DE3516285C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Anomaloskop gemäß dem Ober­ begriff von Anspruch 1.

Die Prüfung des menschlichen Farbensinns hat medizini­ sche Bedeutung für den Befähigungsnachweis von in be­ stimmten Bereichen des Verkehrs oder der Technik arbei­ tenden Menschen insbesondere dann, wenn es auf das Er­ kennen farbiger optischer Signale ankommt. In der Pra­ xis ist es besonders wichtig, das Farbunterscheidungs­ vermögen im Rot-Grün-Bereich zu ermitteln.

Herkömmlich bedient man sich hierzu verschiedener Hilfsmittel, z. B. Pigmentproben (etwa sog. pseudoiso­ chromatischer Tafeln), durchscheinender Farbfilterglä­ ser (Farbtestscheibe) oder des Anomaloskops nach Nagel mit Mischen und Vergleichen spektraler Lichter. Die Me­ thoden zur Prüfung mit Pigmentproben und Farbfilterglä­ sern zeigen eine hohe Ungenauigkeit und somit nicht im­ mer brauchbare Ergebnisse.

Die Farbsichtigkeit beim Rot-Grün-Sehen wird mit dem Nagelschen Anomaloskop durch Vergleich eines binären Gemisches aus einem roten und einem grünen Spektral­ licht mit einem monochromatischen Gelb bestimmt. Aus dem Mischungsverhältnis und der eingestellten Leucht­ dichte des Vergleichsgelbs kann die Farbennormalsich­ tigkeit bzw. Art und Grad der Farbenfehlsichtigkeit des Prüflings in bezug auf das Rot-Grün-Sehen erkannt wer­ den. Das Anomaloskop nach Nagel hat eine mechanisch sehr aufwendige Konstruktion. Die Rot-Grün-Mischung wird durch zwei parallele Eintrittsspalte bewirkt, de­ ren äußere Spaltbacken unveränderlich feststehen und auf die rote bzw. grüne Wellenlänge eingestellt sind. Die inneren Kanten dieser Spalte werden von einer ge­ meinsamen, mittels Feinschraube verschiebbaren Spalt­ backe gebildet. Durch deren Verschiebung wird der eine Spalt um den gleichen Betrag erweitert, um den der an­ dere sich verengt, so daß das Mischungsverhältnis der beiden Spektrallichter einstellbar ist. Neben diesen beiden Mischspalten ist ein dritter, unilateraler Spalt für gelbes Vergleichslicht angeordnet, dessen bewegli­ che Spaltbacke den Gelbspalt nach der langwelligen Seite hin öffnet. Die Schrauben für die Spalt-Einstel­ lung haben Skalen. Bei geschlossenem Spalt zeigt die Skala 0 und bei voll geöffnetem Spalt den Wert 87 an; für die beiden Mischspalten beträgt die nutzbare Breite 73 Intervalle. Bei der Stellung 0 ist der Rotspalt ge­ schlossen und der Grünspalt voll geöffnet, während bei der Stellung 73 der Grünspalt geschlossen und der Rotspalt voll geöffnet ist. Das erzeugte Licht gelangt über eine aufwendige Optik in das Auge des Beobachters. Er sieht in der unteren Hälfte des Gesichtsfeldes das homogene gelbe und in der oberen Hälfte je nach Stel­ lung der Mischspalte ein homogenes rotes oder ein grü­ nes Spektrallicht oder eine Mischung dieser Lichter. Die Einstellung am Anomaloskop sowie dessen Justierung erfolgt gemäß der DIN-Norm 6160.

