-
-
Vorrichtung zur Feststellung von Farbenfehlsichtigkeit
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung von Farbenfehlsichtigkeit
des menschlichen Auges, bestehend aus Einrichtungen zur Erzeugung einzelner Strahlungsgänge
unterschiedlicher Farbe und regelbarer Intensität und einer Beobachtungsfläche,
die aus einem Mischfeld und einem Vergleichsfeld zusammengesetzt ist.
-
Bekannte Vorrichtungen zur Prüfung des menschlichen Auges auf Farbsehtüchtigkeit
in verschiedenen Farbbereichen werden im allgemeinen als Prismenspektralapparate
gebaut. Das verbreiteste Gerät dieser Art stellt das Anomaloskop nach Nagel dar,
das seit August 1966 normenmäßig standardisiert ist (DIN 6160).
-
Eine wesentliche Vereinfachung des bekannten Meßprinzips besteht darin,
daß auf eine Präzisionsprismen-Apparatur verzichtet und die Darbietung zweier zu
vergleichender Farbfelder
durch entsprechende Filterscheiben vorgenommen
wird.
-
Zur Farbabgleichung ist eine Filterscheibe als Verlauffilter ausgebildet,
das mechanisch im Gesichtsfeld verschoben wird. Der Helligkeitsabgleich beider Farbfelder
sollte bei diesem bekannten Verfahren durch einen Graukeil erreicht werden, dessen
Stellung durch eine der Transmissionskurve des Verlauffilters angepaßte Kulissenscheibe
gesteuert wird.
-
Ferner ist bekannt, zur Ausleuchtung der beiden zu vergleichenden
Farbfelder lichtemittierende Dioden zu verwenden. Derartige Halbleiter-Lichtquellen
lassen sich in ihrer Leuchtintensität in einfacher Weise elektronisch steuern, wodurch
der Helligkeitsabgleich der beiden Farbfelder vorgenommen wird. Nach Eichung des
Gerätes kann dann aus der zur Erzielung einer bestimmten Leuchtintensität notwendigen
Stromstärke der beiden Mischlichtquellen (Rot-Grün) im Vergleich zu der Einstellung
des Gelblichtes Art und Ausmaß einer Farbenfehlsichtigkeit ermittelt werden.
-
Alle bekannten Methoden und Vorrichtungen haben jedoch den folgenden
wesentlichen Nachteil: Die Leuchtintensität der Farbfelder sowie das Intensitätsverhältnis
des Mischfeldes wird durch eine mechanische oder elektronische Beeinflussung des
Lichtweges oder der Lichtquelle selbst eingestellt und variiert. In allen Fällen
muß gewährleistet werden, daß ein eindeutiger und unveränderlicher Zusammenhang
zwischen der Stellgröße (z.B. Spaltbackenstellung) und der Lichtintensität im Gesichtsfeld
besteht. Durch Alterung von Komponenten (insbesondere der Lichtquelle) und durch
thermische Einflüsse (ein Teilstrich auf der Mischschraube des Anomaloskops nach
Nagel bedeutet eine mechanische Spaltverschiebung um 5 /um) kann dieser Zusammenhang
verlorengehen. Des-
halb müssen bei den bekannten Anomaloskopanordnungen
erhebliche Anforderungen an die mechanische Präzision gestellt werden. Außerdem
sind die Beleuchtungsquellen häufiger zu wechseln, um die Aufrechterhaltung einer
bestimmten Farbtemperatur zu gewährleisten.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anomaloskop
zu entwickeln, mit dem unter Vermeidung der Nachteile bekannter Vorrichtungen eine
verläßliche Überprüfung des menschlichen Auges mit geringem apparativem Aufwand
möglich ist. Ferner sollten mit dem Gerät nach einmaligem Eichen absolute Messungen
durchführbar sein.
-
Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe mit einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art lösen läßt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Prismenblock
vorgesehen ist, der aus mehreren Prismen besteht, die zumindest teilweise Umlenk-
bzw. Strahlteilerwürfel bilden, und daß zur Messung der Helligkeit des Misch- bzw.
Vergleichs feldes sowie des Verhältnisses der Helligkeiten der für die Erzeugung
des Mischfeldes verwendeten Farben ein oder mehrere Detektoren vorhanden sind. Vorteilhafte
Ausbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis
8 erläutert.
-
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt insbesondere
darin, daß sie äußerst stabil und kompakt aufgebaut ist und absolut geeicht werden
kann. Das Gerät kann ferner so ausgestaltet werden, daß die Untersuchung des menschlichen
Farbsehvermögens nach DIN 6160 durchführbar ist.
