DE102011111705A1

DE102011111705A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung und Kartierung von die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges repräsentierenden Daten

Info

Publication number: DE102011111705A1
Application number: DE102011111705A
Authority: DE
Inventors: Sven Heinrich; Michael Bach
Original assignee: Universitaetsklinikum Freiburg
Current assignee: Universitaetsklinikum Freiburg
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-02-28
Also published as: WO2013029755A1; US20140218690A1; EP2747627A1

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung und Kartierung von die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges einer Person repräsentierenden Daten, bei dem n verschiedene Prüfbilder in vereinzelter Abfolge nacheinander auf einer elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit dargestellt werden, die von der Person jeweils unter einem einstellbaren Sehwinkel und in einer einstellbaren Entfernung wahrgenommen und mittels eines Eingabemittels identifiziert werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Ermitteln eines charakteristischen Sehwinkel-Wertes bei einer gegebenen Entfernung, bei dem eine erste Wahrscheinlichkeit für ein korrektes Identifizieren der Prüfbilder erreicht wird, b) Ermitteln eines charakteristischen Entfernungs-Wertes unter Einhaltung des ermittelten charakteristischen Sehwinkel-Wertes, bei dem eine zweite Wahrscheinlichkeit, für ein korrektes identifizieren erreicht wird, die größer als die erste Wahrscheinlichkeit ist, c) Wiederholen der Schritte a) und b) wobei jeweils in Schritt a) der in Schritt b) ermittelte charakteristische Entfernungs-Wert als gegebene Entfernung verwendet wird, bis die Entfernung, in der die Person das Prüfbild betrachtet, einer Endentfernung Eend entspricht, und d) Darstellen der ermittelten charakteristischen Sehwinkel-Werte und charakteristischen Entfernungs-Werte in Abhängigkeit von Sehwinkel und Entfernung.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung und Kartierung von die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges einer Person repräsentierenden Daten, bei dem n verschiedene Prüfbilder in vereinzelter, vorzugsweise in pseudo-zufälliger wiederholter Abfolge nacheinander auf einer elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit dargestellt werden, die von der Person jeweils unter einem einstellbaren Sehwinkel und in einer einstellbaren Entfernung wahrgenommen und mittels eines Eingabemittels identifiziert werden.
Stand der Technik
Die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges bestimmen das Sehvermögen einer Person, sowohl hinsichtlich der Sehschärfe, d. h. der Fähigkeit durch Kontraste wahrnehmbare Strukturen oder Objekte scharf zu sehen, als auch hinsichtlich des optischen Auflösungsvermögens, das die Unterscheidbarkeit feiner Strukturen, d. h. den kleinsten noch wahrnehmbaren Abstand zweier punkt- oder linienförmiger Objekte, charakterisiert. In enger Verbindung mit den optischen Abbildungseigenschaften eines Auges ist die Akkommodationsfähigkeit zu nennen, d. h. die dynamische Anpassung der Brechkraft des Auges, um Objekte in unterschiedlichen Entfernungen scharf auf die Netzhautebene abzubilden. Eben die Akkommodationsfähigkeit und hier insbesondere die so genannte Nah-Akkommodation, d. h. die Fähigkeit, durch Anpassung der Brechkraft der Augenlinse ein in der Nähe liegendes Objekt scharf zu sehen, geht mit zunehmendem Lebensalter allmählich verloren.
Zur Vermessung und somit Beurteilung der Sehfähigkeit einer Person werden in an sich bekannter Weise entweder separate Sehschärfetests in unterschiedlichen Entfernungen durchgeführt oder ein Objekt in der Entfernung zu dem zu untersuchenden Auge so lange verschoben, bis die Person mitteilt, dass sie das Objekt nicht mehr scharf zu erkennen in der Lage ist. Die erste genannte Methode setzt Sehtafeln voraus, auf denen in unterschiedlichen Formen und Größen von der Person zu identifizierende Sehzeichen abgebildet sind. Diese gilt es in Abhängigkeit von den Entfernungen, in denen die Sehtafeln relativ zur Person positioniert werden, entsprechend zu kalibrieren. Die letztgenannte Methode wird zumeist mit Hilfe von Optometern durchgeführt, in denen ein Objekt zum Auge in unterschiedlichen Entfernungen positioniert wird.
Moderne Sehtestgeräte machen jedoch den Einsatz von in unterschiedlichen Entfernungen zu positionierenden Sehtafeln überflüssig, zumal die von einer Person zu erkennenden Sehzeichen in unterschiedlichen Formen und Größen auf einem elektronisch ansteuerbaren Monitor darstellbar und über geeignete Abbildungsoptiken mit für die Person unterschiedlichen Akkommodationsanforderungen darstellbar sind. Repräsentativ für derartige Sehtestgeräte sei auf DE 195 01 415 A1 sowie EP 1 585 438 B1 verwiesen.
