DE2937891A1

DE2937891A1 - Automatisches augenrefraktometer

Info

Publication number: DE2937891A1
Application number: DE19792937891
Authority: DE
Inventors: Reiji Hirano; Yasuyuki Ishikawa; Yoshimi Kohayakawa; Shigeo Maruyama; Isao Matsumura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-09-20
Filing date: 1979-09-19
Publication date: 1980-04-24
Also published as: JPS6153052B2; DE2937891C2; US4372655A; JPS5542624A

Description

IIEDTKE - DÜHLING - IVlNNE Gbupe - Pellmann

- 4 -.:. "-- .-" Dipl.--lag. R Grupe

2937891 Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 202403

8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

19. September 1979 B 9917

Canon Kabushiki Kaisha

Tokyo, Japan

Automatisches Augenrefraktometer

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen der Brechkraft eines Auges. Insbesondere betrifft sie ein Gerät zur Brechzahlmessung, das automatisch Informationen über die Brechkraft eines Auges und darin eingeschlossen Informationen über einen Astigmatismus ermittelt und das ein Videosichtgerät aufweist, das die Meßinformationen in Form von Ziffern, Zeichen oder anderen Symbolen darstellt.

Seit langer Zeit werden in bekannter Weise Augenrefraktometer zur Untersuchung von menschlichen Augen benutzt und dienen zur praktischen Ermittlung von Informationen für die richtige Brillenbemessung. Zu diesem Zweck sind hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise die verschiedensten Augenrefraktometer bekannt bzw. vorgeschlagen worden.

Es ist bekannt, daß zur Bestimmung der

Brechkraft des Auges die Messung dreier Werte erforderlich ist, nämlich der sphärischen Dioptrie, des Astigmatismus und der Astigmatismusachse. Sphärische Dioptrie ist die Dioptrie in der Längsrichtung, in der sie ihren Maximalwert aufweist. Astigmatismus ist eine Änderung der Dioptrie mit einer Änderung der Längsrichtung und Astigmatismusachse

Deutsch· Bank (München) Kto. 51/81070 Dresdner Bank (München) KIo. 3Θ39 844 Postscheck (München) KIo. 670-43-804

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ist die Längsrichtung, in welcher die Dioptrie ihren Maximalwert aufweist.

In einigen bekannten Augenrefraktometern, z. B. offenbart in US-PS 3 883 233 und 3 888 569 wird <}ie ganze optische Anordnung oder ein Teil davon um ihre optische Achse gedreht, so daß die Richtung der Messung entlang der Längsrichtung geändert wird, um eine kontinuierliche Messung der Brechkraft des Auges in Längsrichtung zu ermöglichen.

Ebenso hat der Anmelder der Erfindung in einer früheren Anmeldung US-Serial No. 944 304 bereits ein neues Augenrefraktometer vorgeschlagen. 15

Bei der Brechzahlmessung des Auges ist es wichtig, eine geeignete Einstellung des Refraktometers zum zu untersuchenden Auge herzustellen und den Abstand zwischen beiden genau zu justieren. In den US-PS 3 871 und 3 86 4 030 sowie in der Anmeldung des Anmelders der vorliegenden Erfindung US-Serial No. 832 829 werden wirksame Verfahren zur Durchführung des notwendigen Abgleichs vorgeschlagen.

" Darüber hinaus ist es wesentlich, die nachteilige Auswirkung des Augenzwinkerns auf die Messung auszuschliessen. Eine Person, die bei der Messung mit den Augen zwinkert, wird ein falsches Meßergebnis herbeiführen.

. Aus diesem Grund wird in der US-PS 3 888 569 eine Meß-

apparatur vorgeschlagen, bei der die Messung während eines Zwinkerns des zu untersuchenden Auges gestoppt wird. Auch die US-PS 4 149 787 des Anmelders offenbart eine Untersuchungsapparatur für das Auge, das die Erfassung

des Zwinkerns während der Messung ermöglicht. 35

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Augen-

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refraktometer zu schaffen, das gut zu bedienen ist und eine hohe Meßgenauigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Mitteln gelöst.

Durch die Erfindung wird ein Augenrefraktometer geschaffen, das es erlaubt zu prüfen, bb die Untersuchungsperson exakt auf das Fixationsobjekt blickt. 10

Darüber hinaus schafft die Erfindung ein Augenrefraktometer, bei dem die Ergebnisse der Messung in digitaler Form auf dem Bildschirm eines Sichtgerätes dargestellt werden.
15

Des weiteren wird eine Brechzahlmeßapparatur geschaffen, die nicht nur die Ergebnisse der Messung anzeigt, sondern auch das untersuchte Auge auf einem zentralen Kontrollschirm abbildet.
20

Die Erfindung zeigt auch ein Augenrefraktometer, bei dem die Meßeinrichtung und das untersuchte Auge leicht in geeigneter Weise angeordnet werden können.

Darüber hinaus schafft die Erfindung ein Augenrefraktometer, das eine Schwankung der Lichtmenge vom zu messenden Auge erfaßt.

