Haploskop und Verwendung desselben Die Erfindung betrifft ein Haploskop mit minde stens zwei Spiegeln sowie eine Verwendung desselben.
Nachstehend wird das durch die Erfindung zu lösende Problem kurz dargelegt. Das 1857 von Helm holtz entwickelte Telestereoslkop hat heute durch seine praktische Anwendbarkeit in den binokularen Instru menten wieder eine grosse Bedeutung erlangt. Es lässt sich auch für die Untersuchung stereoskopischer Phä nomene verwenden, wie dies insbesondere bei der phy siologischen Untersuchungstechnik, Diagnostik des Schielens wichtig ist.
Unter den bisher bekannten Geräten zur Erzeugung stereoskopischer Eindrücke nimmt es deshalb einen besonderen Platz ein, weil es eine h.aploskopische Dar bietung des Aussenraumes ermöglicht.
Im Prinzip handelt es sich beim Helmholtz'schen Telestereoskop um ein Spiegelsystem, das der Vergrös- serung der Betrachtungsbasis, auch stereoskopische Basis genannt, dient. Es besteht aus vier Spiegeln, die so zueinander geneigt sind, dass sie die vom Objekt auf die äusseren. Spiegel einfallenden Strahlen über die in neren Spiegel zu den Augen umlenken.
Von Helmholtz wurde angegeben, dass man durch das Telestereoskop ein um das Verhältnis der erweiter ten stereoskopischen Basis zum Augenabstand vergrös- sertes Raumbild sieht, d. h. ein Bild, das dem Objekt ähnlich, aber nicht gleich ist. Man, spricht in diesem Fall von einem homöomorphen Raumbild, einem dem Objekt ähnlichen Raumbild im Geger_satz zum ortho- morphen, raumrichtigen oder tautomorphen Raumbild, wenn sich Objekt und Bild in jeder Hinsicht gleichen.
Die Auffassung von Helmholtz, dass im Telestereo- skop ein homöomorphes Raumbild wahrgenommen werde, blieb nicht unbestritten. Von den meisten Un tersuchern wurde eine Verkleinerung und Annäherung des gesehenen Objektes bemerkt. Es wurde nicht ein raumähnliches, sondern ein nach der Tiefe verzerrtes Bild wahrgenommen. Diese unterschiedlichen Auffas sungen können auf einen Nenner gebracht werden, wenn man die Konvergenz - Akkomodationskoppelung zur Erklärung heranzieht.
Bei der Betrachtung mittels des Helmholtz'schen Telestereoskops sind Akkomodation und Konvergenz der Augen weitgehend voneinander gelöst. Die Akko- modation bleibt auf die richtige Entfernung des Objek tes eingestellt, die Konvergenz ist aber auf einen nä her liegenden Punkt eingestellt, so dass das Objekt in stark verkürzter Entfernung gesehen wird. Trotz un veränderter Grösse der Netzhautbilder sieht daher ein durch das Telestereoskop betrachteter Gegenstand klei ner aus. Man nennt dies Modellwirkung.
Anhand der Fig. 1 der Zeichnung wird die Modell wirkung des Helmholtz'schen Telestereoskopes leichter verständlich, wobei R und L die beiden Augen des Betrachters, R' und L' die virtuellen Spiegelbilder der Augen, a der tatsächliche Augenabstand, b der erwei terte Augenabstand, O das wirkliche Objekt und O' das virtuelle Objekt bedeuten.
Findet eine Lösung von Konvergenz und Akkomo- dation nicht statt, bleiben also die Blicklinien wie in Fig.2 dargestellt auf das in wirklicher Entfer nung sich befindliche Objekt ausgerichtet, so wird ein zwar in der Grösse dem Gegenstand entsprechendes Raumbild gesehen, das aber infolge der stärkeren Querdisparation durch die künstlich erweiterte stereo skopische Basis in der Tiefenausdehnung verzerrt ist, d. h. es wird ein heteromorphes Raumbild gesehen.
