WO2006084654A2 - Fokussierung und astigmatismuskompensator für eine funduskamera - Google Patents

Fokussierung und astigmatismuskompensator für eine funduskamera Download PDF

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WO2006084654A2
WO2006084654A2 PCT/EP2006/001040 EP2006001040W WO2006084654A2 WO 2006084654 A2 WO2006084654 A2 WO 2006084654A2 EP 2006001040 W EP2006001040 W EP 2006001040W WO 2006084654 A2 WO2006084654 A2 WO 2006084654A2
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Frank Teige
Detlef Biernat
Lothar Müller
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Carl Zeiss Meditec Ag
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/12Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for looking at the eye fundus, e.g. ophthalmoscopes

Definitions

  • the invention relates to a device for examining the ocular fundus by means of an optical system and in particular by means of electronic sensors for imaging, preferably a fundus camera. Furthermore, the invention relates to an astigmatism compensator, in particular for a fundus camera.
  • the optical observation system of the fundus camera must be changed from one patient to the next in such a way that the ocular fundus is imaged sharply on the image acquisition sensor.
  • the focusing range is selected with - at least ⁇ 25 dpt.
  • a part of the optical system is displaced along the optical axis of the obj ective; or the image sensor is displaced along the optical axis (see FIGS. 1a, 1b).
  • the invention therefore has for its object to provide a device for viewing the fundus, which allows in a simpler manner and / or in a larger proportion of patients to obtain sharp images of the ocular fundus.
  • the invention provides a device for viewing an ocular fundus, which has an observation optics with a lens that is electrically adjustable with regard to its refractive power.
  • the thus adjustable Bre ⁇ hkraft can be a spherical and / or cylindrical power; in the latter case, the axial position of the cylindrical power can be adjusted.
  • the device may comprise a particular electronic image sensor and / or be designed for direct visual observation.
  • the electrically adjustable lens may comprise liquid crystal layers or comprise two fluids accommodated in a container, between which a phase interface deformable by application of a voltage is formed.
  • the invention provides an astigmatism compensator comprising a lens with adjustable radial asymmetric power, the lens comprising two electrodes between which an electrical field is formed upon application of a voltage.
  • the invention provides an adjustable lens, wherein the lens comprises two fluids received in a container, between which a phase boundary surface deformable radially asymmetrically by application of a voltage is formed.
  • FIG. 1 a shows a conventional fundus camera with an optical system to be moved
  • FIG. 1 b shows another conventional fundus camera with image recorder to be moved
  • FIG. 2 shows another conventional fundus camera with a Stokes lens as astigmatism compensator
  • FIG. 3 shows a fundus camera according to the invention with an electrically controllable lens
  • FIG. 4 shows a further fundus camera according to the invention with an electrically controllable astigmatism compensator
  • FIG. 5a is a diagrammatic representation of FIG. 5a
  • FIG. 5b shows a liquid crystal-based electro-optical lens in transverse and top view
  • FIG. 6 shows a fluid-based electro-optical lens in cross section
  • Figure 7 is a schematic of an electrode assembly for the lens shown schematically in Figure 6 in plan view
  • FIG. 8 shows a further fluid-based electro-optical lens.
  • a light source 1 In the known camera according to FIG. 1a, light from a light source 1 is directed through a lens 3 onto a perforated mirror 5. From the perforated mirror 5, the illumination light 6 is directed through a front lens 7 of the fundus camera onto the eye 9, and thus through the eye lens 11 to the fundus 13. The outgoing from the fundus 13 beam is directed through the eye lens 11 and the front lens 7 of the fundus camera to the aperture 15 in the perforated mirror 5. Behind the aperture 15 a compensation lens 17 is pivoted. Finally, the observation beam 8 is imaged onto an image sensor 21 by a main lens group 19 which can be displaced in the direction of the beam path.
  • the components are basically arranged in the same way, but instead of the main lens group 19 ', the image pickup sensor 21' can be displaced in the direction of the beam path.
  • the compensation lens is designed as a pair of Stokes' lenses 17 ", by means of which the astigmatism of the eye 9 can be compensated in terms of magnitude and direction by mechanical adjustment of the axial positions of the two lenses.
  • Lens group 19 a second intermediate image ZB2, which by a multi-part imaging optics oil initially on a Folding mirror 31 and subsequently either by a viewfinder optics 02 on the CCD sensor of a viewfinder camera 21 ', or by a documentation 03 to the CCD sensor of a documentation camera 21 "is mapped. whose light can be directed onto the perforated mirror 5 via an illumination folding mirror 29 and an additional illumination optics 23.
  • both the main lens group 19a 21a Compared to 'the known fundus camera according to Figure Ia or Ib and the image sensor fixedly mounted in the position shown in Figure 3 the first embodiment, both the main lens group 19a 21a.