Neben konventionellen Verfahren zur Ermittlung der Sehtüchtigkeit einer Person, die auf die Mitwirkung der Person angewiesen sind, wobei die Person das jeweils betrachtete Seh- bzw. Prüfzeichen zu identifizieren hat, sind auch Prüfverfahren bekannt, die vollkommen autonom, d. h. ohne Mitwirkung der Person, durchgeführt werden können. Derartige Verfahren nutzen die Auswertung von Wellenfront-Informationen des Auges, die mit Hilfe einer Retina-Bildqualitäts-Funktion zur Ermittlung eines Schärfemaßes ausgewertet wird. In der DE 10 2005 054 691 A1 ist hierzu eine repräsentative Zusammenstellung von geeigneten Literaturstellen zu entnehmen. Solche Verfahren können zwar die rein optischen Eigenschaften der Augen ausmessen, nicht jedoch die Sehtüchtigkeit einer Person ermitteln. Selbst wenn das „System Auge” perfekt ist, können dennoch Wahrnehmungstörungen bedingt durch defekte Photorezeptoren in der Netzhaut oder durch Schäden im Sehzentrum in der Großhirnrinde auftreten, so dass die betreffende Person schlecht oder nichts sieht.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung und Kartierung von die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges repräsentierenden Daten anzugeben, bei dem in zuverlässiger Weise die Akkommodationsfähigkeit eines Auges einer Person im Nahbereich dokumentiert werden soll unter Maßgabe hoher Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit. Hierzu sollen die Untersuchungszeit möglichst kurz und die Notwendigkeit von kostenrelevanten Ressourcen reduziert sein. Das Verfahren soll möglichst ohne Untersuchungspersonal durchführbar sein, so dass lediglich die zu untersuchende Person über ein technisches Eingabemittel während der Durchführung der Untersuchung in Kommunikation mit der Vorrichtung tritt.
Das lösungsgemäße Verfahren ist in Anspruch 1 angegeben. Eine lösungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruches 14 sowie 15. Die die Erfindung in vorteilhafter Weise weiterbildenden Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung, insbesondere unter Bezugnahme auf die figürlichen Darstellungen, zu entnehmen.
Das lösungsgemäße Verfahren zur Ermittlung und Kartierung von die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges einer Person repräsentierenden Daten nutzt ein an sich bekanntes Sehtestgerät, das über eine elektronisch ansteuerbare Monitoreinheit verfügt, auf der n verschiedene Prüfbilder in vereinzelter Abfolge nacheinander dargestellt werden. Die in Form und Größe auf der Monitoreinheit variabel darstellbaren, n unterschiedlichen Prüfbildern lassen sich überdies in variabel zur Person einstellbaren Entfernungen auf das zu untersuchende Auge der Person abbilden. Über ein Eingabemittel, das eine manuelle oder verbale Kommunikation mit der Person ermöglicht, wird eine das von der Person wahrgenommene Prüfbild identifizierende Prüfinformation als Grundlage für die Durchführung der lösungsgemäßen Sehtestsystematik genutzt.
Dem lösungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung und Kartierung von die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges einer Person repräsentierenden Daten liegt die Idee zugrunde, die Wahrnehmungsleistung des Auges durch die Bestimmung der relativen Häufigkeit der korrekten Identifikation von Prüfbildern im Nahbereich des Auges in Abhängigkeit von Größe und Entfernung der Prüfbilder zu bestimmen und zu kartieren. So ist die Grenze zwischen einer korrekten und falschen Wahrnehmung von Prüfbildern am so genannten optischen Nahpunkt nicht konkret Vielmehr existiert ein mehr oder weniger breit ausgeprägter Übergangsbereich, dessen Größe und Ausprägung personenspezifisch ist und der das Vermögen sowie Unvermögen einer Person charakterisiert, Prüfbilder am Nahpunkt bzw. Nahpunktbereich in Abhängigkeit von Entfernung und Sehwinkel korrekt zu identifizieren. Eben dieser Übergangsbereich variiert personenspezifisch und verändert sich alterungsbedingt im Zuge der sich zumeist schleichend einstellenden Altersweitsichtigkeit, durch die der Verlust der Nahanpassungsfähigkeit des Auges mittels Akkommodation verbunden ist.
In 1 sei dieser Zusammenhang zum besseren Verständnis illustriert. 1 zeigt ein Diagramm, mit einer Abszisse längs der die Entfernung s dargestellt ist, mit der ein Prüfbild von einem zu untersuchenden Auge einer Person beabstandet wird. Längs der Ordinate ist der Sehwinkel α aufgetragen, unter dem das Auge einer Person, ein in einer bestimmten Entfernung s auf einer elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit gezeigte Prüfbild betrachtet. Die in dem Diagramm eingezeichneten Funktionsverläufe G_min, G_max geben Wahrscheinlichkeiten an, mit denen die Person die in Abhängigkeit von Entfernung s und Sehwinkel α zur Ansicht gebrachten Prüfbilder korrekt zu erkennen in der Lage ist. Hierbei gibt der Funktionsverlauf G_min jene Kombinationen aus Sehwinkel α und Entfernung s an, bei der die Person die zu identifizierenden Prüfbilder nur noch rein statistisch in der Lage ist, korrekt zu identifizieren. G_min stellt in diesem Fall eine Ratewahrscheinlichkeit dar, die bei einer Präsentation von insgesamt n = 8 unterschiedlichen Prüfbildern bei 1/8 = 12,5% liegt. Selbstverständlich ist es möglich, G_min individuell zu wählen, wie dies auch im Weiteren erläutert wird. Somit sind sämtliche Kombinationen aus Sehwinkel α und Entfernung s, die im Diagramm unter der Funktionsverlauf liegen, Prüfkonstellationen in denen die Person keine korrekte Identifikation der Prüfbilder vornehmen kann, d. h. die Prüfergebnisse sind falsch f. Demgegenüber stellt der Funktionsverlauf G_max jene Kombinationen aus Sehwinkel α und Entfernung s dar, bei denen die Person die betrachteten Prüfbilder mit ausreichender Wahrscheinlichkeit korrekt zu identifizieren in der Lage ist. Nicht notwendigerweise ist es erforderlich, G_max = 100% zu wählen. Typischerweise können Werte im Bereich zwischen 80 und unter 100% gewählt werden. Somit repräsentieren alle über dem Funktionsverlauf G_max liegenden Kombinationen aus Sehwinkel α und Entfernung s, Prüfkonstellationen, in denen die Person die Prüfbilder korrekt zu identifizieren vermag. Dieser Bereich ist mit dem Bezugszeichen w gekennzeichnet.
