DE2438466A1

DE2438466A1 - Verfahren zur bestimmung der zusaetzlich zur sphaerischen korrektion eines zu untersuchenden optischen systems anzuwendenden astigmatischen korrektion

Info

Publication number: DE2438466A1
Application number: DE2438466A
Authority: DE
Inventors: David Lee Dr Guyton
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-27
Filing date: 1974-08-09
Publication date: 1976-02-19
Also published as: US3841760A; FR2283433A1; FR2283433B1; CH587479A5; GB1461118A

Description

PATENTANWÄLTE

Dr. phil. G. B.HAGEN 2438468

Dipl.-Phys. W. KALKOFF

MÜNCHEN 71 (Solin)

Franz-Hals-Straße 21
Tel. (089) 79 62 13/795431

München, 5· August 1974 Dr. H./sch

David L. Guyton

324 Quaker Ridge Road

Timonium, Md. (V. St. A.)

Verfahren zur Bestimmung der zusätzlich zur sphärischen Korrektion eines zu untersuchenden optischen Systems anzuwendenden astigmatischen Korrektion

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfären zur Bestimmung der Brechwerteigenschaften eines optischen Systems, umfassend die Brechwerteigenschaften des Auges eines Patienten, und insbesondere auf die Zonenbrechwert-Bestimmungsmethode, um den astigmatischen Fehler des gegebenen optischen Systems zu ermitteln.

Zonenbrechwert-Bestimmungsmethoden werden in weitem Umfang verwendet, um die Brennpunkteigenschaften optischer Systeme zu bestimmen. Auf dem Gebiet der fotografischen und der Fernrohroptik werden diese Methoden im allgemeinen als Variationen der Hartmannschen Untersuchungsmethode und der Foucaultschen Zonenuntersuchungsmethode verwendet. Bei der Brillenglasoptik werden derartige Methoden als Abwandlungen des Scheiner-Prinzips verwendet. Bei sämtlichen Zonenbrechkraft-Bestimmungsmethoden werden die Brechungseigenschaften verschiedener Teile des zu untersuchenden optischen Systems bzw. Zonen desselben unter den gegebenen Öffnungsverhältnissen untersucht,

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,Bayerische Vereinsbank München 823 101 Postscheck 54782-809

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normalerweise mit der Absicht, die Brechkrafteigenschaften des voll geöffneten optischen Systems dann abzuleiten. Der Vorteil der zonenmäßigen Brechkraftuntersuchungsmethoden liegt in der erhöhten Genauigkeit, mit der die Endeinstellung beurteilt werden kann, und damit in der erhöhten Genauigkeit, mit der Messungen von Testbildern durchführbar sind.

Häufig werden die Brechungseigenschaften eines optischen Systems als die optische Korrektion gemessen, die vorliegende Linsenfehler des Systems korrigieren kann; dies ist der Fall bei der Bestimmung der Brechkraftfehler des Auges eines Patienten oder bei der Bestimmung der Brechkraft eines Brillenglases. Der Fehler wird in bezug auf ein spezifiziertes Paar konjugierter Punkte bestimmt. Häufig werden dazu ein Punkt auf der Netzhaut des Auges des Patienten und ein zweiter Punkt an einer entfernten Wandfläche des Untersuchungsraums benutzt, wenn es sich darum handelt, den Fehler des Auges zu bestimmen. Die endgültige Einstellung bei der Neutralisierung eines optischen Fehlers bedingt im allgemeinen die Beurteilung der besten Einstellung eines Testbildes. Es ist häufig schwierig, dies zu beurteilen. Bei der Anwendung der Zonenbrechkraftbestimmung für die Zwecke der Neutralisierung optischer Fehler werden üblicherweise die Einstellung durch die Überlagerung oder Ausrichtung von Punkten ersetzt, die mit großer Präzision beurteilbar sind. Ein Beispiel einer solchen zonalen Brechwertbestimmung unter Anwendung von zur Ausrichtung gebrachten Endpunkten wird im folgenden erläutert.

Bei der Anwendung der zonalen Brechkraftbestimmung für die Zwecke der Ermittlung der erforderlichen astigmatischen Korrektion eines gegebenen optischen Systems werden die Korrektionen in bezug auf ein spezielles Paar konjugierter

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Punkte durchgeführt, wobei drei optische Bestimmungen im allgemeinen angewandt werden. Nämlich werden zunächst die beiden Hauptmeridiane des vorliegenden optischen Systems festgestellt. Zweitens wird die dioptrische Brechkraft, die als Korrektion für den einen Hauptmeridian erforderlich ist, bestimmt, und drittens wird die dioptrische Brechkraft, die als Korrektion für den zweiten Hauptmeridian erforderlich ist, bestimmt. Der astigmatische Korrektionswert ist der Differenzwert zwischen den dioptrischen Brechkraftkorrektionen in den beiden Hauptmeridianen. Die astigmatische Korrektion ist damit die algebraische Differenz zwischen zwei gemessenen Werten und unterliegt also größeren Meßfehlern als jeder der beiden Werte für sich. Dies ist ein erheblicher Nachteil der Meßmethode, da der gewünschte Parameterwert nicht direkt gemessen wird.

Ein weiterer Nachteil dieser Messungsart ergibt sich bei der Bestimmung der Brechwertkorrektion des Auges eines Patienten. Der dioptrische Brechkraftkorrektionswert, der für jeden Hauptmeridian bestimmt wird, ist ein Maß für die sphärische Korrektion in diesem Meridian. Die Gesamtbrechkraft eines normalen menschlichen Auges ändert sich aber ständig, weil Schwankungen in der Akkomodation auftreten. Daher müssen die dioptrischen Brechkraftkorrektionen für die beiden Hauptmeridiane im selben Zeitpunkt gemessen werden, wenn ihre Differenz einen Sinn haben soll. Derartige gleichzeitige Messungen konnten jedoch vor der Zonenbrechkrafttechnik nicht in zufriedenstellender Weise erreicht werden. Man hat Testbilder entworfen, die für verschiedene Stellen desselben Blickfeldes den Brechkraftfehler in zwei Hauptebenen wiedergeben; ein Patient, der ein derartiges Bild betrachtet, oder eine Untersuchungsperson, die ein auf der Netzhaut des Auges des Patienten abgebildetes Bild untersucht, müssen jedoch getrennt die beiden Einstellungen beurteilen, und daher

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werden ebenfalls die Verhältnisse in den beiden Meridianen zu verschiedenen Zeitpunkten gemessen.

Die Erfindung bezweckt eine zonale Brechkraftbestimmung mit nur einer einzigen Endpunkteinstellung für die direkte Bestimmung der erforderlichen astigmatischen Korrektion eines gegebenen optischen Systems. Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß bei der zonalen Brechwertbestimmung sich keine Abhängigkeit von geringen Schwankungen der Akkomodation einstellt, wenn es sich um die Bestimmung der astigmatischen Korrektion des Auges eines Patienten handelt.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung bei einer zonalen Brechwertbestimmung gelöst, die bisher nur zur Feststellung des Hauptmeridians eines astigmatischen Systems verwendet wurde. Das durch diese zonale Brechwertbestimmung erzeugte Testbild hat seitlich auseinanderliegende Teile, die in bezug aufeinander nicht ausgerichtet sind, wenn das Testbild nicht parallel zu einem Hauptmeridian des optischen Systems betrachtet wird. Zur Bestimmung des Hauptmeridians werden das Testbild und die zonale optische Vorrichtung, durch die das Testbild betrachtet wird, zusammengedreht von einem Meridian zum anderen, bis eine Ausrichtung der Teile des Testbildes erreicht ist.

