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Hilfsgerät zur Prüfung des binokularräumlichen Sehens (Stereopsis
Die Neuerung geht von einer Anordnung zur Prüfung des binokular-räumlichen Sehens
aus, bei der mit Hilfe von Testobjekten, die auf zwei frontparallele Ebenen wahlweise
veränderlichen Abstandes verteilt sind, die Tiefensehschärfe des Prüflings festgestellt
wird, und schafft ein Hilfsgerät zur betrieblich einfachen Darbietung dieser Testobjekte.
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Die Tiefensehschärfe wird hierbei durch den kleinsten Tiefenabstand
oder sogenannten Schwellenabstand der beiden objektbesetzten Ebenen definiert, bei
dem die gleichzeitig betrachteten Objektgruppen gerade noch als räumlich versetzt
erscheinen. Auf das Prüflingsaugenpaar andererseits bezogen, ist die Tiefensehschärfe
durch das Winkelmass der kleinsten Querdisparation bestimmt, das noch einen Tiefeneindruck
hervorruft. Dieser individuelle Schwellenwinkel bestimmt zusammen mit der Beobachtungsentfernung
den kleinsten Tiefenabstand, bei dem zwei räumlich versetzte Objekte noch tiefenverschieden
gesehen werden. Der hier und an anderen Stellen verwendete Ausdruck"räumliche Versetzung"bezieht
sich dabei auf die Beobachtungsachse und nicht auf die Objektanordnung in ein und
derselben frontparallelen Ebene.
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Erfahrungsgemäss liegt bei binokular Sehtüchtigen der Schwellenwinkel
zwischen
5 und 10 Bogensekunden, woraus sich für eine Beobachtungsentfernung von 5 m ein
Schwellenabstand von-1 bis-2 cm errechnet.
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Da das binokular-räumliche Sehen im heutigen Leben vor allem für
Verkehrsteilnehmer eine unter Umständen lebenswichtige Bedeutung besitzt, besteht
ein Interesse an der Schaffung einfacher und zuverlässiger Messanordnungen für diese
Seheigenschaft. Die Neuerung gibt eine brauchbare Lösung hierfür.
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Es gibt bereits einige Anordnungen und Verfahren zur Prüfung der
Tiefensehsohärfe.
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Ein erstes, bekanntes Verfahren besteht darin, dass dem Beobachter
zunächst drei in einer gemeinsamen, frontparallelen Ebene lotrecht angeordnete Stäbe
oder Fäden dargeboten werden und danach der mittlere Stab aus der Ebene soweit nach
vorn oder hinten verlagert wird, bis der Prüfling diese räumliche Versetzung wahrnimmt.
Diese Tiefenversetzung wird anschliessend ausgemessen und ergibt den vorerwähnten
Schwellenabstand, aus dem sich durch bekannte Formeln oder an Hand von Tabellen
der Schwellenwinkel ermitteln lässt.
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Ein anderes bekanntes Verfahren benutzt ebenfalls drei stabförmige,
zueinander parallele Objekte, von denen die beiden äusseren Objekte in einer frontparallelen
Ebene und das mittlere Objekt um einen vorgegebenen Betrag räumlich davor oder dahinter
angeordnet ist. Dieses System ist um die Beobachtungsachse drehbar gelagert, so
dass die Querdisparation zwischen äusseren Stäben und innerem Stab von einem
Höchstwert
bei senkrechter bis auf Null bei waagerechter Stellung veränderbar ist. Die Tiefensehschärfe
lässt sich aus dem kleinsten Stabneigungswinkel gegenüber der Waagerechten errechnen,
bei dem vom Prüfling noch ein Tiefenunterschied zwischen den Aussenstäben und dem
Innenstab empfunden wird.
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Schliesslich hat man bereits vor oder hinter einem waagerecht ausgedehnten
Faden oder einer Fixiermarke in gemessenen Abständen Kugeln herunterfallen und den
Prüfling angeben lassen, ob sich die jeweilige Kugel vor oder hinter dem Bezugsobjekt
vorbeibewegte.
