DE3516285A1

DE3516285A1 - Anomaloskop

Info

Publication number: DE3516285A1
Application number: DE19853516285
Authority: DE
Inventors: Hartmut 7302 Ostfildern Gehrung; Rainer Dipl.-Ing. 6330 Wetzlar Kirchhübel; Hermann Dr. Priv. Doz 6903 Neckargemünd Krastel
Original assignee: Oculus Optikgeraete GmbH
Current assignee: Oculus Optikgeraete GmbH
Priority date: 1985-05-07
Filing date: 1985-05-07
Publication date: 1986-11-13
Also published as: JPS6257533A; DE3516285C2; US4798458A; JPH0240328B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Anomaloskop zur Untersuchung des menschlichen Farbensinns, mit einer optischen Einrichtung für die Erzeugung eines Reizfeldes mit einem Feld mit einer Rot-/Grün- und einer GeIbspektralfarbe, einer Einrichtung für die Mischung der spektralen Farben grün und rot derart, daß bei einer Verstärkung einer Spektralfarbe die jeweils andere entsprechend verringert wird und mit Anzeigemitteln für die Intensität der spektralen Farben und für die Anteile der grünen und roten Spektralfarben für die Ermittlung des Anomalquotienten.

Die Prüfung des menschlichen Farbensinns hat Bedeutung im Bereich der Medizin, für den Befähigungsnachweis von Menschen, die in bestimmten Bereichen des Verkehrs oder der Technik arbeitsmäßig eingesetzt werden sollen, insbesondere dann, wenn es auf das Erkennen farbiger optischer Signale ankommt. Die Prüfbarkeit des Farbunterscheidungsvermögens ist in der Praxis besonders wichtig im Rot-Grün-Bereich.

Die Prüfungen des menschlichen Farbensinns werden heute meist mit Pigmentproben (z.B. sogenannten pseudoisokromatischen Tafeln), mit durchscheinenden Farbfiltergläsern (Farbtestscheibe) oder durch Mischung und Vergleichen spektraler Lichter mit dem Anomaloskop nach Nagel durchgeführt.

Beim Anomaloskop nach Nagel wird die Farbsichtigkeit in bezug auf das Rot-Grün-Sehen bestimmt Die Ermittlung erfolgt durch den Vergleich eines binären Gemisches aus einem roten und einem grünen Spektrallicht mit einem monokromatischen gelb. Aus dem Mischungsverhältnis und der eingestellten Leuchtdichte des Vergleichsgelbs kann die Farbennormalsichtigkeit bzw. Art und Grad der Farbenfehlsichtigkeit des Prüflings in bezug auf das Rot-Grün-Sehen erkannt werden. Das Anomaloskop nach Nagel hat eine mechanisch sehr aufwendige Konstruktion. Die Rot-Grün-Mischung wird durch zwei parallel liegende Eintrittsspalten be-

wirkt, deren äußere Spaltbacken unveränderlich feststehen und auf die rote bzw. grüne Wellenlänge eingestellt sind. Die inneren Kanten dieser Spalte werden von einer gemeinsamen, mittels Feinschraube verschiebbaren Spaltbacke gebildet, durch deren Verschiebung der eine Spalt um den gleichen Betrag erweitert wie der andere verengt wird und damit das Mischungsverhältnis der beiden Spektrallichter verändert werden kann. Neben diesen beiden Mischspalten ist ein dritter, unilateraler Spalt für das Vergleichslicht angeordnet, der auf die gelbe Farbe eingestellt ist und mittels einer beweglichen Spaltbacke den Gelbspalt nach der langwelligen Seite hin öffnet. Die Schrauben für die Einstellung der Spalte haben Skalen. Bei geschlossenem Spalt zeigt die Skala 0 und bei voll geöffnetem Spalt den Wert 87 an. Für die beiden Mischspalten beträgt die nutzbare Breite 73 Intervalle, bei der Stellung 0 ist der Rotspalt geschlossen und der Grünspalt voll geöffnet, während bei der Stellung 73 der Grünspalt geschlossen und der Rotspalt voll geöffnet ist. Das erzeugte Licht gelangt über eine aufwendige Optik in das Auge des Beobachters, so daß dieser in der unteren Hälfte des Gesichtsfeldes das homogene gelbe und in der oberen Hälfte je nach Stellung der Mischspalte ein homogenes rotes oder ein grünes Spektrallicht oder eine Mischung dieser Lichter sieht. Die Einstellung am Anomaloskop sowie dessen Justierung erfolgt gemäß der DIN-Norm 6160. Ein Anomaloskop nach Nagel ist jedoch ausgesprochen aufwendig und teuer.