  • a swivel-compensation lens 17a also is provided for coarse adjustment to the refractive power of the patient's eye, but In this example, an electrically adjustable lens 16 is disposed between aperture 15a and compensation lens 17a.
  • the position between aperture 15a and main lens group 19a is preferred for the arrangement of adjustable lens 16, because at this point the observation beam 8a has a relatively small diameter and therefore a small free diameter of the adjustable lens 16 is sufficient, but instead of the hole mirror 5a, another beam splitter can also be used to couple the illumination light into the observation beam path, for example Example, a geometric beam splitter such as a arranged in a lateral half of the beam simple mirror without hole.
  • a geometric beam splitter such as a arranged in a lateral half of the beam simple mirror without hole.
  • an electrically adjustable lens 16b is arranged between the aperture 15b of the hole mirror 5b and the main lens group 19b instead of the Stokes' lens pair.
  • This electrically adjustable lens 16b is formed so that it has in two adjustable, mutually perpendicular main directions independently adjustable refractive powers.
  • the power adjustment can be based on liquid crystal layers, as described in the patents US 4, 795, 248 and US 5, 815, 233. The disclosure of these documents is incorporated in the present application by reference in its entirety.
  • FIG. 5a shows an assembly 16c of changeable optical effect in cross section.
  • the assembly 16c comprises a first liquid crystal layer 103 and a second liquid crystal layer 105 which are disposed on either side of a common transparent continuous electrode 107.
  • a likewise transparent electrode structure 109 is provided, as shown in plan view in FIG. 5b.
  • the electrode structure 109 provides a plurality of controllable pixels 111 arranged in an, for example, rectangular grid.
  • a controller 113 is provided to apply to each of the pixels 111 an adjustable voltage via a driver 115 which supplies the voltages to the individual pixels, as known from liquid crystal displays.
  • an electric field between a respective pixel 111 and the common electrode 107 is adjustable, and depending on the set electric field, the liquid crystal layer 103 provides for a light beam passing therethrough 117 provides a changeable optical path length for a polarization direction of the beam 117.
  • a further transparent electrode structure 109 is arranged with the structure shown in Figure 5b, which is also controlled by the controller 113.
  • the assembly 16c as a whole may be driven to provide adjustable optical effects to the beam 117, such as a round lens effect of positive or negative refractive power with respect to a selectable optical axis, or also a cylindrical lens action of positive or negative refractive power with respect to an adjustable plane of symmetry.
  • the refractive power adjustment on lenses may be based on two fluids separated by a phase interface, such as those sold by Varioptic, 69007 Lyon, France.
  • a phase interface such as those sold by Varioptic, 69007 Lyon, France.
  • the functioning. such lenses is described, for example, in international patent application WO 1999/018456; the revelation of this printing The text is fully incorporated into the present application by reference.
  • Figure 6 shows a cross-section of such an optical assembly 16d adjustable optical effect.
  • Assembly 16d includes a housing 221 having two entrance and exit windows 223, between which are sandwiched two non-miscible liquids 225 and 227 having different refractive indices.
  • the one liquid 225 is, for example, water or salt water and the other liquid 227 is, for example, oil or a methylphenylsiloxane mixture of preferably identical or similar density as the water or salt water.
  • the housing 221 provides for the two fluids 225, 227 a conical wall 231 symmetrical with respect to an optical axis 229 of the assembly, against which an interface 233 between the two fluids rests at a contact angle ⁇ .
  • a likewise cone-shaped electrode 235 is disposed within the wall 231, and an annular electrode 236 is disposed in the volume of the liquid 225 near the window 223.
  • the liquid 225 is electrically conductive, while the liquid 227 is electrically non-conductive.
  • a voltage between the electrodes 235 and 236 is adjustable by a controller 213.
  • a change in the voltage between the electrodes 235 and 236 changes the angle ⁇ which the interface 233 between the two fluids 225, 227 includes with the wall 231.
  • x j may in edem sector 235e are formed to 235e another a contact angle.
  • diametrically opposite sectors are driven by a controller 33 at the same maximum voltage (e.g., sectors 235e x and 235e 5 ) and the sectors perpendicular thereto (e.g. sectors 235e 3 and 235e 7 ) with an equal, minimum voltage (for example 0 V).
  • Intermediate sectors are driven by the controller 33 with the value of intermediate voltages.
  • the lens assembly 16d may also be rotatably supported to allow coarse adjustment to the axis position of astigmatism of a patient's eye; In this case, the controller 33 would only perform the voltage fine-tuning.
  • the radially symmetrical geometry of the assembly 16 d to provide a cuboid geometry 16 f
  • a sectored, cone-shaped electrode in the four mutually perpendicular peripheral walls each have a planar electrode 235 f x to 235f 4 to arrange (see Figure 8).
