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Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Kontaktelement zum Koppeln einer Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem zu bearbeitenden Objekt, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung einen gescannten Laserstrahl durch eine Oberfläche des Objektes in einen gewissen Bereich des Objektes fokussiert und das Kontaktelement eine Eingangsseite zur Aufnahme der gescannten Laserstrahlung und eine Ausgangsseite aufweist, die in Kontakt mit dem Objekt dessen Oberfläche in eine bestimmte Oberflächenkrümmung bringt. Die Erfindung bezieht sich weiter auf die vorteilhafte Verwendung eines solchen Kontaktelementes in einer Laserbearbeitungsvorrichtung.
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Bei der Materialbearbeitung mittels Laserstrahlung bestimmt die Genauigkeit der Positionierung des Laserstrahls in der Regel die bei der Bearbeitung erzielte Präzision. Wird der Laserstrahl in ein Bearbeitungsvolumen fokussiert, bedarf es einer exakten dreidimensionalen Positionierung. Weist das zu bearbeitende Objekt eine verformbare Oberfläche auf, ist es für eine hochgenaue Bearbeitung in der Regel unerläßlich, die Oberflächenform zu kennen bzw. die Abweichung der Oberflächenform zu einer vorgegebenen Soll-Form möglichst gering zu halten. Für solche Anwendungen dient das eingangs genannte Kontaktelement, wie es z. B. aus der
EP 1364632 A1 bekannt ist, da es der Oberfläche des zu bearbeitenden Objektes eine gewünschte Oberflächenkrümmung verleiht.
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Bei Materialien, die nur eine geringe lineare optische Absorption im Spektralbereich der bearbeitenden Laserstrahlung aufweisen, werden üblicherweise nicht-lineare Wechselwirkungen zwischen Laserstrahlung und Material ausgenutzt, meist in Form eines optischen Durchbruches, der im Fokus des Laserstrahls erzeugt wird. Da die bearbeitende Wirkung damit nur im Laserstrahlfokus stattfindet, ist es unerläßlich, den Fokuspunkt exakt dreidimensional auszurichten. Für die Bearbeitung größerer Bereiche ist somit zusätzlich zu einer zweidimensionalen Ablenkung des Laserstrahls auch eine exakte Tiefenstellung der Fokuslage erforderlich. Durch das Kontaktelement liegen zum Objekt bekannte optische Verhältnisse insbesondere Brechungsverhältnisse vor. Zusätzlich fixiert das Kontaktelement auch das Objekt in bestimmter Lage zur Bearbeitungsvorrichtung.
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Eine typische Anwendung für ein solches Kontaktelement ist das als fs-LASIK bekannte augenoptische Operationsverfahren, bei dem ein Laserstrahl auf einen Fokuspunkt in der Größenordnung weniger Mikrometer in die Hornhaut fokussiert wird. Im Fokus entsteht dann ein Plasma, welches das umliegende Gewebe schlagartig verdampft und aufreißt. Diese Art der Wechselwirkung von Laserlicht mit Gewebe wird Photodisruption genannt. Da die Photodisruption idealerweise auf eine mikroskopisch kleine Wechselwirkungszone beschränkt bleibt, können präzise chirurgische Schnitte innerhalb des Auges vorgenommen werden. Es wird eine lokale Trennung des Hornhautgewebes bewirkt. Eine geeignete Aneinanderreihung der auf diese Weise erzeugten lokalen Trennungszonen realisiert makroskopische Schnitte und isoliert ein bestimmtes Hornhautteilvolumen. Durch Entnahme des Teilvolumens wird dann eine gewünschte Brechungsänderung der Hornhaut erreicht, so daß eine Fehlsichtigkeitskorrektur möglich ist.
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Zur Ausführung des Verfahrens ist die exakte Positionierung des Laserstrahls unerläßlich. Eine willkürlich unwillkürliche Bewegung des menschlichen Auges während der Behandlung ist problematisch. Um diesen Einflußfaktor zu minimieren, ist entweder eine mechanische Fixierung des Auges oder ein optisches Feedback der Augenbewegung notwendig. Deshalb wird das erwähnte Kontaktelement mit der Doppelfunktion verwendet: Es stellt nicht nur die erforderlichen optischen Eigenschaften bei der Einbringung des Laserstrahls in die Hornhaut sicher, sondern fixiert das Auge auch, vorzugsweise bezüglich mehrerer Freiheitsgrade, besonders bevorzugt bezüglich aller möglichen Freiheitsgrade. Bewegungen des Auges relativ zur Laserbearbeitungsvorrichtung werden damit verhindert.