Bei einem Farbenprüfgerät gemäß GM 74 19 060 fallen ein helligkeitsgeregelter Teststrahl und ein farbgefilter­ ter Vergleichsstrahl auf einen Teilerwürfel, der über ein Okular betrachtet wird. Eine halbdurchlässig ver­ spiegelte Trennfläche des Teilerwürfels soll zwei Halb­ kreis-Ausschnitte haben. In der Praxis sind die beiden Strahlengänge zu einem einzigen Bild vereinigt. Aber selbst wenn nebeneinanderliegend das Misch- und das Vergleichsfeld erfaßt würden, fehlt einem solchen Gerät die für ein Anomaloskop erforderliche kontinuierliche Einstellbarkeit dreier Spektralfarben, weil nur aus ei­ nem Lampenlicht zwei Farbanteile von mehr oder weniger großer Bandbreite ausgeblendet werden können, hingegen keine wohldefinierten monochromatischen Spektrallinien. Das Gerät ermöglicht eine grobe Prüfung des Farbsinnes, jedoch keine exakte Feststellung des Anomalquotienten gemäß DIN 6160, zumal weder eine Farbmischung von grün und rot stattfindet noch ein kontinuierlich ver­ stellbares Vergleichsfeld gegeben ist.

Man hat auch bereits Lumineszenzdioden für Farbtests herangezogen. Dabei werden die Helligkeiten zweier gleichfarbiger Dioden moduliert. Geschieht das gegen­ sinnig, d. h. läßt man die eine Lumineszenzdiode auf­ blinken, während sich die andere verdunkelt, und umge­ kehrt, so muß die Intensität der Lichter entsprechend gewählt werden, damit ein Proband, der in dem betref­ fenden Spektralbereich nichts wahrnimmt, kein Flimmern mehr sieht. Das Einsatzgebiet ist jedoch sehr be­ schränkt, da diese Methode keine Unterscheidung zwi­ schen Anomalie und Anopie gestattet. Das Gerät erlaubt im übrigen auch nicht die übliche Differenzierung nach der Rayleigh-Gleichung, d. h. die Feststellung des Anomalquotienten.

Aus der DE-OS 32 09 455 ist es bekannt, in einer Vor­ richtung zum Untersuchen des Farbsinns Leuchtdioden in einem Kunststoffgehäuse mit Diffusorschicht zu benut­ zen, wobei im grün/roten Bereich eine Mehrfarbendiode einsetzbar ist. Nicht näher beschrieben ist eine Steue­ rung, die zur Justierung, Auswertung und Anzeige ver­ wendet werden kann. Hier dürfte ein beträchtlicher elektronischer Aufwand notwendig sein, um die erforder­ liche Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Konstanz nicht nur bei den einzelnen Bauelementen, sondern auch bei zusammenwirkenden Baugruppen zu erreichen. In der praktischen Ausführung eines derartigen Gerätes sind die beiden Leuchtdioden relativ dicht nebeneinander an­ geordnet, wobei der Proband die beiden Leuchtfelder in ihrer Farbcharakteristik und Helligkeit zu beurteilen hat. Erfahrungen haben gezeigt, daß die mit einem der­ artigen Gerät erhaltenen Meßwerte nicht mit den stan­ dardisierten und in der Norm festgelegten Werten ver­ glichen werden können.

In der Literatur wurde von W. D. Bockelmann ein Anomalo­ skop mit drei sog. monochromatischen Interferenzfiltern vorgeschlagen, die einen engen Spektralbereich für die Farben gelb/grün/rot aufweisen. Bei einer Ausführungs­ form sind zum Erzeugen einer Misch- und einer Ver­ gleichsfarbe in einem fest verkitteten Prismenblock drei Umlenkwürfel, ein Strahlteiler- oder Mischwürfel und ein Spiegelwürfel vorhanden. Eine mattierte Aus­ trittsfläche des Mischwürfels für die Rot/Grün-Teil­ strahlen liegt neben der ebenfalls mattierten Aus­ trittsfläche des Spiegelwürfels, der den Gelbstrahl um­ lenkt. Zur Messung der Leuchtdichte wird jeweils ein Teil des Farblichts von einem zugeordneten Detektor er­ faßt, insbesondere von je einer Siliziumdiode. Von ei­ ner elektronischen Regelschaltung werden die Detektor­ signale verarbeitet und Anzeigeeinrichtungen zugeführt.