Ziel ist es, den in 1 durch die Linien G_min und G_max beidseitig begrenzten Übergangsbereich Ü von einer Person zu erfassen und diesen in der in 1 dargestellten Darstellung in Form einer die Sehleistung einer Person charakterisierenden zweidimensionalen psychometrischen Funktion zu kartieren.
Um dies ökonomisch und möglichst zeitsparend durchzuführen, reicht es aus, die Sehleistung bzw. die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges einer Person lediglich unter Zugrundelegung jener Messparameter, d. h. Sehwinkel und Entfernung, zu überprüfen, die innerhalb und/oder um den Übergangsbereich Ü liegen bzw. erwartungsgemäß liegen, zumal a priori nicht klar ist, wie der Übergangsbereich Ü bei einzelnen Personen verläuft.
Zur Vermessung dieses Übergangsbereiches ist es zwar grundsätzlich möglich, eine beliebig gewählte Anfangskombination aus Sehwinkel und Entfernung zu wählen, mit der einer Person ein aus n verschiedenen Prüfbildern ausgewähltes Prüfbild zur Ansicht gebracht wird. Bevorzugt wird jedoch eine Anfangskombination gewählt, bei der die Person das Prüfbild scharf erkennt und somit zuverlässig zu identifizieren in der Lage ist. Eine derartige Anfangskombination ist in 2 als Startpunkt A angegeben, die durch einen großen Sehwinkel α und eine kleine Entfernung s charakterisiert ist. Ausgehend vom Startpunkt A werden der Person in schrittweiser Abfolge jeweils verschiedene Prüfbilder gezeigt, wobei der Sehwinkel α mit jeweils unveränderter Entfernung s schrittweise reduziert wird. Hierbei fällt es jedoch der Person mit zunehmender Verkleinerung des Sehwinkels α schwerer, eine korrekte Identifizierung des jeweils betrachteten Prüfbildes vorzunehmen. Somit steigt die Anzahl der jeweils falsch identifizierten Prüfbilder. Unter Zugrundelegung einer im Weiteren noch näher zu erläuternden adaptiven psychometrischen Schwellenbestimmung wird die iterative Sehwinkelverkleinerung bei jeweils konstanter Entfernung entsprechend vorgenommen und abgebrochen, sobald die Person die ihr dargebotenen Prüfbilder bspw. lediglich zu raten beginnt. Dies ist bei Erreichen eines Funktionspunktes P₁ des Funktionsverlaufes G_min der Fall. Ausgehend von diesem Funktionspunkt P₁ wird im Weiteren der Sehwinkel α konstant gehalten, jedoch die Entfernung, mit der die Person einzelne Prüfbilder in jeweils separater Abfolge zur Betrachtung dargeboten bekommt, schrittweise vergrößert. Hierdurch fällt es der Person mit zunehmender Entfernung leichter, die einzelnen Prüfbilder korrekt zu identifizieren. Die Annäherung an einen Funktionspunkt P₂ des Funktionsverlaufes G_max, der eine Parameterkombination aus Sehwinkel und Entfernung definiert, bei dem die Person mit einer vorgebbaren akzeptablen Erkennungswahrscheinlichkeit das jeweils betrachtete Prüfbild als korrekt zu identifizieren vermag, erfolgt wiederum mit Hilfe einer im Weiteren noch näher zu erläuternden adaptiven psychometrischen Schwellenbestimmung. Beide vorstehenden Schwellenbestimmungen werden zur Bestimmung der weiteren in 2 schematisiert eingezeichneten Funktionspunkte P₃ bis P₇ abwechselnd wiederholt durchgeführt, wodurch sich eine treppenartige Eingabelung des Übergangsbereiches Ü ergibt.
Dem vorstehend erläuterten Verfahren zur Ermittlung und Kartierung von die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges einer Person repräsentierenden Daten liegt somit der folgende, allgemeine Erfindungsgedanke zugrunde:
In einem ersten Verfahrensschritt wird ausgehend von einer frei wählbaren Entfernung, die dem Abstand zwischen dem Prüfbild, das auf einer elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit dargestellt wird, und dem Auge der Person entspricht, und unter Konstanthaltung dieser Entfernung ein charakteristischer Sehwinkel-Wert ermittelt, bei dem die Person einzelne Prüfbilder mit einer vorgebbar ersten Wahrscheinlichkeit korrekt identifiziert. Die vorgebbar erste Wahrscheinlichkeit entspricht im Falle der Illustration in 2 G_min. Unter Konstanthaltung des gewonnenen charakteristischen Sehwinkel-Wertes wird in einem zweiten Verahrensschritt desweiteren ein charakteristischer Entfernungswert bestimmt, bei dem die Person mit einer zweiten Wahrscheinlichkeit, die größer als die vorstehend erstgenannte Wahrscheinlichkeit ist und der in 2 erläuterten Wahrscheinlichkeit G_max entspricht, die Prüfbilder korrekt identifizieren kann. Beide vorstehenden Schritte werden wiederholt, wobei jeweils im ersten Schritt der im zweiten Schritt ermittelte charakteristische Entfernungswert als gegebene Entfernung verwendet wird, bis schließlich die Entfernung, in der die Person das Prüfbild betrachtet, einer Endentfernung entspracht. Die dabei ermittelten charakteristischen Sehwinkel-Werte und charakteristischen Entfernungswerte werden in Abhängigkeit jeweils von Sehwinkel und Entfernung in einem zweidimensionalen Diagramm zur Illustration des Übergangsbereiches kartiert bzw. dargestellt. Der Übergangsbereich beschreibt die Wahrscheinlichkeitsverteilung in Abhängigkeit von Sehwinkel und Entfernung, mit der eine Person im Nahbereich um den Nahpunkt Prüfbilder korrekt zu erkennen vermag.
