-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Sehtestgerät zur Prüfung des Sehvermögens der Augen eines Probanden mit einer optischen Abbildungseinheit zur virtuellen Abbildung eines innerhalb der Brennweite der Abbildungseinheit befindlichen und aus unterschiedlichen Entfernungen abbildbaren Testobjekts in die in oder im Bereich der Fokalebene der Abbildungseinheit befindlichen Augen des Probanden, wobei das Testobjekt durch eine elektronisch ansteuerbare Monitoreinheit erzeugbar ist.
-
Sehtestgeräte der vorstehend genannten Gattung verfügen in aller Regel über einen kompakten und verhältnismäßig leichten Aufbau, so dass sie in Form portabler Untersuchungseinheiten vor Ort, beispielsweise zur Sehtestkontrolle bei Schülern und Studenten in den jeweiligen Ausbildungsstätten oder bei Arbeitnehmern in den jeweiligen Betriebsräumen, eingesetzt werden können. Derartige Sehtestgeräte weisen in aller Regel ein Gehäuse mit Einsichtschlitz auf, durch den der jeweilige Proband zur Augenuntersuchung blickt. Durch Anlegen der Stirn an einer am Gehäuse vorgesehenen Anlagefläche wird das zu untersuchende Augenpaar in eine definierte Relativlage zum Sehtestgerät gebracht, um letztlich zuverlässige Messdaten über den jeweiligen Sehzustand der Augen zu erhalten. Hierzu wird ein im Inneren des Sehtestgerätes erzeugbares visuell wahrnehmbares Testobjekt über eine Abbildungseinrichtung auf die sich in der Referenzebene befindlichen Augen des Probanden fokussiert. Durch Variation des optischen Weges zwischen dem Testobjekt und der Abbildungseinheit kann das Sehvermögen des Probanden in unterschiedliche Sehdistanzen untersucht werden, wobei das natürliche Akkommodations- und Konvergenzeinstellverhalten der Augen berücksichtigt werden. Durch die Sehweitenvariation ist es möglich, das Kurz- und Weitsichtigkeitsverhalten der Augen eines Probanden zu überprüfen.
-
Stand der Technik
-
Ein modernes Sehtestgerät der vorstehend genannten Gattung ist in der Druckschrift
EP 1 585 438 B1 offenbart, das über eine optische Abbildungseinheit verfügt, innerhalb deren Brennweite eine Monitoreinheit, zur visuellen Darstellung unterschiedlicher Testobjekte, längsbeweglich zu dem durch die optische Abbildungseinheit zugeordneten Strahlengang angebracht ist. Um das Sehtestgerät möglichst kompakt und multifunktional auszugestalten, ist der durch die optische Abbildungseinheit vorgegebene Strahlengang über zwei total reflektierende, optische Elemente stufenförmig gefaltet, so dass das sämtliche optische Komponenten umfassende Gehäuse des Sehtestgerätes im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und als portable Einheit in Form eines Tischgerätes eingesetzt werden kann. Die Untersuchung zur Entfernungsadaption des jeweiligen Auges eines Probanden kann über eine variable Abstandsänderung zwischen Auge und Monitoreinheit längs des gefalteten Strahlengangs untersucht werden, bei der ausschließlich die Position der Monitoreinheit längs zum Strahlengang veränderbar ist.
-
Die Druckschrift
EP 2 436 305 A1 beschreibt ein binokulares Sehtestgerät mit einer optischen Abbildungseinheit, die von einem binokularen Strahlengang durchsetzt ist, der mittels einer optischen Umlenkeinrichtung um 180° umgelenkt wird. Relativ zur optischen Abbildungseinheit ist eine Testobjekte generierende Monitoreinrichtung unverschiebbar angebracht. Zu Zwecken der Untersuchung der Nah- und Fernsichttauglichkeit ist die optische Umlenkeinrichtung längs des Strahlenganges verschiebbar gelagert. Zu Zwecken einer möglichst kompakten und kleinbauenden Erscheinungsform des bekannten Sehtestgerätes ist zwischen dem Augeneinblick und der optischen Abbildungseinrichtung eine weitere optische Umlenkeinheit angebracht, so dass der optische Strahlengang des Sehtestgerätes wenigstens dreimal umgelenkt wird.