Kommt so dem Telestereoskop zwar eine bleibende Bedeutung zu durch seine Anwendbarkeit in zahlrei chen optischen Instrumenten, ist es doch in der physio logischen Optik als Hilfsmittel zur Beobachtung von räumlichen Phänomenen unter reinen Bedingungen ungeeignet.
In der Orthoptik zeichnet sich in den letzten Jah ren eine ausgesprochene Tendenz ab, Schielende einer physiologischen Prüfung und Behandlung zu unterzie hen. Es sind dazu verschiedene Lösungen vorgeschla gen worden, deren Prinzip @in Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Bei diesen bekannten Ausführungen liegt, wie bei Helmholtz ebenfalls eine Vergrösserung der stereosko pischen Basis, somit eine Verfälschung des nämlichen Eindruckes vor.
Das bisher beste Mittel zur Prüfung der B:inokular- funktionen im freien Raum stellen die Prismen dar. Eine stufenlose Erhöhung der vor das Auge geschalte ten Prismendioptrienstärke ist möglich mit dem Her- schelprisma. Prismen weisen aber den grossen Nachteil auf, dass sie zu einer Bildverzerrung führen, die sich bereits bei Stärken von 10 Dioptrien unangenehm bemerkbar machen.
Für wissenschaftliche Zwecke sind sie deshalb ungeeignet, so, wenn sie zum Beispiel im soäenannten Prismenstereoskop Verwendung finden.
Das Geneinsame an a11 diesen bekannten Appara ten ist die künstliche Veränderung der stereoskopi- senen Basis. Sie führen damit auf jeden Fall zur Wahr nehmung eines homöomorphen oder heteromorphen Raumbildes.
Zusammenfassend muss somit festgestellt wer den, dass all diesen bekannten Apparaten bei Blick in die Ferne eine dem Pupillarabstand genau entspre chende stereoskopische Basis fehlt. Dies kann auch nicht bei der Verwendung von Prismen:, z. B. eines Herschelprismas, erreicht werden.
Anhand der Fig. 5 ist ersichtlich, dass bei Verwen dung von Prismen, deren Basis nach aussen gerichtet ist, die stereoskopische Basis a' kleiner als der Pupil- larabstand ist, wobei A1 und A. die Aufnahmepunkte, B, und B., die Betrachtungspunkte bedeuten.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Haploskopes, welches die Nachteile der bekannten Apparaturen nicht aufweist.
Das erfindungsgemässe Haploskop ist dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens der eine Spiegel gegen über dem anderen derart verschiebbar und/oder ver- schwenkbar angeordnet ist, dass bei Blick in die Ferne die stereoskopische Basis dem Pupillarabstand der zu untersuchenden Person entspricht oder gleich Null ist, und dass der dem einen Auge zugeordnete Spiegel so einstellbar ist, dass das ferne Objekt in jedem Auge foveal abgebildet wird.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Ver wendung des Haploskops zur Bestimmung des Schiel winkels.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Er findung anhand der Figuren 6 bis 14 näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 bis 5 den Stand der Technik; Fig.6 eine erste Ausführungsform des erfindungs- gemässen Haploskops; Fig.7 die in Fig.6 dargestellte Ausführungsform bei Betrachtung eines nahen Objekts; Fig.8 die Verschiebung und Verschwenkung des dem schielenden Auge zugeordneten Spiegels;
Fig.9 und 10 einen Mechanismus zur Verschie bung und Verschwenkung eines Spiegels; Fig.11 eine zweite Ausführungsform mit sieben Spiegeln; Fig. 12 die Anordnung von Projektoren; Fig.13 eine weitere beispielsweise Ausführungs form mit zwei Spiegeln; und Fig. 14 eine vierte Ausführungsform zur Untersu chung der Augen in. allen neun kardinalen Blickrich tungen.
In Fig. 6 ist eine Ausführungsform mit vier neben einander und in einer Linie angeordneter Spiegel dar gestellt, wobei B, und B, die Betrachtungspunkte, A, und A2 die Aufnahmepunkte, p den Pupillarabstand, p' den Pubillarabstand der virtuellen. Augen, a die ste reoskopische Basis, R und L die betrachtenden Augen, und R' und L' die virtuellen Augen darstellen.
