DE102012022967A1

DE102012022967A1 - Reflexfreies, optisches System für eine Funduskamera

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Publication number: DE102012022967A1
Application number: DE201210022967
Authority: DE
Inventors: Jan Buchheister; Markus Seesselberg; Marco Pretorius; Lothar Müller; Thomas Mohr
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2014-05-22

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft optisches System für eine Funduskamera, welche zur Abbildung des Augenhintergrundes dient. Bei der Abbildung des Augenhintergrundes mit einer Funduskamera kommt es im Allgemeinen zu Reflexionen an der Hornhaut, der Linse und an Flächen des optischen Systems, welche sich störend auf die Bildqualität auswirken. Das erfindungsgemäße reflexfreie, optische System für eine Funduskamera besteht aus Spiegelelementen, welche in einem gemeinsamen Strahlengang angeordnet und sowohl für die Beleuchtung als auch für die Beobachtung und/oder Dokumentation eines zu untersuchenden Auges verwendet werden. Zur Realisierung von drei Reflexionen verfügen mindestens zwei der vorhandenen optischen Spiegelelemente über eine Freiformfläche. Das erfindungsgemäße System betrifft ein Ophthalmoskop-Objektiv in Form eines abschattungsfreien Spiegelobjektives und ist insbesondere für den Einsatz in Funduskameras vorgesehen. Das Konzept der Verwendung reflexiver statt refraktiver optischer Elemente kann grundsätzlich auch für andere ophthalmologische Geräte von Interesse sein und zur Anwendung kommen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein reflexfreies, optisches System für eine Funduskamera, welche zur Abbildung des Augenhintergrundes dient. Bei der Abbildung des Augenhintergrundes mit einer Funduskamera kommt es im Allgemeinen zu Reflexionen an der Hornhaut, der Linse und an Flächen des optischen Systems, welche sich störend auf die Bildqualität auswirken.
Nach dem bekannten Stand der Technik weist der grundsätzliche Aufbau einer Funduskamera ein mehrstufiges optisches System auf, bei dem von einer Ophthalmoskoplinse ein Zwischenbild der Netzhaut des zu untersuchenden Auges erzeugt wird, das von einem Folgesystem in ein weiteres Zwischenbild oder auf eine Abbildungseinheit in Form einer Kamera abgebildet wird. Die Ophthalmoskoplinse ist somit sowohl Bestandteil des Beleuchtungssystems als auch des Beobachtungs- oder Abbildungssystems.
Ein besonderes Problem bei der Fundusbeobachtung und -aufnahme stellen Reflexe dar, die an der Hornhaut, der Linse und den Flächen der optischen Systems, insbesondere der Ophthalmoskoplinse entstehen, da das von der Netzhaut reflektierte Licht, welches die eigentlich interessierende Bildinformation trägt, eine wesentlich geringere Intensität aufweist als das vor dem Eintritt in das Auge reflektierte Licht.
Störende Hornhautreflexen und Reflexe der menschlichen Linse werden üblicherweise durch eine Teilung der Pupille des Auges gemindert. Dazu bildet die Ophthalmoskoplinse einen Beleuchtungsring in die Augenpupille ab. Die Beobachtung erfolgt ausschließlich über das Areal innerhalb des Beleuchtungsringes. Dadurch wird gewährleistet, dass nur das von der Netzhaut reflektierte Licht auf die Kamera abgebildet wird, da die an der Hornhaut bzw. Linse reflektierten Strahlen der Beleuchtung die Apertur der Beobachtung verfehlen.
Im Gegensatz dazu sind zur Unterdrückung der Reflexe an den Flächen des optischen Systems, insbesondere der Ophthalmoskoplinse im Wesentlichen folgende zwei Konzepte bekannt.
Gemäß einem ersten Konzept werden die durch Reflexion an den Flächen des optischen Systems, insbesondere der Ophthalmoskoplinse entstehenden Lichtanteile aus dem Beobachtungsstrahlengang ausgeblendet.
Dazu beschreibt die DE 35 19 442 A1 ein optisches System, bei dem derartige Lichtanteile mittels an geeigneten Stellen im Strahlengang angeordneten, sogenannten „Schwarzpunktplatten” ausgeblendet. Dazu die „Schwarzpunktplatten” in definierter Art und Weise mit lichtabsorbierenden Schichten belegt. Für diese Art der Reflexunterdrückung hat sich die Bezeichnung „Antireflexpunkt” eingebürgert. Ein Nachteil dieses Konzeptes ist die erforderliche Nähe des Antireflexpunktes zur Leuchtfeldblende. Die Absorption einzelner Lichtanteile kann als ungleichmäßige Ausleuchtung des Augenhintergrundes sichtbar werden, indem ringförmige Schatten auftreten, welche den Bildeindruck verschlechtern und damit die Auswertung durch den Augenarzt behindern.
Beim zweiten Konzept wird auf die Ausblendung bestimmter Lichtanteile innerhalb der Beleuchtungsoptik verzichtet. Stattdessen wird eine mehrlinsige Ophthalmoskopoptik verwendet, dessen Linsen so gegeneinander verkippt sind, dass die Reflexe an den optischen Grenzflächen nicht in die Apertur der Beobachtung gelangen.
Eine derartige Lösung mit einer mehrlinsigen Ophthalmoskopoptik wird in der DE 103 16 416 A1 beschrieben. Durch die Verkippung der Linsen gegeneinander wird verhindert, dass an den optischen Grenzflächen entstehende Reflexe in den Beobachtungsstrahlengang gelangen. Diese Lösung erfordert einen erheblichen Aufwand für die mechanischen Fassungen und die damit zusammenhängende exakte Justierung der Linsen.
Außerdem werden Farblängs- und Farbquerfehler erzeugt, die im folgenden Optiksystem sowohl im Beobachtungs- als auch im Beleuchtungsstrahlengang aufwendig kompensiert werden müssen. Für Anwendungen mit sehr kleinen Strahldurchmessern, wie zum Beispiel Laseranwendungen, wirken sich die hohe Anzahl der optischen Grenzflächen und der lange Glasweg des beschriebenen Objektives nachteilig aus.
Vollkommen ohne unerwünschte Reflexe arbeiten Systeme, die statt refraktiven Elementen reflektierende Elemente verwenden. So sind Funduskameras bekannt, die anstelle der Ophthalmoskoplinse Spiegelelemente nutzen. Relativ einfache Ophthalmoskop-Spiegel-Objektive ermöglichen ein kleines Beobachtungsfeld mit einem Blickwinkel von <= 30°.
