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CARL ZEISS IN HEIDENHEIM a. d. BEENZ Pupillendistanzmesser Die Erfindung
betrifft einen Pupillen-Distanzmesser, 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 : 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 geräteeigenen Meßmarke gesetzt werden.
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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 Divergenz-Stellung 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
parallelgestellten 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 Akkommodation
seines Auges oder durch falsche Fokussierung des Okulares 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 Relativerschiebung 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.
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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. 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 Akkommodation des Beobachterauges oder falsche
Fokussierung des Okulares 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 mindestens annähernd in der gemeinsamen objektseitigen
Brennebene der objektseitigen Systemteile und die beiden strahlenversetzenden Elemente
sich
in der bildseitigen Brennebene dieser System-teile 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 Objektivteil ist dem Strahlenvereinigungssystem
nachgeordnet. Das von den Objektiven erzeugte Zwischenbild (Koinzidonzbild) wird
durch ein Okular beobachtete Die beiden meßbar gemeinsam und gegeneinander senkrecht
zur Achsstrahlrichtung verschieblichen strahlenversetzenden Elementen bestehen zweckmäßig
in zwei dem trahlenvereinigungssystem vorgeordneten optischen Linsen schwacher Brechkraft,
welche beispielsweise mittels eines Schlittens gemeinsam und-unabhängig davon-mittels
eines Zahnstangengetriebes gegeneinander verschieblich sind, Durch sie wird, wenn
auch nur in geringem Maße, die Parallelität des austretenden Strahlenbündels gestört.
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
Objektivteile erfolgt. Dann ist infolge des so erzeugten objektseitig telezentrisches
Strahlenganges die Relativverschiebung der bildversotzenden Linsen ein genauen Maß
für den Abstand zwischen den Pupillenmitten, und zwar unabhängig vom Abstand der
den Augenscheiteln gemeinsamen Ebene von den beiden Objektive. Im folgenden ist
der Aufbau und die Wirkungsweise des Pupillendistanzmessers nach der Erfindung an
Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläuterte Die
Pupillenmitten der beiden Augen des Prüflings sind mit P1 und P2 bezeichnet. Die
Strecken undp geben die Variationsbreite der normalerweise in Betracht 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 s 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. Die objektseitigen Teile 01, 02 der Objektive
befinden sich ungefähr im Abstand der Brennweite f von den Pupillenmitten P1 Pp.
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Diese worden näherungsweise im Unendlichen abgebildet, und die die
Objektivteile 01 und O ? 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.
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01 und A1, bzw. O2 und A2 sind in diesem Falle so aufeinander
| abgestimmt, daß die die strahlenversetzenden Linsen A1 und
A2 |
| verlassenden Lichtbüochel in sich parallel sind. Die beiden |
| parallelen Teilstrahlengänge werden durch das Prismensystem |
Pr1 Pr2 vereinigt. Diese Prismenkombination enthält eine teildurchlässige Reflexionsschicht
Z, welche einen Teil des linken Strahlenbündels unabgelenkt hindurchläßt, 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 O3 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 A2 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
des Gerätes 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 fixierte 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 Prisma Pr3 und die Spiegel SP1 und SP2 in die Teil-Strahlengänge
eingespiegelt werden.
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Zunächst wird das Okular Ok auf eine in der Bildebene Q befundliche
oder abgebildete Marke eingestellt. Das im Okular erscheinende Bild wird im allgemeinen
zunächst keine vollkommene Überdekkung 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 Aly A2 gemeinsam verschoben,
bis das Koinzidenzbild mit einem im Gesichtsfeld erscheinenden Strichkreuz zusammenfällt.
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, s1 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,