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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zum Auffinden der Pupillenmitte
des menschlichen Auges gemäß der Gattung
der Patentansprüche.
Sie dient der Gewinnung von Daten für die richtige Positionierung
von Brillengläsern,
insbesondere Gleitsichtgläsern,
in einem Brillengestell zu den Augen eines Brillenträgers.
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Für ein optimales
Sehen mit einer Brille ist es notwendig, die Brillengläser so in
ein Brillengestell einzupassen, dass markante, meist gekennzeichnete Punkte
der Gläser
mit ausgezeichneten Punkten der Augen übereinstimmen. Zum Beispiel
ist es bei Gleitsichtbrillen üblich,
den so genannten Fern-Bezugspunkt eines Glases nach der geometrischen
Mitte der Pupille des betreffenden Auges bei in die Ferne gehendem
Blick auszurichten.
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Zum
Auffinden der Pupillenmitte sind verschiedene Geräte und Verfahren
bekannt. Eine Gruppe von Geräten
nutzt Videotechnik in Verbindung mit Computersteuerungen, wobei
die Augen und die Brille eines Brillenträgers bildmäßig erfasst werden. Das ist
mit relativ hohen, Aufwand und entsprechenden Kosten verbunden.
Ein anderes bekanntes Verfahren beruht darauf, dass die Lage der Pupille
eines Brillenträgers
durch eine zweite Person direkt von vorn durch das Brillenglas hindurch
beobachtet wird und eine entsprechende Markierung mittels eines
Farbstiftes auf dem Brillenglas vorgenommen wird. Diese Methode
ist einfach und wenig aufwändig.
Die Feststellung und Markierung des Pupillenmittelpunktes wird jedoch
durch subjektive Faktoren, wie unterschiedliche Parallaxenwirkungen
und freihändige
Markierungen ungünstig
beeinflusst.
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Die
Schrift
DE 691 21
191 T2 offenbart eine Linsen- bzw. Brillenglasmarkierungsvorrichtung
zum subjektiven Bestimmen von Beziehungen zwischen den Pupillen
eines Patienten und Stellen auf entsprechenden Multifokalbrillengläsern bestehend
aus einem Markierungsmittel und einem Ausrichtungsmittel, wobei
die Größe eines
Ziels so ausgelegt ist, dass eine Ausrichtung des Ziels auf der
Augenachse ermöglicht
wird, ohne die Binokularfusion zu verhindern.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine wenig aufwändige und
daher kostengünstige Anordnung
zum Auffinden der Pupillenmitte des menschlichen Auges zur Gewinnung
der Zentrierdaten für
das richtige Einsetzen von Brillengläsern in Brillengestelle zu
schaffen. Durch diese Anordnung soll die bekannte einfache Technologie
für das
Einpassen der Brillengläser
in die Brillenfassung weiter anwendbar sein, und sich die Anschaffung
spezieller Bearbeitungsmaschinen erübrigen.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs
gelöst.
Weitere Verbesserungen der Anordnung zum apparativen Auffinden der
Pupillenmitte des menschlichen Auges sind durch die Merkmale der
Unteransprüche
gegeben. Die optischen Elemente des Auges wirken wie Teile der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Die
Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine Seitenansicht zur
Erläuterung
einer erfindungsgemäßen Anordnung,
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2 einen Ausschnitt der Netzhaut des menschlichen
Auges in Ansicht,
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3 eine Seitenansicht der
erfindungsgemäßen Anordnung
am Kopf eines Probanten,
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4 eine Vorderansicht zu 3,
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5, 5a, 6 und 6a zwei Schemata zur Abbildung
der Zielmarke und der Blendenöffnung
auf der Netzhaut eines Auges,
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7 eine erfindungsgemäße Anordnung mit
einer besonderen Blendenform in perspektivischer Darstellung und
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8 eine zu 7 gehörende
Darstellung von Zielmarke und Blendenöffnungen auf der Netzhaut eines
menschlichen Auges.