Andere Spiegelsysteme, wie beispielsweise in der US 6,585,374 B2 beschrieben, nutzen bewegliche Teile, um das kleine Beobachtungsfeld bzw. Beleuchtungsfeld durch Scanprinzipien zu erweitern. Dazu ist neben einer aufwendigen Mechanik zur präzisen Bewegung auch eine umfangreichere Bildverarbeitungstechnik erforderlich.
Andere Spiegelsysteme, wie in US 7,637,617 B2 beschrieben, können mit HMD-ähnlichen Ansätzen mit einem Spiegel sehr große Beobachtungsfelder mit und ohne Scanprinzipien realisieren.
US 5,815,242 A verwendet einen einzigen asphärischen Spiegel, in deren erstem Brennpunkt sich die Augenpupille befindet, wobei der Spiegel vorzugsweise elliptisch ist. Damit wird die Sinusbedingung nicht erfüllt und der Spotdurchmesser am Rand der Pupille beträgt ein Vielfaches des Spotdurchmessers im Zentrum der Pupille (der ja gleich 0 ist). Allerdings genügt hier bei gewünschtem möglichst kleinem Bauraum weder die erreichbare Abbildungsgüte, noch der notwendige Arbeitsabstand nicht den Ansprüchen einer heutigen Funduskamera.
Andere Spiegelsysteme, wie z. B. aus US 2009/0185135 A1 bekannt, ermöglichen im Kontaktverfahren sehr große Beobachtungsfelder. Gemäß den Anforderungen an eine heutige Funduskamera ist ein kontaktloses Verfahren verbunden mit großem Arbeitsabstand vorzuziehen, um die universelle Einsetzbarkeit und Bedienbarkeit sicherzustellen.
Es sind auch spiegelbasierte Ophthalmoskop-Objektive bekannt, die ein Beobachtungsfeld mit einem Blickwinkel größer als 30° ohne Scanprinzipien ermöglichen und Abbildungseigenschaften sowie ergonomische Anforderungen einer heutigen Funduskamera erfüllen. Derartige Objektive lösen die Nachteile der vorher genannten Konzepte zur Reflexunterdrückung schon weitgehend.
Die DE 10 2006 061 933 A1 beschreibt ein Objektiv, welches mittels mindestens einem Freiformspiegel ein gut korrigiertes Beobachtungsfeld mit einem Blickwinkel deutlich größer 30° ermöglicht. Allerdings ändert sich bei Defokussierung des Systems um Fehlsichtigkeiten des Patienten auszugleichen die Bildschalenkrümmung. Dadurch verschlechtert sich die Abbildungsgüte bei großer Defokussierung.
Die US 7,275,826 B2 beschreibt ein Objektiv, welches mit gekrümmten Spiegeln die Aufgabe einer klassischen Ophthalmoskoplinse mit großem Blickwinkel übernimmt.
Mit diesen Spiegelsystemen ist es aber nicht möglich die hohen Ansprüche an eine hochwertige, modulare Funduskamera zu lösen. Insbesondere kann die gewünschte hohe Abbildungsgüte über einen sehr großen Defokusbereich, insbesondre für die Einstellung der Funduskamera auf Augenfehlsichtigkeiten von mehr als +/–15 dpt, ist nicht erreichbar. Weiterhin sollte eine solche Funduskamera vorzugsweise ein Ophthalmoskop-Objektiv aufweisen, welches die Rotationssymmetrie in der Feldabbildung und in der Pupillenabbildung weitgehend beibehält und genügend Platz für Einkoppelstellen vor der nächsten wirksamen Optik lässt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein reflexfreies, optisches System für eine Funduskamera zu entwickeln, welches die Nachteile der Lösungen des Standes der Technik überwindet, ohne scannende Prinzipien und mit wenige optischen Elementen einen großen Beobachtungsfeld mit einem Blickwinkel > 30° realisiert und zur kontaktlosen Ophthalmoskopie über einen großen Defokusbereich für die Einstellung auf Augenfehlsichtigkeiten von mehr als +/–15 dpt geeignet ist. Neben der Vermeidung von Falschlichtpfaden, Artefakten oder Vignettierungen soll die Lösung auch farbfehlerfrei sein, so dass hochaufgelöste, farbkorrigierte Fundusbilder realisierbar sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit dem reflexfreien, optischen System für eine Funduskamera, welches in einem gemeinsamen Strahlengang angeordnet und sowohl für die Beleuchtung als auch für die Beobachtung und/oder Dokumentation eines zu untersuchenden Auges verwendet wird und aus optischen Spiegelelementen besteht, dadurch gelöst, dass zur Realisierung von drei Reflexionen mindestens zwei der vorhandenen optischen Spiegelelementen über eine Freiformfläche verfügen.
Das reflexfreie, optische System ist dabei weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die zur Realisierung der drei Reflexionen genutzten Flächen oder Flächenausschnitte der optischen Spiegelelemente vom Patientenauge zur Pupille der Beobachtung, folgende brechende Wirkung aufweisen: R1 = positiv, R2 = negativ und R3 = positiv, wobei die Brechkraft von R1 mindestens 1,5x der Brechkraft von R3 und der astigmatische Brechkraftunterschied von R2 > 2x dem astigmatischen Brechkraftunterschied von R1 oder R3 entspricht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße reflexfreie, optische System betrifft ein Ophthalmoskop-Objektiv in Form eines abschattungsfreien Spiegelobjektives. Obwohl die vorgeschlagenen Lösung insbesondere für den Einsatz in Funduskameras vorgesehen ist, kann das Konzept der Verwendung von optischen Spiegelelementen anstatt refraktiver optischer Elemente grundsätzlich auch für andere Geräte in der Ophthalmologie von Interesse sein und zur Anwendung kommen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dazu zeigen:
1: die Schnittdarstellung des Pupillenstrahlenganges einer ersten, aus drei Spiegelelementen bestehenden Ausgestaltung A des reflexfreien, optischen Systems,
2: die Schnittdarstellung des Beobachtungsstrahlenganges einer Funduskamera mit einem reflexfreien, optischen System nach 1,
3: eine tabellarische Auflistung der Oberflächenbeschreibung der im Strahlengang nach 1 enthaltenen optischen Flächen,
4: die Schnittdarstellung des gefalteten Pupillenstrahlenganges einer zweiten, aus zwei Spiegelelementen bestehenden Ausgestaltung B des reflexfreien, optischen Systems,
5: die Schnittdarstellung des gefalteten Beobachtungsstrahlenganges einer Funduskamera mit einem reflexfreien, optischen System nach 4 und
6: eine tabellarische Auflistung der Oberflächenbeschreibung der im Strahlengang nach 4 enthaltenen optischen Flächen.
