DE102015217682A1

DE102015217682A1 - Vorrichtung zur Augenuntersuchung

Info

Publication number: DE102015217682A1
Application number: DE102015217682.7A
Authority: DE
Inventors: Tobias Breuninger; Bernd Spruck; Markus Seesselberg
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2017-03-16

Abstract

Es werden Vorrichtungen zur Augenuntersuchung bereitgestellt, bei welchen eine erste Beleuchtungseinrichtung Lichtreize erzeugt und eine zweite Beleuchtungseinrichtung eine Umgebungshelligkeit einstellen kann. Die Vorrichtung ist dabei als am Kopf zu tragende Vorrichtung ausgestattet.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Vorrichtung zur Augenuntersuchung. Insbesondere betrifft die vorliegende Anmeldung eine am Kopf tragbare Vorrichtung zur Augenuntersuchung, beispielsweise zur Perimetrie.
Ein Perimeter ist ein augenärztliches Instrument zur systematischen Vermessung des Gesichtsfeldes. Es können einerseits die Grenzen des Gesichtsfeldes sowie lokale Gesichtsfeldausfälle ermittelt werden (wird meist als Konturperimetrie bezeichnet), andererseits kann die lokale Empfindlichkeit über das Gesichtsfeld bestimmt werden (wird meist als Schwellenperimetrie bezeichnet).
Dazu werden sequentiell optische Reize an verschiedenen Orten und mit unterschiedlicher Helligkeit in einem Gesichtsfeld eines Patienten präsentiert, wobei die Wahrnehmung der Reize vom Patienten bestätigt und protokolliert wird. Als Ergebnis der Schwellenperimetrie erhält man eine Gesichtsfeldmessung mit Zonen gleicher Empfindlichkeit, ähnlich einer Landkarte mit Höhenlinien.
Das monokulare Gesichtsfeld eines gesunden Erwachsenen spannt in der vertikalen Richtung einen Winkel von ca. 60° nach oben und 70° nach unten auf, wobei der Blick geradeaus als 0° definiert wir. In der Horizontalen beträgt der maximale Winkel zur Nase hin ca. 60°, der schläfenseitige Winkel beträgt bis zu 90°.
Bei einem klassischen Perimeter nach dem Stand der Technik betrachtet ein Proband eine halbkugelförmige Projektions- oder Bildschirmfläche. Auf die Projektionsfläche werden meist helle, kreisförmige Lichtflecke projiziert, dies wird auch als „White on white-Perimetrie“ bezeichnet. Durch die Verwendung der halbkugelförmigen Projektions-/Bildschirmfläche ist es möglich, Lichtreize in allen Richtungen bis zu einem maximalen Winkel von 90° zu erzeugen, womit das Gesichtsfeld jedes Probanden vollständig erfasst werden kann. Die Kopfposition des Probanden wird dabei durch eine Kinn- und Stirnauflage definiert.
Nach dem Stand der Technik werden ebenfalls Bildschirm-basierte Perimeter verwendet, die beispielsweise einen Röhrenmonitor als Wiedergabeeinheit verwenden. Ein Beispiel dafür ist das „Carl Zeiss Humphrey FDT“. Mit solchen Bildschirm-basierten Systemen wird meist die sogenannte „Flicker-Perimetrie“ durchgeführt, beispielsweise mit der sogenannten „Frequency Doubling Technology“ (FDT). Hierbei werden wechselnde Kontrastmuster mit einer bestimmten, relativ hohen Frequenz dargestellt. Obwohl die dargestellte „Flicker-Frequenz“ eigentlich nicht aufgelöst werden kann, sieht der Proband „Kanten“ oder „Konturen“ (bei FDT mit der doppelten Ortsfrequenz).
Bei einem klassischen Perimeter nach dem Stand der Technik betrachtet ein Proband (z.B. Patient) eine halbkugelförmige Projektions- oder Bildschirmfläche. Damit ist es möglich, Lichtreize in allen Richtungen bis zu einem maximalen Winkel von 90° zu erzeugen, womit das Gesichtsfeld jedes Probanden vollständig erfasst werden kann. Die Kopfposition des Probanden wird dabei durch eine Kinn- und Stirnauflage definiert.
Lokale Gesichtsfeldausfälle werden in vielen Fällen vom visuellen System des Patienten kompensiert und fallen daher oft erst spät auf. Kompensiert werden lokale Gesichtsfeldausfälle einerseits durch das zweite Auge des Patienten, andererseits werden sie durch komplexe Verarbeitungsschritte im Gehirn des Patienten unterdrückt. Dies ist ebenfalls oft bei der chronischen Form des Glaukoms (auch als „Grüner Star“ bezeichnet) der Fall, bei der es zu unbemerkten Gesichtsfeldausfällen kommen kann. Für eine Früherkennung von Erkrankungen ist es wichtig, diese unbemerkten Gesichtsfeldausfälle messen zu können.
Um eine Kompensation der Gesichtsfeldausfälle durch das andere Auge zu verhindern, wird (bei herkömmlichen Perimetern) das monokulare Gesichtsfeld bestimmt. Dazu wird eines der Augen des Patienten abgedeckt. Freie Augenbewegungen stören die Gesichtsfeldvermessung, bzw. machen diese gänzlich unmöglich. Daher muss sichergestellt werden, dass der Patient während der Messung geradeaus blickt. Der Patient wird deshalb aufgefordert, ein „Target“ (eine sichtbare Markierung in der Projektions-Halbkugel) zu fixieren, im Folgenden auch als Targetpunkt bezeichnet.
Da es vorkommt, dass der Proband nicht uneingeschränkt geradeaus blickt, wird bei einigen Perimetern die Blickrichtung zum Zeitpunkt der Messung aufgezeichnet. Dazu wird ein „Eye-Tracker“ (eine Vorrichtung zur Messung der Augenposition) bzw. ein „Gaze-Tracker“ (eine Vorrichtung zur Messung der genauen Blickrichtung) verwendet. Eye- bzw. Gaze-Tracker arbeiten dabei mit Infrarot-Lichtquellen und Infrarot-Kameras, um die perimetrische Messung mit Lichtstimulation im visuellen Wellenlängenbereich nicht zu beeinflussen.
Über eine Handsteuerung gibt der Patient Rückmeldung, ob er den zuletzt präsentierten Lichtreiz wahrgenommen hat. Im Computer werden die Stimulus-Positionen und die Patienten-Rückmeldung protokolliert. Daraus wird ein Diagramm erstellt, welches beispielsweise über den am Computer angeschlossenen Drucker oder Monitor ausgegeben werden kann.
Perimeter können z.B. als große Tischgeräte ausgeführt werden. Bei einem Projektionsperimeter nach Goldmann befindet sich das zu vermessende Auge des Patienten im Zentrum eines relativ großen, halbkugelförmigen Schirms, auf welchem Lichtstimuli erzeugt werden. Ein derartiges Perimeter ist z.B. in der US 4626090B beschrieben. Der Kopf des Patienten wird in seiner Position durch eine Kinn- und Stirnauflage definiert. Lichtstimuli werden durch eine Projektionsoptik an unterschiedliche Positionen auf den Schirm projiziert. Die Größe, Helligkeit und Farbe der Lichtstimuli können (z.B. durch Blenden und Filter) verändert werden. Eine ansteuerbare Spiegeloptik bestimmt die Position der projizierten Lichtspots. Die Ansteuerung kann heutzutage computergesteuert erfolgen, wie es in der US 2002 128558A beschrieben ist.
Klassische Perimeter sind beispielsweise auch aus der GB 706249 , der CA 484710 oder der EP 0363610 bekannt.
Des Weiteren sind am Kopf getragene Perimeter bekannt. Derartige am Kopf getragene Perimeter oder andere Geräte zur Prüfung von Sehfunktionen sind aus der DE 195 02 337 , der US 5 737 060 , der US 5 864 384 , der US 5 880 812 , der US 6 290 357 oder der US 6 149 272 bekannt. Sie bieten viele Vorteile gegenüber klassischen Tischgeräten. Die am Kopf getragenen Geräte können beispielsweise über ein integriertes Display verfügen, welches über eine geeignete Optik so abgebildet wird, dass ein scharfes, virtuelles Bild in einer gewünschten Sehentfernung für den Betrachter entsteht.