-
Mit einem Filtersatz ist die Diagnose von Protanopie (Rotsinnstörung)
oder Deuteranopie (Grünsinnstörung) möglich.
-
Durch Einbau eines einfachen Mikroprozessors kann der Anomalquotient
direkt angezeigt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet darüberhinaus die
Möglichkeit, durch Wechsel der Farbfilter die Untersuchung auch auf andere Farbbereiche
auszudehnen. Insbesondere kann sie bei Darbietung eines Blau-Grün-Mischfeldes und
des entsprechenden Vergleichsfeldes auch zur Diagnose der relativ seltenen Tritanomalie
(Blausinnstörung) eingesetzt werden.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
-
Die Figuren 1 bis 3 zeigen in schematischer 'Vereinfachung drei mögliche
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Anomaloskops.
-
In der Ausführungsform gemäß Figur 1 werden als Lichtquellen drei
Lampen 1, 2 und 3 verwendet, deren Licht durch -je eine-Linse 4, 5 und 6 kollimiert
und durch geeignete Filter 7, 8 und 9 spektral beschnitten wird. Der Gelbkanal 9
soll laut DIN 6160 eine Wellenlänge von 594 nm mit einer Halbwertsbreite von 10
nm aufweisen. Für den Rot- und Grünkanal 7 und 8 sind Wellenlängen von 660 nm mit
einer Halbwertsbreite von 22 nm bzw. 550 nm mit einer Halbwertsbreite von 9 nm vorgeschrieben.
Diese Spektraleigenschaften können mit kommerziell erhältlichen Interferenzfiltern
verwirklicht werden.
-
Die drei Strahlengänge (gelb., grün und rot) treten in einen fest
verkitteten Prismenblock ein, der aus verschiedenen Umlenk und Strahlteilerwürfeln
10, 11 und 12, einem Strahlteilerwürfel 13 zur Mischung der Rot-Grün-Teilstrahlen
und einem Umlenkwürfel 14 besteht. Alle Umlenk- und Strahlteilerwürfel werden jeweils
aus zwei Prismen gebildet. Der Umlenk-
würfel 14 besteht aus zwei
Reflexionsprismen, so daß die diagonal verlaufende Reflexionsfläche von beiden Seiten
her als Strahlumlenkspiegel wirkt.
-
An den Würfeln 10, 11 und 12 wird ein Teil des jeweiligen Lichtstrahls
und zwar einige Prozent ausgekoppelt und durch eine auf die Austrittsfläche fest
aufgekittete plankonvexe Linse 15 auf je einen Detektor 16, 17 und 18 gesammelt.
Von den Detektorgängen 16 und 17 ist einer aus der Zeichenebene um 900 herausgedreht
zu denken, damit sich diese Strahlen nicht gegenseitig durchdringen.
-
Die Detektoren messen die Intensität der einzelnen Teillichtstrahlen.
Sie geben nach entsprechender Eichung das Maß für die Leuchtdichte des Gelbfeldes
sowie das Mischungsverhältnis des Mischfeldes an. Als Detektoren werden zweckmäßigerweise
Siliziumdioden verwendet, die in ihrer spektralen Empfindlichkeitskurve genau dem
menschlichen Auge angepaßt werden können.
-
Die Rot-Grün-Teilstrahlen werden im Prismenwürfel 13 im Verhältnis
1:1 gemischt. Eine Austrittsfläche 19 dieses Würfels ist mattiert und dient direkt
als Beobachtungsfläche. Die Vergleichs fläche 20 wird durch die ebenfalls mattierte
Austrittsfläche des Umlenkwürfels bzw. Reflexionsprismas 14 gebildet. Die Reflexionsfläche
dieses Würfels lenkt den Gelbstrahl auf die Beob#achtungsfläche 20 und richtet gleichzeitig
den aus der zweiten Austrittsfläche des Mischwürfels 13 kommenden Strahl über eine
aufgekittete Sammellinse 15 auf den Mischlichtdetektor 21. An diesem Detektor 21
kann direkt die Leuchtdichte des Mischfeldes gemessen werden. Gegebenenfalls kann
jedoch auch auf diesen Detektor 21 verzichtet und
das Verhältnis
der Helligkeiten der für die Erzeugung des Mischfeldes verwendeten Farben aus den
durch Detektoren 16 und 17 bestimmten Werten ermittelt werden.