Das erfindungsgemäße reflexfreie, optische System für eine Funduskamera besteht aus optischen Spiegelelementen, welche in einem gemeinsamen Strahlengang angeordnet und sowohl für die Beleuchtung als auch für die Beobachtung und/oder Dokumentation eines zu untersuchenden Auges verwendet werden.
Zur Realisierung von drei Reflexionen verfügen mindestens zwei der vorhandenen optischen Spiegelelemente über eine Freiformfläche.
Die Oberflächen der Freiformflächen der vorhandenen optischen Spiegelelemente können dabei durch folgenden, als KXY bezeichneten Flächentyp gemäß (1) beschrieben werden:
in denen: x, y, z die Koordinaten,

ρ_x: die Krümmung in x-Richtung,
ρ_y: die Krümmung in y-Richtung,
κ_x: eine konische x-Konstante,
κ_y: eine konische y-Konstante und
c_i: Koeffizienten darstellen.

In der Beschreibung zu dieser Erfindung wird in sämtlichen Formeln und Tabellen stets die Einheit „Millimeter” zugrunde gelegt. Dies bedeutet, dass die Koordinaten x, y und z die Einheit mm und die Krümmungen ρ_x und ρ_y, die Einheit 1/mm haben, während die konischen Konstanten κ_x und κ_y dimensionslos sind. Da die Koeffizienten c_i negative Potenzen der Basiseinheit mm haben, weist jedes Monom die Einheit mm auf.
Die Oberflächenprofile von Freiformflächen können auch anders beschrieben werden als mit der oben angegebenen Funktion zum Flächentyp KXY. Durch Wahl anderer Koordinaten für die Flächenbeschreibung kann beispielsweise ein vollständig anderes Aussehen der Funktion erreicht werden. Außerdem sind auch komplett andere Beschreibungen der Flächenformen möglich, etwa durch Punktewolken, NURBS oder die Entwicklung nach beliebigen orthogonalen Polynomsystemen wie beispielsweise Zernikepolynome.
Es musste festgestellt werden, dass mindestens drei Reflexionen notwendig sind, um eine nahezu rotationssymmetrische Schnittstelle für die Pupillen- und Feldabbildung und eine nahezu senkrechte Pupillen- und Feldebenen vor und nach Abbildung durch das erfindungsgemäße System zu erhalten.
Zur Kompensation der entstehenden unsymmetrischen Abbildungsfehler und der unsymmetrischen Bildschalenfehler für das große Bildfeld (>= 50° Blickwinkel) über den gesamten großen Defokusbereich von mehr als (–15 dpt bis +15 dpt) müsste lediglich ein optisches Spiegelelement über eine entsprechende Freiformfläche verfügen. Allerdings erweist es sich als einfacher, wenn mehr als nur ein optisches Spiegelelement über eine entsprechende Freiformfläche verfügt, da die Brechkräfte somit verteilt werden können.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung weisen die zur Realisierung der drei Reflexionen genutzten Flächen oder Flächenausschnitte der optischen Spiegelelemente vom Patientenauge zur Pupille der Beobachtung, folgende brechende Wirkung auf: R1 = positiv, R2 = negativ und R3 = positiv.
Für eine Verteilung der Brechkräfte der reflektierenden Flächen oder Flächenbereiche R vom Patientenauge zur Pupille der Beobachtung hat sich als günstig erwiesen, wenn die Brechkraft von R1 mindestens 1,5x die Brechkraft von R3 entspricht. Zusätzlich sollte der astigmatische Brechkraftunterschied von R2 > 2x dem astigmatischen Brechkraftunterschied von R1 oder R3 sein, um eine möglichst gute Abbildungsleistung erreichen zu können.
Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung sind die zur Realisierung von drei Reflexionen vorhandenen optischen Spiegelelemente abschattungsfrei und vignettenfrei ausgeführt und so dimensioniert und zueinander angeordnet, dass ein genügend großer Abstand zu dem zu untersuchenden Auge besteht, dass ein Beleuchtungs- und Beobachtungsfeld mit einem Bildwinkel > 30° realisiert wird und dass der Defokusbereich so groß ist, dass Einstellung zur Kompensation von Augenfehlsichtigkeiten > +/–15 dpt möglich sind.
Zu dem zu untersuchenden Auge sollte dabei mindestens ein freier Arbeitsabstand von 35 mm liegen, um Kollisionen mit dem Gesicht des Patienten ausschließen zu können. Damit werden ergonomische Gesichtspunkte auf der Patientenseite erfüllt und dem Arzt am Patientenauge eine ausreichend große Manipulationsfreiheit gewährleistet.
Für einen möglichst kompakten Aufbau des Gesamtgerätes wäre allerdings ein kleinerer freier Arbeitsabstand von Vorteil, allerdings müsste das Gerät dann schwenkbar sein. Um bei der Einstellung auf das jeweilige Auge Kollisionen mit der Stirn oder der Nase zu vermeiden, wäre eine erhöhte Aufmerksamkeit des Bedienpersonals oder eine Rücksetzten des Gerätes in eine für den Patienten sichere Position nötig.
Gemäß einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung sind die zur Realisierung wird der Strahlengang des erfindungsgemäßen reflexfreies, optisches Systems sowohl in der Pupillenbildebene als auch in der Feldbildebene zumindest nahezu rotationssymmetrisch ausgeführt, da so ein hochaufgelöstes, farbkorrigiertes Fundusbild auf einem ebenen Sensor erzeugt werden kann. Somit erfolgt bei Einstellung auf Augenfehlsichtigkeiten eine Defokuskompensation lediglich durch Verschiebung entlang der optischen Achse.
Dazu dürfen die Pupillenbildebene und die Feldbildebene sowohl vor, als auch nach Abbildung durch das erfindungsgemäße System keine oder eine geringe Neigung zur optischen Achse des Strahlenganges aufweisen, wobei eine mögliche Neigung +/–3° nicht übersteigen sollte. Die optische Achse wird hierbei durch den Hauptstrahl des Mittenbündels in der Feldabbildung definiert. Die Pupillenebene und Feldblendenebene sind definiert als Ebene, aufgespannt zwischen den sich jeweils im gleichen Abstand zur optischen Achse gegenüberliegenden Punkten gleicher Schärfe der Pupillen- bzw. Feldabbildung.
