DE2449910C2

DE2449910C2 - Automatisches Augenrefraktometer

Info

Publication number: DE2449910C2
Application number: DE2449910A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Machida Tokyo Iizuka
Original assignee: Hoya Lens Corp
Current assignee: Hoya Lens Corp
Priority date: 1973-11-26
Filing date: 1974-10-21
Publication date: 1982-03-25
Also published as: AU7485074A; US4021102A; IT1025879B; CA1006022A; NL7413647A; FR2252077A1; GB1464729A; NL155725B; AU474137B2; FR2252077B1; JPS5313113B2; JPS5084092A; DE2449910A1

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Augenrefraktometer, bestehend aus einer Lichtquelle zur Erzeugung eines Meßlichtstrahls, aus einem optischen Meßsystem mit einem ersten Linsensystem, das den Meßlichtstrahl auf eine Testmarke projiziert und das Bild der Testmarke auf die Netzhaut fokussiert, und mit einem zweiten Linsensystem, das die von der Hornhaut und von der Netzhaut reflektierten Strahlen über einen halbdurchlässigen Spiegel sammelt, aus wenigstens einer photoelektrischen Einrichtung und aus einer elektrischen Steuer- und Auswerteschaltung, die mit einem Mechanismus zum Abgleichen der Linsensysteme zusammenwirkt.

Ein solches automatisches Augenrefraktometer entspricht einem älteren Vorschlag gemäß der DE-OS 22 62 886. Bei diesem vorgeschlagenen selbsttätig registrierenden Refraktometer gelangt eine einzige Lichtquelle für einen Meßlichtstrahl zur Anwendung. Dieses Refraktometer enthält auch ein optisches Meßsystem mit einem Linsensystem, das den Meßlichtstrahl auf eine Gitterstruktur projiziert und das Bild der Gitterstruktur auf die Netzhaut fokussiert, ferner ein zweites Linsensystem, das die von der Hornhaut und von der Netzhaut reflektierten Strahlen über einen halbdurchlässigen Spiegel sammelt. Ferner ist auch ein Photoelement vorhanden, welches eine elektrische Steuer- und Auswerteschailtung ansteuert, die mit einem Mechanismus zum Abgleichen des Linsensystems zusammenarbeitet. Das wesentliche dieses vorgeschlagenen Refraktometers besteht darin, daß eine der Testmarken bzw. Gitter und das aus oder von ihr entworfene Bild durch optische Mittel gegeneinander im Sinne periodischer Veränderung des Lichtstromes bewegbar sind.

Aus der DE-OS 15 72 863 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung und Messung von Refraktionsanomalien des menschlichen Auges mit Hilfe von monochromatischem, kohärentem Licht bekannt, die

jedoch nicht automatisch zu arbeiten vermag. Gemäß diesem bekannten Verfahren wird ein relativ zu dem zu prüfenden Auge bewegtes Interferenzfeld erzeugt und der von -dem Interferenzfeld erzeugte Bewegungseindruck zum kontinuierlichen Abgleich eines zum Betrachten des Interferenzfeldes verwendeten optischen Systems benutzt Die Vorrichtung zur Durchführung dieser bekannten Verfahren enthält ebenfalls nur eine einzige Quelle für monochromatisches, kohärentes Licht

Schließlieh ist aus der US-PS 36 02 580 ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine gleichzeitige Refraktionsbestimmung beider Augen eines Patienten bekannt, wobei jedoch auch diese bekannte Vorrichtung nicht für einen automatischen Betrieb ausgelegt ist, so daß eine absolut sichere fehlerfreie Refraktionsbestimmung, wie dies bei einem automatischen Betrieb der Fall ist nicht möglich ist Es werden zwar bei dieser bekannten Vorrichtung zwei Lichtstrahlen symmetrisch parallel zur optischen Achse erzeugt, doch dient hierzu eine einzige Lichtquelle, so daß zwei Lichtstrahlen nicht abwechselnd erzeugt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Augenrefraktometer der eingangs definierten Art insbesondere derart zu verbessern, daß eine Untersuchung eines zu untersuchenden Auges mit sehr großer Genauigkeit vorgenommen werden kann und Einflüsse, wie die Bewegung der Augenachse oder ein Blinzeln des Auges keinen Einfluß auf die Genauigkeit des Meßergebnisses haben.