-
Die Druck schift
DE198 34 069 A1 offenbait ein sehrestgerät mitzwei separaten Beobachtunestrableung ongen, in deren jewars eine Abbildungsoptik angeorduef ist
-
Darstellung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Sehtestgerät zur Prüfung des Sehvermögens der Augen eines Probanden mit einer optischen Abbildungseinheit zur virtuellen Abbildung eines innerhalb der Brennweite der Abbildungseinheit befindlichen und aus unterschiedlichen Entfernungen abbildbaren Testobjektes in die in oder im Bereich der Fokalebene der Abbildungseinheit befindlichen Augen des Probanden, wobei das Testobjekt durch eine elektronisch ansteuerbare Monitoreinheit erzeugbar ist, dadurch weiterzubilden, so dass Komplexität und Baugröße des Sehtestgerätes signifikant reduziert werden sollen, ohne dabei Einbußen in Bezug auf Qualität und Funktionalität des Sehtestgerätes in Kauf nehmen zu müssen. Auch gilt es den Kostenaspekt zu berücksichtigen, um ein für den Endkunden wirtschaftlich interessantes Produkt anbieten zu können.
-
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
-
Im Bestreben, ein Sehtestgerät möglichst kostenreduziert, kleinbauend und dennoch multifunktional als portable Einheit auszubilden, verfolgt der lösungsgemäße Leitgedanke einen Verzicht auf sämtliche Komponenten, die keinen oder lediglich einen vernachlässigbar funktionellen Beitrag zur physiologischen Sehtestuntersuchung liefern. Andererseits sind jene für den Sehtest unverzichtbare Komponenten bezüglich ihrer optischen und technischen Eigenschaften optimiert aufeinander abzustimmen.
-
Lösungsgemäß zeichnet sich ein Sehtestgerät zur Prüfung des Sehvermögens der Augen eines Probanden mit einer optischen Abbildungseinheit zur virtuellen Abbildung eines innerhalb der Brennweite der Abbildungseinheit befindlichen und aus unterschiedlichen Entfernungen abbildbaren Testobjekts in die in oder im Bereich der Fokalebene der Abbildungseinheit befindlichen Augen des Probanden, wobei das Testobjekt durch eine elektronisch ansteuerbare Monitoreinheit erzeugbar ist, dadurch aus, dass die optische Abbildungseinheit eine optische Achse vorgibt, längs der die Monitoreinheit bidirektional beweglich angeordnet ist, und über eine Öffnungsweite verfügt, die einen parallel zur optischen Achse orientierten, binokularen Durchblick für die Augen des Probanden ermöglicht.
-
Zentraler Gesichtspunkt für die Ausbildung eines lösungsgemäßen Sehtestgerätes ist eine bidirektional bewegliche Anordnung der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit längs der durch die optische Abbildungseinheit vorgegebenen optischen Achse, das heißt, dass zwischen der optischen Abbildungseinheit und der Monitoreinheit ist keine den Strahlengang räumlich ablenkende optische Einheit angeordnet. Darüber hinaus verfügt die optische Abbildungseinheit über eine Öffnungsweite, die einen parallel zur optischen Achse orientierten, binokularen Durchblick für beide Augen des Probanden gewährleistet. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Anzahl der für eine Realisierung der optischen Abbildungseinheit erforderlichen, einzelnen optischen Komponenten minimiert werden kann. Darüber hinaus sind die wenigen, einzelnen optischen Komponenten der optischen Abbildungseinheit unter Maßgabe einer optimierten Vergrößerung der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit, respektive der auf der Monitoreinheit visuell wahrnehmbar darstellbaren Testobjekte ausgelegt. So gilt es die auf der Monitoreinheit darstellbaren Testobjekte längs einer möglichst kurzen räumlichen Distanz zwischen der Display- bzw. Monitorebene der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit und der Fokalebene der optischen Abbildungseinheit, in der oder in dessen Bereich die Augen des Probanden positioniert sind, abzubilden. Eine bevorzugte Ausführungsform des Sehtestgerätes sieht einen maximalen Abstand zwischen der Monitoreinheit und der Fokalebene vor, der 15 cm bis 45 cm, vorzugsweise 25cm bis 30cm beträgt.