Am Kopf getragenen Anzeigevorrichtungen mit integriertem Display werden auch als „head mounted displays“ (HMDs) bezeichnet. HMDs können, durch Miniaturisierung, klein und leicht gebaut werden. Dies ist vor allem durch kleine Display-Baugrößen möglich. Displays mit einer sehr kleinen Diagonale und einer dennoch recht hohen Auflösung werden als Micro-Displays bezeichnet. Mit verschiedenen Display-Technologien ist eine solche Miniaturisierung möglich, beispielsweise LCD (liquid crystal display), LCoS (Liquid Crystal on Silicon), DMD (Digital Micromirror Device) oder OLED (organic light emitting diode). Es sind Videobrillen mit kompakter Bauweise, farbiger Bilddarstellung, relativ hoher Auflösung, z.B. SVGA oder höher, und ausreichender Bildwiederholrate (z.B.: 60 Hz) erhältlich.
Des Weiteren sind relativ preisgünstige VR-Brillen („Virtual Reality“) mit einem sehr großen Sichtfeld (Field of View, FOV) erhältlich. Als Wiedergabeeinheit werden darin meist komplette Smartphones, kleine Tablet-Computer oder Displays mit Smartphone-Größe eingesetzt. Ein Vorteil solcher VR-Brillen gegenüber klassischen Videobrillen ist, dass man perimetrisch damit ein größeres Gesichtsfeld (z.B. ±40°) testen kann. Die Pixel-Auflösungen heutiger Smartphone-Displays sind für viele Perimetrie-Anwendungen mehr als ausreichend. Gängige Pixel-Auflösungen sind beispielsweise full-HD (1920×1080 Pixel) und „QHD“ (2560×1440 Pixel). Höhere Auflösungen sind bereits von den Smartphone-Herstellern angekündigt.
Neben perimetrischen Messungen sind auch weitere Prüfungen der Sehfunktion mit einem am Kopf getragenen Gerät denkbar, z.B. Tests zum Farbsehen, Stereosehen oder Visustests.
Möchte man ein Microdisplay für die Schwellenperimetrie einsetzen, so spricht in erster Linie der hohe Kontrast, der hierbei benötigt wird, gegen deren Einsatz. Der dynamische Bereich, in dem ein klassisches Perimeter betrieben wird umfasst ca. 50 dB. Das entspricht einem Kontrast (nach ANSI-Standard) von ca. 100.000:1. Die heutzutage standardmäßig für Micro- und Minidisplays eingesetzten Displaytechnologien sind LCD, LCoS und im Smartphone-Bereich AMOLED (Aktiv-Matrix OLED). Der ANSI-Kontrast dieser Displays liegt typischerweise im Bereich von 500:1 bis 4000:1. Somit können diese Technologien (LCD, LCoS) grundsätzlich und technologisch bedingt derzeit den üblicherweise benötigten oder gewünschten hohen Dynamikbereich für perimetrische Messungen nicht abdecken. Einige neuere Displaytechnologien (OLED, LED, Digital Micromirror Device (DMD)) haben das Potential zukünftig diesen Dynamikbereich abdecken zu können, es sind jedoch derzeit keine Displays erhältlich, die allen Ansprüchen (z.B. hinsichtlich Display-Diagonale, Pixelauflösung, spezifizierter Kontrast, Homogenität des Displays) in vollem Umfang genügen. Mit konventionellen Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquellen könnte der benötigte Dynamikbereich jedoch problemlos erreicht werden.
Bei heutigen Displays und Monitoren ist nicht nur der Kontrast, sondern auch die Farb- bzw. Grauwerttiefe (Anzahl der darstellbaren Farb- oder Grauwerte) für Perimetrie-Anwendungen limitierend. So haben Displays und Grafikkarten oft 24 Bit, also jeweils 8 Bit für die Farbkanäle rot, grün und blau (→ 3 × 8 Bit = 3 × 265 Farbwerte). In der Perimetrie werden typischerweise deutlich mehr Grauwertstufen verwendet. Somit kann mit einem Standard-Display ohne Modifikation keine konventionelle Perimetrie durchführen.
Bei einem klassischen Perimeter werden die Lichtstimuli auf einem homogen beleuchteten Schirm dargeboten. Für den Fall von inkohärentem Licht addieren sich die Leuchtdichte von Hintergrund- und Stimulus-Licht. Werden einzelne Lichtquellen (z.B. LEDs) als Stimulus-Lichtquellen verwendet, so muss zusätzlich eine homogene Hintergrundbeleuchtung erzeugt werden.
Bei Flicker-Perimetrie wird ein Sinus-Intensitätsverlauf auf einer segmentierten Anzeige (Display) dargestellt, welcher mit einer relativ hohen Frequenz (z.B. mit 12 Hz oder 25 Hz) flickert. Hierbei muss ebenfalls eine homogene Hintergrundbeleuchtung vorliegen.
Durch eine segmentierte Anzeige (Display oder Matrixanzeige) können sowohl Hintergrundbeleuchtung als auch Lichtstimuli vom selben Bildgeber erzeugt werden. Allerdings muss einerseits der Dynamikbereich des Displays ausreichend hoch sein, andererseits muss die Pixelauflösung hoch genug sein. Dies ist erforderlich, um mit der klassischen Perimetrie vergleichbare Ergebnissen zu erzielen.
Beim Einsatz eines Microdisplays in einem Gerät zur Prüfung weiterer Sehfunktionen (Visustests, Testen des Kontrastsehens, des Farbsehens und des Stereosehens, etc.) muss das Display noch weitere Anforderungen (z.B. Farbgüte, ausreichende Pixel-Auflösung für Visustest, etc.) besitzen.
Auf der anderen Seite sind am Kopf getragene Perimeter grundsätzlich wünschenswert. So kann z.B. die Bildschirm-Halbkugel eines klassischen Perimeters nicht beliebig klein gemacht werden. Bei einer Betrachtung eines Objekts ohne optische Hilfsmittel sollte die 'deutliche Sehweite' (üblicherweise definiert auf 250 mm) nicht unterschritten werden, da sonst ein normalsichtiger erwachsener Betrachter kein scharfes Bild mehr erkennt. Daher beträgt der kleinste sinnvolle Durchmesser der Bildschirm-Halbkugel 500 mm. Das hat den Nachteil, das Geräte zur perimetrischen Gesichtsfeldmessung typischerweise groß und schlecht transportabel sind. Es führt dazu, dass viel Raum in ärztlichen Praxen in Anspruch genommen wird. Auch muss der Patient zur Gesichtsfeldmessung in die augenärztliche Praxis kommen, eine Diagnose im Hause des Patienten wäre heutzutage mit einem erheblichen Aufwand verbunden.
Um ein Gerät zur Prüfung der Sehfunktionen mit kleinerer Bauform realisieren zu können, muss durch ein entsprechendes Optikdesign dafür gesorgt werden, dass die Stimulationsreize und das Fixationstarget trotz der kleinen Bauart scharf wahrgenommen werden können. Es ergeben sich eine Vielzahl an Vorteilen gegenüber herkömmlichen Perimetern.

• Ein am Kopf getragenes Gerät zur Prüfung der Sehfunktionen ist klein, leicht, transportabel und nimmt keinen großen Raum in der ärztlichen Praxis ein (bzw. kann z.B. in Schublade verstaut werden). Es wir am Kopf des Probanden befestigt und kann beispielsweise wie eine große Brille (Skibrille) oder ein Helm mit Visier getragen werden. Es kann sich um eine binokulare Ausführung handeln. Dadurch kann es den beiden Augen getrennte Stimulanz-Reize bieten. Es kann durch ein geeignetes Optikdesign, trotz der Miniaturisierung, einen sehr großen Winkel (FoV) abdecken.
• Da bei einem klassischen Perimeter der Kopf über längeren Zeitraum in einer ergonomisch ungünstigen Position gehalten werden muss, entsteht für den Patienten eine unbequeme Körperhaltung, die auch zu Ermüdungserscheinungen oder einem Nachlassen der Konzentration führen kann, wodurch die Messung ungünstig beeinflusst wird. Durch die Ausgestaltung des Perimeters als am Kopf getragenes Gerät kann während der Messung eine vom Patienten frei wählbare, ergonomisch günstige Körperhaltung und Kopfposition eingenommen werden. Durch die entspannte Körperhaltung kann sich der Proband auch bei längerer Messung besser auf die zu erwartenden Lichtreize konzentrieren.
