the same coating batch.
Ein Hohlstrahl nach Anspruch 4 ermöglicht eine hocheffiziente Anregung, die an die optische Geometrie des Auges angepasst ist.A hollow beam according to claim 4 allows a highly efficient excitation, which is adapted to the optical geometry of the eye.
Eine ringförmige Reflexionsbeschichtung nach Anspruch 5 ermöglicht eine definierte und effiziente Erzeugung des Hohlstrahls. Zur Vermeidung von Beugungseffekten kann die ringförmige Reflexionsbeschichtung zumindest eines der Spiegel, die den Hohlstrahl erzeugen, mit einem nicht scharfkantigen Übergang zwischen dem hochreflektierenden Ring und dem trans- missiven Zentralbereich ausgeführt sein.An annular reflective coating according to claim 5 enables a defined and efficient generation of the hollow beam. To avoid diffraction effects, the annular reflection coating of at least one of the mirrors which generate the hollow beam can be designed with a non-sharp-edged transition between the highly reflective ring and the transversive central area.
Strahlwinkel nach Anspruch 6 erlauben eine Vermessung auch rückwärtiger Regionen des Auges, insbesondere der Netzhaut. Bevorzugt ist ein Strahlwinkel von 4,6°.Beam angle according to claim 6 allow a survey also rearward regions of the eye, in particular the retina. A beam angle of 4.6 ° is preferred.
Streuvolumina nach Anspruch 7 erlauben einen guten Kompromiss zwi- sehen der Kritizität der Justage und dem maximal erzielbaren Streusignal.Scattering volumes according to claim 7 allow a good compromise between see the criticality of the adjustment and the maximum achievable scatter signal.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In this show:
Fig. 1 schematisch die Strahlführung innerhalb einer Vorrichtung zur Augenvermessung mit Hilfe dynamischer Lichtstreuung; Fig. 2 den Intensitäts verlauf eines die Strahlrichtung enthaltenden1 shows schematically the beam guidance within an apparatus for eye measurement with the aid of dynamic light scattering; Fig. 2 shows the intensity course of the beam direction containing
Längsschnitts durch ein hohles Anregungslichtbündel, welches in der Vorrichtung nach Fig. 1 zum Einsatz kommt;Longitudinal section through a hollow excitation light beam, which is used in the apparatus of Figure 1;
Fig. 3 schematisch den Strahlenverlauf des Anregungslichtbündels und eines von einem Streuvolumen ausgehenden Streulichtbündels beim Einsatz der Vorrichtung nach Fig. 1 ;FIG. 3 schematically shows the beam path of the excitation light beam and of a scattered light beam emanating from a scattering volume when the device according to FIG. 1 is used; FIG.
Fig. 4 ein Beispiel einer mit der Vorrichtung nach Fig. 1 gemesse- nen Korrelationsfunktion des Streulichts; und4 shows an example of a correlation function of the scattered light measured with the device according to FIG. 1; and
Fig. 5 in einer zu Fig. 3 ähnlichen Darstellung den Strahlenverlauf von Anregungslicht und Streulicht bei einer weiteren Ausführung einer Augenvermessungsvorrichtung mit Hilfe dynami- scher Lichtstreuung.5, in a representation similar to FIG. 3, shows the beam path of excitation light and scattered light in a further embodiment of an eye measuring device with the aid of dynamic light scattering.