Die Spiegel sind in 45 -Stellung zu ihrer gemeinsamen Ver bindungslinie angeordnet, wobei die beiden mittleren Spiegel einen Doppelspiegel bilden:.
Die Strecke a zwischen den Aufnahmepunkten Al und A, .stellt die Aufnahmebasis; die Strecke p zwi schen den Betrachtungspunkten Bi und B, die Be trachtungsbasis dar. Sowohl die Aufnahmebasis und Beratungsbasis, als auch der Pupillarabstand stim men in diesem System beim Blick in die Ferne überein. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung wird später anhand der Fig. 8 erläutert.
In Fig.7 :ist die in Fig. 6 dargestellte Anordnung bei Betrachtung eines nahen Objektes O, gezeigt, wobei zusätzlich A,' und A.' die virtuellen Aufnahme punkte, B,' und B2' die virtuellen Betrachtungspunkte, und O' das virtuelle Spiegelbild des Objektes darstel len.
Der Abstand der tatsächlichen und virtuellen Augen ist gleich gross, ebenso die Entfernung des vir tuellen Objekts und des tatsächlichen Objekts von den wirklichen Augen. Es muss festgehalten werden, dass Aufnahmebasis und Betrachtungsbasis nicht mehr die gleiche Grösse aufweisen, dass hingegen die virtuellen Basen den tatsächlichen Basen entsprechen. Auch sind die Winkel, die von den Verbindungsstrecken der vir tuellen und. tatsächlichen Aufnahmepunkte zu dem vir tuellen und tatsächlichen Objekt gebildet werden, einander gleich.
Sie sind ferner identisch mit dem Kon- vergenzwi:nkel der wirklichen und virtuellen Augen. Der Beobachter empfängt über das Spiegelsystem genau .das gleiche Bild wie bei freier Beobachtung vom Orte der virtuellen Augen aus. Es tritt somit auch bei Beobachtung eines nahen Objektes keine Lösung der Konvergenz-Akkomo.dationskoppelung auf. Das Bild ist Wicht homöomorph, sondern tautomorph. Es tritt keine Modellwirkung auf, sondern es wird ein einfa ches virtuelles Bild gesehen.
Damit sind die Grundla gen für eine tautomorphe Raumwahrnehmung des Aussenraumes durch Haploskopie gelegt, zu lösen bleibt noch das technische Problem der Darbietung des Aussenraumes in Konvergenz- und Divergenzstellung der Augen, d. h. beim Schielen, wobei die stereoskopi sche Basis unverändert bleiben muss.
In Fig.8 ist dargestellt, wie beispielsweise beim Schielen mit dem linken Auge ein dabei auftretender Konvergenz- oder Divergenzwinkel beim Blick in die Ferne berücksichtigt werden kann. Der dem linken schielenden Auge zugeordnete Spiegel S muss so ein stellbar sein, dass das ferne Objekt auch in diesem Auge foveal abgebildet wird.
In der Fig. 8 bedeuten dabei D der Drehpunkt des schielenden Auges, M die mediane vertikale Drehachse des zu verschiebenden Spiegels, b den Verschiebeweg des zu verschieben den Spiegels, B, en Betrachtungspunkt, b, die Blick linie.
Im Aufnahmepunkt A, wird der vom Objekt her einfallende Strahl in eine frontoparallale Ebene gelenkt. Am Schnittpunkt der Blicklinie b, mit diesem Strahl muss nun der Spiegel S mit dem Betrachtungspunkt B, für eine Weiterleitung in das schielende Auge sorgen. Der Spiegel S muss also aus der Nullstellung heraus eine zweifache Bewegung machen: eine Verschiebung in frontoparalleler Richtung und .eine zusätzliche Dre- hung um seine eigene vertikale Achse.
Die Drehung um die eigene Achse M beträgt dabeii immer die Hälfte des Konvergenz- oder D:ivergenzwinkels des Auges von der Normalstellung. Durch diese Anordnung ist auch gewährleistet, dass das fixierte Objekt immer in der Spiegelmitte gesehen wird.
