DE3010576C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Augenrefraktometer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Augenrefraktometer, wie es in der nachveröffentlichten DE-OS 29 37 891 gezeigt ist, wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert, die das Augenrefraktometer in schematischer Darstellung zeigen.

Das Augenrefraktometer gemäß Fig. 1 weist Lichtquellen 1 a, 1 b und 1 c und eine Maske 2 mit drei Schlitzen 2 a, 2 b und 2 c auf, die vom Mittelpunkt der Maske 2 äquidistant und senkrecht zu Radiallinien verlaufen und untereinander einen Winkel von 120° einschließen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die Lichtquellen 1 a, 1 b und 1 c sind jeweils hinter den entsprechenden Schlitzen 2 a, 2 b und 2 c angeordnet. Desweiteren sind eine feststehende Linse L ₁, ein Lochspiegel 3 mit Öffnungen 3 a, 3 b und 3 c, die äquidistant zum Mittelpunkt des Lochspiegels 3 angeordnet sind und einen gegenseitigen, in Fig. 3 dargestellten Winkelabstand von 120 haben, eine Objektivlinse L ₂, ein zu untersuchendes Auge E, ein Augenhintergrund Ef, eine Hornhaut C des Auges E, ein Umlenkelement 4, eine der Linse L₁ gleichartig ausgebildete, feststehende Linse L′₁, eine in Fig. 4 gezeigte Lochblende 5 mit einer Öffnung 5 a und eine in Fig. 5 gezeigte Maske 6 mit Schlitzen 6 a, 6 b und 6 c vorgesehen. Die Schlitze 2 a und 6 a, 2 b und 6 b sowie 2 c und 6 c sind jeweils bezüglich des Lochspiegels 3 optisch konjugiert. Fotoempfindliche Elemente 7 a, 7 b und 7 c sind hinter den entsprechenden Schlitzen 6 a, 6 b und 6 c angeordnet. Das Licht von der Lichtquelle 1 a passiert den Schlitz 2 a, die feststehende Linse L ₁, die Öffnung 3 a des Lochspiegels 3, die Objektivlinse L ₂ und die Hornhaut C und es wird ein Bild des Schlitzes 2 a auf den Augenhintergrund Ef projiziert. Das vom Augenhintergrund Ef reflektierte Licht passiert die Hornhaut C, die Objektivlinse L ₂, den Lochspiegel 3, das Umlenkelement 4, die feststehende Linse L′ ₁, die Lochblende 5 und den Schlitz 6 a der Maske 6 und wird von dem fotoempfindlichen Element 7 a empfangen. Entsprechendes gilt für das von den Lichtquellen 1 b und 1 c ausgehende Licht.

Werden die Maske 2, die Lichtquellen 1 a, 1 b und 1 c, die Maske 6 sowie die fotoempfindlichen Elemente 7 a, 7 b und 7 c gleichförmig in einer Richtung synchron zueinander bewegt, so überlappen die auf der Maske 6 entworfenen Bilder der Schlitze 2 a, 2 b und 2 c, die zunächst verschwommen und in ihrer Lage verschoben sind, genau die Schlitze 6 a, 6 b und 6 c, wobei die Bilder fokussiert sind und die maximale Lichtintensität aufweisen. Die Größe der Verschiebung der Maske 2 wird ständig mittels eines in Fig. 1 nicht dargestellten Stellungsgebers, z. B. einem Linearcodierer, erfaßt, wobei die Stellung der Maske 2 auf der optischen Achse, bei der die fotoempfindlichen Elemente 7 a, 7 b und 7 c die maximale Lichtintensität feststellen, der Brechkraft des Auges E entspricht.

Die verschiedenen Größen, die die Brechkraft des zu untersuchenden Auges E bestimmen, können mit den in drei Richtungen gemessenen Brechkräften P ₁, P ₂ und P ₃ unter Verwendung folgender Gleichung errechnet werden:

P = A + B × sind (2R + Φ).

Dabei bezeichnet A die sphärische Brechkraft, B die zylindrische Brechkraft, Φ den Winkel der Zylinderachse und R den Winkel der vorgegebenen drei Richtungen.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Aufbau sind anstelle der feststehenden Linsen L ₁ und L′ ₁ der Fig. 1 die entsprechenden Linsen L ₂ und L′ ₃ entlang der optischen Achse bewegbar. Dagegen sind die Lichtquellen 1 a, 1 b und 1 c, die Maske 2 sowie die Maske 6 und die fotoempfindlichen Elemente 7 a, 7 b und 7 c feststehend. Die Linsen L ₃ und L′ ₃ werden während einer Messung einmal in einer Richtung bewegt, wobei für die von den fotoempfindlichen Elementen 7 a, 7 b und 7 c festgestellte Lichtintensität ein Maximalwert auftritt. Aus der Position der Linsen L ₂ und L′ ₃ zum Zeitpunkt der Maximalwerts werden die Brechkräfte für die drei Richtungen bestimmt.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Augenrefraktometer steht die Verschiebung der Lichtquellen 1 a, 1 b und 1 c und der fotoempfindlichen Elemente 7 a, 7 b und 7 c in keinem linearen Zusammenhang mit der Brechkraftabweichung des zu untersuchenden Auges. Folglich ist die Verschiebung und die Korrekturermittlung sehr kompliziert und aufwendig. Bei der Bewegung der Linsen bei dem Augenrefraktometer gemäß Fig. 6 treten Schwankungen in der Größe der Pupille und der Helligkeit auf, wenn die Brechkraft des untersuchten Auges vom Normalwert abweicht. Desweiteren besteht zwischen der Brechkraft des untersuchten Auges und der Verschiebung der Linsen ebenfalls kein linearer Zusammenhang, so daß die Auswertung bzw. Korrekturermittlung für das Auge aufgrund der festgestellten Verschiebung kompliziert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Augenrefraktometer derart weiterzubilden, daß eine Veränderung der Größe der Pupille und der Helligkeit verhindert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Ausbildung der Linsengruppen als afokales System gewährleistet nicht nur, daß während einer Verschiebung der Linsengruppen keine Änderung der Pupillengröße und der Helligkeit auftritt, sondern es besteht zwischen der Brechkraft und der Verschiebung der Linsengruppen ein linearer Zusammenhang, der die Korrekturermittlung wesentlich vereinfacht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Augenrefraktometer gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 bis 5 Ansichten einiger Bauteile des in Fig. 1 gezeigten Augenrefraktometers,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein weiteres Augenrefraktometer gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein Augenrefraktometer gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 8 bis 12 Ansichten einiger Bauteile des in Fig. 7 gezeigten Augenrefraktometers,