Fig. 1 zeigt schematisch den Strahlengang innerhalb einer insgesamt mit 1 bezeichneten Vorrichtung zur Augenvermessung mit Hilfe dynamischer Lichtstreuung. Als Strahlungsquelle 2 zur Erzeugung von Streu- Anre- gungslicht 3 dient ein Helium-Neon-Laser. Die Emission von diesem passiert zunächst einen Filter 4 und wird dann über einen Laser-Faser-Koppler 5 in eine Monomodefaser 6 eingekoppelt. Eine Eintrittsfläche der Mono- modefaser 6 ist um 6° angeschliffen, so dass störende Rückreflexe in die Strahlungsquelle 2 verhindert sind. Die Monomodefaser 6 erzwingt einen gaußförmigen Bündelquerschnitt des Streu-Anregungslichts 3 nach dem Austritt von diesem aus der Monomodefaser 6 und einem nachgeordneten Kollimator 7 mit einer Brennweite von 6,2 mm. Nach dem Kollimator 7 wird das Streu-Anregungslicht 3 von einem ringförmig für das Streu-Anregungslicht 3 reflektiv beschichteten Spiegel 8 im Bereich der ringförmigen Beschichtung reflektiert und so um 90° umgelenkt. Nach der Reflexion an der Ringschicht des Spiegels 8 liegt das Streu-Anregungslicht 3 also als Hohlbündel 9 vor. Der vom Spiegel 8 durchgelassene zentrale Anteil 10 des Streu- Anregungslichts 3 wird definiert geblockt. Der Spiegel 8 stellt einen Anregungslicht- Selektionsspiegel zur selektiven Trennung des zur Messung eingesetzten Streu- Anregungslichts 3, also des Hohlbündels 9, von sonstigem Anregungslicht, also vom Anteil 10, dar.Fig. 1 shows schematically the beam path within a generally designated 1 device for eye measurement using dynamic light scattering. As a radiation source 2 for generating scattering excitation light 3 is a helium-neon laser. The emission from this first passes through a filter 4 and is then coupled via a laser-fiber coupler 5 in a monomode fiber 6. An entrance surface of the mono-mode fiber 6 is ground by 6 °, so that disturbing back reflections in the radiation source 2 are prevented. The monomode fiber 6 forces a Gaussian bundle cross-section of the scatter excitation light 3 after the exit of this from the monomode fiber 6 and a downstream collimator 7 with a focal length of 6.2 mm. After the collimator 7, the scattered excitation light 3 is reflected by a mirror 8 which is coated in an annular manner for the scattered excitation light 3 in the region of the annular coating and thus deflected by 90 °. After the reflection at the annular layer of the mirror 8, the scattered excitation light 3 is thus present as a hollow bundle 9. The transmitted by the mirror 8 central portion 10 of the scatter excitation light 3 is blocked in a defined manner. The mirror 8 represents an excitation light selection mirror for selectively separating the scattered excitation light 3 used for the measurement, that is to say the hollow bundle 9, from other excitation light, that is to say from the fraction 10.
In einem die Strahlrichtung des Hohlbündels 9 enthaltenden Längsschnitt hat das Hohlbündel 9 eine in der Fig. 2 dargestellte Intensitätsverteilung. Die x-Skalierung in mm bezieht sich dabei auf einen Hohlbündelabschnitt, der 88 mm hinter dem Mittelpunkt einer in ihrer Funktion noch zu beschreibenden Fokussierlinse 1 1 vor einem Streuvolumen 12 liegt. Gezeigt ist in der Fig. 2 eine Intensitäts-Messkurve 13 I=f(x), gemessen quer zur Strahlrichtung des Hohlbündels 9, zusammen mit einer den Intensitätsverlauf idealisierenden Stufenfunktion 14 und einer Gaußverteilung 15. Eine leichte Intensitätserhöhung 16, die für die Lichtstreuungsmessungen nicht störend ist, entsteht durch Beugung an den Beschichtungsrändern der re- flektiven Beschichtung des Spiegels 8. Dieser Beugungseffekt kann verringert werden, wenn anstelle einer Reflektivitätsstufe am Spiegel 8 ein sanfterer, z. B. kontinuierlicher, Reflektivitäts-Übergang zwischen der reflek- tierenden Ring-Beschichtung und dem von dieser umgebenen zentralen, transmissiven Bereich gewählt wird.In a longitudinal section containing the beam direction of the hollow bundle 9, the hollow bundle 9 has an intensity distribution shown in FIG. The x-scale in mm refers to a hollow bundle section which lies 88 mm behind the center of a focusing lens 1 1, which in its function is still to be described, in front of a scattering volume 12. Shown in FIG. 2 is an intensity measurement curve 13 I = f (x), measured transversely to the beam direction of the hollow bundle 9, together with a step function 14 idealizing the intensity profile and a Gaussian distribution 15. A slight increase in intensity 16, which does not apply to the light scattering measurements is distracting caused by diffraction at the coating edges of the reflective coating of the mirror 8. This diffraction effect can be reduced if instead of a level of reflectivity on the mirror 8 a gentler, z. B. continuous, reflectivity transition between the reflective ring coating and surrounded by this central, transmissive region is selected.