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Alle drei bekannten Prüfverfahren leiden an der Unvollkommenheit
unsicherer Prüfergebnisse, weil die reellen Testobjekte insbesondere binokular sehuntüchtige
Prüflinge dazu verführen, die ihnen zur Gewohnheit gewordene Ausnutzung monokular
beobachteter Unterschiede an den Objekten, wie Lichtverteilung auf der Oberfläche,
Parallaxe gegenüber dem Umfeld usw., für die Schaffung des Tiefeneindrucks auch
bei der Prüfung vorzunehmen. Diese Gefahr der Ergebnisverfälschung durch monokulare
Erscheinungen ist umso grösser, je kleiner der seitliche Objektabstand gewählt wird,
was im Hinblick auf gleichzeitige Abbildung aller Objekte in den Netzhautgruben
anzustreben ist. Das zweite Prüfverfahren verführt auch deshalb zu eingebildeten
Raumempfindungen, weil dem Prüfling der tatsächliche Tiefenabstand der Objekte bewusst
ist. Die dritte Prüfmöglichkeit schliesslich ist mit dem schwerwiegenden Mangel
der zwangsläufig sehr kurzen Darbietungszeit der herabfallenden Testobjekte behaftet.
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Es gibt fernerhin Anordnungen zur Prüfung des binokularräumlichen
Sehens, bei denen als Testobjekte Raumbildpaare mit Bilddetails verschiedener Querdisparation
verwendet werden. Diese Testobjekte werden entweder in stereoskopisehen oder haploskopischen
Geräten betrachtet oder nach den bekannten Verfahren der Anaglyphen-oder Polarisationstrennung
binokular getrennt im freien Raum dargeboten. Die Tiefensehschärfe wird dabei ebenfalls
auf Grund von Aussagen des Prüflings über die scheinbaren räumlichen Beziehungen
zwischen den Bilddetails beurteilt. Diese mit Raumbild-Testobjekten arbeitenden
Verfahren sind ebenfalls unvollkommen. Bei Verwendung von Stereoskopen oder Haploskopen
wird der binokulare Sehakt erfahrungsgemäss durch die Unnatürlichkeit der Instrumentbeobachtung
unkontrollierbar beeinflusst. Ausserdem hängt die Aussagegenauigkeit auch davon
ab, ob es überhaupt gelingt, dem Prüfling durch zeitraubende Belehrung die erforderlichen
Feinheiten der Bilddetailsauswertung beizubringen. Die mit Anaglyphen-oder Polarisationstrennung
arbeitenden Verfahren andererseits haben mit der Schwierigkeit zu kämpfen, dass
im Hinblick auf die oben erwähnte Winzigkeit des Querdisparations-Schwellenwinkels
von nur 5 bis 10 Bogensekunden die Stereobildpaare und ihre Darbietung äusserst
genau sein müssen.
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Diesen praktischen Schwierigkeiten ist auch der bekannte, sogenannte
Stereotest unterworfen, bei dem mit einem binokular sichtbaren Fixierpunkt und einem
Raumbildpaar gearbeitet wird, dessen Querdisparation gegenüber den
Fixierpunkt
von beliebigem hohen Wert stufenlos bis auf Null verringert werden kann. Hierbei
müssen beispielsweise bei einem Beobachtungsabstand von 5 m die Objektpaare mit
einer Toleranz von nur 0,05 mm zueinander einstellbar sein, um 5 Bogensekunden-Unterschiede
zwischen den Schwellenwinkeln verschiedener Prüflinge feststellen zu können. Dies
erfordert eine höchst präzise Apparatur.