Ausgehend von dem automatischen Augenrefraktometer der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichtquelle aus einem Paar Infrarotlicht aussendender Dioden besteht, die abwechselnd erregt werden, daß das optische Meßsystem ein V-förmiges Koinzidenzprisma enthält auf dessen Ausgangsseite auf beiden Seiten des Scheitels unter Verringerung des Abstandes der Lichtstrahlen ein reelles Bild der Lichtquellen abgebildet wird, daß die photoelektrische Einrichtung aus einem Paar Photoelemente besteht, die die durch das zweite Linsensystem gesammelten Strahlen über ein V-förmiges Aufspaltprisma empfangen, welches die gesammelten Strahlen in zwei Teile aufteilt, und daß die Auswerteschaltung beide Ausgangssignale der Photoelemente für die Einstellung des Mechanismus verwertet.

Bei dem Augenrefraktometer nach der Erfindung werden somit Meßfehler vollständig mit Hilfe eines Korrekturmechanismus ausgeschaltet, auch wenn die Untersuchungsperson während der Messung die Augenachse bewegt oder blinzelt, so daß stets genaue Ergebnisse erhalten werden. Da außerdem ein unsichtbarer Infrarotstrahl als Meßstrahl verwendet wird, tritt keine Reizung des Auges bzw. unangenehme Blendwirkung auf.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 5.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt.

Fig. 1 schematisch das gesamte optische System eines Augenrefraktometers mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 im Längsschnitt einen bilddrehenden Reflexionsspiegel,

Fig. 3 eine Seitenansicht piner Vorrichtung mit drei bilddrehenden Reflexionsspiegeln,

Fig.4 schematisch das Prinzip einer Beobachtung mit zwei Augen und

F i g. 5 schematisch eine elektrische Steuerschaltung, die einen Rechner enthält

ϊ Das automatische Augen-Reiraktometer in dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht aus einer Lichtquelle, einem optischen Meßsystem, bilddrehenden Reflexionsspiegeln, einer automatischen Strahlachsenkorrektureinrichtung, einem Mechanismus zum Abgleichen des Linsensystems und einer automatischen elektrischen Steuerschaltung.

Die F i g. 1 zeigt den gesamten Aufbau des optischen Systems. Die Lichtquelle enthält Infrarotstrahlen emittierende Dioden /A und JD₂, die symmetrisch oberhalb und unterhalb der Meßachse angeordnet sind. Die Strahlen werden durch Linsen Ln und Ln gesammelt, und nach dem Durchtritt durch diese Linsen werden die Strahlen mit einem Abstand ÄS von 1 mm auf beiden Seiten des Scheitels der Ausgangsseite eines V-förmigen Koinzidenzprismas DP\ fokussiert Die Bilder Si, S₂ der Lichtquelle sind reelle Bilder in symmetrischer Lage auf beiden Seiten des Scheitels des Prismas. In F i g. 1 sind zwei strahlenemittierende Dioden zur bequemeren Darstellung oberhalb und unterhalb der Achse dargestellt tatsächlich befinden sich diese jedoch in einer Ebene senkrecht zu der Zeichenebene.

Die strahlenemittierenden Dioden emittieren eine Strahlung von 0,9 μηι Wellenlänge (unsichtbares Infra-

j(i rot), werden abwechselnd mit Hilfe eines in Fig. 5 gezeigten Umschaltkreises mit 1000Hz flackernd moduliert, wobei eine Strahlungsleistung von 250 mW verwendet wird. Die. Dioden senden als Lichtquelle Lichtwellen in der Richtung der Strahlachse aus. Die

υ von der Lichtquelle ausgehenden divergierenden Strahlen beleuchten durch eine Linse Li (Ti = 45 mm) einen langgestreckten Spalt Ti als nahezu paralleles Lichtbündel.

Das Lichtbündel des Bildes des Spaltes Ti, der sich

ad hinter einer Kollimatorlinse L₂ (U= 62,5 mm) befindet, wird in ein paralleles Lichtbündel (in bezug auf normale Augen mit £>_e=0) umgewandelt und von dem Auge zu einem halbdurchlässigen Spiegel BS und einem bilddrehenden Reflexionsspiegel P\, P₂ reflektiert

Wenn sich die Pupille des Auges, die das einfallende Licht empfängt, in der Brennebene vor der Kollimatorlinse L₂ befindet, sieht das Auge reelle Bilder Si, S₂ der Lichtquellen in beiden horizontalen Ebenen in bezug auf den kleinen Abstand dSdurch den Spalt Ti.