Weiterhin ist es bei dem reflexfreien, optischen System von Vorteil, wenn für das System ein Abbildungsmaßstab der Augenpupille in die Aperturblende der Beobachtung >= 2,5x realisiert wird. Durch einen Pupillenabbildungsmaßstab >= 2,5x wird genügend Platz für eine oder mehr Einkoppel- bzw. Auskoppelstellen vor der Aperturblende des Beobachtungstrahlenganges zur Verfügung gestellt.
Damit auch bei Augenfehlsichtigkeiten > +/–15 dpt ein korrektes, hochaufgelöstes und farbkorrigiertes Fundusbild auf dem Sensor erzeugt wird, ist es erforderlich, dass für das System eine bildseitige Schnittweite < –500 mm und > +500 mm, vorzugsweise von –2000 mm bis –500 mm realisiert wird.
Damit wird das Zwischenbild des Fundus bei Einstellung auf ein emmetropes Auge in einen symmetrienahen Bereich für die notwendigen Defokusstellungen gebracht. Die Strahldurchgänge durch die Folgeoptiken bei Fokussierung auf gleich starke myope oder hyperobe Fehlsichtigkeiten verändern sich dann jeweils ungefähr gleich stark. Die die Einstellung auf eine bildseitige Schnittweite von –2000 mm bis –500 mm erweist sich dabei als günstig, da damit die Symmetrielage zugunsten myoper Fehlsichtigkeiten verschoben wird, was der statistischen Häufigkeit der Augenfehlsichtigkeiten entspricht. Der Strahldurchgang durch die Folgeoptiken ändert sich bei der Einstellung auf starke myope Fehlsichtigkeiten dann weniger als bei Einstellung auf gleich starke hyperobe Fehlsichtigkeiten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verfügt das System über zwei zusätzliche Abdeckscheiben, die die vorhandenen optischen Spiegelelemente einschließen.
Die Abdeckscheiben können hierbei Abdeckfolien oder gebogene Planplatten (brechkraftlose Menisken) sein, wobei diese bei Vorhandensein zwangsläufig im Gesamtdesign berücksichtigt werden müssen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zwei zusätzlich vorhandenen Abdeckscheiben nicht senkrecht zur optischen Achse des Strahlenganges, sondern dazu geneigt angeordnet sind, wobei der Neigungswinkel um mindestens 2° größer ist als der für die Beleuchtung des Fundus verwendete Beleuchtungswinkel.
Bei Verwendung einer zur optischen Achse geneigten Abdeckscheibe als erstes „optisches Element” auf der Patientenseite wird die Verschmutzungsempfindlichkeit des Gesamtgerätes deutlich herabgesetzt. Dabei ist die Neigung so zu wählen, dass keine direkten Reflexe in die Beobachtungspupille/Aperturblende des Gerätes treffen können. Wenn der kleinste Einfallswinkel aller Beleuchtungsstrahlen in Neigungsrichtung der Abdeckscheibe > 2° beträgt, werden nicht nur direkte Reflexe vermieden, sondern auch der Anteil des an Verschmutzungen zurück gestreuten Lichtes gering gehalten.
Dies bedeutet, dass die Neigung aller einfallenden Strahlen auf der Abdeckscheibe um 2° überschritten werden muss.
Bei einem Beleuchtungswinkel für die Beleuchtung des Fundus von beispielsweise bei 25° sollte der Neigungswinkel der Abdeckscheibe somit mindestens 27° betragen.
Außerdem kann bei Verwendung zweier Abdeckscheiben die Gruppe aus optischen Spiegelelementen gekapselt und somit deren Verschmutzung weiter minimiert werden. Die entstehenden Abbildungsfehler an den Abdeckscheiben werden durch die Ausgestaltung der Freiformspiegel kompensiert.
Insbesondere sollte die Neigungsrichtung der patientenseitigen Abdeckscheibe so erfolgen, dass Schmutzablagerungen vermieden werden und zudem eine ergonomisch günstige Lage, d. h. ein Freiraum für Nase und Mund des Patienten, entsteht.
Insbesondere sind die zwei Abdeckscheiben so anzuordnen, dass ein Zwischenbild des Fundus nicht oder nur bei Defokusstellungen für den Ausgleich von Augenfehlsichtigkeiten < –6 dpt darauf abgebildet wird.
Idealer Weise sollte das Zwischenbild des Fundus bei keiner Defokusstellung für den Ausgleich der Augenfehlsichtigkeiten darauf abgebildet werden. Dagegen wirken allerdings die Forderung des freien Arbeitsabstandes und die Forderung an die Neigung, um die Reflexfreiheit sicherzustellen.
Deshalb wird es auf der patientenseitigen Abdeckscheibe bei hohen Myopien im Patientenauge immer Bereiche der Abdeckscheibe geben, auf denen ein kleiner Teil des Fundus-Zwischenbildes scharf abgebildet wird. Damit werden auch Streuzentren durch Verschmutzungen auf der Abdeckscheibe scharf auf dem Fundusbild abgebildet. Durch die Neigung der Abdeckscheibe betrifft das aber nur sehr kleine Bereiche des Fundusbildes, so dass die Störung der Abbildung nur sehr gering ist.
Außerdem treten starke Myopien < –6 dpt nur zu einem sehr geringem Prozentsatz von < 5% auf. Für das erfindungsgemäße Design des reflexfreien, optischen Systems wird bei einer Neigung der patientenseitigen Abdeckscheibe > 2° das Zwischenbild des Fundus bei Einstellung auf –10,5 dpt Fehlsichtigkeit beginnend scharf am Rand der Vorderseite der patientenseitigen Abdeckscheibe abgebildet und „wandert” bis –20 dpt zum gegenüberliegenden Rand auf der Rückseite der patientenseitigen Abdeckscheibe.
Gerade die gute Abbildungsgüte über den Defokusbereich kann nur eingehalten werden, wenn die Pupillenebene und die Bildebene vor und nach der Abbildung durch das erfindungsgemäße System nahezu senkrecht zur optischen Achse stehen. Nur dann laufen die Lichtstrahlen nahezu rotationssymmetrisch durch Folgeoptiken und eine reine Verschiebung des Sensors oder von Optikelementen entlang der optischen Achse reicht für die notwendige Defokuskompensation bei Einstellung auf Augenfehlsichtigkeiten aus.
Mit senkrechter Pupillen- bzw. Feldbildebene ist gemeint, dass die Neigung dieser Ebenen bezüglich der optischen Achse, die durch den Hauptstrahl des Mittenbündels in der Feldabbildung definiert ist, nicht mehr als 90° +/– 3° beträgt.
