DE2346437A1

DE2346437A1 - Vorrichtung zur betrachtung und zum photographieren des augenhintergrundes

Info

Publication number: DE2346437A1
Application number: DE19732346437
Authority: DE
Inventors: Isao Matsumura; Eiichi Takano; Kunui Takesi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1972-09-16
Filing date: 1973-09-14
Publication date: 1974-04-11
Also published as: US3914032A; JPS4951931A; JPS5225252B2

Description

Priorität: 16. September 1972, Nr. 47-9223o_t Japan

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beobachten und zum Photographieren des Augenhintergrundes mit einer optischen Anordnung für das Beobachten des Augenhintergrundes, bei welcher ein optisches System für die Betrachtung des zu untersuchenden Augenhintergrundes und ein optisches System für die Projektion eines Lichtbündels auf den Augenhintergrund für dessen Ausleuchtung gemeinsam ein und dasselbe Objektiv benutzen, mit einer Einrichtung für das Festhalten der Lage des zu untersuchenden Auges und mit einer Einrichtung zum Halten des optischen Systems für die Betrachtung des Augenhintergrundes und zur Einstellung der Systenislage.

Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung für die direkte Betrachtung oder das Photographieren hauptsächlich des Inneren eines Augapfels sowie des Hintergrundes eines Auges bei der untersuchung einer Person.

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Zum Stand der Technik gehört ein Ophthalmoskop bzw. ein elektrischer Augenspiegel sowie eine Netzhautkamera, die mit einer optischen Anordnung für die direkte Betrachtung oder das Photographieren des Augenhintergrundes einer zu untersuchenden Person sowie mit einer optischen Anordnung zum Projizieren eines Beleuchtungslichtbündels auf den Augenhintergrund versehen ist, wobei die beiden optischen Systeme ein und dasselbe Objektiv, das dabei gewöhnlich verwendet wird, benutzen und die optischen Systeme gewöhnlich bei einer solchen Vorrichtung verwendete Systeme sind.

Ein solches bekanntes Objektiv, das bei einem derartigen optischen System verwendet wird, ist in Fig. 1 gezeigt. Dabei ist L¹ die Objektivlinse, E das zu untersuchende Auge und M ein durchbrochener Spiegel mit einer Öffnung, die so angeordnet ist, daß die Mitte der Öffnung in der optischen Achse der Objektivlinse liegt. Die Reflexionsfläche des durchbrochenen Spiegels dient dazu, das von einer Lichtquelle kommende Lichtbündel in Richtung des zu untersuchenden Auges auszurichten, wobei die Öffnungsfläche für das Betrachten des zu untersuchenden Auges durch diese Öffnung geht.

Da bei einer solchen Objektivlinse L¹ der Krümmungsradius der ersten Fläche La klein ist, laufen die Lichtstrahlen im Bereich des aufgeweiteten Winkelfeldes in dem Licht, das von dem zu untersuchenden Auge E zurückkommt, berührend an die Oberfläche La. Deshalb ist der praktisch ausnutzbare Bereich der Lichtstrahlen auf 3o° begrenzt. Es ist deshalb erforderlich, die Betrachtungen mehrere Male durch Neueinstellung des Winkels der Vorrichtung zu wiederholen.

Durch das Lichtbündel_r das von der Hornhautoberfläche des Auges des Patienten reflektiert wird, oder durch die Oberfläche des Linsenelementes des Objektivs können Geister gebildet werden, wodurch die Klarheit des Bildes verringert und die Qualität des Bildes hauptsächlich durch die sphärische Aberration oder andere Bildfehler verschlechtert wird.

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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine klare Betrachtung eines solchen Bildes in einem weiten Bereich zu ermöglichen, der ein Weitwinkelfeld von ^5 bis 6o umfaßt.

Durch Ausbildung des Objektivs durch die Kombination von zwei Gruppen von Linsenbauteilen, um die Brechkraft auf die jeweiligen Linsenbauteile aufzuteilen und um die Anzahl der brechenden Flächen der Linsenelemente zu erhöhen, ist es möglich,den Einfallswinkel des Lichtstrahls zu den jeweiligen Brechflächen zu verringern. Durch eine asphärische Oberfläche in einem Teil der Linsenbauteile ist es weiterhin möglich, das Winkelfeld zu erweitern, während die sphärische Aberration und andere Bildfehler gut kompensiert werden.

