DE2713330C2 - - Google Patents
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- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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- A61B3/02—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient
- A61B3/028—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient for testing visual acuity; for determination of refraction, e.g. phoropters
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur subjektiven
Bestimmung des Brechkraftfehlers eines Auges nach Patent
25 41 875, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben
ist.
Die Vorrichtung nach dem Hauptpatent ist im einzelnen in der
Figurenbeschreibung anhand der Fig. 1 bis 12 dargestellt,
da sie die Grundlage der vorliegenden Zusatzerfindung bildet.
Aufgabe der vorliegenden Zusatzerfindung ist es, bei einer
solchen Vorrichtung eine Feineinstellung des astigmatischen
Fehlers für die Brechkraft-Korrektur des Auges zu ermöglichen,
wobei die Verbesserung der astigmatischen Brechkraft-Korrektur
schrittweise erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Der optische Verzerrungszylinder ist derart angeordnet, daß
seine optische Achse, in der die Verzerrung erfolgt, parallel
zu einer der geraden Linien des Testbildes liegt. Dabei steht
die körperliche Achse des Verzerrungszylinders senkrecht zu seiner optischen Achse. Die konstante
Brechkraft des Zylinders für jedes Testbild liegt im
Bereich zwischen 1 und 6 Dioptrien.
Durch die Kombination eines mehrlinigen Testbilds und eines
Verzerrungszylinders ist eine Feineinstellung des astigmatischen
Fehlers möglich. Dabei wird ein mehrliniges Testbild
mit kleinen Divergenzwinkeln zwischen benachbarten Linien
verwendet. Das Testbild wird durch die im Patent 25 41 875
beschriebene astigmatische Einstelloptik in Verbindung mit
einem kleinen Verzerrungszylinder mit etwa 2 Dioptrien betrachtet.
Durch Auswahl der Linie, die scharf gesehen wird,
kann der Patient der Prüfperson
erstens die Brennweite der erforderlichen astigmatischen
Korrektur und zweitens die Richtung der ggf. noch erforderlichen
astigmatischen Korrektur angeben.
Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die
Prüfperson die optimale astigmatische Sehkraftbestimmung in
diskreten Schritten einengen kann. Bei jedem diskreten
Schritt erhält die Prüfperson eine Angabe über die
Änderung und Richtung der Korrektur, die zur weiteren Einengung
und schließlichen Optimierung der Sehkraftbestimmung
erforderlich ist.
Von Vorteil ist dabei, daß die restlichen astigmatischen Brechkraftfehler
schrittweise und systematisch bis auf Genauigkeiten
von etwa ¹/₁₆ Dioptrien verringert werden kann.
Ein weiterer Vorteil dieser Feineinstellungstechnik liegt
darin, daß ein Verzerrungszylinder mit geringer Brennweite
verwendet wird. Der Grad der Genauigkeit, die zur Einstellung
der Drehlage des Verzerrungszylinders erforderlich ist,
wird gegenüber Verzerrungszylindern mit hoher Brennweite,
die genau ausgerichtet werden müssen, verringert.
Ein weiterer Vorteil der Linienzielanordnung besteht darin,
daß sie einen erheblichen Vorteil bei der Analyse von Sehfehlern
bei Hornhaut-Unregelmäßigkeiten hat.
Wenn Hornhaut-Unregelmäßigkeiten vorhanden sind, können
Linienziele, die aus verzerrten Punktlichtquellen bestehen,
für den Patienten anscheinend gekrümmte Linie hervorrufen.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Augenlinse einschließlich
der Hornhaut-Unregelmäßigkeit der Augen Bestandteile
eines Abbildungssystems sind, die zusammen die verzerrte
Linie erzeugen. Durch Ersatz der Punktlichtquelle aus einem
Ausführungsbeispiel des Hauptpatents (vgl. Fig. 6 und 9) durch eine
Linienlichtquelle kann auch eine Hornhaut-Unregelmäßigkeit bei
einer optimalen astigmatischen Sehkraftbestimmung ausgeglichen
werden.
Das mehrlinige Testbild,
das vorzugsweise aus drei Linien besteht, die alle
eine geringe Winkeldivergenz (in der Größenordnung von
7,5°) haben, kann zur Feinkorrektur der astigmatischen
Komponenten verwendet werden, die durch das hier beschriebene
Verfahren ermittelt werden. Durch Anwendung eines
Verzerrungszylinders bestimmter Orientierung, vorzugsweise
mit 2 Dioptrien, erhält man eine Verzerrung der divergierenden
Linien. Die Linie in Richtung der Verzerrung
erscheint jedoch für eine Person mit normaler Sehkraft
stets scharf. Da eine der divergierenden Linien
wahrscheinlich in Richtung des Astigmatismus des Patienten
in Verbindung mit dem Astigmatismus des Verzerrungszylinders
liegt, erscheint diese Linie mit optimaler Klarheit.
Durch Beantwortung der Fragen der Prüfperson und Bezeichnung
der Linie optimaler Klarheit kann der Patient der Prüfperson
die Richtung und die Grobkorrektur, die zur vollständigen
Beseitigung des astigmatischen Fehlers notwendig ist, angeben.
Durch geeignete Einstellung der Brennweite des Verzerrungszylinders
und der Linienkonvergenz können optimale
Darstellungen verschiedener Linien in der Anordnung der
Brennweite und der Korrekturrichtung, die erforderlich
sind, angeglichen werden. Wenn z. B. der Verzerrungszylinder
zwei Dioptrien hat und die Liniendivergenz 7,5° beträgt,
ergibt die Bevorzugung durch den Patienten einer Linie in
der Anordnung mit drei Linien gegenüber einer unmittelbar
benachbarten eine angezeigte astigmatische Korrektur von
etwa 0,5 Dioptrien, während die Lage der schärferen Linie
oder Linien die Richtung der erforderlichen Korrektur
angibt.