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Gemäss einem früheren Vorschlag der Schutzrechtsinhaberin werden
die Unvollkommenheiten der bisher bekannten Stereopsis-Prüfverfahren und-anordnungen
durch eine Anordnung beseitigt, durch die dem Prüfling in der einen Ebene eine reelle
Testobjektdarbietung und in der anderen Ebene eine solche in Raumbildform sichtbar
gemacht wird, wobei vorzugsweise die reelle Testobjektdarbietung der durch die Raumbilddarbietung
gegebenen Bezugsebene gegenüber meßbar tiefenverschieblich und'die Raumbilddarstellung
auf verschiedene Bezugsebenen eingestellt wird. Diese Anordnung
| da |
| weist dabei ein Hilfsgerät auf, Zumindest ein reelles Test- |
objekt, einen Halter für dasselbe, eine Führung für den Halter, Mittel zur messbaren
Fernverstellung von Halter nebst Testobjekt (en) längs der Führung und Lageneinstell-
| mittel für die. a e |
| mittel für die Führungdas Testobjekt (oder die Test- |
objekte) in Bezug auf das Raumbild längs der Beobachtungebene hin-und herverlagern
zu können, wobei die Lageneinstellmittel für die Führung aus einer raumfesten Halterung
bestehen und die Führungshalterung an einem Stereobildgerät insbesondere abnehmbar
befestigt sein können. Dieses Hilfsgerät kann als Ständer-, als Anbau-oder als Wandgerät
ausgestaltet
und mit elektrischen, pneumatischem oder hydraulischem Verstellmotor oder bei einfachster
Ausführung mit einem Schnurzug als Verstellmittel versehen sein.
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Die vorstehende Neuerung stellt eine verbesserte Abwandlung dieses
älteren Vorschlages dar und besteht demgemäss aus einem Hilfsgerät zur Prüfung des
binokular-räumlichen Sehens (Stereopsis) mit Hilfe von Testobjekten, die auf zwei
frontparallele Ebenen wahlweise veränderlichen Abstandes verteilt sind, und kennzeichnet
sich in erster
| -5-''-f-- |
| Linie dadurch, daß die tiefenyerlagerbaren Testobjekte an |
einem Träger gehaltert sind, der längenveränderliche Elemente in Form eines Scherenarm-Gelenksystems-aufweist.
Eine solche Anordnung besitzt den hauptsächlichen, betrieblichen Vorteil, daß die
für die Untersuchungsdurchführung erforderlichen Verlagerungen der Testobjekte,
selbst wenn sie ganz kleinen Ausmaßes'sind, mit vergleichsweise einfaleicht-bedienbaren
chen und entsprechendeyMitteln, nämlich durch an sich bekannte Längenänderung des
Scherenarmsystems mittels Änderung des Armkreuzungswinkels, bewirkt werden können.
Hierfür gibt es aber einfache Verstellmittel, beispielsweise einen Spindeltrieb,
an dem die freien Enden der beiden Endarme des Systems angeschlossen sind. Durch
geeignete Wahl der Spindelganghöhe läßt sich dabei die erwünschte Getriebeübersetzung
erzielen. Die Spindel selbst wird vorzugsweise durch einen Umkehr-Elektromotor nebst
gegebenenfalls zugeordnetem Untersetzungsvorgelege betätigt. Es ist natürlich möglich,
die Spindelbewegung durch Handkraft, z. Bo Kurbel oder
Kettenzug,
zu bewirken, doch verdient motorischer Antrieb den Vorzug da er die Fernbedienung
erleichtert. In dieser Beziehung ist zu bedenken, daß Stereopsis-Untersuchungen
im allgemeinen mit Hilfe eines Raumbilddarbietungsgerätes durchgeführt werden, das
in bei optometrischen Untersuchungen schlechthin üblicher Weise entweder einen Eigenabstand
von 5 m vom Prüflingssitzplatz besitzt oder bei Verwendung eines Spiegels etwa hinter
dem Prüfling angeordnet ist und in beiden Fällen so unauffällig bedienbar sein muß,
daß die Aufmerksamkeit des Prüflings nicht abgelenkt ist. Daher wird im Sinne einer
bevorzugten Ausführungsform der Neuerung das Hilfsgerät als im wesentlichen geschlossene
Baueinheit von Kastenform ausgebildet, bei der alle Betriebselemente im Innern eines
Gehäuses untergebracht sind und der lagenveränderliche Träger für die Testobjekte
aus der Gehäusevorderwand herauszuwandern vermag. hierdurch ergibt sich eine leichte
Aufstellung oder Aufhängung des neuerungsgemäßen Hilfsgerätes. Zu diesem Zweck wird
man am Gehäuse geeignete Befestigungsmittel, z. B. Aufhängeösen, Haftsauger an Rückwand
und Boden oder dergleichen, #########. vorsehen.