Die Anordnung soll besonders stabil und alterungsbe­ ständig sein sowie ohne zu großen Justieraufwad aufge­ baut werden können, doch ist ein zum Teil beträchtli­ cher Konstruktionsaufwand unerläßlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anomalo­ skop der eingangs genannten Art für die normgerechte Untersuchung so zu verbessern, daß es wesentlich einfa­ cher im Aufbau und damit kostengünstiger in der Her­ stellung ist und überdies erlaubt, dem Probanden zwi­ schen den einzelnen Messungen ein weißes Reizfeld zur Neutralisation anzubieten.

Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Ge­ genstand der Ansprüche 2 bis 16.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Anomaloskop besitzt somit einen in der optischen Achse des Geräts angeord­ neten Strahlteiler, z. B. einen teildurchlässigen Spie­ gel oder einen Würfel, der gegenüber einem teildurch­ lässigen Spiegel den Vorteil optisch gleichwertiger Lichtwege hat. Die Strahlteilerebene des Strahlteilers verläuft unter etwa 45° zur optischen Achse. Für die Erzeugung des monochromatischen gelben, grünen und roten Lichts wird vorteilhaft eine Einfarben-Lumines­ zenzdiode verwendet, deren Licht einen relativ engen Spektralbereich umfaßt. Um ihn noch weiter zu verengen, ordnet man vor jeder Luminzenzdiode ein oder mehrere Bandsperrfilter an. Alternativ sieht Anspruch 2 vor, anstelle der Leuchtdioden Halogenlampen mit vorgeschal­ teten Interferenzfiltern einzusetzen. Allerdings sind Interferenzfilter teurer und darüber hinaus auch nicht immer dauerhaft konstant.

Bei dem Anomaloskop nach der Erfindung sind zwei der Lichtquellen in entgegengesetzt gleichem Abstand paral­ lel zur optischen Achse angeordnet. Zwischen diesen beiden Lichtquellen befindet sich vorteilhaft eine Trennwand, damit sie sich nicht gegenseitig beeinträch­ tigen. Senkrecht dazu kann eine weitere Lichtquelle denjenigen Bereich der Teilerebene ausleuchten, der mit dem Mischlicht beaufschlagt wird. Durch den Strahltei­ ler erreicht man auf einfache Weise, daß beim Mischen die Verstärkung einer Spektralkomponente mit der Ab­ schwächung der jeweils anderen Komponente einhergeht. Außerdem ist eine Mitbeobachtungsmöglichkeit durch das an der freien Seite der Teilerebene austretende Strah­ lenfeld gegeben, das sich gegebenenfalls mit Hilfe ei­ nes Umlenkspiegels in die für den Mitbeobachter rich­ tige Position bringen läßt.

In die optische Achse des Anomaloskops kann zum Ein­ blenden eines weißen Reizfeldes vorteilhaft ein weite­ rer Strahlteiler eingesetzt sein, der unter 45° zur op­ tischen Achse angeordnet ist. Normgemäß blendet man dieses weiße Reizfeld nach jeder Einzeluntersuchung ein, wobei das eigentliche Reizfeld vom Probanden zur Untersuchung der absoluten Einstellbreite etwa 2 bis 3 Sekunden lang und zur Bestimmung der relativen Ein­ stellbreite bis maximal 15 Sekunden lang zu betrachten ist. Da das weiße Reizfeld nur relativ kurz vorhanden sein und ein Nachleuchten durch die in der Regel zu verwendende Halogenlampe vermieden werden soll, ist hinter dieser gemäß der Erfindung eine Blende angeord­ net, die den Strahlengang nur für eine vorbestimmte Zeit freigibt, während welcher die Leuchtdioden abge­ schaltet werden. Falls weitere Halogenlampen für die Erzeugung der gelben, grünen und roten Spektralfarbe verwendet werden, ordnet man zusätzliche Blenden vor diesen Lampen an.