Fig. 13 einen Längsschnitt durch ein Augenrefraktometer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 14 bis 16 Ansichten einiger Bauteile des in Fig. 13 gezeigten Augenrefraktometers,

Fig. 17 einen Längsschnitt durch ein Augenrefraktometer gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 18, 19 und 20 Ansichten einiger Bauteile des in Fig. 17 gezeigten Augenrefraktometers,

Fig. 21 einen Längsschnitt durch ein Augenrefraktometer gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 22 bis 25B Ansichten einiger Bauteile des in Fig. 21 gezeigten Augenrefraktometers,

Fig. 26 eine Schemazeichnung eines fünften Ausführungsbeispiels, in der Zusammenhang zwischen dem optischen System und der elektrischen Schaltung dargestellt ist, und

Fig. 27 bis 32 Ansichten einiger Bauteile des in Fig. 26 gezeigten Augenrefraktometers.

Gemäß Fig. 7 umfaßt ein zu untersuchendes Auge E einen Augenhintergrund Ef und eine Hornhaut C. Lichtquellen 11 a, 11 b und 11 c emittieren Licht außerhalb des sichtbaren Spektralbereiches. Diese Lichtquellen 11 a, 11 b und 11 c können beispielsweise Leuchtdioden sein, die infrarotes Licht aussenden. Eine Maske 12 hat drei längliche Schlitze 12 a, 12 b und 12 c, die äquidistant vom Mittelpunkt der Maske 12 und senkrecht zu Radiallinien r ₁, r ₂, r ₃ verlaufen, die untereinander einem 120°-Winkel einschließen, wie es in Fig. 8 gezeigten ist. Die Lichtquellen 11 a, 11 b und 11 c sind hinter den entsprechenden Schlitzen 12 a, 12 b und 12 c angeordnet. Eine erste verschiebbare Linse L ₁₁ in Form einer Sammellinse hat eine Brennweite f ₁₁. Eine Lochblende 13 hat drei Öffnungen 13 a, 13 b und 13 c, die äquidistant zum Mittelpunkt der Lochblende 13 ausgebildet sind und voneinander, wie in Fig. 9 gezeigt ist, einen Winkelabstand von 120° haben. Eine zweite verschiebbare Linse L ₁₂ in Form einer Sammellinse hat eine Brennweite f ₁₂. Der gegenseitge Abstand der ersten Linse L ₁₁ und der zweiten Linse L ₁₂ ist gleich der Summe ihrer Brennweiten (f ₁₁ + f ₁₂), und ihre optischen Achsen fluchten, so daß sie ein afokales Linsensystem bilden. Die Lochblende 13 ist in der gemeinsamen Brennebene der beiden Linsen L ₁₁ und L ₁₂ angeordnet, wobei die optische Achse des afokalen Linsensystems durch den Mittelpunkt der Lochblende 13 verläuft. Die erste und die zweite Linse L ₁₁ und L ₁₂ sowie die Lochblende 13 sind miteinander verbunden und werden während der Messung von einer nicht gezeigten Antriebseinheit in einer Richtung entlang der optischen Achse X ₁ bewegt. Eine dritte Linse L ₁₃ in Form einer Sammellinse ist feststehend angeordnet und hat eine Brennweite f ₁₃. Ein Lochspiegel 14 hat Öffnungen 14 a, 14 b und 14 c, die äquidistant zum Mittelpunkt des Lochspiegels 14 angeordnet sind und untereinander, wie in Fig. 10 gezeigt ist, einen Winkelabstand von 120° haben. Die Öffnungen 14 a, 14 b und 14 c haben Blendenfunktion. Der Lochspiegel 14 kann auch durch einen halbdurchlässigen Spiegel und eine Lochblende mit drei Öffnungen ersetzt werden. In diesem Fall ergäbe sich aber ein Lichtverlust.

Der Lochspiegel 14 liegt im Brennpunkt der dritten Linse L ₁₃. Auch wenn das afokale Linsensystem verschoben wird, wird somit die Größe der Bilder der Öffnungen 14 a, 14 b und 14 c auf der Pupille nicht geändert.

Die optische Achse X 9 einer Objektivlinse L ₁₄ mit positiver Brechkraft fällt mit der optischen Achse X 1 zusammen.

Eine feststehende Linse L′ ₁₃, die in ihrer Funktion der dritten Linse L ₁₃ entspricht, ist auf einer optischen Achse X 3 angeordnet, die in dem Lochspiegel 14 die optische Achse X 1 senkrecht schneidet. Ein Spiegel 15 lenkt die optische Achse X 3 um. Der Abstand einer verschiebbaren Linse L′ ₁₂ und einer verschiebbaren Linse L′₁₁, die in ihrer Funktion der zweiten bzw. der ersten Linse L₁₂ bzw. L₁₁ entsprechen, ist gleich der Summe ihrer Brennweiten, so daß sie ein afokale Linsensystem bilden. Eine in Fig. 11 dargestellte Blendenplatte 16, die eine Öffnung 16 a in ihrem Mittelpunkt aufweist, ist in der gemeinsamen Brennebene der Linsen L′ ₁₂ und L′ ₁₁ angeordnet. Diese drei Bauelemente sind gemeinsam entlang der optischen Achse X 3 verschiebbar.