Der Spiegel S ist zweckmässig wie in den Figuren 9 und 10 dargestellt mit einer parallel zum Verschiebe weg b verschiebbaren Zahnstange Za verbunden, so dass er mittels eines mit der Zahnstange Za in Eingriff stehenden Zahnrades Z, seitlich verschoben werden kann.
Zur gleichzeitigen Verdrehung des Spiegels S bei seiner seitlichen Verschiebung kann er über eine Zahnradübersetzung Z1, Z2 mit einem Parallelo- gramm p1, p2 verbunden sein.
Das Parallelogramm p1 ist an seinem Drehpunkt mit einem Zeiger F versehen, so dass der Schielwinkel direkt auf der Skala Sk abge lesen werden kann.
Um mit einer einzigen Vorrichtung den Schielwin- kel einfies rechten oder linken schielenden Auges be stimmen zu können, ist die in Fi,g. 11 dargestellte An ordnung zweckmässig, bei der vor der Untersuchung die in einer Führungsschiene seitlich verschiebbaren Spiegel S1, S, und S3 sowie S'= und S'3 auf den Pupillarabstand der zu untersuchenden Person einge stellt werden.
Bei dieser Anordnung braucht nur der mittlere Spiegel um 90 umsteckbar und seitlich ver schiebbar und verschwenkbar und mit einer Messein richtung zur Bestimmung des Schielwinkels gekoppelt zu sein, was ,die Konstruktion des Gerätes bedeutend vereinfacht.
Im oberen Teil der Fig. 11 ist die Spiegeleinstel lung bei Überprüfung des linken Auges L und im unte ren Teil diie Spiegeleinstellung bei Überprüfung des rechten Auges R dargestellt.
Der Halter des mittleren Spiegels S, ist um seine Achse drehbar. Zur synchronen Spiegelverschiebung und -drehung dient ein Drehknopf mit Grob- und Fein trieb. Es sind ohne weiteres Winkelstellungen von +30' bis -30' möglich.
Es ist klar, dass nur solange ein orthomorphes Bild gesehen wird, als keine Dissoziation der Konvergenz- Akkomodationskoppelung auftritt. Sobald dem Beob achter eine Konvergenzbewegung aufgezwungen wird, tritt eine Modellwirkung auf, die aber nur zur Wahr nehmung eines homöomorphen und nie eines hetero- morphen Raumbildes führt.
Die zur Untersuchung des Patienten benötigten Bil der werden vorzugsweise mittels zweier wie in Fig. 12 dargestellten Anordnung vorgesehenen Bild-Projekto- ren P1 und P= mit verschieden polarisiertem Licht eine im Normalabstand von 5 m vor dem Patienten angeordnzte Polarisationsleinwand projiziert. Diese Distanz entspricht in der Praxis ein Blick in die Ferne, d. h.
ins Unendliche. Der Patient ist mit einer Polarisa tionsbrille versehen, und zwar so, dass er mit dem einen Auge das vom Projektor P1 projizierte Bild wird mit dem anderen Auge das vom Projektor P2 proji zierte Bild wahrnimmt.
Die Achsen der Projektoren P1 und P, verlaufen in einer Linie, und ihre Objektive sind gegeneinander- zu ausgerichtet. Vor den Objektiven der Projektoren P1 und P2 ist je ein mit dem zugehörigen Objektiv fest verbundener Spiegel S1 bzw. S, zur Umlenkung des projizierten Bildes um 90 angeordnet.
Diese Anord nung weist den Vorteil auf, dass durch Drehung des Objektivs mit der Bildbühne und dem zugehörigen Spiegel das Bild auf der Leinwand vertikal verschoben werden kann, was besonders wichtig ist bei einer zu untersuchenden Person, die in vertikaler Richtung schielt. Das dem schielenden Auge zugeordnete Bild wird bei der Untersuchung so weit vertikal verschoben, bis es auch in diesem Auge foveal abgebildet wird.
