DIN-Fachbericht ISO TR 28980-2007 Ophthalmic optics - Spectacle lenses - Parameters affecting lens power measurement German version ISO TR 28980 2007《眼科光学 眼镜镜片 影响屈光度测量参数》.pdf

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1、Dezember 2007 Preisgruppe 10DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nurmit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 11.040.70!$IHT“1383749www.din.deDDIN-Fachbericht ISO/TR 28980Brillenglser Ophthalmic optics Specta

2、cle lenses Optique ophtalmique Verres de lunettes Alleinverkauf durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 19 SeitenAugenoptik Einflussgren bei der Scheitelbrechwert-Messung; Deutsche Fassung ISO/TR 28980:2007 Parameters affecting lens power measurement;Paramtres affectant le mes

3、urage de la puissance de la lentille;Version allemande ISO/TR 28980:2007German version ISO/TR 28980:2007DIN-Fachbericht ISO/TR 28980:2007-12 2 Nationales Vorwort Der vorliegende DIN-Fachbericht wurde durch unvernderte bernahme (bersetzung) des ISO-Fachberichts ISO/TR 28980:2007 Ophthalmic optics Spe

4、ctacle lenses Parameters affecting lens power measure-ment“ erstellt. Dieser ISO-Fachbericht wurde vom ISO/TC 172/SC 7 (Sekretariat: DIN, Deutschland) unter mageblicher Beteiligung deutscher Experten ausgearbeitet. Im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. ist hierfr der Normenausschuss Feinmechanik

5、 und Optik (NAFuO), Arbeitsausschuss Augenoptik“ zustndig. Es wird darauf hingewiesen, dass zur Bezeichnung der Einheit Dioptrie“ im vorliegenden DIN-Fachbericht an-stelle des in der ISO-Referenzfassung verwendeten Symbol D“ das in Deutschland gesetzlich festgelegte Symbol dpt“ verwendet wird. DIN-F

6、achbericht ISO/TR 28980:2007-12 3 Inhalt Seite Nationales Vorwort4 1 Anwendungsbereich 4 2 Abweichungen infolge unterschiedlicher Bauarten von Scheitelbrechwert-Messgerten und infolge unterschiedlicher Messverfahren .5 2.1 Bauarten von Scheitelbrechwert-Messgerten .5 2.2 Abhngigkeit von der Wellenln

7、ge.6 2.3 Testmarke8 2.3.1 Manuell zu fokussierende Scheitelbrechwert-Messgerte 8 2.3.2 Automatische Scheitelbrechwert-Messgerte 8 2.4 Messung des objektseitigen und des bildseitigen Scheitelbrechwertes .9 2.5 Wahl der Fokussierungsstrategie.10 3 Systematische Abweichungen11 3.1 Nichtlineare Abweichu

8、ngen 11 3.2 Abweichung infolge Flchenkrmmung12 3.3 Temperaturabhngigkeit12 3.4 Kalibrierung 12 3.5 Messgenauigkeit und Anzeigestufung.13 4 Zufllige Messabweichungen13 4.1 Allgemeines 13 4.2 Fokussierung: Theoretische Grenzen13 4.3 Positionierung 14 5 Zusammenfassung.17 Literaturhinweise.19 DIN-Fachb

9、ericht ISO/TR 28980:2007-12 4 1 Anwendungsbereich Dieser Fachbericht wurde erstellt mit der Zielsetzung, die Hintergrnde der nderungen zu erklren, die bei der berarbeitung der Normen ISO 8980-1 6und ISO 8980-2 7in den Abschnitten ber die Messung der fokussierenden Wirkung vorgenommen worden waren. U

10、m Datenmaterial fr diese Aufgabe zu erhalten, wurde eine weltweit firmenbergreifende Studie durch-gefhrt. Hierbei haben neun Unternehmen zehn verschiedene Brillenglser unter Verwendung von 25 Scheitelbrechwert-Messgerten unterschiedlicher Ausfhrung umfangreichen Messungen unterzogen. Bei den Brillen

11、glsern handelte es sich um Kunststoffglser (ADC)1)mit den sphrischen Fernteilwirkungen 4,00 dpt, 2,00 dpt, 0,00 dpt, +2,00 dpt, und +4,00 dpt, jeweils mit einem Nahzusatz von 2,50 dpt. Fnf davon waren Bifokalglser vom Typ D28, die brigen fnf waren Gleitsichtglser. Gemessen wurden bei jedem Brillengl

12、as und mit jedem der benutzten Scheitelbrechwert-Messgerte die objektseitigen und die bild-seitigen Scheitelbrechwerte der Fern- und Nahteile. Jedes Brillenglas wurde neun Messreihen unterzogen: Fnf Serien in unvernderter Einspannung und vier Serien mit jeweiliger Neupositionierung im Messgert. Die