Wenn das Auge eine normale Brechkraft besitzt, wird das Spaltbild in einem Punkt F\ auf der Netzhaut bei der Projektion von der Lichtquelle Si oder S₂ fokussiert, so daß das reflektierte Bild, das von dem halbdurchlässigen Spiegel BS reflektiert wird, als ein Bild T\ durch eine

v-, Kollimatorlinse Lz (/"3 = 62,5 mm) fokussiert wird, welches gegen das Umschalten der Lichtquelle stabil ist.

Das Bild Ti' gelangt durch Linsen L*, Ls und wird als Bild von T, symmetrisch auf den Scheitel eines V-förmigen Aufspaltprismas DP₂ fokussiert. Dabei wird

bo der Strahlquerschnitt gleichmäßig aufgeteilt und auf Photoelemente PQ, PC₂ projiziert, wo er photoelektrisch umgewandelt wird, wie in F i g. 5 gezeigt ist.

Wenn das Auge kurzsichtig oder weitsichtig ist, liegt die Netzhaut in einer Ebene gemäß F₂ oder Fi, und die

_bj Lage des Bildes Ti wird oszillierend infolge der Projektionen von rechts (S]) und von links (S₂) verschoben, wobei die Phasen bei Kurzsichtigkeit und Weitsichtigkeit einander entgegengesetzt sind.

Wenn die Stellung des Spaltes T, längs der Strahlachse verschoben wird, wird das von dem Spalt Ti einfallende Licht divergent oder konvergent gemacht, wodurch es auf den Punkt F₂ oder F3 fokussiert wird. Die Stellung des Spaltes 71 wird also rückwärts oder vorwärts bis zu der gewünschten Stellung bewegt, wo das reflektierte Bild stabil wird, wobei, wie später beschrieben wird, der Servomechanismus gesteuert und das Spaltbild automatisch auf die Netzhaut fokussiert wird.

Sollte die Ausrichtung der Strahlachse unvollständig sein und das Spaltbild des von der Netzhaut des zu untersuchenden Auges reflektierten Strahls in bezug auf den Scheitel des Aufspaltprismas DPz verschoben sein usw., wird eine automatische Korrektureinrichtung wirksam. Diese besteht aus einer planparaüelen Glasplatte PG, die schräg drehbar in bezug auf die Strahlachse zwischen der Linse L5 und dem Aufspaltprisma DPz ist, und aus einem Servomechanismus. Wenn der reflektierte Strahl verschoben ist, liefern die Ausgangssignale der zwei Photoelemente PCi, PCz, eine Differenz in den Ausgangssignalen. Entsprechend dieser Gleichspannungsausgangsdifferenz wird ein Servomotor Mi betätigt (siehe F i g. 5), dann wird die planparallele Glasplatte PG, die sich in dem optischen System befindet, geneigt, wodurch der Strahlengang parallel bewegt wird, so daß automatisch die Strahlachse des Auges korrigiert wird. Auf diese Weise wird stets eine korrekte Messung in der Weise erhalten, daß das Bild symmetrisch in bezug auf den Scheitel des Aufspaltprismas DPi fokussiert wird. Zu diesem Zweck ist das Spaltbild in Längsrichtung lang genug, so daß keine Beeinflussung der Ausgangssignale verursacht wird, und die Korrektur wird senkrecht zur Längsrichtung des Spaltes durchgeführt.

Die Beziehung zwichen der Brechkraft D_L. und dem Verschiebungswert d des Spaltes Ti wird durch die folgende Formel gegeben:

Dabei istJ₂ die Brennweite (/₂ = 62,5 mm) der Kollimatorlinse L₂, und D₁ wird in Dioptrieneinheiten gemessen, wobei die Einheit l/m ist.

Wenn d = 5 mm, dann

D₁ =

0,0625

wenn d = \20 mm. dann

D₁ =

0.0625

0,005
0,625

0,120

= + 15 Dioptrien

Das heißt, der gesamte Verschiebungsweg des Spaltes Ti beträgt 120—5=115 mm, wobei ein Meßbereich von ±15 Dioptrien erreichbar ist.

Um den senkrechten Schlitz Ti über die Strecke des möglichen Meßbereichs (±15 Dioptien in diesem Fall) von der normalen Stellung des Auges (D=O) zu bewegen, wird ein bewegbares Teil, das eine Blende mit dem Schlitz Ti trägt und außerdem mit der Zwischenlinse L«, einem Schirm T3 und dessen Beleuchtungsteil versehen ist automatisch vorwärts und rückwärts mit Hilfe eines Motors M\ bewegt der durch die Differenzausgangssignale von ,"Ci, PCz gesteuert wird. Wenn eine Meßskala für den möglichen Meßbereich (±15 D in dieser Ausführungsform) um die normale Augenlage (D_c = 0) vorgesehen ist, ist eine direkte Ablesung der Brechkraft oder des Dioptrienwertes infolge des unterschiedlichen Wertes der Verschiebung von T; erhältlich.