Gemäß der Erfindung wird die Art des Testbildes und der optischen zonalen Vorrichtung, die bisher nur zur Feststellung eines Hauptmeridians verwendet wird, dazu verwendet, die Anwesenheit eines weiteren Hauptmeridians während der astigmatischen Korrektion anzuzeigen. Vor der Durchführung der erfindungsgemäßen Untersuchungsmethode waren Methoden bekannt, die die Hauptmeridiane des gegebenen optischen Systems festlegten, die sie in bezug auf die Hauptmeridiane des vorliegenden optischen Systems ausrichteten und die Hauptmeridiane

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der optischen Korrektionsmittel unterschiedlicher sphärischer und zylindrischer Brechkraft mit den Hauptmeridianen des vorliegenden optischen Systems ausrichteten und so eine optische Korrektion in einer bestimmten Meridianebene des vorliegenden optischen Systems bewirkten. Die erfindungsgemäße zonale Brechwertbestimmungsmethode wird auf die Kombination des vorliegenden optischen Systems und der optischen Korrektionsmittel angewandt, und die Bestimmung wird in einem Meridian durchgeführt, der nicht Hauptmeridian ist, vorzugsweise in einem der um 45° in bezug auf die Hauptmeridianebenen der optischen Korrektionsmittel versetzten Meridian, wodurch das erhaltene Testbild nicht ausgerichtet erscheint und die fehlende Ausrichtung darauf hinweist, daß Hauptmeridianebenen existieren und dementsprechend Astigmatismus zu korrigieren ist. In diesem Punkt wird die dioptrische Brechkraftkorrektion für den zuvor korrigierten Meridian konstantgehalten, während die dioptrische Brechkraft der optischen Korrekturmittel in anderer Weise variiert wird und zugleich die Abbildung des Testbildes nach der zonalen Brechkraftmethode beobachtet wird. Wenn die richtige astigmatische Korrektion erreicht ist, erscheinen die Teile des Testbildes in bezug aufeinander ausgerichtet und zeigen an, daß Hauptmeridiane für die gesamte optische Kombination nicht mehr vorliegen und somit ein unkorrigierter Astigmatismus nicht mehr vorherrscht. Die für das gegebene optische System erforderliche astigmatische Korrektion ist dann durch die astigmatische Brechkraft der optischen Korrektionsmittel gegeben.

Die gesamte astigmatische Korrektion für das gegebene optische System wird somit in einem einzigen endgültigen Versuch mit einer einzigen Endpunkteinstellung bewirkt. Es wird noch näher erläutert, daß zonale Brechwert-Teste, die einen Fehler der Ausrichtung der meridionalen Hauptschnitte anzeigen, auch bei Anwesenheit eines gewissen dioptrischen

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Brechkraftfehlers wirksam sind und daß daher ein geringer Fehler in der ursprünglichen Korrektion bezüglich des einen Meridians des optischen Systems sich nur wenig auf die Genauigkeit der astigmatischen Korrektion gemäß der endgültigen Messung auswirkt. Ungeachtet dieser zulässigen Ungenauigkeit der erforderlichen dioptrischen Brechkraftkorrektion beeinträchtigen geringe Schwankungen der Akkomodation des Auges des Patienten die Genauigkeit der Bestimmungsmethode nicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht die Anwendung eines zonalen Brechkrafttests vor, bei dem nur eine geringe Anzahl Zonen des vorliegenden optischen Systems bei der Bildung des Testbildes mitwirken, was eine Änderung des Scheinerschen Prinzips darstellt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht einen zonalen Brennpunkttest vor, bei dem sämtliche Zonen des vorliegenden optischen Systems bei der Abbildung des Testbildes mitwirken.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. IA eine Perspektivansicht einer bekannten Anordnung optischer Mittel zur Anwendung des Scheinerschen Prinzips, wobei es sich um die Anzeige des Vorliegens eines dioptrischen Brechkraftfehlers in dem vertikalen Meridian einer Linse handelt;

Fig. IB die Anordnung nach Fig. IA, wobei dioptrische

Brechkraftkorrektionsmittel so eingestellt sind, daß der dioptrische Brechkraftfehler in dem vertikalen Meridian des vorliegenden optischen Systems korrigiert wurde;

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Fig. 2A eine Perspektivansicht einer bekannten Anordnung, die eine Variation des Scheinerschen Prinzips zur Anzeige eines Ausrichtungsfehlers eines linienförmigen Objekts im Falle des Vorliegens eines Hauptmeridians eines astigmati-. sehen optischen Systems ist;

Fig. 2B die Anordnung nach Fig. 2A, bei der die Ausrichtung des linienförmigen Objekts mit dem Hauptmeridian des optischen Systems durchgeführt ist;

Fig. 3A eine Perspektivansicht der optischen Mittel bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der durch eine nichtausgerichtete Abbildung des Testbildes das Vorliegen eines unkorrigierten Astigmatismus angezeigt wird;

Fig. 3B die Anordnung nach Fig. 3A, wobei die dioptrische Brechkraft der optischen Korrektionsmittel so geändert ist, daß eine Korrektur des astigmatischen Fehlers des optischen Systems erreicht ist;

Fig. 4A eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der das Vorliegen eines nichtkorrigierten Astigmatismus durch mangelnde Ausrichtung des abgebildeten Testbildes angezeigt ist;

Fig. 4B die Anordnung nach Fig. 4A, bei der die dioptrische Brechkraft der optischen Korrektionsmittel so geändert wurde, daß eine Korrektion des vorliegenden Astigmatismus des optischen Systems erreicht ist;

Fig. 5A die Anordnung nach Fig. 4A, bei der der veränderbare astigmatische Teil der· optischen Korrektionsmittel durch zwei drehbare Zylinderlinsen gebildet ist;

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Fig. 5B die Anordnung nach Fig. 5A, bei der die Zylinderlinsen so gedreht wurden, daß eine Korrektion des astigmatischen Fehlers des optischen Systems vorliegt;

Fig. 6 eine Teilansicht der Anordnung nach Fig. 4A, bei der die Lichtstrahlen zur Veranschaulichung des optischen Strahlenganges näher dargestellt sind; und

Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung für zwei Varianten der Erfindung.

Die Figuren 1-5 sind einander nahe verwandt, und es soll daher zunächst auf die Teile eingegangen werden, die diesen Figuren gemeinsam sind, wobei ihre allgemeine Wirkungsweise erläutert wird. Jede Figur zeigt eine zonale Brechkraftprüfvorrichtung in Zusammenwirken mit einem optischen System 10 in Fig. 1 und 20 in Fig. 2-5. Die Orientierung des vertikalen Meridians des optischen Systems ist durch die Strichlinie 12 angedeutet. Die Orientierungen der Hauptebenen des astigmatischen optischen Systems 20 sind durch die Strichlinien 22 und 24 angedeutet.

Die Zonenbrechkraft-Bestimmungsmethode bezweckt,einen der Beobachtung zugänglichen Endpunkt zu schaffen zu dem Zweck , die Korrektion für eine bestimmte Brechkrafteigenschaft des optischen Systems zu ermitteln. Die zu bestimmende Korrektion bezieht sich auf zwei spezielle Punkte, die zu konjugierten Punkten werden, wenn das optische System vollständig korrigiert ist. Ein Testbild wird in einem dieser Punkte erzeugt. Das Testbild ist durch den eine undurchsichtige Linie aufweisenden Schirm 14 in Fig. 1-3 und den Schlitze aufweisenden Schirm 16 in Fig. 4 und 5 dargestellt.

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ORIGINAL INSPECTED

Die Abbildung des Testbildes durch die zonalen Brechkräüttests erfolgt an dem zweiten der beiden Punkte. Um die Lage dieses zweiten Punktes zu zeigen, sind in Fig. 1-5 gestrichelte Umrandungslinien auf dem Abbildungsschirm 18 gezeigt. Der Schirm 18 kann die Netzhaut des Patienten oder eine Milchglasscheibe, eine fotoelektrische Bildempfangsvorrichtung oder auch nur eine weiße Bildebene sein, die durch die Abbildungsmittel eines Betrachtungssystems abgebildet wird.

Die Beleuchtung erfolgt durch eine Lichtquelle 26. Die undurchsichtige Linie 14 ist auf einer durchsichtigen geteilten Scheibe 28 angeordnet, und zwar senkrecht zur Trennungslinie der Scheibe 28. Die beiden Hälften der Scheibe 28 bestehen aus polarisierendem Material, wobei die beiden Polarisationsachsen senkrecht zueinander liegen. Der Schlitz 16 der Scheibe 30 ist ausgeschnitten oder fotografisch hergestellt, die Scheibe 30 ist undurchsichtig.

In Fig. 1-3 dient eine Scheiner-Scheibe 32 als Mittel zur Definition der Zonen. Die Scheiner-Scheibe 32 ist eine dünne Blendenscheibe mit zwei kleinen Öffnungen 34. In jede Öffnung 34 ist ein kleines Stück polarisierendes Material eingesetzt, so daß die Polarisationsachsen der beiden Öffnungen 34 einen rechten Winkel zueinander bilden und den Orientierungen der Achsen der beiden Hälften der geteilten Scheibe 28 entsprechen. Bei den Anordnungen gemäß Fig. 4 und 5 dient ein System schlitzartiger Öffnungen 36 als die Zonen definierendes Mittel.

