DE19936571B4

DE19936571B4 - Prüf- und Eichmittel für optische Augenlängenmeßgeräte

Info

Publication number: DE19936571B4
Application number: DE19936571A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Phys. Bergner; Lothar Dipl.-Ing. Müller
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: CH695287A5; US6481847B1; DE19936571A1

Abstract

Prüf- und Eichmittel für optische Augenlängenmessgeräte bestehend aus zwei im Beleuchtungsstrahlengang (BL) angeordneten, entgegengesetzt orientierten Plankonvexlinsen (PL1 und PL2), zwischen denen sich ein Neutralfilter mit einer definierten Transmission befindet.

Description

Die vorgeschlagene Lösung betrifft ein Prüf- und Eichmittel für optische Augenlängenmessgeräte, wie sie beispielsweise in ( EP 0 509 903 A , US 5,347,327 A oder US 5,347,328 A ) beschrieben sind.
Für optische Augenlängenmessgeräte sind derartige Prüf- und Eichmittel im Stand der Technik bereits hinreichend bekannt.
Aus der DE 195 04 465 A1 der Anmelderin ist ein kugelförmiger, transparenter Prüfkörper bekannt, der vorzugsweise aus Glas ist, Beschichtungen aufweist und eine Brechzahl von etwa 2 hat. Das insbesondere für interferometrische Augenlängenmessung en vorgesehene Prüf- und Eichmittel soll dabei möglichst unempfindlich gegen Justierfehler sein. Die Form des Prüfkörpers entspricht hierbei im Wesentlichen einer transparenten Kugel mit einem Durchmesser von etwa 16 mm und einer Brechzahl von etwa 2. Durch Veränderung der Transparenz des Prüfkörpers und/oder das Aufbringen unterschiedlicher Beschichtungen auf Vorder- und Rückseite des Prüfkörpers kann dessen Reflektivität so verändert werden, dass die Signalstärken denen am realen menschlichen Auge entsprechen. Durch entsprechende Beschichtungen der Vorder- und Rückseite des Prüfkörpers wird die Reflektivität von Hornhaut und Netzhaut approximiert.
Bei der Verwendung des vorgeschlagenen Prüfkörpers zur interferometrischen Augenlängenmessung ist der visuelle Eindruck der interferierenden Teilstrahlen von Vorder- und Rückseite des Prüfkörpers zwar mit dem bei der Messung am realen Auge vergleichbar jedoch ist die Beschichtung vor allem der Rückseite des Prüfkörpers technisch aufwendig und technologisch schwierig.
Die als nächstliegender Stand der Technik zu betrachtende DE 43 13 031 A1 beschreibt ein, aus einer Kammer bestehendes Modellauge, welches auf der Stirnseite eine Öffnung mit einer Linsenanordnung und einer Blende sowie eine Rückwand aufweist. Der Innenraum der Kammer ist mit einer klaren Flüssigkeit, wie beispielsweise Glyzerin, gefüllt. Da die vorgeschlagene Lösung vor allem dazu verwendet wird Ophthalmoskope zu testen und das Ophthalmoskopieren zu üben, soll das Modellauge dem Beobachter ein Netzhautbild liefern, das dem des realen, menschlichen Auges möglichst ähnlich ist, wobei insbesondere auch schwierige Bedingungen, wie die Beobachtung des Augenhintergrundes bei kleiner Augenpupille oder das Auftreten von Reflexionen des Beleuchtungslichtes auf der Hornhaut nachgebildet werden sollen.
Das vorgeschlagene Modellauge verfügt deshalb über eine verstellbare Pupille, die sich innerhalb oder hinter der Linsenanordnung befindet, damit Reflexionen des Beleuchtungslichtes an der Hornhaut entsprechend nachgebildet werden können. Weiterhin sind Vorrichtungen zur Simulation verschiedener Augenfehler, wie Bildlagefehler o. a. Linsentrübungen vorgesehen, wobei zur Simulation von Fehlsichtigkeit beispielsweise die Rückwand auf der optischen Achse verschiebbar ist. Dazu ist der Innenraum der Kammer mit einem Ausgleichsgefäß verbunden, das zweckmäßig zur Atmosphäre hin offen ist.
Nachteilig wirkt sich bei dieser Lösung aus, dass die Herstellung des beschriebenen Modellauges, technologisch nicht ganz einfach ist, da sich eine Reihe optischer Elemente in dem flüssigkeitsgefüllten Innenraum befinden, die von außen zu bewegen sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein einfacher herzustellender, aber dennoch universell anwendbarer Prüfkörper für optische Augenlängenmessgeräte.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es zeigt 1: eine schematische Darstellung des Prüfkörpers.
Der in 1 dargestellte Prüfkörper besteht in Richtung der Beleuchtung BL des Auges in einem Augenlängenmessgerät gemäß dem oben genannten Stand der Technik aus drei Einzelteilen:

– einer ersten Plankonvexlinse PL1 die in etwa oder genau eine Halbkugel sein kann,
– einer Planplatte PP aus Graufiltermaterial und
– einer zweiten Plankonvexlinse PL2.

