DE102016226002A1

DE102016226002A1 - Anordnung zur Anpassung der Fokalebene eines optischen Systems an ein nicht-planes, insbesondere sphärisches Objekt

Info

Publication number: DE102016226002A1
Application number: DE102016226002.2A
Authority: DE
Inventors: Andrea Berner; Ingo Koschmieder; Dietrich Martin
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-06-28
Also published as: WO2018114636A1; EP3558092A1; US11234592B2; US20190374101A1; CN110113986B; CN110113986A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lösung mit der die Fokalebene (oder auch Bildfeld) eines optischen Systems an ein nicht-planes, insbesondere sphärisches Objekt angepasst werden kann.Die Anordnung dient der Anpassung der Fokalebene eines optischen Systems an ein nicht-planes, insbesondere sphärisches Objekt, wobei das optische System eine positive Gesamtbrechkraft aufweist und ein reales Bild erzeugt. Erfindungsgemäß verfügt das optische System über mindestens ein zusätzliches optisches Element mit negativer Brechkraft.Obwohl die vorgeschlagene Lösung prinzipiell auf jedem technischen Gebiet mit den entsprechenden Anforderungen an eine gekrümmte Fokalebene einsetzbar ist, bietet sich eine Anwendung in ophthalmologischen Geräten besonders an. Als sphärisches Objekt ist hierbei das zu untersuchende Auge und dabei ganz besonders die Augenvorderseite anzusehen, welche mit Radien zwischen 5 und 10 mm eher kleine Abmessungen aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lösung mit der die Fokalebene (oder auch Bildfeld) eines optischen Systems an ein nicht-planes, insbesondere sphärisches Objekt angepasst werden kann. Dadurch wird es möglich in optischen Beleuchtungs- oder Abbildungssystemen, nicht plane Objekte gezielt und bis zum Rand scharf auszuleuchten bzw. abzubilden.
Grundsätzlich ist in einfachen optischen Systemen, die ein reales Bild erzeugen und damit eine positive Gesamtbrechkraft aufweisen, das Bildfeld konkav in Richtung des Objektes gekrümmt. Die Bildfeldwölbung des Systems ist daher negativ.
Hierzu zeigt die 1 beispielhaft den Verlauf der Bildfeldwölbung eines einfachen optischen Systems. Dargestellt wird der Bildfeldwölbungsverlauf der sagittalen und tangentialen Bildschalen auf einer planen Referenzbildebene. Es ergibt sich eine gekrümmte ideale Fokalebene FC_ideal die zwischen der sagittalen Fokalebene FC_sag und der tangentialen Fokalebene FC_tan liegt. Die ideale Fokalebene FC_ideal ist konkav in Richtung des Objekts gekrümmt.
Nach dem bekannten Stand der Technik sind Beleuchtungs- und Abbildungssysteme bekannt, die so optimiert sind, dass eine plane Fokalebene entsteht bzw. genutzt wird.
Werden mit solch einem System nicht plane sondern sphärische Objekte beleuchtet oder abgebildet, führt dies zwangsläufig zu einer qualitativen Leistungsverringerung der optischen Abbildung, da das Objekt die impliziten Annahmen des Designs nicht erfüllt. Projizierte Strukturen weisen dadurch nur in der Mitte des Bildfeldes, z. B. um den Scheitelpunkt der sphärischen Krümmung die erforderliche Bildschärfe auf. In den Außen- und Randbereichen werden insbesondere feine Strukturen unscharf abgebildet und verlieren deutlich an Intensität. Eine Auswertung dieser Strukturen ist damit erschwert bzw. überhaupt nur in einem begrenzten Bereich möglich. Durch ein alternatives Fokussieren auf den Randbereich werden zwar dort die Strukturen scharf abgebildet dafür ist aber zwangsläufig das Zentrum der Abbildung unscharf.
