DE102016226294A1

DE102016226294A1 - Method and device for determining the refractive power of a lens in an eye and use

Info

Publication number: DE102016226294A1
Application number: DE102016226294.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Petersen; Thomas Alexander Schlebusch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2018-07-05

Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung der Brechkraft einer Linse (102) in einem Auge (100) wird ein Laserstrahl (16) über wenigstens eine Strahlablenkeinheit (14) und über wenigstens ein Einkopplungselement (15) auf die Linse (102) des Auges (100) umgeleitet. Auf der Basis einer Auswertung der zurückgestreuten und/oder reflektierten Strahlung, insbesondere auf der Basis einer optischen Feedback-Interferometrie, wird eine optische Weglänge bestimmt und daraus auf die Brechkraft der Linse (102) geschlossen.In a method for determining the refractive power of a lens (102) in an eye (100), a laser beam (16) is transmitted to the lens (102) of the eye (100) via at least one beam deflection unit (14) and via at least one coupling element (15). diverted. On the basis of an evaluation of the backscattered and / or reflected radiation, in particular on the basis of an optical feedback interferometry, an optical path length is determined and from this the refractive power of the lens (102) is deduced.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Brechkraft einer Linse in einem Auge sowie eine Vorrichtung, die zur Bestimmung der Brechkraft einer Linse in einem Auge vorgesehen ist, und eine Verwendung der Vorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium und ein elektronisches Steuergerät, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind.The present invention relates to a method for determining the refractive power of a lens in an eye and to a device which is provided for determining the refractive power of a lens in an eye, and to a use of the device. Furthermore, the invention relates to a computer program, a machine-readable storage medium and an electronic control unit, which are set up to carry out the method.

Stand der TechnikState of the art

Als Akkommodation wird die dynamische Anpassung der Brechkraft bei einem Linsenauge, also insbesondere bei einem Wirbeltierauge, bezeichnet. Durch Einstellung einer verstärkten Krümmung oder Abflachung der Linse kann ein Objekt scharf auf der Netzhautebene des Auges abgebildet werden. Die Fähigkeit zur Akkommodation ist beispielsweise mit einem sogenannten Optometer messbar. Für augenärztliche Untersuchungen sind verschiedene Wellenfrontmessgeräte bekannt, mit denen die optischen Eigenschaften und die Akkommodationsfähigkeit des Auges vermessen werden können.Accommodation is the dynamic adjustment of the refractive power in a lens eye, ie in particular in a vertebrate eye. By adjusting increased curvature or flattening of the lens, an object can be sharply imaged on the retinal level of the eye. The ability to accommodate is measurable for example with a so-called optometer. For ophthalmological examinations various wavefront measuring devices are known, with which the optical properties and the accommodation ability of the eye can be measured.

Seit einigen Jahren werden sogenannte Datenbrillen entwickelt, die dem Nutzer Bildinformationen in dessen Sichtfeld einblenden. Man unterscheidet hierbei zwischen Datenbrillen für eine virtuelle Realität und Datenbrillen für eine sogenannte erweiterte Realität (augmented reality - AR). Während bei den Datenbrillen für eine virtuelle Realität die reale Umwelt ausgeblendet wird und durch eine virtuelle Welt ersetzt wird, werden bei Datenbrillen für eine erweiterte Realität virtuelle Bildinhalte eingeblendet, die die reale Umwelt überlagern, indem die virtuellen Inhalte als visuelle Informationen in das normale Blickfeld des menschlichen Auges eingespielt werden. Dies geschieht beispielsweise durch Einspiegelung über einen teiltransparenten Spiegel oder mittels eines Beugungsgitters in einem speziellen Brillenglas oder über eine Prismenoptik. In der Regel werden diese virtuellen Abbildungen in einem festen Fokus-Abstand vor dem Auge eingeblendet. Dies kann allerdings dazu führen, dass das Auge eines Benutzers bei der Betrachtung eines realen Objektes und bei gleichzeitiger Projektion von virtuellen Inhalten ständig zwischen realen und virtuellen Inhalten umfokussieren muss. Andere Konzepte für Datenbrillen basieren auf einer direkten Laserprojektion der Inhalte auf der Netzhaut, sodass die virtuellen Inhalte immer scharf erscheinen.For some years so-called data glasses are developed, which show the user image information in its field of vision. A distinction is made here between data glasses for a virtual reality and data glasses for a so-called augmented reality (AR). While virtual reality data goggles hide the real world and replace it with a virtual world, advanced reality goggles display virtual image content that overlays the real world by placing the virtual content as visual information within the normal field of vision be recorded by the human eye. This is done for example by reflection over a partially transparent mirror or by means of a diffraction grating in a special spectacle lens or via a prism optics. As a rule, these virtual images are displayed in a fixed focus distance in front of the eye. However, this can mean that a user's eye constantly has to refocus between real and virtual content when looking at a real object and simultaneously projecting virtual content. Other concepts for data glasses are based on direct laser projection of the contents on the retina, so that the virtual contents always appear sharp.

Im Zusammenhang mit Datenbrillen, aber auch als wissenschaftliche Methode, ist das sogenannte eye-tracking bekannt. Mit diesem Begriff wird das Beobachten der Blickbewegungen einer Person umschrieben, wobei hierbei vor allem betrachtete Punkte (Fixationen) und schnelle Augenbewegungen (Sakkaden) und Regressionen, also Blickbewegungen, die insbesondere der Leserichtung entgegengesetzt sind, berücksichtigt werden.In the context of data glasses, but also as a scientific method, the so-called eye-tracking is known. This term describes the observation of the eye movements of a person, taking into account primarily considered points (fixations) and fast eye movements (saccades) and regressions, ie eye movements that are in particular opposite to the reading direction.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Bestimmung der Brechkraft einer Linse in einem Auge bereit, bei dem ein Laserstrahl über wenigstens eine Strahlablenkeinheit und über wenigstens ein holographisch-optisches Element auf die Linse des Auges umgeleitet wird. Auf der Basis einer Auswertung der zurückgestreuten und/oder reflektierten Strahlung wird eine optische Weglänge bestimmt und daraus auf die Brechkraft der Linse geschlossen. Diesem Verfahren liegt zugrunde, dass durch eine Verformung der Linse, also einer Akkommodation, der optische Weg des Laserstrahls von der Linse bis zur Netzhaut des Auges verändert wird. Ein Messsystem auf der Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens kann daher zur Bestimmung der Brechkraft der Linse und damit auch zur Bestimmung des Akkommodationszustandes der Linse herangezogen werden. Da die Akkommodation des Auges unmittelbar mit der Fokussierung eines Objektes bzw. mit einer Fokusentfernung zu tun hat, kann mit diesem Verfahren auch auf den Fokussierungszustand des Auges und auf die Entfernung eines fokussierten Objektes vom Auge geschlossen werden. Die Erfindung erlaubt dabei eine kontaktlose und gegebenenfalls auch kontinuierliche Messung der Brechkraftänderungen der Linse in einem Auge, wobei dieses Verfahren sich insbesondere für eine Messung an menschlichen Augen eignet. Es ist jedoch auch durchaus möglich, andere Wirbeltieraugen und insbesondere andere Augen von Säugetieren hiermit zu vermessen.The invention provides a method for determining the refractive power of a lens in an eye, wherein a laser beam is redirected to the lens of the eye via at least one beam deflection unit and via at least one holographic-optical element. On the basis of an evaluation of the backscattered and / or reflected radiation, an optical path length is determined and deduced therefrom on the refractive power of the lens. This method is based on the fact that the optical path of the laser beam is changed from the lens to the retina of the eye by a deformation of the lens, ie an accommodation. A measuring system based on the method according to the invention can therefore be used to determine the refractive power of the lens and thus also to determine the accommodation state of the lens. Since the accommodation of the eye has to do directly with the focusing of an object or with a focus distance, this method can also be used to deduce the focus state of the eye and the distance of a focused object from the eye. The invention allows a non-contact and possibly also continuous measurement of the refractive power changes of the lens in an eye, this method being particularly suitable for a measurement on human eyes. However, it is also quite possible to measure other vertebrate eyes and in particular other mammalian eyes.

