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Gerät zum Prüfen der Oberflächenbeschaffenheit gekrümmter, spiegelnder
Körper im reflektierten Licht Zum Feststellen von Oberflächenveränderungen der lebenden
Hornhaut ist 'ein Gerät bekanntgeworden, das eine Vorrichtung zur intensiven Beleuchtung
der Hornhaut und einen senkrecht zur optischen Achse des Auges stehenden Schirm
enthält, auf den die Beleuchtungsstrahlen von der Hornhaut zurückgeworfen werden.
Auf diesem durch das zurückgeworfene Licht im wesentlichen gleichmäßig hell erleuchteten
Schirm machen sich dann Unregelmäßigkeiten in der Oberflächenbeschaffenheit der
Hornhaut durch eigenartige geometrische Figuren kenntlich, ohne daß aber eine Abbildung
der Hornhaut zustande kommt. Durch Aufbringen einer photographischen Schicht auf
den Schirm können diese Figuren fixiert werden. Auf diese Weise ist es möglich,
außerordentlich feine, selbst mit dem Hornhautmikroskop nicht erkennbare Unregelmäßigkeiten
der Oberfläche festzustellen. Da die Figuren aber, wie gesagt, nicht durch geometrische
Abbildung zustande kommen, haben die Geräte den Nachteil, daß die Unregelmäßigkeiten
der Oberflächen nicht lokalisiert werden können. Aus der Art und der Lage der Figuren
kann höchstens ganz ungefähr auf den Ort der Unregelmäßigkeiten geschlossen werden.
' Nach der Erfindung läßt sich dieser Nachteil jedoch vermeiden, und zwar dadurch,
daß man im Strahlengang der Beleuchtungsvorrichtung ein Koordinatennetz anordnet
und dieses mit Hilfe der Beleuchtungsvorrichtung und der zu prüfenden Fläche selbst
auf dem Projektionsschirm abbildet, wobei sich, im Gegensatz zur Kenntlichmachung
der Unregelmäßigkeiten, eine strenge Abbildung des Netzes erzielen läßt. Eine solche
Einrichtung macht die Geräte auch geeignet zum Prüfen anderer gekrümmter Flächen
als der Hornhaut des Auges, z. B. zum Prüfen der Oberflächen von Linsen, Kugeln
o. ,d.gl. Das Koordinatennetz, sei dies ein Netz von rechtwinkligen oder von Polarkoordinaten,
könnte man z. B. auf einer ebenen Platte auftragen und diese hinter einem die Strahlen
sammelnden Kondensor aufstellen. Wegen der astigmatischen Deformation der abbildenden
Büschel an der zu prüfenden gekrümmten Fläche wurde auf idiese Weise jedoch nur
eine mangelhafte Abbildung erzielt.
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Es ist daher zweckmäßig, ein aus radialen Geraden und konzentrisch
zum Pol verlaufenden Kreisen bestehendes Polarkoordinatennetz anzuwenden und die
radialen Geraden einerseits und die konzentrischen Kreise anderseits je-für sich
auf einer gekrümmten Fläche anzubringen, wodurch sich eine scharfe Abbildung aller
Teile des Netzes auf der Projektionsfläche erzielen läßt. Die Krümmungen der Flächen
zur Auftragung der Koordinaten ergeben sich aus folgender Überlegung. Denkt man
sich ein auf dem Schirm angebrachtes Polarkoordinatensystem durch Spiegelung an
der zu prüfenden
Fläche virtuell abgebildet, so entstehen wegen
des auftretenden Astigmatismus bei schiefer Reflexion zwei astigmatische Bildschalen.
Auf der sagittalen Bildschale bilden sich die radialen Linien des Polarkoordinatensystems
und auf der tangentialen Bildschale die konzentrischen Kreise scharf ab. Wenn also
die Abbildung eines Koordinatensystems rückwärts über die zu prüfende Fläche auf
den Projektionsschirm stattfinden soll, so muß das System so aufgetragen werden,
daß das Beleuchtungsbündel diekonzentrischen Kreise und die radialen Geraden wiederum
in die genannten sagittalen und tangentialen Bildschalen (virtuell) abbildet.
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Die Auftragung des Polarkoordinatensystems auf zwei getrennten Flächen
läßt sich' vermeiden, wenn man den zur Abbildung des Koordinatennetzes dienenden
Teil der Beleuchtungsvorrichtung so ausbildet, daß er den Spiegelungsastigmatismus
der zu prüfenden Fläche wenigstens für eine gewisse Zone ausgleicht. - Die .verbleibende
astigmatische Bildfeldwölbung läßt dann allerdings immer noch die Auftragung des
Koordinatennetzes auf einer bestimmten gewölbten Fläche angezeigt erscheinen, die
man zweckmäßig durch eine sich dieser Fläche möglichst gut anschmiegende Kugelfläche
ersetzt.
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Um eine Abbildung des Koordinatennetzes auf Ader Projektionsfläche
in-einem bestimmten, ein für allemal festliegenden Maßstab zu erzielen, bildet man
den zur Abbildung des Netzes dienenden Teil der Beleuchtungsvorrichtung so aus,
daß er telezentrischen Strahlengang, bei dem also die Hauptstrahlen des Strahlenbündels
parallel zur Achse verlaufen, ergibt.
