DE4313031A1 - Modellauge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Modellauge, bestehend aus einer Kammer, die auf der Stirnseite eine Öffnung mit einer Lin­ senanordnung und einer Blende sowie eine Rückwand aufweist.

Modellaugen werden vor allem auf dem Gebiet der Ophthalmos­ kopie eingesetzt. Einerseits sollen damit Ophthalmoskope ge­ testet werden und andererseits soll das Ophthalmoskopieren mit derartigen Modellaugen geübt werden. Daher wird die An­ forderung gestellt, daß ein Modellauge dem Beobachter ein Netzhautbild liefern soll, das demjenigen des menschlichen Auges möglichst ähnlich ist.

Es sollen auch schwierige Bedingungen nachgebildet werden können. Beispielsweise ist im Fall einer kleinen Augenpu­ pille die Beobachtung des Augenhintergrundes ziemlich schwierig, was dem Ophthalmoskopieren ohne Mittel zur Pupil­ lenerweiterung entspricht. Eine weitere Schwierigkeit beim Ophthalmoskopieren besteht darin, daß die Hornhaut das Be­ leuchtungslicht reflektiert, das den Beobachter blenden kann. Ein zu Übungszwecken vorgesehenes Modellauge sollte somit die Möglichkeit bieten, auch unter solch erschwerten Bedingungen zu üben. Demnach sollte eine verstellbare Pu­ pille vorgesehen und Reflexionen ermöglicht werden. Zur Nachbildung von Augenfehlern sollte der Netzhautteil des Mo­ dellauges auf der optischen Achse verschiebbar sein.

Es ist bereits eine Anzahl von Modellaugen entwickelt wor­ den. Ein in Fig. 1 dargestelltes bekanntes Modellauge umfaßt eine zylindrische Kammer 2 mit einer Seitenwand 4 und einer Stirnwand 6. Die Stirnwand 6 ist mit einer zentralen Öffnung 8 versehen, in der eine sphärische Glaslinse 10 eingesetzt ist. Vor der Linse 10 ist eine Blende 12 auf einem drehbaren Blendenrevolver mit drei bis vier Blenden angeordnet. Die Kammer 2 ist auf der Rückseite durch eine Rückwand 14 mit konkav geformter Innenfläche 16 ("Netzhaut") verschlossen. Der Innenraum der Kammer 2 zwischen der Linse 10 und der Rückwand 14 ist lichtdicht gekapselt und mit Luft gefüllt. Die Brennweite und Größe der gewölbten Innenfläche 16 bzw. Netzhaut sind so gewählt, daß diese dem Beobachter unter demselben Sehwinkel erscheint, wie dies beim menschlichen Auge der Fall ist. Die Krümmungsradien der Linse werden so gewählt, daß die Abbildungsfehler möglichst klein sind. Da­ bei entspricht der Radius der äußeren Linsenfläche 18 nicht dem Krümmungsradius des menschlichen Auges, sondern ist deutlich größer.

Wie Fig. 1 zeigt, wird ein auf die erste Linsenfläche 18 auffallendes paralleles Lichtbündel A aufgrund der geringen Krümmung der Fläche B schwach divergent reflektiert. Das Auge des Beobachters kann derartigen Reflexen leicht auswei­ chen. Darüber hinaus fällt ohnehin ein Teil des Beleuch­ tungslichts auf die Blende 12 und wird dort absorbiert. Auch hierdurch, d. h. im Fall einer kleinen Pupille, werden die Reflexe an der ersten Linsenfläche abgeschwächt. Es kann zu­ sätzlich noch ein zweiter Reflex an der inneren Linsenfläche 20 beobachtet werden.

Beim menschlichen Auge sind die Gegebenheiten anders, wie in Fig. 2 veranschaulicht ist. Das menschliche Auge weist einen deutlich kleineren Radius der Hornhaut 22 auf. Dementspre­ chend wird ein auffallendes paralleles Beleuchtungslichtbün­ del A stärker divergent reflektiert (B′). Diesem Reflex kann der Beobachter nicht so gut ausweichen und wird daher leicht geblendet. Da sich die Pupille 24 hinter der Hornhaut befin­ det, kann das Licht an der gesamten Hornhautfläche reflek­ tiert werden. Es bestehen somit deutliche Unterschiede zwi­ schen dem Reflexverhalten eines Modellauges und eines menschlichen Auges. Dementsprechend anders ist auch das Ar­ beiten mit einem Ophthalmoskop an einem Modellauge und einem menschlichen Auge, so daß Erfahrungen von einem Modellauge keinesfalls gut auf das menschliche Auge übertragen werden können.