In besonders vorteilhafter Weise erfolgt die Auswertung der zurückgestreuten und/oder reflektierten Strahlung auf der Basis einer optischen Feedback-Interferometrie. Das dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Messprinzip basiert dabei vorzugsweise auf der auch als self-mixing-interference (SMI) bezeichneten Methode. Hierbei wird ein Laserstrahl von einem Objekt reflektiert und zurück in die den Laser erzeugende Laserkavität zurückgestreut oder reflektiert. Das zurückgeworfene Licht interferiert dann mit dem Strahl, der in der Laserkavität erzeugt wird, also vor allem mit einer entsprechenden stehenden Welle in der Laserkavität, wodurch es zu Veränderungen der optischen und/oder elektrischen Eigenschaften des Lasers kommt. Typischerweise führt das zu Intensitätsschwankungen in der Ausgangsleistung des Lasers. Aus einer Analyse dieser Veränderungen können Informationen über das Objekt, an dem der Laserstrahl reflektiert oder gestreut wurde, erhalten werden.In a particularly advantageous manner, the evaluation of the backscattered and / or reflected radiation takes place on the basis of an optical feedback interferometry. The measuring principle on which the method according to the invention is based is preferably based on the method which is also referred to as self-mixing-interference (SMI). Here, a laser beam is reflected by an object and backscattered or reflected back into the laser generating laser cavity. The reflected light then interferes with the beam that is generated in the laser cavity, ie, above all, with a corresponding standing wave in the laser cavity, which leads to changes in the optical and / or electrical properties of the laser. Typically, this leads to intensity fluctuations in the output power of the laser. From an analysis of these changes, information about the object on which the laser beam was reflected or scattered can be obtained.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Quelle für den Laserstrahl ein Oberflächenemitter eingesetzt. Ein Oberflächenemitter, der auch als VCSEL (Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser) bezeichnet wird, hat gegenüber einem Kantenemitter verschiedene Vorteile. Vor allem erfordert ein VCSEL nur sehr wenig Raum, sodass eine solche Laserstrahlerzeugungseinheit für miniaturisierte Anwendung besonders geeignet ist. Darüber hinaus ist ein VCSEL im Vergleich mit herkömmlichen Kantenemittern relativ günstig und hat nur einen geringen Energiebedarf. Im Hinblick auf das Messprinzip, das dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegt, und auch im Hinblick auf die Verwendung von VCSEL für miniaturisierte Anwendungen wird auf die Veröffentlichung von Pruijmboom et al. „VCSEL-based miniature laser-Doppler inteferometer“ (Proc. of SPIE Vol. 6908, 69080I-1-7 ) verwiesen. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a surface emitter is used as the source for the laser beam. A surface emitter, also referred to as a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), has several advantages over an edge emitter. Above all, a VCSEL requires only very little space, so that such a laser beam generation unit is particularly suitable for miniaturized use. In addition, a VCSEL is relatively cheap compared to conventional edge emitters and has a low energy requirement. With regard to the measuring principle on which the method according to the invention is based and also with regard to the use of VCSEL for miniaturized applications, reference is made to the publication of Pruijmboom et al. "VCSEL-based miniature laser Doppler integrometer" (Proc. Of SPIE Vol. 6908, 69080I-1-7 ).

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Oberflächenemittereinheit verwendet, die eine integrierte Photodiode oder gegebenenfalls mehrere Photodioden aufweist. Durch die integrierte Photodiode kann unmittelbar eine Analyse des zurückgestreuten oder reflektierten Laserlichts erfolgen, welches mit der stehenden Welle in der Laserkavität interferiert. Bei der Herstellung einer entsprechenden Oberflächenemittereinheit kann die Photodiode direkt während der Produktion der Laserdiode, die beispielsweise als Halbleiter-Bauteil produziert wird, im Zuge der Halbleiter-Prozessierung integriert werden.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a surface emitter unit is used which has an integrated photodiode or optionally a plurality of photodiodes. By the integrated photodiode can be carried out immediately an analysis of the backscattered or reflected laser light, which interferes with the standing wave in the laser cavity. In the production of a corresponding surface emitter unit, the photodiode can be integrated directly during the production of the laser diode, which is produced for example as a semiconductor component, in the course of semiconductor processing.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die Messung der erzeugte Laserstrom moduliert. Die Modulation des Laserstroms bewirkt eine Modulation des Laserstrahls, wobei vorzugsweise eine periodische Modulation des Laserstroms vorgenommen wird, wodurch die Wellenlänge (Output) des Laserstrahls periodisch verändert wird. Durch Analyse der zurückgestreuten oder reflektierten Strahlung, die mit dem erzeugten Laserstrom interferiert, kann aus den resultierenden Intensitätsschwankungen in besonders vorteilhafter Weise die optische Weglänge zwischen der Lasererzeugungseinheit bzw. der Laserdiode und dem Objekt, also der Netzhaut des Auges, bestimmt werden.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the generated laser current is modulated for the measurement. The modulation of the laser current causes a modulation of the laser beam, wherein preferably a periodic modulation of the laser current is made, whereby the wavelength (output) of the laser beam is changed periodically. By analyzing the backscattered or reflected radiation which interferes with the generated laser current, the optical path length between the laser generation unit or the laser diode and the object, ie the retina of the eye, can be determined in a particularly advantageous manner from the resulting intensity fluctuations.