-
In Abhängigkeit von Flächengröße der Display- bzw. Monitorfläche der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit und dem geometrischen Abmaßen zwischen der Position der Monitoreinheit und der Fokalebene, in der bzw. in deren Bereich die Augen des Probanden anzuordnen sind, gilt es den Vergrößerungsfaktor β der optischen Abbildungseinheit derart zu wählen, so dass am Ort der Fokalebene der Probanden die in die Fokalebene abgebildeten Testobjekte unter einem Sehwinkel ω betrachten kann, für den gilt: 3° ≤ ω ≤ 5°.
-
Die Monitorfläche der Monitoreinheit besitzt vorzugsweise eine orthogonal zur optischen Achse orientierte Monitorfläche, für deren Rechteckseiten bzw. Quadratseiten x, y folgende Dimensionen gelten: 2mm ≤ x ≤ 20mm sowie 3mm ≤ y ≤ 10mm.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des lösungsgemäß ausgebildeten Sehtestgerätes sind die Monitoreinheit, die optische Abbildungseinheit sowie die Fokalebene längs einer durch die optische Achse der optischen Abbildungseinheit vorgegebene geradlinige Achse angeordnet. Eine derartige lineare Anordnung ermöglicht die Realisierung des Sehtestgerätes in einer sehr kompakten und einfach handzuhabenden Form, die durch einen vorzugsweise quaderförmigen Gehäusekorpus umfasst ist.
-
Aufgrund der Forderung einer binokularen Durchsichtmöglichkeit durch die optische Abbildungseinheit und aufgrund der Forderung nach einer möglichst kurzen Baulänge des Sehtestgerätes, das heißt eines möglichst kurzen Abstandes zwischen der probandenseitigen Fokalebene der optischen Abbildungseinheit und der innerhalb der Brennweite der optischen Abbildungseinheit angeordneten Monitoreinheit, gilt es die optische Abbildungseinheit derart optimiert auszubilden, dass deren zuordenbare Brennweite f im Bereich zwischen 50mm und 130mm liegt. Daraus ergibt sich ein mögliches Öffnungsverhältnis, das heißt Durchmesser zu Brennweitenverhältnis D/f für das gilt: 1:1,5 ≤ D/f ≤ 1:0,5.
-
Dasoptische Abbildungssystem umfasst lösungsgemäß zwei optische achromatische Linsensysteme, von denen jedes Linsensystem jeweils zwei Linsen aus unterschiedlichen optisch transparenten Materialien mit unterschiedlichen optischen Brechungseigenschaften besitzt. Wie die weitere Beschreibung unter Bezugnahme auf ein konkretes Ausführungsbeispiel zeigen wird, sind die zwei jeweils dort eingesetzten optischen achromatischen Linsensysteme als optische Kitt-Glieder ausgebildet und längs der optischen Achse beabstandet zueinander angeordnet.
-
Vorzugsweise ist zwischen der Monitoreinheit und der optischen Abbildungseinheit und/oder innerhalb der Abbildungseinheit oder im Bereich zwischen der Fokalebene und der optischen Abbildungseinheit ein Shuttersystem angeordnet, das wahlweise jeweils einen zu einem Auge führenden Strahlengang oder wahlweise beide Strahlengänge, die jeweils zu einem Auge führen, zu blockieren vermag. In vorteilhafter Weise weist das Shuttersystem zwei LCD-Verschlusselemente auf, die über eine elektronische Ansteuereinheit separat voneinander ansteuerbar sind und auf diese Weise die Betrachtung des jeweils auf der Monitoreinheit dargestellten Testobjektes für jedes Auge unabhängig voneinander zu beeinflussen vermögen. Selbstverständlich sind jegliche dem Fachmann bekannte alternative Shuttersysteme für den Aufbau des lösungsgemäß ausgebildeten Sehtestgerätes gleichsam geeignet.
-
Wie bereits vorstehend erwähnt, gilt es innerhalb oder zumindest im Bereich der Fokalebene der optischen Abbildungseinheit die Augen des Probanden anzuordnen, um eine zuverlässige und wiederholbare Überprüfung des Sehvermögens eines Probanden durchführen zu können. Hierzu ist im oder im Bereich der Fokalebene eine Fixierhilfe angeordnet, die die Augen des Probanden in der Fokalebene zu positionieren hilft. Vorzugsweise ist die Fixierhilfe als Anlagefläche ausgestaltet, an der die Stirn des Probanden anlegbar ist und so eine definierte Position der Augen relativ zum optischen Strahlengang des Sehtestgerätes gewährleistet.