Im Vergleich zu dem von der Netzhaut reflektierten Licht ist das von der Hornhaut reflektierte Licht so stark, daß, wenn es dem Licht von der Netzhaut überlagert ist, das Signal zu Rauschverhältnis (S/N) sehr klein wird, was eine geringe Genauigkeit der photoelektrischen Einstellung zur Folge hat. Um diese photoelektrischen Rauschsignale zu unterdrücken, ist eine Spaltblende T₂ vorgesehen. Wenn sich diese Spaltblende in einer solchen Stellung befindet, daß die Hornhaut sich in der Brennebene des Kollimators L₂ befindet, wird das Bild der Lichtquelle als reelles Bild horizontal zu beiden Seiten von der Mitte der Hornhaut fokussiert das von der Hornhaut reflektierte Licht wird nach dem Durchtritt durch den Empfängerkollimator Lz ein paralleles Strahlenbündel, wird dann durch den Zweifarbenspiegel DM\ reflektiert und als Bilder der Strahlenquellen Si und 52 parallel nebeneinander fokussiert, wobei sich die Brennebene der Zwischenlinse La in der Mitte zwischen diesen befindet Wenn sich daher die Spaltblende T₂ als Rauschfalle mit horizontal enger Breite senkrecht zu der Strahlachse in der Brennebene der Linse L₄ befindet, wird nahezu das gesamte von der Hornhaut reflektierte Licht eliminiert. Da der von der Netzhaut reflektierte Strahl, der das Signal darstellt nach dem Durchtritt als ein paralleles Strahlenbündel mit vollem wirksamem Durchmesser auftritt, beträgt das Augenmaß der Störung des Signals, das durch die Spaltblende ausgeblendet wird, nur wenige ⁰Zo, so daß diese Beeinflussung vernachlässigbar ist.

Wie oben beschrieben wurde, wird der Spalt Ti mit seinem Servoantrieb entsprechend der Brechzahl des Auges mit Hilfe des bewegbaren Teils bewegt Das Spaltbild Ti' ,das durch den Strahlempfängerkollimator Li, der die gleiche Brennweite besitzt wie der Strahlsendekollimator L₂, fokussiert wird, bewegt sich auf der Strahlachse innerhalb einer Strecke, die der Bewegungsstrecke des Spaltes Ti entspricht Deshalb ist ein röhrenförmiger Zylinder CY als ein Stück mit der Linse L₄ und der Spaltblende T₂ angeordnet so daß das umgekehrte Bild von Ti' auf den Scheitel des Aufspaltprismas DP₂ fokussiert wird.

Mit der oben beschriebenen Meßanordnung wird nur die Brechkraft des Auges £Ί in einer Meridianebene entsprechend der Spaltstellung ermittelt Um auch die Brechkraft des Astigmatismus und seine Achslage zu messen, ist die Projektionsrichtung des Spaltes Ti beispielsweise in drei Meridianebenen gerichtet wodurch jeweils deren Brechkraft gemessen wird. Diese Daten werden für die Analyse des funktionalen Zusammenhangs der gesamten Brechkraft einschließlich des Astigmatismus des Auges verwendet wodurch die sphärische Brechkraft des Astigmatismus und die Astigmatismusachse durch einen Rechner gleichzeitig berechnet und in ausgedruckter Form oder in einer digitalen Anzeige ausgegeben werden.

Die Brechkraft in drei Meridianebenenrichtungen sei Xi, X₂ bzw. Xz und die Werte der Brechkraft des Auges können durch die folgende Formel berechnet werden:

X= a+bsin (θ+α)-

Dabei ist die zylindrische Brennweite (Astigmatismus) b mit der sphärischen Brennweite a verknüpft und der Richtungswinkel der Zylinderachse in bezug auf die waagerechte Achse ist α. Wenn der Drehwinkel der Meridianebene von der horizontalen Achse Θ ist und die ^r, Brennweite, mit der ein Spaltbild in der Meridianebene fokussiert wird, X ist, dann können a, b und λ berechnet werden.