Das lösungsgemäße Verfahren nutzt ein an sich bekanntes Sehtestgerät, bei dem die von einer Person zu betrachtenden Prüfbilder auf einer elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit darstellbar sind. Die Monitoreinheit ist längs einer Lineareinheit bidirektional relativ zum Auge der Person, respektive zu einer am Sehtestgerät angebrachten Kinnstütze auslenkbar angeordnet. Mit Hilfe eines derartigen Sehtestgerätes sind zum einen die Entfernung zwischen Auge und Prüfbild und zum anderen der Sehwinkel durch variable Größendarstellung jedes einzelnen Prüfbildes auf der Monitoreinheit möglich. Alternativ zu einer linearbeweglich angeordneten Monitoreinheit lässt sich die Entfernung, in der eine Person ein Sehzeichen wahrnimmt auch mit Hilfe einer geeigneten Abbildungsoptik variieren. Hierzu ist zwischen der Kinnstütze und der fest angeordneten Monitoreinheit die Abbildungsoptik angeordnet, in die zur Variation der Akkommodationsanforderungen entweder die Akkommodationsanforderung verringernde optische Linsen mit einem positiven optischen Brechwert oder die Akkommodationsanforderung vergrößernde optische Linsen mit einem negativen optischen Brechwert einbringbar sind
Eine zur Durchführung des lösungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung sieht darüber hinaus eine Steuereinheit vor, die eine Auswahl einzelner auf der Monitoreinheit darstellbarer Prüfbilder trifft. Ferner skaliert die Steuereinrichtung unter Zugrundelegung einer Auswahlregel die Prüfbildgröße, wodurch der Sehwinkel, unter dem die Person ein Prüfbild betrachtet, individuell einstellbar ist. Schließlich steuert die Steuereinrichtung die Lineareinheit unter Zugrundelegung einer weiteren Auswahlregel zur Einstellung einer bestimmten Entfernung zwischen Monitoreinheit der Kinnstütze bzw. dem Auge der Person an.
Des Weiteren ist ein Eingabemittel vorgesehen, über das die Person eine das Prüfbild identifizierende Prüfinformation generiert. Vorzugsweise ist das Eingabemittel derart ausgebildet, dass die Person während der Eingabe die Blickrichtung auf die Monitoreinheit unverändert belassen kann. Hierfür bieten sich verbal oder manuell bedienbare Eingabemittel an, insbesondere intuitiv bedienbare Eingabemittel.
Schließlich ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die unter Zugrundelegung wenigstens der ersten Auswahlregel einen charakteristischen Sehwinkel-Wert bei wenigstens einer gegebenen Entfernung durch systematisches, iteratives Reduzieren des Sehwinkels ermittelt, bei dem eine erste Wahrscheinlichkeit für ein korrektes Identifizieren der Prüfbilder erreicht wird. Des Weiteren wird mit Hilfe der Auswerteeinheit unter Zugrundelegung wenigstens der zweiten Auswahlregel ein charakteristischer Entfernungswert unter Einhaltung des wenigstens einen ermittelten charakteristischen Sehwinkel-Wert durch systematisches Vergrößern der Entfernung ermittelt, bei der eine zweite Wahrscheinlichkeit für ein korrektes Identifizieren des Prüfbildes erreichbar ist, die jedoch größer als die erste Wahrscheinlichkeit ist. Mit Hilfe einer ebenfalls vorgesehenen Darstellungseinheit, beispielsweise einer zweiten Monitoreinheit oder eines konventionellen Papierausdruckes, sind sämtliche ermittelten charakteristischen Sehwinkel- und Entfernungswerte in Abhängigkeit von Sehwinkel und Entfernung darstellbar bzw. kartierbar.
Selbstverständlich ist es möglich, durch Vorsehen einer Speichereinheit mindest die charakteristischen Sehwinkel- und Entfernungswerte für eine nachfolgende Bearbeitung bzw. Archivierung abzuspeichern.
Zur Erläuterung der vorstehend erwähnten adaptiven psychometrischen Schwellenbestimmung seien im Weiteren zwei bevorzugte Verfahrensvarianten beschrieben, mit denen charakteristische Sehwinkel- und Entfernungswerte erfassbar und im Rahmen einer zweidimensionalen Darstellung kartierbar sind.
Zur Durchführung der Überprüfung der optischen Abbildungseigenschaften eines Auges einer Person werden in bevorzugter Weise als Prüfbilder standardisierte Sehzeichen eingesetzt, beispielsweise so genannte Landolt-Ringe, die aus n = 8 unterschiedlichen Erscheinungsformen bestehen. Selbstverständlich sind für die Durchführung des lösungsgemäßen Verfahrens auch andere Sehzeichen verwendbar, so dass im Weiteren die Bezugnahme auf Landolt-Ringe den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht beschränken soll.
