DE2725990A1

DE2725990A1 - Weitwinkelobjektiv fuer ein ophthalmoskopisches geraet

Info

Publication number: DE2725990A1
Application number: DE19772725990
Authority: DE
Inventors: Yuji Ito
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1976-06-09
Filing date: 1977-06-08
Publication date: 1977-12-15
Also published as: JPS6139048B2; US4162827A; DE2725990C2; JPS52150645A

Description

2 5 9 9 0 ^Dipl"^lng·^GruP^e

Bavariaring 4, Postfach 20 24 8000 München 2

Tel.: (0 89) 53 96 53-56 Telex:5 24 845tipat cable. Germaniapatent München 8.Juni 1977 D 8243
case f.5170

Canon Kabushiki Kaisha
Tokyo, Japan

Weitwinkelobjektiv für ein ophthalmoskopisches Gerät

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ophthalmoskopische Geräte und insbesondere auf ein achromatisches fotografisches Weitwinkelobjektiv für die Verwendung in einem solchen ophthalmoskopischen Gerät.

Bei den herkömmlichen Ophthalmoskopen und Augenhinter grundkameras ist ein großer Teil der Objektive als positive Meniskuslinse ausgebildet, die in Richtung auf ein Objekt (menschliches Auge) konvex ist. Bei einem solchen Objektiv ist jedoch der Blickwinkel auf etwa 30° oder weniger begrenzt oder es entsteht andererseits eine stark verringerte Bildqualität.

Um den Blickwinkel auf ungefähr 45° zu erhöhen, wird

bevorzugt, daß das Objektiv eine bikonvexe Form annimmt, Wenn eine chromatische Korrektur erforderlich ist, ist das bikonvexe Objektiv im allgemeinen so konstruiert, daß es eine oder mehrere verkittete Flächen aufweist. In diesem Fall entstehen störende Reflexionen von der verkitteten Fläche oder den verkitteten Flächen an der vorderen und der hinteren Oberfläche des Objektivs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Blickwinkel eines in einem ophthalmoskopischen Gerät verwendeten achromatischen fotografischen Objektiv zu vergrößern.

Dabei soll ein achromatisches Weitwinkelobjektiv geschaffen werden, dessen verkittete Flächen in dem Objektiv eine Konfiguration bilden, die das von den verkitteten Flächen reflektierte unerwünschte Licht ausschalten können, wenn die beleuchtenden Lichtstrahlen durch das Objektiv zu der Hornhaut eines ζμ untersuchenden Auges projiziert werden.

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Erfindungsgemäß ist das Objektiv in der Form eines Triplets konstruiert, das in der Richtung, in der die abbildenden Strahlen eintreten, eine in Richtung auf das Auge konvexe negative Meniskuslinse, eine bikonvexe Linse und eine in Richtung auf das Auge konkave negative Meniskuslinse aufweist. Durch das Anwenden der bikonvexen Form für die Linse, die in dem Triplet den mittleren Teil bildet, ist es möglich, alle störenden Lichtreflexionen sowohl von den verkitteten Flächen als auch von der vorderen und der hinteren Oberfläche auszuschalten, indem die notwendige Anzahl der lichtabdunkelnden Flecke auf nur 1 begrenzt wird, da dieser Fleck im Weg der beleuchtenden Lichtstrahlen angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Schnittbild eines Ausführungsbeispiels eines achromatischen fotografischen Objektivs, wobei die Wirkung bei dem Ausschalten der störenden Lichtreflexionen von den unter

schiedlichen Flächen des Objektivs geometrisch dargestellt ist.

Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht einer ophthalmoskopischen Kamera mit dem Objektiv der

Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Schnittbild, das ein Beispiel einer

Modifikation des Objektivs zeigt. 30

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird zuerst anhand der Fig. 2 eine ophthalmoskopische Kamera für die Fotografie des Augenhintergrunds gezeigt; die Pupille des Auges E ist mit E¹ bezeichnet. Die Kamera umfaßt ein achromatisches fotografisches Objektiv 1 und eine abbildende Linse 3, die in dieser Reihenfolge auf der Objektseite vor einem foto-