Die Brennweiten X_u X₂, λ'₃, bei denen Θ gleich 0°, 60", 120° ist, werden aus den folgenden Formeln berechnet, ι ο

X] = a + bs\n α.

oder

Xi — a = b sin α

X₂ = a + bsm(\20°+oi)

oder

X₂-a = b sin(120° +«)

A"₃ = a+6 sin (240° +α)

oder

A"₃-a = 6sin(240°+a)

(1)

Durch Addition der Formeln (1), (2) und (3) wird a=-

(Xi + X₂ + A₃) erhalten, wobei a das arithmetische Mittel ist. Durch Quadrieren und Addieren der Formeln (Γ), (2') und (3') wird erhalten

b =

x, - "Υ + (X₂ - c)² + (X, - α)²

Durch Subtraktion von (3') von (2') und Elimination m von h durch Gleichsetzen ergibt sich

woraus λ berechnet wird.

Es soll nun eine Anordnung zum schrittweisen Umschalten der Meridianebene des einfallenden Lichtes unter Bezugnahme auf die Fig.2 und 3 erläutert werden.

Eine die Meridianebene drehende Einrichtung befindet sich im optischen Weg zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel SS, der das optische Strahlsendesystem von dem optischen Strahlempfängersystem trennt, und dem Auge, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Der bilddrehende Reflexionsspiegel ist ein Dreiflächenspiegel, der aus einem Reflexionsspiegel P, mit zwei spiegelnden Flächen und einem Reflexionsspiegel P_x' mit einer spiegelnden Fläche besteht, wie in F i g. 2 gezeigt ist, und der fest in dreifacher Ausführung an der Gleitbasis 2 angebracht ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist Die Spiegelfläche jedes Reflexionsspiegels ist jeweils geneigt, wobei die Spiegelachse von P₂ vertikal verläuft und die von Pi und P₃ jeweils auf beiden Seiten von P₂ einen Neigungswinkel von +30° und -30° aufweist Die oberen Reflexionsspiegel P₁, Pi, Pz sind an einem Halterrahmen 1 befestigt der an der Gleitbasis 2 durch Stützen 3 befestigt ist während die unteren Reflexionsspiegel Pi', P₂', P₃' an der Glasbasis 8 befestigt sind und die gleichen Neigungen wie die oberen Reflexionsspiegel besitzen. Die Glasbasis ist an der Gleitbasis 2 befestigt

Die bilddrehenden Spiegel sind horizontal jeweils mit einem Abstand angebracht Einer der Spiegel P₁, P₂, P₃ wird nach Wunsch ausgewählt indem ein Arm 4 der Gleitbasis 2 nach rechts oder links bewegt wird.

Um die automatische Auswahl der Strahlachse zu ermöglichen, steht ein Stift 6, der vom Umfangsbereich

40 einer Scheibe 5 vorsteht, die an der Welle des Antriebsmotors M₂ befestigt ist, gleitend in Eingriff mit einem Längsschlitz 4' in der Mitte des Armes 4.

In Fig.3 sind kontaktlose Schalter Sa, Sb, Sc vorgesehen, um die Spiegelanordnung zu steuern und Signale der Stellung der gemessenen Meridianebene zu dem in F i g. 5 gezeigten Rechner zu liefern.

Der bilddrehende Reflexionsspiegel ist in der oben beschriebenen Weise angeordnet, wobei, wenn ein senkrechtes Spaltbild auf den bilddrehenden Reflexionsspiegel P, mit einer Neigung von +30° projiziert wird, die Ausgangsstrahlachse nach einer Drehung um 60°, d. h. zweimal um 30°, im Auge empfangen wird.

Der von der Netzhaut reflektierte Strahl läuft über denselben Weg mit Hilfe des bilddrehenden Reflexionsspiegels zurück, wird dabei gedreht und kehrt wieder in die vertikale Richtung zurück. Da die Strahlachse von P₂ vertikal ist, wird das in das Auge einfallende Licht nur umgekehrt, wobei die Meridianebene vertikal bleibt ohne eine Richtungsdrehung zu erleiden. Die Strahlachse von P₃ hat eine Neigung von —30°, so daß die Drehung der Meridianebene —60° ist. Auf diese Weise werden die drei Meridianebenen durch drei bilddrehende Reflexionsspiegel berechnet.

Wenn daher zumindest drei Meridianebenen gemessen werden, kann der korrekte und genaue Wert von b und α für das zu vermessende Auge ermittelt werden.

