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Pupillendistanzmesser Die Erfindung betrifft einen Pupillendistanzmesser,
welcher auf einfache und zuverlässige Weise sowohl den absoluten Abstand der Pupillenmitten
voneinander wie auch die Abstände derselben vom Nasenrücken des Brillenbedürftigen
zu messen gestattet.
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Bei der Konstruktion eines solchen Pupillendistanzmessers sind verschiedene
Eigenheiten zu berücksichtigen, die mit den Augen des Prüflings einerseits und den
Augen des Untersuchenden andererseits verbunden sind.
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Was den Prüfling betrifft, möchte man bei derartigen Messungen -auf
die Anwendung von Medikamenten verzichten, mit denen eine Ruhigstellung der stets
in Bewegung befindlichen Pupillen erzwingbar wäre. Ohne eine solche Maßnahme kommt
man aber zu unsicheren Meßwerten, wenn die Pupillenbilder in Beziehung zu einer
geräteeignenen Meßmarke gesetzt werden Der Umstand ferner, daß bei verschiedenen
Prüflingen die den beiden Pupillen gemeinsame Ebene einen verschiedenen Abstand
vom Nasenrücken hat, erschwert im allgemeinen die Einstellung des Gerätes relativ
zur Pupillenebene, da als Anlagepunkt zwischen Gerät und Prüfling vom Nasenrücken
desselben auszugehen ist. Schließlich kommt es entscheidend darauf an, den absoluten
Abstand der beiden Pupillenmitten voneinander mit hoher Genauigkeit zu messen, da
hiervon die etwaige Konvergenz- oder Divergenzstellung der Augenachsen beim Tragen
der anzupassenden Brille abhängt. Wenn nämlich dieser Abstand falsch gemessen wird,
kann es eintreten, daß der Brillenträger zu einer solchen Konvergenz oder Divergenz
veranlaßt wird, die ernstliche Sehstörungen zur Folge haben kann. Üblicherweise
wird aber der Abstand eines jeden Auges von einer Symmetrielinie bzw. von dem Nasenrücken
des Prüflings gemessen. Der Absolutabstand der Pupillenmitten setzt sich also aus
zwei Einzelmessungen zusammen, so daß sich hierbei gemachte Fehler gegebenenfalls
addieren.
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Schließlich ist dafür Sorge zu tragen, daß der Prüfling mit möglichst
parallel gestellten Augenachsen in das Gerät blickt und nicht, was ihm meistens
nicht bewußt wird, zu einer abweichenden Blickrichtung veranlaßt wird. Was den Beobachter
betrifft, so ist zunächst dem Umstande Rechnung zu tragen, daß dieser selbst auf
einem Auge mehr oder weniger sehbehindert sein kann. Das Gerät soll also möglichst
eine monokulare Beobachtung gestatten.
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Meßfehler seitens des Beobachtenden können durch falsche Akkomodation
seines Auges oder durch falsche Fokussierung des Okulars entstehen. Dies tritt vor
allem dann ein, wenn sich die abbildenden Lichtbündel vor der Bilderzeugung nicht
in ihrem ganzen Umfange lückenlos decken.
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Der Pupillendistanzmesser nach der Erfindung ist ein monokulares
Koinzidenzmeßgerät, in welchem durch eine meßbare Relativverschiebung optischer
Elemente die beiden Pupillenbilder zur Koinzidenz gebracht werden. Das Gerät nach
der Erfindung weist zwei untereinander gleiche abbildende Systeme (Objektive), mit
denen reelle Zwischenbilder der angezielten Pupillen des Prüflings erzeugt werden,
zwei meßbar gemeinsam und gegeneinander senkrecht zur Achsstrahlrichtung verschiebliche
strahlenversetzende Elemente sowie ein die Strahlengänge beider Systeme physikalisch
vereinigendes System reflektierender Flächen auf. Aus reflektierenden Flächen zusammengesetzte,
physikalisch strahlenvereinigende Systeme, insbesondere in Form zusammengesetzter
Prismen, sind an sich bekannt. Ihnen allen gemeinsam ist eine teildurchlässig reflektierende
Schicht, durch welche ein Teil des einen Strahls hindurchtritt und an der ein Teil
des anderen Strahls in Richtung des durchtretenden ersten Strahls abgelenkt wird.
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Diese Systeme sind im allgemeinen so ausgebildet, daß die beiden Teilstrahlengänge
bis zu ihrer Vereinigung an der teildurchlässigen Reflexionsfläche gleiche optische
Weglängen haben. Im weiteren Verlauf hinter ihrer Vereinigung überdecken sich die
beiden Lichtbündel vollkommen, so daß keine Meßfehler durch falsche Akkomodation
des Beobachterauges oder falsche Fokussierung des Okulars entstehen können.