Dabei soll der nachteilige Einfluß des reflektierenden Lichtes, der durch die Oberfläche der Hornhaut des Auges oder die Oberflächen der Linsenelemente des Objektivs verursacht wird, auf die Leistung des Objektivs beseitigt werden. Für diesen Zweck wird das Objektiv so gebaut, daß die Krümmungsmitte der ersten Oberfläche des Objektivs beginnend auf der Seite des Patienten mit der Mitte der Pupille des Auges zusammenfällt, während die Mitte der Krümmung der hintersten Fläche des Objektivs mit dem Punkt zusammenfällt, an welchem der durchbrochene reflektierende Spiegel die optische Achse des Objektivs schneidet. Jede brechende Fläche - außer der ersten und der hintersten Fläche deren Mitte der Krümmung an der Seite des zu untersuchenden Patienten liegt, hat einen Krümmungsradius, der gleich oder geringer als 8o % der sich ergebenden Brennweite des Objektivs ist. Der oben genannte Krümmungsradius ist, was die asphärische Fläche angeht, der Radius des maximalen Kreises, der di§ Tangente an de Scheitel der asphärischen Fläche berührt.

Weiterhin wird eine Maske an einer Stelle vorgesehen, an welcher die Maske das Lichtbündel für das Beleuchtungslicht schneiden kann, das von irgendeiner brechenden Fläche.

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reflektiert wird, deren Krümmungsmitte an der Seite des Patienten liegt, und das durch die Öffnung des durchbrochenen reflektierenden Spiegels hindurchgeht. Dabei ist bezogen auf das Lichtbündel, das von irgendeiner brechenden Fläche reflektiert wird, deren Krümraungsmitte auf der Seite des durchbrochenen reflektierenden Spiegels liegt, eine Maske an einer Stelle vorgesehen, an welcher ein Bild des durchbrochenen reflektierenden Spiegels durch das Lichtbündel gebildet wird, das von der vorstehenden brechenden Fläche reflektiert wird. Dadurch ist es möglich, den nachteiligen'Effekt des von den brechenden Flächen des Objektivs reflektierten Lichtes auszuschließen.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zum Betrachten und Photographieren des Augenhintergrundes. Die Vorrichtung umfaßt ein optisches System für die direkte Betrachtung oder das Photographieren des Augenhintergrundes einer zu untersuchenden Person und ein optisches System zum Projizieren des

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LichtbundeIs für das Ausleuchten des Augenhintergrundes. Beide optischen Systeme verwenden ein und dasselbe Objektiv, wie es gewöhnlich bei solchen Vorrichtungen verwendet wird. Dabei sind in dem Objektiv Einrichtungen zum Verringern des Einfallswinkels auf jede der brechenden Oberflächen des Objektives durch Erhöhen der Anzahl der brechenden Flächen, zum Verbessern der Kompensation für die Bildfehler durch Verwendung einer asphärischen Fläche auf einer der brechenden Flächen und zum Entfernen des reflektierenden Lichtes durch die Hornhaut des zu untersuchenden Auges oder die Oberfläche einer einzigen Linse, welche das Objektiv bildet, und Einrichtungen zum Regulieren der Lage der Objektivlinse bezüglich des zu untersuchenden Auges vorgesehen, wobei die Objektivlinse mit der zuerst genannten Einrichtung zusammenwirkt, um das Erzielen eines breiten und scharfen Bildes zu ermöglichen.

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Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein bekanntes Objektiv.

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt die Ausführungsform eines Objektivs, wie es in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird.

Fig. 3 zeigt in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Dei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung besteht das Objektiv L aus einer vorderen Gruppe L. und einer hinteren Gruppe L₂. Die vordere Gruppe L ' hat einen positiven Meniskus und wird von miteinander verkitteten Linsenelementen oder von einem einzelnen Linsenelement gebildet, dessen konkave Oberfläche zu dem zu untersuchenden Auge E hin gerichtet ist, während die hintere Linsengruppe L einen positiven Meniskus hat und von miteinander verkitteten Linsenelementen oder von einem einzigen Linsenelement gebildet wird, wobei die konkave Oberfläche zu dem durchbrochenen reflektierenden Spiegel M hin gerichtet ist. Mit C ist die Hornhaut des Auges E bezeichnet.

