DE3001244A1

DE3001244A1 - Fokussierungssystem fuer eine augengrundkamera

Info

Publication number: DE3001244A1
Application number: DE19803001244
Authority: DE
Inventors: Yoshimi Kohayakawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-01-16
Filing date: 1980-01-15
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DE3001244C2; US4452517A

Description

Fokussierungssystem für eine Augengrundkamera

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Augenuntersuchung und insbesondere auf ein System zum Fokussieren des Gerätes auf den Grund des zu untersuchenden Auges.

Bei einer herkömmlichen Augengrundkamera wird das Fokussieren auf den Augengrund durch Ausrichten des Blickpunktes des Auges auf ein Fadenkreuz in dem Sucher und durch Einstellen der photographischen Linse in der Weise erreicht, daß der Augengrund in diesem Zustand klar gesehen werden kann- Jedoch hat ein solches Eokussierungsverfahren unvermeidlich persönliche Schwankungen zur Folge und es ist schwierig, es schnell durchzuführen.

in der US-PS 3 016 000 ist ein Verfahren zur Fokussierung der Kamera auf den Augengrund beschrieben, bei dem eine Lichtpunkt-Markierung auf den Augengrund projiziert und die fokussierende Linse so eingestellt wird, daß die Lichtpunkt-Markierung klar gesehen werden kann. Auch in der US-PS 3 925 793 (entspricht DE-PS 24 15 319) und in der US-Patentanmeldung 945 845 wird ein Fokussierungsverfahren beschrieben, bei dem eine Vielzahl von Markierungen auf den

Mü/rs

D3Ö03Q/Q8Ö8

Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070

Dresdner Bank (München) KtO 3939844

Postscheck (München) KIo. 670-43-804

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Augengrund projiziert und diese Markierungen bei der Beobachtung ausgerichtet werden. Obwohl bei diesem Verfahren ein schnelles Fokussieren möglich ist, verbleiben noch schwerwiegende Nachteile für ein selbsttätiges Fokussieren der Kamera; beispielsweise erfordert das Einstellen einer Augengrundkamera gleichzeitig das Ausrichten der Augenachse mit der optischen Achse der Objektivlinse, die Entfernungseinstellung zwischen der Hornhaut und der Objektivlinse sowie die Fokussierungseinstellung. Der Bedienende hat ständig seine Aufmerksamkeit auf diese drei Größen zu richten; die oben erwähnte Ausrichtung und die Entfernung werden beispielsweise durch kleine Bewegungen der zu untersuchenden Person beeinflußt, während die Fokussierung durch eine Änderung des Blickpunktes des zu untersuchenden Auges beeinflußt wird. Aus diesem Grunde wird eine selbsttätige Fokussierung, wenn sie verwirklicht ist, die Belastung des Bedienenden verringern und die Wahrscheinlichkeit erhöhen, Photographien mit einer gesteigerten Bildqualität zu erhalten. Auch im Fall des ununterbrochenen Photographierens mit der Reihe nach verschobenen Betrachtungsgebieten wird es notwendig, die Fokussierung für jedes neue Gebiet anzupassen und ein selbsttätiges Fokussieren wird in einem solchen Fall

zur Erhöhung der Bildqualität beitragen. 25

Eine Pioniererfindung für das selbsttätige Fokussieren der Augengrundkamera auf den Augengrund ist in der US-PS 3 614 214 beschrieben, bei der ein dichroitischer Spiegel, der das Infrarotlicht reflektiert, das sicht-

bare Licht aber durchläßt, vor einer gewöhnlichen Augengrundkamera in einer geneigten Position angeordnet ist, um den von einem selbsttätigen Optometer kommenden Nachweisstrahl in Richtung auf das zu untersuchende Auge abzulenken und den vom Auge reflektierten Strahl wieder zu dem Opto-

meter zurückzulenken, wobei die fokussierende Linse der Augengrundkamera durch das Ausgangssignal des Optometers eingestellt wird. Im Fall der Verwendung eines größeren

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photographischen Winkels ist jedoch ein kürzerer Arbeitsabstand zwischen der Kamera und dem Auge erforderlich. Die Anwesenheit des dichroitischen Spiegels vor der Kamera behindert damit die Verwendung eines größeren photographischen Winkels. Auch der vergrößerte Durchmesser des photographischen Strahls, der im Falle eines größeren photographischen Winkels erforderlich ist/ erfordert einen längeren dichroitischen Spiegel/ was zu der unangenehmen Nebenerscheinung eines vergrößerten Arbeitsabstandes zwisehen dem Auge und der Kamera führt.

Bei dem oben erwähnten Verfahren ist es vorteilhaft, daß das Fokussieren ohne eine künstliche Pupillenerweiterung erreicht werden kann, die durch die Verwendung eines pupillenerweiternden Mittels hervorgerufen wird/ da das Optometer wie auch der Nachweisstrahl infrarotes Licht verwenden, auf das die Pupille nicht empfindlich ist. Jedoch kann die Bestimmung des photographierten Gebietes, die zusätzlich zu dem Fokussieren bei der Augengrundphctographie erforderlich ist, nicht durch Projizieren von Beleuchtungslicht im Infrarotgebiet aus der Augengrundkamera erhalten werden, da dieses Licht durch den dichroitischen Spiegel abgelenkt wird und das zu untersuchende Auge nicht erreicht.

