DE3009049A1 - Vorrichtung zum pruefen des sehvermoegens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung· betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen des Sehvermögens gemäß dem Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Prüfen verschiedenartiger Sehfunktionen geeignet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch anfänglich mit der Absicht entwickelt worden, eine Vorrichtung zum Prüfen der Kontrastempfindlichkeit zu schaffen und wird deswegen insbesondere im Hinblick auf diese Anwendung beschrieben.

In der routinemäßigen klinischen Praxis besteht tatsächlich ein wirksamer Mangel, die Funktionsbestimmung der Kontrastempfindlichkeit durchzuführen, trotz der offensichtlichen Tatsache, daß diese Funktion in vielen Situationen des Alltagslebens von besonderer Bedeutung ist, so z.B. beim Lenken eines Kraftfahrzeuges. Darüber hinaus scheint es eine Korrelation zwischen einigen pathologischen Zuständen des Sehvermögens und Charakteristika zu geben, die die Kontrastempfindlichkeitsfunktion darstellen.

Das Fehlen bzw. der Mangel der Kontrastempfindlichkeits-Funktionsbestimmung ist auf das Fehlen eines geeigneten Verfahrens für den Routinegebrauch zurückzuführen. Die vorhandenen Verfahren sind begrenzt und beruhen im allgemeinen auf der Arbeit von Campbell und Mitarbeitern (Campbel, F.W. und Green, D.G. 1965, J.Physiol. 181, 576), und beziehen sich auf das nacheinander folgende Vorführen eines Zieles bzw. Bildes in Form eines Rasters von entsprechend zu unterscheidenden einheitlichen Raumfrequenzen für eine Versuchsperson, wobei die Versuchsperson das Ausmaß des

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Kontrastes verändern kann, mit dem jedes Raster dargestellt wird, wodurch die Minimum-Kontrastniveaus festgestellt werden, mit denen die Versuchsperson die Raster noch feststellen kann. Diese Niveaus werden dann gegen die Rasterfrequenz aufgezeichnet und liefern so eine Kontrastempfindlichkeitsfunktionscharakteristik für die Versuchsperson, wobei das gesamte Verfahren jedoch sehr zeitraubend ist und dementsprechend ungeeignet ist, abgesehen von besonderen Umständen, z.B. zu Studienzwecken.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, dieser Situation abzuhelfen und eine einfache, preiswerte Vorrichtung zu schaffen, mit der schnell und bequem die Kontrastempfindlichkeit einer Versuchsperson überprüft werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst. Eine besonders bevorzugte Lösungsform wird im Anspruch 2 beschrieben. Es dürfte einleuchten, daß die benachbarten Bereiche der Bildanordnung bis zu dem Punkt in der anderen Richtung von entsprechend unterschiedlicher Luminanz sind, wo die Bereiche eine zum vorbestimmten Niveau gleiche Luminanz besitzen, jedoch können in der Praxis derartige Bereiche von der Versuchsperson visuell nicht unterschieden werden, sogar schon bevor dieser Punkt erreicht wird. Die minimal feststellbare Luminanz- bzw. Leuchtdichte-Differenz ist dabei abhängig von der Kontrastempfindlichkeit der Versuchsperson. Ferner ist anzuerkennen, daß diese minimal feststellbare Luminanz-Differenz sich mit

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der räumlichen Frequenz der infrage stehenden benachbarten Bereiche verändert, und daß diese Frequenz sich quer über die Anordnung in einer Richtung zunehmend verändert.

Hiernach bleibt noch festzustellen, daß die Einstellung der Steuerungsmittel dazu dient, die Punkte gleicher Luminanz zu bewegen, sowohl die absolut als auch die subjektiv gewerteten, wobei die Steuerungs- bzw. Regelungsmittel respektive den Zonen unterschiedlicher Raumfrequenz zugeordnet sind. Ferner ist es verständlich, daß von einer Versuchsperson verlangt werden kann, die nach subjektiver Ansicht gleichen Luminanzpunkte einzustellen, sodaß sie eine Bildanordnung eines vorbestimmten Musters bilden, wobei das Ausmaß der notwendigen Einstellungen relativ zu den vorgeschriebenen bzw. vorgegebenen Niveaus eine Kontrastempfindlichkeitsfunktionscharakteristik für die Versuchsperson darstellt.

Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber den bisher bekannten und oben erwähnten liegt in der Tatsache, daß die Raumfrequenzabhängigkeit der Kontrastempfindlichkeit bei der Verwendung eines einzigen Zieles bzw. Bildes berücksichtigt wird.