Des weiteren weist das erfindungsgemäße Augenrefrakto- ^ meter die Möglichkeit auf, ein Zwinkern des untersuchten Auges während der Messung anzuzeigen und so dem Prüfenden davon Kenntnis zu geben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs-

beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er-

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läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schnittbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Draufsichten von Bestandteilen des

Ausführungsbeispiels, 10

Fig. 4 und 5 Vorderansichten des erfindungsgemäß benutzten Bildempfangsgerätes,

Fig. 6 das Ausführungsbeispiel in der gleichen Ansicht wie der gemäß Fig. 1,

Fig. 7 bis 12 Draufsichten von Bestandteilen des Ausführungsbeispiels,

Fig. 13 und 14 Kurven der Ubertragunseigenschaften

von im Ausführungsbeispiel benutzten Teilen,

Fig. 15 eine Draufsicht eines Bestandteiles des *5 Ausführungsbeispiels,

Fig. 16 eine Seitenansicht des Teiles gemäß der Fig. 15,

Fig. 17 die elektrische Schaltung die im Ausführungsbeispiel benutzt wird, und

Fig. 18 Wellenformen von elektrischen Signalen der Schaltung gemäß der Fig.

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Die Fig. 1 zeigt ein zu untersuchendes Auge E, einen Augenhintergrund, insbesondere die Netzhaut des Auges Ef, seine Pupille Ep und seine Hornhaut Ec. Ein Fixationsobjekt 1, das eine flimmernde Lichtquelle sein kann, ist ein entfernt vom Auge angebrachtes Symbol oder Bild.

Ein dichroitischer Spiegel 2 hat eine besondere charakteristische Durchlaßkurve T gemäß der Fig. 13. Der dichroitische Spiegel 2 reflektiert jene Lichtstrahlen, deren Wellenlänge größer ist, als - die nah-infraroter Lichtstrahlen und läßt solche Lichtstrahlen mit kürzerer Wellenlänge durch. Da der dichroitische Spiegel 2 relativ zum Sehstrahl des auf das Fixationsobjekt 1 blickenden Auges E schräg angebracht ist, kann die Person, deren Auge untersucht wird, das Fixationsobjekt 1 durch den Spiegel 2 sehen. Die Größe und der Aufbau des Spiegels 2 sind so vorgegeben, daß die Untersuchungsperson während der Messung das Fixationsobjekt mit beiden Augen durch den Spiegel sehen kann. Im Hinblick auf die Konstruktion eines solchen dichroitischen Spiegels wird auf die japanische Patentanmeldung 88865/1978 Bezug genommen.

Ein Objektiv 3 ist in einer Weise angebracht, daß die optische Achse des Objektivs mit dem vom dichroitischen Spiegel 2 geteilten Sehstrahl des Auges E zusammenfällt. Der Spiegel 2 und das Objektiv 3 bilden zusammen ein optisches Objektivsystem. Ein Teil 4 der Apparatur dient zum Projizieren und Erfassen einer Teststruktur für die Messung. Eine detaillierte Beschreibung des Teils 4 er-

. folgt später mit Bezugnahme auf die Fig. 6. 30

Ein zweiter dichroitischer Spiegel 5 hat eine besondere charakteristische Durchlaßkurve T gemäß der Fig. 14, die erkennen läßt, daß der zweite dichroitische Spiegel 5 infrarote Lichtstrahlen reflektiert und solche Lichtstrahlen, deren Wellenlänge kürzer ist als die infraroten Lichts, durchläßt. Mit 6 wird ein Strahlenbündelteiler und

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' mit 7 eine Öffnungslinse bezeichnet. Wie die Fig. 2 zeigt, hat die Linse 7 ein Loch 7a, das sich mit der optischen Achse in Abgleich befindet. Die Funktion des Loches 7a wird später beschrieben werden.

Eine Testbildplatte 8 hat eine Testbildmarke 8a gemäß Fig. 3. Eine Relaislinse wird mit 9, eine Bildaufnahmeröhre oder eine Anordnung von Bildaufnahmeelementen, wie 2. B. ein Vidicon, wird mit 10 und eine rotes Licht '0 emittierende Diode zum Beleuchten des zu untersuchenden Auges wird mit 11 bezeichnet. Die Diode 11 ist außerhalb des Gehäuses der Apparatur angebracht.

Die Konjugation der beschriebenen verschiedenen Teile '** wird in der Zeichnung durch gestrichelte Linien angedeutet. Der Vorderteil des Auges E, z. B. die Oberfläche der Hornhaut Ec und die Testbildplatte 8 konjugieren i;a Iüinuiick auf die reflektierende Fläche des Spiegels 2, das Objektiv 3 und die Öffnungslinse 7, während die

*^v Testbildplatte 8 und die lichtempfangende Fläche der Bildaufnahmeröhre 10 relativ zur Relaislinse 9 konjugieren. Mit dieser Anordnung nimmt die Bildaufnahmeröhre 10 die Abbildungen der Testbildmarke und des Vorderteils des Auges

einander überlappend auf.
25

Eine Diode 12 emittiert Licht größerer Wellenlänge als Nah-infrarot. Die Schirmplatte 13 hat eine als Abgleichmarke dienende Lochblende 13a. Während die Schirmplatte 13 im gezeigten Ausführungsbeispiel nur eine Lochblende auf der optischen Achse besitzt, ist es jedoch möglich eine Vielzahl solcher Lochblenden symmetrisch zur optischen Achse anzuordnen. Die Lage der Schirmplatte 13 wird in der folgenden Weise bestimmt:

Befinden sich das zu untersuchende Auge und das optische

Objektivsystem in der richtigen Lage zueinander und wird

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' die Hornhaut als Konvexspiegel betrachtet, so kann das Lichtstrahlenbündel, das aus der Lochblende 13a hervortritt, von der reflektierenden Fläche des Strahlenbündelteilers 6 zum ersten dichroitischen Spiegel 2 reflektiert werden, in dem es den zweiten dichroitischen Spiegel 5 und das Objektiv 3, das das reflektierte Strahlenbündel konvergiert, passiert. Der erste dichroitische .Spiegel 2 reflektiert das Strahlenbündel auf die Hornhaut Ec. Von, der Hornhaut wird das Lichtstrahlenbündel zum ersten dichroitischen Spiegel 2 spiegelreflektiert, der seinerseits das Strahlenbündel zum Objektiv reflektiert. Das Objektiv bündelt die Lichtstrahlen erneut. Das gesammelte Lichtbündel passiert den zweiten dichroitischen Spiegel 5, den Strahlenbündelteiler 6 und das Loch 7a

'5 der Öffnungslinse 7. Schließlich wird die Lochblende 13a auf der Testbildplatte abgebildet. Auf diese Weise konjugiert die Lochblende 13 a mit dem Brennfleck des Konvexspiegels, d. h. der Hornhaut (welcher in der Mitte zwischen dem Hornhautscheitel und dem Krümmungs-

*^υ Zentrum der Hornhautoberfläche liegt) bezüglich des Strahlenbündelteilers 6, des Objektivs 3 und des dichroitischen Spiegels 2» Die Testbildplatte

8 befindet sich in der hinteren Brennebene des Objektivs

3. Durch diese Anordnung wird von der Hornhaut reflektier-

tes Licht durch das Objektiv 3 in parallele Strahlen umgewandelt und auf der Testbildplatte 8 abgebildet. Ebenso wird durch die zusammengesetzte Brechkraft des Objektivs 3 und der Öffnungslinse 7 der Vorderteil des Auges (Ec) auf der Testbildplatte abgebildet.

Die Funktionsweise der beschriebenen Apparatur ist die folgende:

Werden die Dioden 11 und 12 angeregt, so emittieren sie infrarote und nah-infrarote Strahlen. Die infraroten bzw. nah-infraroten Strahlen, die von der Diode 11 emittiert werden, beleuchten den Vorderteil des

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untersuchten Auges, werden von ihm zerstreut reflektiert und zum ersten dichroitischen Spiegel 2 geführt. Die von der Fläche des Spiegels 2 reflektierten Strahlen treten in das Objektiv ein, das sie in ein konvergentes Strahlenbündel umformt. Nur der nah-infrarote Anteil des konvergenten Strahlenbündels passiert den zweiten dichroitischen Spiegel 5 und den Strahlenbündelteiler 6. Dieses Lichtstrahlenbündel wird infolge der Brechkraft der Öffnungslinse 7 einmal auf der Testbildplatte und ein zweites Mal durch die Relaislinse 9 auf der lichtempfangenden Fläche der Bildaufnahmeröhre 10 abgebildet.

Andererseits treten die von der Diode 12 emittierten infraroten und nah-infraroten Strahlen in den Strahlenbündelteiler 6 ein, der nur den nah-infraroten Anteil passieren läßt. Dieser Anteil wird zum untersuchten Auge geleitet. Da jedoch der dichroitische Spiegel 2 nah- infrarotes Licht reflektiert, wird die Lochblende 13a somit auf die lichtempfangende Fläche der

™ Bildaufnahmeröhre 10 abgebildet.

Fig. 4 zeigt ein Fernsehbildempfangsgerät 14, das mit einer Fernsehkamera, zu der die erwähnte Bildaufnahmeröhre 10 gehört, elektrisch verbunden ist. Auf dem BiId-" schirm einer Fernsehröhre, ζ. B. einer Braun'sehen Röhre, des Bildempfangsgerätes 14 wird der Vorderteil des untersuchten Auges, ein Bild 8a' der Testbildmarke und.ein Bild 13a¹ der Lochblende bzw. Ausrichtmarkierung abgebildet.

• Im Fall gemäß der Fig. 4 sind die Pupille des unter-

suchten Auges und die Abbildung der Testbildmarke 8a¹, die auf dem Bildschirm erscheinen, nicht abgeglichen und die Abbildung der Ausrichtmarkierung 13a' erscheint getrübt auf dem Bildschirm. Dies ist ein Hinweis für den Untersuchenden, daß das untersuchte Auge und das

optische Objektivsystem der Apparatur nicht aufeinander abgeglichen sind und daß der Abstand zwischen dem Auge

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und dem optischen Objektivsystem exakter eingestellt werden sollte. Dazu bewegt der Untersuchende oder die Bedienungsperson die Apparatur senkrecht und horizontal ebenso wie rückwärts und vorwärts, um sie in eine Lage zu bringen, die das Bild gemäß der Fig. 5 ergibt.

Gemäß der Fig. 5 sind die auf dem Fernsehbildschirm erscheinende Abbildung 8a¹ der Testmarke und die Pupille des untersuchten Auges konzentrisch zueinander angeordnet und die Ausrichtmarke 13a' liegt im Zentrum der Abbildung der Testmarke 8a¹. Die Abbildung der Ausrichtmarke erscheint klar und scharf konturiert auf dem Bildschirm.

in diesem Zusammenhang erscheint es denkbar, die Testbildmarke wegzulassen, solange die Ausrichtmarke benutzt wird. Die Benutzung der Testbildmarke hat jedoch einen besonderen Vorteil. Im allgemeinen besitzt ein solches Meßsystem, das sich der Spiegelreflexion bedient,

^zu ein hohes Maß an Empfindlichkeit, weshalb es schwierig ist, die Ausrichtmarke auf dem Bildschirm des Kontrollfernsehapparates plötzlich erscheinen zu lassen, ohne vor der notwendigen Feinabstimmung einen Grobabgleich durchzuführen. Unter diesem Aspekt macht eine Kombination aus Testbildmarke und Ausrichtmarke die Abgleicharbeit sehr einfach.