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In der
US 6.342.053 wird vorgeschlagen, das Auge durch einen Vakuumring zu fixieren. Ein Kopplermedium vor dem Auge setzt den Brechzahlunterschied zur Hornhaut deutlich herab. Der Einsatz dieses Kopplermediums erleichtert die optische Korrektur des Systems. Da es eine Brechzahl > 1 hat, wird weiter die Strahlablenkung an der Grenzfläche reduziert und Aberrationen, die an dieser Fläche entstehen, werden geringer. Für den Fall, daß die Brechzahlen von Kontaktglas und Hornhaut übereinstimmen, liegt aus geometrisch-optischer Sicht überhaupt keine Grenzfläche vor.
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Ein anderes Konzept ist in
US 5.549.632 beschrieben. Die Hornhautkrümmung wird mittels einer Planparallelplatte aufgehoben bzw. durch eine konkave oder konvexe Fläche verformt. Dies erfolgt durch Druck auf das Auge. Das Auge ist fixiert, und das fokussierte Laserbündel wird nicht durch übermäßig schräges Auftreffen auf eine Grenzfläche gestört. Der Druck auf die Hornhaut führt notwendigerweise zu einer Erhöhung des Augeninnendruckes. Diese Erhöhung ist aus medizinischer Sicht mit Risiken verbunden. Weiter ist das „Flachdrücken” der Hornhaut zum Erreichen einer planen Geometrie für den Patienten unangenehm.
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Voraussetzung für den Prozeß der Photodisruption sind hohe Feldstärken, diese werden durch kleine Fokusdurchmesser und kurze Laserpulse realisiert. Kleine Fokusdurchmesser sind nur bei hohen Aperturen zu erreichen. Zusätzlich sind Behandlungsfelder mit einem Durchmesser über 8 mm interessant. Durch die Geometrie der Hornhaut ergibt sich ein gekrümmtes Bildfeld. Es sind keine Systeme bekannt, die bei solchen Feldern eine Apertur von über 0,3 erreichen. Der Stand der Technik beschränkt sich deshalb entweder auf kleinere Bearbeitungsfelder oder arbeitet mit planer Geometrie.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Koppelelement bzw. eine Laserbearbeitungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auch größere Bearbeitungsfelder ohne plane Geometrien möglich sind.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem optischen Kontaktelement zum Koppeln einer Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem zu bearbeitenden Objekt, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung einen gescannten Laserstrahl durch eine Oberfläche des Objektes in einen gewissen Bereich des Objektes fokussiert und das Kontaktelement eine Eingangsseite zur Aufnahme der gescannten Laserstrahlung und eine Ausgangsseite aufweist, die in Kontakt mit dem Objekt dessen Oberfläche in eine bestimmte Oberflächenkrümmung bringt, wobei an der Eingangsseite ein diffraktives optisches Element angeordnet ist, das den Einfallswinkel der Laserstrahlung auf die Oberfläche des Objektes reduziert.
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Das optische Kontaktelement weist also erfindungsgemäß ein diffraktives optisches Element auf, durch dessen Einsatz die Kombination aus großem Anwendungsfeld, d. h. Bildfeld im Objekt, auf das der gescannte Laserstrahl fokussiert werden kann, mit einer Oberflächenkrümmung möglich ist, die bei der Anwendung in der Augenchirurgie keine deutliche Erhöhung des Augeninnendrucks erzwingt. Wesentlich für die Erfindung ist der Einsatz eines diffraktiv wirkenden optischen Elementes. Dessen Ablenkung des Lichts basiert auf der Beugung an Gitterstrukturen. Durch das diffraktive optische Element, beispielsweise in Form eines Gitters, kann die gewünschte bildseitige große numerische Apertur mit deutlich kleineren Einfallswinkeln auf das Kontaktglas erzeugt werden. Die numerische Apertur der Fokussierungsoptik kann also deutlich geringer gewählt werden als ohne diffraktives optisches Element.