Die einstellbaren optischen Korrektionsmittel für die Anordnungen nach Fig. 1-5 sind die sphärischen Korrektionsmittel 38 in Fig. 1 und 2 und die astigmatisehen optischen Korrektionsmittel 40 in Fig. 3-5. Die optischen Korrektionsmittel

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können in verschiedenster Weise ausgeführt sein. Im einfachsten Fall handelt es sich um einzelne Linsen oder Linsensysteme, die vor das Auge des Patienten während der Untersuchung gesetzt werden. Eine zweite Ausführungsform eines optischen Korrektionsmittels besteht aus einem festen Linsensystem im Zusammenwirken mit Mitteln zum Verstellen des Objektschirms längs der optischen Achse, wodurch die Vergenz des vom Objektschirm ausgehenden Lichts beiderseits des Linsensystems verändert wird. Eine kompliziertere Korrektionsvorrichtung besteht aus Zylinderlinsen, die in bezug aufeinander gedreht oder axial bewegt werden und dadurch eine kontinuierlich änderbare sphärische und zylindrische Brechkraft zu erzeugen gestatten. In Anbetracht der verschiedenen optischen Möglichkeiten für die optischen Korrektionsmittel sind diese Mittel in Fig. 1-5 nur schematisch gezeigt.

Fig. IA zeigt eine Brechkraftbestimmung nach dem Scheinerschen Prinzip, wobei es sich um einen αΐορτΓΪΞΟίιβη Brechkraftfehler in einem willkürlichen Meridian handelt, der hier als Vertikalmeridian 12 des Linsensystems 10 angenommen ist. Die abzubildende Linie 14 ist unter einem rechten Winkel zum Meridian 12 angeordnet, und die die Zonen repräsentierenden Öffnungen 34 sind mit Abstand voneinander in einer Richtung parallel zum Meridian 12 angeordnet. Die eine Öffnung 34 "sieht" die eine Hälfte der Linie 14 und die andere Öffnung 34 die andere Hälfte der Linie 14 wegen des zuvor erläuterten Polarisationseffekts. Die sphärischen optischen Korrektionsmittel 38 haben eine dioptrische Brechkraft Null. Die Abbildung des Testobjekts erfolgt auf dem Bildschirm 18 und besteht aus einer Abbildung der Linie 14, bei der die beiden Hälften in bezug aufeinander seitlich versetzt sind, was einen dioptrischen Brechkraftfehler im Meridian 12 des optischen Systems 10 anzeigt. Unter "seitlicher" Versetzung wird hier eine Verschiebung in Richtung senkrecht zur linearen

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ORIGINAL INSPECTED

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Hauptdimension des Testbildes verstanden. Es ist zu beachten, daß, wenn man die Scheiner-Scheibe 32 entfernte, auf dem Abbildungsschirm 18 ein verwaschenes Bild erhalten werden würde. Durch Anwendung der Scheiner-Scheibe 32 mit den öffnungen 34 werden nur zwei kleine Strahlenbündel ausgewählt. Diese beiden Bündel bewirkten verschiedene Teile des zuvor verwaschenen Bildes, und dementsprechend besteht das von ihnen erzeugte Bild aus zwei voneinander getrennten Teilen. Es ist zu beachten, daß die Tiefenschärfe eines jeden schmalen Bündels sehr groß ist, weil es sich um Bündel handelt, die durch die kleinen Öffnungen 34 begrenzt sind. Daher erscheinen die beiden Hälften 46 des abgebildeten Testbildes ungefähr fokussiert, obwohl im Meridian große dioptrische Brechkraftfehler vorliegen können. Je größer der dioptrische Brehkraftfehler im Meridian 12 ist, umso stärker werden die beiden Hälften des abgebildeten Testbildes 46 versetzt sein. Es ist zu beachten, daß ein vollständiges doppeltes Bild der Linie 14 auf dem Schirm 18 erzeugt werden würde, wenn die Polarisationsmittel entfernt würden. Die Verwendung der Polarisationsmittel beseitigt übereinanderliegende Hälften der ursprünglichen Doppellinien-Abbildung, und dadurch ergibt sich eine Abbildung des Testbildes, deren fehlende Ausrichtung leichter beurteilbar ist.

Fig. IB zeigt die Anordnung nach Fig. IA, wobei die optischen Mittel 38 zur Korrektion der dioptrischen Brechkraft so geändert wurden, daß der im Meridian 12 des optischen Systems 10 vorliegende dioptrische Brechkraftfehler korrigiert ist. Der Endzustand dieses Korrektionsverfahrens besteht in der Ausrichtung der beiden Hälften des abgebildeten Testbildes 46. Es ist zu beachten, daß zur Korrektion des dioptrischen Brechkraftfehlers in einem gegebenen Meridian eines optischen Systems die Zonen definierenden Mittel parallel zu dem zu korrigierenden Meridian angeordnet werden, während die das

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Testbild darstellende Linie oder ein allgemeineres Testbild von linienhafter Natur senkrecht zu dem zu korrigierenden Meridian angeadnet wird. Die die Zonen definierenden Öffnungen können verschiedene Formen haben, und es können auch mehr als zwei Öffnungen vorgesehen sein. Die Öffnungen müssen nicht unbedingt so klein wie dargestellt sein. Die beiden Hälften der gesamten Öffnung des optischen Systems können z. B. als Zonen dienen. Bei großen Zonen ist indessen die Tiefenschärfe durch jede Zone geringer, und daher werden die Teile des Testbildes verwaschen und zugleich nicht aufeinander ausgerichtet sein, wenn ein dioptrischer Brechkraftfehler vorliegt. Die die Zonen bildenden Öffnungen werden üblicherweise nahe dem optischen System angeordnet, wenn man das Scheinersche zonale Meßverfahren anwendet. Gelegentlich werden die öffnungen auch zwischen Lichtquelle und dem das abzubildende Objekt enthaltenden Schirm angeordnet und werden auf Punkte nahe dem optischen System abgebildet, was eine äquivalente Lösung darstellt. Es ist unwesentlich, ob die die Zonen bildenden Öffnungen unmittelbar nahe dem optischen System angeordnet werden oder mit demselben zusammenfallend abgebildet werden, und es spielt auch keine Rolle, ob sie vor oder hinter dem optischen System liegen. Die Öffnungen müssen nicht unbedingt symmetrisch zur optischen Achse des 7tx untersuchenden optischen Systems angeordnet sein. Das Wesentliche liegt darin, daß beim Korrigieren eines dioptrischen Brechkraftfehlers der dioptrische Fehler eine Verschiebung des abzubildenden Testobjekts in derselben Richtung bewirkt, wie die Orientierung der die Zonen bildenden Öffnungen ist. Wenn man das abzubildende Objekt von linearer Struktur rechtwinklig zur Verschiebung der Teile anordnet, so sollte das Objekt auch rechtwinklig zur Orientierung der die Zonen definierenden Öffnungen liegen.

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ORIGINAL INÄFECTED

Fig. 2A zeigt eine Anordnung, die eine Abwandlung des Scheinerschen Prinzips veranschaulicht und das Vorliegen eines Fehlers bezüglich der Ausrichtung des linienartigen Objekts 14 mit einem der Hauptmeridiane 22 oder 24 des optischen Systems 20 anzeigt. Das Objekt 14 ist parallel zu den die Zonen definierenden Öffnungen 34 angeordnet. Die Scheiben 28 und 32 sind zusammen in Pfeilrichtung 48 drehbar unter Anwendung einer üblichen Verbindungsstange 50. Die sphärischen Korrektionsmittel 38 wurden zuvor so eingestellt, daß die Abbildung 52 des Testobjekts relativ gut fokussiert ist. Die notwendige Fokuskorrektion durch die optischen Korrektionsmittel 38 hängt von der Größe der Öffnungen 34 ab. Sind die Öffnungen 34 klein, so können überhaupt die optischen Korrektionsmittel 38 entfallen, da die Tiefenschärfe jedes Zonenbündels sehr groß ist. Die Abbildung 52 erfolgt auf dem Schirm 18 und gibt einen Teil des linienförmigen Objekts 14 wieder, wobei beide Hälften dieses Teils in bezug aufeinander seitlich versetzt sind; eine derartige Versetzung zeigt an, daß der Meridian der die Zonen bildenden Öffnungen 34 nicht der Hauptmeridian des optischen Systems 20 ist. Es ist zu beachten, daß die relative Versetzung der Teile des Abbildes des Testobjekts in einer Richtung senkrecht zur Orientierung der die Zonen bildenden Öffnungen 34 ist, nicht parallel zu ihnen, wie es im Fall von Fig. IA vorlag. Ein

dioptrischer Brechkraftfehler, sofern er bei Fig. 2A vorder beiaen Teile

liegt, würde lediglich zusätzlich eine Versetzung/der Abbildung 52 des Testobjekts in eine Richtung parallel zxir Orientierung der die Zonen bildenden Öffnungen bewirken. Ein derartiger Brechkraftfehler hat keinen Einfluß auf die seitliche Versetzung der beiden Hälften des Bildes 52 des Testobjekts, die seitliche Versetzung bildet das Maß für den Fehler der Ausrichtung der meridionalen Hauptebenen.