Eine Maske 17 weist, wie in Fig. 12 gezeigt ist, Schlitze 17 a, 17 b und 17 c auf, die mit den entsprechenden Schlitzen 12 a, 12 b und 12 c der Maske 12 optisch konjugiert sind. Photoempfindliche Elemente 18 a, 18 b und 18 c sind hinter den Schlitzen 17 a, 17 b und 17 c angeordnet.

Wenn die Arbeitsdistanz zwischen der Objektivlinse L ₁₄ und dem Auge E in geeigneter Weise gewählt ist, sind die Öffnungen 14 a, 14 b und 14 c des Lochspiegels 14 konjugiert mit der Hornhaut C des zu untersuchenden Auges E, so daß die Hornhautfläche als Austrittspupille des Auges E wirkt. Die Austrittspupille steht über die Öffnungen 14 a, 14 b und 14 c des Lochspiegels 14 in der gleichen Beziehung zu der Linse L ₁₃ und der dritten Linse L ₁₃, so daß die Größe der Pupille nicht geändert wird.

Die Lochblende 13 ist also immer konjugiert zu dem Lochspiegel 14. Deshalb ist die zu dem Lochspiegel 14 konjugierte Hornhaut C auch konjugiert zu der Lochblende 13. Folglich sind die Lichtstrahlen, die die Öffnungen 13 a, 13 b und 13 c der Lochblende 13 passiert haben, voneinander auf der Hornhaut C getrennt. In entsprechender Weise ist die Blendeplatte 16 immer konjugiert zu der Hornhaut C und begrenzt den Durchmesser des aus dem zu untersuchenden Auge austretenden Lichtstrahls.

Das Licht der Lichtquellen 11 a, 11 b und 11 c sollte vorteilhafterweise eine hohe Richtungsbündelung aufweisen, so daß die die Schlitze 12 a, 12 b und 12 c der Maske 12 verlassenden Strahlen nur in die entsprechende Öffnungen des Lochspiegels 14 eintreten.

Im folgenden soll die Arbeitsweise des Augenrefraktometers beschrieben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden gleichzeitig die Brechkräfte in drei Radialrichtungen gemessen. Folglich werden die drei Lichtquellen 11 a, 11 b und 11 c sowie die drei photoempfindlichen Elemente 18 a, 18 b und 18 c gleichzeitig betrieben, aus Gründen der Übersichtlichkeit werden aber im folgenden nur die Lichtquelle 11 a und das photoempfindliche Element 18 a beschrieben. Wird die Lichtquelle 11 a eingeschaltet, so wird der Schlitz 12 a der Maske 12 mit infrarotem Licht beleuchtet. Der Lichtstrahl, der den Schlitz 12 a verlassen hat, durchläuft die erste Linse L ₁₁, die Öffnung 13 a der Lochblende 13, die zweite Linse L ₁₂, die dritte Linse L ₁₃ und die Öffnung 14 a des Lochspiegels 14, tritt durch die Objektivlinse L ₁₄ in das Auge E ein und projiziert ein Bild des Schlitzes 12 a auf den Augenhintergrund Ef. Der vom Augenhintergrund Ef reflektierte Lichtstrahl tritt aus dem Auge E aus, wird durch die Objektivlinse L ₁₄ abgebildet, von der Spiegeloberfläche des Lochspiegels 14 reflektiert, durchläuft die Linse L′ ₁₃, wird von dem Spiegel 15 reflektiert, passiert die Linse L′ ₁₂, die Öffnung 16 a der Blendenplatte 16 und die Linse L′ ₁₁ und projiziert ein Bild des Schlitzes 12 a auf der Maske 17. Nur der Lichtanteil, der den Schlitz 17 a der Maske 17 passiert, trifft auf das photoempfindliche Element 18 a auf.

Wenn das zu untersuchende Auge E eine anormale Brechkraft hat, zeigt der Augenhintergrund Ef ein Verhalten, als befände er sich beispielsweise in der Stellung Ef′. Wird jedoch die Linse L ₁₁, die Lochblende 13 und die Linse L ₁₂ gleichzeitig und zusammen mit den Linsen L′ ₁₁ und L′ ₁₂ sowie der Blendenplatte 16 bewegt, so gelangen die Maske 12 und die dem Augenhintergrund Ef entsprechende Fläche Ef′ irgendwo innerhalb des Verschiebungsbereiches in eine konjugierte Stellung. Dabei ist die Maske 17 ebenfalls mit der Maske 12 konjugiert und die photoempfindlichen Elemente 18 a, 18 b und 18 c stellen eine maximale Lichtintensität fest. Hat jedoch das zu untersuchende Auge E einen Astigmatismus, so stellen die photoempfindlichen Elemente 18 a, 18 b und 18 c den Maximalwert zu unterschiedlichen Zeiten fest. Bevor und nachdem die Maske 12 und der Augenhintergrund Ef bzw. Ef′ konjugiert sind, sind die auf der Maske 17 entworfenen Bilder der Schlitze 12 a, 12 b und 12 c verschwommen und in Radialrichtung verschoben. Folglich ist die Intensität des auf die photoempfindlichen Elemente 18 a, 18 b und 18 c auftreffenden Lichtes verringert.

Wird, wie vorstehend beschrieben, das afokale Linsensystem L ₁₁, L ₁₂ und das andere afokale Linsensystem L′ ₁₁, L′ ₁₂ gleichzeitig entlang der optischen Achse verschoben, so werden die Masken 12 und 17 und der Augenhintergrund Ef′ konjugiert und die Ausgangssignale der photoempfindlichen Elemente 18 a, 18 b und 18 c werden maximal. Folglich kann aus der Position der afokalen Linsensysteme der Dioptriewert D des zu untersuchenden Auges E mit der folgenden Gleichung berechnet werden:

Hierbei ist 1 die Größe der Verschiebung des afokalen Linsensystems, die zum Scharfstellen aus einer Nullstellung die von dem afokalen Linsensystem bei einem Dioptriewert Null eingenommen wird, benötigt wird. Auf diese Weise wird deutlich, daß die Verschiebung l und der Dioptriewert D in linearen Zusammenhang stehen, wodurch eine einfache Auswertung ermöglicht ist.