-
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht in Abhängigkeit der jeweils gewählten Brennweite der optischen Abbildungseinheit zwischen der Fokalebene und der optischen Abbildungseinheit einen Schwenkmechanismus vor, durch den die optische Abbildungseinheit samt Monitoreinheit gegenüber der Fixierhilfe derart schwenkbar gelagert ist, so dass die optische Abbildungseinheit samt Monitoreinheit aus einer ersten Stellung, in der die optische Achse der optischen Abbildungseinheit und eine Geradsicht-Blickrichtung der in der Fokalebene positionierten Augen des Probanden parallel orientiert sind, in eine zweite Stellung überführbar sind, in der die optische Achse gegenüber der Geradsicht-Blickrichtung um einen Winkel α geneigt ist. Der Schwenkwinkel α kann in Abhängigkeit von ergonomischen oder sehtestrelevanten Bedingungen geeignet gewählt werden und Winkel vorzugsweise im Bereich zwischen 0° und 50° betragen. Ein derartiger Schwenkmechanismus eignet sich insbesondere für Probanden, die über eine Zweistärken- bzw. Gleitsichtbrille verfügen.
-
Figurenliste
-
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
- 1 Draufsicht auf schematisiert dargestellte Komponenten eines lösungsgemäß ausgebildeten Sehtestgerätes und
- 2 elektrisch ansteuerbare Monitoreinheit.
-
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
-
1 zeigt eine Draufsicht auf schematisiert dargestellte Komponenten eines lösungsgemäß ausgebildeten Sehtestgerätes 1, die in einem schachtel- bzw.-quaderförmigen Gehäuse 2 vor äußeren Einflüssen geschützt untergebracht sind. Die Gehäuselänge L beträgt vorzugsweise 26 bis 27 cm. An der in der Darstellung rechten Seite des Gehäuses 2 ist ein Einblickfenster 3 für beide Augen 4 eines nicht weiter dargestellten Probanden angebracht. Die Dimensionen des Gehäuses 2 sowie auch die der im Weiteren erläuterten Komponenten des Sehtestgerätes 1 sind derart gewählt, so dass für den Probanden ein binokularer, das heißt beidäugiger Einblick in das Sehtestgerät 1 möglich ist. Für eine eindeutige und zuverlässig wiederholbare Überprüfung der Sehtüchtigkeit eines Probanden gilt es die Augen in einer vordefinierten Position relativ zum Sehtestgerät 1 anzuordnen. Hierzu ist im Bereich des Einblickfensters 3 am Gehäuse 2 eine Fixierhilfe 5 in Form einer Stirnanlagefläche für den Probanden vorgesehen.
-
Im Inneren des Gehäuses 2 des Sehtestgerätes 1 ist eine elektrisch ansteuerbare Monitoreinheit 6 angeordnet, die vorzugsweise in Form eines LCOS-Displays ausgebildet ist, die im Detail unter Bezugnahme auf 2 nachstehend erläutert wird. Die Monitoreinheit 6 ist längsverschiebbar zur optischen Achse 7 angeordnet, die durch die optische Abbildungseinheit 8 bestimmt ist. Die optische Abbildungseinheit 8 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei achromatische Linsensysteme 8.1, 8.2 auf, die längs der optischen Achse 7 beabstandet voneinander angeordnet sind und ihrerseits jeweils aus zwei Linsen 8.11, 8.12 sowie 8.21, 8.22 bestehen, die jeweils aus unterschiedlich optisch transparenten Materialien mit unterschiedlichen optischen Brechungseigenschaften bestehen. Das optische Abbildungssystem 8 verfügt über eine feste Brennweite f, die vorzugsweise im Bereich zwischen 85 und 110 mm liegt und verfügt für einen binokularen Durchblick über eine große Öffnungsweite D, vorzugsweise im Bereich von 90 bis 100mm. Ein sich aus Öffnungsweite D und Brennweite f ergebendes bevorzugtes Öffnungsverhältnis D/f liegt im Bereich von 1:1,1 sowie 1:1,0. Grundsätzlich eignen sich für die Ausbildung der optischen Abbildungseinheit 8 Öffnungsweiten D sowie Brennweiten f derart, so dass sich ein Öffnungsverhältnis D/f ergibt, für das gilt: 1:1,1 ≤ D/f ≤ 1:0,5, vorzugsweise 1:1,09.
