DE2422491C2

DE2422491C2 - Refractometer for the automatic determination of the refractive power error of an eye

Info

Publication number: DE2422491C2
Application number: DE19742422491
Authority: DE
Inventors: James W. Rochester N.Y. Horwitz; Charles R. Fairport N.Y. Munnerlyn; Bruce R. Penfield N.Y. Robinson
Original assignee: Tropel Inc
Current assignee: Tropel Inc
Priority date: 1973-05-09
Filing date: 1974-05-09
Publication date: 1984-09-27
Also published as: JPS5015388A; JPS542519B2; DE2422491A1; FR2228461A1; FR2228461B1; GB1456061A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Refraktometer zur selbsttätigen Bestimmung des Brechkraftfehlers eines ίο Auges durch Messung der Brennpunktlage eines vom Auge reflektierten Meßbildes, mit einem die Brennpunktlagc in einer Abbildungsebene abtastenden Sensor, der ein Einstellsignal für das Abbildungssystem des ■Refraktometers liefertThe invention relates to a refractometer for automatic determination of the refractive power error of a ίο eye by measuring the focal point position of a Eye-reflected measurement image, with a sensor scanning the focal position in an image plane, which supplies a setting signal for the imaging system of the ■ refractometer

Bei einem bekannten Refraktometer dieser Art erfolgt die Einstellung des Abbildungssystems mittels eines im Strahlengang liegenden, mehrere Linsensysteme unterschiedlicher Brennweite aufweisenden Trägers, der durch das von dem Sensor gelieferte Einstellsignal so lange verstellt wird, bis die Brennpunktlage in der Abbildungsebene ein Maximum erreicht hat Die Brennweite des im Strahlengang liegenden Linsensystems gibt dann Auskunft über den Brechkraftfehler des untersuchten Auges. Da mit dieser Anordnung lediglich die Brcchkraft im zentralen Meridian des Auges feststellbar ist, weist das Refraktometer einen weiteren achsenparallelcn Strahlengang auf, um zur Feststellung des Astigmatismus Testbilder einspiegeln zu können, deren Schärfe oder Unscharfe ebenfalls in der Abbildungsebejo nc feststellbar ist; vgk US-PS 35 24 702.In a known refractometer of this type, the imaging system is adjusted by means of a carrier lying in the beam path and having several lens systems of different focal lengths, which is adjusted by the setting signal supplied by the sensor until the focal position is in the The imaging plane has reached a maximum. The focal length of the lens system lying in the beam path is then information about the refractive power error of the examined eye. Since with this arrangement only the If the breaking force can be determined in the central meridian of the eye, the refractometer has a further axis parallel Beam path on in order to be able to reflect test images to determine the astigmatism, their Sharpness or blurring also in the image bejo nc can be determined; vgk US-PS 35 24 702.

Abgesehen von dem hohen apparativen Aufwand ist der Meßbereich infolge der beschränkten Möglichkeit der Unterbringung von Linsensystemen und Testbildern relativ gering, auch läßt die Genauigkeit Wünsche offen, insbesondere aber erfordert die Durchführung und die Auswertung der Messungen zusätzliche manuelle Einslcllarbeit. Der Zeitaufwand für eine Messung ist daher relativ hoch. Auch bleiben Fehleinsteilungen des untersuchten Auges unberücksichtigt.Apart from the high expenditure on equipment, the measuring range is due to the limited possibilities the accommodation of lens systems and test images is relatively low, the accuracy also leaves something to be desired, in particular, however, the implementation and evaluation of the measurements require additional manual work. The time required for a measurement is therefore relatively high. There also remain misalignments of the investigated Disregarded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Refraktomcler derart weiterzubilden, daß das selbsttätige Messen der Brcchkraft eines Auges in unterschiedlichen Meridianen bei größerem Bedienungskomfort in kürzerer Zeit als bisher durchführbar ist, bei gleichzeitiger Erhöhung der Meßgenauigkeit.The invention is based on the object of developing such a refractometer in such a way that the automatic measurement of the breaking force of an eye in different meridians with greater ease of use can be carried out in a shorter time than before, while at the same time increasing the measurement accuracy.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Abbildungssystem eine von einem Schrittmotor längs der optischen Achse verschiebbare Fokussicrlinsp enthält, daß ein weiterer Motor zur Drehung w des Meßbildes um die optische Achse vorgesehen ist, daß die Motoren von einem Digitalrechner gesteuert sind, derart, daß die Bestimmung der Brechkraft in mehreren vorbestimmten Meridiansteliungen erfolgt, und daß der Digitalrechner die ermittelten Meßwerte speichert, eine zu den Meßwerten passende Sinuswelle berechnet und hieraus den gesuchten Brechkraftfehler ermittelt. This object is achieved according to the invention in that the imaging system is one of a stepping motor Focus crlinsp which can be displaced along the optical axis contains that a further motor is provided for rotating the measurement image w around the optical axis, that the motors are controlled by a digital computer, so that the determination of the refractive power in several predetermined meridian positions takes place, and that the digital computer stores the measured values, a sine wave that matches the measured values is calculated and the refractive power error sought is determined from this.