Durch die günstige Brechkraftverteilung positiv (R1), negativ (R2) und positiv (R3) kann die Kippung der Pupillenebene zur Bildebene minimiert und alle Anforderungen an die Abbildungsleistung erfüllt werden.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel A sind zur Realisierung der drei Reflexionen drei optische Spiegelelemente vorhanden, die abschattungsfrei und vignettenfrei ausgeführt sind, wobei alle drei optischen Spiegelelemente über eine Freiformfläche verfügen.
Durch dieses Design der Verwendung von drei separaten, optischen Spiegelelementen mit jeweils einer Freiformfläche lassen sich alle, zuvor beschriebenen Bedingungen sehr gut erfüllen.
Hierzu zeigt die 1 die Schnittdarstellung des Pupillenstrahlenganges einer ersten, aus drei Spiegelelementen bestehenden Ausgestaltung des reflexfreien, optischen Systems. Die 1 zeigt den erfindungsgemäßen Strahlengang ausgehend von der Pupille P des zu untersuchenden Auges, über die drei Freiformspiegel FF1, FF2 und FF3 bis hin zum Bild der Pupille in der Aperturblende AB. Jedes der dargestellten, aus 7 Strahlen bestehenden Lichtbündel LB hat also einen Quellpunkt auf der Pupille P des Patientenauges.
Am Ort des realen Bildes der Pupille des Patientenauges, in der Aperturblende AB der Funduskamera/des Systems, welches auch als Zwischenbild der Pupille bezeichnet werden kann, steht ein optisches Element wie beispielsweise ein Lochspiegel, der die Strahlengänge für die Beleuchtung der Retina entlang des Pupillenstrahlengangs und den Strahlengang für die Beobachtung und/oder Dokumentation des zu untersuchenden Auges voneinander trennt.
Bei der ersten Ausgestaltung A des reflexfreien, optischen Systems gemäß der 1 ist die numerische Apertur an der Pupille P des Patientenauges kreisförmig und beträgt NA_PY = 0,44. Bei einer maximalen Feldhöhe des Pupillenstrahlenganges an der Pupille P von r_P = 3,5 mm und einem Abbildungsmaßstab des Pupillenstrahlengangs von β ≈ 4x weist das Zwischenbild der Pupille in der Aperturblende AB somit einen Radius von r_P' = 14,0 mm auf.
Die 2 zeigt die Schnittdarstellung des Beobachtungsstrahlenganges einer Funduskamera mit einem reflexfreien, optischen System nach 1.
Allerdings zeigt die 2 den Beobachtungsstrahlengang für ein rechtsichtiges Auge, ausgehend von dessen Pupille P, über die drei Freiformspiegel FF1, FF2 und FF3, die Aperturblende AB, das Objektiv O bis hin zum Bildsensor BS.
Wie bereits beschrieben, entsteht am Ort der Lochblende, die der Trennung der Strahlengänge für die Beleuchtung und der Beobachtung und/oder Dokumentation dient, das reale Bild der Pupille des Patientenauges in der Aperturblende AB. Durch das Objektiv O wird das Bild der Retina auf den Bildsensor BS abgebildet. Im Falle der Einstellung auf ein rechtsichtiges Auge ist jedes dargestellte Lichtbündel LB am Ort der Pupille P des Auges in sich parallel.
Die Achsen des Patientenauges sowie der Funduskamera sind so zueinander auszurichten, dass ein Strahl entlang der optischen Achse des Auges dem Schwerstrahl des zentralen Bündels der Pupillenabbildung entspricht. Dabei umschließen die äußeren Feldbündel des kreisrunden Feldes einen Winkel von α_maxY = 25° mit der Augenachse. Der Winkel α ist somit ein Maß für den Bereich der Retina, der auf den Bildsensor der Funduskamera abgebildet wird. Eine weitere wichtige Kenngröße ist der Durchmesser EPD der Lichtbündel des Beobachtungsstrahlengangs an der Pupille des Patientenauges.
Für Lichtbündel mit einem kleineren Winkel zur Augenachse kann die EPD einen größeren Wert annehmen als für Lichtbündel mit einem größeren Winkel zur Augenachse. In diesem Ausführungsbeispiel haben Bündel mit einem Winkel α < 15° eine maximale EPD von 2,5 mm und mit einem Winkel α < 25° eine maximale EPD von 1,25 mm.
Diese erste Ausgestaltung A des reflexfreien, optischen Systems kann durch die im Strahlengang vorhandenen optischen Elemente mit deren optischen Flächen S genau beschrieben werden.
Im Einzelnen sind dies die Pupille P mit ihrer optischen Fläche S0, die zur Reflexion genutzten optischen Flächen oder Flächenausschnitte S4, S5 und S6 der drei Freiformspiegel FF1, FF2 und FF3, sowie die Aperturblende AB mit ihrer optischen Fläche S7.
Hierzu zeigt die 3 eine tabellarische Auflistung der Oberflächenbeschreibung der im Strahlengang nach 1 enthaltenen optischen Flächen.
Wie bereits beschrieben erfolgt die Einkopplung des Beleuchtungsstrahlenganges über die Lochblende. Dabei muss die Beleuchtung der Funduskamera an das auszuleuchtende Feld auf der Retina angepasst werden. Für das Ausführungsbeispiel A kann die Beleuchtungen durch Anpassung der Abbildungsmaßstäbe einfach realisiert werden, da aus dem Stand der Technik bekannte Beleuchtungsanordnungen einfach an die speziellen Bedingungen anpassbar sind.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel B sind zur Realisierung der drei Reflexionen zwei optische Spiegelelemente vorhanden, die abschattungsfrei und vignettenfrei ausgeführt sind, wobei beide optischen Spiegelelemente über eine Freiformfläche verfügen und das System über zwei zusätzliche Abdeckscheiben verfügt, die die vorhandenen optischen Spiegelelemente einschließen.
Die Oberflächen der Freiformflächen der vorhandenen optischen Spiegelelemente können hierbei zusätzlich durch einen zweiten, als AKG bezeichneten Flächentyp gemäß (2):
und einen dritten, als ZXY bezeichneten, Flächentyp gemäß (3):
mit P(X, Y) = c₁·X + c₂·Y + c₃·X² + c₄·X·Y + c₅·Y² + c₆·X³ + c₇·X²·Y + ... c₈·X·Y² + c₉·Y³ + c₁₀·X⁴ + c₁₁·X³·Y + ... in denen: x, y, z die Koordinaten,

ρ_x: die Krümmung in x-Richtung,
ρ_x: die Krümmung in y-Richtung,
κ_x: eine konische x-Konstante,
κ_x: eine konische y-Konstante und
c_i: Koeffizienten darstellen,

beschrieben werden, wobei diese aufzuaddieren sind. Das erfindungsgemäße reflexfreie, optische System beinhaltet sogenannte „extented Asphären” der Typen AKG und ZXY, welche auf den Flächentyp KXY aufaddiert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung verfügt das optische System über ein zusätzliches optisches Spiegelelement zur Faltung des Strahlenganges.