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OBIGlNAt INSPECTED

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grafischen Film 4 auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind. Zwischen dem Objektiv 1 und der abbildenden Linse 3 befindet sich ein Lochspiegel 2, der in bezug auf die optische Achse unter einem Winkel geneigt ist/ wobei eine in der Mitte des Spiegels angeordnete Öffnung mit der optischen Achse übereinstimmt. Der Spiegel 2 bildet einen Teil einer optischen Beleuchtungsanordnung, die außerdem eine Relaislinse 5, die ein Bild eines ringförmigen Flecks 7 auf dem Spiegel 2 erzeugen kann, eine hinter dem Fleck 7 in optisch ausgerichteter Beziehung angeordnete Kondensorlinse 8 zur selektiven Ausbildung eines Bilds von einer von zwei Lichtquellen, nämlich einer Drahtwendel einer Beleuchtungslampe 9 oder eines Lichtbogens einer Blitzröhre 10 auf dem Fleck 7, und einen Spiegel 11 umfaßt, der zwischen der gezeichneten Stellung, in der die Beleuchtungslampe 9 für die visuelle Beobachtung des Augenhintergrunds durch ein optisches Suchersystem ausgewählt ist, und einer mit einer gestrichelten Linie angezeigten Stellung schwenkbar ist, in der die Blitzröhre 10 für die Belichtung des Films 4 ausgewählt ist. Das optische Suchersystem umfaßt einen Reflexspiegel 12, der zwischen einer gezeigten Beobachtungsstellung und einer Nicht-Beobachtungsstellung bewegbar ist, eine Feldlinse 13 und ein Okkular 14. Wenn sich der Spiegel 12 in der Beobachtungsstellung befindet, wird ein endgültiges Bild des Augenhintergrunds auf der Feldlinse 13 ausgebildet und kann deshalb von einem Auge des Beobachters, der durch das Occular 14 schaut, betrachtet werden. Es soll hier erwähnt werden, daß anstelle der Verwendung des Okkulars 14 eine Sammellinse zusammen mit einer Aufnahmeröhre verwendet werden kann, deren Bildempfangsfläche mit der Brennebene der Sammellinse übereinstimmt, so daß auf einer Braun'sehen Röhre das Bild des Augenhintergrunds sichtbar gemacht werden kann.

Bei dieser optischen Beleuchtungsanordnung ist es möglich, eine ringförmige Zone der Pupille E¹ zu beleuchten,

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während der mittlere Bereich unbeleuchtet bleibt, da das Objektiv 1 ein endgültiges Bild des ringförmigen Flecks 7 auf die Ebene der Pupille E' projizieren kann. Die abbildenden Strahlen, die an der Netzhaut reflektiert werden und c aus der Pupille E¹ austreten, werden durch das Objektiv 1 gesammelt, so daß ein Zwischenbild der Netzhaut vor dem Beleuchtungsspiegel 2 gebildet wird. Die Größe der Blende des Beleuchtungsspiegels 2 ist so einjustiert, daß nur der Teil der von der Pupille E¹ ausgehenden Strahlen, der durch den unbeleuchteten mittleren Bereich der Pupille gelangt, durch die Öffnung des Beleuchtungsspiegels 2 treten kann; die Strahlen werden dann von der abbildenden Linse 3 auf den Film 4 fokussiert, vorausgesetzt, daß sich der Spiegel 12 in der Nicht-Beobachtungsstellung befindet, bei der ein Bild des Hintergrundes des Auges E auf dem Film 4 aufgezeichnet wird.

Da die beleuchtenden Lichtstrahlen auf die vordere Oberfläche R.. und auf die hintere Oberfläche R₄ in einer

2Q zu den abbildenden Lichtstrahlen umgekehrten Richtung einfallen, wird ein gewisser Bruchteil der beleuchtenden Strahlen von der hinteren Oberfläche R, in divergierender Weise reflektiert, und ein zusätzlicher gewisser Bruchteil wird von der vorderen Oberfläche R₁ in einer konvergierenden Weise reflektiert, wobei beides als störendes Einfallslicht auf dem Film 4 wirkt. Es ist bekannt, solche störenden Lichtreflexionen auszuschalten (siehe beispielsweise die japanischen Patentanmeldungen Nr. 44-8406 und 47-44645). Die störenden Reflexionen von der verkitteten Fläche oder

3Q den verkitteten Flächen in dem achromatischen Objektiv werden jedoch nicht berücksichtigt.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des fotografischen Objektivs gezeigt, das in der Form eines achromatischen Triplets 1 konstruiert ist; das Triplet 1 besteht aus einer negativen Meniskuslinse 1a, die in Richtung auf das zu foto-

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grafierende Auge E konvex ist, einer bikonvexen Linse 1b, die in diesem Fall eine äquikonvexe Linse ist, und einer negativen Meniskuslinse 1c, die in Richtung auf das Auge E konkav ist, wobei die Linsen in dieser Reihenfolge an ihren benachbarten Flächen miteinander verkittet sind. Das Material, aus dem die beiden negativen Meniskuslinsen 1a und 1c bestehen, besitzt einen großen Brechungsindex und eine geringere Abbe'sehe Zahl als das Material, aus dem die positive Meniskuslinse 1b besteht.