Dies wirkt sich insbesondere dann nachteilig aus, wenn Messungen auf der Auswertung oder Darstellung von Strukturen über den gesamten Feldbereich der nicht-planen Oberflächen beruhen.
Weisen die sphärischen Objekte eher kleine Radien auf, so ist festzustellen, dass die bisher verwendeten optischen Systemen nur im Bereich der begrenzten Schärfentiefe eine sehr gute optische Abbildung ermöglichen.
Die in ophthalmologischen Geräten verwendeten Beleuchtungssysteme erzeugen in der Regel Fokalebenen, die entgegengesetzt zur Oberfläche der Hornhaut des Auges gekrümmt sind. Das führt dazu, dass Strukturen und insbesondere feine Strukturen, wie z. B. Linien, nur in einem kleinen Bereich, d. h. entweder nur am Rand oder aber nur um den Scheitelpunkt scharf abgebildet und detektiert werden können.
Eine gleichmäßig scharfe Abbildung eines optischen Spaltes auf die Kornea des Auges in seiner gesamten Länge ist mit einem derartigen optischen System ohne die Anwendung besonderer Maßnahmen nicht möglich.
Bei den derzeitigen ophthalmologischen Geräten wirkt sich eine gerade oder sogar entgegengesetzt gekrümmte Bildebene der Beleuchtungs- bzw. Bestrahlungskomponenten als nachteilig aus. Dadurch weisen die in oder auf das Auge projizierten Strukturen nur in der Mitte des Bildfeldes, an der Sehachse die erforderliche Bildschärfe auf. In den Außen- und Randbereichen fächern die feinen Strukturen auf, werden unscharf und verlieren deutlich an Intensität. Eine Auswertung der Strukturen ist damit erschwert bzw. überhaupt nur in einem begrenzten Bereich möglich.
Bei einer Spaltlampe äußert sich dies dadurch, dass die auf das Auge projizierte Spaltabbildung nicht über deren gesamte Länge scharf erscheint und damit die für Messzwecke erforderliche Kantenschärfe nicht über die gesamte Länge des Spaltes nutzbar ist.
In den Patentschriften US 5,404,884 ; US 5,139,022 und US 6,275,718 sind Verfahren und Anordnungen zur Beleuchtung der vorderen Augensegmente beschrieben, bei denen als Lichtquelle ein planar konfigurierter Laser verwendet wird. Nachteilig bei diesen Lösungen wirkt sich der physikalisch begrenzte Schärfentiefenbereich des Aufnahmesystems für das vom Auge reflektierte Streulicht aus, wodurch der Ausdehnungsbereich des scharfen Laser-Schnittbildes nicht vollständig erfasst werden kann.
Nach dem bekannten Stand der Technik sind Lösungen bekannt, mit denen Bildfelder gezielt geformt werden um diese an unterschiedliche Krümmungen der Objekte anzupassen.
So wird beispielsweis in der DE 103 07 741 A1 eine Anordnung mit der das Bildfeld der Beleuchtungs- bzw. Bestrahlungskomponenten von ophthalmologischen Diagnose- und Therapiegeräten verbessert wird. Die Anordnung ist insbesondere für ophthalmologische Geräte geeignet, bei denen eine gleichbleibend hohe Abbildungsqualität über breite Bereiche des Auges von Interesse ist. Dazu wird im Beleuchtungsstrahlengang der Bestrahlungseinheit ein diffraktives optisches Element (DOE) angeordnet, um eine gezielte Formung der Bildebene zu erreichen. Das diffraktive optische Element kann sich dabei auf der Oberfläche eines anderen optischen Elementes befinden oder als separates Element ausgebildet sein.