Dies hat den Vorteil, dass der Strahlengang nach der dreimaligen Reflexion auf den optisch wirksamen Spiegeln vom Patienten weg gerichtet werden kann. Dadurch lässt sich zusätzlich ein ergonomischer Aufbau des Systems realisieren.
Auch durch dieses Design der Verwendung von nur zwei separaten, optischen Spiegelelementen mit jeweils mindestens einer Freiformfläche lassen sich alle, zuvor beschriebenen Bedingungen sehr gut erfüllen.
Dieses Design stellt eine sehr günstige Ausführungsform dar, bei der die drei Reflexionen an nur zwei Spiegeln erfolgen, wobei zwei Freiformspiegel zu einem Bauteil zusammengefasst werden können. Damit verringert sich die Anzahl der optischen Bauelemente. Zudem verringert sich der Fertigungs- und Justageaufwand.
Hierzu zeigt die 4 die Schnittdarstellung des gefalteten Pupillenstrahlenganges einer zweiten, aus zwei Spiegelelementen bestehenden Ausgestaltung B des reflexfreien, optischen Systems.
Die 4 zeigt den gefalteten Pupillenstrahlengang ausgehend von der Pupille P des zu untersuchenden Auges, über die patientenseitige Abdeckscheibe AS1, die zwei Freiformspiegel FF1, und FF2, den Faltspiegel FS und die objektivseitige Abdeckscheibe AS2, bis hin zum Bild der Pupille in der Aperturblende AB. Auch hier hat jedes der dargestellten, aus 7 Strahlen bestehenden Lichtbündel LB einen Quellpunkt auf der Pupille P des Patientenauges.
Am Ort des realen Bildes der Pupille des Patientenauges in der Aperturblende AB der Funduskamera/des Systems, welches auch als Zwischenbild der Pupille bezeichnet werden kann, steht auch hier ein optisches Element wie beispielsweise ein Lochspiegel, der die Strahlengänge für die Beleuchtung der Retina entlang des Pupillenstrahlengangs und den Strahlengang für die Beobachtung und/oder Dokumentation des zu untersuchenden Auges voneinander trennt.
Bei der zweiten Ausgestaltung B des reflexfreien, optischen Systems gemäß der 4 ist die numerische Apertur an der Pupille P des Patientenauges elliptisch und beträgt in y-Richtung NA_PY = 0,44 und in x-Richtung NA_PX = 0,52. Bei einer maximalen Feldhöhe des Pupillenstrahlenganges an der Pupille P von r_P = 3,5 mm und einem Abbildungsmaßstab des Pupillenstrahlengangs von β ≈ 3,6x weist das Zwischenbild der Pupille in der Aperturblende AB somit einen Radius von r_P' = 12,6 mm auf. Je nach Lage und Neigung des Faltspiegels FS ist hierbei zwischen Faltspiegel FS und dem Bild der Pupille in der Aperturblende AB ausreichend Platz für ein oder auch mehrere (nicht dargestellte) Einkoppel- bzw. Auskoppelspiegel.
Die 5 zeigt die Schnittdarstellung des gefalteten Beobachtungsstrahlenganges einer Funduskamera mit einem reflexfreien, optischen System nach 4.
Der in 5 dargestellte Beobachtungsstrahlengang gilt für ein rechtsichtiges Auge und zeigt ausgehend von dessen Pupille P, über die patientenseitige Abdeckscheibe AS1, die zwei Freiformspiegel FF1, und FF2, den Faltspiegel FS und die objektivseitige Abdeckscheibe AS2, die Aperturblende AB und das Objektiv O bis hin zum Bildsensor BS.
Wie bereits beschrieben, entsteht am Ort der Lochblende, die der Trennung der Strahlengänge für die Beleuchtung und der Beobachtung und/oder Dokumentation dient, das reale Bild der Pupille in der Aperturblende AB des Patientenauges. Durch das Objektiv O wird das Bild der Retina auf den Bildsensor BS abgebildet. Im Falle der Einstellung auf ein rechtsichtiges Auge ist jedes dargestellte Lichtbündel LB am Ort der Pupille P des Auges in sich parallel.
Auch hier sind die Achsen des Patientenauges sowie der Funduskamera so zueinander auszurichten, dass ein Strahl entlang der optischen Achse des Auges dem Schwerstrahl des zentralen Bündels der Pupillenabbildung entspricht. Dabei umschließen die äußeren Feldbündel des elliptischen Feldes in y-Richtung einen Winkel von α_maxY = 25° und x-Richtung einen Winkel von α_maxX = 30° mit der Augenachse. Der Winkel α ist somit ein Maß für den Bereich der Retina, der auf den Bildsensor der Funduskamera abgebildet wird.
Eine weitere wichtige Kenngröße ist der Durchmesser EPD der Lichtbündel des Beobachtungsstrahlengangs an der Pupille des Patientenauges. Für Lichtbündel mit einem kleineren Winkel zur Augenachse kann die EPD einen größeren Wert annehmen als für Lichtbündel mit einem größeren Winkel zur Augenachse. In diesem Ausführungsbeispiel haben Bündel mit einem Winkel α < 30° eine maximale EPD von 2,5 mm.
Während die Lage der objektivseitigen Abdeckscheibe AS2 frei variierbar ist, richtet sich die Lage und Neigung der patientenseitigen Abdeckscheibe AS1 nach deren Funktion und den Platzanforderungen. Dabei könnte ein kompakterer Aufbau durch Verlassen der Symmetrieebene um die Y-Achse möglich sein, wobei eine Faltung des Strahlenganges auch in x-Richtung erfolgen müsste.
Die zweite Ausgestaltung B des reflexfreien, optischen Systems kann ebenfalls durch die im Strahlengang vorhandenen optischen Elemente mit deren optischen Flächen S genau beschrieben werden.
Im Einzelnen sind dies hier die Pupille P mit ihrer optischen Fläche S0, die patientenseitige Abdeckscheibe AS1 mit ihren optischen Flächen S4 und S5 (Vorder- und Rückseite), die zur Reflexion genutzten optischen Flächen oder Flächenausschnitte S8, S9 und S10 der zwei Freiformspiegel FF1 und FF2, der Faltspiegel FS mit seiner optischen Fläche S13, die objektivseitige Abdeckscheibe AS2 mit ihren optischen Flächen S16 und S17 (Vorder- und Rückseite) sowie die Aperturblende AB mit ihrer optischen Fläche S19.