Bei einer besonderen Ausführungsart der Erfindung wird über das einen Strahlenteiler und eine Zerhackerw) scheibe er/.cuglc Meßbild nach Reflexion durch das zu untersuchende Auge und nach Durchgang durch einen /weilen Strahlenteiler über eine Maske von einem Detektor erfaßt, dem ein Verstärker-Netzwerk sowie ein Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet sind, dessen t>^r> Ausgang mit dem Digital Rechner verbunden ist.In a special embodiment of the invention, a beam splitter and a chopper disk are used to acquire the measurement image after reflection by the eye to be examined and after passing through a beam splitter via a mask by a detector, which is connected to an amplifier network and an analog-digital converter are connected downstream, the t> ^r > output of which is connected to the digital computer.

Bei weiteren Ausführungsarten der Erfindung ist über den Digilal-Rcchncr eine erneute Messung auslösbar, sobald wahrend einer Untersuchung der ermittelteIn other embodiments of the invention, a new measurement can be triggered via the Digilal calculator, as soon as the determined during an investigation

Meßwert eine Meridianstellung die vorgegebenen Grenzwerte Obcrschreilel, und werden zur !"cstsicllung der Grcnzwertüberschrcitungen die quadratischen Mittelwerte der Abweichungen der Meßwerte von der .Sinuswelle berechnet, wobei über den Digital-Rechner Brechkraftmessungen der einzelnen Mcridianstellungen nur in vorstimmbaren Brennpunktlage-Bereichcn durchführbar sind.Measured value a meridian position the specified Limit values, and are used for! "Cstsicllung If the limit value is exceeded, the root mean square values of the deviations of the measured values from the sine wave calculated, with refractive power measurements of the individual mcridian positions via the digital computer can only be carried out in presettable focal position areas.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Einrichtung zur Unterbrechung des Funktionsablaufs für die Zeitdauer eines während einer Untersuchung erfolgenden Lidschlags vorgesehen, die zur Erzeugung des vom Auge reflektierten Meßbildes in ein analoges Signal dienende Schaltstufen, einen nichtlinearen Ausgangsverstärker, einen Lidschlag-Dctektor zur Ermittlung von Anfangs- und Änderungsgeschwindigkeit eines durch Bewegen des Augenlids verursachten Signals sowie ein Verzögerungsglied zur Verzögerung des das Meßbild verkörpernden analogen Signals aufweist, und daß über einen mit dem Ausgang des Lidschlag-Detektors verbundenen Zeitgeber ein Lidschlag-Iniervall-Impuls erzeugt wird, der als Austast-impuls für den über das Verzögerungsglied mit dem Analogsignal gespeisten Digital-Rechner dient.In a further embodiment of the invention is a device for interrupting the functional sequence for the duration of a blink of the eye taking place during an examination is provided, which is necessary for the generation of the the measurement image reflected by the eye into an analog signal serving switching stages, a non-linear output amplifier, a blink detector to determine the start and rate of change of a signal caused by moving the eyelid as well as a delay element to delay the das Has analog signal embodying the measurement image, and that via one with the output of the blink detector connected timer a blink interval pulse is generated as a blanking pulse for the over the delay element with the analog signal fed digital computer is used.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Refraktometers können unter Benutzung eines einzigen Strahlengangs Brechkraftfehlermessungen nicht nur in der optischen Achse des Auges, sondern in beliebigen Meridianen in sehr kurzer Zeit und mit hoher Genauigkeit selbsttätig durchgeführt werden. Durch die längs der optischen Achse verschiebbar angeordnete Fokussierlinse wird der Meßbereich erheblich vergrößert. Infolge des Einsatzes eines Digital-Rechners kann aus einer Vielzahl von Messungen innerhalb beliebiger Meridiane das jeweils bestmögliche Meßergebnis ermittelt und angezeigt oder ausgedruckt werden. Hierzu wird für die ermittelten Meßergebnisse jeweils eine passende Sinuswelle berechnet und erst hieraus der tatsächliche Brechkraftfahler ermittelt. Überschreiten dabei die Meßdaten vorgegebene Grenzwerte, so werden diese Messungen wiederholt, um Fehlmessungen auszuschließen. Werden diese Grenzwerte wesentlich überschritten, so erfolgt ein Ausdruck auch dieser Werte, um anzuzeigen, daß möglicherweise krankhafte Veränderungen des Auges vorliegen. Eine weitere Verbesserung der Messung ergibt sich durch die Anordnung des Lidschlag-Detektors, da hierdurch Meßfehler infolge von Lidschlägen des Auges während der Messungen vermieden werden. Schließlich wird die Meßgcnauigkcii auch durch die Anwendung der digitalen Signalverarbeitung verbessert, da hierdurch die einer analogen Signalverarbeitung eigentümlichen Fehler entfallen.The inventive design of the refractometer allows using a single Beam path refractive power error measurements not only in the optical axis of the eye, but in any Meridians in a very short time and with high accuracy be carried out automatically. Due to the focusing lens, which can be displaced along the optical axis the measuring range is increased considerably. As a result of the use of a digital computer, a A large number of measurements within any meridians determine the best possible measurement result and can be displayed or printed out. For this purpose, a suitable one is used for the determined measurement results Calculated sine wave and only from this the actual refractive power factor is determined. Exceed the Measurement data given limit values, these measurements are repeated in order to rule out incorrect measurements. If these limit values are significantly exceeded, these values are also printed out to indicate that there may be pathological changes in the eye. Another improvement the measurement results from the arrangement of the blinking detector, since this results in measurement errors due to Blinking of the eye during the measurements should be avoided. Finally, the measurement accuracy also improved through the use of digital signal processing, since this improves analog signal processing peculiar errors are eliminated.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispicls beschrieben. Es zeigtThe invention is described below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing. It shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Refraktometers gemäß der Erfindung mit seinem optischen System, das erfindungsgemäß von einem Digital-Rechner gesteuert ist;F i g. 1 a schematic representation of a refractometer according to the invention with its optical system, which is controlled according to the invention by a digital computer;

Fig.2 ein Blockschaltbild der das Refraktometer nach Fig. 1 steuernden Signalverarbeilungsanorclnung; undFIG. 2 shows a block diagram of the signal processing arrangement controlling the refractometer according to FIG. 1; and

Fig.3 ein Blockschaltbild eines Lidschlag-Üctckiors als Teil des Refraktometers gemäß Fig. 1.3 shows a block diagram of a blinking Üctckior as part of the refractometer according to FIG. 1.