Gemäß Fig. 13 sind Lichtquellen 21 a, 21 b und 21 c und eine Maske 22 mit drei Schlitzen 22 a, 22 b und 22 c vorgesehen die in Fig. 14 gezeigt ist. Die Maske 22 ist ähnlich der in Fig. 8 gezeigten Maske 12. Eine verschiebbare erste Linse L ₂₁ mit einer Brennweite f ₂₁ und eine verschiebbare zweite Linse L ₂₂ mit einer Brennweite f ₂₂ sind derart angeordnet, daß die Lage einer Brennebene der zweiten Linse L ₂₂ mit der Lage einer Brennebene der ersten Linse L ₂₁ übereinstimmt, so daß die erste Linse L ₂₁ und die zweite Linse L ₂₂ zusammen ein afokales System bilden. Die beiden Linsen L₂₁ und L ₂₂ sind als Einheit in Richtung der optischen Achse verschiebbar. Eine feststehende dritte Linse L ₂₃ weist eine Brennweite f ₂₃ auf. Ein Lochspiegel 23 weist, wie in Fig. 15 gezeigt ist, drei reflektierende Abschnitte 23 a, 23 b und 23 c, die äquidistant zum Mittelpunkt des Lochspiegels 23 sind und einen Winkelabstand von 120° haben, sowie eine Öffnung 23 A in seinem Mittelpunkt auf. Der Lochspiegel 23 ist in der Brennebene der dritten Linse L ₂₃ angeordnet. Desweiteren sind eine Objektivlinsen L ₂₄ und eine feststehende Linse L′ ₂₃ angeordnet, die der dritten Linse L ₂₃ einen der Brennweite f ₂₃ entsprechenden Abstand von dem Lochspiegel 23 hat. Ein Spiegel 24 lenkt den optischen Weg um. Eine Linse L′ ₂₁ ist äquivalent zu der ersten Linse L ₂₁ und eine Linse L′ ₂₂ ist äquivalent zu der zweiten Linse L ₂₂. Der gegenseitige Abstand der Linsen L′ ₂₂ und L′ ₂₁ ist so bemessen, daß ihre Brennebenen zusammenfallen. Die Linsen L′ ₂₁ und L′ ₂₂ sind als Einheit zusammen mit den Linsen L ₂₁ und L ₂₂ entlang der optischen Achse verschiebbar.

Die Linsen L ₂₁ und L ₂₂ sowie die Linsen L′ ₂₁ und L′ ₂₂ bilden jeweils ein afokales System.

Eine Maske 25 hat, wie in Fig. 16 gezeigt ist, Schlitze 25 a, 25 b und 25 c. Photoempfindliche Elemente 26 a, 26 b und 26 c empfangen das auf die Schlitze 25 a, 25 b und 25 c auftretende Licht. Das von der Lichtquelle 21 a kommende Licht passiert den Schlitz 22 a, die erste Linse L ₂₁, die zweite Linse L ₂₂, die Öffnung 23 A des Lochspiegels 23 und die Objektivlinse L ₂₄ und trifft auf den Augenhintergrund Ef des zu untersuchenden Auges E auf. Das vom Augenhintergrund Ef reflektierte Licht passiert auf dem Weg zu dem Schlitz 25 a der Maske 25 die Objektivlinse L ₂₄, den reflektierenden Abschnitt 23 a des Lochspiegels 23, die Linse L′ ₂₃, den Spiegel 24, die Linse L′ ₂₂ und die Linse L′ ₂₁ und fällt auf das photoempfindliche Element 26 a.

Entsprechendes gilt für das Licht der Lichtquellen 21 b und 21 c.

Gemäß Fig. 17 ist eine Lichtquelle 31 eine in Fig. 18 gezeigte Maske 32 mit einem Schlitz 32 a und ein Dreikant-Prisma 33 mit einer Brechkraft in Richtung der kürzeren Seite des Schlitzes 32 a vorgesehen. Die Maske 32 und das Prisma 33 werden gemeinsam um ihre optische Achse gedreht und die Lichtquelle 31 wird, wenn die längere Seite des Schlitzes 32 a senkrecht zu einer der drei vorbestimmten Radialrichtungen steht, eingeschaltet. Eine Maske 36 ist synchron mit der Maske 32 um ihre optische Achse drehbar.