In einem ersten Schritt gilt es, aus den n = 8 unterschiedlichen Landolt-Ringen ein Prüfbild auszuwählen und dieses vom Auge der Person in einer ersten vorgegebenen Entfernung s und unter einem ersten Sehwinkel α mit Hilfe eines Sehtestgerätes zur Ansicht zu bringen. Wie bereits vorstehend erwähnt, sollte die Ausgangssituation derart gewählt sein, dass die Startentfernung zwischen Prüfbild und Auge möglichst klein sowie die Prüfbildgröße und der damit verbundene Sehwinkel möglichst groß gewählt werden, so dass die Person das erste Prüfbild möglichst schart sieht und damit sicher identifiziert. Zur Identifikation aktiviert die Person ein geeignetes Eingabemittel, vorzugsweise ohne den Blick von der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit abzuwenden, um eine Prüfinformation zu generieren, die im Weiteren als falsch oder richitg klassifiziert wird. Im Falle einer korrekten Erkennung des Prüfbildes wird in einem nächsten Schritt ein weiteres Prüfbild bei gleicher Entfernung, jedoch unter einem verkleinerten Sehwinkel der Person zur Identifikation dargeboten. Die vorstehende schrittweise Reduzierung des Sehwinkels erfolgt bei entsprechend korrekter Identifikation in wiederholtem Maße, wobei der Sehwinkel jeweils schrittweise mit einem konstanten Maß verkleinert wird. Tritt hingegen der Fall auf, dass die Person das bei gleich bleibender Entfernung dargebotene Prüfbild falsch identifiziert, so wird der Sehwinkel im nächstfolgenden Schritt nicht wie bisher verkleinert, sondern um ein geringeres Maß vergrößert, verglichen zu dem vorstehend beschriebenen Verkleinerungsmaß. Führt der nächstfolgende Erkennungsschritt gleichfalls zu einer Falschidentifikation des jeweils unterschiedlich ausgewählten Prüfbildes, so wird der Sehwinkel unter Beibehaltung der gleichen Entfernung erneut um das entsprechende Maß vergrößert dargestellt. Auf der Grundlage der vorstehend erläuterten schrittweisen Vorgehensweise konvergiert der Sehwinkel mit zunehmender Schrittfolge auf einen charakteristischen Sehwinkel-Wert, bei dem davon auszugehen ist, dass die Wahrscheinlichkeit zur korrekten Identifikation der Ratewahrscheinlichkeit entspricht, die bei n = 8 unterschiedlichen Landolt-Ringen rein rechnerisch bei 12,5% liegt. Bei Erreichen eines derartigen charakteristischen Sehwinkel-Wertes kann die weitere diesbezügliche Schrittfolge abgebrochen werden.
Lösungsgemäß schließt sich nun, nach Bestimmung des charakteristischen Sehwinkel-Wertes bei der vorgegebenen Entfernung s eine geänderte weiter Schrittabfolge an, bei der der Sehwinkel, der dem ermittelten charakteristischen Sehwinkel entspricht, konstant gehalten und die Entfernung schrittweise vergrößert wird. Eine Vergrößerung der Entfernung erfolgt stets in jenen Fällen, in denen die Person das Prüfbild falsch identifiziert. Erkennt die Person das dargebotene Prüfbild in korrekter Weise, so wird im nächsten Schritt das Prüfbild mit einer etwas geringeren Entfernung präsentiert. Im Unterschied zur vorherigen Vorgehensweise wird nun das Verkleinerungsmaß, mit dem eine Entfernungs-Reduzierung vorgenommen wird, kleiner gewählt als das Vergrößerungsmaß, mit dem die Entfernungen bei entsprechender Falschidentifikation eines Prüfbildes schrittweise vom Auge der Person weiter beabstandet wird. Auch in diesem Fall konvergieren die jeweils veränderlich einstellbaren Entfernungswerte gegen einen charakteristischen Entfernungswert, der sich trotz weiterer Wiederholung der diesbezüglichen Schritte nicht oder nicht markant zu ändern vermag. Der auf diese Weise erhaltene charakteristische Entfernungswert bei dem ermittelten und konstant gehaltenen charakteristischen Sehwinkel-Wert gibt jene Entfernung zwischen Prüfbild und Auge an, bei der die Person die Prüfbilder mit einer ausreichend hohen Wahrscheinlichkeit korrekt identifizieren kann. Die vorstehenden beiden Schrittabfolgen, nämlich Veränderung des Sehwinkels bei konstanter Entfernung sowie Veränderung der Entfernung bei konstantem Sehwinkel, lassen sich grundsätzlich beliebig oft wiederholen, bis eine Endentfernung erreicht wird, die etwa der kleinsten erreichbaren Akkommodationsentfernung der Person entspricht, so dass bei einer weiteren Vergrößerung der Entfernung bei konstant gehaltenem Sehwinkel keine Verbesserung der Identifikationsleistung der Versuchsperson eintritt.