Ein in F i g. 1 lediglich schemalisch dargestelltes Refraktometer weist ein optisches System 10 auf, das geeignet ist, Licht in das zu untersuchende Auge 25 zu projizieren und das durch die Netzhaut des Auges reflektierte Licht so zu erfassen, <l:iß es möglich ist, ein nutzbares Signal zu erzeugen.One shown in FIG. 1 refractometer, shown only schematically, has an optical system 10 that is suitable is to project light into the eye 25 to be examined and that is reflected by the retina of the eye To capture light in such a way that it is possible to a generate usable signal.

Das optische System 10 ermöglicht die Lage des Brennpunkts und die Orientierung des Lichtmuslers zu variieren, so daß das Ausgang.ssignal eine Funktion der Lage des Brennpunkts für das reflektierte Lichtmuster bei verschiedenen Orientierungen ist.The optical system 10 enables the position of the focal point and the orientation of the light muslin vary so that the output signal is a function of the Is the location of the focal point for the reflected light pattern at different orientations.

Hierzu ist gemäß Fig. 1 eine Lichtquelle 11 vorgesehen, die Infrarotes Licht auf einen polarisierendenFor this purpose, a light source 11 is provided according to FIG. 1, the infrared light on a polarizing one

ίο Strahlenteiler 12 fallen läßt, der einen Teil des Lichts polarisiert, welcher durch eine Kondensorlinse 13 und einen Zerhacker 14 auf einen zweiten polarisierend wirkenden Sirahlenleiter 15 fällt. Der Zerhacker 14 hat die Form einer Trommel, er weisi in gleichmäßigen Umfangsabständen verteilte Schlitze 16 auf, und er wird durch einen Motor 18 angetrieben und um den Strahlengang 17 als Achse gedreht. Somit unteneilt der Zerhakker das ihm zugeführte Licht in ein Muster aus sich bewegenden Balken, die durch gleichmäßige Abstände getrennt sind, wobei diese Abstände vorzugsweise gleich der Breite der Balken sind. Da·;, durch die sich bewegenden Balken gebildete Muster durchläuft eine Kollimatorlinsc 19, eine axial verstellbare Fokussierlinse 20 und ein Okular 21, zu dem ein Viertelwellenlängenplätlchen 22 gehört. Jenseits des Okulars fällt das Licht durd> die Hornhaut 23 des zu untersuchenden Auges 25 auf die Netzhaut 24, von der es längs des Strahlengangs 17 in Richtung auf den polarisierenden Strahlenteiler 15 zurückgeworfen wird. Das Viertelwellenlängenplättchen 22 dient dazu, das reflektierte polarisierte Licht so zu orientieren, daß es sich in gerader Richtung durch den polarisierenden Strahlenteiler 15 hindurch längs des Strahlengangs 26 fortpflanzt.ίο The beam splitter 12 drops that part of the light polarized, which through a condenser lens 13 and a chopper 14 falls on a second polarizing Sirahlenleiter 15. The chopper 14 has the In the shape of a drum, it is white in regular circumferential distances distributed slots 16, and it is driven by a motor 18 and around the beam path 17 rotated as an axis. Thus the hackler rushes down the light supplied to it in a pattern of moving bars that are evenly spaced are separated, these distances preferably being equal to the width of the bars. Da ·;, through which The pattern formed by the moving bar passes through a collimator lens 19, an axially adjustable focusing lens 20 and an eyepiece 21 to which a quarter-wave plate 22 heard. Beyond the eyepiece, the light falls through> the cornea 23 of the eye 25 to be examined on the retina 24, of which it is along the Beam path 17 is reflected back in the direction of the polarizing beam splitter 15. The quarter wave plate 22 serves to orient the reflected polarized light so that it is straighter Direction through the polarizing beam splitter 15 along the beam path 26 propagates.

In den Strahlengang 26 ist eine Maske 27 eingeschallet, die ein Balkenmuster aufweist, das dem durch den Zerhacker 14 erzeugten Barkenmuster entspricht; die durch das reflektierte Licht gebildeten, sich bewegenden Balken bewegen sich über die Maske 27 hinweg. Erscheinen die reflektierten Lichtbalken in scharfer Linstellung, bewirken sie eine maximale Signalmodulation bei de·· durch den Zerhacker 14 bestimmten Frequenz, und wenn sich die Bildschärfe der reflektierten Lichtbalkcn verringert, verringert sich auch die Modulation des Signals.A mask 27 is insonified into the beam path 26, which has a bar pattern corresponding to the bar pattern generated by the chopper 14; the Moving bars formed by the reflected light move across the mask 27. If the reflected light bars appear in a sharp position, they cause a maximum signal modulation at the frequency determined by the chopper 14, and if the image sharpness of the reflected light bars is reduced, so is the modulation of the Signal.