Nach der Reflexion am Spiegel 8 wird das Hohlbündel 9 durch eine weitere Linse 17 mit Brennweite 120 mm parallelisiert. Nach der weiteren Linse 17 wird das Hohlbündel 9 von einem Detektions-Auskoppelspiegel 18 reflektiert. Der Detektions-Auskoppelspiegel 18 ist dabei ähnlich wie der Spiegel 8 im Bereich des auftreffenden Hohlbündels 9 ringförmig hoch- reflektiv beschichtet. Im von dieser reflektiven Beschichtung umgebenen Zentralbereich ist der Detektions-Auskoppelspiegel 18 hochtransmissiv für das Streu- Anregungslicht. Anregungslichtanteile 19 im Bereich der durch Beugung entstandenen Intensitätserhöhung 16 werden daher vom Detektions-Auskoppelspiegel 18 durchgelassen und werden anschließend definiert geblockt.After reflection on the mirror 8, the hollow bundle 9 is parallelized by a further lens 17 with a focal length of 120 mm. After the other lens 17, the hollow beam 9 is reflected by a detection output mirror 18. The detection outcoupling mirror 18 is coated in a highly reflective manner in the same way as the mirror 8 in the region of the impinging hollow bundle 9. In the central area surrounded by this reflective coating, the detection output mirror 18 is highly transmissive to the scattered excitation light. Excitation light components 19 in the region of the intensity increase 16 produced by diffraction are therefore transmitted by the detection output mirror 18 and are subsequently blocked in a defined manner.
Nach der Reflexion am Detektions-Auskoppelspiegel 18 wird das Hohlbündel 9 von einem Umlenkspiegel 20 umgelenkt und nachfolgend mittels der Fokussierlinse 11 mit Brennweite f=105 mm in das Streuvolumen 12 fokussiert. Über den Umlenkspiegel 20 ist die Einkopplung eines Beobach- tungs-Mikroskops mit Beobachtungsrichtung 20a möglich. Das Streuvolumen 12 liegt in einer Netzhaut 21 eines zu vermessenden Auges 22, wie in der Fig. 3 dargestellt. Je nach dem Abstand des Auges 22 von der Fokussierlinse 11 und je nach der verwendeten Brennweite der Fokussierlinse 11 kann das Streuvolumen 12 auch an anderen Positionen des Auges 22 He- gen, z. B. preretinal, posterior zu einem Glaskörper 23 des Auges, in der Mitte des Glaskörpers 23, posterior zu einer Augenlinse 24, in der Mitte der Augenlinse 24, anterior zur Augenlinse 24, in der Mitte einer Augenvorderkammer 25 oder im Bereich einer Hornhaut 26 des Auges 22. Ein Winkel αs in Luft vor dem Streuvolumen 12 des Hohlbündels 9 zur Strah- lenachse 28, also zum zentralen Anregungs-Strahlengang, beträgt beim Strahlengang zur Streuung am Streuvolumen 12 in der Netzhaut 21 4,6°. Auch andere Winkel zwischen 2° und 8° sind, je nach der Position des zu vermessenden Streuvolumens im Auge 22, möglich. Das Streuvolumen 12 hat in Luft eine Größe von 640 μm3. Auch andere Größen zwischen 50 und 800 μm3 sind möglich.After the reflection at the detection output mirror 18, the hollow beam 9 is deflected by a deflection mirror 20 and subsequently focused by means of the focusing lens 11 with focal length f = 105 mm into the scattering volume 12. About the deflection mirror 20, the coupling of an observation microscope microscope with observation direction 20a is possible. The scattering volume 12 lies in a retina 21 of an eye 22 to be measured, as shown in FIG. Depending on the distance of the eye 22 from the focusing lens 11 and depending on the focal length of the focusing lens 11 used, the scattering volume 12 at other positions of the eye 22 gene gene, z. B. preretinal, posterior to a vitreous humor 23 of the eye, in the center of the vitreous body 23, posterior to an eye lens 24, in the center of the eye lens 24, anterior to the lens 24, in the middle of an anterior chamber 25 or in the region of a cornea 26 of the An angle α s in air in front of the scattering volume 12 of the hollow bundle 9 to the beam axis 28, ie to the central excitation beam path, is 4.6 ° in the beam path for scattering at the scattering volume 12 in the retina 21. Other angles between 2 ° and 8 ° are possible, depending on the position of the scattering volume to be measured in the eye 22. The scattering volume 12 has a size of 640 μm 3 in air. Other sizes between 50 and 800 microns 3 are possible.