Man erkennt, daß es die Erfindung erlaubt, herkömmlich zur Meßstrahl-Auskopplung benötigte Teilerwürfel wegzu­ lassen. Ferner ist es nun möglich, Bauelemente wie Misch- und Spiegelwürfel untereinander statt nebenein­ ander anzuordnen. Herkömmlich war das nicht durchführ­ bar, weil, z. B. bei Bockelmann, bei untereinander befindlichen Misch- und Spiegelwürfeln sich eine unzulässige Mischung von rotem, grünem und gelbem Licht ergeben würde, während im Anomaloskop - wie bekannt - ein rot/grünes Mischfeld einerseits und ein gelbes Feld andererseits getrennt betrachtet werden müssen. Dank der Erfindung wird hingegen ein Strahlengang zurückge­ klappt, so daß man mit bloß einem (allerdings größeren) Strahlteiler auskommt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Draufsicht auf ein erfin­ dungsgemäßes Anomaloskop und

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Anomaloskop 1 besteht aus einem Strahlteilerwürfel 2, dessen Strahlteilerebene 3 in einem Winkel von 45° zur optischen Achse 14 des Anomaloskops 1 angeordnet ist. Das Auge des Probanden, der in das in einem (nicht dargestellten) Gehäuse ange­ ordneten Anomaloskop 1 blickt, ist mit 15 bezeichnet.

Parallel zur optischen Achse 14 des Anomaloskops 1 sind zwei Lumineszenzdioden 4, 5 angeordnet. Die Lumines­ zenzdiode 4 ist die gelbe Primärvalenzdiode, die Lumi­ neszenzdiode 5 die grüne Primärvalenzdiode. Beide Dioden sind gegeneinander getrennt, so daß sie sich nicht gegenseitig beeinflussen. Vor der gelben Lumines­ zenzdiode 4 sind zwei Filter 7, 8 angeordnet, um ein monochromatisches Licht von 589 µm zu erzeugen. Der grünen Lumineszenzdiode 5 ist gleichfalls ein Filter 9 vorgeschaltet, so daß sich hier eine Wellenlänge von 546 µm ergibt. Ferner ist einer roten Lumineszenzdiode 6 ein Filter 10 vorgeschaltet, um Licht der Wellenlänge von 670 µm zu erhalten.

Die beiden Lumineszenzdioden 4, 5 sind in gleichem Ab­ stand zur optischen Achse 14 angeordnet und haben einen Strahlengang, der parallel zu dieser optischen Achse verläuft. Die dritte Lumineszenzdiode 6 ist senkrecht zur optischen Achse 14 angeordnet und beleuchtet die Strahlteilerebene 3 in dem gleichen Bereich wie die grüne Lumineszenzdiode 5, so daß man eine Mischung der Spektralkomponenten erhält. Dieses Mischlicht gelangt sowohl in das Auge 15 des Probanden als auch auf einen Umlenkspiegel 19, der zur Mitbeobachtung dient. Der Strahl der gelben Lumineszenzdiode 4 trifft gleichfalls auf die Strahlteilerebene 3; er wird aufgeteilt in einen Strahl parallel zur optischen Achse 14 und in einen Strahl senkrecht zu dieser, wobei letzterer auf den Umlenkspiegel 19 trifft und von ihm so abgelenkt wird, daß ein Mitbeobachter den abgelenkten Strahl in bequemer Haltung sehen kann.