Eine Fokussierlinse28läßt das Licht jenseits der Maske 27 auf einen Detektor 29 fallen, vorzugsweise eine Pholoelekironenvervielfachcrröhre. Das elektronische Ausgangssignal des Detektors 29 wird verarbeitet bzw. aufbereitet und dann einem Digitalrechner 30 zugeführt.A focusing lens 28 lets the light past the mask 27 fall onto a detector 29, preferably a pholoelekiron multiplier tube. The electronic one The output signal of the detector 29 is processed or conditioned and then fed to a digital computer 30.

V) der die Bewegung der Fokussierlinse 20 über einen Motor 31 steuert, welcher vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildet ist. Diejenige S'.cllung. in welche die Fokussierlinse 20 gebracht werden muß. um das Bild der reflekt.crten Lichtbalken so scharf wie möglich einzustellen, zeigt den BrcchkraftfchlcrdcsAugcs25an V) which controls the movement of the focusing lens 20 via a motor 31, which is preferably designed as a stepping motor. That s'.cllung. into which the focusing lens 20 must be brought. In order to focus the image of the reflected light bar as sharply as possible, the breaking force area is displayed

Damit das Lichtbalkenmuster gegenüber dem Auge 25 in der gewünschten Weise orieniiert werden kann, sind gemäß Fig. I verschiedene Teile der Anordnung um den Strahlengang 17 drehbar, und diese Drehbewe-So that the light bar pattern can be oriented in the desired way with respect to the eye 25, are according to FIG. I different parts of the arrangement rotatable about the beam path 17, and this rotary movement

bo gung wird durch einen Motor 32 hervorgerufen, der durch den Digitalrechner 30 gesteuert wird. Gemäß Fig. 1 ermöglicht es der Motor 32, das Okular 21, die Lichtquelle 11. den Strahlenteiler 12. die Kondensorlinse 13, den Strahlenteiler 15 und die Maske 27 zu drehen.bo supply is caused by a motor 32, the is controlled by the digital computer 30. According to Fig. 1, the motor 32 allows the eyepiece 21, the Light source 11. the beam splitter 12. the condenser lens 13, the beam splitter 15 and the mask 27 to rotate.

hj Durch Ändern der Wir.ftclslell'jng der genannten Teile gegenüber dem Strahlengang 17 ist es möglich, die Orientierung des Lichtbalkcnmusters gegenüber dem Auge 25 zu ändern und so den Brechkraftfehler deshj By changing the Wir.ftclslell'jng of the named parts with respect to the beam path 17, it is possible to change the orientation of the Lichtbalkcnmusters with respect to the Eye 25 to change and so the refractive error of the

Auges 25 auf verschiedenen Meridianen /u messen.Measure eye 25 on different meridians / u.

Der Digitalrechner 30 betätigt dann den Stcucriiiotor 32 und den Fokussierlinscn-VcrstcllmotorSI derart,daß das Auge 25 entsprechend einer vorbestimmten Anzahl von Schritten untersucht wird, um die Berechnung des Brechkraftfehlers des Auges zu ermöglichen. Beispielsweise kann der Fokussicrlinscn-Steucrmoior 31 schrittweise betätigt werden, so daß er seinen gesamten verfügbaren Bewegungsbcrcich bei jeder gewählten Meridianstellung des Balkenmustcrs unter den steuernden Einfluß des Steuermotors 32 durchläuft; hierbei wird der Brechkraftwert jeweils bei jeder .Stellung für die optimale Lage des Brennpunkts ausgewählt und durch den Digitalrechner30 gespeichert.The digital computer 30 then operates the Stcucriiiotor 32 and the focusing lens actuator SI such that the eye 25 is examined according to a predetermined number of steps in order to perform the calculation of the To allow refractive error of the eye. For example, the focus lens control module 31 can be incremental operated so that it has its entire available range of motion in each selected meridian position of the bar pattern under the controlling influence of the control motor 32; here will the refractive power value in each case for the optimal position of the focal point is selected and stored by the digital computer 30.

Der Digitalrechner 30 paßt dann den gewählten Ergebnissignalen eine Sinuswellc an. die den Brechikraflwert bei der optimalen Rrcnnpunktlagc für jeden Meridian icpiiiseniieri. und er berechnet den Brcchkraitfchler aus der Sinuswellc. Um zu gewährleisten, daß man ein genaues Ergebnis erhält, wird der Digitalrcchnci veranlaßt, die Abweichung der gewählten Ergebnissignale von der Sinuswellc zu prüfen, bevor der Brechkraftfehler berechnet wird: wenn die Abweichung zu groß ist. zeigt dann das Ausgangssignu! des Digitalrechners an. daß die Untersuchung nicht einwandfrei abgelaufen ist. Ist die Abweichung hinreichend klein, druckt der Digitalrechner den Brcchkraftfehlcr in einer standardisierten Form aus.The digital computer 30 then matches the selected result signals a sinus wave. which is the vomiting force value at the optimal center point position for each meridian icpiiiseniieri. and he calculates the breakage rate from the sinus wave c. In order to ensure that an accurate result is obtained, the digital rcnci causes the deviation of the selected result signals from the Sinuswellc to be checked before the refractive power error is calculated: if the deviation is too is great. then shows the initial signu! of the digital computer. that the investigation did not proceed properly is. If the deviation is sufficiently small, the digital computer prints the breaking force error in a standardized format Shape.