Es ist auch ein Modellauge gemäß DE-U-87/07 517 entwickelt worden, das zum Studium und Verständnis des Sehvorgangs die­ nen soll. Dementsprechend umfaßt das Modellauge je einen Teil für eine enge und weite Pupille, wobei in den Pupillen­ teil eine Linsenfassung eingearbeitet ist. Ein Zylinderteil übernimmt die Funktion des hinteren Augenbulbus. Für Oph­ thalmoskop-Studien ist dieses Modellauge nicht geeignet.

In der GB-A-2 238 891 ist ein Modellauge für Lehrzwecke be­ schrieben. Im Inneren des Modellauges ist ein Bildteil vor­ gesehen, derart, daß hier die Netzhautfläche eines Auges in Form eines Fotos oder dergleichen betrachtet werden kann. Die Fotos sind austauschbar und werden durch eine Öffnung im Modellauge betrachtet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Modellauge zu schaffen, das ein Arbeiten möglichst unter natürlichen Be­ dingungen gestattet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Modellauge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiter­ bildungen des erfindungsgemäßen Modellauges sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein erfindungsgemäßes Modellauge zeichnet sich somit dadurch aus, daß die erste Linsenfläche einen Krümmungsradius ent­ sprechend dem der Cornea aufweist. Ferner befindet sich die Blende innerhalb oder hinter der ersten Linsenfläche, wobei sie auch insgesamt innerhalb oder hinter der Linsenanordnung angebracht sein kann. Auf diese Weise wird ein Spiegelbild in gleicher Entfernung vom Auge und mit gleichem Abbildungs­ maßstab wie beim menschlichen Auge erhalten. Da die Krümmung der ersten Linsenfläche eine kurze Brennweite zur Folge hat, ist der Innenraum der Kammer mit einer klaren Flüssigkeit gefüllt. Diese sollte einen Brechungsindex in der Größenord­ nung desjenigen von Wasser (1,334) sowie ferner einen nied­ rigen Dampfdruck haben. Auch sollte die Flüssigkeit nicht korrosiv wirken. Dies bewirkt, daß die künstliche Netzhaut etwa dieselbe Größe und Krümmung wie beim menschlichen Auge erhält. Es kommt zu weitgehender Unterdrückung der Reflexe an den inneren Flächen des Abbildungssystems, da die Bre­ chungsindizes zwischen dem Linsenglas (z. B. 1,519 für Glas BK 7) und der Flüssigkeit (z. B. Glyzerin 1,455) nur ge­ ringfügig verschieden sind. Demzufolge ist der Strahlenver­ lauf weitgehend wie im menschlichen Auge.

Als Linsenmaterial wird bei Verwendung einer Einzellinse vorteilhaft wenig dispersives Kronglas verwendet. Die erste Linsenfläche kann z. B. einen Krümmungsradius von 7,8 mm auf­ weisen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Modellauges ist eine sphärische Plankonvexlinse vorgesehen. Statt dieser kann jedoch auch eine stark asymmetrische Bi­ konvexlinse verwendet werden, um die Linsenwirkung und den Strahlengang möglichst an diejenigen des menschlichen Auges anzunähern. Statt einer einzigen Linse kann auch ein mehr­ linsiges Abbildungssystem verwendet werden, wodurch die Ver­ hältnisse noch mehr den natürlichen Verhältnissen angegli­ chen werden können. Es können auch statt sphärischer Flächen eine oder mehrere asphärische Flächen verwendet werden, um den Öffnungsfehler auf ein Minimum herabzusetzen. Dies ist zum Beispiel bei der Hornhaut des menschlichen Auges der Fall, und entsprechend kann die erste Fläche zum Beispiel der Plankonvexlinse asphärisch ausgebildet sein.

Vorteilhaft kann der Farbfehler durch einen mehrlinsigen Achromaten oder Apochromaten verringert werden. Werden bei diesem eine oder mehrere asphärische Flächen verwendet, so kann zusätzlich der Öffnungsfehler herabgesetzt werden.

Zweckmäßig werden, ausgenommen die erste Linsenfläche, ein­ zelne oder sämtliche brechende Flächen zur Reflexverminde­ rung vergütet.

Eine rasche Verstellmöglichkeit der Blendengröße ergibt sich, wenn in einem von außen bedienbaren, drehbaren Revol­ ver Blenden mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind.

Alternativ kann auch eine von außen über einen abgedichteten Antrieb stufenlos verstellbare Irisblende vorgesehen sein. Der Antrieb kann für bestimmte Blendendurchmesser, zum Bei­ spiel ganzzahlige Millimeter-Werte, Rasten besitzen. Auf diese Weise können gewünschte Einstellwerte ohne Verzögerung und zeitaufwendige Einstellarbeiten gewählt werden. Die Ein­ stellung des Blendendurchmessers bzw. das Ablesen des je­ weils eingestellten Blendendurchmessers kann durch eine Skala erleichtert sein, die am betreffenden Antriebselement angebracht ist.