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Fig. 2B zeigt die Anordnung nach Fig. 2A, wobei das linienförmige Objekt 14 und die die Zonen bildenden Öffnungen 34 zusammen mittels des Betätigungsglieds 50 gedreht wurden, bis die öffnungen 34 in bezug auf den Hauptmeridian 24 des optischen Systems 20 ausgerichtet sind. Der Endzustand dieses Einstellvorgangs besteht in der seitlichen Ausrichtung der beiden Hälften der Abbildung 52 des Testobjekts. Wenn ein dioptrischer Brechkraftfehler im Hauptmeridian 24 vorliegt, so überlappen sich die beiden Hälften des Testbildes 52 in Längsrichtung oder sind in Längsrichtung getrennt, aber ihre seitenmäßige Ausrichtung bleibt korrekt. Auf diese Weise wird ein Ausrichtungsfehler der meridionalen Hauptebene von einem dioptrischen Brechkraftfehler unterschieden.

Hat man gemäß Fig. 2B die Orientierung des einen Hauptmeridians festgestellt, so ist damit auch die Lage beider Meridiane gegeben, da der zweite Meridian stets senkrecht zum ersten in üblichen astigmatischen optischen Systemen ist. Es ist allgemein üblich, den dioptrischen Brechkraftfehler in jedem Hauptmeridian getrennt zu korrigieren, indem man ein Testobjekt und Zonen gemäß Fig. IA verwendet. Das Maß der astigmatischen Korrektion, die für das optische System erforderlich ist, wird dann dadurch abgeleitet, daß man die Differenz zwischen den dioptrischen Brechkraftkorrektionswerten in beiden Hauptmeridianen bildet. Aus den bereits erläuterten Gründen unterliegt eine solche Bestimmung der astigmatischen Korrektion Fehlern, insbesondere wenn sich die sphärische Brechkraft des vorliegenden optischen Systems kontinuierlich ändert, wie es der Fall ist, wenn das optische System das Auge eines Patienten ist.

Nachdem nunmehr die allgemeinen Grundlagen des maßgeblichen Standes der Technik erläutert wurden, werden im folgenden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen erläutert.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 3A ist ähnlich der in Fig. 2A wiedergegebenen Anordnung, die der Erläuterung der Grundprinzipien diente. In Fig. 3A haben jedoch die optischen Korrektionsmittel 40 Variationsmittel sowohl in bezug auf sphärische Brechkraft als auch auf zylindrische Brechkraft, und dementsprechend haben die Korrektionsmittel 40 eigene Hauptmeridiane. In Fig. 3A ist vorausgesetzt, daß bereits gewisse Schritte durchgeführt worden sind, um eine Korrektion des betroffenen optischen Systems 20 zu erreichen. Zunächst wurden die Hauptmeridiane 22 und 24 des optischen Systems 20 bestimmt, und die zur Korrektion vorgesehenen optischen Mittel 40 wurden so gedreht, daß ihre Hauptmeridiane mit denen des optischen Systems 20 ausgerichtet sind. Weiter wurde die dioptrische Brechkraft des optischen Systems 20 in einem speziellen Meridian, z. B. dem Hauptmeridian 24, korrigiert durch entsprechende Einstellung der Korrektionsmittel 40. Gemäß Fig. 3A sind nach diesen vorausgehenden Schritten das linienförmige Testobjekt 14 und die die Zonen bildenden Öffnungen 34 parallel zueinander und liegen in einer Ebene, die nicht eine Hauptmeridianebene ist, z. B. in einer Ebene von Meridianen, die in bezug auf die Hauptmeridiane der Korrektionsmittel 40 einen Winkel von 45° haben. Der gewählte Meridian kann im wesentlichen zwischen 10° und 80°, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, am besten unter einem Winkel von 45° zu einem der Hauptmeridiane orientiert sein, obwohl jede Orientierung gewählt werden kann, bei der die Abbildung zeigt, daß die ausgewählte Meridianebene nicht der eines Hauptmeridians entspricht. Die parallele Orientierung des linienförmigen Objekts 14 und der die Zonen definierenden Öffnungen 34 ist zu dem Zweck vorgesehen, einen Orientierungsfehler der meridionalen Hauptebene anzuzeigen. Da das Objekt 14 und die die Zonen definierenden öffnungen 34 nicht in einem Hauptmeridian liegen, besteht die Abbildung des Testobjekts 54 auf

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dem Abbildungsschirm 18 aus zwei Hälften, die seitlich in bezug aufeinander versetzt sind, und diese Versetzung zeigt den Fehler der meridionalen Hauptebenen. Bei der Anzeige eines Fehlers der meridionalen Hauptebene gibt die fehlende Ausrichtung der Abbildung 54 des Testobjekts auch noch einen weiteren Hinweis, nämlich darauf, daß ein astigmatischer Fehler in der Kombination des vorliegenden optischen Systems und der Korrektionsmittel 40 vorliegt. Wenn dieser astigmatische Fehler durch Änderung der dioptrischen Brechkraft des optischen Korrektionsmittels 40 korrigiert würde, wäre das gesamte optische System anastigmatisch und würde nicht weiter Hauptmeridiane haben, und dann würden die beiden Hälften der Abbildung 54 des Testobjekts in bezug aufeinander ausgerichtet sein. Dies bildet den Grundgedanken der erfindungsgemäßen zonalen Brechkraftbestimmung gemäß der Erfindung, die dem Zweck dient, die erforderliche astigmatische Korrektion des optischen Systems 20 zu ermitteln.

Fig. 3B zeigt die Anordnung nach Fig. 3A, nachdem die zur Korrektion der dioptrischen Brechkraft vorgesehenen Mittel 40 in der meridionalen Hauptebene 22 geändert wurden, während die dioptrische Brechkraft im Hauptmeridian 24 konstantgehalten wurde. Der astigmatische Teil der optischen Korrektionsmittel 40 gibt nun die erforderliche astigmatische Korrektion für das optische System 20 an.

Es ist somit ersichtlich, daß die Erfindung eine zonale Brechwertbestimmungsmethode darstellt, bei der eine einzige Endeinstellung erforderlich ist, durch die direkt die astigmatische Korrektion für ein optisches System bestimmt wird. Um den Fortschritt dieser endgültigen zonalen Brechwertmessung darzulegen, ist es erforderlich zu untersuchen, in welcher Weise die Genauigkeit der endgültigen zonalen Bestimmung kleinen Fehlern bei den der Erfindung vorausgehenden Schritten unterliegt, sowie die Auswirkungen von Unter-

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schieden zu untersuchen, die sich durch Schwankungen der sphärischen Brechkraft des optischen Systems wahrend der Anwendung einstellen.

Bei den vorausgehenden Schritten sind zwei Fehlermöglichkeiten vorhanden, nämlich Fehler in der Orientierung des Hauptmeridians des optischen Systems und Fehler in der dioptrischen Brechkraftkorrektion des einen Meridians. Schwankungen der sphärischen Brechkraft des vorliegenden optischen Systems, wie sie im Auge eines Patienten auftreten, äußern sich nicht in maßgeblicher Weise ändernd auf die Größe oder Orientierung des astigmatischen Fehlers, und daher bilden derartige Schwankungen nur Beiträge zur zweiten Fehlerart, die bei der dioptrischen Brechkraftkorrektion für den einen ausgewählten Meridian auftreten kann.