Im folgenden wird der Meßteil der Apparatur unter Bezugnahme auf Fig. 6 detailliert beschrieben.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Messung durchgeführt, indem drei Sätze von Teststrukturen, die drei Längsstrichen entsprechen, projiziert werden. Es wird zunächst darauf eingegangen, warum drei Längsstriche ausge-

wählt wurden.

Nimmt man an, daß das untersuchte Auge einen Astigmatis-

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mus besitzt und daß die Dioptrie des astigmatischen Auges sich in Längsrichtung in der Weise einer Sinuswelle ändert, dann ist die Dioptrie eine Funktion des Längswinkels und kann durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden:

D = A sin (20 + α) + B (ι)

Dabei sind Variable D und θ die Dioptrie und der Winkel in Längsrichtung und Konstante A, B und <X sind Astigmatismus, Durchschnittsdioptrie und Richtung der Astigmatismusachse.

Die Gleichung (1) enthält drei unbekannte Werte.

Somit können die gewünschten Werte des Astigmatismus, der Durchschnittsdioptrie und der Astigmatismusachse erhalten werden, indem die gemessenen Werte von mindestens drei Längsrichtungen in die Gleichung (1) eingesetzt werden. Es ist klar, daß die Anzahl der für die Messung ausgewählten Längsrichtungen nicht auf 3 begrenzt ist. Eine Vergrößerung der Anzahl der gemessenen Längsrichtungen und eine Bildung des Durchschnittswertes aus den durch die erste Messung erzielten Werten, bei der eine Kombination von drei Richtungen genutzt wird und denen einer zweiten Messung die eine zweite Kombination benutzt, wird die Genauigkeit der Messung noch weiter verbessert.

Die Fig. 6 zeigt eine infrarotes Licht emittierende Diode 20 und eine Öffnungsblendenplatte 21 mit einer Öffnung 21a gemäß Fig. 9. Die Blendenplatte bewirkt die Trennung in drei Lichtbündel . Eine Kondensorlinse wird mit 22 und ein Deklinationsprisma mit 23 bezeichnet. Die besondere Form des Deklinationsprismas 23 zeigt die Draufsicht

gemäß der Fig. 15 und die Seitenansicht gemäß der Fig.

16. Das Prisma 23 bewirkt eine Ablenkung der auf seine jeweiligen Flächen einfallenden Lichtbündel nach außen.

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Eine Dreistrahlenbündel-Spaltblende hat drei Spalte 24a, 24b und 24c, die sich normal zur Längsrichtung ausdehnen und unter einem Winkel von 120° zueinander angebracht sind. Diese Spalte bilden eine Teststruktur. Das Deklinationsprisma 2 3 befindet sich nahe vor oder hinter der Dreistrahlenbündel-Spaltblende. Eine Relaislinse wird mit 25 und eine Dreilochplatte mit 26 bezeichnet. Die Platte 26 hat drei öffnungen 26a, 26b und 26c, die jeweils gemäß Fig. 7 entsprechend dreier Längslinien angeordnet sind. Eine weitere Relaislinse 27 ist zusammen mit den Teilen 25 und 26 als eine Einheit in Richtung der optischen Achse beweglich.

Eine Relaislinse wird mit 28 und ein Blendenspiegel mit 29 bezeichnet. Gemäß der Fig. 8 hat der Spiegel 29 drei öffnungen 29a, 29b und 29c, die jeweils entsprechend dreier Längslinien angeordnet sind.

Zwei Relaislinsen werden mit 30 und 32 bezeichnet. Eine Blendenplatte 33 hat gemäß Fig. 12 eine öffnung 33a.

Eine Relaislinse 34 ist zusammen mit den Teilen 32 und als eine Einheit in Richtung der optischen Achse beweglich. Die zusammengesetzte Brechkraft der Linsen 32 und 34 ist gleich der der Linsen 25 und 27. Die erste aus den Teilen 25, 26 und 27 bestehende Einheit und die zweite aus den Teilen 32, 33 und 34 bestehende Einheit sind miteinander verbunden und werden mit einer nicht gezeigten Antriebseinrichtung einmal für jede Messung in einer Rich-

. tung zusammen bewegt.
30

Eine Dreistrahlenbündel-Spaltblende hat den gleichen Aufbau wie die gemäß der Fig. 10. Lichtleiter 36a, 36b und 36c können als optisches Faserbündel oder als Lichtübertragungsstab aus Acrylharz ausgeführt sein. Ein Ende

jedes Lichtleiters ist mit einem entsprechenden Spalt der Dreistrahlenbündel-Spaltblende 35 verbunden, während das andere Ende mit einem Photoelement, z. B. einem Photo-

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transistor, in Verbindung steht.

Mit der beschriebenen optischen Anordnung erhalten die Dreistrahlenbündel-Spaltblenden 24 und 35 ihre Konjugation mit dem Punkt P bezüglich der Übertragungsteile aufrecht.