Um zwischen dem Objektiv 1 und dem Beleuchtungsspiegel 2 ein Bündel abbildender Lichtstrahlen zu erzeugen, das frei von störenden einfallenden Lichtstrahlen ist, gelten folgende speziellen Erfordernisse: Es sei angenommen, daß ein Lichtstrahl l_o/ der von einem Punkt P in der Mittelebene der Öffnung des Beleuchtungsspiegels 2 ausgeht, auf das Objektiv 1 auftrifft und daß vier unterschiedliche virtuelle Bildpunkte P₁, P-,P₃ und P. an unterschiedlichen Stellen innerhalb des Körpers des Objektivs durch an den Oberflächen R₁, R R und R₄ reflektierte Strahlen 1 , I₂/ I3 und I₄ nach den notwendigen aufeinanderfolgenden Brechungen an den Einfallsoberflächen ausgebildet werden. Um die vier reflektierten Strahlen auszuschalten, ist es deshalb notwendig, vier schwarze Flecke vorzusehen, die in der optischen Beleuchtungsanordnung an entsprechenden Stellen angeordnet sind, die in bezug auf die Stellen der virtuellen Bildpunkte P₁ bis P. konjugiert sind. Wenn die Stellen dieser vier schwarzen Flecke in einem, beträchtlich großen Ausmaß voneinander abweichen, entsteht eine entsprechende Möglichkeit, daß die Beleuchtung über die gesamte Fläche des Augenhintergrunds nicht gleichmäßig ist, sogar wenn zwei der Bildpunkte, nämlich P₁ und P₄ durch herkömmliche Mittel in ihren Stellen miteinander übereinstimmen.

Erfindungsgemäß sind die vier Oberflächen R₁ bis R₄ in jedem Paar benachbarter Oberflächen in die gleiche Richtung orientiert, d.h. in dem vorderen Paar der Ober-

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flächen R₁ und R- und in dem hinteren Paar der Oberflächen R₃ und R., so daß es möglich ist, die Bildpunkte P₁ und P₄ an einem Punkt miteinander in Übereinstimmung zu bringen und die Bildpunkte P- und P₃ an diesem Punkt miteinander in Übereinstimmung zu bringen, wodurch die notwendige Anzahl der schwarzen Flecke auf nur 1 reduziert werden kann, vorausgesetzt, daß die Größe des Flecks geeignet justiert ist. In diesem Zusammenhang soll erwähnt werden, daß die Größe des schwarzen Flecks auf ein Minimum gebracht werden kann, wenn die Größen der virtuellen Bildpunkte P₁ und P. des Flecks einander gleichgemacht sind. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, daß die Krümmungsradien der Oberflächen R₁ bis R. und die axiale Stärke der Linsen d₁ , d~ und d.. die folgenden Beziehungen erfüllen:

(1) IR₁J = |R₄ I = d₁ + d₂ + d₃

(2) (R₂ I = /R₃ I = d₂

(3) d₁ = d₃

In der Fig. 2 ist ein Beispiel der Anordnung und des Aufbaus eines einzigen schwarzen Flecks dargestellt. Dieser einzige schwarze Fleck 6a befindet sich auf einer transparenten Platte 6 zwischen der Relaislinse 5 und dem ringförmigen Fleck 7 an einem Punkt, der in bezug

_,. auf die Kombination des beleuchtenden Lochspiegels 2 und der Relaislinse 5 zu dem Punkt konjugiert ist, an dem die vier Bildpunkte P₁ bis P₄ miteinander übereinstimmen. Man findet, daß die Größe des schwarzen Flecks 6a durch die Größe der Öffnung des Spiegels und die Vergrößerung der Relaislinse 5 bestimmt ist. Da die virtuellen Bilder P₂ und P₃ in üblicher Weise eine geringere Größe aufweisen als die virtuellen Bilder P₁ und P₄,hängt die Größe des schwarzen Flecks 6a von den virtuellen Bildern P₁ und P₄ ab. Ferner ist es nicht notwendig, eine genaue Übereinstimmung der Positionen der virtuellen Bilder herbeizuführen, da eine geringe Abweichung durch einen kleinen Erhöhung der Größe des Flecks kompen-

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siert werden kann. ^lO

Ein Beispiel eines speziellen achromatischen Triplets kann gemäß den in der folgenden Tabelle gegebenen numerischen Daten konstruiert werden; die Tabelle zeigt die Radien R₁ bis R₄, die jeweilige Linsendicke d^ bis d₃ zusammen mit dem entsprechenden Brechungsindex nd.. bis nd_ für die spektrale D-Linie des Natriums und die Abbe¹ sehen Zahlen Vd₁ bis Vd₃. Negative Werte der Radien R₃ und R₄ bezeichnen Oberflächen, die in Richtung auf das abbildende Einfallslicht konkav sind. Statt der Verwendung der sphärischen Oberfläche R₄ kann eine asphärische Oberfläche verwendet werden. In diesem Fall ist in den Beziehungen statt der asphärischen Oberfläche die sphärische Standardoberfläche anzuwenden.