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In 1 sind in einem Gehäuse (Indikator) 10 ein
Träger 11 für eine selbstleuchtende
oder beleuchtete Zielmarke, deren Mitte mit 12 bezeichnet ist,
und eine Blende 13 mit einer Öffnung 14 vorgesehen.
Die Mitte 12 der Zielmarke und die Mitte 23 der Blendenöffnung 14 legen
eine optische Achse O-O des Indikators fest. Ein Auge eines Probanden
ist mit 1 S bezeichnet und umfasst eine Pupille 16 sowie eine
Netzhaut 17 mit Fovea 18. Die optische Achse des
Auges ist mit P-P bezeichnet, seine vordere, dingseitige Hauptebene
mit 19 und der zu ihr gehörende äußere Brennpunkt mit 20.
Die Blendenöffnung 14 ist
wesentlich kleiner als die Pupille 16. Im Verlauf des Ausrichtvorganges
kommt es darauf an, die Verlängerungen
der optischen Achsen O-O und P-P zur Koinzidenz zu bringen.
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Der
Proband, als späterer
Träger
einer anzupassenden Brille, beobachtet die Zielmarke 12 durch die
Blendenöffnung 14,
wobei diese vor dem Auge 15 etwa im Bereich des äußeren Brennpunktes 20 angeordnet
ist. Die mit Licht erfüllte
kleine Blendenöffnung 14 erzeugt
von der Iris 16 des Auges 15, die in 1 als Eintrittspupille dargestellt
ist, unter Mitwirkung des Abbildungssystems des Auges 15,
das durch die Hauptebene 19 dargestellt ist, auf der Netzhaut 17 ein
aus 2 ersichtliches Schattenbild 21,
bei dem der Proband seine eigene Pupillenöffnung 22 als helle
kreisförmige
Fläche 22' innerhalb eines
dunklen Umfeldes 21 wahrnimmt. Es liegt hierbei eine sogenannte
entoptische Wahrnehmung vor.
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Bei
der Betrachtung der Zielmarke auf dem Träger 11 durch den Probanden
fixiert dieser ihre Mitte 12, wobei diese als Bild 12' am Ort der
Fovea 18 erscheint. Durch die im Verhältnis zu Pupille 22 kleine Blendenöffnung 14 ist
der Strahlengang stark abgeblendet, und die Abbildung erfolgt mit
großer
Schärfentiefe.
Dadurch wird die Zielmarke 12 auch bei Dingweiten von nur
wenigen Zentimetern scharf erkannt, wodurch eine geringe Baulänge der
erfindungsgemäßen Anordnung
möglich
ist. Gleichzeitig unterdrückt
diese Art der Abbildung die Wirkung von Fehlsichtigkeiten beim Probanden.
Durch entsprechende Positionierung des Indikators 10 vor
dem Auge 15, die der Proband selbst vornimmt, erreicht werden,
dass das entoptische Bild 16' des
Randes der Pupille 16 und das Bild 12' der Zielmarke
zentrisch zueinander liegen. In diesem Falle zeigt die Achse O-O
der Anordnung 10 direkt auf die geometrische Mitte 23 der
Pupillenöffnung 22 und
verkörpert die
gemäß aktueller
deutscher Norm definierte Fixierlinie des Auges. Die Anordnung 10 kann
deshalb auch als Pupillenindikator bezeichnet werden. Durch die
körperliche
Realisierung der Fixierlinie sind auch die Voraussetzungen für die mechanisierte
Markierung ihres Durchstoßpunktes
auf der Oberfläche
der Brillenscheibe (Brillenebene) gegeben.
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In
den 3 und 4 ist die erfindungsgemäße Anordnung
mit dem Indikator 10 mit der optischen Achse O-O vor einer
Brille 25 eines Probanden 26 mit einer Brillenebene 27 dargestellt.
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Mit
dem Indikator 10 ist eine Einrichtung 28 zur Markierung
eines Durchstoßpunktes 29 der
Indikatorachse O-O durch die Brillenebene 27 fest verbunden.