Bezüglich der rechnerischen Auswertungen der Intensitätsschwankungen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren messbar sind, wird auf die bereits genannte Veröffentlichung von Pruijmboom et al. verwiesen, dort insbesondere auf die Gleichungen 3 und 5. Für die Bestimmung des optischen Weges wird dabei vorzugsweise f0 aus der Gleichung 5 bestimmt und in die Gleichung 3 eingesetzt. $f_{0} = \frac{f_{u p} + f_{d o w n}}{2}$

f_{0} = \frac{d λ}{d I} \cdot \frac{d I}{d t} \cdot \frac{d}{λ^{2}}

With regard to the mathematical evaluations of the intensity fluctuations which can be measured in the method according to the invention, reference is made to the already mentioned publication by Pruijmboom et al. In particular, equations 3 and 5 are referenced there. For the determination of the optical path, f0 is preferably determined from equation 5 and inserted into equation 3.

f_{0} = \frac{f_{u p} + f_{d O w n}}{2}

f_{0} = \frac{d λ}{d I} \cdot \frac{d I}{d t} \cdot \frac{d}{λ^{2}}

Für die Zwecke der Erfindung kann in bevorzugter Weise ein sogenannter single mode Laser mit einer longitudinalen Mode verwendet werden, der zu jedem Zeitpunkt nur eine Wellenlänge erzeugt, die über den Laserstrom angepasst werden kann.For the purposes of the invention, a so-called single-mode laser with a longitudinal mode can be used in a preferred manner, which generates only one wavelength at a time, which can be adapted via the laser current.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch eine Segmentierung des Einkopplungselements mehrere Bereiche von jeweils auf dem Auge zusammenlaufender Strahlung realisiert. In Abhängigkeit von der Augenstellung fällt mindestens einer dieser Bereiche in die Pupille des Auges. Die Segmentierung kann beispielsweise durch entsprechende Winkelstellungen von Spiegelelementen des Einkopplungselements erreicht werden, wobei die Spiegelelemente hierbei auch als holografisch optische Elemente ausgeführt sein können. Diese segmentweise Ausgestaltung des Einkopplungselements hat den besonderen Vorteil, dass damit das erfindungsgemäße Verfahren bei unterschiedlichen Augenstellungen durchgeführt werden kann, wobei immer mindestens ein Bereich der zusammenlaufenden Strahlung vorhanden ist, der in die Pupille fällt. Es kann also nicht der Fall auftreten, dass die umgelenkte Strahlung die Pupille verfehlt. Dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt zugrunde, dass das gesamte Sichtfeld des Auges in mehrere einzelne, sich gegebenenfalls überlappende Bereiche mit jeweils begrenztem Winkelbereich aufgeteilt wird. Jedem dieser Bereiche wird dann eine eigene Austrittstelle des optischen Systems (sogenannte eye box, im Folgenden Eyebox) zugeordnet, so dass für jede Augenstellung mindestens eine Eyebox mit der Pupille überlappt.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a segmentation of the coupling element realizes a plurality of regions of radiation converging on the eye in each case. Depending on the eye position, at least one of these areas falls into the pupil of the eye. The segmentation can be achieved for example by corresponding angular positions of mirror elements of the coupling element, wherein the mirror elements can also be embodied as holographic optical elements. This segmental configuration of the coupling-in element has the particular advantage that the method according to the invention can thus be carried out at different eye positions, at least one region of the converging radiation always being present, which falls into the pupil. It can not be the case that the deflected radiation misses the pupil. This embodiment of the method according to the invention is based on the fact that the entire field of vision of the eye is divided into a plurality of individual, possibly overlapping regions, each having a limited angular range. Each of these areas is then assigned its own exit point of the optical system (so-called eye box, hereinafter Eyebox), so that for each eye position at least one eyebox overlaps with the pupil.

Prinzipiell kann für die Zwecke der Erfindung jede Wellenlänge genutzt werden, die die Linse im Auge passieren kann und dann von der Netzhaut des Auges reflektiert wird. In besonders bevorzugter Weise wird die Wellenlänge des verwendeten Laserstrahls im nahen Infrarot-Bereich gewählt. Das nahe Infrarot schließt sich an den sichtbaren roten Bereich an. Es können beispielsweise Wellenlängen aus dem Bereich von etwa 700 nm bis 1400 nm verwendet werden. Infrarote Strahlung hat allgemein den Vorteil, dass es für das menschliche Auge nicht sichtbar ist und daher die Sinneswahrnehmung am Auge nicht stört. Dabei ist es nicht schädlich für das Auge und zudem existieren bereits geeignete Laserquellen, die mit Vorteil für die Zwecke der Erfindung eingesetzt werden können. Prinzipiell können für das erfindungsgemäße Verfahren auch mehrere Wellenlängen verwendet werden, die vorzugsweise spektral nicht nah beieinander liegen.In principle, for the purposes of the invention any wavelength can be used that can pass through the lens in the eye and is then reflected by the retina of the eye. In a particularly preferred manner, the wavelength of the laser beam used in the near infrared range is selected. The near infrared joins the visible red area. For example, wavelengths in the range of about 700 nm to 1400 nm can be used. Infrared radiation generally has the advantage that it is invisible to the human eye and therefore does not disturb the sensory perception of the eye. It is not harmful to the eye and, in addition, suitable laser sources already exist, which can be used to advantage for the purposes of the invention. In principle, several can also be used for the process according to the invention Wavelengths are used, which are preferably not spectrally close to each other.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor der Bestimmung der Brechkraft der Linse eine Kalibrierung der Messanordnung durchgeführt, die für die Messung eingesetzt wird. Durch eine entsprechende Kalibrierung ist eine absolute Messung der Brechkraft möglich. In anderen Ausgestaltungen kann eine relative Messung der Brechkraft vorgesehen sein.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a calibration of the measuring arrangement is carried out before the determination of the refractive power of the lens, which is used for the measurement. By an appropriate calibration, an absolute measurement of the refractive power is possible. In other embodiments, a relative measurement of the refractive power can be provided.