Hierzu zeigt die 6 eine tabellarische Auflistung der Oberflächenbeschreibung der im Strahlengang nach 4 enthaltenen optischen Flächen.
Die Freiformspiegel FF1 und FF2 könnten auf einem Monolithen liegen, so dass der Raum zwischen den Freiformspiegel FF1 und FF2 durch ein Medium verschieden von Luft verläuft. Dabei treten zwei zusätzliche (refraktive) optische Flächen auf, wobei eine erste zwischen der Pupille P und dem Freiformspiegel FF1 und eine zweite zwischen dem Freiformspiegel FF2 und der Aperturblende AB liegen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung nimmt das reflexfreie, optische System von der Pupille des Patientenauges bis zur Aperturblende der Beobachtung folgenden Bauraum ein:

– Höhe über der Augenachse h_max < 450 mm, bevorzugt h_max < 350 mm,
– Breite im Bereich des Patientengesichtes b_max < 250 mm, bevorzugt b_max < 200 mm und
– Länge l_max < 350 mm, bevorzugt l_max < 250 mm.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass das reflexfreie, optische System über eine Spiegelsymmetrieebene verfügt, die sowohl deren Fertigung als auch deren Montage erleichtern würde. In Bezug auf die 1, 2, 4 und 5 liegen die Spiegelsymmetrieebenen in der Zeichenebene, d. h. vor und hinter der Zeichenebene sind die Systeme identisch.
Weiterhin wäre günstig die Anordnung als Schiefspiegler ohne Überkreuzung des Strahlenganges auszuführen, wodurch sich die Baubedingungen wie ergonomischer Aufbau, freier Arbeitsabstand und Vermeidung möglicher Abschattungen des Strahlenganges sowie eine günstige Verteilung der Brechkräfte auf die Spiegelflächen einfacher umsetzen lassen würden.
Ferner ist es von Vorteil, die Spiegel oberhalb der optischen Achse des Patientenauges anzuordnen. Dadurch kann der aus ergonomischer Sicht erforderliche Freiraum für Nase und Mund sichergestellt werden. Dabei ist selbst eine Anordnung der Spiegel schräg oberhalb oder komplett seitlich denkbar. Allerdings müsste das Gerät dann schwenkbar sein, um eine temporale Anordnungen für rechtes und linkes Auge zu erreichen, damit Freiraum für die Nase des Patienten bleibt.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird ein reflexfreies, optisches System für eine Funduskamera zur Verfügung gestellt, welches die Nachteile der Lösungen des Standes der Technik überwindet, ohne scannende Prinzipien und mit wenige optischen Elementen einen großen Beobachtungsfeld mit einem Blickwinkel > 30° realisiert und zur kontaktlosen Ophthalmoskopie über einen großen Defokusbereich für die Einstellung auf Augenfehlsichtigkeiten von mehr als +/–15 dpt geeignet ist. Neben der Vermeidung von Falschlichtpfaden, Artefakten oder Vignettierungen ist die Lösung farbfehlerfrei, so dass hochaufgelöste, farbkorrigierte Fundusbilder realisierbar sind.
Da bei einem Spiegelsystem nur den Nutzlichtpfad gibt, treten keine unerwünschten Reflexe an optischen Grenzflächen auf, wie das bei refraktiven Elementen der Fall ist. Dadurch kann auf die Ausblendung von Lichtanteilen in der Beleuchtungsoptik verzichtet werden. Es entstehen keine unerwünschten ringförmigen Schatten auf dem Netzhautbild und die Beleuchtungsoptik vereinfacht sich wesentlich.
Ein weiterer Vorteil von Spiegeloptiken ist darin zu sehen, dass im Falle von Laseranwendungen keine optischen Medien durchdrungen werden müssen, die Licht absorbieren oder streuen könnten.
Die Farbfehlerfreiheit des Ophthalmoskop-Objektives ermöglicht eine Vereinfachung weiterführender Optikmodule (weniger Elemente), da die bei Ophthalmoskop-Linsen entstehenden Farbfehler nicht mehr kompensiert werden müssen.
Das erfindungsgemäße reflexfreie, optische System weist weiterhin einen ergonomischen Aufbau auf, deren Funktion durch eine staub- und schmutzunempfindliche Oberfläche auf der Patientenseite sichergestellt wird.
Außerdem bietet der erfinderische Aufbau des reflexfreien, optischen Systems vor der Aperturblende des Beobachtungstrahlenganges genügend Platz für eine oder mehrere Einkoppel- bzw. Auskoppelstellen, wobei durch die rotationssymmetrische Schnittstelle eine hohe Funktionalität erreicht wird.
Im Gegensatz zur Beleuchtung der Funduskamera gemäß Ausführungsbeispiel A kann die Beleuchtungen für das Ausführungsbeispiel B nicht durch einfache Anpassung bekannter Beleuchtungsanordnungen realisiert werden.
Entsprechend der zuvor gemachten Ausführungen sind die Achsen des Patientenauges sowie der Funduskamera so zueinander auszurichten, dass ein Strahl entlang der optischen Achse des Auges dem Schwerstrahl des zentralen Bündels der Pupillenabbildung entspricht, wobei die äußeren Feldbündel sowohl in x- als auch in y-Richtung ein elliptisches Feld umschließen.
Um dabei den Patientenkomfort zu erhöhen und unnötiges Streulicht zu vermeiden, ist es vorteilhaft die Beleuchtung an dieses, um die optische Achse unsymmetrische, elliptische Feld anzupassen.
Vorzugsweise sollte dies bereits in der Beleuchtungsoptik durch Strahlformung oder durch geeignete elliptische Abschattungen in der Nähe der zur Retina konjugierten Ebenen erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3519442 A1 [0007]
DE 10316416 A1 [0009]
US 6585374 B2 [0012]
US 7637617 B2 [0013]
US 5815242 A [0014]
US 2009/0185135 A1 [0015]
DE 102006061933 A1 [0017]
US 7275826 B2 [0018]

Claims

Reflexfreies, optisches System für eine Funduskamera, welches in einem gemeinsamen Strahlengang angeordnet und sowohl für die Beleuchtung als auch für die Beobachtung und/oder Dokumentation eines zu untersuchenden Auges verwendet wird und aus optischen Spiegelelementen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung von drei Reflexionen mindestens zwei der vorhandenen optischen Spiegelelementen über eine Freiformfläche verfügen.