Das parallele Beleuchtungslicht BL wird durch die erste Linse PL1 gebündelt und auf die Rückseite der zweiten Linse PL2 fokussiert Die Genauigkeit dieser für die Achslängenmessung bestimmten Prüfkugel wird durch die auf die Brechzahlen abgestimmten Dickenwerte d1 bis d3 und die beiden Radien R1 und R2 bestimmt.
Das Verkitten der Einzelteile erfolgt nach Randausrichtung, weshalb die Randzylinder mit hoher Passgenauigkeit gefertigt werden.
Um Reflexe, hauptsächlich an der Planplatte PP, zu vermeiden, wird die gesamte Anordnung unter einem Winkel (vorteilhaft zwischen 10 und 20 Grad) benutzt. Der Eingangsflächenradius R1 wird zu rund 7 mm festgelegt analog dem Hornhautflächenradius des menschlichen Auges.
Die Dicke d1 der ersten Linse LP1 wird fertigungstechnisch günstig zur Halbkugelausdehnung bestimmt. Die Dicke d2 der als Graufilterplatte ausgeführten Planplatte PP wird errechnet für den tatsächlichen schrägen Strahlengang durch die Planplatte PP (15 Grad Strahlneigung in unserem Beispiel), wobei Hin- und Rückweg zu addieren sind und zwar so, dass für das Gesamtsystem nach Reflexion am hinteren Radius R2 und Austritt am ersten Radius R1 (rund 7 mm), der gewünschte Wert für die Gesamtreflexivität erhalten wird. Näherungsweise bestimmt sich die Transmission an der Graufilterplatte im Hin- und Rückweg multipliziert mit der Reflexion am hinteren Radius R2 die Gesamtreflexivität zu Transmission τ = 0,23dhin +drück × ((n – 1)/(n + 1))2 wobei 0,23 der Reintransmissionswert der Wert für das eingesetzte NG3-Graufilterglas für 1 mm Glasweglänge ist und n die Brechzahl der hinteren Linse PL2 ist sowie dhin und drück die durchlaufenen Dicken für den Hin- und Rückweg sind (diese sind annähernd gleich) ist.
Die näherungsweise Transmission wurde für die Nutzwellenlänge (780 nm) bestimmt zu 8,2 × 10–5.
Die Dicke d3 der hinteren Linse PL2 muss so bestimmt werden, dass der Schnittpunkt für den Hauptstrahl des eingesetzten Bündeldurchmessers auf dem hinteren Radius R2 liegt.
Der hintere Radius R2 wird bestimmt aus der Addition der jeweils auf Luft bezogenen Weglängen des Hauptstrahles durch die vordere Linse PL1, Graufilter und hintere Linse PL2.
Die gesamte Anordnung kann nach dem Verkitten abzentriert werden, um so geeignet von einer mechanischen Fassung aufgenommen zu werden, damit eine Nutzung unter einem solchen Winkel geschieht, dass Reflexe an der Graufilterplatte ausgeschlossen sind.
Mit diesen Festlegungen ist eine Anordnung dimensioniert, die auch bei kleinen Winkeländerungen der Lage der Prüfkugel, das einfallende Strahlenbündel BL in sich reflektiert ohne störende Nebenreflexe, als hätte man eine vergleichbare Prüfkugel der Brechzahl 2 für diese Wellenlänge mit einer Reflexivität des o. a.
Wertes für die hintere Kugelfläche, die nur mit einem teuren Spezialbelag bzw. gar nicht herstellbar wäre.
Durch den Einsatz eines anderen Graufilters oder der Variation seiner Dicke d2 zu Lasten der hinteren Linsendicke d3 lässt sich mühelos eine weitere Prüfkugel dimensionieren.
So können Prüfkugeln günstig hergestellt werden, die die unterschiedlich vorkommenden Trübungswerte durch Augenkatarakt simulieren.
Vorzugsweise wird eine Kugel verwendet, welche ein ungetrübtes, nicht fehlsichtiges Auge (τ = ca. 10^–4) simuliert, sowie eine Kugel mit (τ = ca. 10^–9) welche einem stark getrübten Kataraktauge entspricht.
Diese beiden Kugeln werden speziell zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Achslängenmessers (besonders der internen elektronischen Verstärkung) verwendet – es müssen große und kleine Messsignale entsprechend verarbeitet werden können. Weiterhin können die Kugeln zum Training der Bedienung des Gerätes sowie zur regelmäßigen Kontrolle der Konstanz der Messwerte genutzt werden.
Die Vorderfläche der Kugeln ist so gestaltet, dass auch die Funktion Hornhautradienmessung getestet werden kann (Training + Qualitätssicherung). Vorteilhaft lässt sich durch Variation der Verkippung im Strahlengang ein genaues Absorptionsmaß einstellen, da eine Verkippung um einen Betrag um etwa fünf Grad etwa 20–25% Transmissionskorrektur bedeutet, da die Strahllänge im Graufilter verändert wird.
Die aus zwei im Beleuchtungsstrahlengang (BL) angeordneten, entgegengesetzt orientierten Plankonvexlinsen (PL1 und PL2) und einem dazwischen angeordneten Neutralfilter bestehenden Prüfkugeln haben beispielsweise die folgenden Spezifikationen: Prüfkugel für Normalauge: (τ = ca. 10^–4)

