DE2315135B2 - Anordnung zur refraktometrie des linsensystems eines auges - Google Patents

Description

U.

sen werden, woraus der Durchmesser des Lichtkegels an der betreffenden Stelle bestimmt werden kann.

Versuche haben ergeben, daß der räumliche Abstand zwischen den Meßstellen nur einige Zentimeter zu betragen braucht Beispielsweise können windschief in sich verdrehte Flügel eines \cntilators verwendet werden. Die beiden Kanten eines derartigen Flügels haben auf der optischen Achse des Lichtstrahls einer· ausreichenden Abstand voneinander, um bereits ein gut auswertbares Meßergebnis zu liefern.

Mit der Anordnung nach der Erfindung kann auch der Astigmatismus des Auges gemessen werden. Hierzu soll die Schneideneinrichtung um die optische Achse des Lichtkegels drehbar sein. Die beschriebenen Messungen zur Bestimmung der Geometrie des Lichtkegels werden hierbei an wenigstens zwei, vorzugsweise drei, um einen bestimmten Winkel gegeneinander verdrehten Meßstellen durchgeführt. Daraus ergibt sich die kleine und die große Achse der Ellipse des Lichtkegels und daraus wiederum der Astigmatismus. 2c

In den Beleuchtungsstrahlengangs kann zusätzlich ein Testmarkenbild, beispielsweise ein Meßkreuz, eingeblendet werden. Das Auge akkomodiert hierbei also auf dieses Bild. Dadurch wird es in seiner Blickrichtung und Akkomodation fixiert.

Die an dem lichtempfindlichen Element maximal anstehende Spannung kann über einen Regelkreis mit fest vorgegebenem Sollwert mit Hilfe einer Veränderung der Helligkeit des Beleuchtungsstrahlenganges bei jeder Fehlsichtigkeit auf einem konstanten Wert gehalten werden. Dies vereinfacht entscheidend die Messung der Anstiegszeiten der verschiedenen Impulse. Mit der Helligkeit des Testmarkenbildes läßt sich auch die Pupillengröße beeinflussen. Die numerische Pupillengröße spielt bei der Messung keine Rolle. Zur Verringerung der sphärischen Aberration muß aber eine kleine Pupillenöffnung angestrebt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den grundsätzlichen Strahlengang bei einer Anordnung nach der Erfindung, bei der drei auf einer gemeinsamen Welle sitzende Schneiden verwendet werden,

F i g. 2 den wesentlichen Teil des Strahlenganges nach F i g. 1 bei einem hyperopischen Prüflingsauge,

Fig. 3 ein Spannungsdiagramm, welches bei einem hyperopischen Prüflingsauge gewonnen wird,

Fig.4 den Strahlengang nach Fig. 2 bei einem normal-sichtigen Prüflingsauge,

F i g. 5 das Spannungsdiagramm zu F i g. 4,

F i g. 6 den Strahlengang nach F i g. 2 und 4 bei einem schwach myopischen Prüflingsauge, F i g. 7 das Spannungsdiagramm zu F i g. 6, Fig. 8 den Strahlengang nach Fig. 2. 4 und 6 bei einem stark myopischen Prüflingsauge,

F i g. 9 das Spannungsdiagramm zu F i g. 8. Zunächst wird der grundsätzliche Strahlengang anhand der F i g. \ erläutert. Der Beleuchtungsstrahlengang geht dort von einer feststehenden Lichtquelle durch ein Linsensystem 2, das den Strahlengang möglichst eng gebündelt über einen halbdurchlässigen Spiegel 3 um 90° abgewinkelt in die Pupille eines Auges 4 gibt. Auf dem Augenhintergrund bildet sich die selbstständige Lichtquelle L

Von einer zweiten Lichtquelle 5 ausgehende andersfarbige Strahlen durchlaufen ein Testmarkenbild 6. Eine bewegliche, in ihrer Position regelbare Kollimatorlinse 7. die eine Enlfernungsänderung des Testmarkenbildes bewirken soll, liegt im Testmarkenstrahlengang, der über den halbdurchlässigen Spiegel 3 ebenfalls in das Auge eingespiegelt wird. Das Testmarkenbild dient dazu, den Sollwert des Regelkreises festzulegen. Gleichzeitig dient es zur Fixierung der Blickrichtung des Auges. Es legt damit die durch die Fovea verlaufende optische Achse des Gesamtsystems fest.