Eine verschiebbare zweite Linse L ₃₂ hat eine Brennweite f ₃₂ und ihre Brennebene fällt mit der Brennebene einer ersten Linse L ₃₁ zusammen. Außerdem sind die beiden Linsen L ₃₁ und L ₃₂ miteinander verbunden. In der Brennebene einer dritten Linse L ₃₃ mit einer Brennweite f ₃₃ ist ein Lochspiegel 34 angeordnet, der, wie in Fig. 19 gezeigt ist, drei Öffnungen 34 a, 34 b und 34 c aufweist, die äquidistant zu seinem Mittelpunkt sind und einen Winkelabstand von 120° haben. Desweiteren sind eine Objektivlinse L ₃₄, ein zu untersuchendes Auge E, ein Augenhintergrund Ef, eine feststehende Linse L′ ₃₃, die ähnlich der dritten Linse L ₃₃ ausgebildet und an einer zur Linse L ₃₃ in bezug auf den Lochspiegel 34 konjugierten Position angeordnet ist, ein Spiegel 35 eine verschiebbare Linse L′ ₃₂, die ähnlich der zweiten Linse L ₃₂ ausgebildet und an einer zu dieser konjugierten Position in bezug auf den Lochspiegel 34 angeordnet ist, und eine verschiebbare Linse L′ ₃₁ vorgesehen, die ähnlich der ersten Linse L ₃₁ ausgebildet und an einer zu dieser konjugierten Position in bezug auf den Lochspiegel 34 angeordnet ist. Die in Fig. 20 gezeigte Maske 36 weist einen Schlitz 36 a auf, der konjugiert zu dem Bild des Schlitzes 32 a auf dem Augenhintergrund Ef ist. Das durch den Schlitz 36 a hindurchtretende Licht fäll auf ein photoempfindliches Element 37. Die Maske 32, das Prisma 33 und die Maske 36 sind um ihre optische Achse drehbar und die Lichtquelle 31 wird eingeschaltet, wenn die Richtung der kürzeren Seite des Schlitzes 36 a der Maske 36 koinzident mit den Richtungen der drei Öffnungen 34 a, 34 b und 34 c des Lochspiegels 34 wird. Die Drehgeschwindigkeit wird so gewählt, daß die durch die Verschiebung der verschiebbaren Linsen während der Flackerperiode hervorgerufene Veränderung der Brechkraft kleiner als die Auflösung wird.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden jeweils im Projektionsstrahlengang und im Meßstrahlengang getrennte, aber gleichartige optische Systeme verwendet. Es ist aber auch möglich, für den Projektionsstrahlengang und mit den Meßstrahlengang ein gemeinsames optisches System vorzusehen, das entlang der optischen Achse verschiebbar ist.

Gemäß Fig. 21 sind Lichtquellen 41 a, 41 b und 41 c vorgesehen. Eine Maske 42 hat drei Schlitze 42 a, 42 b und 42 c, die äquidistant zum Mittelpunkt der Maske 42 sind und einen Winkelabstand von 120° haben. Eine in Fig. 23 gezeigte Aperturblende 43 mit einer Öffnung 43 a ist hinter einer Linse L ₄₁ in der Bildebene einer Linse L ₄₂ angeordnet. Ein Lochspiegel 44 hat Öffnungen 44 a, 44 b und 44 c, die äquidistant zu seinem Mittelpunkt sind und untereinander einen Winkelabstand von 120° haben. Eine verschiebbare erste Linse L ₄₃ hat eine Brennweite f ₄₃ und eine verschiebbare zweite Linse L ₄₄ hat eine Brennweite f ₄₄. Die Lage einer Brennebene der zweiten Linse L ₄₄ stimmt mit der Lage einer Brennebene der ersten Linse L ₄₃ überein, und die Linsen L ₄₄ und L ₄₃ sind als Einheit verschiebbar. Die Brennebene einer Objektivlinse L ₄₅ fällt mit der Pupille des zu untersuchenden Auges E zusammen, sofern der Abstand zwischen der Objektivlinse L ₄₅ und dem Auge E der optimale Arbeitsabstand ist.

Eine feststehende Linse L′ ₄₂ ist der Linse L ₄₂ ähnlich und in bezug auf den Lochspiegel 44 zu dieser konjugiert. Darüberhinaus sind ein Spiegel 45 und eine Lochblende 46 vorgesehen, die an einer zu der Lochblende 43 konjugierten Stelle in bezug auf den Lochspiegel 44 angeordnet ist und, wie in Fig. 25B gezeigt, eine Öffnung 46 a hat. Eine Linse L′ ₄₁ ist in bezug auf den Lochspiegel 44 zu der feststehenden Linse L ₄₄ konjugiert und dieser ähnlich. Eine Maske 47, die in Fig. 25A gezeigt ist, weist Schlitze 47 a, 47 b und 47 c auf, die mit den Schlitzen 42 a, 42 b und 42 c in bezug auf den Augenhintergrund Ef konjugiert sind. Die Schlitze 47 a, 47 b und 47 c werden von photoempfindlichen Elementen 48 a, 48 b und 48 c bedeckt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Augenrefraktometer stellen die photoempfindlichen Elemente 48 a, 48 b und 48 c eine maximale Lichtintensität fest, wenn das afokale Linsensystem L ₄₃, L ₄₄ entlang der optischen Achse in einer Richtung bewegt wird. Auf diese Weise ist es möglich, aus der Stellung des afokalen Linsensystems auf der optischen Achse beim Maximalwert die Brechkraft für jede Radialrichtung zu bestimmen.

Fig. 26 zeigt das Augenrefraktometer unter Einschluß des Signalverarbeitungssystems. Die bewegbaren Linsen L ₁₁ und L ₁₂, die feststehende Linse L ₁₃ und die Objektivlinse L ₁₄, die feststehende Linse L′ ₁₃ und die bewegbaren Linsen L′ ₁₁ und L′ ₁₂ entsprechen den in Fig. 7 gezeigten Linsen und sind ebenso wie in Fig. 7 angeordnet. Die Lichtquellen 11 a, 11 b und 11 c sind Infrarot-Leuchtdioden, deren Flackerperiode so gewählt ist, daß die aufgrund der bewegbaren Linsen bewirkte Veränderung der Brechkraft kleiner als das Auflösungsvermögen ist. Eine Maske 52 hat drei Längsschlitze 52 a, 52 b und 52 c, die, wie in Fig. 27 gezeigt ist, vom Mittelpunkt der Maske 52 jeweils gleichen Abstand haben und senkrecht zu den Radialrichtungen verlaufen. Eine Lochblende 53 hat drei Öffnungen 53 a, 53 b und 53 c, die, wie in Fig. 28 gezeigt ist, vom Mittelpunkt der Lochblende 53 jeweils gleichen Abstand haben und deren Mittelpunkte auf Radiallinien liegen, die einen 120°-Winkel zueinander einschließen. Die Brennebenen der bewegbaren Linsen L ₁₁ und L ₁₂ fallen mit der Lochblende 53 zusammen. Ein Lochspiegel 54 hat Öffnungen 54 a, 54 b und 54 c, die von seinem Mittelpunkt äquidistant sind und auf Radiallinien liegen, die untereinander einen Winkelabstand von 120° haben, wie in Fig. 29 dargestellt ist. Ein Spiegel 15 lenkt den optischen Weg um.