Eine wesentliche Eigenschaft des automatischen Augen-Refraktometers, das diese bilddrehenden Reflexionsspiegel verwendet, besteht darin, daß es nicht erforderlich ist, das optische Strahlsendesystem, das Strahlempfängersystem und die mechanoelektriche Einrichtung zu drehen, und daß das reflektierte Bild von selbst in den ursprünglichen vertikalen Zustand zurückkehrt, ohne eine dazu erforderliche Zurückdrehung des reflektierten Bildes, sondern nur mit einer Drehung des in das Auge einfallenden Lichtes. Daher wird durch die Anwendung der bilddrehenden Reflexionsspiegel nicht nur die gesamte Vorrichtung vereinfacht, sondern es wird auch der Vorteil erhalten, daß keine Fehler oder Toleranzschwankungen der Winkelstellungen der Meridianebenen verursacht werden, auch wenn gewisse Toleranzen in der Bewegungsstellung festzustellen sind, da die bilddrehenden Reflexionsspiegel in den Meridianebenen befestigt sind, wobei die Drehwinkel den Kreis dreifach unterteilen.

In dem Weg des Bildes des Empfängerkollimators ist ein Reflexionsspiegel DMi vorgesehen, wie in F i g. 1 gezeigt ist der ein Zweifarbenfilterspiegel ist, der das infrarote Licht reflektiert, aber 90% des sichtbaren Lichtes durchläßt. Wenn das Auge mit Lampen Iji,, La₂ bestrahlt wird, laufen die von der Pupille reflektierten Strahlen durch den Spiegel DMi, sie laufen weiter durch eine Objektivlinse L₇ und ein Fadenkreuz Ä, so daß die messende Person die optische Strahlachse des messenden optischen Systems auf die Pupillenmitte sehr genau mit H ilfe der Richtlinsen L₈ - L_u einstellen kann.

Weiter läßt der halbdurchlässige Zweifarbenfilterspiegel DM₂, der in F i g. 1 gezeigt ist die Infrarotstrahlen durch, während er eine Hälfte des sichtbaren Lichtes reflektiert und die andere Hälfte durchläßt wodurch die zu untersuchende Person die Strahlkollimierungsachse und die Strahlachse durch Beobachtung des Schirmes T₃ des Beobachtungskollimators L₆ einstellen kann. Der Schirm 7j besitzt ein ausgewähltes Muster, das leicht gesehen werden kann, wobei er von der Lampe La₃ mit grünem Licht beleuchtet wird, indem diese Lampe das

zusammengesetzte Teil DG schwach beleuchtet, das aus einem trüben Glas und einem Grünfilter zusammengesetzt ist.

Wenn jedoch die zu untersuchende Person diesen Schirm beobachtet, tritt der Akkommodationsmechanis- -, mus des Auges in Funktion, wodurch eine unrichtige Brechkraft des Auges erzeugt wird. Um einen solchen Fehler auszuschließen, wird zuerst die Brechkraft durch die Infrarotstrahlen gemessen, wobei der Schirm Ti, der mit dem Spalt 71 verbunden ist, automatisch der Stellung, die dem Meßergebnis entspricht, folgend in seine Position gebracht wird. Dabei ist die gemessene Brechkraft etwas größer als die tatsächliche.

Da weiter die zwei Augen der zu untersuchenden Person besser in dem normalen Einstellungszustand während der Beobachtung sind als ein Auge, muß die zu untersuchende Person mit ihren beiden Augen die Schirme T₃ und 7V beobachten, wie in F i g. 4 gezeigt ist. Gemäß F i g. 4 ist Be der Abstand zwischen den beiden Augen E\ und £2, der zwischen den Schirmen T3, T₃' und T₃" eingehalten wird, wobei diese Schirme horizontal bewegbar auf dem bewegbaren Teil angebracht sind.

In Fig.4 befinden sich drei Kollimatoren für die Beobachtung mit dem Auge an dem optischen Meßsystem an Stellen I, II bzw. III, wobei die Schirme Ά, TY, Ts" so angeordnet sind, daß ihre Brennpunkte automatisch in miteinander gekoppelter Weise eingeste'lt werden. Wenn das linke Auge £1 vermessen wird, beobachtet die zu untersuchende Person den Kollimator I mit dem linken Auge Ei, wie es dargestellt ist, während jo bei der Messung des rechten Auges E₂, nachdem die gesamte Einrichtung ß, um den Abstand Be nach unten (in der Zeichnung) bewegt wurde, der Kollimator 1 mit dem rechten Auge E₂ beobachtet wird und der Kollimator III mit dem linken Auge E]. Um diese j-> Einrichtung bei unterschiedlichem Augenabstand Be verwenden zu können, ist zweckmäßigerweise der effektive Abstand, in dem die Schirme angeordnet sind, verlängert, so daß die zu untersuchende Person den Schirm leichter beobachten kann. w

Im folgenden ist das elektrische System unter Bezugnahme auf F i g. 5 beschrieben.