Die Ziel- bzw. Bildanordnung wird bequemerweise in der allgemeinen Form eines rechteckigen Rasters vorgegeben, das aus parallelen Zeilen zusammengesetzt ist, wobei die Luminanzveränderung sich den Zeilen entlang erstreckt und wobei sich die Raumfrequenzveränderung (spacial frequency variation) quer zu den Zeilen erstreckt. In dieser Situation

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erfordert ein geeignetes vorbestimmtes Muster, daß von der Versuchsperson hergestellt werden soll, die Einstellung von unterscheidungskräftigen Begrenzungspunkten der Zeilen, sodaß sie auf einer geraden Linie quer dazu liegen.

Es ist jedoch möglich, andere Anordnungsformen zu verwenden, z.B. allgemein sternenförmige oder andere Polarkoorcfinatenf ormen, sowie ferner andere Formen von vorbestimmten Mustern, die z.B. Begrenzungspunkte auf einem Kreis oder einer anderen Kurve umfassen.

Ferner ist es bevorzugt, daß die benachbarten Zeilen entsprechend unterschiedlicher Luminanz in Querrichtung über das Raster glatt ineinander verschmelzen, wobei die Luminanz in derartiger Richtung in geeigneter Weise sich sinusförmig um ein Hauptniveau verändert, daß dem vorbestimmten Niveau gleich ist. Dies ist jedoch wiederum nicht absolut nowendig, sodaß auch eine Rechteckwellen-Luminanz in Querrichtung möglich ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere bisher in Bezug zur Kontrastempfindlichkeitsfunktionsbestimmung diskutiert worden ist, wurde schon anfänglich darauf hingedeutet, daß dieses nicht die einzige Anwendungsmöglichkeit ist. Tatsächlich kann die besondere oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung betriebsmäßig derart verändert werden, sodaß sie auch für andere Anwendungszwecke geeignet ist. Zum Beispiel kann das Raster eine einheitliche Raumfrequenz besitzen, wobei die Versuchsperson die Augen auf einen mittigen Teil des Bildes richten soll und durch Steuerungsmitteleinstellung

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eine Anzeige der Kontrastempfindlichkeit im peripheren Blickfeld gegeben wird. Bei einer anderenAbänderung kann das Raster zunehmend rotieren/ tun eine Anzeige des Richtungsastigmatismus zu liefern. In. einer noch weiteren Abänderung kann lediglich ein Set von Zeilen zunehmend die Luminaiiz verändern und/oder die Größe, um eine Anzeige der Kontrastempfindlichkeit relativ zu unterschiedlichen Hintergrundluminanzniveaus und/oder Raumfrequenzen unterschiedlicher Auflösung zu liefern.

Diese Abwandlungsformen für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigen, daß· andere Ausführungsformen für den Fachmann ohne weiteres denkbar sind, wobei er jedoch immer von der eigentlichen Erfindung Gebrauch macht.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung enthält normalerweise einen elektro-optischen Schirm, vorzugsweise ' in Form einer Kathodenstrahlröhre, sowie elektronische Steuermittel für letztere zur Abbildung des Zieles bzw. Bildes und um die gewünschten Luminanzveränderungen zu bewirken.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird eine Ausführungsform der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand eines Beispiels unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schemaskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 die während des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung auftretende Signalwellenform;

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Fig. 3 eine diagrammatische Darstellung der Form des durch die erfindungsgemäBe Vorrichtung erzeugten Zieles bzw. Bildes; und

Fig. 4 eine ähnliche Darstellung des Zieles bzw. der Abbildung, wenn sie auf ein vorbestimmtes Muster eingestellt ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt eine Kathodenstrahlröhre 10/ die unter Steuerung eines Sägezahn-Zeitbasis-Generators 11 betrieben wird, und einen X-Eingang bzw. eine X-Eingabe, wie es in Fig. 2 (a) gezeigt wird, vorsieht, und wobei ein Dreieckwellenoszillator 12 eine Y-Eingabe, wie sie in Fig. 2 (b) gezeigt wird, vorsieht. Der Generator 11 und der Oszillator 12 arbeiten bei Frequenzen, die ähnlich denjenigen der Bildfrequenz und Videomodulationsfrequenz eines Fernsehsystems sind und geeigneter Weise 60 Hz bzw. 150 KHz betragen. Ein Z-Eingang für die Röhre 10 wird durch einen Vier-Quadrant-Multiplier 13 vorgesehen, der selbst einen Eingang vom Generator 11 über einen Frequenzwobbeloszillator 14 besitzt sowie einen anderen Eingang vom Oszillator 12 über einen Dreieckamplitudenbegrenzer 15 bzw. Clipper 15. Der Ausgang des Wobbeloszillators 14 ist vorzugsweise sinusförmig und wird in Fig. 2 (c) gezeigt. Der Ausgang des Clippers 15 besitzt eine konstante Amplitude, wobei die Impulsbegrenzung (clipping) im Hinblick auf die Dreieckbasisweite bewirkt wird und kontinuierlich zwischen einer vollständigen Dreiecksperiode und einer halben Periode eingestellt wird, wie es durch die Fig. 2 (d) bzw.