Eine Lochblende 56 hat drei Öffnungen 56 a, 56 b und 56 c, die, wie in Fig. 30 gezeigt ist, äquidistant von ihrem Mittelpunkt sind und untereinander einen Winkelabstand von 120° haben. Die Öffnungen der Lochblende 56 entsprechen in ihrer Anordnung in bezug auf die optische Achse den Öffnungen 54 a, 54 b und 54 c des Lochspiegels 54. Die Lochblende 56 liegt in den Brennebenen der bewegbaren Linsen L′ ₁₁ und L′ ₁₂.

Wie in Fig. 31 gezeigt ist, hat eine Maske 57 Schlitze 57 a, 57 b und 57 c. Die Schlitze 52 a und 57 a, 52 b und 57 b sowie 52 c und 57 c sind jeweils optisch konjugiert. Photoempfindliche Elemente 18 a, 18 b und 18 c bedecken im wesentlichen die Schlitze 57 a, 57 b und 57 c. Das von der Lichtquelle 11 a kommende Licht geht durch den Schlitz 52 a, die bewegbare Linse L ₁₁, die Öffnung 53 a der Aperturblende 53, die bewegbare Linse L ₁₂, die feststehende Linse L ₁₃, die Öffnung 54 a des Lochspiegels 54, die Objektivlinse L ₁₄ und die Hornhaut C, fällt auf den Augenhintergrund Ef des zu untersuchenden Auges E und projiziert ein Bild des Schlitzes 52 a. Das vom Augenhintergrund Ef reflektierte Licht durchläuft auf dem Weg zu dem Schlitz 57 a der Maske 57 die Hornhaut C, die Objektivlinse L ₁₄, wird vom Lochspiegel 54 reflektiert, passiert die feststehende Linse L′ ₁₃, den Spiegel 15, die bewegbare Linse L′ ₁₂, die Öffnung 56 a der Lochblende 56 und die bewegbare Linse L′ ₁₁ und wird vom photoempfindlichen Element 18 a empfangen. Entsprechendes gilt für das Licht aus den Lichtquellen 11 b und 11 c. Ist die Dioptrie des zu untersuchenden Auges E anormal, so unterscheiden sich die vom Augenhintergrund Ef reflektierten Bilder der Schlitze 52 a, 52 b und 52 c radial von den Schlitzen 57 a, 57 b bzw. 57 c der Maske 57, so daß die Menge des auf photoempfindlichen Elemente 18 a, 18 b und 18 c treffenden Lichtes nicht den Maximalwert erreicht.

Eine Halterung 60 trägt die bewegbaren Linsen L′ ₁₁ und L′ ₁₂ sowie die Lochblende 56. Die Halterung 60 ist in das Innere eines Führungstubus 61 eingepaßt und in Richtung der optischen Achse verschiebbar. Eine Halterung 63 trägt die verschiebbaren Linsen L ₁₁ und L ₁₂ sowie die Lochblende 53 und ist durch ein Verbindungsteil 62 parallel zu der Halterung 60 fixiert. Ein von der Halterung 60 abstehendes Verbindungsteil 64 hat eine an seinem Ende angebrachte Führungsrolle 65. Der Führungstubus 61 hat eine in Richtung der optischen Achse verlaufende Längsnut 61 a. Die Breite der Längsnut 61 a ist so bemessen, daß der Führungstubus 61 das Verbindungsteil 64 lose umfaßt, um eine Drehung der Halterungen 60 und 63 um die optische Achse zu verhindern. Eine Kurvenscheibe 66 hat auf einer Seite eine Führungsnut 66 a mit einer solchen Breite, daß die Führungsrolle 65 hineinpaßt. Die Kurvenscheibe 66 ist mit einer Drehwelle 67 verbunden.

Fig. 32 zeigt eine Aufsicht auf die Kurvenscheibe 66. Die Führungsnut 66 a nimmt eine gerade Linie als Grundkurve der Kurvenbahn an, und die Größe der Verschiebung der Halterung 63 sowie des Verbindungsteils 64 ist für einen bestimmten Drehwinkel der Kurvenscheibe 66 konstant. Die Drehwelle 67 wird von einem nicht gezeigten Lager getragen.

Ein Motor 69, der über einen Getriebekopf 68 auf die Drehwelle 67 einwirkt, ist so ausgelegt, daß er gleichförmig mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit aufgrund einer Drehgeschwindigkeits-Regelung, wie beispielsweise einem Tachogenerator, rotiert. Da der Motor 69 sich mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht und die Kurvenscheibe 66 eine gerade Linie als Grundkurve aufweist, ist die Größe der Verschiebung pro Zeiteinheit der verschiebbaren Linse konstant und die Veränderung der Brechkraft wird ebenfalls konstant, da die Größe der Verschiebung der verschiebbaren Linse und die Änderung der Brechkraft im Verhältnis 1 : 1 stehen.

Das Übersetzungsverhältnis des Getriebekopfes 68 wird so gewählt, daß die Kurvenscheibe 66 eine bestimmte Drehzahl hat. Wird die Kurvenscheibe 66 gedreht, so übt sie eine Kraft auf die Führungsrolle 65 aus, um die verschiebbaren Linsen in Richtung der optischen Achse zu verschieben.