Zum Schneiden bzw. Trennen des Lichtbündels, das von den Oberflächen der Linsenelemente des Objektivs reflektiert wird, sind Masken A und B vorgesehen. Wenigstens eine Oberfläche der brechenden Flächen des Objektivs außer der ersten Fläche und der hintersten Fläche ist eine asphärische Oberfläche, so daß ein Bild der Mitte P der Pupille an der Mitte T des durchbrochenen reflektierenden Spiegels ohne irgendeine sphärische Aberration gebildet.wird, wobei die Krümmungsmitte der ersten Fläche so positioniert ist, daß sie mit der Mitte P der Pupille zusammenfällt.

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Da bei dem vorstehenden Objektiv L die Krümmungsmitte der hintersten Flache des Objektivs in der Öffnung des durchbrochenen reflektierenden Spiegels M angeordnet ist, ist das Lichtbündel, welches aus der noch zu beschreibenden Lichtquelle kommt, von dem reflektierenden Spiegel M zu der hintersten Oberfläche des Objektivs L und dann wieder dadurch zu dem reflektierenden Spiegel M reflektiert wird, frei von dem Lichtstrahl, der durch die Öffnung des reflektierenden Spiegels M hindurchgehen kann. Deshalb ist das von der hintersten Oberfläche des Objektivs reflektierte Lichtbündel völlig getrennt von dem Lichtbündel für die Betrachtung und das Photographieren.

Da die Pupille des zu untersuchenden Auges E und der durchbrochene reflektierende Spiegel M in zugeordneter Beziehung zu dem Objektiv stehen und da weiterhin der Beziehung ohne irgendeine sphärische Aberration dadurch genügt wird, daß die asphärische Oberfläche an einer Stelle des Objektivs vorgesehen ist, ist die Lichtreflexion durch die erste Oberfläche sowie die Lichtreflexion durch die Hornhaut des Auges beseitigt. Weiterhin kann das Reflexionslicht durch. Anordnen von Masken angrenzend an die jeweiligen Lagen der reellen Bilder beseitigt werden. Dies ist die Lage der Oberfläche r_ bezüglich der Oberfläche r_ der Oberflächen r_?, r^, wobei durch diese Oberflächen die reellen Bilder des reflektierenden Spiegels, d. h. die reellen Bilder des später zu beschreibenden Ringspaltes , gebildet werden. Dies ist weiterhin die Lage der Oberfläche r bezüglich der Oberfläche r.. Weiterhin ist das reflektierende Licht von der Oberfläche r , d. h. der Oberfläche, von der das virtuelle Bild des reflektierenden Spiegels gebildet wird, infolge der vorstehend genannten Maske frei von dem Teil des Lichtes, welches durch die Öffnung des reflektierenden Spiegels hindurchgeht. Um das reflektierende Licht von der Oberfläche zu beseitigen, von der das reelle Bild des Ringspaltes gebildet wird, genügt es, eine relativ kleine Maske vorzusehen. Um jedoch das reflektierende Licht

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von der Oberfläche zu beseitigen, von der das virtuelle Bild gebildet wird, ist es erforderlich, eine relativ große Maske vorzusehen, woraus sich der Nachteil ergibt, daß die Lichtmenge beträchtlich verringert wird, so daß ein Teil des Bildes dunkel wird. Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch verhindert, daß der Krümmungsradius dieser Oberfläche, also der Radius des maximalen Kreises, der den Scheitel im Falle der asphärischen Oberfläche tangential berührt, gleich oder weniger als 80 % der sich ergebenden Brennweite des Objektivs beträgt.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsforin einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hat ein Gehäuse 1, eine Lichtquelle S, einen Ringspalt 2, eine Stell-Linse 3 (relay lens) und eine Linse k für die Sichtweitenkompensation. Diese Sichtweitenkompensationslinse wird in den Strahlengang entsprechend der Sichtweite des zu untersuchenden Patienten in Form einer geeigneten Linse eingesetzt, wenn der Patient kurzsichtig oder weitsichtig ist. Wenn der Patient normalsichtig ist, kann die Kompensationslinse aus dem Strahlengang entfernt werden. Weiterhin sind eine Stell-Linse 5 und ein schwenkbarer Spiegel 6 vorgesehen, der in die mit ausgezogener Linie oder gestrichelter Linie gezeigte Lage durch Betätigung von außerhalb der Vorrichtung mittels eines nicht gezeigten Mechanismus bringbar ist. Anstelle des verschwenkbaren Spiegels 6 kann auch ein Strahlenteiler vorgesehen werden. Die Anordnung umfaßt weiterhin einen Spiegel 7i ein Okular 8 und ein Gehäuse 9 einer herkömmlichen einäugigen Spiegelreflexkamera, die entfernbar an dem Gehäuse 1 befestigt ist. Es können jedoch auch ein einstückig am Gehäuse 1 vorgesehener Belichtungsmechanismus, ein Filmaufspulmechanismus und dergleichen vorgesehen werden. Die Bildebene ist mit Io, die Basis der Vorrichtung mit 11 und mit 12 ein Parallelvers chiebungsmechanisnius bezeichnet, der eine Bewegung des Gehäuses längs der Zeichenebene oder senkrecht zur Zeichenebene gestattet. Ein Mechanismus I3 zum Haltern des Gehäuses