Zusätzlich ist die Augengrundkamera mit Schwierigkeiten verbunden, die daher rühren, daß die Beleuchtung des Augengrundes und die Beobachtung des reflektierten Strahles durch eine kleine öffnung der Pupille erfolgt, ° und daß ein Teil des beleuchtenden Strahles durch die Hornhaut des zu untersuchenden Auges reflektiert wird.

Die Hauptaufgabe der Erfindung ist es, ein System

vorzuschlagen, das zu einer selbsttätigen Fokussierung

der Augengrundkamera auf den zu untersuchenden Augengrund im Stande ist.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein System vorzuschlagen, das die Verwendung eines kürzeren Arbeitsabstandes erlaubt, so daß ein vergrößerter Bildwinkel ermöglicht wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein System vorzuschlagen, das die Beobachtung des Augengrundes sogar während des Fokussiervorganges erlaubt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein System mit einer größeren Fokussier-Ansprechgeschwindigkeit vorzuschlagen. In den folgenden Ausführungsformen wird diese Aufgabe durch die Verwendung einer leichteren Fokussierlinse insbesondere mit einem geringeren Durchmesser gelöst. Dies wird dadurch erreicht, daß die Fokussierlinse angrenzend an die photographische Aperturblende angeordnet ist. Auch erlaubt ein solcher Aufbau, bei dem die Fokussierlinse angrenzend an die Aperturblende angeordnet ist, die von der Verschiebung der Fokossierlinse herrührende Verschiebung des konjugierten Bildes der Aperturblende zu reduzieren, so daß eine Verbesserung in der Genauigkeit der Brennpunktbestirrrnung erzielt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das Brennpunktbestimmungssystem befriedigend in das optische System der Augengrundkamera einzupassen.

In·der folgenden ersten,zweiten, vierten und fünften Ausfuhrungsform wird ein geneigter Strahl, der von einer stelle auf der optischen Achse oder einer entsprechenden Stelle ausgesandt wird, auf den Augengrund durch ein optisches Projektionssystem projiziert und der reflektierte Strahl durch einen Photosensor empfangen, wobei entsprechend dem Ausgangssignal des Photosensors entweder das optische Projektionssystem so eingestellt wird, daß der reflektierte Strahl auf eine Stelle auf der optischen

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Achse oder auf eine entsprechende Stelle auf dem Photosensor fällt, oder die Fokussierlinse um einen dem Abstand zwischen dem Eintrittspunkt des reflektierten Strahls und der optischen Achse entsprechenden Betrag verschoben wird.

Ferner wird in der sechsten Ausführungsform ein Doppelbild des Augengrundes, beispielsweise eines Blutgefäßes, auf eine Photosensoranordnung projiziert und die Fokussierlinse entsprechend dem Abstand dieser beiden Bilder eingestellt.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht erwähnten Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es Neigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Aufsichten auf bei dieser Ausführungsform verwandte Teile,

Fig. 4 und 5 Aufsichten, die die Beziehung

zwischen dem Bild der öffnung und dem Photosensorelement zeigen,

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine zweite on

Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung,

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' Fig. 8 und 9 Aufsichten auf bei dieser Ausführungsform verwandte Teile/

Fig. 10 eine Aufsicht, die die Beziehung zwischen dem Bild des Schlitzes und

der Photosensoranordnung zeigt,

Fig. 11 einen Querschnitt durch eine vierte

Ausführungsform der Erfindung, 10

Fig. 12 eine ein bei dieser Ausfuhrungsform verwendetes Teil zeigende Aufsicht,

Fig. 13 einen Querschnitt durch eine fünfte '^ Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 14 eine ein bei dieser Ausführungsform verwendetes Teil zeigende Aufsicht,

Fig. 15 einen Querschnitt durch eine sechste

Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 16 eine Aufsicht, die ein Teil des Aufbaus der sechsten Ausführungsform

der Erfindung zeigt.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. In ihr ist ein menschlicher Augapfel E mit einem Augengrund Ef, einer Hornhaut Ec und einer Pupille Ep dargestellt. Ein photographisches System ist aus einer Objektivlinse 1, einer photographischen Aperturblende 2, einer negativ fokussierenden Linse 3 (Konkavlinse), einer photographischen Linsengruppe 4, einem Verschluß und einem photographischen Film 6 aufgebaut. Die Objektivlinse 1 entwirft ein Zwischenbild des Augengrundes, welches wiederum mittels der negativ fokussierenden Linse 3 und

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der photographischen Linsengruppe 4 auf den photographischen Film 6 fokussiert wird.