Der Digitalrechner 30 ist so programmiert, daß er die optimale Brennpunktlage jeweils in dem am wahrscheinlichsten in Frage kommenden Bereich von Stellungen der Fokussierlinse 20 für jeden gewählten Meridian des Auges sucht, um die Dauer der Untersuchung zu verkürzen und die Anzahl der anfallenden Informationen zu verringern. Zu diesem Zweck werden Brechkrsftwerte benutzt, bsi denen sich vorher eine optimale Brennpunktlage ergeben hat. um die am wahrscheinlichsten in Frage kommenden Bereiche vorherzusagen, in denen in späteren Fällen die optimale Brennpunkilage zu finden ist; daher ist es möglich, die Lage des Brennpunkts nur innerhalb dieser wahrscheinlich in Frage kommenden Bereiche zu variieren. Da beim Erreichen der optimalen Lage des Brennpunkts im Ausgangssignal eine Spitze erscheint, besteht dann, wenn auf beiden Seiten einer solchen Spitze entsprechende Signale vorhanden sind. Gewähr dafür, daß die optimale Brcnnpunktlage für den betreffenden Meridian ermittelt worden ist. Der Digitalrechner 30 wählt die Brechkraftwerte aus. bei denen sich diese optimale Brcnnpunktlagc ergibt, und nur diese Werte werden einer Sinuswellc angepaßt anstatt der Werte, die der optimalen Brcnnpunktlage entsprechen, die sich über den ganzen Bereich von 180° erstrecken, innerhalb dessen das Auge abgetastet wird, jeweils für durch Abstände von je 5° getrennte Meridiane. Die Anzahl der zu untersuchenden Meridiane richtet sich nach der gewünschten Genauigkeit: eine größere Zahl von Informationen führt im allgemeinen zu einer höheren Genauigkeit, jedoch benötigt man dann mehr Zeit für die Untersuchung. Eine optimale Lösung besteht darin, eine möglichst große Anzahl von Informationen innerhalb von etwas weniger als einer halben Minute /u erfassen und zu verarbeiten, damit das Auge des Patienten nicht während einer langen Zeii in seinem unlcrsuchungsfahigcn Zustand gehalten zu werden braucht.The digital computer 30 is programmed in such a way that it finds the optimum focal position in each case in the most likely possible range of positions of the focusing lens 20 for each selected meridian of the eye seeks to shorten the duration of the examination and the amount of information accumulated to reduce. For this purpose, refractive power values are used used, bsi which previously had an optimal Has revealed focal point. to predict the most likely areas in question, in where the optimal focal point can be found in later cases; therefore it is possible to change the position of the focal point to vary only within these likely eligible areas. Since when reaching the optimal position of the focal point in the output signal appears when a peak exists if on both There are corresponding signals on the side of such a peak. Guarantee that the optimal focus point position has been determined for the meridian in question. The digital computer 30 selects the power values the end. at which this optimum focus position results, and only these values become a sine wave adjusted instead of the values that correspond to the optimal focus which extend over the entire range of 180 ° within which the eye is scanned, in each case for meridians separated by distances of 5 °. The number of to be examined Meridians are based on the desired accuracy: a larger amount of information leads in the generally to a higher accuracy, but then one needs more time for the investigation. One optimal solution is to have the largest possible amount of information within a little less than half a minute / u to record and process so that the patient's eye does not last for a long time Time kept in its unquestionable condition needs to become.

Die optimale Brennpunktlagc ergibt sich bei jedem untersuchten Meridian als nachweisbare Spitze bei dem Ausgangssignal, und zwar ohne Rücksicht auf etwaige Änderungen der Amplitude. Die Diopterstellung, welche die Fokussierlinse 20 einnimmt, wenn in d<:m Signal die Spitze auftritt, zeigt genau den Brechkraftwert an dem gerade untersuchten Meridian an, und dieser MeB-wert wird durch Amplitudcnfchlcr beim Ausgangssignal nicht geändert oder beeinflußt. Nachdem man eine ausreichende Anzahl von Brechkraftwerten ermittelt hat, wobei vorzugsweise etwa sechs Werte im Bereich der großen Amplituden der in Frage kommenden Sinuswel-The optimal focal position results from each investigated meridian as a detectable peak in the Output signal regardless of any changes in amplitude. The diopter position, which the focusing lens 20 assumes when in d <: m signal the peak occurs, shows exactly the refractive power value at the meridian just examined, and this measurement value is not changed or influenced by the amplitude change in the output signal. After getting a sufficient Has determined the number of refractive power values, preferably about six values in the range of large amplitudes of the sine waves in question

Hi Ic gewählt werden, ist es möglich, den ermittelten Meßwerten eine Sinuswellc anzupassen und hieraus den Brcchkraftfehler zu berechnen, ohne daß diese Rechnung durch irgendwelche Fehler beeinflußt wird, die auf Ungcnauigkcitcn des optischen Systems zurückzuführen sind.Hi Ic is selected, it is possible to use the determined measured values to adapt a sine wave and to calculate the breaking force error from this, without this calculation is influenced by any errors attributable to inaccuracies in the optical system are.