Zwar ist sowohl die Art der verwendeten Lichtquelle als auch die Art der Strahlformung, d. h. der Struktur- oder Mustererzeugung unerheblich, allerdings ist die diffraktive Wirkung wellenlängenabhängig. Dies wirkt sich insbesondere bei den verschiedenen Beleuchtungs- und Beobachtungsmodi ophthalmologischer Geräte als nachteilig aus. Zudem ist die Herstellung der diffraktiven Strukturen anspruchsvoll und aufwendig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine Lösungen vorzuschlagen, mit der die Fokalebene eines optischen Systems an ein nicht-planes, insbesondere sphärisches Objekt anpassbar ist, so dass projizierte Strukturen, Bilder, Zeichen o. ä. eine gleichmäßig hohe Abbildungsqualität über weite Bereiche des Objektes aufweisen. Außerdem soll die vorgeschlagene Lösung sowohl für Beleuchtungs- als auch für Abbildungssysteme gleichermaßen geeignet sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Anordnung zur Anpassung der Fokalebene eines optischen Systems an ein nicht-planes, insbesondere sphärisches Objekt, bei der das optische System eine positive Gesamtbrechkraft aufweist und ein reales Bild erzeuget dadurch gelöst, dass mindestens ein zusätzliches optisches Element mit negativer Brechkraft vorhanden ist.
Erfindungsgemäß sind bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Obwohl die vorgeschlagene Lösung zur Anpassung der Fokalebene eines optischen Systems an ein nicht-planes, insbesondere sphärisches Objekt unterschiedlicher Abmessungen prinzipiell auf jedem technischen Gebiet mit den entsprechenden Anforderungen an eine gekrümmte Fokalebene einsetzbar ist, bietet sich eine Anwendung in ophthalmologischen Geräten besonders an. Als sphärisches Objekt ist hierbei das zu untersuchende Auge und dabei ganz besonders die Augenvorderseite anzusehen, welche mit Radien zwischen 5 und 10 mm eher kleine Abmessungen aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dazu zeigen

1: den Verlauf der Bildfeldwölbung eines einfachen optischen Systems,
2: den Verlauf der Bildfeldwölbung eines erfindungsgemäßen optischen Systems,
3: den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems,
4: den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems für eine Spaltlampe und
5: den Verlauf der Bildfeldwölbung des erfindungsgemäßen optischen Systems für eine Spaltlampe.

In der Anordnung zur Anpassung der Fokalebene eines optischen Systems an ein nicht-planes, insbesondere sphärisches Objekt weist das optische System eine positive Gesamtbrechkraft auf und erzeugt ein reales Bild. Erfindungsgemäß verfügt das optische System über mindestens ein zusätzliches optisches Element mit negativer Brechkraft.
Von besonderem Vorteil ist es, dass das optische System sowohl in einer Beleuchtungs- als auch einer Abbildungsanordnung anwendbar ist. Hierzu wird die Fokalebene eines optischen Systems so optimiert, dass sich diese der gekrümmten Fläche des zu beleuchtenden oder abzubildenden Objekts möglichst genau anpasst.
Als zusätzliches optisches Element mit negativer Brechkraft kommen hierbei entsprechende Linsen und/oder Spiegel zur Anwendung.
Erfindungsgemäß ist die negative Brechkraft des zusätzlich vorhandenen optischen Elementes so bemessen, dass die Summe der sagittalen und tangentialen Bildfeldwölbungsanteile des gesamten optischen Systems positiv ist. Bei der Bemessung der negativen Brechkraft des zusätzlich vorhandenen optischen Elementes werden insbesondere auch dessen Materialkoeffizienten berücksichtigt.
Im Folgenden werden die Zusammenhänge für die Beleuchtung gekrümmter Objekte erklärt. Es ist aber anzumerken, dass dieselben Bedingungen sinngemäß auch für die Abbildung gekrümmter Objekten auf eine plane Ebene, wie beispielsweise einen Detektor, gelten.
Mit dem Beleuchtungssystem soll ein (aus Sicht der Lichtquelle) konvex gekrümmtes Objekt beleuchtet werden. Dazu wird die Fokalebene des Beleuchtungssystems bewusst ebenso konvex gekrümmt.