Mit der Helligkeit des Testmarkenbildes läßt sich die Pupillengröße beeinflussen. Die numerische Pupillengröße spielt bei der Messung keine Rolle. Zur Verringerung der sphärischen Aberration muß aber eine kleine Pupillenöffnung angestrebt werden.

Der von der Lichtquelle L ausgehende Strahlenkegel durchläuft eine Abbildungslinse 8, die die auftreffenden Strahlen auf einen Photodetektor 9 wirft.

Der Beobachtungsstrahlengang wird an beispielsweise drei verschiedenen Stellen von um eine gemeinsame Welle 10, die von einem Motor 11 angetrieben wird, rotierenden Schneiden 12, 13, 14 durchlaufen. Diese Schneiden sind gegeneinander winkelig versetzt. Die dadurch bewirkten periodischen Unterbrechungen des Strahlenganges werden von der Photodiode 9 in Spannungssignale verwandelt.

Aus der Charakteristik dieser Signale ergeben sich alle gesuchten Meßwerte. Dies ist im einzelnen in den F i g. 2 bis 9 erläutert. Die F i g. 2 und 3 zeigen als erstes Beispiel ein hyperopisches Prüflingsauge. Es sind dort wiederum die drei Schneiden 12,13,14 angedeutet. Die Pupille des Prüflingsauges 4 befindet sich bei Position 15. Charakteristisch für ein hyperopisches Prüflingsauge ist ein vom Auge divergierender Strahlengang. Diese Divergenz drückt sich in dem in Fig.3 gezeigten Spannungsdiagramm, in dem über der Zeit die Spannung aufgetragen ist, dadurch aus, daß die Anstiegsflanke 16 des ersten Impulses 17 steiler ist als die Anstiegsflanke 18 des zweiten Impulses 19, die wiederum steiler ist als die Anstiegsflanke 20 des dritten Impulses 21. Dasselbe gilt für die Abstiegsflanken 22,23 und 24.

Die Impulsdauer, die Anstiegszeit der Impulse oder die Abfallzeit der Impulse ist also ein Maß für den Durchmesser des Lichtkegels an der betreffenden Meßstelle. Bei bekanntem Abstand der Pupille 15 von der jeweiligen Meßstelle läßt sich dann rechnerisch oder zeichnerisch die Brennweite der Pupille bestimmen.

In F i g. 4 ist der Strahlengang bei einem normal-sichtigen Prüflingsauge dargestellt. Die Strahlen verlaufen hierbei parallel zueinander, d. h., es gibt weder eine Divergenz noch eine Konvergenz des Strahlenganges. Dies spiegelt sich im Spannungsdiagramm (Fig.5) dadurch wieder, daß die drei Anstiegsflanken 16,18 und 20 und die drei Abstiegsflanken 22, 23 und 24 gleich geneigt sind.

In den F i g. 6 und 7 sind die Verhältnisse für ein schwach myopisches Prüflingsauge gezeigt. Der Strahlengang ist dort konvergent. Das Spannungsdiagramm nach F i g. 7 ist also umgekehrt aufgebaut wie das nach F i g. 3. Das heißt, die Flanke 20 ist steiler als die Flanke 18 und diese wiederum steiler als die Flanke Dasselbe gilt für die Abstiegsflanken.