  • the electrodes are each insulated from the neighboring electrode, but may be electrically conductively connected to the respective opposite electrode.
  • a cylindrical boundary surface between the fluids 225f and 227f is set at two opposite walls (for example electrodes 235f ⁇ and 235f 3 ), a contact angle of 90 °, while at the other two walls (for example, electrodes 23 ⁇ f 2 and 235f 4 ) a different contact angle ⁇ is set.
  • it is preferably rotatably mounted about its optical axis 35.
  • the device according to the invention is significantly easier to manufacture and to use than conventional devices for compensating cylindrical eye defects.
  • the optical components are simpler and do not need any, or just an easy-to-implement rotational movement to perform.
  • the optical components and the image sensor need not be displaceable, so they can be fixed and are therefore easier to adjust.
  • the amount of cylindrical refractive power provided by the Stokes 'lenses 17 "for astigmatism compensation is determined by the angle of relative placement of the Stokes' lenses 17"; this relative angle must therefore be set exactly.
  • axial positions of both lenses of the Stokes' lens pair 17 “must be independently adjustable, whereas in the present invention, only the axis position of the overall assembly must be adjusted by rotation of the device relative to the patient's eye, for which a lower accuracy is sufficient the cylindrical power
  • astigmatism compensation is electrically adjustable by the magnitude of the applied voltage, and thus does not require such precise mechanics.
  • the actual cylinder value actually set unlike known devices, including magnitude, sign and axis position, is easily evaluable in terms of the control voltages for the electrically driven lens and the position of the driven electrodes and the set angle of the adjustable lens assembly, respectively and a documenting or computational further processing (for example for measuring tasks, focusing aids, automatic focusing etc.
  • the controller can additionally provide an output signal.
  • the device may additionally have an input interface and / or a keyboard.
  • the data representing the refractive power of the patient's eye may, for example, be stored in an electronically stored table together with identification data of the patient; by entering the patient identification and an activation command then the focus of the camera can be triggered.
  • Serial examinations on several patients in a row are thus greatly facilitated, especially since examinations of the two eyes of the same patient usually require different settings of the compensation optics.
  • the invention is not only applicable to adult human patients, but because of its time advantage of faster focusing of the camera on children, on the other hand in vertebrates in general, especially in mammals, especially in domestic animals such as dogs and cats particularly advantageous because both children and ( House) animals may tend to be problematic in long-term investigations.

Abstract

Eine Vorrichtung zum Betrachten eines Augenhintergrundes, insbesondere eine Funduskamera, enthält eine Lichtquelle (1b) zum Bereitstellen von Beleuchtungsstrahlung; einen Beleuchtungsstrahlengang zum Richten der Beleuchtungsstrahlung auf den Augenhintergrund; und eine Beobachtungsoptik zum Abbilden des beleuchteten Augenhintergrundes, wobei die Beobachtungsoptik eine hinsichtlich ihrer Brechkraft elektrisch einstellbare Baugruppe (16b) umfaßt.

Description

Fokussierung und Astigmatismuskompensator für eine Funduskamera
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung des Augenhintergrundes mittels eines optischen Systems und insbesondere mittels elektronischer Sensoren zur Bildaufnahme, vorzugsweise eine Funduskamera. Ferner betrifft die Erfindung einen Astigmatismuskompensator, insbesondere für eine Fundus- kamera.
üblicherweise muß bei Benutzung einer Funduskamera in Abhängigkeit von der Fehlsichtigkeit des Patienten das optische Beobachtungssystem der Funduskamera von einem Patienten zum nächsten j eweils so verändert werden, daß der Augenhintergrund scharf auf dem Bildaufnahmesensor abgebildet wird. Um möglichst viele Patienten untersuchen zu können, wird der Fokus- sierbereich mit - mindestens ±25 dpt gewählt . Bei bekannten Funduskameras wird entweder ein Teil des optischen Systems entlang der optischen Achse des Obj ektivs verschoben; oder es wird der Bildaufnehmer entlang der optischen Achse verschoben (siehe Figuren Ia, Ib) .
Es hat sich herausgestellt, daß die bekannten Funduskameras einerseits präzise mechanische Komponenten erfordern, die schon an sich teuer sind und zudem einem Verschleiß unterliegen, und daß ferner mit diesen Funduskameras nicht bei allen Patienten scharfe Aufnahmen des Augenhintergrundes erhalten werden können. Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, eine Vorrichtung zur Betrachtung des Augenhintergrundes bereitzustellen, die auf einfachere Weise und/oder bei einem größeren Anteil der Patienten gestattet , scharfe Bilder von deren Augenhintergrund zu erhalten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung zum Betrachten eines Augenhintergrundes gemäß Anspruch 1, durch den Astigmatismuskompensator nach Anspruch 7 , und durch die einstellbare Linse gemäß Anspruch 10.