Es ist auch bereits vorgeschlagen, Lumineszenzdioden für Farbteste heranzuziehen, wobei zwei gleichfarbige Dioden verwendet werden, deren Helligkeiten moduliert werden. Moduliert man die Lichter der Wellenlängen der beiden Lumineszenzdioden gegensinnig, d.h. läßt man das eine aufblinken, während sich das andere verdunkelt, und umgekehrt, so muß die Intensität der Lichter entsprechend gewählt werden, damit derjenige kein Flimmern mehr wahrnimmt, der in diesem Spektralbereich nichts wahrnimmt. Das Einsatzgebiet ist jedoch sehr beschränkt, da mit dieser Methode keine Differenzierung zwischen Anomalie und Anopie festgestellt werden kann. Im übrigen gestattet dieses Gerät nicht die übliche Differenzierung nach der Rayleigh-Gleichung, d.h. die Feststellung des Anomalquotienten.

Was die Prüfungen mit Pigmentproben und Farbfiltergläsern betrifft, so zeigen diese Methoden eine hohe Ungenauigkeit und somit nicht immer brauchbare Ergebnisse.

Aus der Offenlegungsschrift 32 09 455 ist es des weiteren bekannt, für ein Gerät zur quantitativen Untersuchung des Farbensinns und seiner Störungen zwei Lumineszenzdioden einzusetzen, wobei eine Lumineszenzdiode ein gelbes Licht abgibt und die zweite Lumineszenzdiode eine sogenannte Zweifarbenlumineszenzdiode ist, die sowohl ein rotes als auch ein grünes Licht abgibt. Durch Mischen der rot- und grünfarbigen, im wesentlichen monochromatischen Lichtquelle ist es möglich, die Farbfrequenzen im Rot-Grün-Bereich zu simulieren. In der praktischen Ausführung eines derartigen Gerätes sind die beiden Leuchtdiqden relativ dicht nebeneinander angeordnet, wobei der Proband diese beiden Leuchtdioden in ihrer Farbcharakteristik und Helligkeit zu beurteilen hat. Erfahrungen haben gezeigt, daß die mit einem derartigen Gerät erhaltenen Meßwerte nicht mit den standardisierten und in der Norm festgelegten Werten verglichen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anomaloskop der eingangs genannten Art so auszubilden, daß dieses eine normgerechte Untersuchung entsprechend dem Anomaloskop von Nagel zuläßt, im Vergleich zu dem bekannten Anomaloskop jedoch wesentlich einfacher im Aufbau und damit kostengünstiger in der Herstellung ist und des weiteren die Möglichkeit bietet, dem Probanden zwischen den einzelnen Messungen ein weißes Reizfeld zur Neutralisation anzubieten.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.

ίο Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Anomaloskop zur Untersuchung des menschlichen Farbensinns besitzt somit einen in der optischen Achse des Geräts angeordneten teildurchlässigen Spiegel oder aber einen Strahlenteilerwürfel, wobei der Strahlenteilerwürfel den Vorteil aufweist, daß hier eine Gleichheit der optischen Lichtwege gegeben ist, während beim teildurchlässigen Spiegel die Strahlengänge optisch nicht gleichwertig sind. Der durchgelassene Strahlenanteil durchläuft nämlich einen zusätzlichen Glasweg und erfährt außerdem eine parallele Versetzung. Diesem Nachteil steht gegenüber, daß er kostengünstiger herzustellen ist. Die Strahlenteilerebene des Teilerspiegels oder aber des Strahlenteilerwürfels wird in etwa 45° zur optischen Achse angeordnet. Für die Erzeugung des monochromatischen gelben wie grünen und roten Lichtes wird vorteilhaft eine Einfarbenlumineszenzdiode verwendet. Diese Einfarbenlumineszenzdiode sendet ein Licht aus, dessen Spektralbereich einen relativ engen Bandbereich umfaßt. Um hier einen noch engeren Spektralbereich zu erhalten, ist es vorteilhaft, vor jeder Lumineszenzdiode einen oder mehrere Bandsperrfilter anzuordnen.

Es ist zwar auch denkbar, anstelle der Leuchtdioden Halogenlampen einzusetzen, denen Interferenzfilter vorgeschaltet werden. Allerdings sind diese Interferenzfilter wesentlich teurer und zeigen darüberhinaus auch den Nachteil, daß diese nicht dauerhaft konstant sind.