Eine Stellungserfassungsvorrichtung 38 hat eine Meßeinrichtung, ζ. B. einen Codierer. Die Erfassungseinrichtung erfaßt kontinuierlich die Lage der Achse der beschriebenen beweglichen Einheit. Während im Ausführungsbeispiel die Relaislinsen als Einheit bewegbar sind, ist es ebenso möglich, statt der Relaislinsen die Dreistrahlenbündel-Spaltblende zusammen mit dem Beleuchtungsteil und der Keßeinrichtung in axialer Richtung zu bewegen.

Im weiteren wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 die Betriebsweise des beschriebenen Meßeinrichtung er läutert. Dabei sollte das zur Darstellung der Konjugation dienende gezeigte Lichtstrahlenbündel als ein solches betrachtet werden, das von jedem der drei Spalte der Dreistrahlenbündel-Spaltblende emittiert wird.

Durch das Leuchten der lichtemittierenden Diode 20 wird die Öffnungsblendenplatte 21 von infrarotem Licht beleuchtet.

Ein von der Öffnung 21a kommendes Lichtstrahlenbündel wird durch die Kondensorlinse 22 auf die Dreistrahlenbündel-Spaltblende 24 konzentriert. Das Strahlenbündel wird durch die Wirkung der drei Spalte 24a, 24b und 24c sowie des Deklinationsprismas 23 mit den drei Trennflächen 23a, 23b und 23c in drei Strahlenbündel aufgeteilt. Die urei Strahlen bündel werden durch die Relaislinse 25 konvergiert und treten in die Relaislinse 27 ein, wobei sie durch die jeweiligen Öffnungen 26a, 26b und 26c der·Dreilochplatte 26 an gegenseitiger störender Beeinflussung gehindert werden. ^-

Nachdem die Strahlenbündel die Relaislinse 27 passiert haben, erzeugen sie einmal eine Abbildung und divergieren dann. Die divergierenden Strahlenbündel werden von der Relaislinse 28 gesammelt und treten jeweils durch die Öffnungen

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«7891 29a, 29b und 29c des Blendenspiegels 29. Nachdem diese Strahlenbündel vom zweiten dichroitischen Spiegel 5 reflektiert worden sind, erzeugen sie erneut Abbildungen und beginnen dann erneut zu divergieren. Die divergierenden Lichtbündel werden vom Objektiv 3 konvergiert und vom ersten dichroitischen Spiegel 2 wiederum divergiert. Dann bilden diese Strahlenbündel die Testbildstruktur normal zur optischen Achse auf einer konkaven Fläche ab, die den Punkt P enthält.

Liegt der Punkt P gerade auf der Netzhaut Ef, so werden die Strahlenbündel auf der Netzhaut diffus reflektiert, treten aus dem Auge aus und nehmen den optischen Weg ZUrUCk_x auf dem sie gekommen sind. Somit werden die Strahlenbündel vom dichroitischen Spiegel 2 reflektiert und erzeugen durch das Objektiv 3 einmal Abbildungen. Des weiteren werden sie vom zweiten dichroitischen Spiegel 5 und von der Spiegelfläche des Blendenspiegels 29 zur Relaislinse 30 reflektiert, die die Strahlenbündel auf einer Ebene hinter dem Strahlenbündelteiler 31 fokussiert. Nachdem sie die Relaislinse 32, die Blendenplatte 33 und die Relaislinse 34 passiert haben, erzeugen sie Abbildungen auf der Dreistrahlenbündel-Spaltblende 35. Sie treten jeweils durch die Spalte 35a, 35b und 35c und treffen durch die Lichtleiter 36a, 36b und 36c auf die Photoelemente 37a, 37b und 37c auf. Da in diesem Fall der Punkt P gerade auf der Netzhaut liegt, fallen die jeweiligen Abbildungen der Testbildstruktur der Dreistrahlenbündel-Spaltblende 24 exakt mit den drei . Spalten der empfangenden Dreistrahlenbündel-Spaltblende zusammen. Daher werden die Abbildungen der Spalte scharf und klar konturiert und die von den Photoelementen empfangene Lichtmenge erreicht ein Maximum.

Liegt jedoch der Punkt P nicht auf der Netzhaut,

sondern davor oder dahinter, können keine scharfen Abbil-

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düngen der Testbildstruktur erzielt werden. In diesem Fall wird die auf der empfangenden Dreistrahlenbündel-Spaltblende abgebildete Testbildstruktur nicht nur getrübt, sondern es stellt sich auch eine Abweichung in der Längsrichtung ein. Daraus ergibt sich eine Verminderung der von den Photoelementen empfangenen Lichtmenge. Die Abweichung der Lage der Abbildung beruht darauf, daß die Abbildung von außerhalb der Achse liegenden Strahlen gebildet wird.

Zu Beginn der Messung werden die gemeinsam bewegbaren Einheiten (Relaislinse 25, Dreilochplatte 26, Relaislinse 27; Relaislinse 32, Blendenplatte 33, Relaislinse 34) in Pfeilrichtung bewegt. Die Menge des Lichteinfalls auf die Photoelemente 37a, 37b und 37c nimmt mit der Bewegung der Einheiten allmählich zu. Bei Astigmatismus des Auges tritt jedoch nie der Fall ein, daß alle drei Photoelemente gleichzeitig Spitzenwerte erfassen. Sie erreichen ihren Spitzenwert nacheinander.