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Über die günstigeren Bedingungen für die Korrektur hinaus erlaubt das erfindungsgemäße Kontaktglas eine größere Brennweite der den Laserstrahl fokussierenden Optik, da die erforderliche Strahlneigung vor dem Kontaktglas aufgrund der Wirkung des diffraktiven optischen Elementes bei gleichem Durchmesser des einfallenden Strahlbündels geringer geworden ist. Die größere Brennweite erleichtert das Unterbringen zusätzlicher Bauelemente, beispielsweise eines Strahlteilers, und die Realisierung anwendungsseitiger Bauraumvorgaben. Dennoch kann eine für die Augenchirurgie „anormale” Bildfeldwölbung, d. h. ein konvex gekrümmtes Bildfeld, auf einfache Weise durch das diffraktive optische Element erreicht werden. Unter dem Einsatz ausschließlich optisch brechender Elemente wäre hinsichtlich der Krümmung des Bildfeldes eine sehr viel stärkere Einschränkung gegeben, wenn ein großer Felddurchmesser gefordert ist.
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Das Kontaktelement ist selbstverständlich passend zum Objekt auszuwählen. Bei konvexen Objekten, wie sie in der Augenchirurgie in Form des menschlichen Auges vorliegen, ist es vorteilhaft, das Kontaktelement mit einem plankonkaven Grundkörper auszubilden, dessen Konkavfläche die Ausgangsseite und dessen Planfläche die Eingangsseite bildet. Auf der planen Eingangsseite kann zweckmäßigerweise das diffraktive optische Element angebracht werden. Eigenständige, direkt vorgelagerte Bauteile sind aber ebenso möglich, wie eine direkte Ausformung des diffraktiven optischen Elementes an der planen Eingangsseite.
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Für die Augenoptik ist es weiter zweckmäßig, die Oberflächenkrümmung im wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer optischen Achse der Laserbearbeitungsvorrichtung auszubilden. Dies bietet sich auch für andere Anwendungen an, da das diffraktive optische Element dann rotationssymmetrisch bzw. punktsymmetrisch zum Durchstoßpunkt der optischen Achse ist. Für rotationssymmetrische Geometrien ist es zweckmäßig, daß das diffraktive optische Element beabstandet zur optischen Achse einfallende Laserstrahlung zur optischen Achse hin beugt, wobei der Beugungswinkel mit dem Abstand zur optischen Achse zunimmt. Diese Ausgestaltung erreicht die für augenchirurgische Anwendungen gewünschte „anormale” Bildfeldwölbung.
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Eine Möglichkeit, das diffraktive optische Element auszubilden, besteht darin, es als Gitterstruktur mit einer vom Abstand zur optischen Achse abhängigen Linienzahl zu formen. Die Linienzahl liegt dabei typischerweise mindestens bei 220 Linien/mm und üblicherweise nicht über 500 Linien/mm.
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Das diffraktive optische Element kann dann durch ein Phasenpolynom sowie eine Frequenzgleichung beschrieben werden. Das Phasenpolynom lautet beispielsweise für eine sphärische Oberflächenkrümmung:
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Die Parameter c
i sind an die aktuelle Geometrie anzupassen; r bezeichnet den radialen Parameter, d. h. den radialen Abstand vom Zentrum. Die Frequenzgleichung für die Linienzahl pro Millimeter wird beschrieben durch:
wobei l die Synthese-Wellenlänge ist.
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Das diffraktive optische Element erlaubt es, auf eine exakte Brechzahlanpassung zwischen Material des Kontaktelementes und dem zu bearbeitenden Objekt zu verzichten. Somit gibt das diffraktive optische Element eine größere Freiheit bei der Materialwahl für das Kontaktelement, da an der Grenzfläche Kontaktelement/Objektoberfläche auftretende Brechungseffekte mit Hilfe des diffraktiven optischen Elementes korrigiert werden können; preiswerte Materialien, wie Kunststoff oder einfache Gläser können nun verwendet werden. Es ist deshalb nicht zuletzt aus Kostengründen bevorzugt, daß das Kontaktelement ein Material aufweist, dessen Brechzahl größer als eine Brechzahl des Objektes ist.
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Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Kontaktelement, wie bereits erläutert, für augenchirurgische Anwendungen. Es ist deshalb bevorzugt, daß das Kontaktelement als Kontaktglas für die Augenchirurgie mit einer sphärischen Oberflächenkrümmung mit einem Radius zwischen 7 und 25 mm ausgebildet ist. Der Radius von 7,86 mm entspricht dem typischen mittleren Hornhautkrümmungsradius. Weist die als Kontaktfläche dienende Ausgangsfläche des Kontaktelementes diesen Krümmungsradius auf, verformt sich die Hornhaut im wesentlichen nicht. Bei einem Wert von 25 mm findet zwar eine Verformung der Hornhaut statt, jedoch wirkt sich die verringerte Krümmung der Hornhaut mindernd auf zu korrigierende Aberrationen aus.