Die Vorrichtung nach dem Hauptpatent wird anhand der Fig. 1-12 dargestellt,
die Erfindung wird anschließend anhand der Fig. 13 bis 16
beispielsweise erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung der
Vorrichtung nach dem Hauptpatent, aus der ein Blickziel,
das Auge eines Patienten, das das Ziel betrachtet und
die Korrekturoptiken zwischen dem Blickziel und dem
Auge des Patienten sowie in ebener Form eine Darstellung
der Netzhautebene des Auges des Patienten
hervorgehen,
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung nach der ersten
sphärischen Brennweiteneinstellung,
Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung nach der
Bestimmung der ersten Komponente der astigmatischen
Korrektur;
Fig. 4 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung mit einem (vorzugsweise
um 45°) geneigten neuen Ziel, nach der
zweiten sphärischen Brennweiteneinstellung,
Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Darstellung nach der Bestimmung
der astigmatischen Komponente bei Beendigung des
sich ergebenden Tests,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer abgewandelten
Ausführungsform unter Anwendung eines Unschärfezylinders
der Punktlichtquellen zum Messen einer
Komponente des Astigmatismus des Patienten nach dem Hauptpatent,
Fig. 7 eine Abbildung, die das Auge des Patienten bei der
Ausführungsform nach Fig. 6 sieht, wenn die optimale
astigmatische Korrektur erreicht wurde,
Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Abbildung, wenn die
optimale astigmatische Sehkraftbestimmung nicht
erreicht wurde,
Fig. 9 eine Darstellung entsprechend der Vorrichtung der Fig.
6, mit um 45° gedrehtem Unschärfezylinder zum Testen
der übrigen Komponenten des Astigmatismus des Patienten
nach dem Hauptpatent,
Fig. 10 eine Abbildung, die das Auge des Patienten von dem Ziel
durch die Vorrichtung nach Fig. 9 bei astigmatischer
Korrektur sieht,
Fig. 11 eine Abbildung desselben Blickziels, wenn die richtige
astigmatische Korrektur nicht bestimmt wurde, und
Fig. 12 ein Diagramm zum Ermitteln der erforderlichen zylindrischen
Gesamtbrechkraft und Achslage aus den beiden
astigmatischen Meßwerten nach dem Hauptpatent;
Fig. 13 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung
nach der Erfindung zur Feinkorrektur der astigmatischen Sehkraft bei
einer astigmatischen Komponente von 45° bis 135°
durch Verwendung eines Testbilds mit divergierenden
Linien und eines Verzerrungszylinders mit geringer
Brennweite,
Fig. 14a eine Abbildung, die das Auge des Patienten vor dem
Ziel mit divergierenden Linien der Fig. 13 zeigt,
wenn die optimale Feinkorrektur des Astigmatismus
noch nicht durchgeführt worden ist und ein Fehler
in der Größenordnung von 0,5 Dioptrien der astigmatischen
Komponente bei 45° zur Mitte der drei Linien
vorhanden ist,
Fig. 14b eine Abbildung, die das Auge des Patienten vom
Testbild mit divergierenden Linien sieht, wenn die optimale
Feinkorrektur der ersten Komponente des Astigmatismus
durchgeführt worden ist,
Fig. 15 eine Darstellung der Vorrichtung der Fig. 13 zur
Feinkorrektur der restlichen astigmatischen Komponente
von 0° bis 90° durch Zufügung einer zweiten
Testbildanordnung mit divergierenden Linien und eines
zweiten Verzerrungszylinders, wobei die Zielanordnung
und der Zylinder vorzugsweise unter 45° in Fig. 13
angeordnet sind,
Fig. 16a eine Abbildung, die das Auge des Patienten von der
Testbildanordnung mit divergierenden Linien der Fig. 13
sieht, wenn die optimale Feinkorrektur des Astigmatismus
noch nicht durchgeführt worden ist, und ein
Fehler in der Größenordnung von 0,5 Dioptrien der
astigmatischen Komponente bei 45° zur Mitte der drei
Linien auftritt, und
Fig. 16b eine Abbildung, die das Auge des Patienten vom
Testbild mit divergierenden Linien sieht, wenn die optimale
Feinkorrektur der zweiten und letzten Komponente des
Astigmatismus durchgeführt worden ist.
Fig. 1 zeigt eine teilweise perspektivische schematische
Darstellung einer Vorrichtung nach dem Hauptpatent, das für die Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet werden kann.
Betrachtet man die Darstellung
von links nach rechts, so ist ein Testbild T mit
einer geraden Linie 14, als erstes dargestellt. Typischerweise
ist die gerade Linie 14 eine Linie von einer Bogenminute
oder weniger für das Auge des Patienten (diese Abmessung liegt
bei dem Maximum der visuellen Schärfe des Auges), obwohl gröbere
Ziele ebenfalls zweckdienlich sein können. Das Ziel T
kann auf irgendeine übliche Art, sei es in Form einer Augenprüftafel oder
mit Hilfe eines Sehzeichenprojektors o. ä., erzeugt werden.
Der Patient P, der schematisch durch das Auge 15 dargestellt
ist, sieht das Ziel T durch einstellbare Korrekturoptiken 16, 18, 20.
In aufeinanderfolgenden Schritten wird, jeweils auf bestmögliche Sehschärfe bezüglich
des Testbildes T, zuerst das sphärische Optiklinsenpaar 16 mit
als erste, veränderbarer sphärischer Brechkraft eingestellt, dann das erste astigmatische Linsenpaar 18
mit veränderbarer kreuzzylindrischer Brechkraft, dann bezüglich des zweiten
Testbildes T (Fig. 4) mit vorzugsweise um 45° gedrehter Linie 34 ein zweites
Mal das sphärische Optiklinsenpaar 16 und schließlich
das zweite astigmatische Linsenpaar 20 mit veränderbarer kreuzzylindrischer Brechkraft.