Weiter sind eine Beobachtungslichtquelle 10, wie z. B. eine Wolframlampe, ein Reflektor 11, eine Kondensorlinse 12, eine Aufnahme-Lichtquelle 13, wie z. B. eine Stroboskoplichtröhre, eine zweite Kondensorlinse 1 4 , und eine Ringschlitzplatte 15 dargestellt, welche eine ringförmige öffnung 15b rund um einen mittigen kreisförmigen Schirm 15a aufweist. Die beiden Lichtquellen 10 und 13 sind gegenseitig konjugiert in bezug auf die erste Kondensatorlinse 12," die Lichtquelle 13 und die Ringschlitzplatte 15 sind gegenseitig konjugiert in bezug auf die zweite Kondensorlinse 14. Weiter sind eine Hilfslinsengruppe 16 und ein Lochspiegel 17 gezeigt, dessen öffnung solche Abmessungen hat, daß der Eintritt des Strahls in die Aperturblende 2 nicht behindert wird. Der Lochspiegel 17 ist so angeordnet, daß er in bezug auf die Hilfslinsengruppe 16 zu der Ringschlitzplatte 15 konjugiert ist, und daß das Bild der Ringschlitzplatte, das von dem durch den Lochspiegel 17 reflektierten Strahl durch die Objektivlinse 1 entworfen wird, konjugiert zu der Aperturblende 2 in bezug auf die Objektivlinse 1 ist. Weiter ist er derart bemessen, daß das Bild der Ringschlitzplatte bei einem geeigneten Arbeitsabstand mit der Lage des Vorderteils des Augapfels,beispielsweise der Pupille Ep₇übereinstimmt. Die vorstehend beschriebenen Bauteile 10 bis 17 sowie die Objektivlinse 1 bilden ein Beleuchtungssystem.

^ου Weiter sind ein schneller Rückschwingspiegel 20, eine zu dem photographischen Film 6 in bezug auf den Rückschwingspxegel 20 konjugierte Feldlinse 21, ein Ablenkspiegel 22, eine Bildlinse 23, eine Fernsehkamera 24 mit einer Bildröhre 24a und ein Fernsehempfänger 25

^u gezeigt. Die Bildlinse 23 hat die Funktion, ein Raum-

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bild auf der Feldlinse 21 wieder auf die lichtempfindliche Fläche der Bildröhre 24a zu fokussieren.

Ein Drehkopf 26 zur Sichtkorrektur ist normalerweise so angeordnet, daß sein linsenloser Teil 26a in das photographische System eingesetzt ist. Im Falle eines großen Sehfehlers der zu untersuchenden Person kann er jedoch so gedreht werden, daß eine Korrekturlinse 26b in den optischen Weg eingeschoben wird.

Die vorstehenden Ausführungen beschreiben den Grundaufbau einer Augengrundkamera mit Beobachtung über ein Fernsehsystem. Dieser Grundaufbau kann auch zu einer Augengrundkamera ohne Pupillenaufweitung durch Einsetzen eines Filters F vor die Beobachtungslichtquelle 10 abgewandelt werden. Dabei läßt das Filter nur infrarotes öder nahe beim Infrarot liegendes Licht,jedoch kein sichtbares Licht durch. In diesem Fall wird eine Bildröhre 24a, die empfindlich für infrarotes oder nahe beim Infrarot liegendes Licht ist/verwendet. Außerdem kann sie zu einer gewöhnlichen Augengrundkamera dadurch abgewandelt werden, daß der vom Ablenkspiegel 22 reflektierte Lichtstrahl zu einem nicht dargestellten Okular geleitet wird.

Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die negativ fokussierende Linse 3 so nah wie möglich bei der Aperturblende 2 angeordnet ist, um den Linsendurchmesser zu verringern. Die negativ fokussierende Linse 3 ist so bemessen, daß ihre Brennweite größer als

die der photographischen Linsengruppe 4 ist. Die photographische Linsengruppe 4 hat einen solchen Aufbau und eine solche Zahl von Einzellinsen, daß Aberrationsfehler mit diesen Linsen korrigiert werden. Die Linse zur Sichtkorrektur ist zwischen der negativ fokussierenden Linse

3 und der photographischen Linse 4 vorgesehen, so daß die negativ fokussierende Linse 3 dicht bei der Apertur-

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T blende 2 angeordnet werden kann.

Eine Abdeckblende 50 mit einer rechteckigen Öffnung 50a, die die in einer Aufsicht in Fig. 2 gezeigte Form hat, ist derart angeordnet, daß ihre längere Seite senkrecht zu der Zeichnungsebene ist, und daß der Mittelpunkt der Öffnung 50a symmetrisch zu einem Schnittpunkt P der optischen Achse mit der Bildröhre 24a in bezug auf einen kleinen Spiegel 52 ist. Weiter sind eine Beleuchtungslichtquelle 51, die bei der vorliegenden Ausführungsform aus einer infrarotes Licht emittierenden Diode aufgebaut ist, kleine Spiegel 52 und 53, und ein photoelektrischer Umwandler 54 gezeigt, der zwei Elemente 54a und 54b aufweist, deren Grenzfläche senkrecht zu der Zeichnungsebene ist und die symmetrisch zu dem Schnittpunkt P in bezug auf den kleineren Spiegel 53 angeordnet sind. Eine elektrische Regelschaltung gibt solange ein die Richtung der Verschiebung angebendes elektrisches Signal ab, bis die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Elemente 54a und 54b Null wird. Ein Stellantrieb 56 beispielsweise mit einem Servomotor, der mit der negativ fokussierenden Linse 3 verbunden ist, verschiebt diese axial entsprechend dem Ausgangssignal der Regelschaltung 55. Eine Bremsschaltung 57 stoppt die Linse 3, wenn der Verschluß arbeitet und verhindert so eine Fehlfunktion des Stellantriebs 56.