Ein Beispiel einer elektrischen Schaltung für die Meßapparatur zeigt die Fig. 17. In diesem Beispiel werden als Photoelemente Transistoren 37a, 37b und 37c benutzt.
25

Die Ausgangssignale der Phototransistoren werden in Verstärkern 45a, 45b und 45c verstärkt und Spitzenwertdetektoren 46a, 46b und 46c zugeführt, die jeweils den Spitzenwert erfassen. Die Verbindung mit einer ^u Konstantspannungsquelle wird durch Vcc angezeigt.

Während der Messung gibt die Stellungserfassungsvorrichtung 38 ständig ein Stellungserfassungssignal· an eine Betriebsschaltung 47. Werden drei Sätze von

Stellungssignalen, die zum Zeitpunkt der Erfassung

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eines Spitzenwertes auftreten, in die Gleichung Π λ eingesetzt, so kann man die gewünschte Information erhalten. Für die Gleichung D=A sin(26 +c< ) + B wird die Dioptrie (Brechkraft) D durch die Stellung der beweglichen Einheit bestimmt und der Längswinkel θ ist vorgegeben. Deshalb kann die Durchschnittsdioptrie (Sphäre) A, der Astigmatismus (Zylinder) B und die Astigmatismusachse (Achse) o( durch Berechnung ermittelt werden.

Andererseits bilden Ausgangssignale χ einer Fernsehkamera 48 Fernsehbild- bzw. Videosignale, die der Abbildung des Vorderteiles des untersuchten Auges und Abbildungen des Testbildes und der Ausrichtmarken entsprechen und von der beschriebenen Bildaufnahmeröhre 10 erzeugt werden. Gemäß Fig. 18 besteht ein Videosignal χ aus drei Komponenten, einem Bildsignal Vsig, einem vertikalen Synchronisiersignal Vsync und einem horizontalen Synchronisiersignal Hsync. Dieses Signal wird dem Fernsehempfänger 14 über eine Mischschaltung 49 (siehe Fig. 17) zugeführt. Dabei wird das Videosignal χ von einer synchronen Trennschaltung 50 in das Bildsignal und Synchronisiersignale aufgetrennt. Die in der Betriebsschaltung 47 berechneten Informationen werden von einer Sichtbild-Steuerschaltung und einem Zeichengenerator 52 als digitale Signale weitergegeben. Ein ODER-Verknüpfungsglied 53 setzt die digitalen Signale zu einem Zeichensignal y zusammen. Das Zeichensignal y bildet ein Eingangssignal der Mischschaltung 49 während ein . weiteres das Videosignal χ ist. Diese beiden Eingangs-

signale χ und y werden durch ein Umschaltsignal z, das aus der Sichtbild-Steuerschaltung 51 kommt, gemischt und bilden ein neues Mischsignal w. Das Signal w wird dem Bildempfangsgerät 14 zugeführt und erscheint auf dem oberen Teil des Bildschirms als eine Abbildung des

Vorderteils des untersuchten Auges, sowie auf dem Unter-

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ORIGINAL INSPECTED

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teil des Bildschirms als Meßwerte, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Die Anordnung von Ziffern und Zeichen auf dem Bildschirm kann nach Wunsch gewählt werden. Die Technik der Anzeige von verschiedenen Symbolen, wie z. B. Ziffern und Zeichen, auf einem Fernsehbildschirm ist aus dem US-Patent 3 345 458 bekannt.

Fig. 18 zeigt ein typisches Beispiel einer Wellenform der oben beschriebenen Signale. Dabei entspricht die Abszisse der Zeitachse und die Ordinate der Spannung.

Im allgemeinen hat das Bildsignal Vsig einen Pegel von O bis 1,0 V und die Synchronisiersignale Vsync ■5 und Hsync bewegen sich bei einem Pegel von 0,2 bis 0,3 Volt. Besitzt das Zeichensignal y einen Pegel in der Größe des Bildsignales von 0,5 bis 1,0 V, so werden die Zeichen auf einer Braun'sehen Röhre in Weiß auf

schwarzem Hintergrund dargestellt. 20

Als Mischschaltung 49 kann eine handelsübliche integrierte Schaltung, z. B. MC 1545 (Motorola Company) Verwendung finden. Ebenso kann die Mischschaltung 49 aus diskreten Elementen aufgebaut werden.

Fig. 17 zeigt auch einen Drucker 54 und eine Datenkarte eines Kundens 55. Nachdem die Datenkarte in den Drucker eingeführt und das Ergebnis der Messung auf dem Bildschirm bestätigt wurde, drückt die

Bedienungsperson eine Auslösetaste 54a. Dadurch werden die Daten der Messung und das Ergebnis auf den unbeschriebenen Teil der Datenkarte gedruckt.

Es folgt unter Bezugnahme auf die Fig. 6 eine Beschreibung der Überprüfung der Funktion der photometrischen Eigenschaften.

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Fig. 6 zeigt eine Abbildungslinse 40, äine Öffnungsblendenplatte 41 und ein Photoelement 42. Das Photoelement 42 befindet sich nahe an der Öffnungsblendenplatte. Die Öffnungsblendenplatte 41 ist über die Abbildungslinse 40, die Relaislinse 30, den Blendenspiegel 29, den zweiten dichroitischen Spiegel 5, das Objektiv 3 und den ersten dichroitischen Spiegel 2 mit der Pupille Ep des untersuchten Auges konjugierend angebracht. Der Durchmesser der Blendenöffnung ist so bemessen, daß drei Strahlenbündel, die auf der Pupille abgebildet werden, dieselbe passieren.