Sphärische Optiklinsenpaare 16 sind an sich bekannt (US-PS 33 05 294,
US-PS 35 07 565).
Das sphärische Optiklinsenpaar 16 wird in Abhängigkeit von
den subjektiven Anweisungen des Patienten über die visuelle
Schärfe des Testbilds T relativ verstellt. Die sphärische Optik
wird schrittweise kontinuierlich verstellt, um durch
die relative Verstellung eines Linsenelements 16 zu dem
anderen Linsenelement 16 entweder eine positive sphärische
oder eine negative sphärische Brennweite zu erzielen.
Eine astigmatische Optik (18 und 20) mit veränderbarer kreuzzylindrischer Brechkraft ist ebenfalls
bekannt (US-PS 37 51 138).
Bezüglich der Linsenpaare 16, 18 und 20 ist zu berücksichtigen,
daß diese extrem komplexe optische Flächen aufweisen. Diese extrem
komplexen Flächen sind hier schematisch als flache Glasstücke
gezeigt. Ihre komplexen Flächen sind aus den US-PS 33 05 294,
35 07 565 und 37 51 138 ersichtlich.
Das erste astigmatische optische Linsenpaar 18 wird in Abhängigkeit
von den subjektiven Anweisungen des Patienten hinsichtlich
der Schärfe des Testbildes T relativ verstellt. Das erste
astigmatische Linsenpaar 18 ändert die astigmatische Brennweite
von positiv nach negativ längs der einen Diagonalen und
gleichzeitig die astigmatische Linsenbrennweite von negativ
nach positiv längs der anderen Diagonalen. Eine entgegengesetzte
relative horizontale Bewegung ruft entgegengesetzte
astigmatische Einstellungen hervor.
Es sollte hierbei erwähnt werden, daß ein großer Teil der
mechanischen Ausrüstung, die verwendet werden kann, um den
Betrieb dieser Ausführungsform der Erfindung zu unterstützen,
an anderer Stelle offenbart ist. Z. B. ist das Gerät zur
Durchführung einer gleichen und entgegengesetzten Bewegung der
Linsenpaare 16, 18 und 20 in der US-PS 38 74 932 beschrieben.
Ebenso wird später beschrieben, daß die relative Bewegung
eines jeden der drei Linsenpaare in der Lage ist, optische
Sehkraftbestimmungen durchzuführen. Der Mechanismus zur Fernerzeugung
der beiden eingestellten sphärischen und astigmatischen
Ausgangssignale ist in der US-PS 38 22 932 beschrieben.
Die veränderbaren Astigmatiklinsenpaare
18 und 20 sind von der Art, daß sie rechtwinklig
gekreuzte positive und negative Astigmatiklinsenbrennweiten
längs zueinander normaler Achsen erzeugen. Obwohl die in Fig. 1 bis 5
schematisch gezeigten Linsenelemente vorzugsweise verwendet werden, ist
es offensichtlich, daß andere Linsen und optische Geräte zur
Erzeugung dieser Wirkung verwendet werden könnten, vergleiche
beispielsweise die US-PS 38 22 932.
Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Vorrichtung nach dem Hauptpatent
erläutert.
Zuerst wird erläutert, weshalb zur Bestimmung des Brechkraftfehlers nur geradlinige Testbilder, die
vorzugsweise aus einer einzigen geraden Linie oder wenigstens
mehreren parallelen geraden Linien bestehen, verwendet
werden.
In Fig. 1 ist das Testbild T als eine einzige gerade Linie 14 übertriebener
Breite gezeigt, die sich in der vertikalen Richtung
erstreckt. Eine imaginäre zweite Linie 24, die sich in unterbrochenen
horizontalen Linien erstreckt, ist strichpunktliniert ebenfalls dargestellt. Der
Brennpunkt dieser Linien relativ zu der imaginären und schematisch
gezeigten Netzhautebene 26 des Auges 15 des Patienten P
erleichtert das Verständnis der Funktion der veränderbaren
astigmatischen Linsenpaare 18 und 20 der Erfindung.
Es sei angenommen, daß das Auge 15 des Patienten P eine merkliche
astigmatische Aberration habe. Es liegt in der Art des
Astigmatismus, daß gerade Linien bestimmter Richtungen in
unterschiedlichen Abständen relativ zu der Netzhautebene 26
des Auges 15 fokussiert werden. Bei dem hier gezeigten Blickfeld
bewirkt die Aberration des Patienten P, daß die imaginäre
horizontale Linie 24 hinter der imaginären Netzhautebene
26 und die vertikale gerade Linie 14 vor der imaginären
Netzhautebene fokussiert wird.
Wenn das korrigierte astigmatische Blickfeld der beiden Linienziele
14 oder 24 geschaffen werden soll, sind verschiedene
sphärische Korrekturen erforderlich, um beide Linien 14
oder 24 zu fokussieren und ins Blickfeld zu bringen. Daraus
ist ersichtlich, daß die speichenartigen, mehrlinigen Ziele
des Standes der Technik bei der Erfindung nicht zufriedenstellend
verwendet werden können. Da verschiedene Linien verschiedener
Winkelorientierung verschiedene Ebenen der besten Fokussierung
in der Nähe der Netzhautebene 26 eines Patienten P haben,
der Astigmatismus hat, was eine völlig unterschiedliche Betrachtung
durch den Patienten erfordert, können nur Linienziele mit
parallelen Linien zufriedenstellend verwendet werden.