Die vorstehend beschriebene Aperturblende 2 der

vorliegenden Ausführungsform hat einen Aufbau, wie er

in einer Aufsicht in Fig. 3 gezeigt ist. Hierbei sind zusätzlich zu der Öffnung 2a zusätzliche kleine Öffnungen 2b und 2c vorhanden, die oberhalb und unterhalb der Öffnung 2a angeordnet und mit Filtern versehen sind, die das Infrarotlicht durchlassen, das sichtbare Licht dagegen

nicht. Die beiden Öffnungen 2b und 2c sind konjugiert zu dem Bild der Ringschlitzplatte 15 angeordnet, das auf

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der Pupille Ep entworfen ist. Auch die oben beschriebenen kleinen Spiegel 52 und 53 sind konjugiert zu diesem Bild in bezug auf die Bildlinse 23, den Ablenkspiegel 22, die Feldlinse 21, den schnellen Rückschwingspiegel 20, die photographische Linsengruppe 4, die negativ fokussierende Linse 3 sowie die Objektivlinse 1 in dem optischen Hilfssystem angeordnet, so daß die beiden kleinen Öffnungen 2b und 2c konjugiert zu den kleinen Spiegeln 52 und 53 sind.

Andererseits ist die Abdeckblende 50 und die lichtempfindliche Fläche des photoelektrischen Umwandlers 54 im fokussierten Zustand konjugiert zu dem Augengrund in bezug auf die beiden kleinen Spiegel 52 und 53 und auch zu dem oben beschriebenen optischen Hilfssystem.

Die oben beschriebene Ausführungsform arbeitet in der folgenden Weise: Ein geneigter Infrarotstrahl, der von der durch die infrarotes Licht emittierenden Diode 51 beleuchteten öffnung 50a ausgesandt wird, wird durch den kleinen Spiegel 52 reflektiert, anschließend durch die Biidlinse 23 gesammelt, von dem Ablenkspiegel· 22 reflektiert, fokussiert auf und übertragen durch die Feldlinse 21, erneut reflektiert durch den-schnellen

Rückschwingspiegel 20, anschließend durch die photographische Linsengruppe 4 und die negativ fokussierende Linse 3 fokussiert, durch die kleine Öffnung 2b gefiltert und durch die Objektivlinse 1 in einem in etwa parallelen Strahl in Richtung auf den zu untersuchenden Augapfels E

ausgesandt, so daß ein Bild der Öffnung 50a der Abdeckblende 50 auf dem Augengrund entsteht. Der vom Augengrund diffus reflektierte Strahl, der durch, eine mit der kleinen öffnung 2c konjugierte Fläche der Pupille geht, wird vom Augapfel E in etwa parallel ausgesandt und an-

schließend durch die Objektivlinse 1 auf einer Fläche fokussiert, die in bezug auf die Objektivlinse 1 zu dem Augengrund konjugiert ist. Anschließend passiert der

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Strahl die mit einem Filter versehene kleine Öffnung 2c, wird wieder auf der Feldlinse 21 durch die negativ fokussierende Linse 3, die photographische Linsengruppe 4 und den schnellen Rückschwingspiegel 20 fokussiert und zum Schluß auf dem photoelektrischen Umwandler 54 durch den Ablenkspiegel 22, die Bildlinse 23 und den kleinen Spiegel 53 fokussiert.

Ist das photographische System auf den Augengrund Ef fokussiert, so wird das Bild der Öffnung 50a der Abdeckblende 50 in einer achsrechten Lage auf dem Augengrund entworfen, so daß das reflektierte Bild der Öffnung ebenfalls in einer achsrechten Lage, d. h. auf der Grenzfläche der beiden Elemente des photoelektrischen Umwandlers 54 abgebildet wird.

Fig. 4 zeigt diesen Zustand, wobei die Bezugszeichen 54a und 54b die in Fig. 1 gezeigten photoelektrischen Elemente bezeichnen, während 50a' das reflektierte Bild der Öffnung 50a der Abdeckplatte 50 ist. Wenn das reflektierte Bild gleichmäßig beide Elemente bedeckt, wie in Fig. 4 gezeigt, erzeugen die beiden Elemente 54a und 54b dieselben Ausgangssignale, so daß die Regelschaltung 55 kein Differenzsignal abgibt und

■" die negativ fokussierende Linse 3 in ihrem stationären Zustand gehalten wird.

