DE10316416A1 - Optisches System für eine Funduskamera - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein optisches System für eine Funduskamera, bei welchem zur Vermeidung von Reflexen Linsenpaare gegen den Abbildungsstrahlengang verkippt sind, wobei diese Verkippungen in zwei Ebenen erfolgen und diese Ebenen vorzugsweise senkrecht zueinander orientiert sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein optisches System für eine Funduskamera, welche zur Abbildung des Augenhintergrundes dient. Bei der Abbildung des Augenhintergrundes mit einer solchen Kamera kommt es im allgemeinen zu Reflexen an der Hornhaut und an Flächen des optischen Systems, welche sich störend auf die Bildqualität auswirken.
- Der grundsätzliche Aufbau einer Funduskamera weist ein mehrstufiges optisches System auf. Eine Ophthalmoskoplinse erzeugt ein Zwischenbild, das von einem Folgesystem (Hauptobjektiv) auf einen Film oder eine CCD-Matrix abgebildet wird. Die Ophthalmoskoplinse ist auch Bestandteil der Beleuchtung.
- Ein besonderes Problem bei der Fundusbeobachtung und -aufnahme stellen Reflexe an der Hornhaut und den Flächen der Ophthalmoskoplinse dar, weil das von der Netzhaut reflektierte Licht, welches die eigentlich interessierende Bildinformation trägt, wesentlich weniger intensiv ist als das vor dem Eintritt in das Auge reflektierte Licht. Störende Hornhautreflexe werden üblicherweise durch eine Teilung der Pupille des Auges verhindert. Dazu bildet die Ophthalmoskoplinse einen Beleuchtungsring in die Augenpupille ab. Die an der Hornhaut reflektierten Strahlen der Beleuchtung verfehlen die Apertur der Beobachtung. Nur das Areal innerhalb des Beleuchtungsringes wird für die Beobachtung verwendet.
- Zur Unterdrückung der Reflexe von der Ophthalmoskoplinse sind es im wesentlichen zwei Konzepte bekannt.
- In der
DE-OS 35 19 442 - Ein Nachteil dieses Konzeptes ist die Nähe des Antireflexpunktes zur Leuchtfeldblende. Die Absorption einzelner Lichtanteile kann als ungleichmäßige Ausleuchtung des Augenhintergrundes sichtbar werden, es treten ringförmige Schatten auf, welche den Bildeindruck verschlechtern und damit die Auswertung durch den Augenarzt behindern.
- Ein andere Lösung ist in
US 4,730,910 beschrieben. Dabei wird auf die Ausblendung bestimmter Lichtanteile innerhalb der Beleuchtungsoptik verzichtet. An Stelle der Ophthalmoskoplinse wird ein mehrlinsiges Objektiv verwendet, dessen Linsen so gegeneinander verkippt sind, dass die direkten Reflexe an den Glas-Luft-Flächen nicht in die Apertur der Beobachtung gelangen. Dazu liegen die optischen Achsen der Linsen gemeinsam mit der optischen Achse des Beobachtungsstrahlenganges in einer Ebene. Diese Lösung erfordert einen erheblichen Aufwand für die mechanischen Fassungen und weist erhebliche Probleme bei der Korrektion der Abbildungsfehler auf. - Ein solches System weist einen deutlichen Unterschied der Abbildungsmaßstäbe im meridionalen und sagittalen Schnitt auf. Sowohl in der Objektabbildung als auch in der Pupillenabbildung (Beleuchtung) sind anamorphotische Effekte zu beobachten. Die Bilder werden verzerrt, es liegt keine ähnliche Abbildung vor. Weiterhin zeigt das System Koma und Astigmatismus bei Abbildung des Achspunktes, die Abbildungsfehler im Feld sind nicht rotationssymmetrisch.
- Die Erfindung stellt sich der Aufgabe, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein optisches System für eine Funduskamera anzugeben, welches Reflexe an den optischen Flächen wirksam aus dem Abbildungsstrahlengang ausblendet und weitgehende Abbildungstreue zu gewährleisten.
- Diese Aufgabe wird durch ein optisches System gemäß dem Hauptanspruch gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Die Verkippung der Linsen in zwei, senkrecht aufeinander stehenden Ebenen bewirkt die Angleichung der Abbildungsmaßstäbe für zwei senkrecht aufeinander stehende Schnitte. Die Bilder werden weniger verzerrt und die Abbildung gewinnt an Ähnlichkeit. Darüber hinaus kann so der Achsastigmatismus korrigiert werden und die Rotationssymmetrie der Fehler im Feld annähernd wieder hergestellt werden.
- Eine bevorzugte Weiterentwicklung der Erfindung besteht aus vier sammelnden Linsen, welche in zweier Linsenpaare aufgeteilt sind. Die Linsen des ersten Linsenpaares werden in einer ersten Ebene verkippt. Die Linsen des zweiten Linsenpaares werden in einer zweiten Ebene verkippt, wobei diese beiden Ebenen senkrecht zueinander stehen. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Kippwinkel und Verschiebungen der Linsen so gewählt sind, dass der Bereich in der Nähe der optischen Achsen der Linsen nicht vom beleuchtenden Bündel durchdrungen wird.