Der zugehörige Schielwinkel kann darauf direkt auf einer mit dem Objektiv verbundenen, und entsprechend der von der Blickrichtung abweichenden Lage des Projek- tors geeichten Skala abgelesen werden, oder es kann nach Entfernen des projizierten Bildes eine Maddox- Skala auf die Leinwand projiziert und dort der Schiel winkel in vertikaler Richtung abgelesen werden.
In Fig. 13 ist eine Anordnung mit zwei Spiegeln S1 und S2 dargestellt, wobei der eine Spiegel S1 halb durchlässig ausgebildet ist. Diese Anordnung weist einem Aufnahmepunkt A1,2 und zwei Betrachtungs punkte B1 und. B2 auf. Die stereoskopische Basis ist bei dieser Ausführungsform gleich Null.
Da die beiden polarisierten Projektionsbilder auf dem Bildschirm ent stehen, werden die polarisierten Strahlen vom Schirm gemeinsam auf den Spiegel S1 geworfen, wobei ein Teil dem einen Auge und ein anderer Teil dem ande ren Auge zugeleitet wird. Infolge der Verwendung von Polarisationsfiltern Br erhält jedes Auge das ihm zu geordnete Bild und zwar im Pupillarabstand. Es ent steht soweit kein homöomorphes oder heteromorphes Raumbild.
Diese Anordnung ermöglicht auf sehr einfa che Weise mit Bildern in der Nähe infolge der Ver schiedenheit der Bildgrösse einen Ausgleich der Anisei- konie.
Wenn nun die zu untersuchende Person mit dem linken Auge schielt, dann muss bei Blick geradeaus des rechten Auges der linke Spiegel S2 derart in einer frontoparalleler Ebene verschieb- und verschwenkbar sein, dass das dem linken Auge zugeordnete, auf der Polarisationsleinwand projizierte Bild foveal in ihm abgebildet wird.
Mit den bisher beschriebenen Ausführungsformen lassen sich Untersuchungen in normalem Ausmass durchführen; dagegen können Untersuchungen in allen kardinalen Blickrichtungen nur sehr schwer oder gar nicht durchgeführt werden, da die Projektionsleinwand sehr grosse Ausmasse aufweisen müsste, die SpiegeIan- ordnung nur beschränkte seitliche Blickrichtungen zu- lässt, und bei Winkelabweichungen in der Vertikalen, das System überhaupt versagt, da dann die Spiegelach sen nicht mehr senkrecht zur Polariationsachse ste hen.
In Fig. 14 eist eine Ausführungsform mit zwei Spie geln S1 und S2 dargestellt, welche eine Untersuchung der beiden Augen in allen neun kardinalen Blickrich tungen erlaubt.
Die beiden Spiegel S1 und S2 sind nebeneinander in einer frontoparallelen Ebene aus- schwenkbar angeordnet, und mit je einer Schielwinkel- messeinrichtung versehen, wobei der dem Projektor schirm näher zugewandte Spiegel S1 halbdurchlässig ist, so dass das dem linken Auge zugeordnete und ent sprechend polarisierte Bild durch den Spiegel S1 auf den Spiegel S2 auftreffen und durch denselben in das linke Auge L gespiegelt werden, kann.
Für Blickrichtungen, die nicht in einer durch die Augen gelegten. Horizontalebene verlaufen, muss das ganze Spiegelsystem um eine durch die Augendreh punkte gelegt-- Achse A schwenkbar sein. Um ein Schielen in vertikaler Richtung berücksichtigen zu kön nen, muss das,dem linken Auge L zugeordnete System mit dem Spiegel S2 unabhängig von dem dem rechten Auge R zugeordneten System mit dem Spiegel S1 um die Achse A schwenkbar sein.
Um ein Verdrehen der virtuellen Spiegelbilder bei einer Schwenkung der Spie gel S1 und S. um die Achse A zu vermeiden, wird zweckmässig die Bildbühne der beiden ein verschieden polarisiertes Bild projizierenden Projektoren um den gleichen Winkel gedreht.
Der Ausgleich des Schielwinkels durch den Spiegel S1 oder S, erfolgt zweckmässig wie bei den vorange gangenen Ausführungsbeispielen.