Hat andererseits das zu untersuchende Auge eine

größere Brechkraft, so wird der das Bild der Öffnung 50a

der Abdeckblende 50 entwerfende Strahl vor dem Augengrund Ef fokussiert. Dies wirkt sich so aus, als ob sich der Augengrund in der in Fig. 1 gestrichelt gezeichneten Lage E'f befinden würde. Ist.der das Bild der Öffnung 50a entwerfende Strahl zu der optischen Achse geneigt, so

wird das Bild auf dem Augengrund E'f etwas verschwommen und gleichzeitig aufwärts verschoben, so daß das reflektier-

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te Bild 50a' der öffnung 50a auf dem photoelektrischen Umwandler 54,wie in Fig. 5 gezeigt,verschoben wird. Im Fall einer geringeren Brechkraft des Auges verhält sich das System so, als ob der Augengrund nach vorne verschoben wäre, so daß das reflektierte Bild der Öffnung 50a in der zu dem vorigen Fall entgegengesetzten Richtung verschoben ist.

Unter diesen Umständen empfangen die Elemente 54a und 54b des photoelektrischen Umwandlers 54 unterschiedliche Lichtintensitäten, so daß sie wechselseitig unterschiedliche Ausgangssignale erzeugen. Dies erlaubt die Richtung der Verschiebung zu identifizieren. Die Regelschaltung 55 betätigt aufgrund dieser Identifizierung den Stellantrieb 56, wodurch die negativ fokussierende Linse 3 in einer bestimmten Richtung verschoben wird. Die Verschiebung der negativ fokussierenden Linse 3 bewirkt eine Verschiebung des auf dem Augengrund Ef entworfenen Bildes der Öffnung 50a, so daß in ahnlicher Weise das reflektierte Bild auf die photoelektrischen Umwandler 54 verschoben wird. Wenn dieses Bild gleichmäßig die beiden Elemente des photoelektrischen Umwandlers 54 beleuchtet, gibt die Regelschaltung 55 kein Ausgangssignal mehr ab, so daß der Stellantrieb 56 die negativ fokussierende Linse in diesem Zustand festlegt. Auf diese Weise kann das Photographier- oder Beobachtungssystem auf Augen mit unterschiedlicher Brechkraft fokussiert werden, und die Fokussierung wird mittels der negativ fokussierenden Linse 3 beständig nachgestellt, auch wenn

™ sich der Blickpunkt der zu untersuchenden Person während der Untersuchung ändert.

Da in der vorliegenden Ausführungsform der Augengrund beständig im Brennpunkt gehalten wird, kann die ^OJ Bedienungsperson, da sie den Schirm des Fernsehempfängers

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25 beobachtet, den Verschlußauslöseknopf zu einem geeigneten Zeitpunkt betätigen, wodurch der schnelle Rückschwingspiegel 20 hochschwingt, die photographische Lichtquelle 13 aktiviert und der Verschluß 5 geöffnet wird, so daß der Augenhintergrund photographiert wird.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die negativ fokussierende Linse 3 nahe bei der photographischen Blende angeordnet, während eine feststehende Linsengruppe dicht bei dem photographischen Film angeordnet ist, um so die Verschiebung des konjugierten Bildes der Aperturblende zu minimieren. Dadurch wird der Einfluß der durch die Aperturblende hervorgerufenen Vignettierung unterdrückt.

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Dabei sind die auch in Fig. 1 gezeigten Komponenten mit demselben Bezugszeichen bezeichnet. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist ein Okular 27, das entsprechend dem Sehvermögen der Bedienungsperson einstellbar ist, vor dem Ablenkspiegel 22 angebracht. Ein geneigter Spiegel 59, der zwischen der photographischen Linsengruppe 4 und dem schnellen Rückschwingspiegel 20 angeordnet ist, läßt sichtbares Licht passieren und reflektiert -Infrarotlicht

·" mittels einer Vielzahl von Interferenzschichten. Weiter sind eine Feldlinse 21', die zu dem photographischen Film 6 in bezug auf den Spiegel 59 konjugiert ist, eine Bildlinse 23" und ein geneigter Spiegel 58 vorhanden, der die Hälfte des optischen Weges einnimmt und konjugiert zu

der Pupille Ep in bezug auf die Bildlinse 23*., die Feldlinse 21', den Infrarot reflektierenden Spiegel 59, die photographische Linsengruppe 4, die fokussierende Linse 3 und die Objektivlinse 1 ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat die fokussierende Linse 3 eine negative

Brennweite und ist aus zwei Einzellinsen zusammengesetzt.

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Bei dem oben erklärten Aufbau wird der von der von der Beleuchtungslichtquelle 51 beleuchteten öffnung 50a emittierte Lichtstrahl durch den geneigten Spiegel 58 abgelenkt, anschließend durch die Bildlinse 23' fokussiert, um ein Bild dieseröf fnung auf der Feldlinse 21 ' zu entwerfen, und durch den Infrarot reflektierenden Spiegel 5 9 reflektiert. Anschließend passiert der Lichtstrahl die photographische Linsengruppe 4 und die fokussierende Linse 3, um ein Bild zwischen der Aperturblende 2 und der Objektivlinse 1 zu entwerfen. Durch diese Objektivlinse 1 wird er in den zu untersuchenden Augapfel geleitet, so daß ein Bild der Öffnung 50a der Abdeckblende 50 auf dem Augengrund Ef entsteht.