In die optische Achse 14 ist des weiteren ein Teiler­ spiegel 16 eingesetzt, der in 45° zur optischen Achse angeordnet ist. Dieser Strahlteiler soll einen hohen Durchlässigkeitsgrad aufweisen, damit die Lichtstärke der Lumineszenzdiode nicht zu stark gedämpft wird. Senkrecht zur optischen Achse 14 ist eine Halogenlampe 18 angeordnet, der ein Filter 17 vorgeschaltet ist. Mit Hilfe dieses Filters erhält die Halogenlampe eine Farb­ temperatur von 6770 Kelvin, so daß ihr Licht der nor­ malen Lichtart C entspricht. Der Proband sieht dieses Licht durch den um 45° schräggestellten teildurchlässi­ gen Spiegel, der zwischen seinem Auge und dem Reizfeld des Anomaloskops angebracht ist; erläßt 80% des Lichts der Farbfläche passieren und reflektiert 20% der Strah­ len der Lichtquelle 18 für die Helladaptation.

Vor dem Strahlteilerwürfel 2 ist eine Testfeldblende 12 angeordnet, die das Reizfeld in der Normgröße erstellt. Die Herstellung der Mischung des Farblichtes mit Hilfe von zwei Lumineszenzdioden ist derjenigen mit einer Zweifarben-Lumineszenzdiode vorzuziehen, da die einzel­ nen Primärvalenzen exakter definiert werden können, als dies mit vorgeschalteten Filtern erreichbar ist.

Die Intensitätssteuerung der Lumineszenzdioden erfolgt durch Pulsbreitenmodulation. Der Wechsel zwischen Ein und Aus bzw. zwischen Rot und Grün soll deutlich über der Flimmerfusionsfrequenz des menschlichen Auges lie­ gen, z. B. bei über 100 Hz. Mit Hilfe des Anomaloskops ist es möglich, eine Helligkeitssteuerung analog dem Nagel-Anomaloskop zu erhalten. Die rötlichere oder grünlichere Färbung der Mischung wird durch das Ver­ hältnis der Pulsbreiten Rot zu Grün bestimmt. Zur Fest­ stellung des Anomalquotienten braucht nicht gerechnet zu werden; ein Drehknopf für die Rot-Grün-Mischung zeigt auf eine Skala, die entsprechend dem Anomaloskop von Nagel geeicht ist.

Der Einblick des Probanden in das Anomaloskop soll monokular in einen dunklen Tubus erfolgen und die Ein­ blicksöffnung durch ein planparalleles, entspiegeltes Gläschen abgedeckt sein. Abgesehen von Helladaptations­ phasen herrscht im Tubus die gleiche Beleuchtung und der gleiche Adaptationszustand wie im Nagelschen Anoma­ loskop. Das Testbild wird unter einem Winkel von 2° ge­ sehen, was durch die Länge des Tubus' und die Ge­ sichtsfeldblende 12 erreicht wird. Zur Erzeugung homo­ gener Reizfelder wird hinter den Strahlenteilerwürfel 2 eine Mattscheibe 11 eingeschaltet, die Inhomogenitäten der Lumineszenzdioden im Leuchtfeld ausgleicht. Es ist jedoch auch denkbar, diese Mattscheibe auf der anderen Seite des Teilerspiegels anzuordnen.

Ein erfindungsgemäßes Anomaloskop zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus. Es hat vorteilhaft Einfar­ benlumineszenzdioden, die über Bandfilter sehr genau auf die gewünschte monochromatische Strahlung abge­ stimmt werden können. Durch die Verwendung eines Tei­ lerspiegels oder eines Strahlenteilerwürfels wird in einfacher und zuverlässiger Weise eine Mischung des von den Lumineszenzdioden abgegebenen Lichts erreicht. Des weiteren werden zu dem Nagelschen Anomaloskop kompati­ ble Werte erhalten, mit dem zusätzlichen Vorteil, daß im Wechsel mit dem farblichen Reizbild ein weißes Reiz­ bild zur Neutralbestimmung eingeblendet werden kann.