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2 (e) gezeigt wird. Der Ausgang des Multipliers 13 wird in der Fig. 2 {f) für die Situation gezeigt, in der der Clipper für die gesamte Periode jedes Sägezahnausgangs vom Generator 11 einheitlich eingestellt ist, um die Dreieckswelle in einem Ausmaß auf einem Teilweg zwischen den Clippergrenzen abzuschneiden.

Der übrige Teil der beschriebenen Vorrichtung umfaßt Arbeitsregler 16, die eine Vielzahl von arbeitsmäßig einstellbaren Bestandteilen 17 umfassen, z.B. Potentiometer, die zwischen dem Generator 11 und dem Clipper 15 liegen. Die Bestandteile 17 sind jeweils betätigbar, um das Ausmaß der Amplitudenbegrenzung, das durch den Clipper 15 bewirkt wird, zu verändern und sind entsprechend mit den nachfolgenden Teilen des Sägezahnzyklus des Generators 11 verbunden.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem die Bestandteile 17 zur einheitlichen Abgleichung des Clippers 15 eingestellt sind, liefert einen sichtbaren Ausgang bzw. Bild auf der Röhre 10, wie es in Fig. 3 gezeigt ist und wie es eine Versuchsperson erkennen kann. Dieser visuelle Ausgang, d.h. das Ziel bzw. Bild besitzt die allgemeine Form eines rechteckigen Gitters paralleler Zeilen bzw. Linien, die sich in Y-Richtung erstrecken, wobei die Zeilen abwechselnd hell und dunkel sind, und ebenfalls eine zunehmende Raumfrequenz in X-Richtung besitzen. Die beiden Sets von entsprechend hellen und dunklen Zeilen weisen tatsächlich eine dreieckige Form auf, wobei die verschiedenen Luminanzen gleich und entgegengesetzt progressiv auf ein vorbestimmtes

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Niveau hin verändert werden, das durch das Ausgangssignalniveau in Fig. 2 (f) dargestellt wird, und wobei die verschiedenen Luminanzen der Zeilen bzw. Linien sich sinusförmig auf dieses Niveau hin in X-Richtung von den Spitzenluminanzniveaus an ihren Zentren verändern. Ferner verändert sich die räumliche Frequenz der Zeilen progressiv in X-Richtung.

Wenn die Bestandteile 17 alle gleich eingestellt sind, besitzt der Z-Eingang die in Fig. 2 (f) gezeigte Form, wobei die Bildzeilen eine unterschiedliche Luminanz besitzen und von einem absoluten Gesichtspunkt sich gleichmäßig in Y-Richtung erstrecken. Die Kontrastempfindlichkeit verändert sich jedoch mit der Raumfrequenz, durch Abnahme sowohl bei Erhöhung und Erniedrigung der Frequenz relativ zu einem Zwischenwert, sodaß die Zeilen bzw. Linien subjektiv sich zu unterschiedlichen Längen zu erstrecken scheinen, wie es in Fig. 3 gezeigt wird.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Ausführungsform kann von einer Versuchsperson verlangt werden, die Bestandteile 17 derart einzustellen, daß die Zeilen gleiche Länge aufweisen, wie es in Fig. 4 gezeigt wird, wobei die notwendigen Einstellungen für diesen Zweck entsprechend zu den vorbeschriebenen Einstellungen dementsprechend eine Kontrastempfindlichkeits-Funktionscharakteristik für die Versuchsperson darstellen. Natürlich können die Einstellungen leicht derart angeordnet werden, daß sie elektrische Signale liefern, die in geeigneter Weise aufgenommen werden können, um die relevante Charakteristik darzustellen.

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INSPECTED

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In der Praxis sollte sich die Raumfrequenz von 0,5 bis 30 Zyklen verändern,pro dem Auge der Versuchsperson ausgesetztem Intervall. Während die Vorrichtung des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels lediglich schematisch dargestellt worden ist, so wird sie jedoch insofern als ausreichend angesehen, als das. relevante Wellenformen und Funktionen mit den angegebenen Schaltkreisen und Verfahren erhalten werden können, wobei in dieser Hinsicht im einzelnen selbstverständlich beträchtliche Veränderungen möglich sind. Zum Beispiel kann der Oszillator 12 einen variablen Phasenausgang haben oder auch nicht und braucht nicht notwendigerweise einen symmetrischen Dreiecksausgang zu besitzen.