In besonders bevorzugter Weise wird die Messung der Brechkraft in der Hauptblickrichtung des Auges durchgeführt. In diesem Zusammenhang kann ein xy-Tiefenprofil erstellt werden, um die Hauptblickrichtung zu erkennen. Die Messung kann dann beispielsweise am Maximalpunkt des xy-Tiefenprofils, welcher eine gerade Blickrichtung in das Auge repräsentiert, erfolgen. Hintergrund für das xy-Tiefenprofil ist, dass das Auge näherungsweise eine Kugel mit der Pupille auf der einen Seite als optischem Zugang und der Netzhaut auf der anderen Seite als Projektionsschirm ist. Wenn nun aus verschiedenen Winkeln (horizontale Winkel = x; vertikale Winkel = y) in die Pupille geleuchtet wird, trifft der Strahl an verschiedenen Stellen auf die Netzhaut. Die größte Distanz wird hierbei bei einem Blickwinkel von 0° (Strahl dringt senkrecht ins Auge ein) erreicht. Aus den Messdaten erhält man also die optische Tiefe als Funktion des Winkels in zwei Dimensionen. Weiterhin ist es möglich, für die Erkennung der Hauptblickrichtung Messdaten zu verwenden, die aus einem eye-tracking stammen.In a particularly preferred manner, the measurement of the refractive power in the main viewing direction of the eye is performed. In this context, an xy depth profile can be created to identify the main sighting direction. The measurement can then take place, for example, at the maximum point of the xy depth profile, which represents a straight line of sight in the eye. The background for the xy depth profile is that the eye is approximately a ball with the pupil on one side as an optical access and the retina on the other side as a projection screen. If the pupil is illuminated from different angles (horizontal angles = x, vertical angles = y), the beam hits the retina at different points. The greatest distance is achieved at a viewing angle of 0 ° (beam penetrates vertically into the eye). From the measured data one obtains the optical depth as a function of the angle in two dimensions. Furthermore, it is possible to use for the detection of the main sight direction measurement data, which come from an eye-tracking.

Die Erfindung umfasst weiterhin eine Vorrichtung zur Bestimmung der Brechkraft einer Linse in einem Auge. Diese Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls sowie wenigstens eine Strahlablenkeinheit und wenigstens ein Einkopplungselement zur Umlenkung des Laserstrahls auf die Linse des Auges. Diese Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet, wobei bezüglich weiterer Einzelheiten zu den einzelnen Elementen der Vorrichtung auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.The invention further comprises a device for determining the refractive power of a lens in an eye. This device comprises a device for generating a laser beam and at least one beam deflection unit and at least one coupling element for deflecting the laser beam onto the lens of the eye. This device is set up in particular for carrying out the method described, reference being made to the preceding description with regard to further details of the individual elements of the device.

Bei der Strahlablenkeinheit handelt es sich beispielsweise um einen Mikrospiegel. Bei dem Einkopplungselement kann es sich beispielsweise um ein Prisma oder einen teiltransparenten Spiegel oder ein Beugungsgitter oder Ähnliches handeln.The beam deflection unit is, for example, a micromirror. The coupling element may be, for example, a prism or a partially transparent mirror or a diffraction grating or the like.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Einkopplungslement um ein holographisch-optisches Element. Unter einem holographisch-optischen Element ist ein Element zu verstehen, das den Wellencharakter des Lichtes ausnutzt. Ein holographisch-optisches Element ist dabei zum Beispiel in der Lage, bezogen auf diese Anwendung einen Laserstrahl mit einer bestimmten Wellenlänge umzulenken. Ansonsten ist das holographisch-optische Element für das menschliche Auge transparent bzw. durchlässig für andere Wellenlängen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird das holographisch-optische Element als Beschichtung beispielsweise auf einem Brillenglas ausgeführt. Dabei wird die Sicht des Anwenders auf die reale Umwelt durch das holographisch-optische Element nicht beeinträchtigt.In a particularly preferred embodiment, the coupling-in element is a holographic-optical element. Under a holographic-optical element is an element to understand that exploits the wave character of the light. For example, a holographic-optical element is able to deflect a laser beam having a specific wavelength with respect to this application. Otherwise, the holographic-optical element is transparent to the human eye or transmissive to other wavelengths. In a particularly preferred embodiment, the holographic-optical element is designed as a coating, for example on a spectacle lens. The user's view of the real environment is not affected by the holographic-optical element.

In besonders bevorzugter Weise weist das Einkopplungselement wenigstens zwei Segmente zur Erzeugung von Bereichen mit jeweils zusammenlaufender Strahlung auf. Hierdurch wird erreicht, dass auch bei unterschiedlichen Augenstellungen immer ein Bereich mit zusammenlaufender Strahlung vorhanden ist, der in die Pupille des Auges fällt. Die Bereiche von zusammenlaufender Strahlung können auch als sogenannte Eyebox bezeichnet werden. Es handelt sich gewissermaßen um die Austrittpupille des optischen Systems. Damit die umgelenkte Strahlung die Netzhaut erreichen kann, muss die Eyebox mit der eigentlichen Pupille des Auges räumlich überlappen. Damit das optische System nicht die Pupille verfehlen kann, sind in dieser bevorzugten Ausgestaltung also mehrere räumlich angeordnete Eyeboxen vorgesehen, die sich mit Vorteil auch überlappen können. Prinzipiell können die einzelnen Eyeboxen mit Hilfe von mehreren Einkopplungselementen, vorzugsweise von mehreren holographischoptischen Elementen, erzeugt werden. Besonders bevorzugt ist jedoch die beschriebene Segmentierung des Einkopplungselements, um eine besonders kleinbauende Vorrichtung realisieren zu können. Hierbei können die Eyeboxen mit einer einzigen Hologrammschicht und vorzugsweise mit einer einzigen Laserquelle in ressourcensparender Weise erzeugt werden. Bezüglich weiterer Details zu der segmentweisen Ausgestaltung des Einkopplungselements und der Realisierung von mehreren Eyeboxen wird auf die noch nicht veröffentlichte deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2016 201 567.2 verwiesen.In a particularly preferred manner, the coupling-in element has at least two segments for generating regions with respectively converging radiation. This ensures that even with different eye positions, there is always an area of converging radiation that falls into the pupil of the eye. The areas of converging radiation may also be referred to as so-called eyebox. It is, so to speak, the exit pupil of the optical system. For the deflected radiation to reach the retina, the eyebox must spatially overlap with the actual pupil of the eye. Thus, the optical system can not miss the pupil, so several spatially arranged eyeboxes are provided in this preferred embodiment, which can overlap with advantage. In principle, the individual eyeboxes can be produced with the aid of a plurality of coupling elements, preferably of a plurality of holographic-optical elements. However, particularly preferred is the described segmentation of the coupling element in order to realize a particularly small-sized device can. In this case, the eyeboxes can be produced with a single hologram layer and preferably with a single laser source in a resource-saving manner. For further details on the segmental design of the coupling element and the realization of several Eyeboxen is on the not yet published German patent application DE 10 2016 201 567.2 directed.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Vorrichtung für eine Integration in eine Brille vorgesehen. Hierbei kann die Einrichtung zur Erzeugung des Laserstrahls in einen Brillenbügel der Brille integriert sein. Die wenigstens eine Strahlablenkeinheit kann ebenfalls in einen Brillenbügel der Brille integriert sein, vorzugsweise in denselben Brillenbügel, in den auch die Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung integriert ist. Das wenigstens eine holographisch-optische Element ist vorzugsweise in ein Brillenglas der Brille integriert oder in Form einer Beschichtung aufgebracht. Je nach Ausgestaltung und Art der Brille können die Einrichtung zur Erzeugung des Laserstrahls und/oder die wenigstens eine Strahlablenkeinheit auch in ein Gehäuse der Brille integriert sein.In a particularly preferred embodiment of the device, the device is provided for integration into a pair of glasses. In this case, the device for generating the laser beam can be integrated in a temples of the spectacles. The at least one beam deflecting unit can likewise be integrated in a spectacle arm of the spectacles, preferably in the same spectacle arm into which the laser beam generating device is also integrated. The at least one holographic-optical element is preferably integrated into a spectacle lens of the spectacles or applied in the form of a coating. Depending on the design and type of glasses, the device for generating the laser beam and / or the at least a beam deflection unit also be integrated into a housing of the glasses.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass sie miniaturisierbar ist, insbesondere wenn als Laserstrahl-erzeugende Einrichtung ein Oberflächenemitter (VCSEL) verwendet wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich daher für eine Vielzahl von Verwendungen. Neben wissenschaftlichen und medizinischen Verwendungen kann die Vorrichtung mit besonderem Vorteil für eine Datenbrille bzw. in einer Datenbrille verwendet werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung für Datenbrillen verwendet werden, die visuelle Informationen in das normale Blickfeld des menschlichen Auges einblenden (AR-Brillen). Der besondere Vorteil hierbei liegt darin, dass der Fokus-Abstand der projizierten Inhalte an die aktuellen Fokussierung des Auges angepasst bzw. dass der Fokus-Abstand der projizierten Inhalte der aktuellen Akkommodation des Auges nachgeführt werden kann. Wenn also beispielsweise ein Objekt in der Ferne vom Auge fokussiert wird, kann dies mittels der erfindungsgemäßen Bestimmung der Brechkraft erkannt werden und die Projektion der virtuellen Inhalte kann entsprechend angepasst werden. Auf diese Weise wird vermieden, dass eine Umfokussierung des Auges zwischen den realen und virtuellen Inhalten vorgenommen werden muss.A particular advantage of the device according to the invention is that it can be miniaturized, in particular if a surface emitter (VCSEL) is used as the laser beam generating device. The device according to the invention is therefore suitable for a variety of uses. In addition to scientific and medical uses, the device can be used with particular advantage for a data glasses or in a data glasses. For example, the device can be used for data glasses that fade visual information into the normal field of view of the human eye (AR glasses). The particular advantage here is that the focus distance of the projected contents can be adapted to the current focus of the eye or that the focus distance of the projected contents of the current accommodation of the eye can be tracked. If, for example, an object is focused in the distance by the eye, this can be detected by means of the inventive determination of the refractive power and the projection of the virtual contents can be adapted accordingly. In this way it is avoided that a refocusing of the eye between the real and virtual content must be made.