Bei dieser Anordnung kann ein solches von drei von der Netzhaut des Auges reflektierten Strahlenbündeln in das Photoelement 42 eintreten, das vom Strahlenbündelteiler 31 abgeteilt wurde. Durch die Messung der Lichtmenge, die auf das Photoelement einfällt, kann die Bedienungsperson den Unterschied in der Netzhautreflexion zwischen einzelnen Personen feststellen, und hat damit ein nützliches Hilfsmittel zum Abgleich der Verstärkungspegel der Verstärker 45a, 45b und 45c. Darüber hinaus kann^indem man sich des von dem Photoelement 42 erfaßten Lichtes bedient, überprüft werden, ob von der Hornhaut reflektiertes Licht vorhanden ist oder ob irgendwelche:

äußeren Störeinflüsse (mit Hilfe des Meßgerätes 57) existieren. Ebenso wird beim gezeigten Ausführungsbeispiel zum Zwecke der Erfassung des Zwinkerns des untersuchten Auges während der Messung das Ausgangssignal des Photoelements 42 durch einen Verstärker 56 verstärkt

^ou und in einem Vergleicher 5 8 mit einem vorgegebenen Bezugssignal verglichen. Zeigt das Ergebnis des Vergleiches das Auftreten von Zwinkern, so wird dies auf dem Bildempfangsgerät 14 angezeigt. Da das Meßlicht während des Zwinkern vom Lid des untersuchten Auges

reflektiert wird, steigt die auf das Photoelement 42 einfallende Lichtmenge während des Zwinkerns sprunghaft

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an. Dieser Effekt wird zur Erfassung des Augenzwinkerns während der Messung genutzt. Die Anzeige des Zwinkerns auf dem Billdempfangsgerät verhindert, daß die Bedienungsperson bzw. der Untersuchende das Zwinkern übersieht.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel können verschiedene

Änderungen durchgeführt werden. Z. B. kann parallel zur Testbildplatte gemäß der Fig. 1 die Anzeigefläche eines Sichtgerätes wie z. B. eine Flüssigkristallanzeige zum Anzeigen von Informationen, die aus der Betriebsschaltung kommen, angebracht werden, so daß beide die Testbildplatte und die Informationen anzeigende Fläche gleichzeitig photographiert werden können. Jedoch hat der Einsatz einer elektrisch arbeitenden Fernsehschaltung den Vorteil, daß zusätzlich zu den Ziffern jedes beliebige Zeichensignal in gewünschter Weise dargestellt werden kann.

Die Erfindung hat viele Auswirkungen und Vorteile.

Erstens kann der Untersuchende das untersuchte Auge unmittelbar vor und der Messung beobachten. Bei herkömmlichen Geräten wird bei der Messung davon ausgegangen, daß solange die untersuchte Person auf das Fixationsobjekt blickt, ihr Sehstrahl sich in normaler Stellung befindet. Es gibt jedoch häufig Fälle, bei denen das Auge ein leichtes Schielen aufweist und bzw. oder bei denen der Sehstrahl infolge der starken Anspannung der Untersuchungsperson, die gezwungen ist, ständig auf das Fixationsobjekt zu blicken, . etwas

von der Normalstellung abweicht. In diesen Fällen weist das Ergebnis der Messung einen Fehler auf. Wird auf der Grundlage des Ergebnisses einer solchen Messung für die Untersuchungsperson eine Brille angefertigt, so wird eine zeit- und arbeitsaufwendige Korrektur notwendig sein. Erfindungsgemäß kann der Untersuchende,der auf

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das Fixationsobjekt blickenden Person Hinweise geben,

um solche Fehler zu vermeiden, während er den Kontrollschirm beobachtet. Auf diese Weise ist eine wesentliche Verbesserung der Meßgenauigkeit erzielbar. 5

Zweitens ermöglicht die Meßapparatur dem Untersuchenden das untersuchte Auge während der Messung zu beobachten. Somit kann der Untersuchende während der Messung überprüfen, ob die Untersuchungsperson korcekt auf das Fixationsobjekt blickt und ob sie mit den Augen zwinkert oder nicht. Dies trägt in weiterem Maße zur Verbesserung der Meßgenauigkeit bei.

Drittens kann der Untersuchende mit der erfindungsgemäßen Meßapparatur auf einfache Art eine zentralisierte Beobachtung durchführen , da das Ergebnis der Messung auf einem Kontrollschirm angezeigt wird. Der Untersuchende kann das untersuchte Auge beobachten, und

den Zustand des Auges während der Messung mit dem Meßergebnis vergleichen. Somit kann der Untersuchende leicht und unmittelbar entscheiden, ob eine weitere Messung durchgeführt werden sollte oder nicht.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß mit der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung die Justierfähigkeit verbessert werden kann.

Wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, können das Meßsystem und das Beobachtungssystem voneinander ge-

trennt werden (z. B. durch Benutzung von Licht verschiedener Wellenlängen). Dadurch wird es möglich, die Beobachtung während der Messung fortzusetzen, ohne daß dadurch negative Auswirkungen auf die Meßeinrichtung eintreten.
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Darüber hinaus zeigt das Ausführungsbeispiel für das Meß- und das Beobachtungssystem ein gemeinsames optisches Objektivsystemv Dadurch wird

es möglich, das untersuchte Auge durch das Beobachtungssystem von vorn zu beobachten, wodurch der Untersuchende abnormales Sehverhalten des untersuchten Auges, falls vorhanden, leicht erkennen kann. Außerdem bewirkt el Le Verwendung eines gemeinsamen optischen Ob jekL ivsysleni:;, daß die Anzahl der erforderlichen Bestandteile der Apparatur verringert wird.