Eine zweite alternative Vorgehensweise zur Bestimmung und Kartierung von die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges einer Person repräsentierenden Daten in Form von charakteristischen Sehwinkel- und Entfernungswerten, sieht eine statistische Auswertung an jeder einzelnen Messkonstellation vor. Beginnend mit der Ausgangskonstellation am Punkt A gemäß 2 wird die Messung mehrfach wiederholt, d. h. der Person werden mehrmals hintereinander Prüfbilder zur Identifikation präsentiert, um auf diese Weise die relative Häufigkeit für eine korrekte Erkennung bzw. Identifikation des Prüfbildes am Punkt A zu ermitteln. Dies wird für jede einzelne Messkonstellation durchgeführt. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, den Sehwinkel, wie vorstehend beschrieben, schrittweise zu reduzieren und fallweise wieder zu vergrößern, vielmehr wird der Sehwinkel schrittweise um ein konstantes Maß verringert, wobei zu jedem einzelnen Sehwinkel die statistische Häufigkeit berechnet wird, mit der die Person die jeweils unterschiedlichen Prüfbilder korrekt zu erkennen in der Lage ist. Wird ein Sehwinkel erreicht, bei dem die ermittelte relative Häufigkeit einem unteren Grenzwert G_min entspricht, so entspricht dieser dem charakteristischen Sehwinkel. In gleicher Weise verfährt man mit der jeweiligen Ermittlung der charakteristischen Entfernung, die jeweils dann vorliegt, wenn die relative Häufigkeit jeweils einem oberen Grenzwert G_max entspricht. In entsprechender Widerholung erhält man auf diese Weise die in 2 illustrierten Punkte P₁ bis P₇, die als charakteristische Punkte eine Treppenfunktion begrenzen und somit den Übergangsbereich Ü charakterisieren.
Eine Möglichkeit ein intuitiv zu bedienendes Eingabemittel auszubilden, das von einer Person zur Identifikation insbesondere von Landolt-Ringen geeignet ist, ohne dass dabei die Person ihren Blick auf die elektronisch ansteuerbare Monitoreinheit abwenden muss, ist in 3 schematisiert dargestellt. Die drei dargestellten Landolt-Ringe L1, L2, L3, von insgesamt acht unterschiedlichen Landolt-Ringen, weisen jeweils eine Lücke auf, die sich an einer von acht möglichen Positionen befinden kann. Eine neben dem jeweiligen Landolt-Ring L1, L2, L3 auf der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit abbildbaren Marke M befindet sich außerhalb jedes einzelnen Landolt-Ringes und kann den jeweiligen Landolt-Ring auf acht mögliche Positionen umwandern. Jede dieser Position ist durch räumliche Nähe mit einer möglichen Lückenposition des Landolt-Ringes assoziiert. Mit Hilfe eines Drehknopfes D kann die Person die Marke M von einer Position zur nächsten bewegen. Ein Druck auf den Drehknopf D teilt der Auswerteeinheit mit, mit der der Drehknopf verbunden ist, dass die aktuelle Position gewertet werden soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19501415 A1 [0004]
EP 1585438 B1 [0004]
DE 102005054691 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Ermittlung und Kartierung von die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges einer Person repräsentierenden Daten, bei dem n verschiedene Prüfbilder in vereinzelter Abfolge nacheinander auf einer elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit dargestellt werden, die von der Person jeweils unter einem einstellbaren Sehwinkel und in einer einstellbaren Entfernung wahrgenommen und mittels eines Eingabemittels identifiziert werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Ermitteln eines charakteristischen Sehwinkel-Wertes bei einer gegebenen Entfernung, bei dem eine erste Wahrscheinlichkeit für ein korrektes Identifizieren der Prüfbilder erreicht wird, b) Ermitteln eines charakteristischen Entfernungs-Wertes unter Einhaltung des ermittelten charakteristischen Sehwinkel-Wertes, bei dem eine zweite Wahrscheinlichkeit, für ein korrektes Identifizieren erreicht wird, die größer als die erste Wahrscheinlichkeit ist, c) Wiederholen der Schritte a) und b) wobei jeweils in Schritt a) der in Schritt b) ermittelte charakteristische Entfernungs-Wert als gegebene Entfernung verwendet wird, bis die Entfernung, in der die Person das Prüfbild betrachtet, einer Endentfernung E_end entspricht, und d) Darstellen der ermittelten charakteristischen Sehwinkel-Werte und charakteristischen Entfernungs-Werte in Abhängigkeit von Sehwinkel und Entfernung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) durch folgende Unterschritte ausgeführt wird: a') Auswählen eines ersten Prüfbildes aus den n Prüfbildern und Darstellen des ausgewählten Prüfbildes mittels der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit derart, dass das erste Prüfbild vom Auge der Person in einer ersten gegebenen Entfernung beabstandet und unter einem ersten Sehwinkel betrachtet wird, b') Aktivieren eines Eingabemittels durch die Person zur Erzeugung einer das Prüfbild identifizierenden Prüfinformation, c') Klassifizieren der Prüfinformation als „richtig” oder „falsch”, je nachdem ob die Person das betrachtete Prüfbild als richtig oder als falsch erkannt hat, d') Auswählen eines weiteren Prüfbildes aus den n Prüfbildern und Darstellen des ausgewählten Prüfbildes mittels der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit derart, dass das Prüfbild vom Auge der Person in der bisher eingestellten Entfernung beabstandet und unter einem gegenüber dem bisherigen Sehwinkel kleineren weiteren Sehwinkel betrachtet wird, sofern die vorherige klassifizierte Prüfinformation „richtig” ist und Wiederholen der Schritte b') bis d') bis eine klassifizierte Prüfinformation „falsch” ist, e') Auswählen eines weiteren Prüfbildes aus den n Prüfbildern und Darstellen des ausgewählten Prüfbildes mittels der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit derart, dass das Prüfbild vom Auge der Person in der bisher eingestellten Entfernung beabstandet und unter einem gegenüber dem bisherigen Sehwinkel größeren weiteren Sehwinkel betrachtet wird, und Wiederholen der Schritte b'), c') und e') bis eine klassifizierter Prüfinformation „richtig” ist, f') Wiederholen der Schritte d') und e') bis ein Konvergenzkriterium für den Sehwinkel erfüllt ist, bei dem der Sehwinkel trotz wiederholter Ausführung der Schritte d') und e') innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereich bleibt zum Erhalt des von der eingestellten Entfernung charakteristischen Sehwinkel-Wertes.