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Da ein einzelnes Scherenarmgelenksystem nur bei seitlicher Führung
seiner Mittelzapfen ausreichend verwindungsfest, eine solche Führung aber im vorliegenden
Fall aus mehreren Gründen unzweckmäßig wäre, wird das neuerungsgemäße Hilfsgerät
vorzugsweise mit mindestens einem Doppelsystem aus zwei zueinander parallelen Scherenarmgelenksystemen
ausgerüstet, deren korrespondierende Gelenkzapfen je durch einen Querstab verbunden
sind, wodurch ein statisch stabiles Netzwerk entsteht.
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Aus Gründen gesicherter Aufbewahrung bei Nichtgebrauch werden die
Testobjekte an dem Querstab, der die vordersten, freien Armenden des Gelenksystems
verbindet, vorzugsweise entweder lösbar oder derart schwenkbar gehaltert, daß sie
aus einer z, B. hängenden Gebrauchsstellung in eine z. Bs hochgeklappte Ruhestellung
bei nichtbenutztem Gerät verlagert werden können.
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Bei denjenigen Ausführungsformen des im älteren Schutzrecht geschützten
Gerätegrundtyp, bei dem das dem einen Auge zugeordnete Testobjekt unabhängig von
dem des anderen Auges tiefenmäßg verlagerbar sein soll, wird ersichtlicherweise
jedem der beiden Testobjekte ein eigener längenveränderlicher Träger gemäß vorliegender
Neuerung zugeordnet.
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Die größtmögliche Auszugslänge bei größtmöglicher statischer Stabilität
ist dann gegeben, wenn bei senkrecht stehender Systemebene sich gerätefester, innerer
und testobjekttragender, äußerer Gelenkarm unten und am Verstellglied, z. B. stein
Spindef, sitzender, innerer Gelenkarm oben befinden und die unteren Gelenkzapfen,
soweit sie je nach Auszugslänge innerhalb des Gehäuses verbleiben, auf oder in seitlichen
Führungen laufen. Eine weitere Erhöhung der Konstruktionssteifigkeit wird vorzugsweise
dadurch geschaffen, daß der Maßstab, der für Stereopsis-Kessungen benötigt wird,
in einer Langführung im Gehäuse gehaltert wird und dadurch als Stütze für den aus
dem Gehäuse herausragenden Gelenksystemteil dient.
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In den beigefügten Zeichnungen ist eine erprobte und daher bevorzugte
Ausführungsform der Neuerung näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 eine Vorderansicht des Hilfsgerätes mit den Merkmalen
der Neuerung und Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Innenaufbau des Gerätes gemäß
Fig. 1 ohne abdeckende Seitenwand.
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In einem beispielsweise aus Blechformteile bestehenden Gehäuse 1 ist
der Träger 2 für zwei z. B. als schmale Blechstreifen ausgebildetem Testobjekte
31, 32 untergebracht.
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Dieser Träger besteht aus zwei Scherenarmgelenksystemen 21 und 22,
die parallel zueinander angeordnet und zwischen je zwei korrespondierenden Drehzapfen
23,24 durch eine, Querstange 25 miteinander verbunden sind. Die freien Enden der
unteren, inneren Gelenkarme 26 sind an einer gehäusefesten Konsole 11 befestigt,
die gleichzeitig das Fußlager einer lotrecht stehenden Spindel 4 umschließt. Diese
Spindel 4 ragt mit ihrem verlängerten Schaft 41 durch ein Kopflager in einer oberen,
gehäusefesten Konsole 12 hindurch und trägt am Schaftende ein Schneckenrad 42, das
über ein Kupplungsgetriebe 43 betrieblich an den gehäusefest angeordneten Antriebsmotor
44 angeschlossen ist. Die oberen, inneren Gelenkarme 27 sind an einer Querstrebe
45 befestigt, die auf die Spindel 4 aufgeschraubt ist und mittels gabelförmiger
Fortsätze 46 eine zur Spindel parallele, gehäusefeste Führungsstange 47 umfaßt.
Diese Querstrebe 45 stellt alsc funktionsmäßig den Stein eines Spindeltriebs dar
und wandert je nach dem Drehsinn der Spindel 4 auf ihr auf und ab. In ihrer zeichnerisch
dargestellten, obersten Stellung ist der Spreizwinkel der Scherenarm-Gelenksysteme
21222 am größten und dadurch die Auszugslänge des Systems die kleinstmögliche.