Auch bei Datenbrillen, die auf einer direkten Laser-Projektion der Inhalte auf der Netzhaut basieren, ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr vorteilhaft. Herkömmlicherweise wird selbst bei dem Einsatz eines eye-tracking nur die Blickrichtung des Benutzers erkannt, aber nicht die Blickweite bzw. der Fokus des Auges. Wenn erfindungsgemäß die Brechkraft des Auges und damit der Fokussierungszustand erfasst wird, kann das vom Benutzer betrachtete Objekt eindeutig identifiziert werden, sodass mit dieser Information die angezeigten virtuellen Inhalte an die betrachteten realen Objekte angepasst werden können.Even with data glasses, which are based on a direct laser projection of the contents on the retina, the use of the device according to the invention is very advantageous. Conventionally, even when using an eye-tracking only the line of sight of the user is recognized, but not the line of sight or the focus of the eye. If, according to the invention, the refractive power of the eye and thus the focusing state are detected, the object viewed by the user can be uniquely identified, so that with this information the displayed virtual contents can be adapted to the considered real objects.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, das zur Durchführung der beschriebenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, um mit diesem Computerprogramm eine Bestimmung der Brechkraft einer Linse im Auge durchführen zu können. Weiterhin umfasst die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein solches Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein elektronisches Steuergerät, das zur Durchführung der Schritte des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Ein solches elektronisches Steuergerät kann beispielsweise als Mikrocontroller in eine erfindungsgemäße Vorrichtung integriert sein.The invention further comprises a computer program which is set up to carry out the described steps of the method according to the invention in order to be able to carry out a determination of the refractive power of a lens in the eye with this computer program. Furthermore, the invention comprises a machine-readable storage medium, on which such a computer program is stored, as well as an electronic control unit, which is set up to carry out the steps of the described method. Such an electronic control unit can be integrated, for example, as a microcontroller in a device according to the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawings. In this case, the individual features can be implemented individually or in combination with each other.

In den Zeichnungen zeigen:

1 schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Brechkraft einer Linse in einem Auge;
2 Blockschaltbild eines elektrischen Systems zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der Brechkraft einer Linse in einem Auge und
3 schematische Darstellung des Strahlengangs bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mehreren Eyeboxen.

In the drawings show:

1 schematic structure of a device according to the invention for determining the refractive power of a lens in an eye;
2 Block diagram of an electrical system for carrying out the method for determining the refractive power of a lens in an eye and
3 schematic representation of the beam path in the device according to the invention with several eyeboxes.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