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verkleinerungsmaß, mit dem der Sehwinkel jeweils schrittweise in Schritt d' verkleinert wird, größer als ein Vergrößerungsmaß gewählt wird, mit dem der Sehwinkel in Schritt e' jeweils schrittweise vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) durch folgende Unterschritte ausgeführt wird: g') Auswählen eines weiteren Prüfbildes aus den n Prüfbildern und Darstellen des ausgewählten Prüfbildes mittels der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit derart, dass das Prüfbild vom Auge der Person in einer gegenüber der bisherigen Entfernung größeren Entfernung beabstandet und unter einem unveränderten Sehwinkel betrachtet wird, sofern eine klassifizierte Prüfinformation „falsch” ist, und Wiederholen der Schritte b'), c') und g'), h') Auswählen eines weiteren Prüfbildes aus den n Prüfbildern und Darstellen des ausgewählten Prüfbildes mittels der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit derart, dass das Prüfbild vom Auge der Person in einer gegenüber der bisherigen Entfernung kleineren Entfernung beabstandet und unter einem unveränderten Sehwinkel betrachtet wird, sofern eine klassifizierte Prüfinformation „richtig” ist, und Wiederholen der Schritte b'), c') und h'), i') Wiederholen der Schritte g') und h') bis ein Konvergenzkriterium für die Entfernung erfüllt ist, bei dem die Entfernung trotz wiederholter Ausführung der Schritte g') und h') innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereich bleibt, zum Erhalt des von dem eingestellten Sehwinkel charakteristischen Entfernungs-Wertes.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergrößerungsmaß, mit dem die Entfernung jeweils schrittweise in Schritt g' vergrößert wird, größer als ein Verkleinerungsmaß gewählt wird, mit dem die Entfernung in Schritt h' jeweils schrittweise verkleinert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Wahrscheinlichkeit R1 ein Wert gewählt wird, der größer ist als die Ratewahrscheinlichkeit, welche 1/n beträgt, und dass als zweite Wahrscheinlichkeit R2 ein Wert gewählt wird, der größer ist als R1, jedoch kleiner als 1.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: R1 < (1 + 1/n)/2 und R2 > (1 + 1/n)/2.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) durch folgende Unterschritte ausgeführt wird: a'') Auswählen eines ersten Prüfbildes aus n Prüfbildern und Darstellen des ausgewählten Prüfbildes mittels der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit derart, dass das erste Prüfbild vom Auge der Person in einer ersten Entfernung beabstandet und unter einem ersten Sehwinkel betrachtet wird, b'') Aktivieren eines Eingabemittels durch die Person zur Erzeugung einer das Prüfbild identifizierenden Prüfinformation, c'') Klassifizieren der Prüfinformation als „falsch” oder „richtig”, je nachdem ob die Person das betrachtete Prüfbild als richtig oder als falsch erkannt hat, d'') mehrmaliges Wiederholen der Schritte a'') bis c'') und Ermitteln einer relativen Häufigkeit H für eine richtige Erkennung des ersten Prüfbildes, e'') Auswählen eines weiteren Prüfbildes aus den n Prüfbildern und Darstellen des ausgewählten Prüfbildes mittels der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit derart, dass das Prüfbild vom Auge der Person in der bisher eingestellten Entfernung beabstandet und unter einem gegenüber dem bisherigen Sehwinkel kleineren weiteren Sehwinkel betrachtet wird und Wiederholen der Schritte b'') und c''), f'') mehrmaliges Wiederholen des Schrittes e'') und Ermitteln einer relativen Häufigkeit H für eine richtige Erkennung des weiteren Prüfbildes, g'') mehrmaliges Wiederholen der Schritte e'') und f''), wobei bei jeder Wiederholung der Schrittes e'') und f'') jeweils der weitere Sehwinkel, unter dem die Person das Prüfbild betrachtet, gegenüber dem Sehwinkel im unmittelbar vorangegangenen Schritt reduziert wird, bis die relative Häufigkeit H einem unteren Grenzwert G_min entspricht, bei dem der Sehwinkel dem charakteristischen Sehwinkel entspricht.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) durch folgende Unterschritte ausgeführt wird: h'') Auswählen eines weiteren Prüfbildes aus den n Prüfbildern und Darstellen des ausgewählten Prüfbildes mittels der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit derart, dass das Prüfbild vom Auge der Person in einer gegenüber der bisherigen Entfernung größeren Entfernung beabstandet und unter einem unveränderten Sehwinkel betrachtet wird und Wiederholen der Schritte b'') und c''), j'') mehrmaliges Wiederholen des Schrittes h'') und Ermitteln einer relativen Häufigkeit H für eine richtige Erkennung des weiteren Prüfbildes, k'') mehrmaliges Wiederholen der Schritte h'') und j''), wobei bei jeder Wiederholung der Schrittes h'') und j'') die Entfernung, in der die Person das Prüfbild betrachtet, gegenüber der Entfernung im unmittelbar vorangegangenen Schritt vergrößert wird, bis die relative Häufigkeit H einen oberen Grenzwert G_max entspricht, bei dem die Entfernung der charakteristischen Entfernung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die die optischen Abbildungseigenschaften des Auges der Person repräsentierenden Daten in Form der relativen Häufigkeiten H in Abhängigkeit von Sehwinkel und Entfernung zumindest für H gleich G_min sowie H gleich G_max dargestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für G_min und G_max gilt: 0,1 ≤ G_min ≤ 0,3 sowie 0,7 ≤ G_max ≤ 1
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Prüfbilder n = 8 Landolt-Ringe verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die n verschiedenen Prüfbilder in vereinzelter pseudo-zufälliger, wiederholter Abfolge nacheinander auf der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit dargestellt werden.