• Bei einem klassischen Perimeter muss ein Auge abgedeckt werden. Dadurch kommt es beim Probanden zu unangenehmen Effekten, z.B. Druck auf das abgedeckte Auge oder ein „Verblassen“ des Bildes des nicht abgedeckten Auges. Dieses „Verblassen“ tritt speziell dann auf, wenn das dominante Auge des Patienten abgedeckt wird. Beim Probanden kommt es dann zu einer unerwünschten Überlagerung der Bilder der beiden Augen, was zu einem veränderten bzw. verblassten Gesamteindruck führt, der sich negativ auf die Wahrnehmung durch das zu vermessende Auge auswirkt.
• Bei einem klassischen Perimeter liegt eine offene Bauform vor. Dadurch beeinflusst die Umgebungshelligkeit des Raumes die perimetrische Messung. Die Räume sind daher bei der Messung abgedunkelt, um den Störeinfluss gering zu halten. Dies kann sich nachteilig auf das Arbeitsumfeld des Augenarztes auswirken aus. Wird das Perimeter als am Kopf getragenes Gerät mit geschlossener Bauform (z.B. mit einer umlaufenden flexiblen Abdichtung, welche "lichtdicht" am Kopf anliegt) ausgeführt, so ist ein störender Einfluss durch das Umgebungslicht nicht möglich.
• Klassische Perimeter nach dem Stand der Technik werden stets monokular genutzt. Bei binokularem Blick auf den Bildschirm besteht keine Möglichkeit ein einzelnes Auge gezielt zu stimulieren. Daher gibt es bei einem klassischen Perimetern keine Anwendung, bei der eine binokulare Messung sinnvoll wäre. Mit dem am Kopf getragenen Perimeter ist sowohl ein monokulares als auch ein binokulares Anbieten von Lichtreizen möglich.
• Durch die binokulare Ausführung des am Kopf getragenen Perimeters könnte der Proband mit seinem linken Auge ein linkes Stimulations-Target und mit seinem rechten Auge ein rechtes Stimulations-Target betrachten. Rechte und linke Stimulation könnten dabei unabhängig voneinander sein.
• Zudem könnten durch Bewegung des Stereo-Targets Augenbewegungen provoziert werden. Die Position, Bewegungsgeschwindigkeit und Helligkeit von linkem und rechtem Target wäre dabei frei einstellbar.

Bei manchen herkömmlichen am Kopf getragenen Geräten werden auch Mikrolinsen-Anordnungen verwendet. Beispiele hierfür sind in der US 5 883 606 A , der US 6 407 724 B2 oder der US 239499 A bekannt.
Der oben diskutierte Stand der Technik weist verschiedene Nachteile auf. Beispielsweise fehlt es teilweise an Lösungen zur Erzeugung adäquater Lichtstimuli und einer homogenen Hintergrundbeleuchtung. Beispielsweise wird in der oben erwähnten US 5 880 812 hierzu keine Lösung angeboten. Teilweise werden im Stand der Technik Flüssigkristallanzeigen (LCD, liquid crystal display) als Bildgeber verwendet, welche einen geringen Kontrast aufweisen. Wenn eine Hintergrundbeleuchtung ebenfalls über diese Anzeige realisiert wird, wird der effektive Kontrast unter Umständen noch geringer.
Zudem wird beispielsweise in der US 5 883 606 eine Mikrolinsen-Anordnung verwendet, um die Lichtquelle effektiv in einer für den Betrachter angenehme Sehentfernung abzubilden. Ein jeweils aktives Pixel, welches ins Auge abgebildet werden soll, muss bei nichtzentralen Pixeln zur Mitte der jeweiligen Mikrolinse um einen bestimmten Winkel dezentriert sein. Hierfür muss beispielsweise bei der US 5 883 606 ein relativ hochauflösendes Display verwendet werden. Die Dezentrierung erfolgt dabei über das gezielte Einschalten eines jeweiligen Pixels, welches die benötigte Dezentrierung zur Mitte der entsprechenden Mikrolinse verfügt. Es wird keine Möglichkeit der Abbildung von einzelnen, punktförmigen Lichtquellen wie beispielsweise Leuchtdioden beschrieben.
Die Dezentrierung durch gezieltes Einschalten des jeweils passenden Pixels wie oben beschrieben erfordert eine relativ hohe Pixelzahl, wobei jedoch nur ein Bruchteil der Pixel tatsächlich genutzt wird. Es kann somit nur ein geringer Bruchteil der eigentlichen Auflösung des Displays genutzt werden, wodurch auch nur ein Bruchteil der Lichtstärke des Displays effektiv zur Verfügung steht.
Zudem wird herkömmlicherweise, wie bereits oben kurz erläutert, ein Mikrodisplay zur Bildgebung im am Kopf getragenen Gerät verwendet. Wie bereits eingangs erläutert, ist der Dynamikbereich derzeit verfügbarer Mikrodisplays gegebenenfalls zu gering für perimetrische Anwendungen.
Zudem wird beispielsweise in der US 5 883 606 eine normale Mikrolinsen-Anordnung zur Abbildung mit gleichen Abständen zwischen den einzelnen Mikrolinsen beschrieben. Durch die geometrische Situation bei der Abbildung ins Auge tritt zum Rand hin eine zunehmende Winkelauflösung des Geräts auf. Bei einem Perimeter ist jedoch eine isodistante Stimulus-Anordnung bezogen auf ein kartesisches Koordinatensystem vorteilhaft.
Zudem ist für eine perimetrische Anwendung zusätzlich zu den Lichtstimuli ein homogener Hintergrund erforderlich. Dies ist mit Geräten nach dem herkömmlichen Stand der Technik kaum zu erreichen. Hierzu wäre beispielsweise ein Mikrodisplay mit bisher unerreicht hoher Auflösung notwendig, andererseits eine Mikrolinsen-Anordnung mit sehr kleinen Linsenabständen, um die Strukturgrößen unterhalb des menschlichen Auflösungsvermögens zu halten, um ein derartiges Gerät beispielsweise auf Basis der US 5 883 6060 realisieren zu können.
Zudem wird beispielsweise in der US 5 883 606 wie oben erläutert die Abbildung eines dezentralen Pixels durch eine gezielte Auswahl eines Pixels außerhalb der Mitte einer zugehörigen Mikrolinse erreicht. Dies führt zwangsläufig zu einem schiefen Durchlauf eines entsprechenden Lichtbündels durch die Mikrolinse, wodurch starke Abbildungsfehler (Astigmatismus schiefer Bündel, chromatische Aberration etc. entstehen können).
Schließlich wird bei der US 5 883 606 ein gerades Mikrolinsen-Array und ein gerades Display verwendet, was ein vergleichsweise großes Volumen benötigt.
Es ist daher eine Aufgabe, Vorrichtungen zur Überprüfung einer Sehfunktion eines Patienten oder Probanden, insbesondere zur Perimetrie, bereitzustellen, bei denen die oben beschriebenen Nachteile zumindest teilweise abgemildert oder behoben sind.
Es wird eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Augenuntersuchung bereitgestellt, wobei die Vorrichtung als am Kopf zu tragende Vorrichtung ausgestaltet ist, umfassend:
eine erste Beleuchtungseinrichtung zum Erzeugen von Lichtreizen für ein Auge eines zu untersuchenden Probanden, und
eine zweite Beleuchtungseinrichtung zum Einstellen einer Hintergrundhelligkeit, wobei die zweite Beleuchtungseinrichtung zumindest teiltransparent ausgestaltet ist und zwischen der ersten Beleuchtungseinrichtung und dem Auge angeordnet ist.
Durch die Verwendung der zweiten Beleuchtungseinrichtung, z.B. einer flächigen Hintergrundbeleuchtung und zudem der ersten Beleuchtungseinrichtung, z.B. einer Anordnung aus Lichtquellen oder einem anderen Lichtmodulator kann beispielsweise ein hoher Kontrast erreicht werden. Insbesondere kann durch die separate zweite Beleuchtungseinrichtung zur homogenen Beleuchtung eine definierte Hintergrundbeleuchtung realisiert werden, ohne dass ein Kontrast der Lichtquellen-Anordnung zur Erzeugung der Stimuli beeinflusst oder reduziert wird.