Betrachtet man weitere allgemeine Veränderungen, die innerhalb der oben diskutierten Erfindung liegen, so ist es selbstverständlich, daß auf eine Veränderung der Spectralfrequenz verzichtet werden kann, indem der Wobbeioszillator 14 wegfällt, sodaß die Zielbzw. Bildrotation durch eine koordinierte Transformation der Kathodenstrahlröhreneingänge, usw. bewirkt werden kann. Derartige Veränderungen können natürlich wahlweise bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen werden, damit sie für eine Anzahl unterschiedlicher Betriebsarten angepaßt werden kann.

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Claims (8)

Patentanwalt MICHAEL KORN nini, ing. John Spencer Dobson Broadacres, Cathorpe Park Fleet, Hampshire/ENGLAND N 11 P Peter Avery Davison Sea View, Seapoint Road Bray, County Wicklow IRLAND Vorrichtung zum Prüfen des Sehver m ögens Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Prüfen des Sehvermögens mit einem Mittel zum Vorführen eines visuellen Zieles bzw. Bildes für eine Versuchsperson, wobei das Bild eine Anordnung von zwei Sets von Bereichen jeweils unterschiedlicher Luminanz mit alternierender Sequenz in einer koordinierten Richtung quer zur Anordnung umfaßt, und wobei ein Steuerungsmittel durch die Versuchsperson zur Veränderung des Bildkontrastes einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Bereiche eines Sets eine sich zunehmend verändernde Luminanz gegenüber der Luminanz des anderen Sets in einer anderen koordinierten Richtung (y) quer zur Anordnung besitzen, und daß das Steuerungsmittel (16,17) durch die Versuchsperson zur Änderung der Geschwindigkeit bzw. des Ausmasses der Luminanzveränderung einstellbar ist.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild eine vorbestimmte Gesamtluminanz besitzt, wobei die Bereiche alternierender Sequenz von sich zunehmend verändernden Ausmaßen in der koordinierten Richtung (x) quer zur Anordnung sind, und daß die Bereiche der beiden Sets von sich zunehmend verändernder Luminanz in entsprechend gleicher und entgegengesetzter Weise auf das vorbestimmte Niveau der anderen koordinierten Richtung

(y) hinzu quer zur Anordnung sind, wobei das Steuerungsmittel eine Vielzahl von Steuerungen (17) aufweist, die entsprechend betriebsgerecht mit verschiedenen Zonen des Bildes zugeordnet und nachfolgend quer zur Anordnung in einer Richtung angeordnet sind, und daß die Steuerungen selektiv durch die Versuchsperson einstellbar sind, um das entsprechende Ausmaß der Luminanzveränderung für die Zonen entlang der anderen Richtung zu ändern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung die allgemeine Form eines rechteckigen Rasters besitzt, das aus parallelen Zeilen bzw. Linien zusammengesetzt ist, wobei sich die einen und die anderen koordinierten Richtungen entsprechend senkrecht und parallel zur Längsrichtung der Zeilen bzw. Linien erstrecken.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Luminanz jedes benachbarten Bereichepaares, eines von jedem Set, in einer Richtung fließend verändert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fließende bzw. glatte Veränderung sinusförmig ist.

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6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch einen elektro-optischen Schirm (10) und elektronische Steuerungsmittel (11 - 17) zur Abbildung bzw. Darstellung eines Bildes und selektiven Einstellung desselben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (10) von einer Kathodenstrahlröhre gebildet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuermittel folgendes umfaßt:

Einen Sägezahn-Zeitbasis-Generator (11), der mit der Kathodenstrahlröhre (10) zur Steuerung des x-Scans bzw. der x-Abtastzeile; einen Dreieckwellenoszillator (12), der mit der Kathodenstrahlröhre zur Steuerung deren y-Scans bzw. der y-Abtastzeile;

einen Vier-Gradient-Multipl ier bzw. Vorwiderstand (13), der mittels eines Freqtienzwobbeloszillators (14) zum Ansprechen bzw. Regeln mit dem Sägezahn-Generator verbunden ist, wobei der Multiplayer über einen Clipper (15) bzw. Dreieckamplitudenbegrenzer zum Regeln des Dreieckwellenoszillators mit diesem und der Röhre verbunden ist, um deren z-Eingang bzw. Eingabe zu steuern, und daß eine Vielzahl von Arbeitsreglern (17) zwischen dem Sägezahn-Generator und dem Clipper zur entsprechenden Regelung der nachfolgenden Teile jedes Zyklus des Generators liegen, um das Ausmaß der durch den Clipper bewirkten Amplitudenbegrenzung festzustellen.

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