Betrachtet man zunächst den Einfluß eines kleinen vorausgehenden Fehlers bei der dioptrischen Brechkraftkorrektion in dem einen Meridian, so ergibt sich folgendes. Die aus dem Testobjekt 14 und den die Zonen definierenden Öffnungen 34 bestehende Anordnung (Fig. 3A) wird üblicherweise dazu verwendet, die Orientierung des Hauptmeridians zu ermitteln. Diese Anordnung, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wurde, unterscheidet zwischen Fehlern der Ausrichtung des Hauptmeridians und dioptrischen Brechkraftfehlern, insofern die Halftsi der Abbildung des Testobjekts seitlich voneinander getrennt erscheinen, wenn ein Fehler in der Ausrichtung des Hauptmeridians vorliegt. Es kann daher die in Fig. 3 dargestellte Prüfung das Verschwinden des Ausrichtungsfehlers des Hauptmeridians selbst bei Vorliegen eines kleinen dioptrischen Brechkraftfehlers feststellen, und der astigmatische Teil der optischen·Korrektionsmittel 40 liefert die richtige astigmatische Korrektion für das vorliegende optische System 20, selbst wenn konstante oder schwankende sphärische Fehler in der gesamten optischen Kombination vorliegen.

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Betrachtet man jetzt den Einfluß eines ursprünglichen Fehlers bei der Orientierung des Hauptmeridians des vorliegenden optischen Systems 20 nach Fig. 3A, so ergibt sich folgendes. Wenn dieser Fehler auftritt, so sind die Hauptmeridiane der optischen Korrektionsmittel 40 nicht korrekt mit den Meridianen 22 und 24 ausgerichtet. Wenn eine solche fehlende Ausrichtung vorliegt, so kann keine Kombination sphärischer und astigmatischer Komponenten der dioptrischen Brechkraft der optischen Korrektionsmittel 40 vollständig den astigmatischen Fehler des Systems 20 korrigieren. Es verbleibt dann stets ein astigmatischer Restfehler in der Gesamtkombination. Dieser astigmatische Restfehler kann sehr klein gemacht werden durch geeignete Wahl der astigmatischen Komponenten der optischen Korrektionsmittel 40. Diese Wahl erfolgt automatisch, wenn die letzte zonale Fokusbestimmung gemäß der Erfindung auf einen der 45°-Meridiane in bezug auf die Hauptmeridiane angewandt wird. Dies ergibt sich aus der folgenden Überlegung.

Der beste Wert für den astigmatischen Teil der optischen Korrektionsvorrichtung 40 ist mathematisch bestimmbar, wenn man als Modell den Idealfall von zwei einander zugewandten Zylinderlinsen betrachtet, von denen die eine eine feste Brechkraft und die andere eine änderbare Brechkraft hat, wobei die Achsen einen Winkel θ in bezug aufeinander bilden. Gleichungen, die die kombinierte Wirkung der Zylinderlinsen in schräger Orientierung wiedergeben, sind bekannt (vgl. J.P.C. Southall, "Mirrors, Prisms, and Lenses", 3. Aufl., Dover Publications, Inc., 1964, Abschnitt "Obliquely Crossed Cylinders"); es kann gezeigt werden, daß der kleinste Restastigmatismus bei der Kombination der beiden Linsen sich dann ergibt, wenn der einstellbare Zylinder eine Brechkraft hat, die das -cos29fache der Brechkraft des Zylinders mit unveränderlicher Brechkraft ist; in diesem Fall sind die

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Hauptebenen des Restastigmatismus in bezug auf die Hauptebenen des Zylinders mit einstellbarer Brechkraft um 45° versetzt. Für andere Brechkräfte des einstellbaren Zylinders liegen die Hauptmeridiane des Restastigmatismus nicht bei der 45 -Orientierung.

Wendet man diese Überlegung auf den Fall von Fig. 3 an, so ergibt sich, daß der nicht im Hauptmeridian liegende Meridian, der bei dem letzten zonalen Brechkrafttest untersucht wird, einer von den Meridianen sein sollte, der in bezug auf die Hauptmeridiane der einstellbaren optischen Korrektionsvorrichtung 40 um 45° versetzt liegt. Da das abgebildete Testbild 54 des letzten zonalen Brechkrafttests dann keinen Fehler des Hauptmeridians anzeigt, wenn entweder kein astigmatischer Fehler vorliegt oder wenn der Hauptmeridian parallel zur Abbildung 54 des Testbildes liegt, so wird der Hauptmeridian eines Restastigmatismus parallel zur Orientierung des Abbildes 54 des Testbildes liegen und damit um 45° versetzt zu den Hauptmeridianen der optischen Korrektionsvorrichtung, und man hat dann den kleinsten Restastigmatismus der Gesamtkombination vorliegen. Wenn also anfangs ein Fehler gemacht wird bei der Orientierung der Hauptmeridiane des vorliegenden optischen Systems 20, so mißt der letzte zonale Brechkrafttest nicht die wahre astigmatische Korrektion des vorliegenden optischen Systems, sondern bestimmt den Betrag der astigmatischen Korrektion, die am besten den anfänglichen Fehler bei der Festlegung der Hauptmeridiane ausgleicht.

Selbst wenn kein Fehler gemacht wird bei der Festlegung der Hauptmeridiane des optischen Systems 20, so gibt es einen sehr guten Grund dafür, die letzte zonale Brechkraftbestimmung in einem der 45°-Meridiane in bezug auf die Hauptmeridiane der optischen Korrektionsvorrichtung 40 durchzuführen. Die Empfindlichkeit ist nämlich bei dieser Orientierung am größten, weil der zu untersuchende Meridian sich in maximaler

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Versetzung zu den beiden Hauptmeridianen der gesamten optischen Kombination befindet, was das Auftreten der größten seitlichen Versetzung der beiden Hälften des Bildes 54 des Testobjekts bei einem bestimmten verbleibenden unkorrigierten Astigmatismus zur Folge hat.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der für Fig. 4A vorgesehene Zonaltest ist im wesentlichen der gleiche wie der, der Fig. 3A zugrundegelegt wurde, wobei Jedoch das linienförmige Objekt 14 durch eine Schlitzblende 16 ersetzt wurde und die die Zonen bildenden Öffnungen 34 durch eine Schlitzanordnung 36 ersetzt wurden, die in der Nähe der Schlitzblende 16 angeordnet sind und nicht in der Nähe des optischen Systems 20. Die Schlitzblende 16 und die Schlitzanordnung 36 sind in Meridianen angeordnet, die in bezug aufeinander um 90° versetzt sind, und sind in dieser relativen Lage zueinander durch ein Verbindungsglied 56 gehalten. Die Blendenanordnung mit den Schlitzen 36 wird von hinten von der Lichtquelle 26 beleuchtet, und die Schlitzblende 16 wird von hinten durch das Licht beleuchtet, das die Schlitzanordnung 36 durchsetzt. Wenn man die Lichtbündel, die von den Schlitzen 36 ausgehen, durch die Schlitzblende 16 verfolgt bis zur Öffnung des optischen Systems 20, so erkennt man, daß durch jeden Schlitz 36 ein anderes Segment der Schlitzblende 16 ausgeleuchtet wird. Die Wirkungsweise ergibt sich näher aus Fig. 6.