Die erste Beleuchtungseinrichtung kann eine Anordnung diskreter Lichtquellenelemente umfassen.
Die Lichtquellenelemente können Leuchtdioden umfassen.
Die erste Beleuchtungseinrichtung kann auch eine organische Leuchtdiodenanordnung umfassen.
Die zweite Beleuchtungseinrichtung kann eine flächige Einrichtung auf Basis organischer Leuchtdioden umfassen.
Die zweite Beleuchtungseinrichtung kann auch einen teiltransparenten und diffus streuenden Schirm und mindestens eine Lichtquelle zum Beleuchten des Schirms umfassen
Die zweite Beleuchtungseinrichtung kann auch eine teiltransparente Scheibe mit definierter Streuung und mindestens eine Lichtquelle zum Einkoppeln von Licht in die Scheibe umfassen.
Die Vorrichtung kann weiter eine Optik zum Abbilden der Lichtreize auf das Auge umfassen. Die zweite Beleuchtungseinrichtung kann zwischen der ersten Beleuchtungseinrichtung und der Optik angeordnet sein.
Alternativ kann die Optik zwischen der ersten Beleuchtungseinrichtung und der zweiten Beleuchtungseinrichtung angeordnet sein.
Die Optik kann eine anpassbare Optik (bisweilen auch als adaptive Optik bezeichnet), z.B. eine Flüssiglinse, ein Alvarez-Element oder die Verschiebung eine Linse, zum Ausgleich von Fehlsichtigkeit eines Probanden umfassen.
Die erste Beleuchtungseinrichtung und/oder die zweite Beleuchtungseinrichtung können zum Ausgleich einer Fehlsichtigkeit des Probanden relativ zu der Optik bewegbar sein.
Die Optik kann eine Mikrolinsen-Anordnung umfassen.
Die Optik kann auch eine Mikroprismen-Anordnung zum Einstellen von Beleuchtungswinkeln für das Auge umfassen.
Die erste Beleuchtungseinrichtung und/oder die zweite Beleuchtungseinrichtung können gekrümmt angeordnet sein.
Durch die gekrümmte Anordnung kann eine kompaktere Bauform erreicht werden.
Der ersten Beleuchtungseinrichtung kann eine Blendenanordnung zugeordnet sein.
Die erste Beleuchtungseinrichtung und die zweite Beleuchtungseinrichtung können für ein linkes Auge des Probanden und ein rechtes Auge des Probanden getrennt bereitgestellt sein.
Die erste Beleuchtungseinrichtung und die zweite Beleuchtungseinrichtung können für das linke Auge und das rechte Auge jeweils beweglich sind, um eine Pupillendistanz und/oder einen Hornhautscheitelabstand entsprechend dem Probanden einstellen zu können.
Die Vorrichtung kann zudem mindestens eine Dichtung zum Abdichten der Vorrichtung gegenüber Umgebungslicht und/oder zum Verhindern von Übersprechen zwischen einem Kanal für ein linkes Auge des Probanden und einem Kanal für ein rechtes Auge des Probanden umfassen.
Die erste Beleuchtungseinrichtung kann eine Anzeige einer mobilen Computereinrichtung umfassen.
Durch die Verwendung eines Smartphones kann eine kostengünstige Realisierung erreicht werden und/oder eine Auswertung teilweise direkt in der Vorrichtung durch Prozessoren des Smartphones erreicht werden. Zudem können die Sensoren (z.B. das Smartphone-Mikrophon zur Spracherkennung / Sprachsteuerung, eine umgelenkte Smartphone-Kamera als Eye-tracking-Sensor, Neigungssensoren) und die Infrastruktur (Vernetzung / Kommunikation über WLAN oder Bluetooth, etc., Datenanalyse und Auswertung der Messergebnisse mit dem Prozessor des Smartphones) des Smartphones genutzt werden.
Die Vorrichtung kann weiter eine Einrichtung zum Abschwächen einer Helligkeit der Anzeige der mobilen Computereinrichtung umfassen.
Die Einrichtung zum Abschwächen der Helligkeit kann eine Hintergrundbeleuchtung der Anzeige umfassen.
Die Einrichtung zur Abschwächung der Helligkeit kann auch eine Anordnung von zwei zueinander beweglichen Polarisatoren umfassen.
Die zweite Beleuchtungseinrichtung kann eingerichtet sein, ein Abschwächen der Helligkeit der ersten Beleuchtungseinrichtung auszugleichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Übersichtsanordnung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 bis 13 detaillierte Ansichten von Vorrichtungen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, und
14 Beispiele für Leuchtdichten bei manchen Ausführungsbeispielen.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend detailliert erläutert. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele nicht als einschränkend auszulegen ist. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Merkmalen nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Merkmale zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele weniger Merkmale als die gezeigten und beschriebenen und/oder alternative Merkmale aufweisen. Zudem können zusätzliche Merkmale, Elemente oder Komponenten, beispielsweise herkömmliche optische Komponenten, zusätzlich zu den explizit beschriebenen und dargestellten Komponenten bereitgestellt sein. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist.
In 1 ist schematisch ein System zur Prüfung einer Sehfunktion mit einer erfindungsgemäßen am Kopf zu tragenden Vorrichtung 1.1 dargestellt. Das System der 1 umfasst neben der am Kopf zu tragenden Vorrichtung 1.1 einen mobilen Computer 1.2 sowie einen Taster 1.3. Die am Kopf zu tragenden Vorrichtung 1.1 weist im Wesentlichen eine Brillenform auf und weist optische Komponenten auf, um gewünschte Lichtmuster, beispielsweise Bilder oder zur Perimetrie benötigte Lichtreize, zu einem oder beiden Augen eines Probanden hin abzubilden. Über den Taster 1.3 kann der Proband dann eine Rückmeldung geben, beispielsweise ob er dargestellte Lichtreize wahrnimmt. Alternativ kann die Rückmeldung über Sprachsteuerung oder eine (über Bluetooth oder WLAN angebundene) Kontrolleinheit (Computermaus, Gamecontroller, etc.) erfolgen. Der mobile Computer 1.2 übernimmt in dem Ausführungsbeispiel der 1 die Steuerung der Vorrichtung 1.1, z.B. zur Darstellung gewünschter Lichtreize, und die Auswertung der Rückmeldungen. Verschiedene Ausgestaltungen der am Kopf zu tragenden Vorrichtung 1.1 werden später unter Bezugnahme auf die 2 bis 12 näher erläutert. Während die Verbindungen zwischen der am Kopf zu tragenden Vorrichtung 1.1 und dem Taster 1.3 zu dem Computer 1.2 in 1 als drahtgebundene Verbindungen dargestellt sind, können ebenso drahtlose Verbindungen verwendet werden, beispielsweise über W-LAN, Bluetooth, NFC (near field communication) oder irgendeine andere drahtlose Verbindung. Zudem kann statt des mobilen Computers 1.2 auch ein Desktop-Computer oder irgendeine andere Auswerte- und Steuereinrichtung verwendet werden, die gegebenenfalls auch ganz oder teilweise in die Vorrichtung 1.1 integriert sein kann.
Zur Perimetrie können beispielsweise mittels der Vorrichtung 1.1, gesteuert von dem Computer 12, entsprechende Lichtreize an verschiedenen Stellen des Gesichtsfeldes eines Probanden dargestellt werden, und über den Taster 1.3 kann der Proband Rückmeldung geben, ob er die jeweiligen Lichtreize wahrnimmt. Neben der herkömmlichen Perimetrie, bei der Lichtreize erzeugt werden, kann auch die sog. FDT-Perimetrie mit den dargestellten Vorrichtungen durchgeführt werden (frequency doubling technology perimetry). Zudem kann ein Targetpunkt dargestellt werden.