Der vom Augengrund reflektierte Lichtstrahl tritt aus dem Auge aus, passiert den oben erklärten Lichtweg rückwärts und wird durch die Bildlinse 23' auf dem photoelektrischen Umwandler 54 fokussiert. Die Verschiebung des Bildes dieser öffnung und der fokussierenden Linse wird in derselben Weise erzielt, wie sie bei der in Fig. 1 gezeigten vorhergehenden Ausführungsform erläutert wurde.

Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Die neuen Bauteile, die in den vorhergehenden Ausführungsformen nicht aufgetreten sind, sind eine Projektionslinse 123, schmale geneigte Spiegel 124 und 125, eine lichtsammelnde Linse 126 sowie eine Photosensoranordnung 154. Die Projektionslinse 123 entwirft ein Bild eines länglichen Schlitzes 50a, wie er in Fig. 8

gezeigt ist, auf einer Ebene P, die konjugiert zu dem Augengrund eines normalen Auges in bezug auf die Objektivlinse 1 ist. Die kleinen geneigten Spiegel 124 und sind außerhalb der Öffnung der Aperturblende 2 angeordnet,

wie in einer Vorderansicht in Fig. 9 gezeigt ist, und 35

sind konjugiert zu der Augenpupille Ep (auf die das Bild

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der Ringschlitzplatte 15 entworfen ist) in bezug auf die Objektivlinse 1. Die Photosensor-Anordnung 154 ist vorzugsweise aus einem Selbstabtastenden Festkörperbildsensor zusammengesetzt, wie z. B. einer ladungsgekoppelten Anordnung, und ist konjugiert zu der Ebene P in bezug auf die lichtsammelnde Linse 126.

Bei dem oben erläuterten Aufbau wird der Schlitz 50a von der Beleuchtungslichtquelle 51 beleuchtet, die von einer Infrarotlicht emittierenden Diode gebildet wird. Der von dem Schlitz 50a ausgesandte Infrarotstrahl wird durch die Projektionsiinse 122 nach einer Reflexion an dem Spiegel 124 auf der Ebene P fokussiert. Anschließend tritt er, durch die Objektivlinse 1 kollimiert,in den zu untersuchenden Augapfel E ein, um ein Bild auf dem Augengrund Ef zu entwerfen. Da der das Bild erzeugende Strahl aufgrund des außerhalb der optischen Achse liegenden kleinen Spiegels 124 schräg zu der optischen Achse ist, wird das Bild der Öffnung (Schlitz) 50a im Fall eines normalen Auges in einer axialen Stellung entworfen, im Fall abnormaler Sehverhältnisse des Auges ist es aber nach oben oder nach unten verschoben.

Der vom Augengrund Ef diffus reflektierte Strahl tritt in die Objektivlinse 1 ein, wird auf der konjugierten Ebene P fokussiert, anschließend von dem kleinen Spiegel 125 reflektiert und von der lichtsammelnden Linse 126 fokussiert, um ein reflektiertes Bild des Schlitzes auf

der Photosensoranordnung 154 zu entwerfen. 30

Fig. 10 zeigt eine vergrößerte Ansicht dieser Anordnung, in der jedes Teil ein unabhängiges Photosensorelement darstellt. Beispielsweise entspricht der mittlere Abschnitt der Photosensoranordnung 154 der Stellung eines reflektierten Schlitzbildes im Falle eines normalen Auges. Im Falle eines positiv oder negativ fehlsichtigen Auges wird dieses Schlitzbild aus dieser Position verschoben.

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Wenn das Bild des Schlitzes auf dem mittleren Abschnitt der Anordnung 154 entworfen wird, gibt die diese Position identifizierende Regelschaltung 55, wie oben erklärt, ein Signal ab, das anzeigt, daß die Stellung der fokussierenden Linse 3 optimal für die Fokussierung des photographischen Systems auf den Augengrund Ef ist. Ansonsten wird der Stellantrieb 56 betätigt und die fokussierende Linse 3 entsprechend zu dieser Stellung verschoben.

Im Falle eines kurzsichtigen Auges, das eine größere Brechkraft hat, wird das Schlitzbild in einer Stellung näher bei der Linse des Auges entworfen, als wenn der Augengrund zu der gestrichelten Linie E'f zurückgezogen wäre. Folglich wird der das Bild erzeugende Strahl in einer Stellung reflektiert, die oberhalb der optischen Achse gelegen ist, wie es durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, so daß eine Verschiebung des Schlitzbildes auf der Photosensor-Anordnung 154 bewirkt wird. Obwohl das Schlitzbild auf dieser Anordnung in diesem Zustand nicht mehr fokussiert ist, wird die Genauigkeit der Messung durch solch einen nichtfokussierten Zustand nicht beeinträchtigt, .da die Messung ausschließlich von dem Nachweis der mittigen Stellung

^ZJ des Schlitzbildes abhängt.