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Eine besonders zweckmäßige Anwendung des Kontaktelementes erfolgt in einer Laserbearbeitungsvorrichtung mit einer dem Kontaktelement vorgeordneten Fokussieroptik, die Bündel des Laserstrahls in im Objekt gelegene Brennpunkte fokussiert, wobei in der Fokussieroptik eine Zerstreuungslinse, die den Ablenkwinkel vergrößert, und ein zweites diffraktives optisches Element vorgesehen sind, welches die von der Zerstreuungslinse kommenden Bündel sammelt. Dieses zweite diffraktive optische Element hat eine stark sammelnde Wirkung und macht eine Verschiebung der Hauptebenen mittels der vorgeordneten Zerstreuungslinse möglich. Dadurch liegt die Eintrittspupille so weit vor der ersten Linse der Fokussieroptik, daß vorzugsweise ein Teilerelement eingefügt werden kann: Außerdem erlaubt es das zweite Element so vergleichsweise große Strahlablenkungen beim Scannen des Laserstrahls zu realisieren. In einer besonders zweckmäßigen Bauweise ist das zweite Element als Planparallelplatte ausgebildet.
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In Kombination mit dem zweiten diffraktiven optischen Element realisiert das Kontaktelement eine Bearbeitungsvorrichtung, die einen Oberflächenkrümmungsradius von 10 mm, ein Bildfeld mit einem Durchmesser von 11 mm und eine numerische Apertur der Fokussieroptik von 0,37 hat.
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Das Kontaktelement dient vorzugsweise dazu, um eingangsseitig eine feste Kopplung mit der Laserbearbeitungsvorrichtung herzustellen. Die zur Laserbearbeitungsvorrichtung orientierte Eingangsseite des Kontaktelementes ist deshalb zweckmäßigerweise mit geeigneten Mitteln zur festen Verbindung mit dem zum Objekt orientierten Ausgang (z. B. distalen Ende) der Laserbearbeitungsvorrichtung bzw. deren optischen System ausgebildet, so daß eine auf die Laserbearbeitungsvorrichtung bezogen feste Fixierung mittels eines Verschlußmechanismus möglich ist. Für den Verschlußmechanismus kommt dabei beispielsweise die Ausbildung einer Flanschfläche am Kontaktelement in Frage.
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Ausgangsseitig sorgt das Kontaktelement dafür, daß die Oberfläche des Objektes eine gewünschte Soll-Form hat. Zur Befestigung des Kontaktelementes am Objekt sind geeignete Mittel geeignet; bei einer augenchirurgischen Anwendung kann eine Unterdruckbefestigungseinrichtung, z. B. ein Saugring, wie er aus der
WO 03/002008 A1 oder aus der
EP 1 159 986 A2 bekannt ist, zum Einsatz kommen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielshalber noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Laserbearbeitungsvorrichtung für ein augenchirurgisches Verfahren,
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2 eine schematische Darstellung der Augenhornhaut eines Patienten,
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3 eine Schnittdarstellung einer Fokussierungsoptik der Laserbearbeitungsvorrichtung der 1 mit Kontaktglas und exemplarisch eingezeichnetem Strahlengang und
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4 eine Schnittdarstellung des Kontaktglases der 3.
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1 zeigt ein Behandlungsgerät für ein augenchirurgisches Verfahren ähnlich dem in der
EP 1159986 A1 bzw. der
US 5549632 beschriebenen. Das Behandlungsgerät
1 der
1 dient dazu, an einem Auge
2 eines Patienten eine Fehlsichtigkeitskorrektur gemäß dem bekannten fs-LASIK-Verfahren auszuführen. Dazu weist das Behandlungsgerät
1 einen Laser
3 auf, der gepulste Laser-Strahlung abgibt. Die Pulsdauer liegt dabei im Femtosekundenbereich, und die Laserstrahlung wirkt mittels nichtlinearer optischer Effekte in der Hornhaut auf die eingangs beschriebene Art und Weise. Der vom Laser
3 entlang einer optischen Achse A1 abgegebene Behandlungsstrahl
4 fällt dabei auf einen Strahlteiler
5, der den Behandlungsstrahl
4 auf eine Scaneinrichtung
6 leitet. Die Scaneinrichtung
6 weist zwei Scanspiegel
7 und
8 auf, die um zueinander orthogonale Achsen drehbar sind, so daß die Scaneinrichtung
6 den Behandlungsstrahl
4 zweidimensional ablenkt. Eine verstellbare Projektionsoptik
9 fokussiert den gescannten Behandlungsstrahl
4 auf das Auge
2. Die Projektionsoptik
9 weist dabei eine Linse
10 und eine Fokussieroptik
11 auf.