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gestattet die Verschiebung des Gehäuses nach oben und unten, eine Schwenkbevregung des Gehäuses in die Richtung senkrecht zur Bildebene sowie nach oben und unten. Die Einrichtung für das Einstellen des optischen Systems wird von den Elementen 11, 12, 13 und Ik gebildet. Der Hebel Ik dient für die Handhabung des Gehäuses, um es zu bewegen. Auf der Basis 11 sitzt ein Stab lfj, an dem ein Stab 16 befestigt ist. Daran sind eine Auflagefläche 17 für das Kinn und eine Auflagefläche 18 für die Stirn vorgesehen. Durch diese Bauteile 15, 16, 17 und l8 wird das Gesicht des Patienten lagefixiert, so daß man eine Einrichtung zum Halten des zu untersuchenden Auges in einer vorher festgelegten Lage hat. Mit C ist die Hornhaut -des Auges und mit P die Mitte der Pupille bezeichnet.

Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird das Gesicht des Patienten so angeordnet, daß es auf der Auflagefläche 17 für das Kinn und der Auflagefläche 18 für die Stirn so aufliegt , daß das zu untersuchende Auge E in einer festgelegten Lage gehalten ist.

Dann wird die Lichtquelle S aktiviert. Das ringförmige Lichtbündel, welches durch den Ringspalt 2 hindurchgeht, wird an einer Stelle angrenzend an den durchbrochenen reflektierenden Spiegel M fokussiert.

Das Bild des Lichtbündels ist etwas größer als die Öffnung des Spiegels M. Das Lichtbündel, welches von dem Spiegel M reflektiert wird und die Fortschrittsrichtung umkehrt _t beleuchtet durch das Objektiv L das zu untersuchende Auge E. Der schwenkbare Spiegel 6 wird in der durch die ausgezogene Linie gezeigten Lage fixiert. Die . untersuchende Person, beispielsweise ein Az-zt, stellt das optische System für die Betrachtung ein, während er das Auge E durch das Okular 8 betrachtet.

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Diese Einstellung wird dadurch ausgeführt, daß der Hebel l4-so gehandhabt wird, daß die Einrichtungen 11, 12, I3 für das Einstellen des optischen Systems betätigt werden. Die optische Achse des Objektivs L ist so eingestellt, daß sie durch die Mitte P hindurchgeht, während die Mitte der Krümmung der ersten Oberfläche r. mit der Mitte P zum Zusammenfallen . gebracht wird.

Dadurch, daß der Krümmungsradius der ersten Oberfläche r. mit der Arbeitsentfernung des optischen Systems für die Betrachtung zusammenfällt, erhält man eine erhebliche Wirkung bezüglich der Beseitigung von Geistern.

Das das zu untersuchende Auge E beleuchtende Lichtbündel wird von dem Augenhintergrund reflektiert und tritt aus der Hornhaut durch die Pupille aus. Es wird von dem Objektiv gebrochen, geht durch das Objektiv und durch ,die Öffnung des Spiegels M hindurch und wird von der untersuchenden Person durch die Stell-Linse 5 und das Okular 8 betrachtet. Wenn der Spiegel 6 in der durch die gestrichelte Linie gezeigten Lage fixiert ist, wird das Objekt photographiert.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf Fig. 2 numerische Daten eines erfindungsgemäßen Objektivs aufgeführt. Die sich ergebende Brennweite des Objektivs L beträgt 4o,l8. Die Projektionsvergrößerung durch das Objektiv L im Bereich von der Pupille zum reflektierenden Spiegel M beträgt 0,5 X. Die Größe des Ringspaltes 2 ist so bemessen, daß der kreisförmige Ring einen Außendurchmesser von 15 mm und einen Innendurchmesser von 9 mm hat. Die Projektionsvergrößerung des Ringspaltes durch die Kondensorlinse 3 beträgt 1 X.