Dies wird entsprechend der Linsenbeiträge für die sagittale und tangentiale Bildfeldwölbung FC_sag und FC_tan, durch das gezielte Hinzufügen von negativen Brechkräften möglich. Dabei ist die Berücksichtigung der Materialkoeffizienten und Auswahl der entsprechenden Glassorte ebenfalls von Bedeutung.
Die Linsenbeiträge für die sagittale und tangentiale Bildfeldwölbung errechnen sich dabei wie folgt: $F C_{s a g} = S_{3} + S_{4}$
$F C_{t a n} = 3 S_{3} + S_{4}$
mit $S_{3} = H^{2} F$
$S_{4} = H^{2} F / n$
wobei

S₃: dem Seidel-Koeffizienten für Astigmatismus,
S₄: dem Seidel-Koeffizienten für die Petzval-Bildfeldwölbung,
H: der Lagrange Invariante des Systems (H = nuy = n’u’y’),
n: dem Brechungsindex der Linse und
F: der Brechkraft der Linse entsprechen.

Für eine konvex gekrümmte ideale Bildebene müssen FC_sag und FC_tan negativ sein. Durch das gezielte Hinzufügen von negativen Brechkräften werden neben den positiven Anteilen der vorhandenen Sammellinsen nun auch Anteile negativer Wirkung bezüglich der Bildfeldwölbungen aufsummiert. Bei gezieltem Einsatz eines optischen Elementes mit negativer Brechkraft kann somit die Summe der sagittalen und tangentialen Bildfeldwölbungsanteile des gesamten optischen Systems negativ werden, womit ebenfalls eine konvex gekrümmte ideale Auffangebene zwischen der sagittalen und tangentialen Bildfeldwölbungsschale entsteht. Die Fokalebene eines Beleuchtungs- bzw. Abbildungssystems wird so optimiert, dass diese sich der gekrümmten äußeren Kontur des zu beleuchtenden bzw. abzubildenden Objekts möglichst genau anpasst.
Hierzu zeigt die 2 beispielhaft den Verlauf der Bildfeldwölbung eines erfindungsgemäßen optischen Systems. Dargestellt wird auch hier der Bildfeldwölbungsverlauf der sagittalen und tangentialen Bildschalen auf einer planen Referenzbildebene. Es ergibt sich auch hier eine gekrümmte ideale (nicht dargestellte) Fokalebene FC_ideal die ebenfalls zwischen der sagittalen Fokalebene FC_sag und der tangentialen Fokalebene FC_tan liegt. Allerdings ist die ideale Fokalebene FC_ideal im Unterschied zu der in 1 dargestellten Bildfeldwölbung eines einfachen optischen Systems negativ, d. h. entsprechend der Objektwölbung konvex gekrümmt.
In der 3 ist der entsprechende schematische Aufbau eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems dargestellt, welches über eine Lichtquelle 1 und ein aus zwei Sammellinsen 2.1 und 2.2 bestehendes Linsensystem verfügt. Als zusätzliches optisches Element mit negativer Brechkraft kommt hierbei eine Linse 3 zum Einsatz, die den beiden Sammellinsen 2.1 und 2.2 zugeordnet ist. Vorzugsweise ist die der Krümmung der Fokalebene 4 des optischen Gesamtsystems dienende Linse 3 zwischen den beiden Sammellinsen 2.1 und 2.2 angeordnet. Mit 5 ist das zu beleuchtende Objekt mit sphärischer Krümmung bezeichnet. Der Doppelpfeil 6 soll die Austauschbarkeit der Linsen mit negativer Brechkraft zur Anpassung an sphärische Objekte mit verschiedenen Radien dokumentieren. Die plane Ebene der Lichtquelle 1 wird somit ideal auf das konvex gekrümmte Objekt 5 abgebildet, da die entstehende Fokalebene 4 ebenfalls konvex gekrümmt ist. Hierzu ist noch anzumerken, dass der in 3 dargestellte schematische Aufbau eines Beleuchtungssystems erfindungsgemäß unter denselben Bedingungen sinngemäß auch für ein Abbildungssystem gilt. Das vom gekrümmten Objekt reflektierte Licht würde von den beiden Sammellinsen und der dazwischen angeordneten zusätzlichen Linse mit negativer Brechkraft auf einen (ebenen) Detektor abgebildet werden, der sich an der Stelle der Lichtquelle befinden würde.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen optischen Systems sowohl für die Beleuchtung als auch die Abbildung. Dadurch wird es möglich ein gekrümmtes Objekt mit Hilfe einer planen Beleuchtungsquelle (mit einer angepassten gekrümmten Fokalebene) zu beleuchten und das vom gekrümmten Objekt reflektierte Licht (mit einer angepassten planen Fokalebene) auf einen planen Bilddetektor abzubilden.