Im Streuvolumen 12 wird durch dynamische Lichtstreuung Streulicht 27 erzeugt. Letzteres wird in der Zeichnung nur dargestellt, soweit es tatsächlich mit der Augenvermessungsvorrichtung 1 erfasst wird. Tatsächlich wird das Streulicht 27 in viele Raumrichtungen abgestrahlt. Das Streulicht 27 verlässt das Auge durch die Augenlinse 24 und die Hornhaut 26 und durchtritt die Fokussierlinse 11 zentral. Anschließend wird das Streulicht 27 im Umlenkspiegel 20 umgelenkt und durchtritt nachfolgend den Detektions- Auskoppelspiegel 18. Zentral weist der Detektions- Auskoppelspiegel 18 eine Antireflexschicht für das Streulicht 27 auf.In the scattering volume 12, scattered light 27 is generated by dynamic light scattering. The latter is only shown in the drawing, as far as it is actually detected with the eye-measuring device 1. In fact, the scattered light 27 is radiated in many spatial directions. The scattered light 27 leaves the eye through the eye lens 24 and the cornea 26 and passes through the focusing lens 11 centrally. Subsequently, the scattered light 27 is deflected in the deflection mirror 20 and subsequently passes through the detection output mirror 18. The detection output coupling mirror 18 has an anti-reflection layer for the scattered light 27 centrally.
Zwischen dem Detektions- Auskoppelspiegel 18 und dem Streuvolumen 12 verlaufen ein Anregungs- Strahlengang des Streu- Anregungslichts 3 und ein Detektions- Strahlengang des Streulichts 27 längs bzw. parallel zu einer gemeinsamen Strahlenachse 28. In diesem Strahlengangabschnitt zwischen dem Detektions- Auskoppelspiegel 18 und dem Streuvolumen 12 verlaufen die Strahlenbündel des Streu- Anregungslichts 3 und des Streulichts 27 zu- einander beabstandet.Between the detection output mirror 18 and the scattering volume 12, an excitation beam path of the scatter excitation light 3 and a detection beam path of the scattered light 27 extend along or parallel to a common beam axis 28. In this beam path section between the detection output mirror 18 and the scattering volume 12, the beams of the scattered excitation light 3 and the scattered light 27 are spaced apart from each other.
Nach dem Durchgang durch den Detektions-Auskoppelspiegel 18 wird das Streulicht 27 über einen Kollimator 29 in eine Detektions-Monomodefaser 30 eingekoppelt. Der Kollimator 29 hat eine Brennweite von 20 mm.After passing through the detection output mirror 18, the scattered light 27 is coupled via a collimator 29 into a detection monomode fiber 30. The collimator 29 has a focal length of 20 mm.