Die Einstellung der Irisblende kann selbstverständlich von Hand vorgenommen werden. Jedoch kann auch vorteilhaft ein Motor für die Irisblende und/oder weitere, im Inneren des Modellauges befindliche lichtempfindliche Elemente vorgese­ hen sein. Dies ermöglicht es, eine Pupillenverengung zu si­ mulieren, wie sie beim Hineinleuchten mit dem Ophthalmoskop oder bei Helligkeitserhöhung auftritt. Auf diese Weise kann geübt werden, mit optimaler Helligkeit des Ophthalmoskops zu arbeiten, was stets einen Kompromiß zwischen hoher Netzhaut­ ausleuchtung und der durch die Pupillenverengung bedingten Begrenzung des Gesichtsfeldes darstellt. Es ist auch mög­ lich, bei enger Pupille besonders störend wirkende Horn­ hautreflexe zu simulieren, was bislang bei herkömmlichen Mo­ dellaugen nicht durchgeführt werden konnte.

Die Kammer ist zweckmäßig als abgedichteter Kolben ausgebil­ det, wobei die Rückwand konkav geformt ist. Diese kann eine Aluminium-, Messing- oder Stahlfläche aufweisen und mit ei­ ner Dichtung versehen sein. Zur Simulation von Fehlsichtig­ keit kann die Rückwand auf der optischen Achse verschiebbar sein, wobei der Innenraum der Kammer mit einem Ausgleichsge­ fäß verbunden ist, das zweckmäßig zur Atmosphäre hin offen ist.

Statt einer verschiebbaren Rückwand kann das erfindungsge­ mäße Modellauge auch einen von außen über einen abgedichte­ ten Antrieb verstellbaren Revolver aufweisen, der verschie­ dene Netzhautdarstellungen trägt. Auf diese Weise können zum Beispiel Netzhautdarstellungen mit pathologischen Befunden und ein Referenzmuster einer gesunden Netzhaut studiert wer­ den.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung trägt der Revolver eine strukturlose und transluzente Netz­ hautdarstellung (Mattscheibe), wobei auch die dahinter be­ findliche Rückwand transluzent ist. Bei dieser Einstellung kann das Netzhautbild eines mit dem künstlichen Auge erfaß­ ten Gegenstandes beobachtet werden. Die Auswirkungen be­ stimmter Linsenfehler auf das Netzhautbild können so sicht­ bar gemacht werden. Vorzugsweise ist der Revolver zusammen mit der Rückwand verschiebbar, um die Länge des Augapfels zu variieren.

Gemäß der Erfindung wird auch vorgeschlagen, außerhalb der Kammer hinter der transluzenten Mattscheibenöffnung eine Lupe vorzusehen. Auf diese Weise kann das Netzhautbild leichter und besser erkannt werden.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß innerhalb oder außerhalb der Kammer vor bzw. hinter der Linsenanordnung eine oder mehrere für Hilfslinsen oder Streuscheiben vorgesehene Halterungen angeordnet sind, ggf. als ein von außen über einen abgedich­ teten Antrieb verstellbarer Revolver. Mit derartigen Hilfs­ linsen können Linsenfehler, z. B. Astigmatismus mit einer Zy­ linderlinse oder Star mit einer Streuscheibe, simuliert wer­ den. Ihr Einfluß auf die Handhabung und das Bild eines Oph­ thalmoskops können studiert werden, im Zusammenhang mit der oben erwähnten transparenten Mattscheibe auch deren Auswir­ kung auf das Netzhautbild. Es kann auch die Korrekur solcher Augenfehler durch eine geeignete Brille im Netzhautbild be­ obachtet werden.

Des weiteren kann bei dem erfindungsgemäßen Modellauge vor­ teilhaft innerhalb der Kammer ein von außen über einen abge­ dichteten Antrieb verstellbarer Revolver angeordnet sein, der eine oder mehrere Hilfslinsen oder Streuscheiben trägt.

Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels und der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines bekannten Modellauges mit teilweise dargestelltem Strahlengang,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines menschlichen Auges mit schematisch dargestelltem teilweisem Strahlen­ gang und

Fig. 3 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Modell­ auges mit schematischer Darstellung eines Teils des Strahlengangs.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Modellauges ge­ mäß der Erfindung dargestellt. Dieses umfaßt eine Kammer 32 mit zylindrischer Seitenwand 34 und Stirnwand 36. Die Stirn­ wand 36 weist eine zentrale Öffnung 38 auf, in die eine sphärische Plankonvexlinse 40 aus Kronglas eingesetzt ist. Die Linse 40 weist somit eine erste sphärische Linsenfläche 42 und eine innere ebene Linsenfläche 44 auf. Hinter der Linse 40 ist eine Blende 46 angeordnet. Auf der Rückseite ist die Kammer 32 durch eine auf der optischen Achse ver­ schiebbar angeordnete Rückwand 48 mit konkaver Innenfläche 50 verschlossen. Der Innenraum der Kammer 32 ist mit einer klaren Flüssigkeit, im dargestellten Ausführungsbeispiel Glyzerin, gefüllt. Ein Abfluß der verdrängten Flüssigkeit bei Verschiebung der Rückwand ist durch eine nicht darge­ stellte Leitung zu einem ebenfalls nicht dargestellten Aus­ gleichsgefäß gewährleistet.

Die Erfindung ist obenstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels beschrieben worden, das ebenso wie die Merkmalszusam­ menfassungen in den Ansprüchen als nicht einschränkend ange­ sehen werden soll. Vielmehr sind zahlreiche weitere Abwand­ lungen des Modellauges gemäß der Erfindung möglich im Rahmen des Schutzumfangs der Ansprüche.

Claims (26)

1. Modellauge, bestehend aus einer Kammer (32), die auf der Stirnseite eine Öffnung mit einer Linsenanordnung und einer Blende und eine Rückwand aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Linsenanordnung (40) auf der Stirnseite eine erste Linsenfläche (42) mit einem Krümmungsradius entsprechend dem der Cornea aufweist,
• - die Blende (46) hinter der ersten Linsenfläche (42) an­ gebracht ist und
• - der Innenraum der Kammer (32) mit einer klaren Flüssig­ keit gefüllt ist.

2. Modellauge nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Linsenmaterial Kronglas vorgese­ hen ist.

3. Modellauge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Linsenanordnung eine sphärische Plankonvexlinse (40) vorgesehen ist.

4. Modellauge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Linsenanordnung eine asymmetrische Bikonvexlinse vorgesehen ist.

5. Modellauge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Linsenanordnung ein mehrlinsiges Abbildungssystem umfaßt.

6. Modellauge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Linsenanordnung eine oder mehrere asphärische Flächen umfaßt.

7. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrlinsiger Achro­ mat oder Apochromat vorgesehen ist, der den Farbfehler ver­ ringert.

8. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrlinsiger Achro­ mat oder Apochromat mit einer oder mehreren asphärischen Flächen vorgesehen ist, der den Öffnungsfehler und den Farb­ fehler verringert.

9. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß außer der ersten Linsen­ fläche einzelne oder sämtliche brechende Flächen zur Reflex­ verminderung vergütet sind.

10. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende in einem von außen bedienbaren, drehbaren Revolver angebracht ist, der Blenden mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.

11. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Blende eine von außen über einen abgedichteten Antrieb stufenlos verstell­ bare Irisblende vorgesehen ist.

12. Modellauge nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb Rasten für bestimmte Blendendurchmesser aufweist.

13. Modellauge nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Antriebselement für die Blendenverstellung eine Skala angebracht ist, auf der die eingestellten Blendendurchmesser angezeigt sind.

14. Modellauge nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb ein Mo­ tor vorgesehen ist.

15. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit einen Brechungsindex etwa gleich dem von Wasser aufweist.

16. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Glyzerin ist.

17. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (32) ein ab­ gedichteter Kolben ist.

18. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand (48) auf der Innenseite (50) konkav geformt ist.

19. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand eine Alumi­ nium-, Messing- oder Stahlfläche aufweist und mit einer Dichtung versehen ist.

20. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand (48) auf der optischen Achse verschiebbar ist, wobei der Innenraum der Kammer mit einem Ausgleichsgefäß verbunden ist.

21. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer auf der Rück­ seite einen von außen über einen abgedichteten Antrieb ver­ stellbaren Revolver aufweist, der verschiedene Netzhautdar­ stellungen trägt.

22. Modellauge nach Anspruch 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Revolver eine strukturlose und transluzente Netzhautdarstellung (Mattscheibe) trägt und die dahinter befindliche Rückwand transluzent ist.

23. Modellauge nach Anspruch 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Revolver zusammen mit der Rück­ wand verschiebbar ist.

24. Modellauge nach Anspruch 22 oder 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß außerhalb der Kammer hinter der transluzenten Mattscheibenöffnung eine Lupe vorgesehen ist.

25. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Kammer vor der Linsenanordnung eine oder mehrere für Hilfslinsen oder Streuscheiben vorgesehene Halterungen angeordnet sind.

26. Modellauge nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kammer ein von außen über einen abgedichteten Antrieb verstellbarer Revolver angeordnet ist, der eine oder mehrere Hilfslinsen oder Streuscheiben trägt.