Wenn ein geradliniges Testbild 14 auf
die Brennweite eines Auges 15, das eine astigmatische Aberration
hat, fokussiert ist, sollte eine astigmatische Einstellung
längs einer Ebene durchgeführt werden, die keine relative Bewegung
der Brennweite der betrachteten Linie bezüglich der
Netzhautbetrachtungsebene des Auges verursacht. Mit anderen
Worten bedeutet dies, daß die Astigmatismus-Brennweiteneinstellungen
längs normal angeordneter Achsen in gleichen positiven
und negativen Brennweiten auf jeder jeweiligen Achse
durchgeführt werden sollten, wobei diese normal angeordneten
Achsen 45° von dem Winkel des Ziels abweichen. Somit kann
eine astigmatische Korrektur einer solchen Komponente ohne
Beeinträchtigung der Gesamtbrennweite des Astigmatismusziels
durchgeführt werden.
Nach dieser grundsätzlichen Erläuterung kann der grundlegende
Handhabungsvorgang der Vorrichtung nach dem Hauptpatent unter aufeinanderfolgender
Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 erläutert werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, betrachtet ein Patient P die Linie
14. Danach werden die sphärischen
Linsenelemente 16 so gegeneinander verschoben, daß der Patient
die Linie 14 mit bestmöglicher Schärfe sieht.
Hierbei verlagert sich die Abbildung der Linie 14 in die Netzhautebene 26
des Patienten P wie es
in Fig. 2 dargestellt ist.
Wie außen rechts in Fig. 2 gezeigt ist, erscheint die Linie
14 noch nicht mit ihrer vollen optischen Klarheit. Dies ist so, weil
der Nebenastigmatismus des Patienten P längs Diagonalen
relativ zu der geraden Linie 14 bewirkt, daß deren Ränder
unscharf werden. Es ist daher erforderlich, diese astigmatischen
Aberrationen so zu korrigieren, daß sich die
Linie 14 nicht wieder aus der Netzhautebene 26 entfernt.
Wie Fig. 3 zeigt, wird das erste astigmatische Linsenpaar
18 relativ verstellt, um die optimale visuelle Schärfe
des Patienten P zu erzielen. Da das zweite astigmatische
Linsenpaar eine entsprechende negative und positive oder
positive und negative astigmatische Linsenbrennweite längs zueinander
senkrechter Achsen erzeugt, von denen jede diagonal zum vertikalen
geradlinigen Ziel 14 ist, ergibt sich die subjektive
Verbesserung der visuellen Schärfe des Linienziels 14 ohne
irgendeine Änderung der Brennweite. Diese Einstellung schafft
die astigmatische Endbestimmung für eine Komponente des
Astigmatismus (die einzige Einschränkung ist diejenige, daß
es erwünscht sein kann, die gesamte Folge zu wiederholen,
um die optischen Einstellungen zu optimieren).
Gemäß Fig. 4 wird dem Patienten ein neues Linienziel 34 zur Betrachtung
dargeboten. Vorzugsweise sollte
dieses Linienziel auf einer geänderten Richtung von 45° bezüglich
des Ziels 14 liegen. Es ist jedoch zu beachten, daß
eine genaue 45°-Änderung des Ziels nicht erforderlich ist.
Änderungen der Zielrichtung von mehr als 30° können zu zulässigen
Ergebnissen führen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 und die Folge der Fig. 1 bis 3
wird daran erinnert, daß die astigmatische Aberration des
Auges 15 des Patienten P bewirkt, daß das neue Linienziel 34
eine unterschiedliche Brennweite bezüglich der imaginären
Netzhautbrennebene 26 des Auges 15 hat. Daher wird eine zweite
sphärische Korrektur an dem sphärischen Linsenpaar 16 durchgeführt.
Diese Einstellung erfolgt wiederum so, daß sich für den
Patienten eine maximale visuelle Schärfe bezüglich der neuen
Linien 34 ergibt, wodurch diese Linie
34 auf die Netzhautebene 26 fällt.
Wie schon im Hauptpatent dargelegt ist, ist mit der
zweiten sphärischen Einstellung,
die sphärische Komponente des
Brechkraftfehlers bekannt. Dies tritt selbst dann ein, wenn die astigmatische
Endkomponente noch nicht bekannt ist. Außerdem beeinträchtigt
die Bestimmung der astigmatischen Endkomponente die
sphärische Endeinstellung des gezeigten Instrumentariums
nicht.
Bezugnehmend auf Fig. 4 wird daran erinnert, daß mit der sphärischen
Optimierung bei der Betrachtung der Linie 34
die volle visuelle astigmatische Bildschärfe noch nicht
erreicht ist. Der Patient P hat
wegen des Vorhandenseins der unkorrigierten astigmatischen
horizontalen und vertikalen Astigmatikkomponenten noch nicht
die optimale Klarheit seiner Betrachtungslinie 34.
Gemäß Fig. 5 wird deshalb auch noch das zweite astigmatische optische
Linsenpaar 20 so verstellt, daß sich die maximale visuelle
Schärfe ergibt. Damit ist auch die Endkomponente des Astigmatismus
ermittelt. Da wiederum die jeweiligen negativen und
positiven oder positiven und negativen Achsen der astigmatischen
Brennweiteneinstellung auf einem Winkel von im wesentlichen
45° zu dem geradlinigen Ziel 34 liegen, kann sich
keine Abweichung des Bildes von der Netzhautebene 26 ergeben. Vielmehr ist
diese Einstellung die Endeinstellung bei dem Verfahren der
Erfindung und ergibt die Endkoordinate der gewünschten astigmatischen
Sehkraftbestimmung.
Die Folge der hier durchgeführten
Schritte kann ggf. wiederholt werden, um
die erhaltene Bestimmung zu optimieren oder um
die Genauigkeit der Bestimmung zu kontrollieren.
In dem Hauptpatent ist auch bereits eine Ausführungsform mit mehreren
parallelen Linien als Testbild vorgeschlagen, was vor allem die Einstellung
der astigmatischen Optik erleichtern soll.