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Es sind Einrichtungen bekannt, bei denen von einer mit einer regelmäßigen
Figur versehenen Scheibe, die vor einem zu untersuchenden Auge aufgestellt wird,
durch ein, im Sinne der Strahlenrichtung betrachtet, hinter dem Auge liegendes abbildendes
System, sei es eine Lupe oder eine Lichtbildlinse, ein Bild entworfen wird, indem
dieses System das von der Hornhautfläche des Auges entworfene Spiegelbild der Figur
abbildet. Mit diesen Einrichtungen läßt sich ein Anhalt über die Krümmung der Hornhaut
des Auges gewinnen. Im Gegensatz hierzu wird beim Gegenstand der Erfindung ein Koordinatennetz
mit einer Beleuchtungsvorrichtung, die ein gerichtetes Lichtbündel auf ein zu untersuchendes
Auge oder auf einen anderen spiegelnden Körper mit gekrümmter Oberfläche wirft,
kombiniert, um auf einem hinter dem Auge aufzustellenden Schirm außer einer Darstellung
der Oberflächenkonstruktur der Hornhaut des Auges o. dgl. zugleich ein Bild des
Koordinatennetzes zu gewinnen, wobei ein abbildendes System hinter der zu prüfenden
Oberfläche, z. B. dem Auge, nicht vorhanden ist. Dadurch unterscheidet sich auch
die der Erfindung entsprechende Einrichtung wesentlich von den Ophthalmometern.
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In Abb. i der Zeichnung ist schematisch der Strahlengang bei einem
Ausführungsbeispiel eines der Erfindung entsprechenden Gerätes wiedergegeben, während
in den Abb. 2 und 3 einige Einzelheiten des dabei zugrunde gelegten Geräts in Ansicht
dargestellt sind.
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Es sei angenommen, daß die Oberfläche der Hornhaut eines Auges ct
geprüft werden soll. Zum Beleuchten des Auges dient ein bptisches System, das sich
aus einer von einer Bogenlampe b gebildeten Lichtquelle, einem Kondensor c, einer
Blende .d und einer Sammellinse e zusammensetzt. Der Kondensor c entwirft ein Bild
des positiven Kraters der Bogenlampe b in der Öffnung der Blende d, die im Brennpunkt
der Linse e angeordnet ist, so daß ein parallelstrahliges Lichtbündel aus der Linse
e austritt, das auf die zu priifende Hornhaut trifft. Von hier wird das Bündel auf
einen kreisrunden Schirm f reflektiert, der die Linse e umgibt. Zwischen dem Kondensor
C und der Blende d sind erfindungsgemäß zwei Glasschulen g und lt von der optischen
Wirkung Null angeordnet, die einander in der optischen Achse X-X berühren. Auf der
mit g bezeichneten Schale sind radiale Gerade g1 (Abb. 2) und auf der mit 1a bezeichneten
Schale konzentrisch- zur .optischen Achse verlaufende Kreise hl (Abb.3) angebracht.
Die Linse e und die Hornhaut des Auges a bilden die Geraden und die Kreise in zwei
virtuellen Bildschalen 9 2 und 1a2, bei telezentrischem Strahlengang
zwischen der Linse e und der Hornhaut, ab, und es entstehen dann reelle Bilder der
Geraden g1 und der Kreise hl, die zusammen ein Polarkoordinatennetz ergeben, auf
dem Schirm f. Die Glasschalen g und la sind so gekrümmt, daß die virtuellen
Bildschalen g`
und h2 die sagittalen und tangentialen virtuellen Bildschalen
darstellen, in die im umgekehrten Strahlengang die radialen Geraden bzw. die konzentrischen
Kreise eines entsprechenden, auf dem Schirm f aufgetragenen Polarkoordinatensystems
unter Berücksichtigung des Hörnhautastigmatismus abgebildet werden würden.
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Die Abbildung der beiden Teile des Polarkoordinatensystems in die
astigmatischen Bildschalen der Hornhaut kann in einem beliebigen Maßstab erfolgen.
Man wird die Durchmesser -der konzentrischen Kreise hl so wählen, daß die Reflexion
an der Hornhaut in bestimmten bekannten Abständen von der optischen Achse oder von
dem Hornhautscheitel
erfolgt, z. B. in Abständen von 0,5 mm,
1,0 mm, 1,5 mm usw. Da telezentrischer Strahlengang vorhanden, ist, bleiben
diese Abstände der reflektierten Strahlen immer dieselben, auch wenn sich wegen
der verschiedenen Krümmungsverhältnisse der Hornhaut der Abstand der Hornhaut von
der Beleuchtungslinse e etwas ändern sollte.
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Wie oben bereits erwähnt, könnte man auch die Linse e selbst oder
ein an ihre Stelle gesetztes Linsensystem so ausbilden, daß im umgekehrten Strahlengang
die virtuellen astigmatischen Bildschalen g2 und h2 der Hornhaut in eine einzige
Bildschale abgebildet würden, wobei man schließlich diese Bildschale näherungsweise
durch eine Kugelschale .ersetzen könnte. Unter Umständen kann man auch die der Blende
d zugekehrte Linsenfläche des Kondensors c so ausbilden, daß auf ihr das Koordinatensystem
aufgetragen werden kann.
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Die Blende d läßt sich als Irisblende, also alle Blende mit veränderlichem
Durchmesser, ausbilden, und es kann auch, um das Photographieren des Schirmbildes
zu erleichtern, am Ort der Blende d noch ein ausschlagbares Rotfilter und ein Momentverschluß
angebracht werden.