Claims (16)

1. Anomaloskop zum Untersuchen des menschlichen Far­ bensinns, mit einer optischen Einrichtung zum Erzeugen eines Reizfeldes, das je ein Teilfeld mit rot/grünem Mischlicht und mit gelben Vergleichslicht enthält, mit einem Strahlteiler, z. B. einem Strahlteilerwürfel, zum Mischen der grünen und roten Spektralkomponenten des Mischlichts derart, daß bei einer Verstärkung einer Spektralkomponente die jeweils andere entsprechend ver­ ringert wird, und mit Mitteln zum Anzeigen der Lichtin­ tensität sowie der Farbanteile von Grün und Rot zur Er­ mittlung des Anomalquotienten, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlteilerebene (3) des Strahlteilers (2) un­ ter etwa 45° zur optischen Achse (14) des Anomaloskops (1) angeordnet ist, daß das gelbe Vergleichslicht und eine erste der beiden Spektralkomponenten (Grün oder Rot) des Mischlichts unterschiedliche Flächenbereiche der Strahlteilerebene (3) in Richtung der optischen Achse (14) von einer Seite her beleuchten und daß die zweite Spektralkomponente des Mischlichts (Rot oder Grün) die Strahlteilerebene (3) senkrecht zur optischen Achse (14) von der anderen Seite her im gleichen Flä­ chenbereich wie die erste Spektralkomponente beleuch­ tet, derart, daß mittels des Strahlteilers (2) beide Teilfelder des Reizfeldes gebildet werden.

2. Anomaloskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß alle Lichtkomponenten durch eine Halogenlampe erzeugt werden, der Interferenzfilter vorgeschaltet sind.

3. Anomaloskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als gelbe, rote und grüne Lichtquelle jeweils eine Einfarben-Lumineszenzdiode (4, 5, 6) mit einem en­ gen Spektralbereich dient.

4. Anomaloskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Lumineszenzdiode (4, 5, 6) ein oder meh­ rere Bandsperrfilter vorgeschaltet ist bzw. sind.

5. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der dem Patientenauge (15) zugewandten Seite der Strahlteilerebene (3) eine Blende angeordnet ist.

6. Anomaloskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß in der optischen Achse (14) des Anomaloskops (1) ein weiterer Strahlteiler (16) eingeschaltet ist, dessen Strahlteilerebene um etwa 45° zur optischen Achse (14) geneigt ist, und daß eine weitere Licht­ quelle (18) senkrecht zur optischen Achse (14) weißes Licht auf die Strahlteilerebene (3) projiziert.

7. Anomaloskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die weitere Lichtquelle eine Halogenlampe (18) ist.

8. Anomaloskop nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Strahlengang (20) zwischen der weiteren Lichtquelle und der Strahlteilerebene (3) eine Mattscheibe eingeschaltet ist.

9. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang (20) zwi­ schen der weiteren Lichtquelle und der Strahlteiler­ ebene (3) eine Verschlußblende eingesetzt ist.

10. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß aus derjenigen Seite des Strahlteilers (2), die der Quelle (6) für die zweite Spektralkomponente des Mischlichts gegenüberliegt, über einen Umlenkspiegel (19) ein Mitbeobachtungsstrahlen­ gang ausgekoppelt wird.

11. Anomaloskop nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Umlenkspiegel (19) und der Strahlteilerebene (3) eine Blende zur Begrenzung des Gesichtsfeldes eingesetzt ist.

12. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Anomaloskop (1) in einem Gehäuse angeordnet ist.

13. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Anomalquotien­ tenwerte entsprechend der Rayleigh-Gleichung umgerech­ net und digital angezeigt sind.

14. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 3 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß vor jeder Lumineszenzdiode für den Ausgleich von residualen Inhomogenitäten eine leichte Mattscheibe (11) angeordnet ist.

15. Anomaloskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Intensitätssteuerung durch Pulsbreitenmodulation erfolgt und daß der Wechsel zwischen Ein- und Ausschalten mit einer Frequenz erfolgt, die deutlich über der Flim­ merfusionsgrenze des menschlichen Auges liegt.

16. Anomaloskop nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Frequenz etwa 100 Hz beträgt.