Die Sammlung wissenschaftlicher Instrumente und Lehrmittel konnte dieses Ophthalmometer zusammen mit rund 1000 weiteren Objekten aus dem ehemaligen Physikalischen Institut übernehmen. Viele dieser Objekte stammen aus Vorlesungsexperimenten, aus der Abteilung für Industrielle Forschung (AFIF) sowie aus der optischen Forschung. Dazu gehört auch das Ophthalmometer.
Hermann von Helmholtz – Physiologe, Mediziner und Physiker
Das Ophthalmometer wurde 1850 von Hermann von Helmholtz (1821-1894) erfunden. Helmholtz gilt als einer der bedeutendsten Wissenschaftler des 19. Jh. auf dem Gebiet der Optik und der Augenheilkunde. Er wird als Pionier, wenn nicht als eines der letzten Universalgenies beschrieben und gilt als Vordenker der Moderne auf den Gebieten der Sinnesphysiologie, der Akustik, der Farbwahrnehmung sowie der physiologischen Optik.1
Helmholtz studierte Medizin und promovierte 1842, im Alter von 21 Jahren, in mikroskopischer Anatomie. Die Medizin war nie sein Wunschstudium, er interessierte sich immer stärker für die Physik und arbeitete auch in diesem Gebiet. Nach mehreren Lehrstühlen für Physiologie hatte er ab 1870 den Lehrstuhl für Physik an der Friedrich-Wilhelms-Universität in Berlin inne.2
Helmholtz gehörte verschiedenen Gelehrtengesellschaften und Akademien an und war in der Wissenschaftswelt gut vernetzt, unter anderem mit Alexander von Humboldt und Robert von Bunsen – dem Erfinder des Bunsenbrenners. 1887 übernahm Helmholtz die Leitung der Physikalischen-Technischen Reichsanstalt in Berlin, der Vorläuferin der heutigen Physikalisch-Technischen Bundesanstalt. 1894 starb Helmholtz im Alter von 73 Jahren in Berlin. Sein Lebenswerk umfasst rund 220 Veröffentlichungen.3
Das Ophthalmometer
In dem von ihm verfassten Handbuch der physiologischen Optik beschreibt Helmholtz das von ihm 1850 entwickelte Ophthalmometer folgendermassen: “Das Ophthalmometer ist im Wesentlichen ein Fernrohr, zum Sehen auf kurze Distanzen eingerichtet […]”4. Mit diesem Instrument wird die Krümmung der Hornhaut des Auges gemessen. Ist diese unregelmässig geformt, kann dies zu Sehproblemen führen. Die zu untersuchende Person blickt in eine Art Würfel, in dem sich zwei planparellele Glasplatten befinden, die um eine gemeinsame Achse gedreht werden. Im 3D-Modell kann man dies sehen, wenn man in der Animation den Bereich “Mechanik” auswählt.
in: Meyers Großes Konversations-Lexikon, Band 2. Leipzig 1905.
In Meyers Grosses Konversations-Lexikon wird die Funktionsweise des Ophthalmometers wie folgt beschrieben:
«Stehen die Platten senkrecht zur Achse, so sind sie in Nulllage (g1g1). Durch ein Getriebe sind die Platten um gleiche Winkel nach entgegengesetzten Richtungen verschiebbar. Die Größe der Winkel ist an einem Nonius abzulesen. Der Beobachter (B) sieht durch das Fernrohr (R) auf der Hornhaut des Untersuchten (A), der nach F blickt, die beiden Reflexbildchen zweier Flammen 1 und 2. Sind nun die Glasplatten in Nulllage, so sind sie ohne Einfluß auf die Reflexbildchen. Kreuzen sie sich aber unter irgend einem Winkel, so wird die Hälfte der Strahlen nach der einen, die andre Hälfte nach der andern Seite verschoben: jede der Flammen erscheint dann verdoppelt. Verschiebt man nun die Platten so weit, daß von den vier Bildern die mittlern zusammenfallen, so kann man aus dem abgelesenen Drehungswinkel die Abstände der Reflexbildchen von 1 u. 2 berechnen. Man hat damit die Größe des Bildes der Linse 1–2 gefunden und kann nach obiger Formel den Krümmungsradius der Hornhaut ebenfalls berechnen.»
Augenkrankheiten, Augenuntersuchungen, in: Meyers Großes Konversations-Lexikon, Band 2. Leipzig 1905.
Die Erfindung des Ophthalmometers im Jahre 1850 fällt in die Zeit, in der Helmholtz ordentlicher Professor für Physiologie in Königsberg war. Sie geht darauf zurück, dass er seinen Studenten das Leuchten von Katzenaugen mit einem sogenannten Augenspiegel, eben dem Ophthalmometer, veranschaulichen wollte. Für die praktizierenden Augenärzte wurde dieses Instrument bald sehr wichtig für die Diagnostik und machte von Helmholtz sehr bekannt.5
Heute wird der Krümmungsradius der Hornhaut mit einem Keratometer gemessen, das ein direkter Nachfolger des Ophthalmometers ist. Mit der Erfindung des Ophthalmometers leitete Helmholtz eine neue Ära in der Augenheilkunde ein.
Der Hersteller Moritz Meyerstein
Zu Helmholtz’ Gelehrtennetzwerk gehörte auch der Hersteller Moritz Meyerstein (1808-1882). Der deutsche Mechaniker war ab 1841 “Universitäts-Instrumenten- und Maschinen-Inspector” in Göttingen. In dieser Funktion arbeitete er mit namhaften Wissenschaftlern wie Carl Friedrich Gauss, Wilhelm Eduard Weber oder Robert Bunsen zusammen. Auch Helmholtz liess sich von Meyersteins Fähigkeiten überzeugen und beauftragte ihn mit der Herstellung seines Ophthalmometers.
3D – Digitalisierung
Objektauswahl
Das Ophthalmometer ist ein Objekt, das beispielhaft für die rasante Entwicklung der Wissenschaften im 19. Jh. steht. Als bahnbrechendes Instrument für die Entwicklung der Augenheilkunde wirkt es bis heute nach. Nur wenige Sammlungen und Museen besitzen ein Ophthalmometer von Meyerstein / Helmholtz. Die 3D-Digitalisierung macht unser Instrument ortsunabhängig für die Forschung und Lehre zugänglich.
Wird das Ophthalmometer ausgestellt oder im Rahmen einer Führung gezeigt, kann das Objekt aus konservatorischen Gründen nur von aussen betrachtet werden. Das 3D-Modell hingegen ermöglicht einen genauen Blick in den würfelförmigen Kasten, in dem sich die beiden Spiegel und damit die eigentliche Messapparatur des Instrumentes verbergen. Durch die Animation kann die Bewegung der Spiegelplatten und damit die Funktionsweise des Instruments gut nachvollzogen werden.
Photogrammetrie und Modellierung
Die Animationen und die gesamte Mechanik mit den beiden Glasflächen im Innern des Messkubus wurden komplett manuell erstellt. Dazu wurden die Bauteile am Originalobjekt vermessen, so dass die Proportionen des Digitalisats dem Original entsprechen.