Visuelle Abbildung bei hohen Ametropien - Computergestützte Simulation mittels strahlenoptischer Rechnungen

Zusammenfassung

Ziel Ein von den Autoren entwickeltes Computerprogramm soll ermöglichen, den Weg des Lichts zwischen Sehobjekt und Netzhaut unter Anwendung der Strahlenoptik zu errechnen und graphisch darzustellen.

Methode Auf der Basis eines modifizierten Gullstrand-Auges wird der Verlauf mehrerer hundert, von einem Objektpunkt ausgehender Lichtstrahlen an jeder brechenden Fläche vor bzw. im Auge rekonstruiert. Menü-Fenster erlauben dabei, verschiedene optische und morphologische Parameter interaktiv zu modifizieren: So können z.B. die Brechungsindizes und Krümmungsradien von Hornhaut und Augenlinse, aber auch die Bulbusabmessungen (Vorderkammertiefe, Bulbuslänge, ...) geändert werden. Weiterhin ist das Einbringen von zusätzlichen brechenden Medien (Brillengläser, Kontaktlinsen, Intraokularlinsen) möglich. Diese können beliebig dezentriert oder verkippt werden.

Ergebnisse Das System erlaubt zusätzlich eine Rückprojektion des Netzhautbildes auf den Ort des Objektes, wobei für diese „Strahlumkehr” die Parameter eines normalsichtigen Auges ohne Abbildungsfehler verwendet werden. Hierdurch ist es möglich, die visuelle Abbildung (Bildeindruck) nachzuvollziehen, welche durch ein ametropes (und ggf. anschließend korrigiertes) Auge vermittelt wird.

Schlußfolgerungen Exemplarisch kann mit Hilfe des Programmes die Entstehung von regionalen Bildverdoppelungen bzw. von Ringskotomen bei der Korrektion starker Ametropien veranschaulicht werden.

Summary

Purpose A computer program developed by the authors allows to calculate the path of light rays coming from an object through all the refractive surfaces of a Gullstrand model eye until it reaches the retina.

Method The program calculates several hundred light rays for every point of a given object. A menue allows to modify optical and morphological parameters in an interactive way. For instance, the indices of refraction, the radii of the cornea and of the cristalline lens, as well as the length of the bulbus can be modified. Further, one can add seeing aids such as eye glasses or a contact lens, or implant an artificial intraocular lens. The seeing aids may be decentered and/or tilted.

Results The code calculates also the visual impression by projecting the image from the retina back to a screen at the distance of the object, where the human brain “sees” the object. For image interpretation we use a normal Gullstrand eye with a very small aperture stop. In this way we can simulate the visual mapping (visual impression) of a corrected or uncorrected ametropia.

Conclusions In this paper we present two nontrivial examples: we calculate the regional polyopia (“Bildverdoppelung”) and the annular scotoma which appear whenever a high myopia or aphakia are corrected by eye glasses.

Ray Tracing - Strahldurchrechnung - Optik - Refraktion - Computer - Animation - Aphakie - Ringskotom - Bildverdoppelung

Ray tracing - computer - computer animation - optics - refraction - aphakia - annular scotoma - polyopia