Die rechte und die linke lichtemittierende Diode /D₁ und ID₂ werden durch einen Urnschaltkreis SC abwechselnd eingeschaltet bzw. angesteuert, indem sie v·, rechteckige positive und negative Wechselstromimpulse erhalten, die über eine Treiberschaltung DC von einem 1000-Hz-Stimmgabeioszillator SO zugeführt werden. Die strahlempfangenden Photoelemente PCi, PC₂ besitzen ihre maximale Empfindlichkeit bei einer so Wellenlänge von 0,9 Mikron, eine breite strahlempfangene Fläche, eine hohe Empfindlichkeit und ein niedriges Rauschen.

Die Ausgangssignale der Photoelemente werden durch rauscharme Vorverstärker PA selektiv verstärkt, wobei ein Teil des Ausgangssignals durch eine integrierte Schaltung IC von deren Gleichspannungsausgang abgenommen, durch einen Servoverstärker SA verstärkt und dann einem Servomotor M₂ für das automatische Ausrichten der Strahlachse zugeführt wird. Der andere Teil des Ausgangssignals des Vorverstärkers PA wird von deren Wechselspannungsausgang abgenommen, wobei der ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis durch eine Filterschaltung FC mit enger Bandbreite erhält, deren Ausgangs-Differenzsignal dann durch einen Differenzverstärker DA verstärkt wird. Danach wird die Phasenlage durch einen Phasendetektor PD bestimmt, wodurch positive oder negative richtungsunterscheidende Signale zu einer Torschaltung CCgeliefert werden. Diese führt herabgeteilte Impulssignale von dem Stimmgabeloszillator SO zu einem Schrittschaltmotor M\ über eine Treiberschaltung DC, so daß eine das optische System steuernde Servoschaltung erhalten wird.

Der Schrittschaltmotor M\ wird vor Beginn der Messung in die Nullstellung gebracht, wobei die Übergangszeit von 0 bis zu ±55 mm eine Sekunde beträgt. Es sei angenommen, daß der Schrittschaltmotor eine Umdrehung bei 48 Impulsen macht, wobei sich die Schirme um 56,5 mm bei einer Umdrehung des Lagerzapfens, dessen Durchmesser 18 mm beträgt, bewegen können. Wenn demzufolge die Welle des Schrittschaltmotors und die Welle des Lagerzapfens durch ein Zahnradgetriebe gekuppelt sind, das ein Untersetzungsverhältnis von 1 :6,25 besitzt, und wenn der Ausgang von dem Stimmgabeloszillator SO nach dem Passieren der Teilerschaltung eine Impulsfolgefrequenz von 300 Hz besitzt, dann können die Schirme mit einer Geschwindigkeit von 55 mm pro Sekunde bewegt werden.

Die von dem Spalt 71 zurückgelegte Strecke wird ermittelt, indem die Impulsanzahl, die dem Schrittschaltmotor M\ zugeführt wird, mit Hilfe eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers gezählt wird. Um die Brechkraft und die axiale Richtung des Astigmatismus zu berechnen, werden die Spaltrichtungen getrennt in den drei Richtungen von 0°, 60°, 120° jeweils alle 60° gezählt und gespeichert.