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Der Fokussieroptik 11 ist ein Kontaktglas 12 nachgeordnet, das über eine Halterung H fest mit der Fokussieroptik 11 und damit dem Strahlengang des Behandlungsgerätes 1 verbunden ist. Das noch näher zu beschreibende Kontaktglas 12 liegt an der Hornhaut des Auges 2 an. Die optische Kombination aus Behandlungsgerät 1 mit daran befestigtem Kontaktglas 2 bewirkt, daß der gescannte Behandlungsstrahl 4 in einem in der Hornhaut des Auges 2 gelegenen Fokus 13 gebündelt wird. Durch die Anwendung in der Hornhaut 17 werden die Einfallswinkel des Laserbündels mit zunehmendem Feld größer. Während ein auf der optischen Achse A1 einfallender Strahl senkrecht auf die Hornhaut 17 trifft, ist der Einfallswinkel bei einem Abstand von 4 mm zur optischen Achse A1 schon über 20 Grad groß. Es entstehen erhebliche Aberrationen, z. B. Astigmatismus. Die Aberrationen sind innerhalb des optischen Systems kompensiert.
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Die Scaneinrichtung 6 wird ebenso wie der Laser 3 über (nicht näher bezeichnete) Steuerleitungen von einem Steuergerät 14 angesteuert. Das Steuergerät 14 bestimmt dabei die Lage des Fokus 13 sowohl quer zur optischen Achse A1 (durch die Scanspiegel 7 und 8) wie auch in Richtung der optischen Achse A1 (durch Verstellung der Projektionsoptik 9) vor. Das Steuergerät 14 liest weiter einen Detektor 15 aus, der für Meßzwecke von der Hornhaut rückgestreute Strahlung, die den Strahlteiler 5 als Rückstrahlung 16 passiert, sensiert.
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Das Kontaktglas 12 sorgt dafür, daß die Hornhaut des Auges 2 eine gewünschte Soll-Form erhält. Dies ist schematisch in 2 dargestellt, die einen Schnitt durch die Augenhornhaut 17 zeigt. Für eine exakte Positionierung des Fokus 13 in der Augenhornhaut 17 muß die Krümmung der Augenhornhaut 17 berücksichtigt werden. Die Augenhornhaut 17 weist eine Ist-Form 18 auf, die von Patient zu Patient variiert. Das Kontaktglas 12 liegt dann an der Augenhornhaut 17 an und verformt sie in eine gewünschte Soll-Form 19.
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Der genaue Verlauf der Soll-Form 19 hängt von der Krümmung der dem Auge 2 zugewandten Fläche des Kontaktglases 12 ab. Dies wird auch anhand der 3 deutlich. Wesentlich ist, daß durch das Kontaktglas 12 bekannte geometrische und optische Verhältnisse für das Einbringen und Fokussieren des Behandlungsstrahls 4 in die Hornhaut 17 gegeben sind. Da die Hornhaut 17 am Kontaktglas 12 anliegt und dieses wiederum über die Halterung H gegenüber dem Strahlengang des Behandlungsgerätes 1 ortsfest ist, kann der Fokus 13 durch Ansteuerung der Scaneinrichtung 6 sowie der verstellbaren Projektionsoptik 9 dreidimensional exakt in der Hornhaut 17 positioniert werden.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung der Fokussieroptik 11 mit Kontaktglas 12. Das Kontaktglas 12 weist einen Körper auf, der für den Behandlungsstrahl 4 transparent ist. Eine Kontaktfläche 20 erzeugt die Soll-Form 19 und an einer der Fokussieroptik 11 zugeordneten Vorderseite 21 wird der gescannte Behandlungsstrahl 4 eingekoppelt. Die Kontaktfläche 20 ist in der beschriebenen Bauweise sphärisch und hat einen Innenradius, der im Ausführungsbeispiel mit 10 mm etwas größer als der Hornhautradius des Patienten (z. B. 8 mm) ist. Der Hornhautradius des Auges 2 wird in geeigneter Weise dem Radius des Kontaktglases 12 angepaßt, z. B. indem das Kontaktglas per Unterdruck auf das Auge 2 gesaugt wird. Das Auge 2 ist folglich durch die hergestellte Verbindung fixiert. Da der Radienunterschied zwischen der Hornhaut 17 im natürlichen Zustand und dem Kontaktglas 12 gering ist, wird der Augeninnendruck durch das Angleichen der Radien nicht merklich erhöht.