Eine Scheibe 70 hat an ihrem Umfang einen ausgeschnittenen Abschnitt. Die Scheibe 70 ist fest mit der Drehwelle 67 verbunden und hat die Aufgabe, einen Lichtweg zwischen dem lichtaussendenden Teil und dem lichtempfangenden Teil eines photoelektrischen Schalters 71 zu öffnen und zu schließen, um die Winkelstellung der Kurvenscheibe 66 festzustellen. Das TTL-Pegel-Ausgangssignal des photoelektrischen Schalters wird an einen Mikroprozessor 82 angelegt.

Der Mikroprozessor 82 hat eine CPU, Speicher (ROM, RAM), einen Taktgeber usw. und ist so programmiert, daß eine genaue Regelung, eine Ablaufsteuerung, eine Funktionssteuerung und eine Anzeigesteuerung der Signalverarbeitungsschaltungen bewirkt wird, die im folgenden beschrieben werden.

Die Scheibe 70 und der photoelektrische Schalter 71 sind zum Feststellen des nutzbaren Abschnittes der am Mikroprozessor anstehenden Eingangsdaten der Brechkraftmessung vorgesehen. Die Scheibe 70 ist mit einem ausgeschnittenen Sektor versehen, der es ermöglicht, daß mit Ausnahme der beiden entgegengesetzten Enden, die etwa 0,5 mm lang sind, der Abschnitt der Vorwärtsbewegung der wechselseitigen Bewegung von einem Punkt, der etwa 0,5 mm nach der Stelle ist, an dem die verschiebbaren Linsen der Maske 52 am nächsten sind, in Pfeilrichtung bis zu einem Punkt etwa 0,5 mm vor der Stelle, an dem die verschiebbaren Linsen dem Lochspiegel 54 am nächsten sind, als der Nutzabschnitt identifiziert wird. Das Identifizierungssignal wird an den Mikroprozessor angelegt, um das Rückstellen eines Zählers 79 zu bewirken.

Ein linearer Codierer zum Feststellen der Größe der Verschiebung der verschiebbaren Linsen umfaßt eine Lichtquelle 73 und eine Glasskala 74 mit einer Anzahl von lichtdurchlässigen Schlitzen. Die Glasskala 74 ist mit dem Verbindungsteil 62 mittels eines Verbindungsteiles 72 verbunden und in Richtung der optischen Achse entsprechend der Verschiebung der verschiebbaren Linsen verschiebbar. Eine Glasmaske 75 hat einen lichtdurchlässigen Schlitz. Das Ausgangssignal eines Lichtempfängers 76 ist an einen Verstärker 77 angelegt. Mittels eines Impulsformers 78 und eines Zählers 79 werden die Impulse zum Feststellen der Größe der Verschiebung der verschiebbaren Linsen gezählt und das Erfassungssignal an den Mikroprozessor 82 angelegt. Das Verhältnis zwischen der Größe der Verschiebung der verschiebbaren Linsen und der Veränderung in der Brechkraft ist unabhängig von der Brechkraft des Objektes konstant. Deshalb wird, wenn beispielsweise der Abstand der lichtdurchlässigen Schlitze der Glasskala 74 so gewählt wird, daß er 0,25 Dioptrien entspricht, ein Impuls jeweils für 0,25 Dioptrien an den Mikroprozessor 82 entsprechend der Verschiebung der verschiebbaren Linsen angelegt.

Eine Lichtquellen-Versorgungsschaltung 83 hat die Funktion, die Lichtquelle mit einer höheren Frequenz, als es der Verschiebungsgeschwindigkeit der verschiebbaren Linsen entspricht, an- und auszuschalten.

Ein Verstärken 80 a, der zur Demodulation des einer Trägerwelle überlagerten Lichtmengensignals dient, das am Ausgang des photoempfindlichen Elementes 18 a ansteht, umfaßt einen Vorverstärker, ein Bandpaßfilter und einem Demodulator zum Erfassen der Signalwelle. Das demodulierte Ausgangssignal wird einem A/D-Umwandler 81 a zugeleitet, durch den es in ein Digitalsignal synchron mit den Impulsausgangssignalen des linearen Codierers umgewandelt und dem Mikroprozessor 82 zur Speicherung zugeleitet wird. Der Mikroprozessor 82 liest den gespeicherten digitalen Wert verzögerungsfrei und vergleicht ihn mit dem digitalen Signal, das in Abhängigkeit von dem nächsten Impulssignal von dem A/D-Umwandler 81 a analog/digital umgewandelt wird. Das von dem A/D-Umwandler 81 a kommende Eingangssignal wird mit dem digitalen Wert, der A/D-umgewandelt worden ist, verglichen und in Abhängigkeit zu dem unmittelbar vorigen Impuls gespeichert. Ist der vorige Wert größer als der letzte, so wird der Vergleich wiederholt, um den vorigen auszulöschen und den letzteren zu speichern. Zu dem Zeitpunkt, an dem der vorige Wert kleiner als der letzte wird, speichert der Mikroprozessor 82 das Ausgangssignal des Zählers 79 im Speicher und stoppt den Vergleich, so daß er das vom A/D-Umwandler 81 a kommende Eingangssignal zurückhält. Weiter ist der Mikroprozessor 82 so programmiert, daß er das Ausgangssignal des Zählers 79 in Brechkraft-Einheiten umwandelt. Der so erhaltene Wert der Brechkraft ist der maximale während einer Messung erhaltene Wert und entspricht der sphärischen Brechkraft in Richtung einer Radiallinie des zu untersuchenden Auges. Dieser Wert wird im Speicher gespeichert. Der Verstärker 80 b bzw. 80 c und der A/D-Umwandler 81 b bzw. 81 c verarbeiten das Ausgangssignal des photoempfindlichen Elementes 18 b bzw. 18 c. Hierdurch wird die sphärische Brechkraft in Richtung der anderen beiden Radiallinien des zu untersuchenden Auges gespeichert.

Sind die sphärischen Brechkräfte in Richtung der drei Radiallinien des zu untersuchenden Auges gespeichert, so stoppt der Mikroprozessor 82 die Funktion jedes A/D-Umwandlers.