Die Markierung erfolgt, nachdem der Indikator 10 und die
Markiereinrichtung 28 gemeinsam vor dem Auge 15 so
positioniert wurden, dass – wie
zu 1 und 2 beschrieben – das entoptische
Bild 16' des
Pupillenrandes und das optische Bild 12' der Zielmarke zentrisch zueinander
liegen und damit Achse O-O auf die Mitte der Pupille 22 zeigt
(Abgleichsstellung).
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Zur
Durchführung
des Markiervorganges wird, wie bspw. in den 3 und 4 dargestellt,
ein kegelförmiger
Stempel 30 benutzt, der durch eine im Einzelnen nicht dargestellte
Mechanik nach dem Abgleichsvorgang mit der erforderlichen Genauigkeit
in die Achse O-O des Indikators 10 justiert wird. Danach wird
der Stempel 30 in Richtung der Brillenebene 27 axial
bewegt – wie
durch einen Pfeil 31 angedeutet – und hinterlässt bei
Berührung
der Oberfläche
einer Brillenscheibe 32 auf dieser einen Farbpunkt, der
mit dem Durchstoßpunkt 29 der
Achse O-O koinzidiert. Der Farbpunkt ist der Richtpunkt für das spätere Einschleifen
des verordneten Brillenglases.
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Die
gemeinsame Bewegung von Indikator 10 und Markierungseinrichtung 28 zum
Auffinden der Abgleichstellung erfolgt in zwei Koordinaten mit Hilfe von
Schlitten 33 und 34, und zwar mit dem Schlitten 33 in
horizontaler Richtung und mit dem Schlitten 34 in vertikaler
Richtung. Hierzu sind Indikator 10 und Markierungseinrichtung 28 an
einem gemeinsamen Träger 35 befestigt.
Die Bewegungsrichtungen der Schlitten sind durch Pfeile 33' und 34' angedeutet. Die
gesamte Anordnung 10, 33, 34, 35 ist
mit dem Schlitten 33 entlang einer Schiene 36 in
Richtung des Pfeiles 33' verstellbar
und durch die Verbindungsstücke 361, 362 lösbar mit
der Brille 25 verbunden. Die Indikatorachse O-O ist bei
der Bewegung der Anordnung 10, 33, 34, 35 immer
senkrecht zur Brillenebene 27 gerichtet.
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Für die Durchführung der
Vorgänge
des Findens der Pupillenmitte und der Markierung ist es möglich, die
Anordnung 10, 33, 34, 35 nacheinander vor
beiden Augen des Probanden 26 anzuwenden, wobei eine Verschiebung
des Schlittens 33 entlang der an den Verbindungsstücken 361 und 362 befindlichen
Schiene 36 zwischen den Abgleichstellungen für die Augen
erforderlich ist, oder jedem Auge gleichzeitig eine derartige Anordnung 10, 33, 34, 35 zuzuordnen.
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Bei
der Verwendung nur einer Blendenöffnung 14 kann
die Genauigkeit der Anzeige das Pupillenmittelpunktes 23 (1) und damit das Finden der
Abgleichstellung beeinträchtigt
werden, wie an Hand der 5, 5a, 6, 6a zu
beschreiben ist. Dabei zeigen die 5a und 6a jeweils die in den 5 und 6 angezeigten Ansichten B und C.
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Bei
der Durchführung
der Zentrierung von Zielmarkenbild 12' und entoptischen Bild 16' des Randes
der Pupille 16 muß der
Proband 26 die Größe des Abstandes
zwischen dem Zielmarkenbild 12' und dem Pupillenrandbild 16' an verschiedenen
Stellen des Gesichtsfeldes (Pupillenbildes 22') bewerten, um
danach durch seitliche Verschiebung des Indikators 10 die
Zentrierung vorzunehmen. In den 5 und 5a ist ein ideales Ergebnis
der Abstimmung dargestellt, bei dem das Markenbild 12' und der Pupillenrand 16' zentrisch zueinander
eingestellt sind. Im praktischen Fall der 6 und 6a wird
jedoch bei der Bewertung der genannten Abstände die Aufinerksamkeit des
Probanden auf Elemente außerhalb
der normalerweise als Orientierung für die Blickrichtung dienenden
Mitte 12 bzw. ihres Bildes 12' gelenkt. Demzufolge wird auch
das Auge 15 seinen Blick dorthin richten; d. h. es vollführt eine
unwillkürliche
Drehbewegung, im Beispiel nach unten, und fixiert jetzt nicht mehr
die Mitte 12 der Zielmarke, sondern ein anderes Gebiet
des Gesichtsfeldes, im Beispiel den Punkt 37, der nach 37' abgebildet
wird. Dadurch kann die Zentrierung des Bildes 12' der Markenmitte
und des entoptischen Bildes 16' des Pupillenrandes nicht mehr
exakt erfolgen, insbesondere da vom Auge 15 unwillkürlich wechselnd
andere Areale zwischen der Marke und dem Pupillenrand angeblickt
werden. Es entsteht so eine gewisse Streuung der durch den Indikator 10 angezeigten
Orte für
die Pupillenmitte.