-
Die Signale der Detektoren 16, 17, 18 und 21 werdeneiner elektronischen
Signaverarbeitungs- und Regelschaltung zugeführt. Diese Schaltung verarbeitet die
Meßsignale und zeigt den Anomalquotienten nach Nagel an. Für diese Berechnung kann
die Mittelnormgleichung des CIE-Normalbeobachters zugrundegelegt werden, da wegen
der objektiven Leuchtdichtebestimmung eine absolute Eichung des Gerätes möglich
ist. Ferner werden in der Regelschaltung die Lampenintensitäten geregelt, so daß
beim Farbabgleich über den gesamten Mischbereich die Leuchtdichte von Mischfeld
und Vergleichs feld gleich ist. Diese Helligkeitsregelung ist abschaltbar, wenn
bei vorgegebenem Mischungsverhältnis auf gleiche Helligkeit abgeglichen werden soll.
-
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anomaloskops wird
in Figur 2 dargestellt. Die Erzeugung der drei Spektralfarben erfolgt analog zu
der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung durch Verwendung der Lichtquellen 1, 2
und 3, denen jeweils die Linsen 4, 5 und 6 und die Filter 7, 8 und 9 zugeordnet
sind. Der Prismenblock besteht aus einem Strahlteilerwürfel 13 zur Mischung der
Rot-Grün-Teilstrahlen, einem aus zwei Reflexionsprismen gebildeten Umlenkwürfel
14 und aus zwei weiteren Umlenk- bzw. Strahlteilerwürfeln 22 und 23, sowie einem
Reflexionsprisma 24. Zur Messung der Lichtintensitäten wird jedoch nur ein einziger
Detektor 25 verwendet, auf den alle drei Strahlanteile gerichtet werden, und zwar
rot-grün über Umlenkwürfel 13 und Reflexionsprisma 24 und gelb über Umlenk- bzw.
Strahlteilerwürfel 22 und 23. Die
Trennung der einzelnen Strahlanteile
und ihre selektive Messung wird dadurch erzielt, daß die Lichtquellen 1, 2 und 3
sequentiell gepulst werden. Die jeder Lampe zugeordneten Detektorimpulse werden
auf unterschiedliche Signalverarbeitungskanäle umgeschaltet und separat weiterverarbeitet.
-
Der Aufbau des Prismenblocks der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform
entspricht dem der in Figur 2 gezeigten Anordnung. Der Unterschied zu der in Figur
2 dargestellten Anordnung besteht in diesem Fall darin, daß die einzelnen Spektralkanäle
unter Verwendung von nur einer Lichtquelle 26 über lichtleitende Fasern 27, 28 und
29 mit Strahlung versorgt werden. Die Strahlungsquelle 26 ist kontinuierlich in
Betrieb und nicht regelbar. Die Leuchtdichte der Farbfelder wird variiert, indem
optische Abschwächer 30, 31 und 32 in die einzelnen Teilstrahlengänge eingefügt
werden. Als optische Abschwächer können z.B. Irisblenden, gekreuzte Polarisatoren,#
elektro-optische Modulatoren und dergleichen verwendet werden. Die Messung und Regelung
der Lichtintensität der Teilstrahlen erfolgt wie nach Figur 2 mit einem Detektor
24 oder nach Figur 1 mit mehreren Detektoren. Die Anordnung mit nur einem Detektor
setzt die Anwendung von elektro-optischen Modulatoren zur Lichtsteuerung voraus,
da nur damit schnelle optische Schaltvorgänge realisiert werden können.
-
Für den Einsatz der in Figur 3 gezeigten Anordnung zur Diagnose der
Tritanomalie muß beachtet werden, daß die Farbsättigung des Vergleichs feldes 20
durch Zumischung von Weißlicht verringert werden muß, da die Mischung von Blau und
Grün immer eine Farbe ergibt, die näher am Weißpunkt des Farbendreiecks liegt als
die entsprechende reine Spektral-
farbe. Eine einfache Möglichkeit,
Weißlicht dem Vergleichsfeld zuzumischen, besteht darin, daß ein ungefilterter Lichtanteil
mit Hilfe einer weiteren Lichtleitfaser 33 über den ohnehin vorhandenen Strahlteilerwürfel
22 in den Strahlengang des Vergleichs feldes eingeblendet wird. Auch der Strahlengang
des Weißlichtes ist wie üblich mit einer Linse 34 und einem optischen Abschwächer
35 versehen. Diese relativ einfache Zusatzausstattung des Gerätes bietet eine erhebliche
Erweiterung der Diagnosemöglichkeiten. So kann damit die Unterschiedsempfindlichkeit
für Sättigungsdifferenzen und die spektrale Hellempfindlichkeit gemessen werden.
Außerdem kann der Weißkanal zur Neutralstimmung des zu untersuchenden Auges verwendet
werden. Eine entsprechende Maßnahme zu diesem Zweck ist auch bei den in Figur 1
und 2 dargestellten Anordnungen möglich.
-
Leerseite