Die F i g. 8 und 9 zeigen schließlich die Verhältnisse bei einem stark myopischen Prüflingsauge. Bei dem dort gezeigten Beispiel befindet sich der Brennpunkt zwischen den beiden Schneiden 13 und 14, d. h. also zwischen zwei Meßstellen. Es kann also erst unter Zuhilfenahme der dritten Meßstellen bei der Schneide 12 festgestellt werden, daß der Brennpunkt 25 sich an dem angegebenen Ort befindet. Bei diesem Beispiel hat

der erste Impuls 17, der also der ersten Schneide 12 zugeordnet ist, die flachste Steigung seiner Flanken. Die Steigung des zweiten und dritten Impulses 19 und 21, die also den Schneiden 13 und 14 zugeordnet sind, sind annähernd gleich, woraus sich ergibt, daß der Brennpunkt 25 zwischen diesen beiden Meßstelien liegt. Befindet sich der. Brennpunkt 25 näher anider Schneide 14, so sind die Flanken 20 und 2ft des dritten Impulses 21 steller als die des zweiten Impulses, 19 und umgekehrt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Gegenläufigkeit sehr genau aufgefunden werden muß. Patentansprüche: Eine Anorcjnung mjt den eingangs genannten Merkma-

1. Anordnung zur Refraktometrie des Linsensy- len ist als Foucaultsche Schneidenrefraktometrie bestems eines zu untersuchenden Auges mit einer kanntgeworden (H. Littmann in »Die Schneideneinrichtung, die relativ zur optischen 5 Schneidenrefraktometrie«, Sonderdruck aus »Süddeut-Achse eines die Pupille durchdringenden Lichtkegels sehe Optikerzeitung«, Hefte 7, 8, 9, 10, Jahrgang 1951). bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, Dabei wird zur Refraktionsmessung einer Linse eine daß mehrere Schneiden (12,13,14) an verschiedenen Schneide in den Lichtkegel gebracht und längs der Stellen längs der optischen Achse des Lichtkegels optischen Achse verschoben, bis der Brennpunkt der durch den Lichtkegel geführt werden und daß io Linse erreicht ist, was durch eine vollständige mittels eines im Strahlengang des Lichtkegels Verdunkelung einer Objektivfläche angezeigt wird, angeordneten lichtempfindlichen Elementes (9) über Dieser Anordnung haftet der Nachteil an, daß zur eine Messung der Ausgangsimpulse des Elementes Messung verhältnismäßig viel Zeit benötigt wird, in der der Durchmesser des Lichtkegels an den Meßstellen das Auge sich akkomodieren kann, wodurch wiederum bestimmt wird. 15 das Meßergebnis verfälscht wird. Außerdem lassen sich

2. Anordnung nach Anspruch ), dadurch gekenn- mit dieser Methode — auch bei nicht akkomodierenden zeichnet, daß drei Schneiden (12, 13, 14) auf einer Linsen — nur oei streng punktförmigen Brennpunkten gemeinsamen, angetriebenen Welle (10) vorgesehen genaue Meßergebnisse erzielen.

sind. In dem alteren deutschen Patent 22 28 786 wurde

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, 20 bereits der Vorschlag gemacht, das Skiaskopieren dadurch gekennzeichnet, daß in sich windschief dadurch zu objektivieren, daß der Lichtfleck vom Aufge verdrehte Schneiden (12, 13, 14) verwendet auf ein oder mehrere lichtempfindliche Elemente werden. abgebildet wird. Das von diesen Elementen abgegebene

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis Anspruch 3, elektrische Signal ermöglicht hierbei also eine objektive dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideneinrich- 25 Auswertung der Bewegung des vom Auge kommenden tung (10, 11, 12, 13, 14) um die optische Achse des Lichtreflexes.