Die erforderliche Meßzeit der erfindungsgemäßen Apparatur ist sehr kurz, wodurch die Messung leicht und bequem durchgeführt werden kann. Aufgrund der Kürze der Meßzeit gibt es keine Probleme hinsichtlich einer Änderung der Brechkraft des untersuchten Auges während der Messung.

Die Erfindung betrifft also ein automatisches Augen- ^ refraktometer mit einem Projektionsgerät zum Projizieren einer Testbildstruktur auf die Netzhaut eines zu untersuchenden Auges, einer photoelektrischen Einrichtung, die so angebracht ist, daß sie eine Abbildung der von der Netzhaut des Auges reflektierten Testbild- ^J struktur empfängt, einem Rechner zur Berechnung der Brechkraft des Auges, in dem er die Ausgangssignale der photoelektrischen Einrichtung nutzt und einer Verarbeitungsschaltung zum Verarbeiten der Ergebnisse der Berechnung in digitale Bildsignale. Darüber hinaus

verfügt das Augenrefraktometer über eine Videokamera zur Bildaufnahme des Vorderteils des Auges durch ein Objektiv des Projektionsgerätes, um Bildsignale zu erzeugen und ein Bildsichtgerät zur Anzeige eines von den Videosignalen erzeugten Bildes auf einem Bildschirm.

Mit der Meßapparatur kann der Untersuchende die Ab-

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bildung des Vorderteiles des untersuchten Auges beobachten und das Auge und das Objektiv geeignet zueinander anordnen, während er das angezeigte Bild auf dem Bildschirm beobachtet. Durch das Zuführen digitaler Signale von der Verarbeitungsschaltung zum Bildsichtgerät werden darüber hinaus Ziffern, Zeichen oder andere Symbole auf dem Bildschirm dargestellt, die Auskunft über die Brechkraft des untersuchten Auges geben.

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Claims

llEDTKE - BüHLINO - KpNNE Grupe - Pellmann · bipMng. P Grupe 2937891 Dipl.-Ing. B. Pellmann Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München Tel.: 089-5396 Telex: 5-24 845 tipat cable: Germaniapatent München 19. September 1979 B 9917 Patentansprüche 6,

1. Automatisches Gerät zum Messen der Brechkraft eines Auges, gekennzeichnet durch

eine Dioptrienmeßeinrichtung (4) zum Zuführen von Strahlungsenergie zum Hintergrund (E^) eines zu untersuchenden Auges (E), die den Brennpunkt der vom Augenhintergrund reflektierten Strahlungsenergie erfaßt und einen Signalstrom dieser Brennpunkterfassung verarbeitet,

eine Vorrichtung (47 bis 53) zum Umwandeln des Signalstromes in ein Videosignal, das Zeichenmuster bildet,

eine Videokamera (10), die den Vorderteil des Auges aufnimmt, und

ein Videosichtgerät (14), das das Videosignal erhält und elektrisch mit der Videokamera verbunden ist.

2. Automatisches Gerät zum Messen der Brechkraft eines Auges nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Markenprojektionseinrichtung (20 bis 28) zum Projizieren eines Markienstrahlenbündels, das auf dem Vorderteil des zu untersuchenden Auges (E) reflektiert wird und auf der photoempfindlichen Fläche der Video-

VII/rs

Deutsche Bank (München) KIo. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto 3939 844 Postscheck (München) KIo 670-43-804

030017/0640 ORIGINAL INSPECTED

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kamera (10) eine Abbildung erzeugt.

3. Automatisches Gerät zum Messen der Brechkraft eines Auges nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine photoempfindliche Erfassungseinrichtung (42), die auf das Vorderteil des zu untersuchenden Auges (E) fokussiert ist und deren Ausgangssignal an die Umwandlungsvorrichtung gegeben wird, nachdem es zuvor in einer Vergleicherschaltung (58) mit einem vorgegebenen Bezugswert verglichen wurde.

4. Automatisches Gerät zum Messen der Brechkraft eines Auges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioptrienmeßeinrichtung

eine Zielmarkeneinrichtung (24) zum Erzeugen eines Musters aus Strahlungsenergie,

eine optische Einrichtung (25 bis 28) zum Projizieren und Fokussieren des Musters auf den Hintergrund des zu untersuchenden Auges,

eine Sensoreinrichtung (37, 45, 46) zum Erfassen der die optische Einrichtung passierenden Strahlungsenergie des Musters,

eine Stellungserfassungseinrichtung (38),die mit der optischen Einrichtung verbunden ist, und

eine Verarbeitungseinrichtung (47) aufweist, die die Ausgangssignale der Sensoreinrichtung und der Stellungserfassungseinrichtung gemäß einem vorgegebenen Programm verarbeitet.

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5. Automatisches Gerät zum Messen der Brechkraft eines Auges, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster aus Strahlungsenergie jeweils aus Teilmustern zusammengesetzt ist, die zumindest drei geraden Linien entsprechen.

6. Automatisches Gerät zum Messen der Brechkraft eines Auges, nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung Photozellen (37a, b, c) aufweist, die jeweils entsprechend mindestens dreier gerader Linien angebracht sind.

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