DE1828862U

DE1828862U - PUPIL DISTANCE METER.

Info

Publication number: DE1828862U
Application number: DE1959Z0006150
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1959-08-11
Filing date: 1959-08-11
Publication date: 1961-03-30

Description

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.CARL ZEISS IN HEIDENHEIM a. d. BEENZ pupil distance meter The invention relates to a pupil rangefinder that works in a simple and reliable manner both the absolute distance between the pupil centers and the distances it is allowed to measure the same from the bridge of the nose of the person in need of glasses.

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.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 On the other hand, the examiner's eyes are blindfolded: As far as the examinee is concerned, one would like to forego the use of medication for such measurements, with which a immobilization of the constantly moving pupils can be enforced were. Without such a measure, however, the measured values are uncertain if the Pupil images are set in relation to a device's own measurement mark.

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.Furthermore, the fact that the two Pupil joint level has a different distance from the bridge of the nose generally the setting of the device relative to the pupil plane, as a point of contact between the device and the device under test, the bridge of the nose is to be assumed. In the end it depends crucially on the absolute Distance between the two To measure pupil centers from each other with high accuracy, because of this the possible Convergence or divergence position of the eye axes when wearing the to be adjusted Glasses depends. If this distance is measured incorrectly, it can happen that the spectacle wearer is induced to such a convergence or divergence, which can cause serious visual disturbances. Usually, however, the distance is 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 thus made up of two individual measurements together, so that errors made here may add up.

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.Finally, care must be taken to ensure that the test specimen with as possible parallel eye axes looking into the device and not, which is mostly not for him becomes conscious, is made 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 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.Measurement errors on the part of the observer can be due to incorrect accommodation of his eye or due to incorrect focusing of the eyepiece. This occurs especially when the imaging light bundle is before the image is generated do not cover completely in their entirety.

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.The pupil distance meter according to the invention is a monocular coincidence measuring device, in which by a measurable relative displacement of optical elements the two pupil images be brought to coincidence. The device according to the invention has two with each other the same imaging systems (lenses) with which real intermediate images of the targeted Pupils of the test object are generated, two measurable together and perpendicular to each other Beam-displacing elements that can be displaced to the axis beam direction and a die Beam paths of both systems physically unifying system of reflecting surfaces on.

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.Composed of reflective surfaces, physically combining rays Systems, in particular in the form of composite prisms, are known per se. them What they all have in common is a partially transparent reflective layer through which a Part of one ray passes through, and at which part of the other ray passes into Direction of the first beam passing through is deflected. These systems are in generally designed so that the two partial beam paths until they merge have the same optical path lengths on the partially transparent reflection surface. In the further Behind their union, the two bundles of light completely overlap, so that no measurement errors due to incorrect accommodation of the observer's eye or incorrect Focusing of the eyepiece can arise.

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.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 themselves 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 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.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 beam combining system subordinate. The intermediate image (coincidence image) generated by the lenses becomes The two observed through an eyepiece can be measured together and perpendicular to each other Beam-displacing elements which can be displaced in relation to the axial direction of the beam are expediently made in two optical lenses with weak refractive power arranged upstream of the beam combination system, which, for example, by means of a slide jointly and independently of it of a rack and pinion gear are mutually displaceable, by them, if even to a small extent, the parallelism of the emerging beam is disturbed. This can be avoided by the fact that the ray-displacing lenses and them lens parts arranged upstream on the object side so on top of one another Voted are that the main rays emerging from the ray-displacing lenses on the image side are directed at least approximately parallel. In this sense one can use the object-side Set up lens parts in such a way that they generate a weakly divergent beam path, which again through the collecting effect of positive radiation-displacing lenses is done in parallel. Conversely, the lens parts on the object side can be set up in such a way that that they produce a weakly convergent beam path. In this case choose one for the radiation-displacing elements weakly diverging lenses, which are dimensioned in this way are that the beams leaving them run parallel in themselves.