In 1 ist in schematischer Weise eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt, die in eine Brille 10 integriert ist. Weiterhin ist schematisch ein Auge 100 mit Augapfel 101 und Linse 102, die sich unterhalb der hier nicht näher dargestellten Hornhaut und der Pupille mit der umgebenden Iris befindet, angedeutet. Die Brille 10 umfasst zwei Brillenbügel 11, wobei hier nur der rechte Brillenbügel in Aufsicht gezeigt ist, und zwei Brillengläser 12. Der Augapfel 101 hat etwa einen Durchmesser von 24 mm. Der Abstand zwischen dem Auge 100 und dem Brillenglas 12 kann beispielsweise etwa 16 mm betragen. Die Elemente der eigentlichen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der Brechkraft der Linse 102 umfassen eine Einrichtung 13 zur Erzeugung eines Laserstrahls 16, eine Strahlablenkeinheit 14 und ein Einkopplungselement 15. Die Einrichtung 13 zur Erzeugung des Laserstrahls ist vorzugsweise eine self-mixing VCSEL-Laserdiode mit einer integrierten Photodiode (hier nicht näher dargestellt). Der hiervon erzeugte Laserstrahl 16 wird über die Strahlablenkeinheit 14 umgelenkt. Die Strahlablenkeinheit 14 ist vorzugsweise ein Mikrospiegel oder Ähnliches. Der Laserstrahl 16 hat beispielsweise eine Wellenlänge im für das menschliche Auge nicht sichtbaren Infrarotbereich. In anderen Ausgestaltungen kann sichtbares Licht verwendet werden, wie es auch für eine Bildprojektion eingesetzt werden kann. In dieser Ausgestaltung mit sichtbarem Licht kann die Brechkraftmessung mit der Projektion von virtuellen Inhalten kombiniert werden. Der umgelenkte Laserstrahl 16 wird dann auf das Einkopplungslelement 15, das in das Brillenglas 12 integriert ist oder beispielsweise in Form einer Beschichtung auf das Brillenglas 12 aufgebracht ist, geworfen. Das Einkopplungselement 15 lenkt den Laserstrahl 16 derart um, dass er von jedem Auftreffpunkt auf dem Einkopplungslement 16 durch die Pupille bzw. die Augenlinse 102 verläuft und längs durch das Auge bis zur Netzhaut im hinteren Bereich des Augapfels 101 gelangt.In 1 is shown schematically a device according to the invention, in a pair of glasses 10 is integrated. Furthermore, schematically is an eye 100 with eyeball 101 and lens 102 , which is below the not shown cornea and the pupil with the surrounding iris, indicated. The glasses 10 includes two temples 11 , where only the right temple is shown in plan view, and two lenses 12 , The eyeball 101 has a diameter of about 24 mm. The distance between the eye 100 and the spectacle lens 12 may be for example about 16 mm. The elements of the actual device for carrying out the method for determining the refractive power of the lens 102 include a device 13 for generating a laser beam 16 , a beam deflecting unit 14 and a coupling element 15 , The device 13 for generating the laser beam is preferably a self-mixing VCSEL laser diode with an integrated photodiode (not shown here). The laser beam generated thereby 16 is via the beam deflection unit 14 diverted. The beam deflection unit 14 is preferably a micromirror or the like. The laser beam 16 has, for example, a wavelength in the invisible to the human eye infrared range. In other embodiments, visible light may be used, as may be used for image projection. In this embodiment with visible light, the refractive power measurement can be combined with the projection of virtual contents. The deflected laser beam 16 is then on the Einkopplungslelement 15 in the spectacle lens 12 is integrated or, for example, in the form of a coating on the spectacle lens 12 is upset, thrown. The coupling element 15 directs the laser beam 16 such that it comes from every point of impact on the launching element 16 through the pupil or the eye lens 102 extends and longitudinally through the eye to the retina in the back of the eyeball 101 arrives.

Das Einkopplungselement 15 ist vorzugsweise als holographisch-optisches Element ausgestaltet, das z. B. als Photopolymerschicht, in welches ein Beugungsgitter einbelichtet wurde, auf der Innenseite des Brillenglases 12 aufgebracht wurde. Unabhängig von ihrer geometrischen Form lassen sich holographisch-optische Elemente derart auslegen, dass sie für bestimmte Wellenlängen eine komplexe optische Funktion, z. B. die einer spiegelnden Freiformfläche erfüllen. Für andere Wellenlängen kann ein solches holographisch-optisches Element beispielsweise transparent und ohne optische Funktion sein. Hierdurch wird erreicht, dass durch dieses Einkopplungselement nur ausgewählte Laserstrahl-Wellenlängen umgelenkt und in das Auge 100 eingekoppelt werden. Im Allgemeinen ist das Einkopplungselement 15 für Wellenlängen im für das menschliche Auge sichtbaren Bereich transparent, sodass hierdurch nicht die reale Sicht für den Benutzer eingeschränkt wird. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung im Zusammenhang mit einer Datenbrille verwendet wird, sollte das Einkopplungselement 15 zweckmäßigerweise für die bildgebenden Laserwellenlängen nicht transparent sein, damit die bildgebenden Wellenlängen in das Auge umgelenkt werden können.The coupling element 15 is preferably designed as a holographic-optical element, the z. B. as a photopolymer layer in which a diffraction grating was imprinted on the inside of the lens 12 was applied. Regardless of their geometric shape, holographic-optical elements can be designed in such a way that, for certain wavelengths, they have a complex optical function, e.g. B. meet a reflective freeform surface. For other wavelengths, such a holographic-optical element may for example be transparent and without optical function. This ensures that deflected by this coupling element only selected laser beam wavelengths and into the eye 100 be coupled. In general, the coupling element 15 transparent to wavelengths in the visible to the human eye area, so that it does not limit the real sight to the user. When the device according to the invention is used in connection with data glasses, the coupling element should 15 expediently not be transparent to the imaging laser wavelengths, so that the imaging wavelengths can be deflected into the eye.

Auf der Basis der optischen Feedback-Interferometrie kann durch den von der Netzhaut reflektierten Laserstrahl die Strahlung auf dem gleichen Weg wieder zurück zu der Laserstrahl-Erzeugungseinheit 13 gelenkt werden. Dies führt zu Intensitätsschwankungen in der Ausgangsleistung des Lasers. Diese Intensitätsschwankungen werden beispielsweise mittels einer Photodiode, die in die LaserErzeugungseinheit 13 integriert ist, erfasst und ausgewertet, sodass hieraus ein Rückschluss auf die optische Weglänge zwischen der Laserdiode in der Einrichtung 13 und der Netzhaut des Augapfels 101 bestimmt werden kann. Da sich diese optische Weglänge mit der Verformung der Augenlinse 102 ändert, kann aus dieser Messung auf die Brechkraft der Linse 102 und damit auf die Fokusentfernung und/oder den Akkommodationszustand des Auges geschlossen werden. Dies kann entweder als absolute Messung nach einer Kalibrierung oder als relative Messung erfolgen.On the basis of the optical feedback interferometry, the radiation reflected by the retina allows the radiation to travel back to the laser beam generating unit in the same way 13 be steered. This leads to intensity fluctuations in the output power of the laser. These intensity fluctuations are detected and evaluated, for example, by means of a photodiode, which is integrated in the laser generation unit 13, and thus a conclusion on the optical path length between the laser diode in the device 13 and the retina of the eyeball 101 can be determined. Because this optical path length with the deformation of the eye lens 102 Changes from this measurement to the refractive power of the lens 102 and thus on the focus distance and / or the accommodation state of the eye are closed. This can be done either as an absolute measurement after a calibration or as a relative measurement.