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Unter
Bezugnahme auf 7 wird
nunmehr dargestellt, wie die noch störende Streuung gemäß den 6 und 6a vermeidbar ist.
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Ein
Indikator 10 weist hierzu als Zielmarke ein Fadenkreuz 38 und
als Blende vier Öffnungen 391, 392, 393, 394 auf,
die in den Ecken eines Quadrats 40, rotationssymmetrisch
zur optischen Achse O-O und nahe beieinander liegen. Der Durchmesser der Öffnungen 391 ... 394 ist
wesentlich kleiner als der Durchmesser der Pupille 22 (1) und beträgt weniger
als 1 mm. Die Seitenlinien des Quadrats 40 sind paarweise
parallel zu den Balken des Fadenkreuzes 38 gerichtet. Das
Quadrat 40 hat einen Umkreis, der kleiner als der durchschnittliche
Pupillendurchmesser ist.
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Der
sich einem in Richtung A blickenden Probanden bei Verwendung der
Anordnung gemäß 7 bietende Seheindruck ist
als Beispiel in 8 dargestellt.
Der an die Gestalt einer Blüte
erinnernde Teil der Überlagerungsfigur 41 entsteht
aus der Überlagerung
der vier entoptischen Bilder 161', 162', 163', 164' der Pupille 16 auf der
Netzhaut 17 infolge der vier als einzelne Lichtquellen
wirkenden Blendenöffnungen 391, 392, 393, 394.
Die kreuzförmigen
Bestandteile 381, 382, 383, 384 der Überlagerungsfigur 41 entstehen
durch die Überlagerung
von vier Abbildungen der Marke 38, wobei die jeweiligen
Abbildungstrahlengänge
durch die einzelnen Blendenöffnungen 391 ... 394 verlaufen.
Je nach der seitliche Lage des Indikators 10 zum Auge sind die genannten Teilfiguren
mehr oder weniger zueinander versetzt. Durch seitliche Verschiebung
des Indikators 10 mit Hilfe der o. g. Schlitten 33, 34 gegenüber dem
Auge können
die Teilfiguren so verlagert werden, dass das Gesamtbild 41 völlig symmetrisch
ist, wie 8 erkennen
lässt.
In diesem Falle stimmt die Indikatorachse O-O, die durch die Mitte
der Zielmarke 38 und den Mittelpunkt des von den Blendenöffnungen 391, 392, 393, 394 gebildetenten
Quadrates 40 verläuft,
mit der Fixierlinie P-P des Auges 15 überein und zeigt zur Pupillenmitte 23.
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Mit
einem derart ausgestatteten Indikator lässt sich ein hohe Reproduzierbarkeit
der einzelnen Einstellungen und der Anzeigegenauigkeit erreichen. Unwillkürliche Augenbewegungen
während
des Abstimmungsvorganges wirken sich nicht schädlich aus. Der Abgleich zur
Herstellung der erforderlichen Symmetrie des aus den in 8 angegebenen Teilfiguren
bestehenden Gesamtbildes 41 wird zunächst grob nach dem Gesamteindruck
mit Orientierung auf den Mittenbereich 411 begonnen. Zur
Feineinstellung in horizontaler und vertikaler Richtung werden durch
den Probanden die in 8 mit 381, 382, 383, 384 gekennzeichneten
Flächenbereiche
herangezogen. Die in diesen Arealen verlaufenden senkrechten bzw.
waagerechten Balken der erkennbaren Kreuzfigur sind in Koinzidenz
mit den Schnittpunkten entsprechender Randkreise der entoptischen
Pupillenbilder 161, 162, 163, 164 zu
bringen. Dabei bestehen folgende Zuordnungen:
- 1.