Unter einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Betrachten eines Augenhintergrundes bereit, welche eine Beobachtungsoptik mit einer .hinsichtlich ihrer Brechkraft elektrisch einstellbaren Linse aufweist . Die derart einstellbare Breσhkraft kann dabei eine sphärische oder/und zylindrische Brechkraft sein; im letzteren Falle kann auch die Achslage der zylindrischen Brechkraft einstellbar sein. Die Vorrichtung kann einen insbesondere elektronischen Bildauf- nahmesensor umfassen und/oder zur direkten visuellen Beobachtung ausgebildet sein. Die elektrisch einstellbare Linse kann Flüssigkristallschichten aufweisen oder zwei in einem Behälter " aufgenommene Fluide umfassen, zwischen denen eine durch Anlegen einer Spannung verformbare Phasengrenzfläche ausgebildet ist .
Unter einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung einen Astigmatismuskompensator bereit, der eine Linse mit einstellbarer radial-asymmetrischer Brechkraft umfaßt , wobei die Linse zwei Elektroden umfaßt, zwischen denen beim Anlegen einer Spannung ein elektrisches Feld ausgebildet ist . Unter einem dritten Aspekt stellt die Erfindung eine einstellbare Linse bereit, wobei die Linse zwei in einem Behälter aufgenommene Fluide umfaßt, zwischen denen eine durch Anlegen einer Spannung radial-asymmetrisch verformbare Phasen- 5 grenzflache ausgebildet ist .
Weitere vorteilhafte Details und Aspekte gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen hervor. Darin zeigt : 10
Figur Ia eine herkömmliche Funduskamera mit zu verschiebendem optischem System;
Figur Ib eine andere herkömmliche Funduskamera mit zu ver- 15 schiebendem Bildaufnehmer;
Figur 2 eine weitere herkömmliche Funduskamera mit einer Stokes ' -Linse als Astigmatismuskompensator;
20 Figur 3 eine erfindungsgemäße Funduskamera mit einer elektrisch steuerbaren Linse;
Figur 4 eine weitere erfindungsgemäße Funduskamera mit einem elektrisch steuerbaren Astigmatismus- 25 kompensator;
Figur 5a
Figur 5b eine elektrooptische Linse auf Flüssigkristallbasis in Quer- und Aufsicht ; -30
Figur 6 eine elektrooptische Linse auf Fluidbasis im Querschnitt ; Figur 7 ein Schema einer Elektrodenanordnung für die in Figur 6 schematisch dargestellte Linse in Aufsicht ;
Figur 8 eine weitere elektrooptische Linse auf Fluid- basis .
Bei der bekannten Kamera nach Figur Ia wird Licht einer Lichtquelle 1 durch eine Linse 3 auf einen Lochspiegel 5 gerichtet . Von dem Lochspiegel 5 wird das Beleuchtungslicht 6 durch eine Frontlinse 7 der Funduskamera auf das Auge 9, und damit durch die Augenlinse 11 auf den Augenhintergrund 13 gerichtet . Das vom Augenhintergrund 13 ausgehende Strahlenbündel wird durch die Augenlinse 11 und die Frontlinse 7 der Funduskamera auf die Apertur 15 im Lochspiegel 5 gerichtet . Hinter der Apertur 15 ist eine Kompensationslinse 17 einschwenkbar. Schließlich wird das BeobachtungsStrahlenbündel 8 durch eine in Richtung des Strahlenganges verlagerbare Hauptlinsengruppe 19 auf einen Bildaufnahmesensor 21 abgebildet .
Bei der bekannten "Variante nach Figur Ib sind die Komponenten grundsätzlich in gleicher Weise angeordnet , jedoch ist statt der Hauptlinsengruppe 19 ' der ■ Bildaufnahmesensor 21 ' in Richtung des Strahlenganges verlagerbar. In beiden Varianten markiert ZB eine Zwischenbildebene .
Bei der weiteren bekannten Variante nach Figur 2 ist die Kompensationslinse als Stokes ' -Linsenpaar 17" ausgebildet , mit dem durch mechanisches Einstellen der Achsenlagen der beiden Linsen ein Astigmatismus des Auges 9 nach Betrag und Richtung ausgeglichen werden kann. In diesem Fall erzeugt die Haupt- linsengruppe 19 " ein zweites Zwischenbild ZB2 , welches durch eine mehrteilige Abbildungsoptik Ol zunächst auf einen Klappspiegel 31 und nachfolgend entweder durch eine Sucheroptik 02 auf den CCD-Sensor einer Sucherkamera 21 ' , oder durch eine Dokumentationsoptik 03 auf den CCD-Sensor einer Dokumentationskamera 21" abgebildet wird. Außerdem ist im Beleuchtungsstrahlengang zusätzlich eine Blitzlampe 25 mit zugehöriger Optik 27 vorgesehen, deren Licht über einen Beleuchtungsklappspiegel 29 und eine zusätzliche Beleuchtungs- optik 23 auf den Lochspiegel 5 gerichtet werden kann.