Gemäß Fig. 6 schaut ein Patient P an einer Patientenbeobachtungsstation
längs eines Lichtpfads durch eine einstellbare
sphärische Optik S, eine einstellbare zylindrische Optik A,
und eine konstante zylindrische Optik C auf ein Testbild T. Typischerweise
wird die einstellbare zylindrische Optik
so eingestellt, daß der Patient P ein Bild des Testbilds T erhält,
das ähnlich dem in Fig. 7 gezeigten ist. Durch Vergleich mit
der Brennweite der einstellbaren astigmatischen Korrektur,
die erforderlich ist, damit das Testbild T dem Patienten wie
in Fig. 7 gezeigt erscheint,
kann eine Komponente des Astigmatismus gemessen werden. Die
restliche Komponente der Messung wird durch die gleiche Vorrichtung
gemessen, aber in neuer Ausrichtung nach Fig. 9. Typischerweise
betrachtet der Patient P das neu ausgerichtete
Ziel T durch die einstellbare sphärische Optik S, eine einstellbare
astigmatische Optik A′ und durch den neu eingestellten
konstanten optischen Zylinder C′. Der Patient sieht das Testbild
T mit korrigierten astigmatischen Brillenwerten längs der restlichen
Komponente so, wie es in Fig. 10 gezeigt ist.
Mit Hilfe des in Fig. 12 gezeigten Diagramms kann aus
den beiden gemessenen astigmatischen Komponenten
die zylindrische Brechkraft und die zylindrische
Achslage ermittelt werden, wie es im Hauptpatent
erläutert ist.
In den Fig. 6 und 9 ist der Patient P schematisch durch ein Auge 44 dargestellt.
Typischerweise bezieht sich die Messung des Astigmatismus des
Patienten auf Unregelmäßigkeiten des Auges des Patienten. Daher
ist zu beachten, daß die Winkelausrichtung des Patienten
ungeändert bleibt. Der konstante optische Zylinder und das
Ziel werden neu ausgerichtet, um eine zweite Komponente des
Astigmatismus zu bestimmen.
Die einstellbare sphärische Optik S kann irgendeine übliche
Form ebenso wie die zuvor beschriebene Optik mit veränderbarer
Brennweite haben. Typischerweise kann eine Galilei-Optik
verwendet werden.
Das Testbild T ist an dem entfernten Ende des optischen Instruments
dargestellt. Es besteht aus drei Punktquellen 48, 49 und 50.
In Fig. 6 ist die konstante zylindrische Optik C
horizontal ausgerichtet
und hat in der vertikalen
Richtung eine Brechkraft von
etwa zwölf
Dioptrien.
Zylinderbrechkräfte
von 4 bis 20 Dioptrien können
verwendet werden.
Die veränderbaren astigmatischen Linsen A sind wiederum von der in der
US-PS 37 51 138 gezeigten und beschriebenen Art.
Nachdem der einfache Aufbau dieses Gerätes dargelegt wurde,
kann nun seine Arbeitsweise erläutert werden.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausrichtung des Instruments betrachtet
der Patient P das Testbild T durch die starke zylindrische
Optik C. Der Zylinder C verwischt die jeweiligen Punktquellen
48 bis 50 des Ziels T in eine Reihe von jeweils geraden Linien
58 bis 60 (Fig. 7). Zuerst wird die sphärische Korrektur für
die Augen des Patienten P durchgeführt, um die optimale Betrachtung
der Ränder der Linien 58, 59 und 60 sicherzustellen.
Diese sphärische Einstellung bringt die Linien zur Koinzidenz
mit der Netzhautebene, wie zuvor anhand Fig. 2 erläutert.
Wenn man sich daran erinnert, daß die Punktlichtquellen
auf den imaginären Ecken eines gleichschenkligen Dreiecks liegen,
und wenn man für die Zwecke der grundlegenden Beschreibung
annimmt, daß keine astigmatische Korrektur erforderlich
ist, erscheinen die Punktquellen weitgehend so, wie sie in
Fig. 7 gezeigt sind. Insbesondere ist die Punktquelle 48 zu
einer Linie 58, die Punktquelle 49 zu einer Linie 59 und
die Punktquelle 50 zu einer Linie 60 verwischt.
Es sei nun angenommen, daß das Auge des Patienten P einen
astigmatischen Brechkraftfehler aufweist. Insbesondere habe dieser
astigmatische Brechkraftfehler eine Komponente bei 45° relativ zu
der Achse des Zylinders C von
+1 Dioptrie und eine hierzu rechtwinklige Komponente
von -1 Dioptrie. Das Testbild T würde dann
dem
Patienten P wie in Fig. 8 erscheinen: die Linie 59′ erscheint
nahe der Linie 60′ und weiter entfernt von der
Linie 58′.
Als nächstes werden in Abhängigkeit von
der visuellen Nonius-Sehschärfe des Patienten bezüglich des Testbildes
T die paarweise veränderbaren
astigmatischen Elemente A um
2-Dioptrien bei einer Drehlage von 45°
gegenüber der Drehlage des Zylinders C verstellt. Die vom Patienten gesehenen Linien
58′, 59′ und 60′, die in Fig. 8 gezeigt sind, bewegen
sich bei Erreichen der richtigen astigmatischen Korrektur
in die Position 58, 59 und 60 gemäß Fig. 7.
Die Linie 59 ist dann abstandsgleich zu den Linien 58 und 60.
Unter Bezugnahme auf die Testbilder der Fig. 7 und 8 kann
die Nonius-Sehschärfe, die durch die Anordnung des Ziels T geschaffen
wird, erläutert werden. Die Nonius-Sehschärfe umfaßt die
Fähigkeit des Menschen, z. B. drei Linien mit hohem Grad an Genauigkeit
auf gleichen Abstand voneinander zu bringen.
Nach der Messung des Astigmatismus in einer Komponente,
wird die Messung des Astigmatismus in der restlichen
Komponente mit der in Fig. 9 gezeigten Instrumenteneinstellung
durchgeführt.
Der Patient P und
sphärische Optik S, bleiben hierbei unverändert.