Diese Information kann allgemein zur Messung der aktuellen Akkommodation oder zur Messung der Akkommodationsfähigkeit des Auges eingesetzt werden. In anderen Anwendungen kann diese Vorrichtung und die damit erfassbaren Informationen im Zusammenhang mit Datenbrillen, beispielsweise für AR-Datenbrillen eingesetzt werden, um den Fokus der projizierten Informationen dem aktuellen Fokus des Auges nachzuführen. In anderen Anwendungen können bei Datenbrillen, in denen die virtuellen Inhalte direkt auf die Netzhaut projiziert werden, diese Informationen über die Akkommodation bzw. die Fokussierung des Auges genutzt werden, um in Abhängigkeit von den daraus ableitbaren fokussierten Objekten des Benutzers eine Auswahl der einzublendenden Informationen zu treffen. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann das Verfahren mit einem eye-tracking kombiniert werden.This information can generally be used to measure the current accommodation or to measure the accommodation capability of the eye. In other applications, this device and the information that can be acquired in connection with data glasses, for example for AR data glasses, can be used to track the focus of the projected information to the current focus of the eye. In other applications, in data glasses in which the virtual contents are projected directly onto the retina, this information about the accommodation or the focusing of the eye can be used to select a selection of the information to be displayed, depending on the user's derived focussed objects to meet. In particular, in this embodiment, the method can be combined with an eye-tracking.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass diese Vorrichtung keine sichtbaren optischen Elemente im Blickfeld des Nutzers erfordert. Die besonders geringe Baugröße wird hierbei durch eine Kombination der entsprechenden Optiken, insbesondere der Strahlablenkeinheit 14 im Brillenbügel 11 und des Einkopplungselements 15 im oder am Brillenglas 12 und der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 13, vorzugsweise einem self-mixing VCSEL erreicht. Hierbei ist der self-mixing VCSEL gleichzeitig Lichtquelle und Detektor. Alternativ zu einem Brillenbügel kann beispielsweise auch ein Brillenrahmen oder ein Gehäuse vorgesehen sein, in die diese Elemente integriert werden können. Je nach dem Anwendungszweck und den aktuellen Bedürfnissen des Nutzers können die Brillengläser für eine Sehstärkenkorrektur eingerichtet sein oder Brillengläser ohne Sehstärkenkorrektur sein.A particular advantage of the device according to the invention is that this device requires no visible optical elements in the field of vision of the user. The particularly small size is in this case by a combination of the corresponding optics, in particular the beam deflection unit 14 in the temple 11 and the coupling element 15 in or on the lens 12 and the laser beam generating device 13 , preferably a self-mixing VCSEL achieved. Here, the self-mixing VCSEL is simultaneously light source and detector. As an alternative to a temple, for example, a spectacle frame or a housing may be provided, in which these elements can be integrated. Depending on the purpose of the application and the current needs of the user, the lenses may be adapted for vision correction or glasses without vision correction.

Die eigentliche Messung bzw. das Verfahren zur Bestimmung der Brechkraft kann beispielsweise so durchgeführt werden, dass für jede Winkelstellung (je horizontaler und vertikaler Winkel) der Strahlablenkeinheit 14 die sogenannte optische Weglänge über die Einrichtung 13, also insbesondere über den VCSEL, gemessen und in einem Zwischenspeicher gespeichert wird. Weiterhin wird die Hauptblickrichtung aus dem so erhaltenen winkelabhängigen Weglängenprofil ermittelt, wobei für diesen Schritt eine Berücksichtigung von Daten aus einem eye-tracking möglich ist. Die Daten aus dem winkelabhängigen Weglängenprofil und gegebenenfalls die eye-tracking-Daten können fusioniert werden. Anschließend wird die Tiefe am Maximalpunkt des winkelabhängigen Weglängenprofils, also bei gerader Blickrichtung in das Auge, bestimmt und in einem Zwischenspeicher gespeichert. Auf der Basis der Zwischenspeicherergebnisse kann beispielsweise durch einen Kalman-Filter oder einen gleitenden Mittelwertsfilter die geschätzte Fokustiefe aktualisiert werden.The actual measurement or the method for determining the refractive power can be carried out, for example, such that for each angular position (per horizontal and vertical angle) of the beam deflection unit 14 the so-called optical path length over the device 13 , ie in particular via the VCSEL, measured and stored in a buffer. Furthermore, the main viewing direction is determined from the angle-dependent path length profile obtained in this way, it being possible to take account of data from eye tracking for this step. The data from the angle-dependent path length profile and optionally the eye-tracking data can be fused. Subsequently, the depth at the maximum point of the angle-dependent path length profile, that is to say in the case of a straight line of sight into the eye, is determined and stored in an intermediate store. Based on the cache results, for example, the estimated depth of focus may be updated by a Kalman filter or a moving average filter.

2 zeigt ein Blockschaltbild des elektrischen Systems, das für das erfindungsgemäße Verfahren zugrunde gelegt werden kann. Hierbei ist die Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 130, insbesondere eine self-mixing VCSEL mit integrierter Photodiode zur Tiefenmessung, mit einem analogen Frontend 131 zur Ansteuerung der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 130 verschaltet. Auch die Strahlablenkeinheit 140, z. B. ein Mikrospiegel, ist mit einem analogen Frontend 141 verschaltet. Zur Ansteuerung und zur Datenaufzeichnung der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 130 und zur Steuerung der Stahlablenkeinheit 140 ist ein Controller 200 vorgesehen. Zur Stromversorgung des Systems ist eine Batterie 210 mit dem Controller 200 verbunden. Weiterhin ist eine Schnittstelle 220 vorgesehen, über die der Controller 200 beispielsweise mit der übrigen Datenbrille oder einer externen Einheit verknüpft wird. 2 shows a block diagram of the electrical system, which can be used for the inventive method. Here, the laser beam generating device 130 , in particular a self-mixing VCSEL with integrated photodiode for depth measurement, with an analog frontend 131 for driving the laser beam generating device 130 connected. Also the beam deflection unit 140 , z. B. a micromirror, is interconnected with an analog frontend 141. For driving and for data recording of the laser beam generating device 130 and for controlling the steel deflector unit 140 is a controller 200 intended. To power the system is a battery 210 with the controller 200 connected. Furthermore, an interface 220 provided over which the controller 200 For example, with the other data glasses or an external unit is linked.