Gegenüber ' der bekannten Funduskamera nach Figur Ia oder Ib ist in der in Figur 3 gezeigten ersten Ausführungsform sowohl die Hauptlinsengruppe 19a als auch der Bildaufnahmesensor 21a fest montiert . Ihrer Struktur oder Funktion nach den vorstehend beschriebenen Komponenten vergleichbare Bauteile sind hierbei und nachfolgend mit gleichen Ziffern, "aber zur Unterscheidung mit nachgestellten Kleinbuchstaben gekennzeichnet . In diesem Beispiel ist gleichfalls eine einschwenkbare Kompensations- linse 17a zur Grobanpassung an die Brechkraft des Patientenauges vorgesehen, die aber verzichtbar ist . In diesem Beispiel ist zwischen Apertur 15a und Kompensationslinse 17a eine elektrisch verstellbare Linse 16 angeordnet .• Die Position zwischen Apertur 15a und Hauptlinsengruppe 19a ist für die Anordnung der einstellbaren Linse 16 bevorzugt, da an dieser Stelle das Beobachtungsstrahlenbündel 8a einen relativ geringen Durchmesser aufweist, und daher ein geringer freier Durchmesser der verstellbaren Linse 16 ausreicht . Statt des Lochspiegels 5a kann allerdings auch ein anderer Strahlenteiler verwendet werden, um das Beleuchtungslicht in den Beobachtungsstrahlengang einzukoppeln, beispielsweise ein geometrischer Strahlenteiler wie etwa ein in einer lateralen Hälfte des Strahlenbündels angeordneter einfacher Spiegel ohne Loch. In der in Figur 4 gezeigten zweiten Ausführungsform ist, im Unterschied zu der bekannten Variante nach Figur 2 , statt des Stokes ' -Linsenpaares eine elektrisch verstellbare Linse 16b zwischen der Apertur 15b des Lochspiegels 5b und der Haupt- linsengruppe 19b angeordnet . Diese elektrisch verstellbare Linse 16b ist so ausgebildet, daß sie in zwei einstellbaren, aufeinander senkrechten Hauptrichtungen jeweils unabhängig voneinander einstellbare Brechkräfte aufweist . Beispielsweise kann die Brechkrafteinstellung auf Flüssigkristallschichten beruhen, wie sie in den Patentschriften US 4 , 795, 248 und US 5, 815, 233 beschrieben sind. Die Offenbarung dieser Druckschriften wird in die vorliegende Anmeldung durch Inbezugnahme vollumfänglich aufgenommen.
Figur 5a zeigt eine Baugruppe 16c änderbarer optischer Wirkung im Querschnitt . Die Baugruppe 16c umfaßt eine erste Flüssigkristallschicht 103 und eine zweite Flüssigkristallschicht 105, welche beiderseits einer gemeinsamen transparenten durchgehenden Elektrode 107 angeordnet sind. Auf einer der gemein- samen Elektrode 107 gegenüberliegenden Seite der Flüssigkristallschicht 103 ist eine ebenfalls transparente Elektrodenstruktur 109 vorgesehen, wie sie in Figur 5b in Draufsicht dargestellt ist . Die Elektrodenstruktur 109 stellt eine Vielzahl ansteuerbarer Pixel 111 bereit, welche in einem beispielsweise rechtwinkeligen Gitter angeordnet sind. Eine Steuerung 113 ist vorgesehen, um an ein jedes der Pixel 111 eine einstellbare Spannung über einen Treiber 115 anzulegen, welcher den einzelnen Pixeln die Spannungen zuführt , wie dies von Flüssigkristallanzeigen her bekannt ist . Hiermit ist ein elektrisches Feld zwischen einem j eweiligen Pixel 111 und der gemeinsamen Elektrode 107 einstellbar, und in Abhängigkeit von dem eingestellten elektrischen Feld stellt die Flüssigkristallschicht 103 für einen diese durchsetzenden Lichtstrahl 117 eine änderbare optische Weglänge für eine Polarisations- richtung des Strahls 117 bereit . Auf einer von der gemeinsamen Elektrode 107 wegweisenden Seite der Flüssigkristallschicht 105 ist eine weitere transparente Elektrodenstruktur 109 mit dem in Figur 5b gezeigten Aufbau angeordnet, welche ebenfalls von der Steuerung 113 angesteuert wird. Während die Flüssigkristallschicht 103 die änderbare optische Weglänge für eine in Figur 5a mit einem Pfeil 119 angedeutete Polarisatiόns- richtung in der Zeichenebene der Figur' bereitstellt, stellt die Flüssigkristallschicht 105 eine entsprechende änderbare optische Weglänge für eine hierzu orthogonale Polarisationsrichtung bereit, wie dies durch das Symbol 121 in Figur 5a angedeutet ist . .