Einer vorteilhaften Ausgestaltung entsprechend sind mehrere zusätzliche optische Elemente in Form von Linsen mit negativer Brechkraft vorhanden und zur Anpassung an sphärische Objekte mit verschiedenen Radien austauschbar angeordnet.
Einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung entsprechend kommt zur Anpassung des optischen Systems an sphärische Objekte mit verschiedenen Radien eine Linse zum Einsatz, deren optische Eigenschaften variiert werden kann.
Hier bietet sich sogar die Möglichkeit, das optische System nicht nur an sphärische Objekte mit verschiedenen Radien anpassen zu können, sondern auch an ebene Objekte. Denkbar sind hierbei elektro-optische Systeme oder auch variable Linsen, z. B. Flüssigkeits- oder Gummilinsen oder auch gelbasierte Linsen.
Hierbei kann die Wahl der entsprechenden Linse bzw. deren optischer Eigenschaften durch gezielte manuelle Auswahl erfolgen. Es ist aber auch möglich die Auswahl mit Hilfe einer Kamera und einer entsprechenden Bildauswertung zu automatisieren.
Das zusätzliche optische Element in Form einer Linse bietet zudem den Vorteil, dass es zur Korrektur des optischen Systems hinsichtlich Farbfehlern, Verzeichnungsfehlern o. ä. nutzbar ist.
Einer weiteren Ausgestaltung entsprechend ist die Verwendung des erfindungsgemäßen optischen Systems in einem ophthalmologische Gerät besonders vorteilhaft. Das nicht-plane, insbesondere sphärische Objekt entspricht dabei dem Auge. Auch in einem ophthalmologische Gerät kann das optische System sowohl als Beleuchtungs- als auch als Abbildungssystem zur Anwendung kommen.
Soll das optische System beispielsweise bei einer Spaltlampe angewendet werden um die Kornea zu beleuchten, so ergeben sich weitere zusätzliche Randbedingungen, wie die Gewährleistung eines ausreichenden Arbeitsabstand und einer vorgegebene Pupillenlage. Die Berücksichtigung dieser Bedingungen erfordert eine entsprechende Anpassung des optischen Systems.
Für die Anwendung des optischen Systems in einer Spaltlampe ist zur Gewährleistung eines ausreichenden Arbeitsabstandes zum Auge eine zusätzliche Abbildungsoptik vorhanden. Vorzugsweise ist die zusätzliche Abbildungsoptik für die Bewegung der Spaltabbildung entlang der optischen Achse verschiebbar ausgebildet.