Für die Erstellung des Anomaloskops werden zwei der Lichtquellen parallel zur optischen Achse angeordnet, wobei die beiden Lichtquellen den gleichen entgegengesetzten Abstand zur optischen Achse aufweisen. Zwischen diesen beiden Lichtquellen ist vorteilhaft eine Trennwand angeordnet, so daß diese sich gegenseitig nicht beeinträchtigen. Senkrecht zu diesen beiden Lichtquellen ist die dritte Lichtquelle angeordnet, die den Bereich der Teilerebene beleuchtet, die von der zweiten Lichtquelle beleuchtet wird, und zwar von derjenigen, deren Farben gemischt werden sollen. Durch die Verwendung des Teilerspiegels bzw. des Strahlenteilerwürfels ist in relativ einfacher Weise ein Mischen der Spektralfarben gegeben, wobei zur Mischung die Verstärkung einer Spektralfarbe bei Abschwächung der entsprechenden anderen Spektralfarbe verwendet wird. Des weiteren bietet das Anomaloskop gemäß der Erfindung in einfacher Weise eine Mitbeobachtungsmöglichkeit, wobei hier die an der freien Seite der Teilerebene austretenden Strahlen beobachtet werden, die gegebenenfalls mit Hilfe eines Umlenkspiegels in die für den Mitbeobachter richtige Position gebracht werden.
In die optische Achse des Anomaloskops wird vorteilhaft ein weiterer Teilerspiegel eingesetzt, der um 45° zur optischen Achse angeordnet ist und über den ein weißes Reizfeld eingeblendet werden kann. Die Norm für die Durchführung der Untersuchungen besagt, daß dieses weiße Reizfeld immer nach einer Untersuchung einzublenden ist, wobei das eigentliche Reizfeld zur Untersuchung der absoluten Einstellbreite nur etwa 2 bis 3 Sekunden vom Probanden betrachtet wird, während das Reizfeld für die Bestimmung der relativen Einstellbreite

bis maximal 15 Sekunden zu betrachten ist. Da das weiße Reizfeld nur eine relativ kurze Zeit zu betrachten ist und ein Nachleuchten durch die in der Regel zu verwendende Halogenlampe vermieden werden soll, ist hinter der Halogenlampe gemäß der Erfindung eine Blende angeordnet, die den Strahlengang nur für eine vorbestimmte Zeit freigibt. Während dieser Zeit werden die Leuchtdioden abgeschaltet oder aber, falls weitere Halogenlampen für die Erzeugung der gelben, grünen und roten Spektralfarbe verwendet werden, sind weitere Blenden vor diesen Lampen angeordnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen in Verbindung mit Beschreibung und Zeichnung hervor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Anomaloskop und

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie H-II in Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Anomaloskop 1 besteht aus einem Strahlenteilerwürfel 2, dessen Strahlenteilerebene 3 in einem Winkel von 45° zur optischen Achse 14 des Anomaloskops 1 angeordnet ist. Das Auge des Probanden, der in das in einem Gehäuse (nicht dargestellt) angeordnete Anomaloskop 1 blickt, ist mit 15 bezeichnet.

Parallel zur optischen Achse 14 des Anomaloskops 1 sind zwei Lumineszenzdioden 4, 5 angeordnet, wobei die Lumineszenzdiode 4 die gelbe Primärvalenzdiode ist. Die Lumineszenzdiode 5 ist die grüne Primärvalenzdiode. Beide Dioden sind gegeneinander getrennt, so daß diese sich gegenseitig nicht beeinflussen. Vor der gelben Lumineszenzdiode 4 sind zwei Filter 7, 8 angeordnet, die in Verbindung mit der gelben Lumineszenzdiode ein monochromatisches Licht von 589 μπι ergibt. Der grünen Lumineszenzdiode 5 ist gleichfalls ein Filter 9 vorgeschaltet, so daß sich hier eine Wellenlänge von 546 μπι ergibt. Des gleichen ist vor der roten Lumineszenzdiode 6 fein Filter 10 vorgeschaltet, so daß hier eine Wellenlänge von 670 μπι erhalten wird. Die beiden Lumineszenzdioden 4,5 sind in gleichem Abstand zur optischen Achse 14 angeordnet und haben einen Strahlengang, der parallel zu dieser optischen Achse verläuft. Die dritte Lumineszenzdiode 6 ist senkrecht zur optisehen Achse 14 angeordnet und beleuchtet die Strahlenteilerebene 3 in dem gleichen Bereich, wie die grüne Lumineszenzdiode 5, so daß eine Mischung der beiden Strahlen erhalten wird. Diese Mischstrahlen gelangen sowohl in das Auge 15 des Probanden wie auch auf einen Umlenkspiegel 19, der zur Mitbeobachtung dient. Der Strahl der gelben Lumineszenzdiode trifft gleichfalls auf die Strahlenteilerebene 3 und wird hier aufgeteilt in einen Strahl parallel zur optischen Achse 14 und senkrecht zu dieser, wobei der Strahl senkrecht zu dieser auf den Umlenkspiegel 19 trifft und zur Mitbeobachtung dient. Vom Umlenkspiegel 19 wird der Strahlengang so abgelenkt, daß der Mitbeobachter diesen in bequemer Haltung sehen kann.