13、untersuchten Parameter teilten sich in drei Kategorien hinsichtlich der Art der Messabweichungen, die sie verursachen: Abweichungen infolge der Bauart des verwendeten Scheitelbrechwert-Messgertes und infolge des Messverfahrens; systematische Abweichungen; zufllige Abweichungen. Fr jeden Parameter we

14、rden die Messergebnisse wiedergegeben, und, sofern erforderlich und sinnvoll, auch die theoretisch erwartbaren Werte. Die Messergebnisse beinhalten die objektseitigen sowie die bildseitigen Scheitelbrechwerte der Fern- und Nahteile. ANMERKUNG Die Ergebnisse aller Messungen sind auf dem ISOTC-Server

15、unter der im Literaturhinweis 8 angege-benen Internetadresse einsehbar. Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die dargestellten Ergebnisse auf die Bifokalglser vom Typ D28, da sich die Gleitsichtglser in den meisten Fllen vergleichbar verhielten. 1) Anstelle der chemischen Werkstoffbezeichnun

16、g ADC wird oft der ursprngliche Handelsname CR-39benutzt. DIN-Fachbericht ISO/TR 28980:2007-12 5 2 Abweichungen infolge unterschiedlicher Bauarten von Scheitelbrechwert-Messgerten und infolge unterschiedlicher Messverfahren 2.1 Bauarten von Scheitelbrechwert-Messgerten Herkmmliche, von Hand zu fokus

17、sierende Scheitelbrechwert-Messgerte erfordern, dass der Bediener das Messgert sorgfltig justiert, um eine scharfe Fokussierung zu erreichen. Dieser Gertetyp ist dadurch gekennzeichnet, dass der Brennpunkt des Messstrahlenbndels auch dann auf der optischen Achse des Gertes liegt (en: Focus on Axis,

18、FOA), wenn das Brillenglas an einem Punkt gemessen wird, wo das Prisma nicht gleich null ist. Einige automatische Scheitelbrechwert-Messgerte sind ebenfalls von dieser Bauart, viele Modelle basieren jedoch auf einem anderen Prinzip, bei welchem das parallele Messstrahlenbndel die optische Achse des

19、Messgertes einschliet (en: Infinity on Axis, IOA) und der Brennpunkt nach dem Durchgang durch das Brillenglas abseits der Gerteachse liegt, wenn es an einem Punkt gemessen wird, wo das Prisma nicht gleich null ist (siehe auch Bilder 1 und 2). Weil automatische Scheitelbrechwert-Messgerte sowohl vom

20、Typ IOA als auch vom Typ FOA sein knnen, empfiehlt es sich, den Hersteller nach der Bauart zu fragen. Legende 1 optische Achse des Scheitelbrechwert-Messgertes 2 Brillenglas 3 Brillenglasauflage des Scheitelbrechwert-Messgertes 4 Brennpunkt auf der optischen Achse Legende 1 optische Achse des Scheit

21、elbrechwert-Messgertes 2 Brillenglas 3 Brillenglasauflage des Scheitelbrechwert-Messgertes 4 parallel zur optischen Achse einfallendes Strahlenbndel Bild 1 Scheitelbrechwert-Messgert mit Brennpunkt auf der optischen Achse (FOA) Bild 2 Scheitelbrechwert-Messgert mit achsenparallelem Eingangsstrahlenb

22、ndel (IOA) DIN-Fachbericht ISO/TR 28980:2007-12 6 Liegt im Messpunkt keine prismatische Wirkung vor, liefern beide Bauarten dasselbe Ergebnis. Wie jedoch die Coddington-Gleichung fr den Astigmatismus schiefer Bndel zeigt, sind unterschiedliche Ergebnisse zu er-warten, wenn das Prisma im Messpunkt ni

23、cht gleich null ist (siehe die einschlgigen Handbcher ber Optik). Bild 3 stellt die Ergebnisse der firmenbergreifenden Studie graphisch dar. Die im Rahmen der Studie gemessenen Brillenglser besaen nur schwache bis mittlere fokussierende und prismatische Wirkungen. Deshalb bleibt der Mittelwert der D

24、ifferenzen zwischen den Messungen mit Gerten vom Typ FOA und denen mit Gerten vom Typ IOA innerhalb der fr Scheitelbrechwert-Messgerte fest-gelegten Toleranz. Gleichwohl macht der Unterschied selbst bei diesen relativ schwachen Wirkungen beinahe zwei Drittel der Toleranz fr die fokussierende Wirkung

25、 von Brillenglsern aus, wie sie in den einschlgigen ISO-Normen angegeben sind. Legende X Nennwert der Fernteilwirkung, in Dioptrien Y Differenz der Messwerte, in Dioptrien 1 D28 Differenzen der Messwerte: Fernteilwirkung 2 D28 Differenzen der Messwerte: Nahteilwirkung Bild 3 Ergebnisse der firmenber