Der Targetpunkt kann statisch in der Blickrichtung „geradeaus“ dargestellt werden. Es ist aber auch möglich, den Targetpunkt im Bildfeld wandern zu lassen. Die bringt mehrere Vorteile mit sich. Erstens kann bei Wanderung des Zielpunktes ein größerer Retinabereich vermessen werden, weil beispielsweise bei einem nach oben verschobenen Targetpunkt der Field of View nach unten ausgedehnt werden kann. Zweitens kann bei Wanderung des Zielpunktes erreicht werden, dass auch bei Vermessung der Reaktion auf einen Lichtreiz unter festem Bildwinkel zum Target dieser Lichtreiz näher an der optischen Achse eines verwendeten Head Mounted Displays (HMD) liegt, so dass der Lichtreiz mit geringeren HMD-induzierten Aberrationen dem Auge angeboten wird. Drittens ist es möglich, durch ein veränderliches oder bewegliches Target, das die Aufmerksamkeit des Betrachters auf sich zieht, der Ermüdung des Auges entgegenzuwirken. Bei der Veränderung kann es sich beispielsweise um eine Form oder Farbänderung handeln. Auch kann das Target als veränderliches Bildchen ausgeführt sein, das durch kleine Bewegungen die Aufmerksamkeit des Betrachters weckt (z.B. ein hüpfender Ball oder ein flatternder kleiner Vogel). Dies ist besonders leicht zu realisieren, wenn ein Bildschirm (Display) als Wiedergabe-Einheit verwendet wird.
In 2 ist eine am Kopf zu tragende Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt, welche ähnlich den später unter Bezugnahme auf die 3 bis 11 beschriebenen Vorrichtungen als die Vorrichtung 1.1 der 1 dienen kann.
Die Vorrichtung der 2 umfasst ein geschlossenes, lichtdichtes Gehäuse 2.1, in dem andere Komponenten 2.2 bis 2.6 dargestellt sind.
Zum Erzeugen von Lichtreizen umfasst die Vorrichtung der 2 eine erste Beleuchtungseinrichtung 2.3, z.B. eine Lichtquellen-Anordnung wie eine Anordnung von Leuchtdioden, oder auch einen räumlichen Lichtmodulator (beispielsweise eine Mikrospiegel-Anordnung) in Verbindung mit einer flächigen Beleuchtung, oder ein geeignetes Display wie ein auf organischen Leuchtdioden (OLEDs) basierendes Display. Optional kann eine zusätzliche Anordnung 2.4 aus Blenden und/oder eine Anordnung 2.5 mit Filtern und/oder Diffusoren bereitgestellt sein, welche die Lichtreize zusätzlich modifizieren und/oder definieren. Zwischen den Elementen 2.3 bis 2.5 und einem Auge des Probanden ist weiterhin eine zweite Beleuchtungseinrichtung 2.6 bereitgestellt, welche für das Licht der ersten Beleuchtungseinrichtung 2.3 zumindest teiltransparent ist und selbst leuchten kann. Als zweite Beleuchtungseinrichtung 2.6 kann beispielsweise eine transparente, flächige organische Leuchtdiode (OLED), wie sie beispielsweise von Fraunhofer COMEDD, Dresden, hergestellt wird, verwendet werden. Die zweite Beleuchtungseinrichtung 2.6 kann im Betrieb dazu dienen, eine homogene Hintergrundbeleuchtung zu erzeugen, während die erste Beleuchtungseinrichtung 2.3 dann einzelne Lichtreize erzeugen kann.
Eine Optik 2.2 bildet die von der ersten Beleuchtungseinrichtung 2.3 erzeugten Lichtreize in das Auge ab. Während die Optik 2.2 als einzelne Linse dargestellt ist, können auch Kombinationen mehrerer Linsen und/oder andere optische Komponenten als Linsen verwendet werden.
Die erste Beleuchtungseinrichtung 2.3 und/oder die zweite Beleuchtungseinrichtung 2.6 können beispielsweise von einem Computer wie dem Computer 1.2 der 1 gesteuert werden. Hierzu kann z.B. eine in 2 nicht dargestellte Ansteuerschaltung bereitgestellt sein.
Die Positionierung der verschiedenen Komponenten kann auch anders als in 2 dargestellt sein. Beispielsweise zeigt die 3 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 2. Wie das Ausführungsbeispiel der 2 mit dem Gehäuse 2.1 weist auch das Ausführungsbeispiel der 3 ein lichtdichtes Gehäuse 3.1 auf. Eine erste Beleuchtungseinrichtung 3.3 dient zum Erzeugen von Lichtreizen zur Augenuntersuchung und kann beispielsweise eine Lichtquellen-Anordnung oder eine andere Anordnung zum Erzeugen von Lichtreizen und optional eine Blenden-Anordnung sowie Filter und/oder Diffusoren umfassen, wie für die Elemente 2.3 bis 2.5 der 2 erläutert. Eine Optik 3.2 dient ähnlich der Optik 2.2 der 2 zum Abbilden der Lichtreize auf ein Auge des Probanden. Eine flächige, transparente zweite Beleuchtungseinrichtung 3.4 dient zur Erzeugung einer homogenen Hintergrundbeleuchtung und kann wie die zweite Beleuchtungseinrichtung 2.6 der 2 beispielsweise als transparente, flächige organische Leuchtdiode ausgestaltet sein. Im Unterschied zu der 2 ist hier die zweite Beleuchtungseinrichtung 3.4 zwischen der Optik 3.2 und dem Auge angeordnet, während die zweite Beleuchtungseinrichtung 2.6 der 2 nahe bei den Komponenten 2.3 bis 2.5 angeordnet ist.
In 4 ist eine Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einer alternativen zweiten Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung einer homogenen Hintergrundbeleuchtung dargestellt. Die Vorrichtung des Ausführungsbeispiels der 4 umfasst wiederum ein lichtdichtes Gehäuse 4.1, eine erste Beleuchtungseinrichtung zum Erzeugen von Lichtreizen 4.3, welche wie die erste Beleuchtungseinrichtung 3.3 der 3 oder entsprechend den Komponenten 2.3 bis 2.6 der 2 ausgestalten sein kann, sowie eine Optik 4.2 entsprechend der Optik 2.2 der 2 oder 3.2 der 3 zum Abbilden der Lichtreize auf ein Auge eines Probanden. Des Weiteren weist das Ausführungsbeispiel der 4 einen halbtransparenten, diffus reflektierenden Schirm 4.4 auf. Durch diesen teiltransparenten Schirm 4.4 gehen die von der Beleuchtungseinrichtung 4.3 erzeugten Lichtreize zumindest in ausreichendem Maß hindurch, um zu dem Auge des Betrachters zu gelangen. Zudem wird der Schirm 4.4 von gerichtet strahlenden Lichtquellen 4.5, beispielsweise Leuchtdioden, definiert angestrahlt, was eine homogene Hintergrundbeleuchtung erzeugt. Auch bei dem Ausführungsbeispiel der 4 wird daher eine homogene Hintergrundbeleuchtung unabhängig von der Erzeugung von Lichtreizen durch die Beleuchtungseinrichtung 4.3 erzeugt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 5 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 ist wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen ein lichtdichtes Gehäuse bereitgestellt, in dem eine erste Beleuchtungseinrichtung 5.2, beispielsweise eine Lichtquellen-Anordnung wie eine Leuchtdioden-Anordnung, zur Erzeugung von Lichtreizen bereitgestellt ist. Die Lichtreize werden über eine Optik 5.1 auf ein Auge eines Probanden abgebildet. Die erste Beleuchtungseinrichtung 5.2 und die Optik 5.1 können wie für die vorherigen Ausführungsbeispiele erläutert, ausgestaltet sein.
Des Weiteren ist bei dem Ausführungsbeispiel der 5 eine teiltransparente Scheibe 5.3 mit definierter Streuung bereitgestellt. Licht von gerichtet strahlenden Lichtquellen 5.4, beispielsweise Leuchtdioden wie beispielsweise Weißlicht-Leuchtdioden, wird wie dargestellt in die Scheibe 5.3 eingekoppelt und läuft im Inneren der Scheibe 5.3. Dabei wird das Licht diffus ausgekoppelt, wodurch eine homogene Hintergrundbeleuchtung bereitgestellt wird. Die teiltransparente Scheibe kann auch ein diffraktives optisches Element (DOE) zur Ein- und / oder Auskopplung des Lichts verwenden. Hier dient also die teiltransparente Scheibe 5.3 zusammen mit den Lichtquellen 5.4 als zweite Beleuchtungseinrichtung zum Erzeugen einer homogenen Hintergrundbeleuchtung.