Somit gibt die Regelschaltung 55 ein die Stellung der fokussierenden Linse 3 anzeigendes Signal ab, wodurch

der Stellantrieb 56 die Linse 3 entsprechend verschiebt. 30

Im Gegensatz zu der vorhergehenden ersten Ausführungsform, bei der die Stellung der fokussierenden Linse fortwährend servogeregelt ist, so daß das photographische System auf den Augengrund fokussiert bleibt,

ist es' bei der vorliegenden Ausführungsform eine Betriebsweise möglich, bei der die fokussierende Linse

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in der gewünschten Position angehalten wird, unmittelbar bevor der Verschluß ausgelöst wird. Dies rührt von der Tatsache her, daß im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform, bei der zur Beobachtung ein Fernsehempfänger eingesetzt wurde, bei dem das Bild extrem schwierig zu erhalten ist, wenn es nicht durchgehend fokussiert ist, bei dieser Ausführungsform die direkte Beobachtung durch ein Okular eine zufriedenstellende Beobachtung des Augengrundes immer mit nur gewissen Einstellungen des Okulars erlaubt, da das Auge der Bedienungsperson den nichtfokussierten Zustand in etwa kompensiert.

Fig. 11 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei der anstelle der kleinen Spiegel ein Lochspiegel 17 zur Projizierung des Bildes der Öffnung 50a (Schlitzbild) und zum Nachweis des reflektierten Bildes vorhanden ist. Weiter sind in Fig. 11 ein kleiner Spiegel 127, eine Hilfslinse 130 und eine Doppelöffnungsblende 131 gezeigt. Der kleine Spiegel 127 'ist an einem Ende eines Armes 128 befestigt und normalerweise schräg in den Strahlengang eingesetzt, wird aber während der Aufnahme mittels eines drehbaren Solenoids 129 von dort zurückgezogen. Die Doppelöffnungsblende 131 hat, wie in Fig. 12 gezeigt, zwei Öffnungen und ist .konjugiert zu dem auf der Pupille Ep entworfenen Bilds der Ringschlitzplatte 15 in bezug auf die Hilfslinse 130, dem kleinen Spiegel 127, einen Teil 16b der Hilfslinsengruppe, den Lochspiegel 17 und die Objektivlinse 1. Die Abdeckblende 50 (Schlitzblende) ist konjugiert zu der zu dem

^ou Augengrund konjugierten Ebene P in bezug auf die Hilfslinse· 130, den kleinen Spiegel 127, einen Teil 16b der Hilfslinsengruppe und den Lochspiegel 17, während die lichtempfindliche Fläche der Photosensor-Anordnung

ebenfalls zu der Ebene P konjugiert ist. 35

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Ein afokaler Konverter 7 ermöglicht eine Änderung der Brennweite des photographischen Systems, wenn er hinter die photographische Linse 4 eingesetzt ist.

Fig. 13 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Die Bildprojektion wird mittels eines Lochspiegels 17 erzielt, während der Strahl mittels eines kleinen Spiegels 124 nachgewiesen wird. Eine exzentrische Aperturblende 132 mit einer in Fig. 14 gezeigten Form ist konjugiert zu dem auf der Pupille entworfenen Bild der Ringschlitzplatte 15 in bezug auf die Hilfslinse 130, den kleinen Spiegel 127, einen Teil 16b der Hilfslinsengruppe, den Lochspiegel 17 und die Objektivlinse 1, wohingegen der kleine Spiegel 124 ebenfalls konjugiert zu diesem Bild in bezug auf die Objektivlinse 1 ist. Auch die Abdeckblende 15 (Schlitzblende) und die Photosensoranordnung 154 sind konjugiert zu dem Augengrund Ef in bezug auf das optische Hilfssystem.

Bei dem oben erläuterten Aufbau wird die Öffnung (Schlitz) 50a von der Beleuchtungslichtquelle 51 beleuchtet. Der von der Öffnung 50a ausgesandte Strahl wird durch eine exzentrische Öffnung 132a der exzentrischen Aperturblende 132 geführt, durch die Hilfsl-inse 130 auf

den kleinen Spiegel 127 fokussiert, anschließend durch ein Teil 16b der Hilfslinsengruppe nach Reflexion an dem Lochspiegel 17 fokussiert und in einem parallelen Zustand durch die Objektivlinse 1 zu dem Augapfel E geführt. Der vom Augengrund reflektierte Strahl wird

durch die Objektivlinse 1 fokussiert, und anschließend durch den kleinen Spiegel 124 und die lichtsammelnde Linse 126 auf die Photosensor-Anordnung 154. fokussiert. Da auch bei dieser Ausführungsform die Lage des reflektierten Bildes der Öffnung 50a (Schlitzbild) auf der Photo-

sensor-Anordnung von der Brechkraft des Auges abhängt, ist es möglich, die axiale Stellung der fokussierenden

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Linse 3 entsprechend der Lage des Schlitzbildes zu bestimmen.