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In Weiterausbildung des Pupillendistanzmessers nach der Erfindung
werden die beiden abbildenden Systeme - zweckmäßig zweiteilig ausgebildet - so angeordnet,
daß die Pupillen des Prüflings sich minmestens annähernd in der gemeinsamen objektseitigen
Brennebene der objektseitigen Systemteile und die beiden strahlenversetzenden Elemente
sich in der bildseitigen Brennebene dieser Systemteile befinden.
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Hiermit erhält das Gerät einen objektseitig telezentrischen Hauptstrahlengang.
Seine Einstellung wird damit unabhängig vom Abstand der den Scheitelpunkten der
Prüflingsaugen gemeinsamen Ebene vom Nasenrücken des Prüflings.
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Das Strahlenvereinigungssystem ist den beiden objektseitigen Objektivteilen
und den strahlenversetzenden Elementen nachgeordnet. Die in dieses eintretenden
beiden Strahlenbündel sind mindestens annähernd in sich parallel. Ein beiden objektseitigen
Objektivteilen gemeinsamer bildseitiger Obj ektivteil ist dem Strablenvereinigungssystem
nachgeordnet.
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Das von den Objektiven erzeugte Zwischenbild (Koinzidenzbild) wird
durch ein Okular beobachtet.
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Die beiden meßbar gemeinsam und gegeneinander senkrecht zur Achsstrahlrichtung
verschieblichen strahlenversetzenden Elementen bestehen zweckmäßig in zwei dem Strahlenvereinigungssystem
vorgeordneten optischen Linsen schwacher Brechkraft, welche beispielsweise mittels
eines Schlittens gemeinsam und - unabhängig davon - mittels eines Zahnstangengetriebes
gegeneinander verschieblich sind.
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Durch sie wird, wenn auch nur in geringem Maße, die Parallelität
des austretenden Strahlenbündels ge stört. Dies läßt sich dadurch vermeiden, daß
die strahlenversetzenden Linsen und die ihnen objektseitig vorgeordneten Objektivteile
so aufeinander abgestimmt sind, daß die aus den strahlenversetzenden Linsen bildseitig
austretenden Hauptstrahlen mindestens annähernd parallel gerichtet sind. In diesem
Sinne kann man die objektseitigen Objektivteile so einrichten, daß sie einen schwach
divergenten Strahlengang erzeugen, welcher durch die sammelnde Wirkung positiver
strahlenversetzender Linsen wieder parallel gemacht wird. Umgekehrt kann man die
objektseitigen Objektivteile so einrichten, daß sie einen schwach konvergenten Strahlengang
erzeugen. In diesem Falle wählt man für die strahlenversetzenden Elemente schwach
zerstreuende Linsen, die so bemessen sind, daß die sie verlassenden Strahlenbündel
in sich parallel verlaufen.
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Wesentlich ist, daß die Strahlenversetzung in der Brennebene der
objektseitigen Obj ektivteile erfolgt.
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Dann ist infolge des so erzeugten objektseitig telezentrischen Strahlenganges
die Relativverschiebung der bildversetzenden Linsen ein genaues Maß für den Abstand
zwischen den Pupillenmitten, und zwar unabhängig vom Abstand der den Augenscheiteln
gemeinsamen Ebene von den beiden Objektiven.
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Im folgenden ist der Aufbau und die Wirkungsweise des Pupillendistanzmessers
nach der Erfindung an Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Die Pupillenmitten der beiden Augen des Prüflings sind mit P1 und
P2 bezeichnet. Die Strecken bj und 82 geben die Variationsbreite der normalerweise
in Be tracht zu ziehenden Pupillenabstände von einer Symmetrieachse an, die in der
Zeichnung als strichpunktierte Linie angedeutet ist. Der absolute Abstand zwischen
P1 und P2 ist mit S bezeichnet, während mit st der Abstand des rechten Patientenauges
und mit s2 der des linken Auges von der Symmetrielinie angegeben wird. Bei richtiger
Haltung des Patientenkopfes gegenüber dem durch das Gehäuse G zusammengefaßten Gerät
fällt die Symmetrieachse im allgemeinen mit dem Nasenrücken des Patienten zusammen.
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Die objektseitigen Teile Oi, °2 der Objektive be finden sich ungefähr
im Abstand der Brennweite f von den Pupillenmitten P1, P2. Diese werden näherungsweise
im Unendlichen abgebildet, und die die Objektivteile und 02 verlassenden Strahlenbündel
sind nahezu parallel.