Die Untersuchung des Auges muß durchgeführt werden, während sich das Auge im entspannten Zustand befindet und im nichtakkomniodierten Zustand auf einen unendlich weit entfernten Gegenstand blickt; gele-The examination of the eye must be carried out while the eye is in the relaxed state and in the non-accomodated state on one gazes at an infinitely distant object; gel-

?<> genilich stellt jedoch ein Patient das zu untersuchende Auge während der Untersuchung aus irgendwelchen Gründen auf einen naheliegenden Brennpunkt ein. Dies führt zu Fehlern bei den Ausgangsinformationen und zu Schwierigkeiten beim Messen. Hierzu ist das optische System 10 so ausgebildet, daß es das zu untersuchende Auge veranlaßt, sich auf den Fernpunkt einzustellen. Wtttin jedoch während eines Teils der Untersuchung eine Akkommodation auf einen näherliegenden Brennpunkt eintritt, liegen die bei diesem Akkommoda-? <>, however, a patient genilich provides what is to be examined During the examination, keep your eye on a nearby focal point for whatever reason. This leads to errors in the output information and difficulties in measuring. This is for this optical system 10 designed so that it causes the eye to be examined to focus on the far point. Wtttin, however, during part of the investigation an accommodation occurs at a closer focal point, the

jo lionszustand gesammelten Informationen außerhalb der zu den übrigen Informationen passenden Sinuskurve. In diesem Fall überschreitet die Abweichung der resultierenden Informationen von der Sinuskurve einen Standardwert, der so gewählt ist. daß die gewünschte Ge-jo lion state collected information outside of the sine curve that matches the rest of the information. In this case, the deviation exceeds the resulting Information from the sinusoid a standard value that is chosen. that the desired

r> nauigkeil gewährleistet ist, und der Digitalrechner zeigt an. dnß eine erneute Untersuchung erforderlich ist. oder er kann auf andere Weise erkennen lassen, daß beim Überschreiten dieser Grenzwerte die Untersuchung nicht einwandfrei abgelaufen ist. Hierzu kann der Digitalrechncr so programmiert sein, daß er die abweichenden Informationen bei einem weiteren Versuch nachmißt, um Informationen zu gewinnen, die zu einer Sinuskurvc passen, so daß sich der Brechkraftfehler berechnen läßt.r> precision wedge is guaranteed, and the digital computer displays. that a re-examination is required. or he can indicate in another way that the investigation if these limit values are exceeded did not run properly. The digital computer can do this be programmed in such a way that it measures the deviating information on a further attempt, to obtain information that fits a sine curve so that the power error can be calculated leaves.

Auch eine Bewegung des Auges oder eine falsche Anordnung des Auges gegenüber der Vorrichtung kann dazu führen, daß die Ergebnisse der Untersuchung unbrauchbar werden, doch kann der Digitalrechner 30 das Auftreten auch einer solchen Störung nachweisen indem er eine ähnliche Prüfung bezüglich der Abweichung der Informationen von der Sinuswelle durehföhrt Danach können diese Fehler bei einer erneuten Untersuchung berichtigt werden.
Das Ermitteln der Abweichung der ausgewählten Meßwerte von der Sinuswelle besteht darin, daß die quadratische Mittelwerte der Abweichungen der Meßergebnissc berechnet werden. Überschreitet der quadratische Mittelwert der Abweichung einen vorbestimmten Wert, der im Hinblick auf die gewünschte Ge-Movement of the eye or incorrect positioning of the eye in relation to the device can also render the results of the examination unusable, but the digital computer 30 can also detect the occurrence of such a malfunction by performing a similar test for the deviation of the information from the device Sine wave performed Afterwards, these errors can be corrected during a renewed examination.
The determination of the deviation of the selected measured values from the sine wave consists in calculating the root mean square values of the deviations in the measurement results. If the root mean square value of the deviation exceeds a predetermined value which, with regard to the desired

bo nauigkeit bei der Berechnung des Brechkraftfehlers festgelegt worden ist, liefert der Digitalrechner einen Ausdruck, der besagt, daß die Untersuchung nicht einwandfrei abgelaufen ist. und es wird außerdem der tatsächliche quadratische Mittelwert der Abweichung aisbo accuracy when calculating the refractive error has been determined, the digital computer provides a printout stating that the examination is not correct has expired. and it also becomes the actual root mean square value of the deviation ais

tA Anzeichen dafür ausgedruckt, daß bei der Untersuchung das Ziel nur wenig verfehlt wurde, oder daß ein grober Fehler aufgetreten ist. Im ersteren Fall wird zwcckmäßigerwcisc eine erneute Untersuchung durch- tA indications printed out that the examination missed the target only a little or that a gross error occurred. In the former case, a new examination is expedient.

geführt, während es im letzteren l-'all nötig isi. naehziiprüfen, ob sich das Auge in einem Zustund befindet, bei dem sich eine solche Untersuchung nicht durchführen läßt.led, while in the latter it is necessary. check, whether the eye is in a state in which such an examination cannot be carried out leaves.