Aus 3 geht der Strahlengang einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hervor, bei der mehrere Eyeboxen 161, 162, 163 erzeugt werden. Vergleichbar mit der Vorrichtung in 1 umfasst die hier gezeigte Vorrichtung eine Strahlerzeugungseinrichtung 13 und eine Strahlablenkeinheit 14. Von der Strahlablenkeinheit 14 wird das von der Strahlerzeugungseinrichtung 13 erzeugte Laserstrahlbündel 16 gewissermaßen aufgefächert und trifft auf das Einkopplungselement 150, dass auf einem Brillenglas 12 aufgebracht ist. Das Einkopplungselement 150 ist in mehrere Segmente untergliedert, wobei hier beispielhaft drei Segmente 151, 152, 153 gezeigt sind. Die Strahlen, die auf die einzelnen Segmente 151, 152, 153 auftreffen, werden in Form der sogenannten Eyeboxen 161, 162, 163 jeweils gebündelt und zusammengefasst. Diese drei Eyeboxen 161, 162, 163 stellen drei separate Austrittsstellen des optischen Systems dar, die räumlich voneinander getrennt sind, sich aber durchaus überlappen können. Die Umlenkung der Laserstrahlen kann hierbei in analoger Weise erfolgen, wie es in der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldungsschrift DE 10 2016 201 567.2 beschrieben ist. Je nach Augenstellung trifft eine oder gegebenenfalls mehrere der Eyeboxen 161, 162, 163 auf die Pupille des Auges 100. Hier sind beispielhafte Pupillenpositionen 103, 104 gezeigt, wobei der Strahlendurchtritt bei der Pupillenposition 104 weiter dargestellt ist. Bei einem senkrechten Einfall (I) ist die Weglänge größer als bei einem nicht senkrechten Einfall (II) oder bei einem Verfehlen der Pupille (III). Daher wird aus dem winkelabhängigen Weglängenprofil der größte Wert als Hauptblickrichtung angesehen. Prinzipiell kann auch ein anderer, wohldefinierter Wert, z. B. (II) genutzt werden. Die Winkelstellung des Spiegels bzw. des Einkopplungselements 150 verändert die Länge des Lichtweges außerhalb des Auges. Dies kann aufgrund der an sich bekannten Geometrie kompensiert werden. Bei dem Vergleich der Fälle, dass die Pupille getroffen wurde oder nicht, ergibt sich ein Weglängenunterschied von ca. 2 x Augendurchmesser. Dieser Unterschied ist sehr deutlich und tritt schlagartig beim Verfehlen der Pupille auf, sodass der Fall des Verfehlens der Pupille sofort erkannt und heraus gerechnet werden kann. Bei der Berechnung können weiterhin die unterschiedlichen Winkelstellungen, die jeweils die Pupille treffen, berücksichtigt werden. Hierbei entsteht durch die Geometrie ein winkelabhängiges Weglängenprofil. Aus diesem kann dann ein wohldefinierter geometrische Weg, z. B. eine senkrechter Strahleneinfall, identifiziert werden. Dieser ist dann spezifisch für das Auge des Nutzers und kann, wenn eine absolute Messung gewünscht ist, kalibriert werden. Die Bestimmung der optischen Weglänge basiert darauf, dass Änderungen des optischen Weges festgestellt werden können, die durch Änderungen bei der Brechkraft der Augenlinse 102 auftreten. Dies ist der Anteil der Messung, der Informationen über den Akkommodationszustand des Auges 100 enthält und der erfindungsgemäß ausgewertet wird.Out 3 shows the beam path of a device according to the invention, in which several Eyeboxen 161 . 162 . 163 be generated. Comparable with the device in 1 For example, the device shown here includes a beam generating device 13 and a beam deflecting unit 14 , From the beam deflection unit 14 becomes that of the beam generator 13 generated laser beam 16 fanned out to some extent and meets the coupling element 150 that on a spectacle lens 12 is applied. The coupling-in element 150 is subdivided into a plurality of segments, three segments 151, 152, 153 being shown here by way of example. The rays on the individual segments 151 , 152, 153, are in the form of the so-called eyeboxes 161 . 162 . 163 each bundled and summarized. These three eyeboxes 161 . 162 . 163 represent three separate exit points of the optical system, which are spatially separated, but may well overlap. The deflection of the laser beams can be done in an analogous manner, as in the not yet published German patent application DE 10 2016 201 567.2 is described. Depending on the eye position, one or more of the eyeboxes may hit 161 . 162 . 163 on the pupil of the eye 100 , Here are example pupil positions 103 . 104 shown, wherein the beam passage at the pupil position 104 is shown further. In the case of a vertical incidence (I), the path length is greater than in the case of a non-perpendicular incidence (II) or if the pupil (III) fails. Therefore, from the angle-dependent path length profile, the largest value is regarded as the main view direction. In principle, another, well-defined value, for. B. (II) can be used. The angular position of the mirror or the coupling element 150 changes the length of the light path outside the eye. This can be compensated on the basis of the geometry known per se. When comparing the cases that the pupil was hit or not, there is a path length difference of about 2 x eye diameter. This difference is very clear and occurs abruptly in the absence of the pupil, so that the case of missing the pupil can be immediately recognized and calculated out. In the calculation, the different angular positions that each meet the pupil can continue to be considered. This results in the geometry of an angle-dependent path length profile. From this then a well-defined geometric path, z. As a vertical incidence of radiation can be identified. This is then specific to the user's eye and can be calibrated if an absolute measurement is desired. The determination of the optical path length is based on the fact that changes of the optical path can be determined by changes in the refractive power of the eye lens 102 occur. This is the proportion of the measurement, the information about the state of accommodation of the eye 100 contains and which is evaluated according to the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102016201567 [0019, 0033]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Pruijmboom et al. "VCSEL-based miniature laser Doppler integrometer" (Proc. Of SPIE Vol. 6908, 69080I-1-7 [0007]

Claims

Method for determining the refractive power of a lens (102) in an eye (100), characterized in that a laser beam (16) is transmitted to the lens (102) of at least one beam deflecting unit (14) and via at least one coupling element (15; 150) Eye (100) is redirected and on the basis of an evaluation of the backscattered and / or reflected radiation, an optical path length is determined and it is concluded that the refractive power of the lens (102).

Method according to Claim 1 , characterized in that the evaluation of the backscattered and / or reflected radiation is effected by an optical feedback interferometry.

Method according to Claim 1 or Claim 2 , characterized in that from the refractive power of the lens (102) on the Akkommodationszustand and / or on the focusing state of the lens (102) is closed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beam (16) is generated by a surface emitter with at least one integrated photodiode.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beam (16) is modulated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of regions (161, 162, 163) of respectively converging radiation on the eye (100) are realized by segmenting the coupling element (150), at least one of which depending on the eye position into the pupil (104) of the eye (100).

Device for determining the refractive power of a lens (102) in an eye (100), comprising means (13) for generating a laser beam (16) and at least one beam deflecting unit (14) and at least one coupling element (15; 150) for deflecting the laser beam on the lens (102) of the eye (100).

Device after Claim 7 , characterized in that the device is arranged for carrying out a method according to one of claims 1 to 6.

Device after Claim 7 or Claim 8 , characterized in that the coupling element (15; 150) is a holographic-optical element.

Device according to one of Claims 7 to 9 , characterized in that the coupling element (15; 150) has at least two segments for the production of regions (161, 162, 163) each with converging radiation.

Device after Claim 10 , characterized in that the device is provided for integration into a pair of spectacles (10), wherein the device (13) for generating a laser beam (16) is integrated in a temples (11) or a housing of the spectacles (10) and / or wherein the at least one beam deflecting unit (14) is integrated in a temple (11) or a housing of the spectacles (10) and / or wherein the at least one coupling element (15; 150) is integrated into a spectacle lens (12) of the spectacles (10) or on a spectacle lens (12) of the glasses (10) is applied.

Use of a device according to one of Claims 7 to 11 in a data glasses.

Computer program that is adapted to the steps of a method according to one of Claims 1 to 6 perform.

Machine-readable storage medium on which a computer program is based Claim 13 is stored.

Electronic control apparatus arranged to perform the steps of a method according to any one of Claims 1 to 6 perform.