In Fig. 6 kann das optische System 21 als so korrigiert angesehen werden, daß auf dem Wiedergabeschirm 18 eine Abbildung des Testobjekts 59 erfolgt, wobei das Testobjekt ein Teil der Schlitzblende 16 ist. Die Schlitzblende 16 ist in Fig. 4a gezeigt. Die Öffnung 37 liegt rechtwinklig zu dem Schlitz der Schlitzblende 16 und gibt eine der Öffnungen der Blendenanordnung 36 nach Fig. 4A wieder. Die beiden bandför-

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raigen Lichtbündel 2 gehen von der Schlitzblende 37 aus und verlaufen durch die Punkte 3 und 4 der Schlitzblende 16 und werden durch die Zonen 5 und 6 des optischen Systems 21 gebrochen und bilden schließlich die Endpunkte der Abbildung 49 des Testobjekts auf dem Abbildungsschirm 18. Der Teil des Schlitzes der Schlitzblende 16 zwischen den Punkten 3 und 4 ist der Teil, der am optischen System infolge der Beleuchtung durch den Blendenschlitz 37 gesehen wird. Es ist zu beachten, daß der Punkt 3 nur von der Zone 5 des optischen Systems 21 und Punkt 4 nur durch die Zone 6 des optischen Systems 21 gesehen werden. Punkte längs der Schlitzblende 16, die zwischen den Punkten 3 und 4 liegen, werden von aufeinanderfolgenden Zwischenzonen des optischen Systems 21 gesehen. Man kann die Zonen des optischen Systems 21 sich als schmale Bänder vorstellen, die die volle Breite der Öffnung des optischen Systems 21 ausfüllen und nebeneinanderliegend die gesamte öffnung des Systems einnehmen. Jede bandförmige Zone liegt senkrecht zu der Richtung der Schlitzblende 16 in Fig. 6, jedoch die Richtung, in denen die Mitten der verschiedenen Zonen voneinander angeordnet sind, ist parallel zur Schlitzöffnung der Schlitzblende 16. Dies ergibt sich in der Schlitzblendenorientierung und der Zonenanordnung, die dem Zweck dient, den Fehler der Ausrichtung der meridionalen Hauptebene anzuzeigen. Wenn ein solcher Fehler bei dem vorliegenden optischen System 21 gegeben ist, ist der Mittelpunkt des Bildes 59 des Testobjekts für jeden Punkt, der durch eine andere Zone des optischen Systems 21 gesehen wird, unterschiedlich verschoben. Das Bild 59 des Testobjekts erscheint dann etwas aus seiner ursprünglichen Orientierung verdreht, wenn man die ursprüngliche Orientierung als parallel zur Schlitzblende 16 bezeichnet.

Bei der Anordnung nach Fig. 4A bedingt die Anwendung eines Systems schlitzförmiger Öffnungen 36, daß mehrere Segmente der Schlitzblende 16 als Teile eines Abbildes 58 des Test-

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Objekts abgebildet werden. Da die Schlitzblende 16 nicht mit dem Hauptmeridian des optischen Systems ausgerichtet ist, besteht die Abbildung 58 des Testobjekts bei geeigneter Fokussierung durch Ändern der sphärischen Brechkraft der Korrektionsvorrichtung 40 aus einem System linearer Lichtsegmente, wobei jedes Segment etwas verdreht erscheint und dadurch in der Abbildung eine Fehlausrichtung der Segmente in bezug aufeinander vorliegt.

Es ist zu beachten, daß die Schlitzblende 16 und das System der Schlitzöffnungen 36 bei Benutzung gemäß Fig. 4A zu einem zonalen Brennpunkttest führen, der dazu verwendbar ist, die Orientierung des Hauptmeridians des optischen Systems zu ermitteln, oder auch allein dazu verwendbar ist, die Anwesenheit eines Ausrichtungsfehlers des Hauptmeridians anzuzeigen. Die Schlitzblende 16 und das Schlitzöffnungssystem 36 bilden zusammen ein System 60, das einer Anordnung astigmatischer Bilder punktförmiger Lichtquellen äquivalent ist. Ein solches System astigmatischer Bilder punktförmiger Lichtquellen kann durch die verschiedensten optischen Mittel erzeugt werden, und es ist daher der zonale Brennpunkttest nach Fig. 4A nicht auf die Anwendung eines Systems von Schlitzblenden beschränkt. Ein solches System astigmatischer Bilder punktförmiger Lichtquellen, die Mittel zur Erzeugung derselben und deren Verwendung für die Bestimmung der Hauptmeridiane eines vorgegebenen optischen Systems sind in einer gleichzeitig eingeiächten US-Patentanmeldung beschrieben. Auf diesen Typ von Mitteln zum Erzeugen eines Testobjekts wird im folgenden als astigmatisch.es Testobjektsystem Bezug genommen.

Fig. 4A zeigt die Verwendung eines astigmatischen Testobjektsystems 60 für die endgültige Bestimmung der astigmatischen Korrektion eines gegebenen optischen Systems 20. Wie in Ver-

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bindung mit Fig. 3A erläutert wurde, sind in einem solchen Fall bereits mehrere Schritte dem Stand der Technik entsprechend hinsichtlich der Korrektion des vorliegenden optischen Systems 20 durchgeführt. Die Hauptmeridiane 22 und 24 des optischen Systems 20 wurden bereits festgelegt, und die Hauptmeridiane des optischen Korrektionssystems 40 wurden entsprechend mit den Hauptmeridianen 22 und 24 ausgerichtet, und die dioptrische Brechkraft in einem vorgegebenen Meridian, z. B. dem Hauptmeridian 24, wurde so festgelegt, daß eine Korrektion durch die Korrektionsvorrichtung 40 erreicht wurde. Das astigmatische Objektsystem 60 ist in einer Richtung angeordnet, die kein Hauptmeridian ist, vorzugsweise unter 45° versetzt in bezug auf die Hauptmeridiane des optischen Korrektionssystems 40. Das sich ergebende Bild 58 des Testobjekts auf dem Bildschirm 18 ist nicht ausgerichtet, ist versetzt und zeigt dadurch einen Fehler in der Ausrichtung des Hauptmeridians an.

In Fig. 4b ist die Anordnung nach Fig. 4A gezeigt; dabei wurde die dioptrische Brechkraft der zur Korrektion vorgesehenen Mittel 40 in der zuvor korrigierten Hauptebene des Meridians 24 konstantgehalten, es wurde indessen eine Änderung in dem Hauptmeridian 22 vorgenommen, bis die Teile der Abbildung 58 des Testobjekts in bezug aufeinander ausgerichtet waren, woraufhin der astigmatische Teil der Korrektionsvorrichtung 40 die erforderliche astigmatische Korrektion für das optische System 20 wiedergibt.

Die zonale Brennpunktbestimmungsmethode zur Ermittlung der erforderlichen astigmatischen Korrektion gemäß der Erfindung benutzt dieselben Mittel, gleichgültig, ob die Scheinersche Methode oder ein astigmatisches System als Objekt verwendet wird. Das astigmatische Objektsystem hat zwei ausgesprochene Vorteile gegenüber der Scheinerschen Methode, insbesondere,

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wenn die astigmatische Korrektion des Auges eines Patienten durchgeführt wird. Es wird nämlich die gesamte Pupille des Auges als astigmatisch.es System ausgenutzt. Kleinere lokale Unregelmäßigkeiten des optischen Systems des Auges können nicht den Fehler hervorrufen, den sie hervorrufen können, wenn nur sehr kleine Zonen der Pupille des Auges ausgenutzt werden. Ferner ist die Orientierung der Pupille weniger kritisch, wenn man die Methode eines astigmatischen Objektsystems verwendet. Ein Nachteil dieser Methode ist die geringe Tiefenschärfe des sich ergebenden Testbildes. Wegen der geringen Tiefenschärfe muß die vorläufige optische Korrektion für den einen Meridian mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden, als es bei dem Scheinerschen Prinzip erforderlich ist, wenn man erreichen will, daß das endgültige Testbild bei der Bestimmung der erforderlichen astigmatischen Korrektion bei erfolgter Ausrichtung sich in guter fokaler Einstellung befindet. Eine geringe Ungenauigkeit der Brennpunkteinstellung ist zulässig, da die Teile des Testbildes leicht ausrichtbar sind, auch wenn sie etwas verschwommen sind.