Nach Durchlaufen der Detektions-Monomodefaser 30 wird das Streulicht 27 auf eine Einzelphoton-Avalanche-Diode (SPAD) 31 gelenkt. Letztere hat eine intern stabilisierte Hochspannungsversorgung und eine Totzeit von 30 ns. Das vom SPAD 31 aufgenommene Messsignal wird von einem digitalen Korrelator 32 entsprechend dem aus dem Fachartikel von K. Schätzel „Noise in photon correlaction data: I. Autocorrelation functions", Quantum Opt. 1990, 2: 287 - 305 bekannten Multiple-Tau-Schemas korreliert und symmetrisch normalisiert. Eine hierdurch in Abhängigkeit von einer Korre- lations-Verzögerungszeit τ gewonnene Korrelationskurve g2 (τ) ist als Messkurve 33 in der Fig. 4 dargestellt. Zwischen den Verzögerungszeiten τ i und τ 2 z. B. bei τm, ergibt sich ein Abfall der Korrelationsfunktion. Die- ser Abfall sowie andere zeitliche Details gemessener Korrelationskurven sind charakteristisch für Größenverteilungen und Zusammensetzungen der dynamischen streuenden Objekte im Streuvolumen 12. Streuteilchen, die bei der dynamischen Lichtstreuung im Auge eine für die Messkurve 33 signifikante Rolle spielen, sind z. B. Hämoglobin und Melaninpigmente. Aus der Messkurve 33 kann daher die Information gewonnen werden, ob das vermessene Streuvolumen 12 in einem normalen, gesunden oder in einem kranken Zustand vorliegt.After passing through the detection monomode fiber 30, the scattered light 27 is directed onto a single-photon avalanche diode (SPAD) 31. The latter has an internally stabilized high voltage supply and a dead time of 30 ns. The measurement signal received by the SPAD 31 is from a digital correlator 32 according to the multiple-tau schemes known from the technical article by K. Schätzel "Noise in photon correlation data: I. Autocorrelation functions", Quantum Opt. 1990, 2: 287-305 A correlation curve g 2 (τ) obtained as a function of a correlation delay time τ is shown as measurement curve 33 in FIG. 4. Between the delay times τ i and τ 2, for example at τ m This drop as well as other temporal details of measured correlation curves are characteristic of size distributions and compositions of the dynamic scattering objects in the scattering volume 12. scattering particles which play a significant role for the measurement curve 33 in the dynamic light scattering in the eye, are, for example, hemoglobin and melanin pigments, therefore the information can be obtained from the measurement curve 33 whether the measured litter volume 12 is in a normal, healthy or diseased state.
Grundsätzlich wird zur Diagnose einer Augenerkrankung folgendermaßen vorgegangen:Basically, the following procedure is used to diagnose an eye disease:
Zunächst wird das Korrelationssignal g2 (τ) des Streustrahls zu einer bestimmten Verzögerungszeit, z. B. zur Zeit τ m, bestimmt, wobei ein Mess- Streuvolumen 12 vermessen wird.First, the correlation signal g 2 (τ) of the scattered beam at a certain delay time, z. B. at the time τ m , determined, with a measuring scattering volume 12 is measured.
Anschließend wird, z. B. durch Verlagerung des Auges oder durch entsprechende Justage der Strahlenachse 28 das zu vermessende Streuvolumen 12 hin zu einem hiervon beabstandeten Referenz- Streuvolumen innerhalb des Auges verlagert. Das Referenz-Streuvolumen wird so gewählt, dass dort mit hinreichender Sicherheit gesundes Augengewebe vorliegt. Das Referenz-Streuvolumen kann sich auch im anderen, gesunden Auge eines Patienten befinden. Nun wird erneut das Korrelationssignal g2 (τ) zur gleichen Verzögerungszeit τ m bestimmt. Da τ m in einem Bereich liegt, der für eine Anomalie des Auges sensibel ist, unterscheiden sich die beiden Korrelationssignale dann, wenn im Mess-Streuvolumen krankes Augengewebe vorliegt.Subsequently, z. B. by displacement of the eye or by appropriate adjustment of the beam axis 28, the scattering volume 12 to be measured shifted towards a reference scattering volume spaced therefrom within the eye. The reference scattering volume is chosen so that there with sufficient certainty healthy eye tissue is present. The reference litter volume may also be in the other, healthy eye of a patient. Now again the correlation signal g 2 (τ) is determined at the same delay time τ m . Since τ m is in a range that is sensitive to an anomaly of the eye, the two correlation signals are different if there is diseased eye tissue in the measured scattering volume.