Der Zylinder C wird dagegen
in eine neue Position C′ gebracht, in der seine Achse vorzugsweise
um 45° gegenüber der ursprünglichen, in Fig. 6 gezeigten
Anordnung geneigt ist (obwohl Drehwinkeländerungen
bis zu 30° wiederum zulässige Ergebnisse bringen). In dieser
Stellung übertrifft die größere Brennweite
des Zylinders C alle Komponenten des Astigmatismus
senkrecht zu seiner gedrehten Anordnung, wodurch
die Komponenten des Astigmatismus, die ursprünglich
gemessen wurden, bei dem zweiten Test ausgeschaltet
werden.
Das Testbild T′ wird in gleicher Weise gedreht, wodurch die Punktquellen
48, 49 und 50 relativ zueinander unter einem neuen
Winkel von 45° gegenüber der Anordnung des Ziels T in Fig. 6
erscheinen. Das Testbild T hat also dieselbe Ausrichtung wie
der Zylinder C′. Die Punktquellen 48, 49 und 50
liegen jetzt an den Ecken eines imaginären Dreiecks, dessen
Basis parallel zu der gedrehten Anordnung des Zylinders C′
ist.
Es wird daran erinnert, daß die veränderbaren astigmatischen
Linsen A von der in der US-PS 37 51 138 gezeigten und beschriebenen
Art sind. Unter Verwendung der Linsenform, Anordnung und
relativen Bewegung der Fig. 3 und 4 der oben genannten Patentschrift
kann die Astigmatismuskorrektur vertikal und horizontal,
d. h. bei 45° bezüglich der Achse des Zylinders C, erhalten
werden.
Wie im vorherigen Fall betrachtet der Patient P das Testbild T′
durch eine starke zylindrische Optik C′. Der Zylinder C′ verwischt
die jeweiligen Punktquellen 48 bis 50 des Ziels T′ in
eine Reihe von jeweils geraden Linien 58 bis 60. Zunächst
wird erneut die sphärische Korrektur durchgeführt, um die optimale
Betrachtung der Ränder der Linien 58, 59 und 60 sicherzustellen.
Nimmt man für den Zweck der grundlegenden Beschreibung an,
daß keine astigmatische Komponente längs einer horizontalen oder
vertikalen Komponente, die unter 45° bezüglich der Achse des
Zylinders C′ liegt, erforderlich ist, erscheinen die Punktquellen
weitgehend wie in Fig. 10. Insbesondere ist die Punktquelle
48 zu einer Linie 58, die Punktquelle 49 zu einer Linie
59 und die Punktquelle 50 zu einer Linie 60 verwischt.
Es sei nun angenommen, daß das Auge des Patienten P einen astigmatischen
Brechkraftfehler aufweist, mit
einer horizontalen Komponente bei 45° relativ
zur Achse C von -2 Dioptrien der Zylinderbrennweite und eine
vertikale Komponente von +2 Dioptrien der Zylinderbrennweite.
Das Ziel T würde dann bei neutraler Einstellung
der veränderbaren astigmatischen Optik A dem Patienten P wie
in Fig. 11 erscheinen. Die Linie 59′ erscheint nahe der Linie
60′ und von der Linie 58′ weiter entfernt.
Jetzt wird die veränderbare astigmatische Optik A′ in
Abhängigkeit von der Nonius-Sehschärfe des Patienten
bezüglich des Testbildes T′ betätigt. Dabei werden die paarweisen
veränderbaren astigmatischen Elemente A′ vertikal relativ
zueinander so verstellt, daß sich ein 4-Dioptrien-Kreuzzylinder von ±2 Dioptrien
längs orthogonaler Achsen bei einer Winkellage von 45° bezüglich
der Stellung des Zylinders C′ ergibt. Die
Linien 58′, 59′ und 60′ in Fig. 11 bewegen sich dabei
in die Stellung 58, 49 und 60 in Fig. 10.
Die Linie
59 ist nun von den Linien 58 und 60 abstandsgleich.
Wie im Falle der vorherigen Ausführungsform der Vorrichtung nach dem Hauptpatent werden nur zwei
und niemals drei optische Komponenten für jedes Ziel gehandhabt.
So ist für das Testbild T und nur bei der Anordnung der
Fig. 6 bis 8 die Einstellung der sphärischen Optik und die
horizontale relative Bewegung der veränderbaren astigmatischen
Optik A und niemals die vertikale relative Bewegung der veränderbaren
astigmatischen Optik A erforderlich. In ähnlicher
Weise ist für das Testbild T′ nur bei der Anordnung der Fig. 9
bis 11 die Einstellung der sphärischen Optik und die vertikale
relative Bewegung der veränderbaren astigmatischen Optik A und
niemals die horizontale relative Bewegung der veränderbaren
astigmatischen Optik A erforderlich.
Aus den beiden Komponenten des Astigmatismus
kann
nun mit Hilfe des Diagramms nach Fig. 12 die erforderliche zylindrische Korrektur
ermittelt werden. Bezugnehmend auf
Fig. 12 wandelt das Diagramm die Kartesischen Koordinaten der Komponenten in
die übliche Winkelangabe für die Achslage des Zylinders um. Jedoch ist der Zylinderlinsenwinkel
verdoppelt.
Somit erscheinen in dem Diagramm der Fig. 12 180° der
Zylinderlinsendrehung über 360° des tatsächlichen Koordinatendiagramms.
Aus Fig. 12 ist ersichtlich, wie beispielsweise als
Astigmatismuswert für das eine Testbild gemäß Fig. 9
4-Dioptrien längs der
0°-Richtung (x-Richtung) und für das andere Testbild gemäß Fig. 6
+2-
Dioptrien längs der 45°-Richtung (y-Richtung) aufgetragen
sind, was zu einer Astigmatismus-Bestimmung
führt, die insgesamt 4,5 Dioptrien
bei einem Winkel von etwa 77°
ergibt.