Die nachstehenden Bezeichnungen haben folgende Bedeutung :

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ist der Krümmnngsradius einer jeden der brechenden Oberflächen beginnend auf der Seite des Auges, wobei r der Radius des maximalen Kreises ist, der den Scheitel der asphärischen Oberfläche tangential berührt.

d ist die Stärke des Linseneleinentes oder der Luftspalt gemessen längs der optischen Achse beginnend auf der Seite des Auges.

N ist die Brechzahl der Gläser, aus denen die jeweiligen Linsenelemente hergestellt sind, beginnend auf der Seite des Auges.

ist der Abstand zwischen der Oberfläche r. und der Pupille des zu untersuchenden Auges.

s_o ist der Abstand zwischen der Oberfläche r,. und dem reflektierenden Spiegel.

s, = 4o,49

d_t = 1,6 N₁ = 1,7552

r₂ = 113,11

d₂ = 21,4 N₂ = 1,51633

r = -2o,86

d₃ = o,2

r₄ = 38,22

d₄ = 21,1 N₃ = 1,49831

r = 115,o4

S₂ = II5,o4

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Beziehung hinsichtlich Größe und Lage der Masken

Re- Art des Lage Durch- Durchmesser Verringerung *

flek- reflek- der messer des Lichtbündels des Lichtbündels

tieren-tierten Maske der für das Photo- für das Photo-

de Bildes Maske graphieren graphieren

Ober- ' (mm) (angenommen infolge der

fläche 2,5 nun an der Maske in %

Pupille)

reelles r	0,8	3,2
Bild ■*
virtu- r	1,64	3,2
elles ·
Bild

reelles
Bild

ο, 6

2,2

6,3 2,5

7Λ

(Durchmesser der Maske)

(Durchmesser des Lichtbündels für das Photograph!eren )

100

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1./ Vorrichtung zum Betrachten und Photographieren des Augenhintergrundes mit einem optischen System zum Betrachten des Augenhintergrundes, bei welchem ein optisches System zum Betrachten des Hintergrundes des zu untersuchenden Auges und ein optisches System zum Projizieren des Lichtbündels auf den Hintergrund für dessen Ausleuchtung gemeinsam ein und dasselbe Objektiv verwenden, mit Einrichtungen zum lagefixierten Halten des zu untersuchenden Auges und mit Einrichtungen zum Abstützen des optischen Systems für die Betrachtung des Hintergrundes und für die Einstellung der Lage des Systems, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (L) aus einer vorderen Gruppe (L .) auf der Seite des zu untersuchenden Auges (E) und aus einer hinteren Gruppe (Lp) auf der Betrachtungsseite besteht und daß die Oberfläche der vorderen Gruppe (L₁), welche die größte Brechkraft hat, zu der Betrachtungsseite hin konvex ist, während die Oberfläche in der hinteren Gruppe (L₂), welche die größte Brechkraft hat, zur Seite des zu untersuchenden Auges hin konvex ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der ersten Oberfläche des Objektivs auf der Seite des zu untersuchenden Auges gleich der Arbeitsentfernung des optischen Systems für die Betrachtung des Augenhintergrundes ist, dessen Lage durch eine Lageeinsteileinrichtung justiert ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maske (A, B) zur Beseitigung des konvergierenden Lichtbündeis in dem Objektiv vorgesehen ist, das von der Oberfläche irgendeines Linsenelementes des Objektivs reflektiert wird.

k. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Oberfläche der brechenden Flächen des Objektivs mit Ausnahme der ersten und .der letzten Oberfläche auf der Betrachtungsseite eine asphärische Oberfläche ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Gruppe eine Linse in Form eines positiven Meniskus ist, wobei die konkave Oberfläche zu der Seite des zu untersuchenden Auges hin gerichtet ist, und daß die hintere Gruppe eine Linse mit einem positiven Meniskus ist, deren konkave Oberfläche zu der Betrachtungsseite hin gerichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien oder der Radius des maximalen Kreises, welche den Scheitel der asphärischen Oberfläche der brechenden Oberflächen des Objektivs mit Ausnahme der ersten und der hintersten Oberfläche tangential berühren und mit ihren Krümmungsmitten auf der Seite des zu untersuchenden Auges liegen, gleich oder weniger als 8o % der sich ergebenden Brennweite des Objektivs betragen.

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