Für die
Einstellung in horizontaler Richtung: Vertikaler Kreuzbalken 381, 383 und
Schnittpunkte der Kreise 161, 162 sowie der Kreise 163, 164.
- 2. Für
die Einstellung in vertikaler Richtung: Horizontaler Kreuzbalken 382, 384 und
Schnittpunkte der Kreise 161, 164 sowie der Kreise 162, 163.
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Der
Feinabgleich gestaltet sich folgendermaßen:
Wenn z. B. bei der
Einstellbewegung des Indikators 15 in horizontaler Richtung
die Aufinerksamkeit des Probanden 26 (3) auf das Gebiet 381 gerichtet wird,
welches im Seheindruck oben erscheint, schwenkt auch sein Auge unwillkürlich nach
oben. Somit verlagert sich die Pupille des Auges körperlich nach
oben. Da die als Lichtquellen wirkenden Blendenöffnungen 391 ... 394 bezüglich der
Augenbewegung fest stehen, sind alle durch diese Blendenöffnungen
erzeugten Projektionskreise 161 ... 164 der Pupille 22 auf
der Netzhaut 17 längs
der Vertikalen nach oben gerückt
(im Seheindruck erscheinen die Projektionskreise nach unten abgewandert).
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Unabhängig von
diesen Vorgängen
kann durch Querverschieben des Indikators 10 in der Horizontalen
die Abgleichbewegung in dieser Richtung vorgenommen und dabei die
oben beschriebene Zuordnung sinngemäß hergestellt werden. Durch
die erfolgte Augendrehung in vertikaler Richtung haben sich dabei
die Teilfiguren lediglich vertikal verschoben. Das führt zwar
zu einer vertikalen Streckenverkürzung;
die horizontale Symmetrie wird jedoch dadurch nicht gestört.
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Die
unwillkürlichen
Augenbewegungen finden zwar statt, sind aber für den Vorgang der Einstellung
unschädlich.
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Analoges
gilt für
die Betrachtung des Gebietes 383 bei Einstellung in horiontaler
Richtung bzw. für
die Gebiete 382 und 384 bei Einstellung in jeweils vertikaler
Richtung.
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Alle
in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.
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- 10
- Gehäuse, Indikator
- 11
- Träger
- 12
- Mitte
der Zielmarke
- 12'
- optisches
Bild der Zielmarke
- 13
- Blende
- 14,
391, 392, 393, 394
- Öffnungen
- 15
- Auge
- 16
- Pupille
- 16'
- entoptisches
Bild der Pupille
- 17
- Netzhaut
- 18,
24
- Fovea
- 19
- Hauptebene
- 20
- Brennpunkt
- 21
- Schattenbild
- 22
- Pupillenöffnung
- 22'
- kreisförmige Fläche (Bild der
-
- Pupillenöffnung
- 23
- geometrische
Mitte
- 25
- Brille,
Gestell
- 26
- Proband
- 27
- Brillenebene
- 28
- Markiereinrichtung
- 29
- Durchstoßpunkt
- 30
- Stempel
- 31
- Pfeil
- 32
- Brillenscheibe
- 33,
34
- Schlitten
- 35
- Träger
- 36
- Schiene
- 37
- Punkt
- 37'
- Bild
des Punktes 37
- 38
- Fadenkreuz
- 40
- Quadrat
- 41
- Gesamtbild
- 161,
162, 163, 164
- Pupillenbilder
- 361,
362
- Verbindungsstücke
- 381,
382, 383, 384
- Kreuzbalken
- 411
- Mittenbereich
- A
- Blickrichtung
- B,
C
- Seitenansichten
- O-O,
P-P
- optische
Achsen