In die optische Achse 14 ist des weiteren ein Teilerspiegel 16 eingesetzt, der in 45° zur optischen Achse angeordnet ist. Dieser Teilerspiegel sollte einen hohen Durchlässigkeitsgrad aufweisen, damit die Lichtstärke der Lumineszenzdiode nicht zu stark gedämpft wird. Senkrecht zur optischen Achse 14 ist eine Halogenlampe 18 angeordnet, der ein Filter 17 vorgeschaltet ist. Mit Hilfe dieses Filters erhält die Halogenlampe eine Farbtemperatur von 6.770° Celvin, so daß das Licht der Halogenlampe der normalen Lichtart C entspricht. Der Proband sieht dieses Licht durch den um 45° schräggestellten teildurchlässigen Spiegel, der zwischen seinem Auge und dem Reizfeld des Anomaloskops angebracht ist. Dieser Spiegel läßt 80% der Strahlen der Lichtquelle der Farbfläche passieren und reflektiert 20% der Strahlen der Lichtquelle 18 für die Helladaptation.

Vor dem Strahlenteilerwürfel 2 ist eine Testfeldblende 12 angeordnet, die das Reizfeld in der Normgröße erstellt. Die Herstellung der Mischung des Farblichtes mit Hilfe von zwei Lumineszenzdioden ist der mit einer Zweifarbenlumineszenzdiode vorzuziehen, da die einzelnen Primärvalenzen exakter definiert werden können, wie dies mit Hilfe von vorgeschalteten Filtern erreicht werden kann.

Die Intensitätssteuerung der Lumineszenzdioden erfolgt durch Pulsbreitenmodulation. Der Wechsel zwischen an und aus bzw. zwischen rot und grün soll dabei deutlich über der Flimmerfusionsfrequenz des menschlichen Auges liegen, z.B. bei über 100 Hertz. Mit Hilfe des Anomaloskops ist es möglich, eine Helligkeitssteuerung analog des Nagel-Anomaloskops zu erhalten. Die rötlichere oder grünlichere Färbung der Mischung wird durch das Verhältnis der Pulsbreiten rot zu grün bestimmt. Zur Feststellung des Anomomalquotienten braucht nicht gerechnet zu werden, da der Drehknopf für die Rot-Grün-Mischung auf eine Skala zeigt, die entsprechend dem Anomaloskop von Nagel geeicht ist.

Der Einblick des Probanden in das Anomaloskop sollte monokular in einen dunklen Tubus erfolgen. Die Einblicksöffnung sollte durch ein planparalleles, entspiegeltes Gläschen abgedeckt werden. Abgesehen von HeIIadaptationsphasen herrscht im Tubus die gleiche Beleuchtung und der gleiche Adaptationszustand wie im bisherigen Nagel-Anomaloskop. Das Testbild wird unter einem Winkel von 2° gesehen, was durch die Länge des Tubus' und die Gesichtsfeldblende 12 erreicht wird. Zur Erreichung homogener Reizfelder wird hinter den Strahlenteilerwürfel 2 eine Mattscheibe 11 eingeschaltet, die die den Lumineszenzdioden innewohnenden Inhomogenitäten im Leuchtfeld ausgleicht. Es ist jedoch auch denkbar, diese Mattscheibe auf der anderen Seite des Teilerspiegels anzuordnen.