Vorrichtung zur Ermittlung und Kartierung von die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges einer Person repräsentierenden Daten, mit einem Sehtestgerät, das eine Kinnstütze sowie eine längs einer Lineareinheit bidirektional relativ zur Kinnstütze auslenkbare, elektronisch ansteuerbare Monitoreinheit aufweist, auf der eine Vielzahl n verschiedener Prüfbilder in vereinzelter Abfolge darstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, – die eine Auswahl einzelner auf der Monitoreinheit darstellbarer Prüfbilder trifft, – die unter Zugrundelegung einer Auswahlregel, durch die ein Sehwinkel, unter dem die Person ein Prüfbild betrachtet, eine Größenskalierung der einzelnen Prüfbilder vornimmt und – die die Lineareinheit unter Zugrundelegung einer weiteren Auswahlregel zur Einstellung einer bestimmten Entfernung zwischen Monitoreinheit und Kinnstütze ansteuert, woraus sich die Akkommodationsanforderung ergibt, dass ein Eingabemittel vorgesehen ist, über das die Person eine das Prüfbild identifizierende Prüfinformation generiert, dass ein Klassifikator vorgesehen ist, der die Prüfinformation als „falsch” oder „richtig” klassifiziert, je nachdem ob die Person das betrachtete Prüfbild als richtig oder als falsch erkannt hat, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, die unter Zugrundelegung wenigstens der ersten Auswahlregel einen charakteristischen Sehwinkel-Wert bei wenigstens einer gegebenen Entfernung durch systematisches, iteratives Reduzieren des Sehwinkels ermittelt, bei dem eine erste Wahrscheinlichkeit für ein korrektes identifizieren der Prüfbilder erreichbar ist, und die unter Zugrundelegung wenigstens der zweiten Auswahlregel einen charakteristischen Entfernungs-Wert unter Einhaltung des wenigstens einen ermittelten charakteristischen Sehwinkel-Wertes durch systematische Vergrößerung der Entfernung ermittelt, bei der eine zweite Wahrscheinlichkeit, für ein korrektes Identifizieren erreichbar ist, die großer als die erste Wahrscheinlichkeit ist, dass eine Darstellungseinheit vorgesehen ist, auf der sämtliche ermittelten charakteristischen Sehwinkel- und Entfernungswerte in Abhängigkeit von Sehwinkel und Entfernung darstellbar sind.
Vorrichtung zur Ermittlung und Kartierung von die optischen Abbildungseigenschaften eines Auges einer Person repräsentierenden Daten, mit einem Sehtestgerät, das eine Kinnstütze, eine zur Kinnstütze fest angeordnete elektronisch ansteuerbare Monitoreinheit, auf der eine Vielzahl n verschiedener Prüfbilder in vereinzelter Abfolge darstellbar ist, sowie eine Abbildungsoptik aufweist, die zwischen Kinnstütze und der Monitoreinheit angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, – die eine Auswahl einzelner auf der Monitoreinheit darstellbarer Prüfbilder trifft, – die unter Zugrundelegung einer Auswahlregel, durch die ein Sehwinkel, unter dem die Person ein Prüfbild betrachtet, eine Größenskalierung der einzelnen Prüfbilder vornimmt und – die die Abbildungsoptik unter Zugrundelegung einer weiteren Auswahlregel zur Einstellung einer bestimmten Akkommodationsanforderung für den Blick der Person auf die Monitoreinheit durch Variation einer der Abbildungsoptik zuordenbaren Fokuslage ansteuert, dass ein Eingabemittel vorgesehen ist, über das die Person eine das Prüfbild identifizierende Prüfinformation generiert, dass ein Klassifikator vorgesehen ist, der die Prüfinformation als „falsch” oder „richtig” klassifiziert, je nachdem ob die Person das betrachtete Prüfbild als richtig oder als falsch erkannt hat, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, die unter Zugrundelegung wenigstens der ersten Auswahlregel einen charakteristischen Sehwinkel-Wert bei wenigstens einer gegebenen Entfernung durch systematisches, iteratives Reduzieren des Sehwinkels ermittelt, bei dem eine erste Wahrscheinlichkeit für ein korrektes identifizieren der Prüfbilder erreichbar ist, und die unter Zugrundelegung wenigstens der zweiten Auswahlregel einen charakteristischen Entfernungs-Wert unter Einhaltung des wenigstens einen ermittelten charakteristischen Sehwinkel-Wertes durch systematische Vergrößerung der Entfernung ermittelt, bei der eine zweite Wahrscheinlichkeit, für ein korrektes Identifizieren erreichbar ist, die größer als die erste Wahrscheinlichkeit ist, dass eine Darstellungseinheit vorgesehen ist, auf der sämtliche ermittelten charakteristischen Sehwinkel- und Entfernungswerte in Abhängigkeit von Sehwinkel und Entfernung darstellbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation der Akkommodationsanforderung durch Einbringen von entweder die Akkommodationsanforderung verringernden optischen Linsen mit einem positiven optischen Brechwert oder die Akkommodationsanforderung vergrößernden optischen Linsen mit einem negativen optischen Brechwert in die Abbildungsoptik erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass einen Speichereinheit vorgesehen ist, in der zumindest die charakteristischen Sehwinkel- und Entfernungswerte abspeicherbar sind.