Bei den Ausführungsbeispielen der 2 bis 5 sind die ersten und zweiten Beleuchtungseinrichtungen jeweils gerade ausgerichtet. Es sind jedoch auch gekrümmte Ausführungsformen möglich. Ein Beispiel für eine gekrümmte Anordnung ist in 6 dargestellt. Derartige gekrümmte Anordnungen können insbesondere kompaktere Bauformen ermöglichen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 ist eine gekrümmte Lichtquellen-Anordnung 6.1 als erste Beleuchtungseinrichtung in einem lichtdichten Gehäuse angeordnet. Beispielsweise kann eine Vielzahl diskreter Lichtquellen, beispielsweise Leuchtdioden, auf einem Teil einer Kugeloberfläche angeordnet sein. Durch eine gebogene Anordnung. 6.2 von Mikrolinsen werden von der Lichtquellen-Anordnung 6.1 erzeugte Lichtreize auf ein Auge eines Probanden abgebildet. Eine zweite Beleuchtungseinrichtung 6.3, welche ebenfalls gebogen ist, dient zur Erzeugung einer homogenen Hintergrundbeleuchtung. Die zweite Beleuchtungseinrichtung 6.3 kann beispielsweise durch eine gekrümmte, transparente organische Leuchtdiode gebildet werden. Derartige organische Leuchtdioden können insbesondere auf transparenten Folien oder ähnlichen flexiblen Materialien bereitgestellt sein, sodass hier eine gekrümmte Anordnung wie in 6 dargestellt möglich ist.
Eine weitere Möglichkeit einer kompakten Anordnung ist in 7 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 7 ist eine Anordnung 7.1 aus diskreten Lichtquellen als erste Beleuchtungseinrichtung in einem lichtdichten Gehäuse bereitgestellt. Das Licht, welches von der Anordnung diskreter Lichtquellen 7.1 erzeugt wird, wird durch eine Blendenanordnung 7.2 begrenzt. Die Anordnung aus diskreten Lichtquellen 7.1 dient zur Erzeugung von Lichtreizen für ein Auge eines Probanden. Durch eine Mikrolinsen-Anordnung 7.3 werden die Lichtreize adäquat in eine deutliche Sehentfernung abgebildet. Durch eine Mikroprismen-Anordnung 7.4 erscheinen die Lichtreize für das Auge unter einem gewünschten Winkel. Durch die Mikroprismen-Anordnung 7.4 kann also mit einer relativ kompakten Anordnung diskreter Lichtquellen 7.1 eine effektive Beleuchtung aus verschiedenen Richtungen realisiert werden. Eine zweite Beleuchtungseinrichtung 7.5 dient zur Erzeugung einer homogenen Hintergrundbeleuchtung. Die Beleuchtungseinrichtung 7.5 kann wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ausgestaltet sein, beispielsweise wie unter Bezugnahme auf die 2, 4 oder 5 erläutert.
In den 2 bis 7 und auch später in den 9 und 10 ist jeweils eine Anordnung für ein Auge dargestellt. Die entsprechende Anordnung kann bei Ausführungsbeispielen zweimal vorhanden sein, einmal für das linke Auge eines Probanden und einmal für das rechte Auge des Probanden. Hierdurch ist eine getrennte Untersuchung beider Augen möglich. Dabei können nur Lichtreize beispielsweise nur einem der beiden Augen präsentiert werden, während die jeweils andere Anordnung dunkel geschaltet wird. Somit ist keine spezielle zusätzliche Augenabdeckung nötig. Somit ist es auch möglich, einem Auge nur Licht einer der beiden Beleuchtungseinrichtungen zuzuführen, während das andere Auge dem Licht beider Beleuchtungseinrichtungen ausgesetzt wird. Zudem können Lichtreize auch beiden Augen gleichzeitig präsentiert werden, wobei die Lichtreize für linkes und rechtes Auge unabhängig voneinander sein können.
Somit ist z.B. die Erzeugung eines „Stereo-Targets“ möglich, d.h. eines stereoskopisch dargestellten Targets, welches für den Patienten virtuell in einer definierten Position im dreidimensionalen Raum liegt. Zusätzlich zum „Stereo-Target“ können nun stereoskopische Stimulationsreize präsentiert werden. Durch eine geeignete Sehwinkeldifferenz (Stereo-Parallaxe), d.h. leichte horizontale Verschiebung des Stimulationsreizes relativ zum Target, wird eine stereoskopische Lichtstimulation erzeugt, die vor oder hinter dem „Stereo-Target“ erscheint. Der Proband kann so z.B. befragt werden, ob er einen bestimmten Lichtreiz vor oder hinter dem Target wahrnimmt. Dadurch ist eine Beurteilung des räumlichen Sehens möglich. Durch die laterale Verschiebung des Stimulationsreizes (entspricht der Größe der Stereo-Parallaxe) kann die Stärke der räumlichen Wahrnehmung eingestellt werden. Zudem können durch Bewegung des „Stereo-Targets“ Augenbewegungen provoziert werden. Bei der Fixation dieses „Stereo-Targets" müssen die Augen eine definierte, durch die Anatomie bedingte, und somit dem Augenarzt bekannte Stellung einnehmen. Die Messung der Augenstellung kann über zwei einzelne, voneinander unabhängige Eye-Tracker, die in herkömmlicher Weise ausgestaltet sein können, erfolgen. Mit den Eye-Trackern kann die Augenbewegung des Probanden aufgezeichnet werden. Somit kann die Nachführung der Augen als Antwort auf einen Stimulus (auch Stereo-Stimulus) gemessen werden. Die Augenstellung kann dabei z.B. durch eine Infrarot-Kamera aufgezeichnet werden. Die Infrarotkamera kann entweder so angeordnet sein, dass sie das Auge schräg von unten aufnehmen kann, oder durch einen Strahlteiler (teildurchlässiger Spiegel oder dichroitischer Spiegel) ein Bild des Auges aufnehmen kann. Auch können zeitliche Messungen der Augenbewegungen vorgenommen werden, welche Aussagen über die Fähigkeit der Augenmitführung zulassen (relevant z.B. für Patienten nach Strabismus-Operation). Bei manchen Ausführungsbeispielen können Einrichtungen für linkes Auge und rechtes Auge (beispielsweise die unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 erläuterten Einrichtungen) verschiebbar angeordnet sein, was beispielsweise eine Anpassung an einen jeweiligen Probanden ermöglicht. Mögliche Ausgestaltungen derartiger Vorrichtungen sind in den 8A und 8B dargestellt.
Die Vorrichtung der 8A weist eine Brillenform auf und beinhaltet zwei Anordnungen 8.1 zum Erzeugen von Lichtreizen mit homogener Hintergrundbeleuchtung für das linke Auge bzw. das rechte Auge. Die Vorrichtungen 8.1 können beispielsweise wie unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 erläutert eingerichtet sein. Wie durch Pfeile angedeutet, können die Vorrichtungen 8.1 verschiebbar sein, sodass eine Anpassung an eine individuelle Pupillendistanz des jeweiligen Probanden sowie eine Einstellung des Hornhautscheitelabstandes (HSA, Abstand zwischen letzter optisch wirksamer Fläche der Vorrichtung 8.1 und der Hornhaut des Probandenauges) möglich ist. Dabei ist die am Kopf zu tragende Vorrichtung der 8A beispielsweise mittels einer Gummidichtung 8.2 so ausgestaltet, dass es bei der Einstellung lichtdicht bleibt und kein Fremdlicht eindringen kann. Ein Übersprechen zwischen linker und rechter Vorrichtung 8.1 wird durch eine Trennung 8.3, beispielsweise eine weitere Gummidichtung, verhindert.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung ist in 8B dargestellt. Die Vorrichtung der 8B umfasst wiederum zwei Vorrichtungen 8.4 zur Erzeugung von Lichtreizen mit homogener Hintergrundbeleuchtung, beispielsweise wie unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 erläutert. Die Vorrichtungen 8.4 können wiederum verschiebbar sein, um Einstellungen wie unter Bezugnahme auf die 8A erläutert zu ermöglichen. Bei dem Ausführungsbeispiel der 8B weisen die Vorrichtungen 8.4 jeweils Komponenten 8.5, beispielsweise Gummidichtungen in Form von einzelnen Augenmuscheln auf, sodass eine Lichtdichtigkeit erreicht wird und kein Fremdlicht eindringen kann. Somit ist in 8B ebenso eine Einstellung auf einen Patienten möglich, und ein Übersprechen zwischen den Vorrichtungen 8.4 wird verhindert.