Entgegen den vorigen Ausführungsformen, bei denen eine Markierung auf den Augengrund projiziert und der Nachweis über das reflektierte Bild dieser Markierung erzielt wird, verwendet die folgende sechste Ausführungsform die Verschiebung eines Bildes des Augengrundes, das von einem Sehfehler des zu untersuchenden Auges herrührt. Fig. 15 zeigt eine Bildlinse 133, planparallele Platten 134 und 135, die zueinander invers schräg zur optischen Achse angeordnet sind, und einen halbdurchlässigen Spiegel 136, der in der Nähe der Feldlinse angeordnet ist. Fig. 16 zeigt in einer Aufsicht die Anordnung der Bauteile 133 bis 136, die Photosensor-Anordnung 154 sowie eine Lichtabschirmplatte 137. Im Fall eines normalsichtigen Auges entwirft eine axiale Fläche des Augengrundes ein Bild S auf dem halbdurchlässigen Spiegel 136, und der von diesem Bild S ausgesandte Strahl wird durch die beiden planparallelen Platten 134 und 135 gebeugt, so daß beabstandete Bilder S1 und S2 auf der Photosensor-Anordnung entstehen, wobei der einem normalsichtigen Auge entsprechende Abstand der beiden Bilder S1 und. S2 gespeichert ist. Im Fall einer anderen Person mit einem- unterschiedliehen Sehvermögen wird das Bild S zu der Position T verschoben, wobei die Bildlinse 133 entsprechende Bilder bei den-Positionen ti und t2 entwirft. Folglich weist die Photosensor-Anordnung die Schwerpunkte ti' und t2' der konvergierenden Strahlen nach, deren Abstand zur Er-

mittlung des Sehvermögens der zu untersuchenden Person und zur Einstellung der Lage der fokussierenden Linse benützt wird.

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Wie vorstehend erläutert, ermöglicht die vorliegende Erfindung den Antriebsmechanismus zu vereinfachen, da es allein erforderlich ist, die fokussierende Linse zu bewegen. Weiter ermöglicht die vorliegende Erfindung das Erzielen einer schnellen Fokussierung aufgrund der Verwendung einer leichteren und kleineren fokussierenden Linse. Es ist dabei nützlich, im Hinblick auf eine Reduzierung des Gewichts der Linse eine Plastiklinse als fokussierende Linse einzusetzen.

Nachstehend soll die Erfindung nochmals kurz zusammengefaßt werden. Das Fokussiersystem der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Objektivlinse gegenüber dem zu untersuchenden Auge, einen Lochspiegel zur Reflexion des beleuchtenden Lichts, eine Aperturblende, eine photographische Linsengruppe, eine lichtempfindliche Linse und eine fokussierende Linse zwischen der Aperturblende und der photographischen Linsengruppe.

Das fokussierende System besteht weiter aus einem System, um den Strahl, der von einer reflektierenden Stelle auf der Bildseite der Objektivlinse oder von einem Lochspiegel oder von einem auf der Bildseite des Lochspiegels angeordneten dichroitischen Spiegel reflektiert worden ist, auf den Augengrund zu richten, sowie aus einem lichtsammelnden optischen System, um den vom Augengrund reflektierten Strahl auf einen Photosensor durch die Objektivlinse zu fokussieren, wobei die fokussierende Linse mittels des Ausgangssignals des Photosensors ver-

stellt wird.

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Claims

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE Grupe - Pellmann Dipl.-Ing. R. Kinne O η Π 1 O / L Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2 'Tel.: 089-539653 Telex: 5-24 845 tipat cable: Germaniapatent München 15. Januar 1980 DE 0159 Patentansprüche r\ . 1/ Augengrundkamera mit einem photographischen System, das ein Objektiv, eine Aperturblende und ein fokussierendes Bauteil aufweist, mit einem Augengrund-Beleuchtungssystem, mit einem Markierungs-Projektionssystem zur Projektion eines Markierungsbildes auf den Augengrund und mit einem Lichtempfangssystem zum Empfangen des vom Augengrund reflektierten Markierungsbildes mittels eines lichtempfindlichen Bauteils, wobei das fokussierende Bauteil entsprechend dem Ausgangssignal des lichtempfindlichen Bauteils bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum, Entwerfen des Markierungsbildes der Mittelstrahl des Markierungsstrahls schräg zu der optischen■Achse auf der Bildseite des Objektivs verläuft. - 2. Augengrundkamera nach Anspruch 1 ,. dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Markierungsstrahls Teile (52, 58., 124, 131, 132) angrenzend an die Aperturblende oder in einer zu dieser Position konjugierten Position angebracht sind. 3. Augengrundkamera nach Anspruch 1 ,. dadurch gekennzeichnet, daß der Markierungsstrahl und der vom Augengrund reflektierte Strahl durch das fokussierende Teil durch- treten. Mü/rs Ö30Ö3Ö/0ÖÖ8 Deutsche Bank (München) Klo. 51/61070 Dresdner Bank (München) KIo. 3939844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804 BAD ORIGINAL - 2 - DE 0159 4. Augengrundkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Bauteil eine Photosensor-Anordnung (154) ist. 5. Augengrundkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Bauteil aus zwei nebeneinanderliegenden Photozellen zusammengesetzt (54) ist. 6. Augengrundkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fokussierende Bauteil angrenzend an die Aperturblende (2) angebracht ist. 7. Augengrundkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblende (2) außerhalb der öffnung (2a) mit einem Fenster (2b) versehen ist, das den Markierungsstrahl zwar durchläßt sichtbares Licht aber nicht. 8. Augengrundkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Augengrund reflektierte Markierungsstrahl durch ein zweites strahlbegrenzendes Bauteil (53, 125, 131, 124) begrenzt ist, das angrenzend an die Aperturblende oder an einem hierzu konjugierten Punkt angebracht ist. 25

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