Reflexfreies, optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Freiformflächen der vorhandenen optischen Spiegelelemente durch folgenden, als KXY bezeichneten Flächentyp gemäß (1) beschrieben werden:
in dem: x, y, z die Koordinaten, ρ_x die Krümmung in x-Richtung, ρ_y die Krümmung in y-Richtung, κ_x eine konische x-Konstante, κ_y eine konische y-Konstante und c_i Koeffizienten darstellen.
Reflexfreies, optisches System nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Freiformflächen der vorhandenen optischen Spiegelelemente zusätzlich durch einen zweiten, als AKG bezeichneten Flächentyp gemäß (2):
und einen dritten, als ZXY bezeichneten, Flächentyp gemäß (3):
mit P(X·Y) = c₁·X + c₂·Y + c₃·X² + c₄·X·Y + c₅·Y² + c₆·X³ + c₇·X²·Y + ... c₈·X·Y² + c₉·Y³ + c₁₀·X⁴ + c₁₁·X³·Y + ... in denen: x, y, z die Koordinaten, ρ_x die Krümmung in x-Richtung, ρ_y die Krümmung in y-Richtung, κ_x eine konische x-Konstante, κ_y eine konische y-Konstante und c_i Koeffizienten darstellen, und aufzuaddieren sind, beschrieben werden können.
Reflexfreies, optisches System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Realisierung der drei Reflexionen genutzten Flächen oder Flächenausschnitte der optischen Spiegelelemente vom Patientenauge zur Pupille der Beobachtung, folgende brechende Wirkung aufweisen: R1 = positiv, R2 = negativ und R3 = positiv, wobei die Brechkraft von R1 mindestens 1,5x der Brechkraft von R3 und der astigmatische Brechkraftunterschied von R2 > 2x dem astigmatischen Brechkraftunterschied von R1 oder R3 entspricht.
Reflexfreies, optisches System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Realisierung von drei Reflexionen vorhandenen optischen Spiegelelemente abschattungsfrei und vignettenfrei ausgeführt und so dimensioniert und zueinander angeordnet sind, dass ein genügend großer Abstand zu dem zu untersuchenden Auge besteht, dass ein Beleuchtungs- und Beobachtungsfeld mit einem Bildwinkel > 30° realisiert wird und dass der Defokusbereich so groß ist, dass Einstellung zur Kompensation von Augenfehlsichtigkeiten > +/–15 dpt möglich sind.
Reflexfreies, optisches System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang sowohl in der Pupillenbildebene als auch in der Feldbildebene zumindest nahezu rotationssymmetrisch ist.
Reflexfreies, optisches System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Pupillenbildebene als auch in der Feldbildebene keine oder eine geringe Neigung zur optischen Achse des Strahlenganges aufweisen, wobei eine mögliche Neigung +/–3° nicht übersteigen sollte.
Reflexfreies, optisches System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das System ein Abbildungsmaßstab der Augenpupille in die Aperturblende der Beobachtung >= 2,5x realisiert wird.
Reflexfreies, optisches System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das System eine bildseitige Schnittweite < –500 mm und > +500 mm, vorzugsweise von –2000 mm bis –500 mm realisiert wird.
Reflexfreies, optisches System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System über zwei zusätzliche Abdeckscheiben verfügt, die die vorhandenen optischen Spiegelelemente einschließen.
Reflexfreies, optisches System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei zusätzlich vorhandenen Abdeckscheiben nicht senkrecht zur optischen Achse des Strahlenganges, sondern dazu geneigt angeordnet sind, wobei der Neigungswinkel um mindestens 2° größer ist als der für die Beleuchtung des Fundus verwendete Beleuchtungswinkel.
Reflexfreies, optisches System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Abdeckscheiben so angeordnet sind, dass ein Zwischenbild des Fundus nicht oder nur bei Defokusstellungen für den Ausgleich von Augenfehlsichtigkeiten < –6 dpt darauf abgebildet wird.
Reflexfreies, optisches System für eine Funduskamera nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung der drei Reflexionen drei optische Spiegelelemente vorhanden sind, die abschattungsfrei und vignettenfrei ausgeführt sind, wobei alle drei optischen Spiegelelemente über eine Freiformfläche verfügen.
Reflexfreies, optisches System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das reflexfreie, optische System durch die optischen Flächen der im Strahlenganges vorhandenen Pupille (P), der zur Reflexion genutzten drei Freiformspiegel (FF1, FF2, FF3) und die Lochblende, gemäß der in 3 tabellarisch auflisteten Oberflächenbeschreibung charakterisiert wird.
Reflexfreies, optisches System für eine Funduskamera nach den vorgenannten Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung der drei Reflexionen zwei optische Spiegelelemente vorhanden sind, die abschattungsfrei und vignettenfrei ausgeführt sind, wobei beide optischen Spiegelelemente über eine Freiformfläche verfügen und das System über zwei zusätzliche Abdeckscheiben verfügt, die die vorhandenen optischen Spiegelelemente einschließen.
Reflexfreies, optisches System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches optisches Spiegelelement zur Faltung des Strahlenganges vorhanden ist.
Reflexfreies, optisches System nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass das reflexfreie, optische System durch die optischen Flächen der im Strahlenganges vorhandenen Pupille (P), die patientenseitige Abdeckscheibe (AS1), der zur Reflexion genutzten zwei Freiformspiegel (FF1, FF2), den Faltspiegel (FS), die objektivseitige Abdeckscheibe (AS2) und die Lochblende (LB), gemäß der in 5 tabellarisch auflisteten Oberflächenbeschreibung charakterisiert wird.
Reflexfreies, optisches System nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das reflexfreie, optische System von der Pupille (P) des Patientenauges bis zur Aperturblende der Beobachtung folgenden Bauraum einnimmt: Höhe über der Augenachse h_max < 450 mm, bevorzugt h_max < 350 mm, Breite im Bereich des Patientengesichtes b_max < 250 mm, bevorzugt b_max < 200 mm und Länge l_max < 350 mm, bevorzugt l_max < 250 mm.
Reflexfreies, optisches System nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsoptik so ausgebildet ist, dass um die optische Achse unsymmetrische, elliptische Beleuchtungsfelder realisiert werden können, wozu die Beleuchtungsoptik über entsprechende Strahlformungselemente oder geeignete Abschattungselemente verfügt, die vorzugsweise in der Nähe der zur Retina konjugierten Ebene angeordnet sind.