In der 4 ist der entsprechende schematische Aufbau eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems für eine Spaltlampe dargestellt, welches über eine Lichtquelle 1 und ein aus zwei Sammellinsen 2.1 und 2.2 bestehendes Linsensystem verfügt. Als zusätzliches optisches Element mit negativer Brechkraft kommt hierbei eine Linse 3 zum Einsatz, die den beiden Sammellinsen 2.1 und 2.2 zugeordnet ist. Vorzugsweise ist die der Krümmung der Fokalebene 4 des optischen Gesamtsystems dienende Linse 3 zwischen den beiden Sammellinsen 2.1 und 2.2 angeordnet. Zusätzlich zeigt die 4 das zu beleuchtende Auge 6 und die zur Gewährleistung eines ausreichenden Arbeitsabstandes zusätzliche Abbildungsoptik 8. Der Doppelpfeil 9 soll hierbei dokumentieren, dass die Abbildungsoptik 8 für die Bewegung der Spaltabbildung entlang der optischen Achse verschiebbar ausgebildet ist.
Auch hier wird die plane Ebene der Lichtquelle 1 somit ideal auf das konvex gekrümmte Auge 7 abgebildet, da die entstehende Fokalebene 4 ebenfalls konvex gekrümmt ist. Ebenso ist hier anzumerken, dass der in 4 dargestellte schematische Aufbau eines Beleuchtungssystems für eine Spaltlampe erfindungsgemäß unter denselben Bedingungen sinngemäß auch für ein Abbildungssystem gilt.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen optischen Systems sowohl für die Beleuchtung als auch die Abbildung. Dadurch wird es möglich ein Auge mit Hilfe einer planen Beleuchtungsquelle (mit einer angepassten gekrümmten Fokalebene) zu beleuchten und das vom Auge reflektierte Licht (mit einer angepassten planen Fokalebene) auf einen planen Bilddetektor abzubilden.
Einer vorteilhaften Ausgestaltung entsprechend ist das zusätzliche optische Element in Form einer Linse mit negativer Brechkraft so ausgelegt, dass Spaltabbildungen bis zu einer Länge von 16 mm abbildbar sind.
Einer weiteren Ausgestaltung entsprechend ist es vorteilhaft das zusätzliche optische Element in Form einer Linse mit negativer Brechkraft so auszulegen, dass bei einem Bildfelddurchmesser (oder auch Beleuchtungsfelddurchmesser) von 5-20 mm Krümmungsradien R der Hornhaut des Auges zwischen 5 mm und 10 mm abgedeckt werden.
Einer letzten Ausgestaltung entsprechend ist es vorteilhaft das zusätzliche optische Element mit negativer Brechkraft so auszulegen, dass die ideale Fokalebene FC_ideal in der Mitte zwischen der sagittalen Fokalebene FC_sag und der tangentialen Fokalebene FC_tan liegt und dabei minimale Abweichungen von dem nicht-planen, insbesondere sphärisches Objekt, aufweist. Besonders vorteilhaft liegen die minimalen Abweichungen dabei innerhalb der Schärfentiefe des Systems.
Abschließend zeigt die 5 den Verlauf der Bildfeldwölbung des erfindungsgemäßen optischen Systems für eine Spaltlampe.
Dargestellt ist hier der Verlauf der Bildfeldwölbung für das System nach 4, allerdings im Unterschied zu den Darstellungen der 1 und 2 gemessen auf einer gekrümmten Auffangebene mit einem Radius von 8 mm.
Hierbei ist zu erkennen, dass die ideale Auffangebene, die ebenfalls zwischen der sagittalen Fokalebene FC_sag und der tangentialen Fokalebene FC_tan liegt uns eine minimale Abweichungen von 0 aufweist, was einer minimalen Abweichungen von dem nicht-planen, insbesondere sphärisches Objekt entspricht.
Dies zeigt, dass das optische System ideal für Beleuchtungsaufgaben auf einem sphärischen Objekt mit einem Radius von 8 mm angepasst ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Anordnung zur Anpassung der Fokalebene eines optischen Systems an ein nicht-planes, insbesondere sphärisches Objekt zur Verfügung gestellt, mit der die Fokalebene eines optischen Systems an ein nicht-planes, insbesondere sphärisches Objekt angepasst werden kann. Dadurch wird es möglich in optischen Beleuchtungs- oder Abbildungssystemen, nicht plane Objekte gezielt und bis zum Rand scharf auszuleuchten bzw. abzubilden. Dabei ist die vorgeschlagene Lösung sowohl für Beleuchtungs- als auch für Abbildungssysteme gleichermaßen geeignet.