Diese extremen Werte sind lediglich aus Gründen der Anschaulichkeit
gewählt.
Bezüglich weiterer Einzelheiten wird auf das Hauptpatent verwiesen.
Im folgenden wird nun ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
beschrieben, das in Verbindung mit einer der vorstehend dargestellten
Vorrichtungen nach dem Hauptpatent zu verwenden ist.
Hierbei werden ein besonderes Testbild und ein
Verzerrungszylinder zur Abtrennung des restlichen Astigmatismus
und zur schnellen Verringerung desselben
benutzt, und zwar vorzugsweise
nach der sphärischen und zylindrischen Korrektur
auf eine mäßige Schärfe unter Anwendung der gerade beschriebenen
Zielanordnungen.
Die entsprechende Vorrichtung
ist in Fig. 13 und 15 gezeigt. Diese Vorrichtung wird
nun beschrieben, und zwar
unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die dem Auge 44
des Patienten erscheinenden Abbildungen der Fig. 14a, 14b,
16a und 16b.
Wie Fig. 13 zeigt, blickt der Patient P
durch eine einstellbare
sphärische Optik S, eine einstellbare zylindrische Optik A,
eine konstante Zylinderoptik C auf ein Testbild T.
Da die einstellbare Optik S und die einstellbare zylindrische Optik A
sich grundsätzlich nicht von den entsprechenden Teilen der Vorrichtung nach
Fig. 6 bzw. Fig. 9 unterscheiden, genügt eine
detaillierte Beschreibung der konstanten Zylinderoptik C
und des Testbildes T. Die konstante Zylinderoptik C hat
eine relativ geringe Brennweite
von etwa 1 bis 6 Dioptrien, beispielsweise
2 Dioptrien.
Das Testbild T besteht aus einer Anordnung aus divergierenden
Linien 101, 102 und 103. Typischerweise ist diese Linienanordnung
in einem Bildschirm, einem projizierten realen Bild oder
in irgendeiner Vorrichtung enthalten, die ein Bild zur Betrachtung
durch das Auge 44 eines Patienten P längs der optischen
Achse über den Zylinder C hinaus erzeugt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung aus drei
Linien 101, 102 und 103 ist gezeigt. Wie ersichtlich ist,
divergieren die Linien. Vorzugsweise liegt die Linie 102
auf der 0°-Achse. Die Linien 101 und 103 divergieren
unter einem Winkel von 7,5° auf jeder Seite, wobei dieser
Divergenzwinkel von 7,5° bevorzugt ist. Divergenzen bis zu 25°
zwischen den einzelnen Linien sind anwendbar.
Die Vorrichtung der Fig. 15 ist analog. Der Zylinder C ist
anders ausgerichtet. Er liegt auf einer bevorzugten Achse
von 45° gegenüber der Richtung der Fig. 13. In gleicher
Weise ist das Testbild T neu ausgerichtet. Es liegt ebenfalls auf einer
Achse von 45° gegenüber der in Fig. 13 gezeigten Richtung.
Die neue Ausrichtung bei der Vorrichtung der Fig. 15 ist
ohne Rücksicht auf irgendeinen vermutlichen
Hauptmeridian im Auge eines Patienten ausgewählt. Wie
erläutert wurde, liefert die einstellbare astigmatische
Optik A einen Korrekturwert, der die astigmatische
Sehkraftkomponente ausgleicht, so daß das Testbild T der Fig. 13
und das Testbild T der Fig. 15 abgebildet werden kann. Die Abbildung
dieser Testbilder wird unabhängig von irgendeiner vermuteten
Astigmatismusachse des Auges 44 des Patienten P erreicht.
Die Wirkungsweise des Feinabstimm-Testbildes T in Verbindung mit
dem Verzerrungszylinder C ist leicht verständlich. Zuerst
wird unter Anwendung der anhand der Fig. 1 bis 12 erläuterten
Vorrichtung nach dem Hauptpatent die sphärische und die Zylinderkorrektur auf
eine mäßige Sehschärfe grob eingestellt. Dies geschieht zweckmäßigerweise
so, wie es im Hauptpatent beschrieben ist und vorstehend erläutert wurde.
Dann wird die Vorrichtung der Fig. 13
zwischengeschaltet. Der Patient P optimiert nun zuerst
die Korrektur des restlichen sphärischen Fehlers unter
Verwendung der einstellbaren sphärischen Optik S. Danach
betrachtet der Patient P das Testbild T, wobei die Astigmatiklinsen
A eingestellt werden. Die relative Bewegung des
Linsenpaares A bewirkt eine Astigmatismuseinstellung von
45 bis 135°. Der Patient führt die erforderliche Einstellung
durch, bis eine der Linien des Testbildes T optimal scharf
erscheint. Ein mögliches Beispiel der Erscheinungsform des
Ziels ist in Fig. 14a gezeigt.
In Fig. 14a wurden die Linsen A horizontal relativ zueinander
bewegt. Der Patient stellte fest, daß die Linie 101′ optimal
scharf ist. Die Linie 102′ ist verwischt. Diese Wirkung
tritt wegen des Umgebungsastigmatismus im Auge des Patienten
in Verbindung mit der astigmatischen Optik A und dem Verzerrungszylinder
C₂ die Linien 101, 102 und 103 unscharf
machen. Die Linie 101 wird jedoch längs ihrer Achse unscharf
gemacht. Sie behält daher für den Patienten P eine scheinbare
visuelle lineare Genauigkeit bei.
Die anderen Linien (102′ und 103′) wurden nicht längs ihrer
Achsen, sondern unter einem Winkel zu ihren Achsen unscharf
gemacht. Diese Linien verschwimmen.
Durch Verwendung des bevorzugten Verzerrungszylinders C mit
2 Dioptrien und Beibehaltung einer Winkeldifferenz von 7,5°
zwischen den Linien erhält man ein ungewöhnliches Ergebnis.