Fig. 5A zeigt die Anordnung nach Fig. 4A mit Unterteilung der optischen Korrektionsmittel 40 in einen Teil 62 einstellbarer sphärischer Brechkraft und einen einstellbaren astigmatischen Teil 64. Der astigmatische Teil 64 besteht aus der Kombination von zwei Zylinderlinsen, eine Linsenanordnung, die man im allgemeinen als Stokes-Anordnung bezeichnet. In Fig. 5A haben die beiden Zylinderlinsen 66 und 68 entgegengesetzt gleiche dioptrische Brechkraft; die Linse 66 hat positive und die Linse 68 negative Brechkraft. Die Linsen 66 und 68 sind in für sich bekannter Weise so aufgestellt, daß sie um den gleichen Winkel, aber in umgekehrten Richtungen um die optische Achse des Korrektionssystems 40 drehbar sind. In Fig. 5A sind die Linsen 66 und 68 so gezeigt, daß ihre Achsen

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in bezug aufeinander ausgerichtet sind, so daß sich als kombinierte Brechkraft die Brechkraft Null der beiden Linsen ergibt. Wenn die beiden Linsen um gleiche Beträge, aber in umgekehrten Richtungen entsprechend den Pfeilen 70 gedreht werden,wird die kombinierte dioptrische Brechkraft der beiden Linsen astigmatisch, wobei die Hauptmeridiane 45° von der ursprünglichen Orientierungsrichtung versetzt liegen. Die dioptrische Brechkraft in den beiden Hauptmeridianen ändert sich um gleiche Beträge, aber mit umgekehrten Vorzeichen. Die dioptrische Brechkraft in den beiden Meridianen, die um 45° zu den Hauptmeridianen versetzt liegen, bleibt Null. Die in Fig. 5A gezeigten Stokes'sehen Linsen veranschaulichen den erfindungsgemäßen zonalen Brennpunkttest, wobei der zugrundegelegte Meridian, der zuvor korrigiert wurde, nicht einer der Hauptmeridiane des optischen Systems ist. In Fig. 5A sind die Hauptraeridiane 22 und 24 des vorliegenden optischen Systems 20 festgelegt worden, und die Hauptmeridiane der Stokes'sehen Linse wurden mit den Hauptmeridianen 22 und 24 ausgerichtet, und zwar derart, daß die Hauptmeridiane der Stokes'sehen Linse 45 von der Richtung versetzt liegen, in der die Linsen 66 und 68 eine gemeinsame Achse haben. Ein spezieller Meridian, in diesem Fall der mit 72 bezeichnete Meridian des optischen Systems 20 wurde durch Ändern des Teils 62 mit sphärischer Brechkraft der Korrektionsvorrichtung 40 korrigiert. Dieser Meridian 72 ist nicht einer der Hauptmeridiane 22 und 24 des optischen Systems 20, sondern ein Meridian, der in bezug auf die Meridiane 22 und 24 um 45° versetzt liegt. Im übrigen ist Fig. 5A identisch mit Fig. 4A.

Fig. 5B zeigt die Anordnung nach Fig. 5A, bei der die Linsen 66 und 68 um gleiche Beträge, aber in entgegengesetzten Richtungen verdreht wurden, bis die Teile des Bildes 74 des Testobjekts miteinander ausgerichtet sind, wobei dann die

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astigmatische Korrektion der Linsenkombination 66, 68 die erforderliche astigmatische Korrektion des optischen Systems 20 wiedergibt. Es ist zu beachten, daß die dioptrische Brechkraft in den beiden Hauptebenen 22 und 24 während der Drehung und der Gegendrehung der Linsen 66 und 68 geändert wurde, während die dioptrische Brechkraft in dem zuvor korrigierten Meridian 72 konstant blieb.

Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung, bei der sowohl das Scheinersche Prinzip als auch das astigmatische System gemäß der Erfindung verwendet sind. Die primäre optische Achse 76 ist vertikal, sie ist durch eine den Strahlengang teilende Vorrichtung 78 horizontal in das Auge 80 eines Patienten abgelenkt. Die Linse 82 ist eine sphärische Linse, sie wird im allgemeinen als Optometerlinse bei derartigen Anordnungen bezeichnet und liegt so, daß eine ihrer Hauptbrennpunktebenen mit der Linie 84 zusammenfällt. Die Orientierung der Linie 84 repräsentiert die übliche Stellung des für das Auge 80 vorzusehenden Brillenglases. Wenn man die Spiegelanordnung 86, die das Äquivalent eines Dove-Prismas ist, um die optische Achse 76 dreht, so dreht man sämtliche entstehenden Bilder, die oberhalb der Spiegelanordnung liegen oder gebildet sind, um die optische Achse. Die Linsensystems 87 und 88 sind zylindrische Teleskopsysteme gleicher Brechkraft mit Achsen, die rechtwinklig zueinander orientiert sind, und jede zylindrische Linse ist unabhängig längs der optischen Achse 76, wie durch die Pfeile 89 und 90 angedeutet ist, bewegbar. Die Scheiben 91 und 91' sind im Schnitt gezeigt und durch eine Welle 92 miteinander verbunden, durch die sie gemeinsam drehbar sind; entsprechende Öffnungen 93 und 94 an ihren Peripherien sind so vorgesehen, daß sie in die optische Achse 76 gedreht werden können. Eine Objektscheibe 95, wie sie bei Anordnungen gemäß der Scheinerschen Methode üblich ist, befindet sich in geeigneter Anordnung vor der Öffnung 93· Eine eine Zone definierende Scheibe 96 befindet

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sich in geeigneter Orientierung an der Öffnung 94 und wird von hinten durch die Lichtquelle 97 "beleuchtet. Die sphärische Linse 98 ist eine Kollimatorlinse für das die öffnung in der Scheibe 96 durchsetzende Licht, und das Licht behält diese Eigenschaft nach Durchsetzen des zylindrischen Teleskoplinsensysteins 87 und 88, wonach die Linse 82 ein Luftbild der Zone in der Ebene 84 erzeugt. Das in der Scheibe 95 vorgesehene Objekt wird gesehen durch die Linsensysteme 87 und 88, die zusammen mit der Linse 82 das optische Korrektionsmittel bilden. Die sphärische Brechkraft der optischen Korrektionsmittel wird durch gleichzeitiges Bewegen längs der optischen Achse 76 des Linsensystems 87 und 88 in gleicher Richtung geändert. Die zylindrische oder astigmatische Brechkraft der optischen Korrektionsvorrichtung wird durch Verschieben eines der Linsensystems 87 und 88 längs der optischen Achse 76 geändert. Zylinderlinsensysteme dieser Art sind in der US-PS 3 664 631 beschrieben. Für die Anwendung des astigmatischen Objektsystems gemäß der Erfindung ist hier eine Scheibe 100 vorgesehen, die eine einzige Schlitzblende in geeigneter Orientierung an der Öffnung 99 aufweist. Eine Scheibe 101 bildet ein System von Schlitzöffnungen und ist in angemessener Entfernung oberhalb der Scheibe 100 auf einem Abstandskörper 102 angeordnet, der im Querschnitt dargestellt ist. Die Öffnung 103 ist offen, so daß, wenn die Öffnungen 99 und 103 in die optische Achse 76 eingedreht werden, die Lichtquelle 97 das Schlitzsystem von hinten beleuchtet.

Die Anordnung nach Fig. 7 hat verschiedene Vorteile, die für den Fachmann ersichtlich sind. Obwohl sie nicht unmittelbar den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, wurde sie mit aufgenommen, um eine besonders zweckmäßige Anwendungsform der Erfindung zu zeigen bei einem optischen Apparat, der kontinuierlich in bezug auf sphärische und zylindrische Brechkraft änderbar ist.

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Die erläuterte Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines zonalen Hauptmeridianfestlegungs-Brechkrafttests für ein optisches System für die Zwecke der Bestimmung der erforderlichen astigmatischen Korrektion desselben. Die verschiedenen erläuterten Apparateteile dienen dem Zweck, Beispiele für zur Anwendung vorgesehene optische Systeme, optische Korrektionsmittel, Mittel zur Durchführung eines zonalen Brechkrafttests wiederzugeben. Ein Patient kann das auf seiner Netzhaut gebildete Bild eines Testobjekts prüfen. Es kann auch eine Prüfperson das Testbild untersuchen unter Anwendung zusätzlicher optischer Hilfsmaßnahmen zur Betrachtung der Netzhaut des Auges des Patienten. Fotoelektrische Erfassungsmittel können in die Abbildungsebene des Testobjekts gebracht werden oder in eine dieser Ebene konjugierte Ebene, so daß unter Anwendung elektronischer Mittel die Fehlausrichtung der Teile des erzeugten Bildes des Testobjekts feststellbar ist. Die Zonen des optischen Systems, die bei einem bestimmten Zonenbrechkrafttest ausgenutzt werden, können abwechselnd in rascher Folge verdeckt werden, um eine Abbildung des Testobjekts zu erzeugen, die sonst doppelt und fehlausgerichtet erscheinen würde, nunmehr aber sich bewegend oder vibrierend erscheint.