Einstellmöglichkeiten zur Kompensierung einer Fehlsichtigkeit eines Probanden werden nun unter Bezugnahme auf die 9 und 10 erläutert. Diese Einstellmöglichkeiten sind beispielsweise mit den unter Bezugnahme auf die 2 bis 8 diskutierten Vorrichtungen kombinierbar.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 9 ist in einem lichtdichten Gehäuse (beispielsweise wie unter Bezugnahme auf die 8A und 8B erläutert) eine Einrichtung 9.1 zur Erzeugung von Lichtreizen bereitgestellt, beispielsweise mittels einer Lichtquellen-Anordnung als erste Beleuchtungsvorrichtung wie erläutert. Die Einrichtung 9.1 kann zudem eine zweite Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung einer homogenen Hintergrundbeleuchtung umfassen, diese kann jedoch auch außerhalb der Einrichtung 9.1 angeordnet sein. Des Weiteren ist eine Optik 9.2 bereitgestellt, um die Lichtreize auf ein Auge eines Probanden abzubilden. Wie durch einen Pfeil angedeutet, ist die Einrichtung 9.1 relativ zu der Optik 9.2 verschiebbar, wodurch z.B. eine sphärische Fehlsichtigkeit des Probanden ausgeglichen werden kann und der Proband Lichtreize scharf abgebildet sieht.
Eine weitere Möglichkeit zum Ausgleich der Fehlsichtigkeit ist in 10 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der 10 umfasst eine erste Beleuchtungseinrichtung 10.1 zum Erzeugen von Lichtreizen, beispielsweise eine der vorstehend diskutierten Einrichtungen, beispielsweise eine Lichtquellenanordnung mit diskreten Lichtquellen, gegebenenfalls in Kombination mit weiteren Komponenten wie beispielsweise Blenden. Zur Realisierung einer homogenen Hintergrundbeleuchtung ist eine zweite Beleuchtungseinrichtung 10.3 bereitgestellt, beispielsweise eine transparente flächige organische Leuchtdiode. Durch eine erste Optik 10.2 werden die von der Einrichtung 10.1 erzeugten Lichtreize bei einem normalsichtigen Probanden scharf auf ein Auge des Probanden abgebildet. Des Weiteren ist ein anpassbares optisches Element 10.4, beispielsweise eine einstellbare Optik nach dem Alvarez-Prinzip, bei dem verschiedene optische Komponenten beweglich sein können, bereitgestellt. Durch das adaptive optische Element 10.4 können Fehlsichtigkeiten des Probanden korrigiert werden. Insbesondere können durch geeignete adaptive Elemente 10.4 sowohl sphärische als auch zylindrische Fehlsichten korrigiert werden.
Bei den vorher diskutierten Ausführungsbeispielen dient eine spezielle erste Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise mit diskreten Lichtquellen-Elementen wie Leuchtdioden oder auch ein Display wie ein OLED-Microdisplay zur Erzeugung von Lichtreizen. Nunmehr werden unter Bezugnahme auf die 11, 12 und 13 noch Ausführungsbeispiele beschrieben, bei welchen eine mobile Computervorrichtung wie beispielsweise ein Smartphone als erste Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung von Lichtreizen dient. Ein derartiges Smartphone kann dann beispielsweise in eine geeignete am Kopf zu tragende Halterung eingesetzt werden. Um Lichtreize für linkes und rechtes Auge zu erzeugen, kann eine Anzeige (Display) des Smartphones zweigeteilt werden. Zudem können. wie unter Bezugnahme auf die 8A und 8B erläutert, Gummidichtungen zum Ausschluss von Umgebungslicht und/oder zum Verhindern von Übersprechen gezeigt werden. Dabei weisen herkömmliche Smartphone-Displays das Problem auf, dass sie für die meisten perimetrischen Anwendungen einen zu geringen Kontrast aufweisen. Der Kontrastumfang liegt hier je nach Display und Quelle zwischen 200:1 bis maximal 1000:1. Zudem weisen die meisten Smartphone-Displays einen Dynamikumfang (Grauwerttiefe) von 3 × 8 Bit in RGB-Darstellung auf, was ebenso für viele perimetrische Anwendungen zuwenig ist.
Im Folgenden werden Lösungen vorgestellt, wie dennoch ein zufriedenstellender Kontrastumfang und/oder eine zufriedenstellende Dynamik erreicht werden kann.
11 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Smartphone mit Flüssigkristallanzeige (LC-Display, vom Englischen „Liquid Crystal“). Eine derartige Anzeige umfasst eine Hintergrundbeleuchtung 11.1 (auch als backlight bezeichnet) und eine Flüssigkristallschicht 11.2. Die Flüssigkristallschicht 11.2 wird von dem Smartphone, gegebenenfalls gesteuert durch einen externen Computer wie in 1 dargestellt, angesteuert, um Lichtreize zu erzeugen. 11.4 bezeichnet eine Optik, die die Lichtreize auf ein Auge 11.5 abbildet.
Des Weiteren ist eine halbtransparente zweite Beleuchtungseinrichtung 11.3, beispielsweise eine flächige organische Leuchtdiode, zur Erzeugung einer homogenen Hintergrundbeleuchtung bereitgestellt. Um den Kontrastumfang und/oder die Grauwerttiefe des Displays zu erhöhen, kann durch Veränderung der Hintergrundbeleuchtung 11.1 ein Stimulus mit geringerem Kontrast eingestellt werden. Eine derartige Verringerung der Hintergrundbeleuchtung ist bei vielen Smartphones ohnehin möglich, beispielsweise zum Energiesparen. Durch Verwendung der zweiten Beleuchtungseinrichtung 11.3 kann dabei die Gesamthelligkeit konstant gehalten werden, indem eine Beleuchtungsintensität der zweiten Beleuchtungseinrichtung 11.3 beispielsweise erhöht wird, wenn die Hintergrundbeleuchtung 11.1 abgeschwächt wird. Bei kontrastreicheren Stimuli kann dann die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung 11.1 wieder erhöht werden und die Helligkeit der Beleuchtungseinrichtung 11.3 entsprechend verringert werden.
In 12 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Smartphone 12.1 dargestellt, welches ein auf organischen Leuchtdioden basierendes Display aufweist. Bei einem derartigen Display gibt es üblicherweise keine Hintergrundbeleuchtung, welche in der Helligkeit geändert werden könnte.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel der 12 wird das Smartphone 12.1 als erste Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung von Lichtreizen verwendet, welche über eine Optik 12.5 auf ein Auge 12.6 abgebildet werden können. Zudem ist eine zweite Beleuchtungseinrichtung 12.4 zum Einstellen einer Hintergrundhelligkeit bereitgestellt. Die zweite Beleuchtungseinrichtung 12.4 kann beispielsweise wiederum eine halbtransparente organische Leuchtdiode oder eine andere geeignete Beleuchtungseinrichtung wie weiter oben beschrieben sein.
Zwischen dem Smartphone 12.1 mit seinem Display und der zweiten Beleuchtungseinrichtung 12.4 sind bei dem Ausführungsbeispiel der 12 ein erster Polarisator 12.2 und ein zweiter Polarisator (Analysator) 12.3 bereitgestellt, welche beispielsweise gegeneinander verdreht werden können, um die Transmission einzustellen (hohe Transmission bei zueinander ausgerichteten Polarisatoren 12.2, 12.3, geringe Transmission bei gekreuzten Polarisatoren 12.2, 12.3). Somit kann durch Verdrehen von Polarisator 12.2 und Analysator 12.3 zueinander die Transmission erniedrigt werden und somit effektiv ein „Dimmen“ oder Abschwächen des Displays erreicht werden. Durch entsprechende Änderung der Helligkeit der zweiten Beleuchtungseinrichtung 12.4 kann erreicht werden, dass die Gesamthelligkeit dabei konstant bleibt, ähnlich wie in 11 für die Änderung der Hintergrundbeleuchtung 11.1 erläutert.