Lichtkegels drehbar sind. Der vorliegenden Erfindung legt die Aufgabe

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis Anspruch 4, zugrunde, eine Anordnung zur Refraktometrie anzugedadurch gekennzeichnet, daß in den Beleuchtungs- ben, die sich durch eine hohe Genauigkeit der strahlengang ein Tesimarkenbilde (6) eingeblendet 30 Meßergebnisse auszeichnet.

wird. Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis Anspruch 5, mehrere Schneiden an verschiedenen Stellen längs der dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche optischen Achse des Lichtkegels durch den Lichtkegel Element (9) Teil eines Regelkreises ist. der die geführt werden und daß mittels eines im Strahlengang Helligkeit des Beobachtungsstrahlenganges kon- 35 des Lichtkegels angeordneten lichtempfindlichen EIestant hält. ments über eine Messung der Ausgangsimpulse des

Elements der Durchmesser des Lichtkegels an den

Meßstellen bestimmt wird.

Beispielsweise die Anstiegszeit oder die Abfallzeit der

40 Impulse ist ein Maß für die Zeit, die die betreffende

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Refrakto- Schneide zum Abschenkeln des Lichtkegels braucht,

metrie des Linsensystems eines zu untersuchenden und damit ein Maß für den Durchmesser des Lichtkegels

Auges mit einer Schneideneinrichtung, die relativ zur an der Meßstelle. Weil es mehrere Meßstellen längs der

optischen Achse eines die Pupille durchdringenden optischen Achse des Lichtkegels gibt, erhält man

Lichtkegels bewegt wird. 45 entsprechend viele Lichtkegeklurchmesser. Nachdem

Bei der herkömmlichen Refraktionsbestimmung des der Abstand Pupille-Meßstelle bekannt ist, kann dann Auges, auch Skiaskopie genannt, wird über einen aus den Durchmessergrößen die Brennweite des zentralperforierten Spiegel Licht in die Pupille des zu Linsensystems bestimmt werden, beispielsweise rechneuntersuchenden Auges geworfen. Läßt man dann durch risch über Geradengleichungen oder zeichnerisch,
eine Spiegeldrehung das Licht über das Auge hinweg- 50 Für die Messung benötigt man wenigstens zwei laufen, so sieht man, der Fehlsichtigkeit des Prüflings Impulse, die naturgemäß innerhalb von Bruchteilen entsprechend, innerhalb der Pupille die Bewegung eines einer Sekunde erzeugt werden können, d.h. schneller Schattens entgegengesetzt zur Spiegeldrehung oder im sind, als das Auge akkomodieren kann. Die Messung ist gleichen Sinn mit ihr zum Rand wandern. Der also sehr genau.

Lichtreflex kann dabei durch die Spiegelöffnung 55 Bei einer Messung an nur zwei voneinander

beobachtet werden. Aus diesen Bewegungen des verschiedenen Stellen des Lichtkegels kann es vorkom·

Lichtreflexes läßt sich die Fehlsichtigkeit des Auges für men, daß der Brennpunkt zwischen diesen beider

die jeweils gewählte Beobachtungsentfernung bestim- Meßstellen liegt. In diesem Fall würde man keine

men. Eine Zusammenfassung der heule gebräuchlichen korrekten Ergebnisse erhalten. Daher wird es bevor·

Skiaskopieverfahren ist in der Äufsatzfölge »Refrak- 60 zügt, wenn der Lichtkegel an drei Stellen gemesser

tionsbestimmung« von Heinz Diepes, Folgen 13 bis wird.

angegeben, erschienen in »Neues Optikerjournal«, Eine konstruktiv besonders einfache Anordnung

1968,S. 141 ff. ergibtsich, wenn drei Schneiden auf einer gemeinsamen

Diesen bekannten Verfahren zum Skiaskopieren angetriebenen Welle vorgesehen sind. Diese Schneider

haftet der Nachteil an, daß der Lichtfleck vom Optiker 65 sind winkelig gegeneinander versetzt, so daß sie

bzw. vom untersuchenden Arzt beobachtet werden nacheinander das lichtempfindliche Element verdun

muß. Dadurch ist eine Fehlerquelle gegeben, insbeson^ kein. Es kann dann für jede der Schneiden die

dere. weil der Wechsel von der Mitläufigkeit zur Anstiegszeit bzw. Abfallzeit der Verdunkelung gemes