-
Die elektronisch ansteuerbare Monitoreinheit 6 ist längs der optischen Achse 7 relativ zur optischen Abbildungseinheit 8 derart verschiebbar angeordnet, so dass die Monitoreinheit 6 aus einer Grundstellung P0, in der der Strahlengang der optischen Abbildungseinheit 8 ins optisch Unendliche abgebildet ist, entweder in Richtung der Abbildungseinheit 8 verschoben werden, d.h. bis zur Position P-, die einer optischen Korrekturwirkung mit einem vorgebbaren negativen optischen Korrekturwertpt entspricht, oder in die entgegengesetzte Richtung in die Position P+, in der eine optische Korrekturwirkung mit einem vorgebbaren positiven optischen Korrekturwert erreicht wird. Letztere Stellposition P+ des Monitors 6 dient insbesondere für die Überprüfung von Hyperopie bei Kindern.
-
In der illustrierten Ausbildungsform befinden sich die optische Monitoreinheit 6, die optische Abbildungseinheit 8 sowie die Fokalebene F, in der die Augen 4 eines Probanden positioniert sind, längs der gemeinsamen optischen Achse 7.
-
Zusätzlich ist längs der optischen Achse 7 ein Shuttersystem 9 in den Strahlengang der optischen Abbildungseinheit 8 eingebracht, um für einen Probanden Monokular-/Binokular-Monitordarstellungen zu realisieren. Die Anordnung des Shuttersystems 9 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen dem ersten und zweiten Kitt-Glied 8.1 und 8.2 angeordnet. Ebenso ist es möglich, das Shuttersystem 9 im Bereich zwischen den Augen 4 und der optischen Abbildungseinheit 8 oder zwischen der Monitoreinheit 6 und der optischen Abbildungseinheit 8 anzuordnen.
-
Vorzugsweise wird als Shuttersystem 9 ein LCD-Shutter eingesetzt, der auch in der Videotechnik verwendet wird und über hohe Shutterfrequenzen verfügt, um so 3D-Darstellungen realisieren zu können.
-
Das Gehäuse 2 des Sehtestgerätes 1 schließt sämtliche innenliegenden Komponenten zumindest staubdicht gegenüber der äußeren Umgebung ab.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des Sehtestgerätes 1 weist das Gehäuse 2 im Bereich zwischen der optischen Abbildungseinheit und dem Einblickfenster 3 einen Schwenkmechanismus 10 auf, durch den der die Komponenten des Sehtestgerätes umfassende Gehäuseteil gegenüber des dem Probanden zugewandten Gehäuseteils senkrecht zur optischen Achse 7 geschwenkt werden kann. Mit dieser Schwenkfunktion ist es möglich, Probanden mit Gleitsichtbrillen hinsichtlich ihrer Nahsehfähigkeit zu überprüfen, indem der Blickwinkel durch Schwenken des Sehtestgerätes mittels des Schwenkmechanismus 10 veränderbar ist.
-
2 illustriert eine bevorzugte Ausgestaltung der elektronisch ansteuerbaren Monitoreinheit 6, die über eine reflektierende LCOS-Displayfläche 6.1 verfügt, die mit Hilfe einer LED-Lichtquelle 6.2 beleuchtet wird. Hierzu ist die LED-Lichtquelle 6.2 seitlich zur Displayfläche 6.1 angeordnet, wobei das LED-Licht 6.3 über einen Strahlteiler 6.4 auf die Displayfläche 6.1 umgelenkt wird. Das auf die Displayfläche 6.1 auftreffende LED-Licht wird reflektiert und längs der optischen Achse 7 abgestrahlt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Sehtestgerät
- 2
- Gehäuse
- 3
- Einblickfenster
- 4
- Auge
- 5
- Fixierhilfe
- 6
- Monitoreinheit
- 6.1
- Displayfläche
- 6.2
- LED-Lichtquelle
- 6.3
- LED-Licht
- 6.4
- Strahlteiler
- 7
- optische Achse
- 8
- optische Abbildungseinheit
- 8.1, 8.2
- Kitt-Glieder
- 8.11, 8.12, 8.21, 8.22
- achromatische Linsen
- 9
- Shuttersystem
- 10
- Schwenkmechanismus
- P0, P-, P+
- Monitorpositionen
- D
- Öffnungsweite
- f
- Brennweite
- F
- Fokalebene
- L
- Länge des Gehäuses