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.It is essential that the beam offset takes place in the focal plane of the objective parts on the object side. Then, as a result of the telecentric beam path on the object side, the relative displacement of the image-defying lenses is an exact measure of the distance between the pupil centers, regardless of the distance between the plane common to the vertices of the eye and the two lenses. The structure and the mode of operation of the pupil distance meter according to the invention are explained in more detail below using a schematically illustrated embodiment. The pupil centers of the two eyes of the test object are denoted by P1 and P2. The lines and p indicate the range of variation of the interpupillary distances normally to be taken into account from an axis of symmetry, which is indicated in the drawing as a dash-dotted line. The absolute distance between P1 and P2 is denoted by S, while with s the Distance of the patient's right eye and that of the left eye with s2 from the line of symmetry. If the patient's head is held correctly in relation to the device combined by the housing G, the axis of symmetry generally coincides with the bridge of the patient's nose. The object-side parts 01, 02 of the objectives are approximately at a distance of the focal length f from the pupil centers P1 Pp.

Diese worden näherungsweise im Unendlichen abgebildet, und die die Objektivteile 01 und O ? verlassenden Strahlenbündel sind nahezu parallel.These were depicted approximately in infinity, and those Lens parts 01 and O? exiting rays are nearly parallel.

Im bildseitigen Abstand dieser Brennweite befinden sich die beiden strahlenversetzenden Linsen A1 und A2 schwacher Brechkraft.The two are at the image-side distance of this focal length beam-displacing lenses A1 and A2 with weak refractive power.

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.01 and A1, or O2 and A2 are in this case one on top of the other matched that the beam-displacing lenses A1 and A2 leaving Lichtbüochel are parallel in themselves. The two parallel partial beam paths are through the prism system Pr1 Pr2 united. This prism combination contains a partially transparent reflective layer Z, which allows a part of the left beam to pass through undeflected, while a part of the right beam is reflected on it in the direction of the beam passing through. The combined bundles of rays emerging in parallel are combined in the image plane Q by the objective part O3 on the image side. The real image produced there is observed through the eyepiece OK, which contains a field lens 04.

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.The image shifting lenses A1 and A2 are about one pinion R and two coupled with 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 of the device can be moved.

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.The measurement with the device is carried out as follows: the device and the patient to be examined are fixed against each other in such a way 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 prism Pr3 and the mirrors SP1 and SP2 in the partial beam paths be reflected.

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.First, the eyepiece Ok is found in the image plane Q. or brand shown. The image appearing in the eyepiece will generally be do not initially 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 pupillary 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 subject. lie, 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 to the Measuring drum T can be arranged, the pair of lenses Aly A2 is moved together, until the coincidence image coincides with a line cross appearing in the field of view. 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, s1 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 an example. The reflective surfaces of prisms can also be seen through mirrors and the semi-transparent ones Replace the intermediate layer with a partially mirrored glass plate. Likewise, the Beam displacement means are formed by pivotable mirrors. It should then a corresponding pivoting of the mirror surfaces is brought about by the measuring drum T will. However, such an arrangement makes fairly high demands on the Accuracy of the device design, so that one generally has lenses with a weak refractive power will prefer

Claims

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1. Pupil distance meter with means for generating a through an eyepiece to be observed real intermediate image, thereby

characterized that between the test object and the observer's eye two identical imaging systems (lenses), two measurable jointly and mutually mutually displaceable beam-displacing elements perpendicular to the axis beam and a "physically" unifying system of reflecting surfaces are arranged.

2. pupil distance meter according to claim 1, characterized in that that the two imaging systems are designed in two parts and are arranged in such a way that that the pupils (P .., P2) of the test object are at least approximately in the common the object-side focal plane of the object-side system parts (O1, O2) are located,

3. Pupillary distance meter according to claim 1 and 2, characterized in that the two beam-displacing Elements in two optical elements arranged upstream of the beam combining system (Pr, Tr2) Lenses (A A2) consist of weak refractive power, which are at least approximately in the Common focal plane of the two object-side lens parts arranged and common and are arranged to be displaceable relative to one another independently thereof.

4. pupil distance meter according to claim 1 to 3, characterized in that that the two beam-displacing optical lenses (A1, A2) and their object side upstream lens parts (01, 02) are coordinated so that the out at least the bundles of light emerging from the beam-displacing lenses on the image side 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 reflective prisms (Pr-Pr2), which are sized are that the optical path lengths of the two on the partially transparent reflective layer the partial beams to be combined are the same.