Derartige Abschwächungen einer Display-Helligkeit wie unter Bezugnahme auf 11 oder 12 erläutert, sind insbesondere bei der oben erwähnten FDT-Perimetrie hilfreich, bei der ein „flickerndes“ Sinusmuster auf grauem Hintergrund erzeugt wird, da hier geringe Kontrastunterschiede zwischen Vordergrund und Hintergrund benötigt werden. Durch eine solche Kombination von Display, Abschwächer und der zweiten Beleuchtungseinrichtung (für die homogene Hintergrundbeleuchtung) ist eine Stimulation mit nahezu unendlich vielen Kontraststufen möglich. 14 zeigt beispielshaft für eine „white-on-white“-Stimulation (14b) und für eine FDT-Stimulation (14a), wie sich eine Gesamt-Leuchtdichte aus einer abgeschwächten Stimulations-Leuchtdichte (BE1; erzeugt z.B. durch ein Smartphone-Display) und der Hintergrund-Leuchtdichte (BE2; erzeugt z.B. durch eine teiltransparente OLED-Folie wie beschrieben) zusammensetzt.
13 zeigt einen Aufbau gemäß einem Ausführungsbeispiel, welcher dem Ausführungsbeispiel der 12 ähnlich ist, nur, dass anstelle der beiden Polarisatoren zum „Dimmen“ ein anderes Element verwendet wird. Es kann sich beispielsweise um zwei „Graukeile“ 13.3, 13.4, d.h. eingefärbte Glas- oder Kunststoffplatten, die einen Transmissions-Gradienten aufweisen, handeln. Auch kann es sich um transparente Platten oder Folien handeln, auf die eine absorbierende Schicht in Form eines Gradienten aufgetragen ist. Im einfachsten Fall könnte dieses System aus zwei Diapositivfilm-Folien hergestellt sein, auf die ein Helligkeits-Gradient belichtet wurde. Diese Platten, Scheiben oder Folien können gegeneinander verschoben werden, sodass die Gesamt-Transmission des Systems eingestellt werden kann. Ansonsten entsprechen die Elemente 13.1, 13.4, 13.5 und 13.6 den entsprechenden Elementen 12.1, 12.4, 12.5 bzw. 12.6 der 12.
Somit können mit den unter 11, 12, und 13 erläuterten Vorrichtungen auch Smartphones oder ähnliche mobile Computervorrichtungen zur Erzeugung von Lichtreizen verwendet werden, wobei durch die dargestellten Maßnahmen Kontrastumfang und/oder Grauwerttiefe verglichen mit Lösungen, die lediglich das Display eines Smartphones benutzen, verbessert werden können.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

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US 2002128558 A [0012]
GB 706249 [0013]
CA 484710 [0013]
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Claims

Vorrichtung (1.1, 8.1, 8.4) zur Augenuntersuchung, wobei die Vorrichtung (1.1, 8.1, 8.4) als am Kopf zu tragende Vorrichtung ausgestaltet ist, umfassend: eine erste Beleuchtungseinrichtung (2.3; 3.3; 4.3; 5.2; 6.1; 7.1; 10.1; 11.1, 11.2; 12.1; 13.1) zum Erzeugen von Lichtreizen für ein Auge (11.5; 12.6) eines zu untersuchenden Probanden, und eine zweite Beleuchtungseinrichtung (2.6; 3.4; 4.4, 4.5; 5.3, 5.4; 6.3; 7.5; 11.3; 12.4; 13.4) zum Einstellen einer Hintergrundhelligkeit, wobei die zweite Beleuchtungseinrichtung (2.6; 3.4; 4.4, 4.5; 5.3, 5.4; 6.3; 7.5; 11.3; 12.4; 13.4) zumindest teiltransparent ausgestaltet ist und zwischen der ersten Beleuchtungseinrichtung (2.3; 3.3; 4.3; 5.2; 6.1; 7.1; 10.1; 11.1, 11.2; 12.1; 13.1) und dem Auge (11.5; 12.6; 13.6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Beleuchtungseinrichtung (2.3; 3.3; 4.3; 5.2; 6.1; 7.1; 10.1; 11.1, 11.2) eine Anordnung diskreter Lichtquellenelemente umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Lichtquellenelemente Leuchtdioden umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Beleuchtungseinrichtung eine organische Leuchtdiodenanordnung umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Beleuchtungseinrichtung eine flächige Einrichtung (2.6; 3.4) auf Basis organischer Leuchtdioden umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Beleuchtungseinrichtung einen teiltransparenten und diffus streuenden Schirm (4.4) und mindestens eine Lichtquelle (4.5) zum Beleuchten des Schirms umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Beleuchtungseinrichtung eine teiltransparente Scheibe (5.3) mit definierter Streuung und mindestens eine Lichtquelle (5.4) zum Einkoppeln von Licht in die Scheibe umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter umfassend eine Optik (2.2; 3.2; 4.2; 5.1; 6.2; 7.3, 7.4; 9.2; 10.2, 10.4; 11.4; 12.5) zum Abbilden der Lichtreize auf das Auge.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die zweite Beleuchtungseinrichtung (2.6) zwischen der ersten Beleuchtungseinrichtung (2.3) und der Optik (2.2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Optik (3.2) zwischen der ersten Beleuchtungseinrichtung (3.3) und der zweiten Beleuchtungseinrichtung (3.4) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Optik eine anpassbare Optik (10.4) zum Ausgleich von Fehlsichtigkeit eines Probanden umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die erste Beleuchtungseinrichtung (9.1) und/oder die zweite Beleuchtungseinrichtung (9.1) zum Ausgleich einer Fehlsichtigkeit des Probanden relativ zu der Optik (9.2) bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Optik eine Mikrolinsen-Anordnung (6.2; 7.3) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Optik eine Mikroprismen-Anordnung (7.4) zum Einstellen von Beleuchtungswinkeln für das Auge umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die erste Beleuchtungseinrichtung (6.1) und/oder die zweite Beleuchtungseinrichtung (6.3) gekrümmt angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der ersten Beleuchtungseinrichtung eine Blendenanordnung (2.4; 7.2) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die erste Beleuchtungseinrichtung (2.3; 3.3; 4.3; 5.2; 6.1; 7.1; 10.1; 11.1, 11.2; 12.1) und die zweite Beleuchtungseinrichtung (2.6; 3.4; 4.4, 4.5; 5.3, 5.4; 6.3; 7.5; 11.3; 12.4) für ein linkes Auge des Probanden und ein rechtes Auge des Probanden getrennt bereitgestellt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die erste Beleuchtungseinrichtung (2.3; 3.3; 4.3; 5.2; 6.1; 7.1; 10.1; 11.1, 11.2; 12.1) und die zweite Beleuchtungseinrichtung (2.6; 3.4; 4.4, 4.5; 5.3, 5.4; 6.3; 7.5; 11.3; 12.4) für das linke Auge und das rechte Auge jeweils beweglich sind, um eine Pupillendistanz und/oder einen Hornhautscheitelabstand entsprechend dem Probanden einstellen zu können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, weiter umfassend mindestens eine Dichtung (8.2, 8.3, 8.5) zum Abdichten der Vorrichtung gegenüber Umgebungslicht und/oder zum Verhindern von Übersprechen zwischen einem Kanal für ein linkes Auge des Probanden und einem Kanal für ein rechtes Auge des Probanden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die erste Beleuchtungseinrichtung eine Anzeige (11.1, 11.2) einer mobilen Computervorrichtung (12.1; 13.1) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 20, weiter umfassend eine Einrichtung (11.1; 12.2, 12.3; 13.2, 13.3) zum Abschwächen einer Helligkeit der Anzeige der mobilen Computervorrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Einrichtung zum Abschwächen der Helligkeit eine Hintergrundbeleuchtung (11.1) der Anzeige umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Einrichtung zur Abschwächung der Helligkeit eine Anordnung von zwei zueinander beweglichen Polarisatoren (12.2, 12.3) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die zweite Beleuchtungseinrichtung (2.6; 3.4; 4.4, 4.5; 5.3, 5.4; 6.3; 7.5; 11.3; 12.4; 13.4) eingerichtet ist, ein Abschwächen der Helligkeit der ersten Beleuchtungseinrichtung (2.3; 3.3; 4.3; 5.2; 6.1; 7.1; 10.1; 11.1, 11.2; 12.1; 13.1) auszugleichen.