Nun wird die Differenz der beiden Korrelationssignale gebildet. Diese Dif- ferenz ist dann signifikant von 0 verschieden, wenn im Mess-Streuvolumen krankes Augengewebe vorliegt. Dies kann durch Auswerten des Differenzwertes ermittelt werden, wobei eine Augenkrankheit dann gemeldet wird, sobald der Differenz- Absolutwert oberhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt.Now the difference of the two correlation signals is formed. This difference is then significantly different from 0 if diseased ocular tissue is present in the measured scattering volume. This can be determined by evaluating the difference value, wherein an eye disease is then reported as soon as the difference absolute value is above a predetermined threshold.
Als Sensibilität wird die Fähigkeit der Diagnose durch die dynamische Lichtstreuung am Auge bezeichnet, eine Krankheit richtig zu erkennen, d. h. bei einer tatsächlich vorliegenden Anomalie des Auges positiv anzusprechen. Als Selektivität wird die Fähigkeit der Messung bezeichnet, ge- sunde Patienten tatsächlich auch als gesund zu erkennen, d. h. bei gesunden Patienten sicher negativ auszuschlagen. Wird für die Differenz zwischen den Korrelationssignalen g2m), gemessen am Mess-Streuvolumen und am Referenz-Streuvolumen, ein Absolut- Schwellenwert von 0,05 gewählt, liegt die Sensibilität des Diagnoseverfahrens bei 78%. Die Selektivität des Diagnoseverfahrens liegt dann bei 72%.Sensitivity refers to the ability of the dynamic light scattering on the eye to recognize a disease correctly, ie to respond positively to an actual anomaly of the eye. Selectivity refers to the ability of the measurement to actually identify healthy patients as healthy, ie to reject them positively in healthy patients. If an absolute threshold value of 0.05 is chosen for the difference between the correlation signals g 2m ), measured on the measured scattering volume and on the reference scattering volume, the sensitivity of the diagnostic method is 78%. The selectivity of the diagnostic procedure is then 72%.
Eine derart sensibel zu erfassende Augenanomalie ist die altersbedingte Makuladegeneration (AMD). Diese kann insbesondere schon in einem sehr frühen Stadium diagnostiziert werden. Signifikant für AMD ist insbesondere, dass bei dynamischen Lichtstreuungsmessungen an der zentralen Retina einerseits und an der peripheren Retina andererseits beim gesunden Auge ein deutlicher Unterschied in der Messkurve bei τ m vorliegt, während dieser Unterschied an einem AMD aufweisenden vermessenen Auge geringer ist bzw. sogar ganz fehlt.One such sensitive eye anomaly is age-related macular degeneration (AMD). This can be diagnosed especially at a very early stage. In particular, it is significant for AMD that in the case of dynamic light scattering measurements on the central retina on the one hand and on the peripheral retina on the other hand, there is a clear difference in the measured curve at τ m in the healthy eye, whereas this difference is smaller or even completely absent from an AMD-containing measured eye is missing.
Die Augenvermessungsvorrichtung 1 kann zur dynamischen Lichtstreuung sowohl in vitro als auch in vivo herangezogen werden.The eye measurement device 1 can be used for dynamic light scattering both in vitro and in vivo.
Fig. 5 zeigt eine Variante der Strahlführung bei einer weiteren Ausführungsform einer Augenvermessungsvorrichtung. Komponenten und Bezugsgrößen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 erläutert wurden, tragen die gleichen Be- zugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.5 shows a variant of the beam guidance in a further embodiment of an eye measurement device. Components and reference quantities which correspond to those which have already been explained above with reference to FIGS. 1 to 4 bear the same reference numerals and will not be discussed again in detail.
