DE27860C - Apparat zur Prüfung der Brennweite des Auges oder anderer optischer Systeme - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42: Instrumente.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 27. Januar 1884 ab.

Die bisher zur Prüfung der Brennweite der Augen und der Sehschärfe gebräuchliche Methode unter Zuhülfenahme des sogenannten Brillenkastens (einer Sammlung von etwa 60 Paaren sphärischer und 2 4 Paaren cylindrischer Convex- und Concavgläser) ist nicht nur äufserst zeitraubend, sondern schliefst auch noch eine Reihe anderer Uebelstände ein. So giebt z. B. das viele Wechseln der Gläser bei der Probe sehr leicht zu Verwechselungen derselben Veranlassung; aufserdem mufs die häufig genug ungenaue Angabe betreffs der Brennweite der Gläser, wie sie der Fabrikant macht, auf Treu und Glauben hingenommen werden, so dafs hierdurch bei der Auswahl der Brillengläser sehr leicht Irrthümer vorkommen können, welche dann wohl stets nachtheilige Folgen haben.

Man ist daher seit längerer Zeit bemüht, die vielfachen Mifsstände dieser schwerfälligenMethode durch einfache und handliche Apparate zu beseitigen und hat hierzu eine ganze Reihe von sogenannten Optometern ersonnen, bei deren Construction man von den verschiedensten Principien ausgegangen ist. So beruht ein Theil derselben auf dem Scheiner'sehen Versuch, andere wieder auf der chromatischen Abberation und einzelne auf den optischen Gesetzen der Lichtstrahlenbrechung durch Linsen, wie z. B. Bur ο w's Optometer mit nur einer, und zwar einer biconvexen Ocularlinse, und das von v. Gräfe angegebene und von ihm »Refractometer« benannte Instrument mit einer biconeaven und einer biconvexen Linse (Princip des holländischen Fernrohres).

Leider haften auch diesen Instrumenten sehr erhebliche Mängel an. So wird z. B. bei Burow's Optometer durch die zu grofse Nähe der Sehproben (dieselben befinden sich auf einer am anderen Rohrende des Instruments angeordneten matten Glasplatte), ja selbst schon durch die blofse Vorstellung, dafs man die Buchstaben im Rohr erkennen müsse, die Accommodation des zu prüfenden Auges geradezu provocirt.

Selbstredend kann unter diesen Verhältnissen von einer richtigen Bestimmung der wirklichen Sehschärfe keine Rede sein, um so weniger, als hierbei bereits daraus Unvollkommenheiten resultiren, dafs sich der Gesichtswinkel, unter welchem die Sehproben erscheinen, beim Ausziehen des Rohres infolge der grofsen Nähe dieser Buchstaben sehr rasch verändert.

Ebenso weist auch v. Gräfe's Refractometer erhebliche Unvollkommenheiten auf. Beseitigt dasselbe auch das Bestreben der Accomodation, weil mit dem Instrument nur entfernte Objecte betrachtet werden, so hat es andererseits doch den Nachtheil, dafs durch die grofse Länge des Rohres der Gesichtskreis zu sehr verkleinert wird. Aufserdem erschwert die starke Vergröfserung des Objects und die Anwendung verschiedener auszuwechselnder Oculare für kurzsichtige oder weitsichtige Augen die genaue und bequeme Prüfung derselben ungemein.

Wegen dieser erheblichen Mängel und Unvollkommenheiten haben denn auch alle diese Instrumente den Brillenkasten bisher weder zu ersetzen, geschweige denn zu verdrängen vermocht und das Bedürfnifs nach einem einfachen, handlichen und absolut richtige Resultate liefernden Apparate zur Bestimmung der deutlichen Sehweite wird nur um so lebhafter

empfunden. Das nachstehend beschriebene Instrument dürfte geeignet sein, diesem Mangel abzuhelfen.

Dasselbe ermöglicht ohne Auswechselung von Linsen jedes Auge, ob kurzsichtig oder weitsichtig, und jedes Linsensystem untersuchen zu können und besteht, wie Fig. ι beiliegender Zeichnung veranschaulicht, in seiner einfachsten Form im wesentlichen aus zwei centrirt gegen einander, beispielsweise auf einer graduirten Schiene L verstellbar angeordneten sphärischen oder cylindrischen Convexlinsen A und B, welche ihre convexen Flächen einander zukehren und von denen die eine auf dem einen Ende der Schiene festsitzt, die andere auf der Schiene verschiebbar ist. Die Brennweiten der Linsen sind ziemlich klein.