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Anomaloskop zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus, bei dem vorteilhaft Einfarbenlumineszenzdioden eingesetzt werden können, die zudem über Bandfilter auf die gewünschte monochromatische Strahlung sehr genau abgestimmt werden können. Durch die Verwendung eines Teilerspiegels oder eines Strahlenteilerwürfels wird darüberhinaus in einfacher und zuverlässiger Weise eine Mischung des von den Lumineszenzdioden abgegebenen Lichtes erreicht. Des weiteren werden zu dem Nageischen Anomaloskop kompatible Werte erhalten, wobei zusätzlich der Vorteil im Hinblick auf das Anomaloskop von Nagel besteht, daß im Wechsel mit dem farblichen Reizbild ein weißes Reizbild zur Neutralstimmung eingeblendet werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Anomaloskop zur Untersuchung des menschlichen Farbensinns, mit einer optischen Einrichtung für die Erzeugung eines Reizfeldes, mit einem Feld mit einer Rot-/Grün- und einer Gelbspektralfarbe, einer Einrichtung für die Mischung der spektralen Farben grün und rot derart, daß bei einer Verstärkung einer Spektralfarbe die jeweils andere entsprechend verringert wird und mit Anzeigemitteln für die Intensität der spektralen Farben und für die Anteile der grünen und roten Spektralfarben für die Ermittlung des Anomalquotienten, dadurch ge kennzeichnet, daß das Mischen der roten und gelben Spektralfarbe sowie das Erstellen des Reizfeldes mit einem Rot-/Grün-Mischfeld und einem Feld der gelben Spektralfarbe mittels eines teildurchlässigen Spiegels (Teilerspiegels) (16) oder durch einen Strahlenteilerwürfel (2) erfolgt, dessen Strahlenteilerebene (3) in etwa 45° zur optischen Achse (14) des Anomaloskops (1) angeordnet ist, daß die erste Spektralfarbe gelb und die zweite Spektralfarbe (grün oder rot) die Strahlenteilerebene (3) in etwa senkrecht zur optischen Achse (14) von einer Seite her beleuchten, daß die dritte (rote oder grüne) Spektralfarbe die Strahlenteilerebene (3) von der anderen Seite her im gleichen Bereich wie die zweite Spektralfarbe beleuchtet und daß der Strahlengang (20) der dritten Spektralfarbe senkrecht zu dem der zweiten Spektralfarbe auf die Strahlenteilerebene (3) auftrifft.

2. Anomaloskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralfarben durch eine Halogenlampe (18) erzeugt werden, der Interferenzfilter vorgeschaltet sind.

3. Anomaloskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle für die gelbe, rote und grüne Spektralfarbe eine Einfarben-Lumineszenzdiode (4,5,6) mit einem jeweils engen und differenzierten Spektralbereich dient.

4. Anomaloskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lumineszenzdiode (4, 5, 6) ein oder mehrere Bandsperrfilter vorgeschaltet sind.

5. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Patientenauge (15) zugewandten Seite der Strahlenteilerebene (3) eine Blende angeordnet ist.

6. Anomaloskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der optischen Achse (14) des Anomaloskops (1) ein weiterer Teilerspiegel oder ein Strahlenteilerwürfel eingeschaltet ist, deren Strahlenteilerebene (3) um etwa 45° zur optischen Achse (14) geneigt sind und daß senkrecht zur optischen Achse (14) weißes Licht auf die Strahlenteilerebene (3) projeziert ist.

7. Anomaloskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine Halogenlampe (18) dient.

8. Anomaloskop nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang (20) zwischen der Lichtquelle und der Strahlenteilerebene (3) eine Mattscheibe (11) eingeschaltet ist.

9. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang (20) zwischen der Lichtquelle und der Strahlenteilerebene (3) eine Verschlußblende eingesetzt ist.

10. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der dritten Spektralfarbe (6) gegenüberliegenden Seite der Strahlenteilerebene (3) ein Umlenkspiegel (19) angeordnet ist.

11. Anomaloskop nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Umlenkspiegel

(19) und der Strahlenteilerebene (3) eine Blende zur Begrenzung des Gesichtsfeldes eingesetzt ist.

12. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß das Anomaloskop (1) in einem Gehäuse angeordnet ist.

13. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Anomalquotientenwerte entsprechend der Rayleigh-Gleichung umgerechnet und digital angezeigt sind.

14. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor jeder iode für den Ausgleich von residualen Inhomogenitäten eine leichte Mattscheibe (11) angeordnet ist.

15. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätssteuerung durch Pulsbreitenmodulation erfolgt und daß der Wechsel zwischen Einund Ausschalten deutlich über der Flimmerfusionsgrenze des menschlichen Auges liegt.

16. Anomaloskop nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz etwa 100 Hertz beträgt.