Durch entsprechende Ansteuerung der Elektrodenstruktur 109 ist es somit möglich, für beide Polarisationsrichtungen des Strahls 117 optische Weglängen der beiden Flüssigkristall- schichten 103 , 1.05 bereitzustellen, welche als Funktion von einer Position auf den Schichten 103 , 105 einstellbar sind. Somit kann die Baugruppe 16c insgesamt angesteuert werden, um einstellbare optische Wirkungen für den Strahl 117 bereitzustellen, wie beispielsweise eine Rundlinsenwirkung positiver oder negativer Brechkraft bezüglich einer wählbaren optischen Achse, oder auch eine Zylinderlinsenwirkung positiver oder negativer Brechkraft bezüglich einer einstellbaren Symmetrieebene .
Andererseits kann die Brechkrafteinstellung auf Linsen mit zwei durch eine Phasengrenzfläche getrennten Fluiden beruhen, wie sie von der Firma Varioptic, 69007 Lyon, Frankreich, vertrieben werden. Die Funktionsweise . solcher Linsen ist beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 1999/018456 beschrieben; die Offenbarung dieser Druck- schrift wird in die vorliegende Anmeldung durch Inbezugnahme vollumfänglich aufgenommen. Figur 6 zeigt einen Querschnitt einer solchen optischen Baugruppe 16d einstellbarer optischer Wirkung. Die Baugruppe 16d umfaßt ein Gehäuse 221 mit zwei Eintritts- bzw. Austrittsfenstern 223 , zwischen welchen zwei nicht mischbare Flüssigkeiten 225 und 227 mit unterschiedlichem Brechungsindex eingeschlossen sind. Die eine Flüssigkeit 225 ist beispielsweise Wasser oder Salzwasser und die andere Flüssigkeit 227 ist beispielsweise Öl oder ein Methylphenylsiloxangemisch von vorzugsweise gleicher oder ähnlicher Dichte wie das Wasser bzw. Salzwasser. Das Gehäuse 221 stellt für die beiden Flüssigkeiten 225 , 227 eine bezüglich einer optischen Achse 229 der Baugruppe symmetrische konische Wand 231 bereit, an der eine Grenzfläche 233 zwischen den beiden Flüssigkeiten unter einem Randwinkel θ anliegt . Eine ebenfalls konusförmige Elektrode 235 ist innerhalb der Wand 231 angeordnet, und eine ringförmige Elektrode 236 ist in dem Volumen der Flüssigkeit 225 nahe dem Fenster 223 angeordnet . Die Flüssigkeit 225 ist elektrisch leitend, während die Flüssigkeit 227 elektrisch im wesentlichen nichtleitend ist . Eine Spannung zwischen den Elektroden 235 und 236 ist durch eine Steuerung 213 einstellbar. Eine Änderung der Spannung zwischen den Elektroden 235 und 236 ändert den Winkel θ, den die Grenzfläche 233 zwischen den beiden Flüssigkeiten 225 , 227 mit der Wand 231 einschließt . Durch Änderung der Spannung zwischen den Elektroden 235 , 236 ist damit die Gestalt und Krümmung der Grenzfläche 233 änderbar, wie dies durch eine gestrichelte Linie 233 ' in Figur 6 schematisch dargestellt ist . Aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes der beiden Flüssigkeiten 225 , 227 ist damit eine Linsenwirkung der Baugruppe 16d für einen diese entlang der optischen Achse 229 durchsetzenden Lichtstrahl änderbar. Wenn die konusförmige Elektrode 235 in eine Vielzahl von separat ansteuerbaren Sektoren 235ex bis 235e8 unterteilt ist, wie dies in Figur 7 schematisch dargestellt ist, kann in j edem Sektor 235ex bis 235ea ein anderer Randwinkel ausgebildet werden. Zur Bereitstellung einer zylindrischen oder torischen Grenzfläche mit unterschiedlichen Brechkräften in aufeinander senkrechten Hauptkrümmungsebenen werden einander diametral gegenüberliegende Sektoren von einer Steuerung 33 mit einer gleichen, maximalen Spannung angesteuert (beispielsweise Sektoren 235ex und 235e5) , und die zu diesen senkrecht angeordneten Sektoren (beispielsweise Sektoren 235e3 und 235e7) mit einer untereinander gleichen, minimalen Spannung (beispielsweise 0 V) . Dazwischenliegende Sektoren (beispielsweise Sektoren 235e2 , 235e4, 235e6 und 235e8) werden von der Steuerung 33 mit dem Wert nach dazwischenliegenden Spannungen angesteuert . Je mehr Sektoren vorgesehen sind, desto feiner kann die Spannungsabstufung erfolgen, und desto genauer kann eine torische Grenzfläche erzeugt werden. Es ist aber bevorzugt , wenigstens 4 und bis zu 64 Sektoren vorzusehen; ferner ist bevorzugt, eine gerade Zahl von Sektoren vorzusehen, insbe- sondere eine durch vier teilbare Zahl von Sektoren. Die Linsenanordnung 16d kann auch drehbar gehaltert sein, um eine Grobeinstellung auf die Achsenlage eines Astigmatismus eines Patientenauges zu ermöglichen; in diesem Fall würde die Steuerung 33 nur die Spannungs-Feineinsteilung leisten.