Die Richtungsumkehr und alle drei Richtungszählraten des Spaltes werden durch eine Ablaufsteuerung SQ gesteuert, wobei die Steuerung der Wirkung von Signalunterbrechungen, die durch Augen-Blinzeln bewirkt werden, die automatische Rückstellung nach der Beendigung der Messung, der Berechnungsvorgang durch einen Rechner CP und die Anzeige durch einen Drucker PR usw. automatisch koordiniert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Automatisches Augenrefraktometer, bestehend aus einer Lichtquelle zur Erzeugung eines Meßlicht- => Strahls, aus einem optischen Meßsystem mit einem ersten Linsensystem, das den Meßlichtstrahl auf eine Testmarke projiziert und das Bild der Testmarke auf die Netzhaut fokussiert, und mit einem zweiten Linsensystem, das die von der Hornhaut und von der ι ο Netzhaut reflektierten Strahlen über einen halbdurchlässigen Spiegel sammelt, aus wenigstens einer photoelektrischen Einrichtung und aus einer elektrischen Steuer- und Auswerteschaltung, die mit einem Mechanismus zum Abgleichen der Linsensysteme zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle aus einem Paar Infrarotlicht aussendender Dioden (ID\, ID>) besteht, die abwechselnd erregt werden, daß das optische Meßsystem ein V-förmiges Koinzidenzprisma (DPj) enthält, auf dessen Ausgangsseite auf beiden Seiten des Scheitels unter Verringerung des Abstands der Lichtstrahlen ein reelles Bild der Lichtquellen (IDu ID2) abgebildet wird, daß die photoelektrische Einrichtung aus einem Paar Photoelemente (PQ, PC₂) besteht, die 2ϊ die durch das zweite Linsensystem gesammelten Strahlen über ein V-förmiges Aufspaltprisma (DP2) empfangen, welches die gesammelten Strahlen in zwei Teile aufteilt, und daß die Auswerteschaltung (Fig.5) beide Ausgangssignale der Photoelemente (PCu PC₂) für die Einstellung des Mechanismus verwertet.

2. Refraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang mit dem V-förmigen Aufspaltprisma (DP₂) eine Korrektureinrichtung in Form einer in ihrer Neigung einstellbaren planparallelen Glasplatte (PG) vorgesehen ist, durch die die Augenachse mit der Meßachse in Übereinstimmung bringbar ist.

3. Refraktometer nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom untersuchenden Auge beobachtbarer Schirm (Ti) vorgesehen ist, der mit beiden Augen gesehen werden kann, daß dieser Schirm (Ti) mit Licht im sichtbaren Bereich beleuchtet ist und mit dem bewegbaren Mechanismus verbunden ist, wodurch der durch das Auge beobachtbare Schirm (Ti) in eine Stellung gebracht wird, in der die Akkomodation des Auges selbst minimal ist.

4. Refraktometer nach Anspruch 1, dadurch ->o gekennzeichnet, daß wenigstens drei Einheiten von bilddrehenden Reflexionsspiegeln (F i g. 2) vorgesehen sind, die auf unterschiedliche Drehwinkel justiert sind, und die nacheinander in den Strahlengang schaltbar sind, derart, daß die Meridianebene des Sendestrahls schrittweise umschaltbar ist, daß weiter jeder Wert der Brechkraft in wenigstens drei Meridianebenen des Auges, der durch die Bewegung des bilddrehenden Reflexionsspiegels erhalten wird, einem Rechner eingegeben wird, der automatisch ho den Wert der sphärischen Brennweite des Auges, der astigmatischen Brennweite und des Richtungswinkels der Astigmatismusachse berechnet und eine digitale und/oder ausgedruckte Anzeige liefert.

5. Refraktometer nach Anspruch 2 und 4, dadurch ty-, gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung zwei Vorverstärker (PA) aufweist, die an ihrem Eingang mit den Photoelementen (PCu PC2) und an ihrem Ausgang jeweils mit einer Servoverstärkerschaltung (IC, SA)und einem Filter (FC) verbunden sind, wobei die Servoverstärkerschaltung mit einem Motor (M₂) zur Betätigung der Korrektureinrichtung (PG) verbunden ist, und wobei die Filter (FC) mit einer Phasendetektorschaltung (PO) verbunden sind, die wiederum mit einer Torschaltung (GC) verbunden ist, die schließlich über eine Treiberschaltung (DC) mit einem weiteren Motor (M\) zur Betätigung des Mechanismus für den Abgleich der Linsensysteme verbunden ist, weiter einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler (RC) enthält, dessen Eingang an den Verbindungspunkt zwischen der Torschaltung (GC) und der Treiberschaltung (DC) und dessen Ausgang an einen Rechner (CP) angeschlossen ist, mit dem wiederum eine Ablaufsteuerung (SQ) verbunden ist, die mit der Treiberschaltung (DC) und mit einem dritten Motor (Μΐ) zur Betätigung der bilddrehenden Reflexionsspiegel verbunden ist, und eine Teilerschaltung enthält, deren Ausgang mit der Torschaltung (GC) und deren Eingang mit einem Stimmgabeloszillator (SO) verbunden ist, der wiederum mit einer weiteren Treiberschaltung (DC) verbunden ist, die an einem Umschaltkreis (SC) für die Infrarotlicht emittierenden Dioden (IDu ID₂) angeschlossen ist.