Brennweite f - 100 Blickwinkel 2ω ■ 45°

Rl - 95.70
d₁ - 9.57 nd! - 1.7552 Vdi - 27.5 R₂ - 76.56

d₂ - 76.56 nd₂ - I.6170 Vd₂ - 62.8

R₃ - -76.56 d₃ - 9.57 nd₃ - 1.7552 Vd₃ - 27.5

RiI - -95.70

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 kann das erfindungsgemäße fotografische Objektiv eine aplanatische Linse A aufweisen, wie es bereits in der deutschen Patentanmeldung P 27 22 682.0 vorgeschlagen wurde. In diesem Fall muß die aplanatische Linse A vor dem Triplet der Fig. 1 und

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angeordnet sein, wobei der Kruminungsmi ttelpunkt der vorderen Oberfläche der Linse A mit dem Mittelpunkt der Öffnung der Pupille E¹ übereinstimmt. Die hintere Oberfläche der Linse A ist eine aplanatische Oberfläche.
5

Die Erfindung schafft somit eine ophthalmoskopische Kamera mit einem achromatischen Objektiv, das auf einer gemeinsamen optischen Achse einer abbildenden Linse vor einem fotografischen Film angeordnet ist; das Objektiv kann ein ringförmiges Bündel beleuchtender Lichtstrahlen auf die Hornhaut eines zu fotografierenden Auges projizieren, wenn die beleuchtenden Lichtstrahlen von einer Lichtquelle über eine Relaislinse nach der Reflexion an einem Lochspiegel kommen; der Lochspiegel ist zwischen dem Objektiv und der abbildende den Linse unter einem Winkel mit der optischen Achse angeordnet. Um den Blickwinkel zu vergrößern, ist das Objektiv in der Form eines bikonvexen Triplets konstruiert, das aus einer nach vorne konvexen negativen Meniskuslinse, einer äquikonvexen Linse und einer nach hinten konvexen negativen Meniskuslinse besteht, wobei die vier brechenden Oberflächen so ausgebildet sind und so in Abstand stehen, daß ein Strahl aus abbildenden Strahlen, der durch eine mittlere Öffnung des Beleuchtungsspiegels zu dem Film gelangt, frei von störenden Lichtreflexionen an diesen vier Linsenoberflächen durch die Verwendung eines einzigen schwarzen Flecks gemacht werden kann, der sich an einem Punkt zwischen der Lichtquelle und dem Spiegel in koaxialer Lage befindet.

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Leerseite

Claims

- je - B 8243 Patentansprüche

1. Optisches ophthalmoskopisches Gerät mit einem großen Betrachtungswinkel, gekennzeichnet durch eine Objektiv linseneinrichtung (1) mit positiver Brechkraft, die eine negative Meniskuslinse (1a), die in Richtung auf das Objekt konvex ist, eine bikonvexe Linse (1b) und eine negative Menis kuslinse (1c) aufweist, die in Richtung auf das Objekt konkav ist, durch eine abbildende Linsengruppe (3), die ein ^von der Objektivlinseneinrichtung gebildetes Bild wieder abbildet, und durch ein Beleuchtungssystem mit mindestens einer Lichtquelle (9,10) für die Beleuchtung des Objekts, einer richtungsselektiven Einrichtung (2), die die beleuchtenden Lichtstrahlen in Richtung auf das Objekt leitet, und einer optischen Einrichtung (8,5) für die Übermittlung der von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen zu der richtungsselektiven Einrichtung, wobei die fichtungsselektive Einrichtung auf der Objektseite der abbildenden Linsengruppe angeordnet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die negative Meniskuslinse (1a), die bikonvexe Linse (1b) und die zusätzliche negative Meniskuslinse (1c) in dieser Reihenfolge miteinander verkittet sind.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius jeder der beiden negativen Meniskuslinsen (la,1c) im wesentlichen gleich der Summe der axialen Stärken der beiden negativen Meniskuslinsen und der bikonvexen Linse (1b) ist, und daß die Krümmungsradien (R₂ _f R,) der beiden Oberflächen der bikonvexen Linse (1b) gleich der axialen Stärke der bikonvexen Linse sind.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die richtungsselektive Einrichtung (2) eine Reflexions Oberfläche aufweist und daß die optische Einrichtung (8,5) eine Kondensorlinsengruppe (8) und eine Relaislinsen-

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ORIGINAL INSPECTED

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gruppe (5) aufweist. L I Z O »? J U

5. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lichtdetektoreinrichtung (4), die sich auf der BiIdseite der abbildenden Linsengruppe befindet, und einen schwenkbaren Spiegel (12), der sich zwischen der abbildenden Linsengruppe (3) und der Lichtdetektoreinrichtung (4) befindet und das abbildende Licht zu einem Beobachtungssystem zur Beobachtung eines Bilds des Objekts leitet.

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