DE1089188B

DE1089188B - Pupil distance meter

Info

Publication number: DE1089188B
Application number: DEZ7480A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Littmann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1959-08-11
Filing date: 1959-08-11
Publication date: 1960-09-15
Also published as: CH383646A

Description

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.Pupillary distance meter The invention relates to a pupil distance meter, which in a simple and reliable way both the absolute distance between the pupil centers from each other as well as the distances between them and the bridge of the nose of the person in need of glasses allowed to measure.

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. In the construction of such a pupil distance meter, there are various To take into account peculiarities with the eyes of the examinee on the one hand and the The examiner's eyes, on the other hand, are blindfolded.

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. As far as the test object is concerned, one would like to take such measurements Refrain from the use of drugs with which to immobilize the patient forever moving pupils would be enforced. Without such a measure comes but one to uncertain measured values if the pupil images in relation to a device-specific measurement mark are set. The fact that with different The plane common to the two pupils has a different distance from the bridge of the nose generally makes it relatively difficult to adjust the device to the pupil level, as the contact point between the device and the test object from the bridge of the nose the same is to be assumed. After all, it comes down to the absolute To measure the distance between the two pupil centers from one another with high accuracy, there of this the possible convergence or divergence position of the eye axes when wearing depends on the glasses to be fitted. If this distance is measured incorrectly, it can happen that the spectacle wearer experiences such a convergence or divergence which can result in serious visual disturbances. Usually but becomes the distance of each eye from a line of symmetry or from the bridge of the nose of the test object measured. The absolute distance between the pupil centers is therefore exposed two individual measurements together, so that errors made here may be add.

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. Finally, care must be taken to ensure that the test specimen with as possible parallel eye axes looking into the device and not what he usually does is not conscious, is induced to look differently. What the observer concerns, so the fact must first be taken into account that this itself on one eye can be more or less visually impaired. The device should therefore as possible allow monocular observation.

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. Measurement errors on the part of the observer can be due to incorrect accommodation of his eye or incorrect focusing of the eyepiece. This occurs especially when the imaging light bundle is not before the image is generated cover completely in their entirety.

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. The pupil distance meter according to the invention is a monocular one Coincidence measuring device, in which by a measurable relative displacement optical Elements the two pupil images are brought to coincidence. The device after the invention has two mutually identical imaging systems (lenses) with which real intermediate images of the targeted pupils of the test object are generated, two measurable together and mutually displaceable perpendicular to the axial beam direction radiation-displacing elements as well as the radiation paths of both systems physically unifying system of reflective surfaces. Composed of reflective surfaces, Physically combining systems, especially in the form of composite ones Prisms are known per se. What they all have in common is a partially reflective one Layer through which a part of the one beam passes and on which a part of the other beam is deflected in the direction of the first beam passing through.

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.These systems are generally designed so that the two partial beam paths until they are united at the partially transparent reflection surface, the same optical Have path lengths. In the further course behind their union, the overlap both light beams perfectly, so that no measurement errors due to incorrect accommodation the observer's eye or incorrect focusing of the eyepiece.

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. In a further development of the pupil distance meter according to the invention the two imaging systems - expediently designed in two parts - are arranged in such a way that that the pupils of the test object are at least approximately in the common object-side Focal plane of the system parts on the object side and the two beam-displacing elements are located in the image-side focal plane of these system parts.

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.This gives the device a telecentric main beam path on the object side. Its setting is thus independent of the distance between the vertices of the Test object eyes common plane from the bridge of the nose of the test object.

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. The beam combining system is the two object-side lens parts and subordinate to the radiation-displacing elements. Those entering this both bundles of rays are at least approximately parallel. One on both the object side Lens parts common image-side lens part is the power union system subordinate.

Das von den Objektiven erzeugte Zwischenbild (Koinzidenzbild) wird durch ein Okular beobachtet.The intermediate image (coincidence image) generated by the lenses becomes observed through an eyepiece.

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. The two can be measured jointly and mutually perpendicular to the direction of the axial beam Displaceable beam-displacing elements expediently consist of two of the beam combining system upstream optical lenses of weak refractive power, which for example by means of a slide together and - independently of it - by means of a rack and pinion drive are mutually displaceable.

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. They make the parallelism, even if only to a small extent of the exiting beam disturbed. This can be avoided in that the beam-displacing lenses and the lens parts arranged in front of them on the object side are matched to one another in such a way that those from the beam-displacing lenses are on the image side emerging main rays are directed at least approximately parallel. In this In the senses, you can set up the lens parts on the object side in such a way that they make you feel weak create a divergent beam path, which is more positive due to the collecting effect beam-displacing lenses is made parallel again. Conversely, you can do the Set up object-side lens parts so that they have a weakly convergent beam path produce. In this case, one chooses weak for the radiation-displacing elements diffusing lenses sized to accommodate the beams of rays leaving them run parallel in themselves.

Wesentlich ist, daß die Strahlenversetzung in der Brennebene der objektseitigen Obj ektivteile erfolgt. It is essential that the radiation displacement in the focal plane of the object-side lens parts takes place.

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.Then, as a result of the object-side telecentric beam path generated in this way the relative displacement of the image-shifting lenses is an exact measure of the distance between the centers of the pupils, regardless of the distance between the vertices of the eyes common plane of the two lenses.