Während ein Auge untersucht wird, führt das Augen- ί lid häufig einen Lidschhig aus. und hierdurch können die Meßinformationen verfälscht werden. Um die Wirkung von Li^ichlägen auszuschalten, sind besondere Vorkehrungen getroffen, diese sind im folgenden anhand der Fig. 2 und 3 erläutert. inWhile one eye is being examined, the eye ί performs eyelid eyelids often. and this allows the Measurement information is falsified. Special precautions must be taken to eliminate the effects of liqi ^ ies taken, these are explained below with reference to FIGS. in

Gemäß F i g. 2 wird das Ausgangssignai des Detektors 29 einem Vorverstärker 33 zugeführt, der kapazitiv mit einem weiteren Verstärker 34 gekoppelt ist. Wird der Zerhacker 14 nach F i g. I so angetrieben, daß er den Lichtstrahl in ein Balkenmuster unterteilt, bei dem eine r> Frequenz von vorzugsweise etwa 500 H/. vorhanden ist. enthält das Signal an der Verstärkerstufe eine ¹JOO Hz-Komponente mit auf einen Dopplereffekt zurückzuführenden Seitenbändern, wenn das Lichtmuster gedreht oder der Brennpunkt verstellt wird, ferner eine 60 Hz-Komponente sowie eine von der Umgcbungsbeleuehtung herrührende Gleichspannungskomponcnte. Dieses Signal wird gemäß Fig.2 einem Bandfilter 35 zugeführt, das vorzugsweise für 500 ± 50 Hz durchlässig ist. damit sämtliche nutzbaren Signalbändcr ausgewählt werden. Das Ausgangssignal 35 des Bandfilters wird in einem Demodulator 36 gleichgerichtet, um ein analoges Gleichspannungs-Ausgangssignal zu erzeugen, das einem nichtlinearen Verstärker 37 zum Regeln der Verstärkung zugeführt wird. inAccording to FIG. 2, the output signal of the detector 29 is fed to a preamplifier 33, which is capacitively coupled to a further amplifier 34. If the chopper 14 is shown in FIG. I driven so that it divides the light beam into a bar pattern in which r> frequency of preferably about 500 H /. is available. the signal at the amplifier stage contains a ¹ JOO Hz component with sidebands due to a Doppler effect when the light pattern is rotated or the focus is adjusted, furthermore a 60 Hz component and a direct voltage component resulting from the ambient lighting. According to FIG. 2, this signal is fed to a band filter 35 which is preferably permeable to 500 ± 50 Hz. so that all usable signal bands are selected. The output signal 35 of the band filter is rectified in a demodulator 36 in order to generate an analog DC voltage output signal which is fed to a non-linear amplifier 37 for regulating the gain. in

Das. dem Verstärker 37 entnommene analoge Signal wird einer Verzögerungsschaltung 38 zugeführt, die dazu dient, das Ausgangssignal so zu verzögern, daß es dem Eingangssignal um einige Millisekunden nacheilt, und das Ausgangssignal der Verzögerungsschallung 38 r> wird einem Analog-Digital-Wandler 39 zugeführt, von dem aus das Ergebnissigna! zu dorn Digitalrechner 30 gelangt. Der schließlich durch den Digitalrechner 30 berechnete Brechkraftfehler wird durch einen Drucker 40 ausgedruckt 41)That. the analog signal taken from the amplifier 37 is fed to a delay circuit 38, which for this purpose serves to delay the output signal so that it lags the input signal by a few milliseconds, and the output signal of the delay sound 38 r> is fed to an analog-to-digital converter 39 from from the result signa! to thorn digital computer 30 got. The refractive power error finally calculated by the digital computer 30 is printed by a printer 40 printed out 41)

Wie F i g. 2 zeigt, ist ein Lidschlagdetcktor 41 an den Verstärker 37 angeschlossen und mit dem Digitalrechner 30 unter Umgehung der Verzögerungsschaltung 38 und des Umsetzers 39 verbunden. Tritt in dem analogen Signal 43 ein Lidschlagsignal 43' auf, triggcrt der Lid- 4¹S schlagdetektor 41 einen Lidschlagzcitgcber 42. clami¹. dem Digitalrechner 30 sofort am Beginn eines Lidschlags ein Signal zugeführt wird, um den Digitalrechner zu veranlassen, die Messungen um eine vorbestimmte Zeitspanne zu verzögern, die etwas langer ist als die so zu erwartende Dauer des Lidschlags und die vorzugsweise etwa 400 ms beträgt Während dieser Verzögerung um 400 ms, nach der der Lidschlag beendet wird, hält der Digitalrechner 30 die Bewegung der Fokussicrlinse 20 an, und die digitalen Meßinformationen, die während des Lidschlags entstehen und den Digitalrechner 30 einige Millisekunden nach dem Beginn des Lidschlags erreichen, bleiben unberücksichtigt Hierauf wird die Bearbeitung der Meßinfcrmation fortgesetzt, bis erneut ein Lidschlag auftritt; somit werden alle wäh- w) rend eines Lidschlags erscheinenden Meßinformationen praktisch unberücksichtigt gelassen.Like F i g. 2 shows, a blink detector 41 is connected to the amplifier 37 and connected to the digital computer 30 bypassing the delay circuit 38 and the converter 39. Occurs in the analog signal 43, a Lidschlagsignal 43 ', the eyelid triggcrt 4 ¹ S beat detector 41 a Lidschlagzcitgcber 42. clami. ¹ the digital computer 30 is fed a signal immediately at the beginning of a blink to cause the digital computer to delay the measurements by a predetermined period of time which is slightly longer than the expected blinking duration and which is preferably about 400 ms during this delay around 400 ms, after which the blinking of the eye is ended, the digital computer 30 stops the movement of the focus lens 20, and the digital measurement information that is generated during the blinking of the eye and reaches the digital computer 30 a few milliseconds after the blinking of the eye is not taken into account Processing of the measurement information continued until the blink of an eye occurs again; thus, all measurement information appearing during the blink of an eye is practically disregarded.