Für die theoretische Betrachtung der Wirkung des Instruments ist es am vortheilhaftesten, die in Fig. 2, 3 und 4 gezeichnete Anordnung mit zwei planconvexen Linsen von gleicher Brennweite zu wählen, deren convexe Scheitel einander centrisch gegenüberstehen. Bei solchen Linsen fällt bekanntlich der eine Hauptpunkt mit dem Scheitel zusammen, und dieser Umstand trägt zur Vereinfachung der Formeln bei. Der Nullpunkt der Scala wird in der Weise bestimmt, dafs man die beiden gleich grofsen Linsen so weit von einander entfernt, dafs der Abstand von Scheitel zu Scheitel gleich der Summe der beiden Hauptbrennweiten ist. Der gemeinsame, genau in der Mitte zwischen beiden Linsen liegende Hauptbrennpunkt b bestimmt dann den Nullpunkt der Scala.

Bei der erwähnten Linsenstellung, Fig. 2, treten nämlich sämmtliche auf die Objectivlinse B parallel einfallenden Strahlen auch wieder parallel aus der Ocularlinse A heraus und ein hinter letzterer befindliches Auge sieht daher alle im Objectiv erscheinenden entfernten Gegenstände ohne jede Vergröfserung, aber umgekehrt. Das Instrument wirkt also in dieser Anordnung wie ein planes Glas, nur erscheinen die betrachteten Gegenstände verkehrt.

Man könnte durch Hinzufügen einer dritten Linse das Bild leicht wieder aufrichten; allein im Interesse der Einfachheit des Instruments, sowie der unmittelbaren Wirkung der Sehproben empfiehlt es sich, hierauf zu verzichten und das Entstehen aufrechter Bilder lieber dadurch herbeizuführen, dafs man die Sehproben einfach umgekehrt aufhängt. Es wird hierdurch der Vortheil erreicht, dafs der zu Prüfende diese Sehproben nicht so leicht vor der Prüfung studiren und demnach auch nicht das Resultat der Sehproben verschleiert werden kann. Im übrigen können alle bekannten Sehproben zur Verwendung gelangen.

Wird nun die bewegliche Linse B aus der eben angegebenen Stellung nach der feststehenden Ocularlinse A hin verschoben, die Entfernung beider Linsen somit kleiner als die Summe ihrer Brennweiten, Fig. 3, so wirken beide Linsen zusammen wie ein Concavglas. Parallel auf die Linse B auffallende Strahlen gehen also zunächst wieder durch den Brennpunkt derselben, fallen dann aber so stark divergent auf die Linse A auf, dafs sie nach ihrer Brechung nicht parallel aus derselben austreten, sondern noch so divergiren, als kämen sie von einem Punkt x, welcher der Linse näher liegt als das betrachtete Object.

Die Entfernung f" dieses virtuellen Bildpunktes χ vom zweiten Hauptpunkt h der Ocularlinse A giebt die Gröfse der negativen Wirkung des Systems bei der betreffenden Linsenstellung an: Da nun die Brennweite F der Linse B bekannt ist und die Entfernung /' vom Brennpunkt b derselben bis zum Scheitel a der Linse A durch einfache Subtraction der Brennweite F von dem auf der Scala der Schiene ablesbaren Abstand beider Linsen erhalten werden kann, so läfst sich mittelst der Fundamentalgleichung über die Bildpunkte bei Linsen diese Entfernung /" leicht berechnen.