Es ist aber auch möglich, statt der radialsymmetrischen Geometrie der Baugruppe 16d eine quaderförmige Geometrie 16f vorzusehen, und statt einer sektorierten, konusförmigen Elektrode in den vier aufeinander senkrecht stehenden Umfangswänden jeweils eine ebene Elektrode 235fx bis 235f4 anzuordnen (siehe Figur 8 ) . Die Elektroden sind jeweils von der Nachbarelektrode isoliert, können jedoch mit der jeweils gegenüberliegenden Elektrode elektrisch leitend verbunden sein. Zur Ausbildung einer zylindrischen Grenzfläche zwischen den Fluiden 225f und 227f wird an zwei einander gegenüberliegenden Wänden (beispielsweise Elektroden 235fχ und 235f3) ein Randwinkel von 90° eingestellt, während an den beiden anderen Wänden (bei- spielsweise Elektroden 23Ξf2 und 235f4) ein anderer Randwinkel θ eingestellt wird. Daraus resultiert eine zylindrisch geformte Grenzfläche, die einen Augen-Astigmatismus eines Patienten dem Betrag nach zu kompensieren vermag. Um diese Anordnung auch auf die Achslage des Augen-Astigmatismus des Patienten einstellen zu können, ist sie bevorzugt um ihre optische Achse 35 drehbar gelagert .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen zur Kompensation zylindrischer Augenfehler deutlich einfacher in der Herstellung und in der Handhabung. Die optischen Komponenten sind einfacher und brauchen überhaupt keine, oder nur eine einfach zu realisierende Drehbewegung ausführen zu können. Insbesondere brauchen die optischen Komponenten und der Bildaufnehmer nicht verschiebbar zu sein, können also fest angeordnet sein und sind daher leichter justierbar.
Beispielsweise wird bei der bekannten Vorrichtung nach Figur 2 der Betrag der durch die Stokes ' -Linsen 17 " bereitgestellten zylindrischen Brechkraft zur Astigmatismuskompensation durch den Winkel der relativen Anordnung der Stokes ' -Linsen 17 " bestimmt ; dieser Relativ-Winkel muß daher genau eingestellt sein. Dem zu Folge müssen Achslagen beider Linsen des Stokes ' - Linsenpaars 17 " unabhängig voneinander genau einstellbar sein. In der vorliegenden Erfindung muß hingegen nur die Achslage der Gesamtanordnung durch die Drehung der Vorrichtung relativ zum Patientenauge eingestellt werden, wofür eine geringere Genauigkeit ausreicht . Der Betrag der zylindrischen Brechkraft zur Astigmatisitiuskompeiisatioii ist aber durch die Höhe der angelegten Spannung elektrisch einstellbar, und erfordert daher keine so präzise Mechanik.
Darüber hinaus ist der j eweils tatsächlich eingestellte Zylinderwert, anders als bei bekannten Vorrichtungen, einschließlich Betrag, Vorzeichen und Achslage in Form der SteuerSpannungen für die elektrisch angesteuerte Linse und über die Position der angesteuerten Elektroden bzw. den einge- stellten Anordnungswinkel der einstellbaren Linsenbaugruppe leicht auswertbar und einer dokumentierenden oder rechnerischen Weiterverarbeitung ( zum Beispiel für Meßaufgaben, Fokussierhilfen, automatische Fokussierung etc . ) einfach zugänglich. Hierzu kann die Steuerung zusätzlich ein Ausgabesignal bereitstellen.