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Im bildseitigen Abstand dieser Brennweite befinden sich die beiden
strahlenversetzenden Linsen A1 und A2
schwacher Brechkraft. O und A1 bzw. 02 und
A2 sind in diesem Falle so aufeinander abgestimmt, daß die die strahlenversetzenden
Linsen A1 und 2 verlassenden Lichtbündel in sich parallel sind. Die beiden parallelen
Teilstrahlengänge werden durch das Prismensystem Pur1, Pr2 vereinigt. Diese Prismenkombination
enthält eine teildurchlässige Reflexionsschicht Z, welche einen Teil des linken
Strahlenbündels unabgelenkt hindurchiäßt, während ein Teil des rechten Strahlenbündels
an ihm in die Richtung des hindurchtretenden Strahlenbündels reflektiert wird. Die
parallel austretenden vereinigten Strahlenbündel werden durch den bildseitigen Objektivteil
03 in der Bildebene Q vereinigt. Das dort entstehende reelle Bild wird durch das
Okular Ok beobachtet, das eine Feldlinse 04 enthält.
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Die bildversetzenden Linsen A1 und 2 sind über ein Ritzel R und zwei
von diesem gegenläufig betätigten Zahnstangen miteinander gekuppelt. Das Ritzel
ist mit einer Meßtrommel T verbunden, auf welcher an einem Index die Relativverschiebung
der beiden Linsen gemessen werden kann. Die ganze Vorrichtung ist in einem gemeinsamen
Schlitten gelagert, mit dessen Hilfe sie als Ganzes senkrecht zur Symmetrielinie
verschoben werden kann.
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Die Messung mit dem Gerät geht folgendermaßen vor sich: Das Gerät
und der zu untersuchende Patient werden so gegeneinander fixiert, daß die Symmetrielinie
des Gerätes senkrecht auf den Nasenrücken des Prüflings bzw. auf die Verbindungslinie
seiner beiden Augenpupillen zeigt. Der Prüfling blickt auf zwei Bilder einer Fixiermarke
M, die durch das verspiegelte PrismaPr und die Spiegel SP1 und SP2 in die Teilstrahlengänge
eingespiegelt werden. Zunächst wird das Okular 0k auf eine in der Bildebene Q befindliche
oder abgebildete Marke eingestellt. Das im Okular erscheinende Bild wird im allgemeinen
zunächst keine vollkommene Überdeckung der beiden Pupillenbilder zeigen. Durch Drehen
der Meßtrommel T werden nunmehr die beiden Versetzungslinsen A1 und A2 derart relativ
gegeneinander verschoben, daß die beiden Pupillenbilder miteinander koinzidieren
Da im allgemeinen die ohne weiteres nicht zu unterdrückenden Pupillenbewegungen
gleichsinnig verlaufen, bleibt trotz der Unruhe die Koinzidenz erhalten. Da jedoch
gemeinhin die Pupillen nicht streng symmetrisch zum Nasenrücken des Prüflings liegen,
wird das so eingestellte Koinzidenzbild häufig nicht in der Mitte des Gesichtsfeldes
erscheinen. Durch Betätigung eines zweiten Triebes, der koaxial zur Meßtrommel T
angeordnet sein kann, wird das Linsenpaar 241 A2 gemeinsam verschoben, bis das Koinzidenzbild
mit einem im Gesichtsfeld erscheinenden Strichkreuz zusammenfällt.
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Während durch die vorangegangene Relativverschiebung der beiden Bildversetzungslinsen
der absolute Abstand S der Pupillenmitten voneinander gemessen wird, gibt die Gesamtverschiebung
des Versetzungssystems ein Maß für die Lage der beiden Augenpupillen relativ zur
Symmetrieachse des Gerätes und damit auch relativ zum Nasenrücken des Untersuchten,
der ja mit der Symmetrieachse des Gerätes zusammenfällt. Man kann also aus zwei
Einstellungen, nämlich einer Koinzidenzeinstellung und der nachfolgenden Verschiebung
des Koinzidenzbildes auf die Gesichtsfeldmitte, auf alle drei Meßgrößen S, sl und
s2 schließen.
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Die in der Abbildung dargestellte Prismenkombination ist nur ein
Beispiel. Man kann die Reflexionsflächen von Prismen auch durch Spiegel und die
halbdurchlässige
Zwischenschicht durch eine teilverspiegelte Glasplatte
ersetzen. Ebenso können die Strahlenversetzungsmittel durch schwenkbare Spiegel
gebildet werden. Es müßte dann durch die Meßtrommel T eine sinngemäße Schwenkung
der Spiegelflächen herbeigeführt werden. Eine solche Anordnung stellt allerdings
ziemlich hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Geräteausführung, so daß man
im allgemeinen Linsen schwacher Brechkraft vorziehen wird.
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PTENTANSPROCHE: 1. Pupillendistanzmesser mit Mitteln zur Erzeugung
eines durch ein Okular zu beobachtenden reellen Zwischenbildes, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Prüfling und dem Beobachterauge zwei untereinander gleiche abbildende
Systeme (Objektive), zwei meßbar gemeinsam und gegeneinander senkrecht zur Achsstrahlrichtung
verschiebliche strahlenversetzende Elemente und ein beide Strahlengänge »physikalisch«
vereinigendes System reflektierender Flächen angeordnet sind.