Bei der Strahlführung nach Fig. 5 wird das Streu-Anregungslicht 3 nicht in Form eines Hohlstrahls, sondern in Form eines vor der Fokussierlinse 1 1 parallel zur Strahlenachse 28 geführten Anregungslichtstrahls bereitge- stellt. Der Abstand des Strahlengangs des Streu- Anregungslichts 3 von der Strahlenachse 28, längs der das Streulicht 27 läuft, ist dabei so groß wie der Radius des Hohlbündels 9 bei der Strahlführung nach den Fig. 1 bis 4. In the beam guide according to FIG. 5, the scattered excitation light 3 is not provided in the form of a hollow beam but in the form of an excitation light beam guided parallel to the beam axis 28 in front of the focusing lens 11. The distance of the beam path of the scattered excitation light 3 from the beam axis 28, along which the scattered light 27 passes, is as large as the radius of the hollow beam 9 in the beam guidance according to FIGS. 1 to 4.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung ( 1 ) zur Augenvermessung mit Hilfe dynamischer Lichtstreuung - mit einer Strahlungsquelle (2) zur Erzeugung von Streu-1. Device (1) for eye measurement with the aid of dynamic light scattering - with a radiation source (2) for generating scattered light
Anregungslicht (3), mit einer Detektionseinrichtung (29 bis 32) zur Erfassung von von einem Streuvolumen (12) ausgehendem Streulicht (27), wobei ein Anregungs-Strahlengang des Streu- Anregungslichts (3) und ein Detektions-Strahlengang des Streulichts (27) in einem demExcitation light (3) having a detection device (29 to 32) for detecting scattered light (27) emanating from a scattering volume (12), an excitation beam path of the scatter excitation light (3) and a detection beam path of the scattered light (27) in a
Streuvolumen (12) benachbarten Strahlengangabschnitt (18, 20, 11 , 12) parallel zu einer gemeinsamen Strahlenachse (28) verlaufen, wobei ein Detektions-Auskoppelspiegel (18) zur Auskopplung des Streulichts (27) aus dem Anregungs-Strahlengang vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektions-Auskoppelspiegel ( 18) durchlässig für das Streulicht (27) und hochreflektierend für das Streu- Anregungs licht (3) ausgeführt ist.Scattering volume (12) adjacent beam path portion (18, 20, 11, 12) parallel to a common beam axis (28), wherein a detection Auskoppelspiegel (18) for coupling out the scattered light (27) is provided from the excitation beam path, characterized in that the detection outcoupling mirror (18) is designed to be transparent to the scattered light (27) and highly reflective to the scattered excitation light (3).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Detektions-Auskoppelspiegel ( 18) insbesondere auf beiden Seiten eine Antireflexschicht für das Streulicht (27) aufweist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the detection Auskoppelspiegel (18) in particular on both sides of an anti-reflection layer for the scattered light (27).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized by a
Anregungslicht-Selektionsspiegel (8) zur selektiven Trennung des zur Messung eingesetzten Streu-Anregungslichts (9) vom sonstigen Anregungslicht ( 10), wobei das zur Messung eingesetzte Streu- Anregungslicht (9) vom Anregungslicht-Selektionsspiegel (8) reflektiert wird. Excitation light selection mirror (8) for selectively separating the scattered excitation light (9) used for the measurement from the other excitation light (10), wherein the scattered excitation light (9) used for the measurement is reflected by the excitation light selection mirror (8).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Streu-Anregungslicht (3) in Form eines Hohlstrahls (9) bereitgestellt wird.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the scattered excitation light (3) in the form of a hollow beam (9) is provided.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der De- tektions- Auskoppelspiegel (18) und, soweit vorhanden, auch der Anre- gungslicht-Detektionsspiegel (10) eine ringförmige Reflexionsbe- schichtung aufweist.5. Device according to claim 4, characterized in that the detection-outcoupling mirror (18) and, if present, also the excitation light-detection mirror (10) has an annular reflection coating.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Führung von Streu- Anregungslicht (3) und Streulicht (27) derart, dass in Luft vor dem Streuvolumen (12) das insbesondere hohle Streu- Anregungslicht (3, 9) zum Detektions-Strahlengang (27, 28) einen Winkel (αs) zwischen 2° und 8° einnimmt.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized by a guide of scattered excitation light (3) and scattered light (27) such that in air before the scattering volume (12) the particular hollow scatter excitation light (3, 9) for Detection beam path (27, 28) occupies an angle (α s ) between 2 ° and 8 °.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Führung von Streu- Anregungslicht (3) und Streulicht (27) derart, dass das Streuvolumen (12) in Luft eine Größe zwischen 50 und 800 μm3 hat. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized by a guide of scattered excitation light (3) and scattered light (27) such that the scattering volume (12) in air has a size between 50 and 800 microns 3 .
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