26、greifenden Messungen: Differenz der Messwerte fr die fokussierende Wirkung infolge unterschiedlicher Bauarten von Scheitelbrechwert-Messgerten (FOA und IOA) bei Vorliegen von Prismen (Mittelwerte der gemessenen bildseitigen Scheitelbrechwerte im Sagittalschnitt, Nahzusatz 2,50 dpt) 2.2 Abhngigkeit v

27、on der Wellenlnge Die Brechzahl eines Brillenglasmaterials ist eine Funktion der Wellenlnge des durchtretenden Lichts. Das drckt sich mathematisch in der Abbeschen Zahl aus (siehe die einschlgigen Handbcher ber Optik). Die Bezugswellenlngen, mit denen die Brechzahlen bestimmt werden, sind in verschi

28、edenen Lndern unter-schiedlich. In einigen Lndern wird die Wellenlnge der Helium-d-Linie (587,56 nm) verwendet, in anderen die der Quecksilber-e-Linie (546,07 nm). DIN-Fachbericht ISO/TR 28980:2007-12 7 Bild 4 zeigt die Abhngigkeit der gemessenen fokussierenden Wirkung von der zugrunde gelegten Bezu

29、gs-wellenlnge fr zwei Brillenglasmaterialien: Eines mit einer Abbeschen Zahl von = 57,8 und einer nominel-len Brechzahl von n = 1,5 (nd= 1,497 7, ne= 1,499 6) und ein anderes mit einer Abbeschen Zahl von = 30,0 und einer nominellen Brechzahl von n = 1,59 (nd= 1,585 5, ne= 1,589 9). ANMERKUNG ndist d

30、ie nominelle Brechzahl bei der Wellenlnge der Helium-d-Linie; neist die nominelle Brechzahl bei der Wellenlnge der Quecksilber-e-Linie. Daraus folgt, dass die theoretische Abweichung der Messwerte fr die Scheitelbrechwerte bei Verwendung der gelben Helium-d-Linie einerseits und der grnen Quecksilber

31、-e-Linie andererseits im Falle eines Kunststoff-Brillenglases (Material: ADC) mit einem sphrischen Fernteil-Brechwert von +4,00 dpt und einem Nahzusatz von 2,50 dpt im Nahteil (+6,50 dpt) ungefhr 0,03 dpt betragen wrde. Es sei darauf hingewiesen, dass die Abhngigkeit von der Bezugswellenlnge auch be

32、i der Kalibrierung von Scheitelbrechwert-Mess-gerten beachtet werden muss (siehe 3.4). Weil automatische Scheitelbrechwert-Messgerte blicherweise mit rotem Licht oder mit Infrarotstrahlung arbeiten, besitzen sie eine eingebaute Korrektur, welche die Abhngigkeit der Brechzahl von der Wellenlnge berck

33、sichtigt. Diese Korrektur ist im Allgemeinen abgestimmt auf Brillenglasmaterialien von geringer Dispersion (hohe Abbesche Zahl) wie zum Beispiel ADC. Brillenglser von hoher Dispersion (niedrige Abbesche Zahl), insbesondere solche mit hherer dioptrischer Wirkung, machen eine entsprechende Kalibrierun

34、g des Messgertes erforderlich. Legende X Scheitelbrechwert, in Dioptrien Y Differenz der Messwerte, in Dioptrien 1 = 57,8 und n = 1,5 2 = 30,0 und n = 1,59 Bild 4 Abhngigkeit von der Bezugswellenlnge: Errechnete Differenzen der fokussierenden Wirkungen bei Verwendung der beiden Bezugswellenlngen 546

35、,07 nm und 587,56 nm fr zwei unterschiedliche Brillenglasmaterialien DIN-Fachbericht ISO/TR 28980:2007-12 8 2.3 Testmarke 2.3.1 Manuell zu fokussierende Scheitelbrechwert-Messgerte Bei manuell zu fokussierenden Scheitelbrechwert-Messgerten hat die Testmarke die Form eines Faden-kreuzes. 2.3.2 Automa

36、tische Scheitelbrechwert-Messgerte Bei automatischen Scheitelbrechwert-Messgerten werden Testmarken unterschiedlicher Gestalt fr die Er-mittlung der Brennweite verwendet. Unter den gebruchlichsten Formen finden sich das Vierpunktmuster und das Ringmuster. Es ist zu beachten, dass ein Ringmuster im F

37、alle eines torischen Brillenglases eine ellip-tische Form annimmt. Siehe Bild 5. Legende 1 Brillenglas 2 Schirm 3 Blende mit Vierpunktmuster 4 Blende mit Ringmuster a) Vierpunktmuster b) Ringmuster Bild 5 Beispiele fr Testmarken in automatischen Scheitelbrechwert-Messgerten Bild 6 zeigt als Ergebnis