Nunmehr sei anhand der F i g. 3 die Wirkungsweise des Lidschlagdetektors 41 bezüglich eines analogen Signals 43, das ein Lidschlagsignal 43' enthäii, erläutert, en Dieses Signal wird einer Differenzierungsschaltung 44 zugeführt, die auf die Änderungsgeschwindigkeit des eintreffenden Signals anspricht, um am Beginn eines l.idschlags einen NadclimpiiK 45 und am linde des betreffenden l.idschlags einen weiteren Nadclimpuls 46 zu erzeugen, Line Diode 47 laßt nur den ersten Nadclimpuls 45 durch, der den Beginn eines Lidschlags repräsentiert, und ein erneut triggerbarer Detektor 48 erzeugt einen Ausgangsimpiils 49 immer dann, wenn die Amplitude lies NadelimpulH's 45 ausreicht, um den Beginn eines Lidschlags anzuzeigen. Der Ausgangsinipuls 49 trigger! den Zeitgeber 42, damit ein Lidschlagintervall· Impuls 50 von vorbestimmter Dauer erzeugt wird, der z. B. eine Lange von 400 ms hat und der zu erwartenden Länge eines l.idschlags entspricht. Der Lidschlagintervall-Impuls 50 wird sofort dem Digitalrechner 30 zugeführt, der dann die Auswertung der Meßinformationen in der beschriebenen Weise während des Vorhandenseins eines Lidsehlagintervall-Impulses unterbricht. Die Verzögerungsschallung 38 nach Fig.2 gewahrleistet, daß der Lidschlaginicrvall-lmpulsSOden Digitalrechner 30 erreicht, bevor die dem Analog-Digital-Wandler 39 entnommenen Informationen durch einen Lidschlag verfälscht werden. Der Digitalrechner 30 ignoriert dann die dem Analog-Digital-Wandler 39 entnommenen Informationen bis zur Beendigung des Lidsehlagintervall-Impulses 50. woraufhin er die Verarbeitung der Meßinformationen fortsetzt.Now, based on FIG. 3 the mode of operation of the blinking detector 41 with respect to an analog signal 43, which contains a blink signal 43 ', explains This signal is fed to a differentiating circuit 44 based on the rate of change of the incoming signal responds to a NadclimpiiK 45 at the beginning of a l.idschlags and on the linde of the concerned On the 1st stroke to generate a further needle pulse 46, line diode 47 only lets the first needle pulse 45, which represents the beginning of a blink, and a retriggerable detector 48 is generated an output pulse 49 whenever the amplitude read NadelimpulH's 45 is sufficient to start a blink of an eye. The output pulse 49 trigger! the timer 42 so that a blink interval Pulse 50 is generated of a predetermined duration, the z. B. has a length of 400 ms and the expected Length of an eyebrow. The blink interval pulse 50 is immediately fed to the digital computer 30, which then evaluates the measurement information in the manner described while it is present interrupted by an eyelid-lying interval pulse. the Delay sound 38 according to Figure 2 ensured, that the blink of an eye mini-interval pulse SO the digital computer 30 reached before the analog-to-digital converter 39 removed information can be falsified by blinking an eye. The digital computer 30 then ignores the information taken from the analog-to-digital converter 39 until the end of the Lidsehlag interval pulse 50. whereupon it continues processing the measurement information.

Hierzu 3 Blau ZeichnungenFor this purpose 3 blue drawings

Claims

Patent claims:

1. Refractometer for automatic determination the refractive error of an eye by measuring the focal position of one reflected from the eye Measurement image, with a sensor that scans the focal point position in an imaging plane and that generates a setting signal for the imaging system of the refractometer, characterized in that the imaging system is one of a stepper motor (31) along the optical axis displaceable focusing lens (20) contains that a further motor (32) for rotating the measurement image about the optical axis is provided that the motors (31,32) of a digital computer (30) are controlled such that the determination of the refractive power takes place in several predetermined meridians, and that the Digital computer (30) stores the determined measured values, a sine wave matching the measured values calculated and from this the sought-after refractive index is determined.

2. Refractometer according to claim 1, characterized in that the via a beam splitter (12) and a chopper disk (14) generated measurement image after reflection by the eye to be catered for (25) and after passing through a second beam splitter (IS) via a mask (27) from a detector (29) is detected, to which an amplifier network (33 to 37) and an analog-to-digital converter (39) are connected downstream, the output of which is connected to the digital computer (30)

3. A refractometer according nspruch 1 or 2, characterized in that via the D "| a new measurement can be triggered ital-computer (30) as soon as a meridian position exceeds the predetermined limits during a study of the measured value determined.

4. Refractometer according to claim 3, characterized in that to determine if the limit value has been exceeded the root mean square values of the deviations of the measured values from the sine wave are calculated.

5. Refractometer according to one of claims I to

4, characterized in that via the digital computer (30) Breehkruftmcssiingcn of the individual Meridian positions only in presettable focal areas are feasible.

6. Refractometer according to one of claims I to

5, characterized in that a device for interrupting the functional sequence for the duration a blinking during an examination is provided to generate the measurement image reflected by the eye into an analog signal serving switching stages (33 to 36), one non-linear output amplifier (37). a blink detector (41) for determining the start and Rate of change of a signal caused by moving the eyelid and a Has a delay element (38) for delaying the analog signal embodying the measurement image, and that via a timer (42) connected to the output of the blinking detector, a blinking interval pulse (31) is erzetigl, which acts as an Austasi impulse for the delay element (38) is used with the digital computer (30) fed with the analog signal.

7. Refractometer according to one of claims 1 to

6, characterized in that the digital calculator (30) a printer (40) is connected for printing out the measurement results.