Zudem ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, an Hand einer anderweitig gemessenen Brechkraft des Patientenauges automatisch die Kompensationslinse der Funduskamera elektrisch so einzustellen, daß ein optimal scharfes Bild des Augenhintergrundes aufgenommen oder/und betrachtet werden kann. Hierzu kann die Steuerung zusätzlich eine Eingabeschnittstelle oder/und eine Tastatur aufweisen. Im letzteren Fall können die Brechkraft des Patientenauges repräsentierende Daten beispielsweise in einer elektronisch gespeicherten Tabelle zusammen mit Identifizierungsdaten des Patienten hinterlegt sein; durch Eingabe der Patientenidentifizierung und eines Aktivierungsbefehls kann dann die Scharfeinstellung der Kamera ausgelöst werden. Damit werden Serienuntersuchungen an mehreren Patienten hintereinander sehr erleichtert , zumal auch Untersuchungen der beiden Augen desselben Patienten normalerweise unterschiedlicher Einstellungen der Kompen- sationsoptik bedürfen. Die Erfindung ist nicht nur bei erwachsenen menschlichen Patienten einsetzbar, sondern wegen ihres Zeitvorteils durch die schnellere Scharfeinstellung der Kamera einerseits bei Kindern, andererseits bei Wirbeltieren allgemein, besonders bei Säugetieren, insbesondere bei Haustieren wie Hunden und Katzen besonders vorteilhaft, da sowohl Kinder als auch (Haus) Tiere bei längerandauernden Untersuchungen zu einem problematischen Verhalten neigen können.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Betrachten eines Augenhintergrund.es, insbesondere eine Funduskamera, mit :
einer Lichtquelle zum Bereitstellen von Beleuchtungs- Strahlung;
einem Beleuchtungsstrahlengang zum Richten der BeleuchtungsStrahlung auf den Augenhintergrund; und
eine Beobachtungsoptik zum Abbilden des beleuchteten Augenhintergrundes ,
wobei die Beobachtungsoptik eine hinsichtlich ihrer Brechkraft elektrisch einstellbare Baugruppe umfaßt .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die einstellbare Baugruppe eine elektrisch einstellbare sphärische Brechkraft bereitstellt .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die einstellbare Baugruppe eine elektrisch einstellbare zylindrische Brechkraft bereitstellt .
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 , wobei die einstellbare Bau- gruppe eine elektrisch einstellbare Achslage der zylindrischen Brechkraft bereitstellt .
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend einen elektronischen Sensor zur Bildaufnahme des darauf abgebildeten Augenhintergrundes .
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrisch einstellbare Baugruppe einen Behälter sowie zwei in dem Behälter aufgenommene Fluide umfaßt , •zwischen denen eine Phasengrenzfläche ausgebildet ist, und ferner wenigstens zwei Elektroden umfaßt, zwischen welchen bei Anliegen einer Spannung ein elektrisches Feld erzeugt wird, welches wenigstens eines der Fluide durchsetzt und die Grenzfläche verformt .
7. Astigmatismuskompensator mit einer optischen Achse, insbesondere zum Kompensieren eines Astigmatismus ' eines auf der optischen Achse angeordneten Auges, umfassend eine auf der optischen Achse angeordnete optische Baugruppe mit elektrisch einstellbarer Brec-hkraft, sowie wenigstens ' zwei Elektroden, welche dazu ausgebildet und angeordnet sind, daß die Baugruppe bei Anliegen einer Spannung an den wenigstens zwei Elektroden eine zu der optischen Achse radial-asymmetrische Brechkraft bereitstellt .
8. Astigmatismuskompensator nach Anspruch 7 , wobei die Baugruppe eine verstellbare Achslage einer zylindrischen Brechkraft bereitstellt .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend den Astigmatismuskompensator nach Anspruch 7 oder 8.
10. Einstellbare Linse, -umfassend:
einen Behälter;
ein in dem Behälter enthaltenes erstes Fluid;
ein in dem Behälter enthaltenes zweites Fluid, welches mit dem ersten Fluid eine Phasengrenze ausbildet ;
eine erste Elektrode;
wenigstens eine zweite Elektrode, welche . relativ zu der ersten Elektrode derart angeordnet ist , daß bei Anlegen einer Spannung an die Elektroden ein wenigstens eines der Fluide durchsetzendes derartiges elektrisches Feld erzeugt wird, daß die Grenzfläche eine rotations- asymmetrische Gestalt annimmt .
11. Einstellbare Linse nach Anspruch 10, wobei die Gestalt der Grenzfläche bei angelegter Spannung torisch ist .
12. Einstellbare Linse nach Anspruch 10 , wobei die Gestalt der Grenzfläche bei angelegter Spannung zylindrisch ist .
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , umfassend die einstellbare Linse nach einem der Ansprüche 10 bis 12.
14. Astigmatismuskompensator nach Anspruch 7 oder 8 , um- fassend die einstellbare Linse nach einem der Ansprüche 10 bis 12.
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