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Dieser Steinstellung wird die Nichtgebrauchslage des Gerätes zugeordnet
und dementsprechend die Gehäusetiefe derart bemessen, daß sich das Gelenksystem
völlig in seinem Inneren befindet, wie dies Fig. 2 zeigt. Ein vom Stein betätigter
Endschalter 48 setzt den Antriebsmotor 44 bei Erreichen dieser Gerätestellung still.
Sobald der Motor beispielsweise über Fernkabel 49 gegenläufig angelassen wird, wandert
der Stein 45 auf der Spindel 4 herab, verkleinert dadurch zunehmend den Spreizwinkel
der Scherenarm-Gelenksysteme 21, 22 und läßt deren untere, äußere die Testobjekte
31 ? 32 tragende Gelenkarme 28 aus dem Gehäuse herauswandern, wobei die ebenfalls
an der zugehörigem, vordersten Querstange 25 v befestigte Meßstange 29 in ihrer
gerätefesten Führung 13 mitwandert und aus der Verlagerung ihrer Skala gegenüber
einer gerätefesten Nullmarke 30 den tiefenmäßigen Abstand der Testobjekte gegenüber
dieser Bezugsmarke festkllen läßt. In der äußersten Auszugsstellung unterbricht
der Stein 45 über einen unteren Endschalter 48 den Motorstromkreis.
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Diese Bezugsmarke steht wiederum in einer vorgegebenen oder gegebenenfalls
meßbar einstellbaren Tiefenabstandsbeziehung zu dem Raumbild R, das für den Prüfling
mittels üblicher Verfahren und Hilfsmittel, aus binokular querdisparat dargebotenen
Einzelobjekten erzeugt wird. Das neuere Hilfsgerät kann zu diesem Zweck in seinen
baulichen Ausmaßen und insbesondere bezüglich Halterung und Ausgestaltung der Testobjekte
so ausgestaltet sein, daß es als Anbauaggregat an ein handelsübliches Gerät zur
stereoskopischen Darbietung von Sehobjekten, beispielsweise der durch die deutsche
Patentschrift 1 038 234
der Schutzrechtsinhaberin bekanntgewordenen
Form, angefügt werden kann. Vorsorglich ist es an der Gehäusewand mit einem ösenbesetzten
Aufhängelappen 12 versehen Ersichtlicherweise ist das grundsätzliche Konstruktionsprinzip
der Neuerung in vielfacher Art verkörperbar, und daher stellt die zeichnerisch dargestellte
Ausführungsform nur eine von vielen anderen möglichen dar.
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Beispielsweise können die Testobjekte 31, 32 auch unter Einfügung
weiterer Bauglieder mit den unteren, äußeren Gelenkarmen 28 verbunden sein. In Fig.
1 ist ein solches zusätzlichtes, etwa plattenförmiges Haltemittel 5 dargestellt,
das einen Querarm 51 mit zwei querverlaufenden Langschlitzen 52, 53 diesseits und
jenseits der lotrechten Gerätemittelebene M-M aufweist. Diese Langschlitze, die
vorzugsweise je mit einer von der Gerätemittelebene M als Nullpunkt rechsenden,
nicht dargestellten Meßskala versehen sind, dienen als Halte-und Führungsmittel
für die mit ihren Köpfen in sie hineingreifenden Testobjekte 31, 32, denen auf diese
Weise eine vorbestimmte Querversetzung zur Gerätemittelachse M und damit zum Raumbildobjekt
R erteilt werden kann. Vorzugsweise
| erfolgt diese Lageneinstellung mit einer üblichen Verstell- |
| CD |
schnecke mit zwei-nicht dargestellten-zueinander gegenläufigen Gewindeabschnitten,
um mit einem Handgriff gleich große, gegensinnige Querverlagerungen bewirken zu
können.
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Die Feineinstellung der Testobjekt-Symmetrieebene auf das Raumbild
kann dabei ohne Versetzung des gesamten Hilfsgerätes durch Verschieben der Halteplatte
5 auf dem vordersten Querarm 25 v bewirkt werden.