Desweiteren sind ein Spannungsversorgungsschalter 84 eine Spannungsquelle 85 und ein Meßschalter 86 vorgesehen.

Wird bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau der Spannungsversorgungsschalter 84 geschlossen, so liegt am Motor 69 entsprechend den Anweisungen des Mikroprozessors 82 eine Versorgungsspannung an. Die Kurvenscheibe 66 wird gedreht, um die verschiebbaren Linsen in Richtung der optischen Achse hin und her zu verschieben. Nach der Anlaufzeit des Motors 69 werden die verschiebbaren Linsen mit konstanter Geschwindigkeit verschoben. Am photoelektrischen Schalter 71 liegt ebenfalls eine Spannung an, um das Erkennungssignal für den nutzbaren Meßabschnitt an den Mikroprozessor 82 zu geben.

Nachdem der Spannungsversorgungsschalter 84 geschlossen worden ist, läßt der Untersuchende die zu untersuchende Person eine bestimmte Stellung einnehmen, justiert die Objektivlinse des Augenrefraktometers auf das zu untersuchende Auge E, läßt die zu untersuchende Person einen feststehenden nicht gezeigten Zielpunkt betrachten und schließt den Meßschalter 86. Aufgrund des Empfangs des vom Meßschalter 86 kommenden Signals betätigt der Mikroprozessor 82 die Lichtquellen-Versorgungsschaltung 83, um die Lichtquellen 11 a, 11 b und 11 c anzuschalten, und versorgt jede Schaltung mit der für sie nötigen elektrischen Versorgungsspannung. Das von den Lichtquellen 11 a, 11 b und 11 c kommende Licht geht auf den vorher beschriebenen Wegen zu den Schlitzen 57 a, 57 b bzw. 57 c der Maske 57 und wird durch die photoempfindlichen Elemente 18 a, 18 b bzw. 18 c empfangen. Ist der Meßschalter 86 geschlossen, so prüft der Mikroprozessor 82 aufgrund des Ausgangssignals des photoelektrischen Schalters 71, ob sich die verschiebbaren Linsen in dem nutzbaren Meßabschnitt befinden oder nicht. Werden die verschiebbaren Linsen von der Außenseite des nutzbaren Meßabschnittes in den nutzbaren Meßabschnitt verschoben, so stellt der Mikroprozessor den Zähler 79 durch Invertierung des Ausgangssignals des photoelektrischen Schalters 71 auf Null und betätigt die A/D-Umwandler 80 a, 80 b und 80 c entsprechend der von dem linearen Codierer vom photoelektrischen Typ erzeugten Einheit der Brechkraft, beispielsweise einem Impuls für 0,25 Dioptrien. Die Ausgangssignale der photoempfindlichen Elemente 18 a, 18 b und 18 c werden durch die Verstärker 80 a, 80 b bzw. 80 c verstärkt und durch die A/D-Umwandler digitalisiert und an den Mikroprozessor angelegt. Das Speichern, Auslesen und Vergleichen des aus dem Zähler kommenden Eingangssignals sowie des digitalisierten Ausgangssignals jedes Lichtempfängers wird, wie vorstehend beschrieben, wiederholt durchgeführt. Wenn die verschiebbaren Linsen weiter verschoben werden und die Ausgangssignale der photoempfindlichen Elemente 18 a, 18 b und 18 c jeweils ihren maximalen Wert erreicht haben, speichert der Mikroprozessor die entsprechenden Werte der Brechkraft und stoppt die von dem A/D-Umwandlern kommenden Eingangssignale, so daß keine weiteren Daten mehr gespeichert werden. Wird nun die Linsengruppe weiterbewegt und verläßt den Nutzabschnitt, so wird das Ausgangssignal des photoelektrischen Schalters umgeschaltet und der Mikroprozessor ruft die gespeicherten Sehkräfte ab, die den maximalen Wert in Richtung der drei Radiallinien angeben. Der Mikroprozessor beginnt, die sphärische Brechkraft, den Grad des Astigmatismus und den Winkel der Astigmatismusachse auszurechnen und zeigt das Ergebnis in digitaler Form auf einer nicht gezeigten Anzeigeeinheit an. Weiter schaltet der Mikroprozessor aufgrund des umgeschalteten Ausgangssignals des obenstehend beschriebenen photoelektrischen Schalters 71 die Lichtemission der Lichtquellen ab.

Claims (2)

1. Augenrefraktometer, mit einem Projektionsstrahlengang für die Projektion einer Meßfigur auf den Augenhintergrund, mit einem Meßstrahlengang zur Abbildung des projizierten Bildes vom Augenhintergrund auf ein fotoempfindliches Element, wobei im Projektions- und im Meßstrahlengang Mittel zur Fokussierung des projizierten Bildes bzw. seiner Abbildung vorgesehen sind, die eine längs der optischen Achse verschiebbare Linsengruppe mit einer ersten und einer zweiten Linse in festem gegenseitigem Abstand und eine dem Auge zugewandte, ortsfese dritte Linse umfassen, und mit einer Auswerteeinrichtung, die anhand von Ausgangssignalen des fotoempfindlichen Elements eine einen Brechkraftfehler des Auges kompensierende Verschiebung der Linsengruppe bewirkt und aus deren Stellung den Brechkraftfehler ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsengruppe (L ₁₁, L ₁₂, L′ ₁₁, L′ ₁₂; L ₂₁, L ₂₂, L′ ₂₁, L′ ₂₂; L ₃₁, L ₃₂, L′ ₃₁, L′ ₃₂; L ₄₃, L ₄₄) als afokales System ausgeführt ist.

2. Augenrefraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Linse (L ₁₁, L′ ₁₁) und der zweiten Linse (L ₁₂, L′ ₁₂) in deren gemeinsamer Brennebene eine Blende (13, 16; 53, 56) angeordnet ist.