Im folgenden ist der Aufbau und die Wirkungsweise des Pupillendistanzmessers nach der Erfindung an Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. The following is the structure and mode of operation of the pupil distance meter according to the invention on the basis of a schematically illustrated embodiment explained in more detail.

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. The pupil centers of the two eyes of the test object are marked with P1 and P2 designated. The distances bj and 82 indicate the range of variation of the normally in Be tracht to be drawn pupillary distances from an axis of symmetry that is in the Drawing is indicated as a dash-dotted line. The absolute distance between P1 and P2 are denoted by S, while st is the distance between the patient's right eye and with s2 that of the left eye from the line of symmetry is given. With correct Position of the patient's head in relation to the device combined by the housing G. the axis of symmetry generally coincides with the bridge of the patient's nose.

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. The object-side parts Oi, ° 2 of the objectives are approximately at the distance of the focal length f from the pupil centers P1, P2. These are approximate shown at infinity, and the bundles of rays leaving the lens parts and 02 are almost parallel.

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. The two are located at the image-side distance of this focal length beam-displacing lenses A1 and A2 weak refractive power. O and A1 or 02 and A2 are coordinated in this case so that the beam displacing Lenses A1 and 2 leaving light bundles are parallel in themselves. The two parallel Partial beam paths are combined by the prism system Pur1, Pr2. This prism combination contains a partially transparent reflective layer Z, which is part of the left Beams pass through undeflected, while part of the right beam is reflected on it in the direction of the beam passing through. the Unified bundles of rays emerging in parallel are passed through the lens part on the image side 03 united in the image plane Q. The real image that arises there is represented by the Observed eyepiece Ok, which contains a field lens 04.

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. The image shifting lenses A1 and 2 are via a pinion R and two coupled to each other by this racks operated in opposite directions. The pinion is connected to a measuring drum T, on which the relative displacement at an index of the two lenses can be measured. The whole device is in one common Sled mounted, with the help of which it is perpendicular to the line of symmetry as a whole can be moved.

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. The measurement with the device is carried out as follows: The device and the patient to be examined are fixed against each other so that the line of symmetry of the device perpendicular to the bridge of the nose of the test object or the connecting line of his two pupils. The test item looks at two images of a fixation mark M, which through the mirrored PrismaPr and the mirrors SP1 and SP2 in the partial beam paths be reflected. First of all, the eyepiece 0k is placed on one located in the image plane Q or brand shown. The image appearing in the eyepiece will generally be initially do not show a complete overlap of the two pupil images. Go berserk of the measuring drum T, the two displacement lenses A1 and A2 are now so relative shifted against each other so that the two pupil images coincide with each other There in general the pupil movements which cannot be suppressed without further ado run in the same direction, the coincidence remains despite the unrest. However, since usually the pupils are not strictly symmetrical to the bridge of the nose of the test object, the coincidence image set in this way is often not in the center of the field of view appear. By actuating a second drive, which is coaxial with the measuring drum T can be arranged, the lens pair 241 A2 is moved together until the coincidence image coincides with a line cross appearing in the field of view.

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.While by the previous relative displacement of the two image displacement lenses the absolute distance S of the pupil centers from one another is measured, gives the total displacement of the displacement system is a measure of the position of the two pupils in relation to the Axis of symmetry of the device and thus also relative to the bridge of the nose of the examined person, which coincides with the symmetry axis of the device. So you can choose from two Settings, namely a coincidence setting and the subsequent shift of the coincidence image on the center of the field of view, on all three measured quantities S, sl and close s2.

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. The prism combination shown in the figure is only one Example. The reflective surfaces of prisms can also be seen through mirrors and the semi-permeable Intermediate layer through a partially mirrored glass plate substitute. The beam displacement means can also be provided by pivotable mirrors are formed. A corresponding pivoting would then have to be carried out by the measuring drum T. the mirror surfaces are brought about. Such an arrangement does, however fairly high demands on the accuracy of the device, so that one will generally prefer lenses with a lower refractive power.

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. PTENTAN APPROACH: 1. Pupillary distance meter with means for generating a real intermediate image to be observed through an eyepiece, characterized in that that between the test specimen and the observer's eye two mutually identical images Systems (lenses), two measurable together and against each other perpendicular to the axis beam direction movable beam-displacing elements and both beam paths "physical" uniting system of reflective surfaces are arranged.

Claims

2. pupil distance meter according to claim 1, characterized in that that the two imaging systems are in two parts (0 ,, ° 3 or 02, 03) and are arranged so that the pupils P1, P2) of the test object at least approximately in the common object-side burning level of the object-side system parts (° 12 ° 2).

3. pupil distance meter according to claim 1 and 2, characterized in that that the two beam-displacing elements in two of the beam combining system (pur1, Pr2) upstream optical lenses (2 A2) consist of weak refractive power, which at least approximately in the common focal plane of the two object-side Lens parts arranged and jointly and - independently of this - mutually displaceable are arranged.

4. pupil distance meter according to claim 1 to 3, characterized in that that the two beam-displacing optical lenses (21 A2) and their object side upstream lens parts (0 ,, ° 2) are coordinated so that the out at least the bundles of light emerging on the image side of the beam-displacing lenses are directed approximately parallel.

5. pupil distance meter according to claim 1 to 4, characterized in that that the radiation combining system consists of a partially transparent reflective layer (z) containing combination of reflection prisms (Prl, Pr2), which so are dimensioned that the optical path lengths of the two on the partially transparent reflective layer the partial beams to be combined are the same.