- Mit diesem System ist es möglich, die Abbildungsmaßstäbe für zwei senkrecht aufeinander stehende Schnitte sehr gut anzugleichen.
- Die Erfindung wird im weiteren anhand der Figuren näher erläutert.
- Es zeigen
-
1 eine Seitenansicht, -
2 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen optischen Systems, -
3 eine schematische Darstellung der Restverzeichnungen - In
1 ist das erfindungsgemäße optische System schematisch in Seitenansicht dargestellt, wobei zur Vereinfachung auf die Darstellung der nicht erfindungswesentlichen Teile wie Patientenauge, Leuchtquellen, Fotoeinrichtung bzw. Beobachtungssystem verzichtet wurde. Vier Linsen1 ,2 ,3 ,4 sind entlang der optischen Achse5 , welche den Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang der Funduskamera definiert, derart angeordnet, dass die Linsen1 und2 gegenüber der Zeichenebene6 von1 verkippt sind, während die Linsen3 und4 innerhalb der Zeichenebene6 gegen die optische Achse5 verkippt sind, so dass deren optische Achsen7 und8 ebenfalls in der Zeichenebene6 liegen. -
2 zeigt eine Draufsicht auf das optische System, die Zeichenebene9 steht also senkrecht auf der Zeichenebene6 aus1 . Die Linsen1 und2 sind innerhalb der Zeichenebene9 so verkippt, dass deren optische Achsen10 und11 in der Zeichenebene9 liegen. Die Linsen3 und4 sind damit gegenüber der Zeichenebene9 verkippt. - Die Linsen sind dabei so angeordnet, dass das Beleuchtungsbündel des Abbildungs- und Beleuchtungsstrahlenganges mit der optische Achse
5 keine der Linsen1 ,2 ,3 ,4 in deren zentralem Bereich durchdringt, das heißt, die optischen Achsen10 ,11 ,7 ,8 der Linsen1 ,2 ,3 ,4 liegen außerhalb der in1 und2 schematisch dargestellten Bündelstrahlen. -
-
- Die sich mit diesem System ergebenden Verzeichnungen sind in
3 dargestellt. Es zeigt sich, dass die Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung weitgehend übereinstimmen, das Vergleichsgitter (gerade Linien) hat in x- und y-Richtung die gleiche Ausdehnung. Damit sind die Anforderungen an die Ähnlichkeit der Abbildung sehr gut gewährleistet. - Das erfindungsgemäße optische System zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass die Fehler am Feldrand weitgehend rotationssymmetrisch ausgeprägt sind. Dadurch wird es möglich, diese Fehler durch ein rotationssymmetrisches Folgesystem zu kompensieren.
- Die folgende Tabelle stellt die wesentlichen Daten eines optischen Systems nach dem Stand der Technik (
US 4,730,910 = System A) und nach der Erfindung (System B) gegenüber. - In allen für die Abbildungsqualität relevanten Parametern wird eine bedeutende Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik erreicht.
- Bei der Realisierung der Erfindung bietet es sich an, die in
1 und2 dargestellten Linsen durch entsprechende Linsensegmente zu ersetzen, welche mindestens den Bereich der Durchdringung des Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlenganges umfassen. - Die Erfindung ist nicht an das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden, in bestimmten Fällen kann es auch günstig sein, wenn die beiden Verkippungsebenen nicht senkrecht aufeinander stehen.
- Zur Verbesserung der optischen Abbildungseigenschaften kann es vorteilhaft sein, mindestens eine der Linsen mit einer asphärischen Fläche zu versehen. Eine andere Realisierung der Erfindung ist durch den Einsatz diffraktiver optischer Elemente an statt einer oder mehrerer der Linsen möglich.
- Das Prinzip der Erfindung ist auch in anderen Gebieten anwendbar, bei denen die Aufgabe besteht Reflexe an den optischen Flächen zu unterdrücken.
Claims (7)
- Optisches System, vorzugsweise für eine Funduskamera, welche einen im wesentlichen koaxialen Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang aufweist, bestehend aus einem Linsensystem von mindestens vier Linsen, wobei mindestens zwei Linsen bezüglich ihrer optischen Achsen gegen den Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang verkippt sind, wobei die optischen Achsen der Linsen und die optische Achse des Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlenganges in einer Ebene liegen, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens zwei weitere Linsen bezüglich ihrer optischen Achsen gegen den Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang verkippt sind und dass die optischen Achsen der zwei weiteren Linsen und die optische Achse des Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengangs in einer zweiten Ebene liegen, die die erste Ebene im wesentlichen entlang der optischen Achse des Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlenganges schneidet.
- Optisches System nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die erste und die zweite Ebene im wesentlichen senkrecht zu einander stehen.
- Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass die optische Achse des Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengangs die Linsen außerhalb deren optischer Achsen durchdringt.
- Optisches System nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, dass die optischen Achsen der Linsen außerhalb des Strahlenbündels des Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengangs angeordnet sind.
- Optisches System nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Linsen aus Linsensegmenten bestehen.
- Optisches System nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eine der Linsen eine asphärische Fläche aufweist.
- Optisches System nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eine Linse durch ein diffraktives optisches Element ersetzt wird.
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