38、 der firmenbergreifenden Studie den Vergleich zwischen automatischen Scheitel-brechwert-Messgerten mit Vierpunktmustern und solchen mit Ringmustern. Es ist leicht zu erkennen, dass es nur geringe Unterschiede zwischen den mit den beiden Gertetypen ge-wonnenen Messwerten gibt. Das spricht fr den hohe

39、n Grad der Messgenauigkeit, der mit solchen Gerten erzielt werden kann. In dieser Art von Scheitelbrechwert-Messgerten wird die Brennweite rechnerisch ermittelt. Deshalb knnen sich dann, wenn Gleitsichtglser in Zonen gemessen werden, in denen sich designbedingte Abbildungsfehler befinden (wie z. B.

40、Koma), je nach verwendetem Testmarkenmuster deutlich unterschiedliche Messwerte er-geben. In sehr komplexen Anwendungsfllen knnen manche Scheitelbrechwert-Messgerte keine ein-deutigen Ergebnisse mehr liefern und melden stattdessen einen Fehler. DIN-Fachbericht ISO/TR 28980:2007-12 9 Legende X Nennwe

41、rt der Fernteilwirkung, in Dioptrien Y Differenz der Messwerte, in Dioptrien 1 D28 2 Gleitsichtglas Bild 6 Ergebnisse der firmenbergreifenden Studie: Mittelwerte der auf unterschiedliche Testmarkenmuster zurckzufhrenden Differenzen zwischen den gemessenen fokussierenden Fernteilwirkungen (fr Bifokal

42、- und Gleitsichtglser) 2.4 Messung des objektseitigen und des bildseitigen Scheitelbrechwertes ISO 8980-1 und ISO 8980-2 legen fest, dass die fr die Bestimmung des Nahzusatzes erforderlichen Messun-gen der Scheitelbrechwerte von Nah- und Fernteil entweder nach dem Vorderflchen- oder nach dem Rck-flc

43、henverfahren durchgefhrt werden drfen. Daraus knnen deutliche Unterschiede der Messergebnisse resultieren. Diese Unterschiede sind umso grer, je mehr das betreffende Brillenglas von der symme-trischen, bikonkaven oder bikonvexen Form abweicht. Bild 7 zeigt die Mittelwerte der Differenzen zwischen de

44、n mit unterschiedlichen Verfahren (Vorderflchen- und Rckflchenverfahren) gemessenen fokussierenden Fern- und Nahteilwirkungen von Brillenglsern. Die Gre der Differenzen hngt von den jeweiligen Flchenbrechwerten und den Mittendicken der Brillen-glser ab. Insbesondere fr Plusglser kann sie erheblich s

45、ein. Folglich ist die Angabe des zugrunde gelegten Messverfahrens von Bedeutung. Die fokussierende Fernteilwirkung eines Brillenglases wird mit dem Rckflchenverfahren bestimmt. Der Nah-zusatz jedoch wird bei den meisten Mehrstrken- und Gleitsichtglsern als Differenz der im Fern- und Nahteil mit dem

46、Vorderflchenverfahren gemessenen fokussierenden Wirkungen bestimmt. Wrde man den Nah-zusatz fr solche Brillenglser auch als Differenz der mit dem Rckflchenverfahren bestimmten Fern- und Nahteilwirkungen errechnen, wrde ein Fehler entstehen, dessen Gre als Differenz zwischen den beiden Linien in Bild

47、 7 abzulesen wre, also zum Beispiel 0,26 dpt bei einem Brillenglas mit +4,00 dpt Fernteil-wirkung. DIN-Fachbericht ISO/TR 28980:2007-12 10 Die fokussierende Wirkung, die ein Brillentrger im Konstruktionsbezugspunkt (des Fern- oder Nahteils) wahr-nimmt, wird Wirkung in Gebrauchsstellung“ genannt. Han

48、delsbliche Scheitelbrechwert-Messgerte knnen diese Wirkung nicht unmittelbar, d. h. ohne vorherige bauliche Vernderungen, messen. Die Wirkung in Gebrauchsstellung“ weicht im Allgemeinen sowohl von der mit dem Vorderflchenverfahren als auch von der mit Hilfe des Rckflchenverfahrens gemessenen fokussi

49、erenden Wirkung ab. Einige Brillenglasdesigns sind so gestaltet und gefertigt, dass sie dem Brillentrger die Wirkung in Gebrauchsstellung“ bieten (z. B. fr den Nahzusatz). Legende X Nennwert der Fernteilwirkung, in Dioptrien Y Differenz der Messwerte, in Dioptrien 1 Differenzen der Messwerte: Fernteilwirkung 2 Differenzen der Messwe