Die vorgeschlagene Lösung ist zwar prinzipiell auf jedem technischen Gebiet mit den entsprechenden Anforderungen an eine gekrümmte Fokalebene einsetzbar, ist jedoch für eine Anwendung in ophthalmologischen Geräten mit Objektradien zwischen 5 und 10 mm besonders geeignet.
Die vorgeschlagene Lösung kann nicht nur auf monochromatische sondern auch auf spektral breite Lichtquelle (Weißlicht) optimiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5404884 [0012]
US 5139022 [0012]
US 6275718 [0012]
DE 10307741 A1 [0014]

Claims

Anordnung zur Anpassung der Fokalebene eines optischen Systems an ein nicht-planes, insbesondere sphärisches Objekt, bei der das optische System eine positive Gesamtbrechkraft aufweist und ein reales Bild erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zusätzliches optisches Element mit negativer Brechkraft vorhanden ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System sowohl in einer Beleuchtungs- als auch einer Abbildungsanordnung anwendbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine, zusätzliche optische Element eine Linse und/oder ein Spiegel mit negativer Brechkraft ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die negative Brechkraft des mindestens einen, zusätzlich vorhandenen optischen Elementes so bemessen ist, dass die Summe der sagittalen und tangentialen Bildfeldwölbungsanteile des gesamten optischen Systems negativ ist.
Anordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bemessung der negativen Brechkraft des mindestens einen, zusätzlich vorhandenen optischen Elementes auch dessen Materialkoeffizienten berücksichtigt werden.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zusätzliche optische Elemente mit negativer Brechkraft vorhanden und zur Anpassung an sphärische Objekte mit verschiedenen Radien austauschbar angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung des optischen Systems an sphärische Objekte mit verschiedenen Radien optische Elemente zum Einsatz kommen, deren optische Eigenschaften variiert werden können.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine, zusätzliche optische Element außerdem zur Korrektur des optischen Systems hinsichtlich Farb- oder Verzeichnungsfehlern o. ä. nutzbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System in einem ophthalmologische Gerät zur Anwendung kommt, wobei das nicht-plane, insbesondere sphärische Objekt einem Auge entspricht.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System in einem ophthalmologische Gerät sowohl als Beleuchtungs- als auch als Abbildungssystem zur Anwendung kommt.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System in einer Spaltlampe zur Anwendung kommt und zur Gewährleistung eines ausreichenden Arbeitsabstandes zum Auge eine zusätzliche Abbildungsoptik vorhanden ist.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Abbildungsoptik für die Bewegung der Spaltabbildung entlang der optischen Achse verschiebbar ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine, zusätzliche optische Element mit negativer Brechkraft so ausgelegt ist, dass Spaltabbildungen bis zu einer Länge von 20mm abbildbar sind.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine, zusätzliche optische Element mit negativer Brechkraft so ausgelegt ist, dass bei einem Bildfelddurchmesser von 5-20 mm Krümmungsradien R der Hornhaut des Auges zwischen 5 mm und 10 mm abgedeckt werden.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine, zusätzliche optische Element mit negativer Brechkraft so ausgelegt ist, dass die ideale Fokalebene des Gesamtsystems FC_ideal, welches in der Mitte zwischen der sagittalen Fokalebene FC_sag und der tangentialen Fokalebene FC_tan liegt, eine minimale Abweichungen von dem nicht-planen, insbesondere sphärisches Objekt, aufweist.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die minimalen Abweichungen innerhalb der Schärfentiefe des Systems liegen.