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Weiter ist am Kontaktglas 12 eine (nicht näher gezeigte) Flanschfläche 23 ausgebildet, an der das Kontaktglas 12 in der (in 3 zur Vereinfachung ebenfalls nicht gezeigten) Halterung H durch Klemmen fixiert ist. Die Flanschfläche stellt ein Befestigungsmittel dar, das auf die einen Verschlußmechanismus realisierende Halterung H abgestimmt ist.
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Wie 3 zeigt, treten parallele Bündel E1, E2 und E3 von der Projektionsoptik 9 bzw. der Linse 10 in die Fokussieroptik 11 ein. In die Darstellung sind auch einige Bündel für verschiedene Ablenkungen während des Scannens eingezeichnet. Die beispielshalber gezeichneten Eingangsbündel E1 bis E3 stehen für eine Auswahl von Feldpunkten. Die Bündel durchlaufen zuerst einen Strahlteiler 22, der für die Funktion der Fokussieroptik 11 ohne weiteren Belang ist. Die vergleichsweise weit vorgelagerte Eintrittspupille der optischen Konstruktion ermöglicht beispielsweise das Unterbringen des Strahlteilers 22 als zusätzliche Koppelstelle. Nach dem Strahlteiler 22 fallen die Strahlenbündel auf eine Zerstreuungslinse 23, die zusammen mit einem nachgeordneten als Planparallelplatte 24 ausgebildeten diffraktiven optischen Element eine ungewöhnlich große Strahlablenkung bewirkt, die gegenüber der Strahlablenkung, die von den Scanspiegeln 7, 8 bewirkt wird, vergrößert ist. Eine anschließende Frontlinsengruppe 25 lenkt die Strahlbündel auf die Vorderseite 21 des Kontaktglases 12, das eine Umlenkung auf die Kontaktfläche 20 derart gewirkt, daß beabstandet zur optischen Achse A1 einfallende Strahlen zur optischen Achse A1 hin gebeugt werden.
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Dieser Effekt des Kontaktglases 12 ist in 4 vergrößert dargestellt, die einen Ausschnitt des Strahlengangs der 3 im Bereich des Kontaktglases 12 zeigt. Die Strahlbeugung an der Vorderseite 21 des Kontaktglases 12 wird von einem diffraktiven optischen Element 25 bewirkt, das im Ausführungsbeispiel auf die Vorderseite 21 aufgebracht ist und als Gitterstruktur gemäß den oben genannten Gleichungen ausgebildet ist.
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Ein in 4 exemplarisch bezeichnetes fokussiertes Strahlenbündel F1 mit Randstrahlen F1a und F1b sowie einem Mittelstrahl F1 m wird vom diffraktiven optischen Element 25 so auf die sphärische Kontaktfläche 20 hin gebeugt, daß der Mittelstrahl F1 m im wesentlichen senkrecht auf die Sphäre der Kontaktfläche 20 einfällt.
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Insgesamt wird trotz relativ geringen Einfallswinkeln auf das diffraktive optische Element 25 eine hohe bildseitige Apertur von beispielsweise 0,37 erreicht. Zugleich ist eine einfachere optische Korrektur hinsichtlich im System auftretender Aberrationen erreicht.
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Ein Ausführungsbeispiel für das diffraktive optische Element
25 verwendet für die eingangs genannten Gleichungen zur Bestimmung der radialen Phasen- bzw. Frequenzabhängigkeit folgende Parameter:
| c1: | – 1 .3587E-02 |
| c2 : | 8.2357E-05 |
| c3 : | – 7.5017E-07 |
| c4 : | 2.8305E-08 |
| c5: | – 4.6727E-10 |
| c6: | – 2.0104E-12 |
| c7: | 1.7144E-13 |
| c8: | – 1.6035E-15 |
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Der Bildfelddurchmesser des mit einem Radius von 10 mm gekrümmten Bildfeldes (Hornhaut 17) beträgt dabei 11 mm. Dies ist durch eine höhenabhängige Anpassung der Linienzahl (Frequenz) des Gitters des diffraktiven optischen Elementes 25 erreicht. Zugleich sind refraktiv wirkende Flächen der Anzahl nach minimiert. Die Anordnung des diffraktiven optischen Elementes 25 an der Vorderseite 21 des Kontaktglases 12 ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau.
