[发明专利]使光学系统的聚焦面匹配非平坦、尤其球形的物体的装置

说明书

本发明涉及一种使光学系统的聚焦面(或像场)能够匹配于非平坦的、特别是球形的物体(5)的解决方案。装置用于使光学系统的聚焦面(4)匹配于非平坦的、特别是球形的物体(5)，其中，该光学系统具有正的总屈光度并且产生实像。根据本发明，光学系统包括至少一个具有负屈光度的附加光学元件(3)。尽管提出的解决方案原则上能够在具有用于弯曲聚焦面的相应要求的任何技术领域中使用，但是尤其提出在眼科设备中的应用。在此作为球形的物体(5)的是待检查的眼睛，尤其是具有在5mm与10mm之间的半径的、相当小的尺寸的眼睛前部。

技术领域

本发明涉及一种解决方案，利用该解决方案，光学系统的聚焦面(或像场)能匹配于非平坦的、尤其球形的物体。由此，在光学的照明或成像系统中实现了非平坦物体的有针对性并且直到边缘都清晰的照射和成像。

背景技术

基本上，在产生实像并因此具有正的总屈光度的、简单的光学系统中，像场(Bildfeld)沿物体的方向凹陷地弯曲。因此系统的场曲率(Bildfeldwoelbung)是负的。

图1示出了简单光学系统的场曲率变化的示例。在平坦的参考图像面(+Y)上示出弧矢方向(sagittal)的和子午方向(tangential)的图像轨迹的场曲率变化。看到：弯曲的理想聚焦面FC_ideal位于弧矢方向的聚焦面FC_sag和子午方向的聚焦面FC_tan之间。理想聚焦面FC_ideal沿物体的方向凹陷地弯曲。

根据现有技术，已知的照明和成像系统被优化以产生或使用平坦的聚焦面。

如果用这种系统照射或成像非平坦的、球形的物体，该系统必然导致光学图像的质量方面的性能降低，因为该物体不满足设计的默认的条件。由此，投影的结构仅在像场的中央、例如围绕球面曲率的顶点处具有所需的图像清晰度。尤其在外部区域和周边区域中，精细的结构被模糊地成像并且明显失去强度。因此，这些结构难以评估或者甚至仅能在受限的区域中进行评估。通过在边缘区域上交替聚焦，尽管这些结构在那里被清晰地成像，但是成像的中央不可避免地是模糊的。

如果测量以在非平坦的表面的整个场区域上的结构评估或显示为基础，则这产生特别不利的影响。

如果球形物体具有小的半径，则能够确定的是，迄今为止所使用的光学系统仅在有限的景深(Scharfentiefe)的区域中实现很好的光学成像。

眼科设备中使用的照明系统通常产生相对于眼角膜的表面弯曲的聚焦面。这导致结构、特别是精细结构、例如线条能够只在小的区域内、也就是仅在边缘处或仅在顶点周围被清晰成像和检测。

在不使用特殊措施的情况下，应用这种光学系统不能在眼睛的整个长度上将光学缝隙均匀清晰地成像到眼角膜上。

在目前的眼科设备中，照明或照射组件的、直的或甚至相反弯曲的图像面产生不利的影响。由此，投射在眼睛中或眼睛上的结构仅在视轴上、在像场的中央具有所需的图像清晰度。在外部区域和周边区域中，精细的结构被扇形展开，变得模糊并且失去强度。因此，很难或者仅在有限的区域内可以对结构进行评估。

在裂隙灯(Spaltlampe)中，这表现为投射到眼睛上的裂隙像(Spaltabbildung)不在眼睛的整个长度上清晰地呈现，并且因此不能在缝隙的整个长度上使用用于测量目的必要的边缘清晰度。

在专利US 5,404,884、US 5,139,022和US 6,275,718中描述了用于照射眼睛前部的方法和装置，其中平坦地设置的激光器用作光源。这些解决方案的缺点在于，用于从眼睛反射的漫射光的接收系统的、物理方面受限的景深起作用，由此不能完全检测到清晰的激光截面图像的扩展区域。

根据现有技术已知一些解决方案，其中有针对性地形成像场，以使像场匹配于物体的不同曲率。