Man erhält

f F S -f' + F

Wird die Linse B jedoch, wie Fig. 4 veranschaulicht, aus der Nullstellung von A entfernt, der Linsenabstand also gröfser als die Summe ihrer Brennweiten, so wirken beide Linsen zusammen wie ein Convexglas. Die ursprünglich parallelen, durch die Linse B in deren Brennpunkt b vereinigten Strahlen fallen so schwach divergent auf die Ocularlinse A, dafs sie nach der Brechung durch dieselbe convergent werden und sich in einem Punkt χ der Achse vereinigen. Bezeichnet f" wiederum die Entfernung dieses positiven Bildpunktes von dem zweiten Hauptpunkt h der Ocularlinse A, so erhält man diesmal

f F J f' — F

Nach diesen Formeln berechnet man nun alle die Punkte der Achse, auf welchen die bewegliche Linse sich befinden mufs, um die Wirkung der einzelnen Gläser des Brillenkastens hervorzubringen, und bezeichnet diese Punkte mit den Nummern des betreffenden Glases. Man hat dann in diesem einfachen, sicher functionirenden Apparat einen vollkommenen Ersatz des schwerfälligen, kostspieligen und unzuverlässigen Brillenkastens.

Statt der beschriebenen Anordnung der beiden Linsen auf einer einfachen Gleitschiene kann man dieselben auch in zwei Röhren, Fig. 5 und 6, anbringen, von denen sich die eine mittelst eines Triebes t und einer Zahnstange ζ in der anderen verschieben läfst.

Es ist ersichtlich, dafs man sehr leicht zwei solche Fernrohre zu einem einzigen Instrument von Opernglasform combiniren und mit diesem die Prüfung beider Augen gleichzeitig vornehmen kann.

Bringt man an dem einen Ende des Rohres noch einen durchbrochenen Concav- oder Planspiegel an, so läfst sich der Apparat ohne Weiteres auch als Refractionsaugenspiegel benutzen, wie in Fig. 6 veranschaulicht ist.

Es mufs noch bemerkt werden, dafs es nicht gleichgültig ist, in welcher Entfernung die Sehproben sich vor dem Apparat befinden, und dafs, um absolut reine Resultate zu liefern, das Instrument einer nach dieser Entfernung sich richtenden kleinen Correctur bedarf. Bei der oben angegebenen Ermittelung des Nullpunktes war nämlich angenommen worden, dafs die auf B fallenden Strahlen parallel seien, und ergab sich daraus die Entfernung der beiden Linsenscheitel in der Nulleinstellung gleich der Summe der beiden Hauptbrennweiten. Nun befinden sich in Wirklichkeit die mit dem Apparat zu betrachtenden Sehobjecte aber nur in verhältnifsmäfsig geringer Entfernung, so dafs die von denselben kommenden Lichtstrahlen stets etwas divergent auf die Objectivlinse B auffallen. Es fällt daher der Vereinigungspunkt der Strahlen nach der ersten Brechung durch B nicht mit dem Brennpunkt der zweiten Linse A zu sammen, sondern etwas darüber hinaus, und die Linse B mufs um eben diese kleine Differenz von A entfernt werden, wenn die Strahlen aus der Linse A parallel austreten > sollen, wie dies für die Nullstellung des Instruments Bedingung ist.

Die Gröfse dieser Verschiebung im speciellen Falle berechnet sich gleichfalls nach der oben angegebenen Formel

/' F

~f—F

und beträgt z. B. für eine Objectweite von 5 m und bei einer Brennweite der Linsen von 5 cm zu 0,05 cm.

Ersetzt man die beiden sphärischen Convexgläser durch zwei cylindrische Convexgläser von derselben Brennweite, so vertritt der Apparat sämmtliche gebräuchlichen positiven und negativen Cylindergläser, einschliefslich der sogenannten Stokes'schen Linse. Theorie und Rechnung ist dieselbe wie bei den sphärischen Linsen. Nur ist es nothwendig, die Achse der Cylindergläser durch eine Marke zu bezeichnen. Einfacher ist es noch, an Stelle von Cylinderlinsen an dem zuerst beschriebenen Apparat mit sphärischen Linsen einen stenopäischen Spalt anzubringen, um dasselbe Resultat zu erreichen.

Anstatt der planconvexen Gläser könnte man auch andere convexe Linsen verwenden.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Ein Instrument zur Prüfung der Brennweite des Auges oder anderer optischer Systeme, im wesentlichen bestehend aus zwei in ihrer gemeinsamen optischen Achse gegen einander verschiebbaren sphärischen oder cylindrischen Convexlinsen von gleicher Brennweite und einer Scala, welche diese Verschiebung zu messen gestattet.

2. Die Verbindung eines solchen Instruments mit einem Augenspiegel.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.