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Claims

Patentansprüche

, 1.,-Verfahren zur Bestimmung der für ein gegebenes optisches System zwecks Erzielung anastigmatischer Eigenschaft für zwei vorgegebene konjugierte Punkte zusätzlich zur sphärischen Korrektion anzuwendenden astigmatischen Korrektion unter Anwendung einer für sich bekannten Anordnung, bestehend aus einem Objektschirm und Korrektionsmitteln mit einstellbarer sphärischer und zylindrischer Brechkraft und Mitteln zum Erzeugen eines Objekts in einem ersten Punkt eines konjugierten Punktpaars, bei dem, nach Änderung der Orientierung des abzubildenden Objekts und der Brechkraft der Korrektionsmittel in solcher Weise, daß die Korrektionsmittel und das optische System zusammen von dem vom Objekt ausgehenden Licht ein Testbild im zweiten Punkt des konjugierten Punktpaars erzeugen, die optische, auf das vorgegebene optische System anzuwendende Korrektion durch die Einstellung der Korrektionsmittel charakterisiert ist, wobei die für sich bekannte Anordnung durch entsprechende Ausbildung des Objektschirms und der Korrektionsmittel so ausgebildet ist, daß sie zunächst die Festlegung des Hauptmeridians des gegebenen optischen Systems gestattet und danach die Ausrichtung der Hauptmeridiane der Korrektionsmittel mit den Hauptmeridianen des gegebenen optischen Systems und schließlich die optische Korrektion der Korrektionsmittel in bezug auf die dioptrische Brechkraft in einem ausgewählten Meridian des gegebenen optischen Systems durchzuführen gestattet,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der erforderlichen astigmatischen Korrektion in Form eines zonalen Fokussierungstests durchgeführt wird, wie er für sich für die Bestimmung des Hauptmeridians eines optischen Systems bekannt ist, bei dem ein Objekt (l4) in den einen Meridian gebracht wird und von dem

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zu untersuchenden optischen System (10; 20) in der Weise abgebildet wird, daß unterschiedliche Zonen (34) des Systems zur Y/irkung gebracht werden und die Mittelpunkte dieser Zonen (34) in einer Richtung parallel zum Meridian des Objekts (14) liegen, so daß unterschiedliche Teile (52) des Objektbildes durch das optische System (20) erzeugt werden, die seitlich voneinander in bezug auf die Richtung des Objekts (14) versetzt liegen, wenn das Objekt (14) sich nicht in einem Hauptmeridian des optischen Systems (20) befindet,

und daß dieser Verfahrensschritt nach Festlegung der Hauptmeridiane des optischen Systems (20) durchgeführt wird, nachdem die Hauptmeridiane der Korrektionsmittel (40) in bezug auf die Hauptmeridiane des optischen Systems (20) ausgerichtet wurden und nachdem die dioptrische Brechkraft in einem ausgewählten Meridian des optischen Systems (20) durch die Korrektionsmittel (40) korrigiert wurde, wonach der zonale Brechkrafttest in einem Meridian des gegebenen optischen Systems (20) durchgeführt wird, der kein Hauptmeridian ist, zweckmäßigerweise um 45° in bezug auf die Hauptmeridiane der Korrektionsmittel (40)'versetzt liegt, so daß der Umstand, daß es sich um einen von den Hauptmeridianen verschiedenen Meridian handelt, in dem abgebildeten Testbild (54) in Erscheinung tritt,

und daß der zonale Fokussierungstest auf die Kombination des gegebenen optischen Systems (20) und die Korrektionsmittel (40) gemeinsam ausgeübt wird und die dioptrische Brechkraft für den gewählten Meridian - im Unterschied zu der bisherigen Arbeitsweise, bei der die dioptrische Brechkraft der Korrektionsmittel (38) geändert wird - geändert wird, bis die erzeugte Abbildung (52) des Testobjekts keine seitliche Versetzung ihrer Teile aufweist, damit der astigmatische Anteil der Korrektionsmittel (40) die erforderliche astigmatische Korrektion des optischen Systems (20) angibt.

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? Λ 3 S Λ 6 8
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichn et durch die Ausnutzung mehrerer kleiner Zonen (34) des zu untersuchenden optischen Systems (20) für die Durchführung des zonalen Fokussierungstests.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung des zonalen Fokussierungstests für sämtliche Zonen des zu untersuchenden optischen Systems (30) durch Anwendung eines Objektschirms (30) erfolgt, der einem System astigmatischer Abbildungen (36) einer punktförmigen Lichtquelle entspricht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein drehbarer, das abzubildende Objekt (14, 16) aufweisender Schirm (28, 30) und optische Korrektionsmittel (40) mit Mitteln zum Ändern sowohl der sphärischen als auch der zylindrischen dioptrischen Brechkraft vorgesehen werden, und daß der Objektschirm (28, 30) mit dem Objekt (14, l6) in einen ersten Punkt eines konjugierten Punktpaars gebracht wird und die Orientierung des Objektschirms (28, 30) und der Korrektionsmittel geändert werden zum Erzeugen einer bestimmten Abbildung (54, 58, 74) des Objekts (14, 16) durch die gemeinsame Wirkung der Korrektionsmittel (40) und des gegebenen optischen Systems (20) in einem zweiten Punkt des konjugierten Punktpaars für die Zwecke der Bestimmung des optischen Korrektionswertes aus der Einstellung der für die Bildung des Testbildes (54, 58, 74) erforderlichen Einstellung der Korrektionsmittel (40), wobei im Strahlengang des vom abzubildenden Objekt (14, 16) ausgehenden Lichtes Mittel vorgesehen sind, die eine seitliche Versetzung von Teilen des abgebildeten Objekts (54, 58, 74) in bezug auf die Richtung des abzubildenden Objekts (14, 16) bewirken, wenn sich das Objekt (14, 16) nicht in

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2 Ä 3 3 4 δ 6

einem Hauptmeridian des optischen Systems (20) befindet, und daß zur Durchführung des zonalen Fokussierungstests vorgesehen sind: Mittel zur Bestimmung der Hauptmeridiane des gegebenen optischen Systems und Mittel zur Ausrichtung der Hauptmeridiane der Korrektionsmittel (40) mit den Hauptmeridianen des zu untersuchenden optischen Systems (20) und Mittel zur Korrektion der dioptrischen Brechkraft des einen Meridians des zu untersuchenden optischen Systems (20) durch Mittel der Einstellung der Korrektionsmittel (40) und Mittel zur Verarbeitung des Objektbildes (14, 16) in einem Meridian, der nicht ein Hauptmeridian des zu untersuchenden optischen Systems (20) ist, und für die Zwecke der Durchführung eines zonalen Fokussierungstests zur Folge haben, daß die Abbildung (54, 58, 74) des Testobjekts (14, 16) durch seitliche Versetzung ein Kriterium dafür bildet, daß ein Hauptmeridian nicht zur Ausnutzung gelangt, und daß die dioptrische Brechkraftkorrektion für den einen Meridian konstantgehalten wird, während die dioptrische Brechkraft der Korrektionsmittel (40) geändert wird, bis die seitliche Versetzung der erfolgten Abbildung (54, 58, 74) verschwunden ist, wodurch die astigmatische Korrektion der Korrektionsmittel (40) ein Maß für die für das gegebene optische System (20) anzuwendende astigmatische Korrektion ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der seitlichen Versetzung der Teile des abgebildeten (54, 58, 74) Objekts (14,

16) mehrere kleine Zonen (34) des gegebenen optischen Systems (20) ausgenutzt werden und die Mittelpunkte dieser kleinen Zonen (34) auf einer Linie liegen, die parallel zum linienförmigen Objekt (14, 16) verläuft.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Versetzung der Teile

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der erfolgten Abbildung (58, 74) unter Ausnutzung im wesentlichen sämtlicher Zonen des gegebenen optischen Systems (20) durch Anwendung eines Objekts (16) erfolgt, das einem System astigmatischer Bilder punktförmiger Lichtquellen entspricht.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das abzubildende Objekt (14, 16)

in einem Meridian orientiert ist, der zwischen 10° und 80° in bezug auf die Hauptmeridiane der Korrektionsmittel versetzt liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennz e i c h ne t , daß der Bereich der winkelmäßigen Versetzung zwischen 30° und 60° liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das abzubildende Objekt in einem Meridian liegt, der in bezug auf die Hauptmeridiane der Korrektionsmittel (40) um 45° geneigt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet , daß die Abbildung des Objekts auf der Netzhaut des menschlichen Auges erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet , daß ein feststehender, das abzubildende Objekt (16) tragender Schirm vorgesehen wird und optische Mittel (86) zum Drehen des Bildes des feststehenden abzubildenden Objekts vorgesehen werden.

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