vordere Halbkugel PL1 Planplatte PP hintere Halbkugel PL2

Krümmungsradius: R1 = 7,182 R2 = 9,172

Glastyp: SFL6 NG3 SFL6

Dicke: d1 = 7,182 d2 = 2,1 d3 = 6,54

Prüfkugel schwach für hohen Katarakt: (τ = ca. 10^–9)

vordere Halbkugel PL1 Planplatte PP hintere Halbkugel PL2

Krümmungsradius: R1 = 7,182 R2 = 9,172

Glastyp: SFL6 NG10 SFL6

Dicke: d1 = 7,182 d2 = 2,3 d3 = 6,3

Claims

Prüf- und Eichmittel für optische Augenlängenmessgeräte bestehend aus zwei im Beleuchtungsstrahlengang (BL) angeordneten, entgegengesetzt orientierten Plankonvexlinsen (PL1 und PL2), zwischen denen sich ein Neutralfilter mit einer definierten Transmission befindet.
Prüf- und Eichmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Neutralfilter eine Parallelplatte (PP) ist.
Prüf- und Eichmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Plankonvexlinsen (PL1 und PL2) im Wesentlichen halbkugelförmig sind.
Prüf- und Eichmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Plankonvexlinsen (PL1 und PL2) und Planplatte (PP) miteinander verkittet sind.
Prüf- und Eichmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Halbkugeln und Neutralfilter aus Glas sind.
Prüf- und Eichmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Planplatte (PP) im Gerät unter einem Winkel zur Beleuchtungsachse angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Transmission durch Veränderung des Kippwinkels des Prüfmittels im Messstrahlengang eingestellt wird.
Prüf- und Eichmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Radius (R1) der ersten Linse (PL1) ungefähr 7 mm ist.
Prüf- und Eichmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mehrere Prüfkörper mit unterschiedlicher Transmission zur Simulation unterschiedlicher Augentrübungen im Gerät eingesetzt werden.
Prüfkugel für die Simulation eines Normalauges, bestehend aus zwei im Beleuchtungsstrahlengang (BL) angeordneten, entgegengesetzt orientierten Plankonvexlinsen (PL1 und PL2) und einem dazwischen angeordneten Neutralfilter mit folgenden Spezifikationen: (τ = 104) vordere Halbkugel PL1 Planplatte PP hintere Halbkugel PL2 Krümmungsradius: R1 = 7,182 R2 = 9,172 Glastyp: SFL6 NG3 SFL6 Dicke: d1 = 7,182 d2 = 2,1 d3 = 6,54.
Prüfkugel für die Simulation eines Auges mit hohem Katarakt, bestehend aus zwei im Beleuchtungsstrahlengang (BL) angeordneten, entgegengesetzt orientierten Plankonvexlinsen (PL1 und PL2) und einem dazwischen angeordneten Neutralfilter mit folgenden Spezifikationen: (τ = 10^–9) vordere Halbkugel PL1 Planplatte PP hintere Halbkugel PL2 Krümmungsradius: R1 = 7,182 R2 = 9,172 Glastyp: SFL6 NG10 SFL6 Dicke: d1 = 7,182 d2 = 2,3 d3 = 6,3