Der Fehler in der astigmatischen Korrekturkomponente kann
nach Richtung und Größe der Korrektur bestimmt werden. Bei
dem gezeigten Beispiel zeigt die Bevorzugung der Linie 101′
gegenüber der Linie 102′ durch den Patienten an, daß eine
Korrektur der astigmatischen Komponente von 0,5 Dioptrien
im Bereich von 45 bis 135° erforderlich ist, und in einer
solchen Richtung, daß die Linie 102′ scharf wird, während
die Linie 101 unscharf wird. Diese Richtungskorrektur kann
empirisch bestimmt oder mit Hilfe von Diagrammen wie in
Fig. 12 abgeleitet werden.
Nimmt man an, daß die einstellbare astigmatische Optik A
so verstellt wird, daß diese Korrektur bewirkt wird, dann erscheint
das Testbild dem Patienten wie in Fig. 14b. Die Linie
102′ wird optimal scharf und die Linien 101′ und 103′
werden unscharf.
Es ist ersichtlich, daß durch Änderung des Divergenzwinkels
oder durch Änderung der Brennweite des Verzerrungszylinders
C die Abweichung der Brennweite eines gewählten Divergenzlinienziels
geändert werden kann. Es wurde z. B. mit sich
ändernden Liniendivergenzen eines Testbildes festgestellt,
daß die Astigmatismuskomponenten der Erfindung mit einer
Genauigkeit bis zu ¹/₁₆ Dioptrien mit wiederholbaren Ergebnissen
am Auge 44 eines Patienten P bestimmt werden
können.
Es wird daran erinnert, daß die mit der Vorrichtung nach dem
Hauptpatent ermittelten Astigmatismuskomponenten
voneinander unabhängig sind. Dementsprechend wird die
45 bis 135°-Astigmatismuskomponente entsprechend
Fig. 13 bestimmt, worauf entsprechend
Fig. 15 die 0 bis 90°-Astigmatismuskomponente
bestimmt wird.
Wie in Fig. 16a dargestellt ist, bevorzugt das Auge 44 des Patienten
P beim Blick durch die Vorrichtung der Fig. 9 die
Linie 103′ gegenüber den Linien 102′ und 101′ (letztere
Linien sind durch Verschmieren in einer nicht axialen
Richtung unscharf). Führt man eine Korrektur von 0,5 Dioptrien
mit der einstellbaren astigmatischen Optik A in einer solchen
Richtung durch, daß sich eine erhöhte Klarheit in Richtung
der Linie 102′ ergibt, so sieht der Patient ein Bild gemäß Fig. 16b.
Die Linie 102′ erscheint
jetzt optimal scharf.
Es ist ersichtlich, daß das Testbild T
nach Fig. 13 sowohl unter 0°, als auch
unter 90° angeordnet werden kann. In gleicher Weise kann in
Fig. 15 das Testbild sowohl unter 45°, als auch unter 135°
angeordnet werden. Außerdem muß bei der Reihenfolge der
Bestimmung der astigmatischen Komponenten nicht zuerst die
Vorrichtung der Fig. 13 und dann die der Fig. 15 verwendet
werden, sondern es könnte auch in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen werden.
Die besonderen gezeigten Divergenzlinienziele können auch
andere Muster haben. Z. B. kann eine erste Gruppe paralleler
Linien für die Linie 101, eine zweite Gruppe paralleler
Linien für die Linie 102 und eine dritte Gruppe paralleler
Linien für die Linie 103 verwendet werden. Außerdem kann
eine Zielanordnung mit minimal zwei Linien verwendet werden,
obwohl drei Linien ein einfaches Ziel ergeben, mit dem vorteilhaft gearbeitet
werden kann. Die maximale Anzahl der Linien, die
verwendet werden können, ist praktisch nur durch die Anzahl
der Linien bestimmt, die ein Patient unterscheiden kann.
Außerdem können Linienmuster mit anderem Abstand oder anderer
Winkelanordnung oder verschiedenen Farben usw. verwendet
werden.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur subjektiven Bestimmung des Brechkraftfehlers
eines Auges mit einer ersten optischen Baugruppe mit veränderbarer
sphärischer Brechkraft, mit einer zweiten und
einer dritten optischen Baugruppe mit veränderbarer kreuzzylinderischer
Brechkraft längs nicht übereinstimmender
Paare von Zylinderachsen, und mit einer Testbildanordnung,
wobei die Testbildanordnung ein erstes Testbild mit einer
Linie in willkürlich gewählter Winkelausrichtung und ein
zweites Testbild mit einer Linie aufweist, die zur Linie
des ersten Testbilds in einem Winkel zwischen 30° und 60°
verläuft,
und die zweite Baugruppe so ausgerichtet ist, daß ihre
beiden Zylinderachsen im wesentlichen symmetrisch zur Linie
des ersten Testbilds liegen, und die dritte Baugruppe so
ausgerichtet ist, daß ihre beiden Zylinderachsen symmetrisch
zur Linie des zweiten Testbilds liegen,
nach Patent 25 41 875,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedem Testbild ein optischer Verzerrungszylinder
zugeordnet ist, dessen optische Zylinderachse der Linie
parallel liegt, daß jeder der Verzerrungszylinder eine
konstante Brechkraft in einem Bereich zwischen 1 und 6
Dioptrien aufweist, und daß jedes der Testbilder mindestens
eine weitere Linie enthält, die mit der ersten Linie einen
Divergenzwinkel von maximal 20° einschließt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Divergenzwinkel 7,5° beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die konstante zylindrische Brechkraft 2 Dioptrien beträgt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Divergenzwinkel eines Testbildes
veränderbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Testbilder drei gerade Linien aufweisen,
wovon zwei benachbarte Linien jeweils den gleichen
Divergenzwinkel einschließen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß keine zwei Linien der jeweiligen Testbilder
parallel sind.
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