DE3117073C2 - Einrichtung zur Feststellung des Lidschlages eines Auges - Google Patents

Abstract

Ein Augenprüfgerät ist mit einer den Lidschlag feststellenden Einrichtung versehen, mit deren Hilfe durch den Lidschlag auftretende Fehler bei optischen Messungen, die durch Schwankungen des Signallichts aufgrund des Lidschlages hervorgerufen werden, ausgeschlossen werden. Ein optisches System fängt von einem Teil des zu untersuchenden Auges reflektiertes Licht auf und erzeugt ein Bild der Augenvorderpartie in einer Bildebene. In die Bildebene wird ein Bildaufnahmeelement gelegt, das ein Videoausgangssignal des Bildes erzeugt. Eine Detektorschaltung, die das Videoausgangssignal zugeführt erhält, stellt fest, ob dieses einen bestimmten Grenzwert übersteigt. Ist dies nicht der Fall, wird daraus abgeleitet, daß in diesem Augenblick das Lid das Auge verdeckt.

Description

ncrators angelegt ist, dessen Bezugssignal nur durch das bei geöffnetem Auge erzeugte Signal überschritten wird, daß die Detektorschaltung einen die Bildabtastperioden der Videosignale erfassenden Impulsgenerator aufweist, der im Takt der einzelnen abgetasteten Videobilder Taktimpulse liefert, daß der Ausgang des !Comparators mit einer ersten, durch den Impulsgenerator getakteten Speicherkippstufe verbunden ist, die durch das Ausgangssignal der Komparatorstufe in einen ersten stabilen Pegelzustand gesetzt und durch den jeweils folgenden Taktimpuls in den entgegengesetzten stabilen Pegelzustand gesetzt wird, und daß der ersten getakteten Speicherkippstufe eine zweite, durch den Impulsgenerator getaktete Speicherkippstufe nachgeordnet ist, die den Ausgangspegel der ersten Speicherkippstufe beim Auftreten eines Taktimpulses übernimmt, wobei der erste Pegelzustand zumindest über eine folgende Bildabtastperiode gehalten wird.

Hierdurch ist der Vorteil gegeben, daß am Ausgang der zweiten getakteten Speicherkippstufe ein stabiler Pegelzustand vorhanden ist, der hinsichtlich des ersten stabilen Pegelzustandes über volle Bildperioden hin den geöffneten Augenzustand und über den zweiten und damit entgegengesetzten Pegelzustand den geschlossenen Augenzustand ebenfalls über volle Bildperioden hin signalisiert bzw. anzeigt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit Hilfe der Komparatorstufe in Verbindung mit dem Bezugspegelgenerator am Ausgang des !Comparators nur dann ein Signal auftritt, wenn Lichtstrahlen von einem geöffneten Auge reflektiert werden.

Die von der Netzhaut reflektierten Lichtstrahlen, die durch Veränderung des Pupillendurchmessers des zu untersuchenden-Atiges beeinflußt werden, werden nicht eliminiert. Die von der Hornhaut reflektierten Lichtstrahlen werden erfaßt Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahme können Messungen ohne den durch den Lidschlag hervorgerufenen Fehler vorgenommen werden. Mit Hilfe der einen Lidschlag erfassenden Signale wird mittels des Augenprüfgerätes erreicht, daß die Prüfmessungen so lange unterbrochen werden, bis das Lid das zu untersuchende Auge wieder freigibt.

Während bei den meisten Augenprüfgeräten, bei denen das Auge mit Hilfe von Lichtstrahlen untersucht wird und bei denen mit einer Fernsehkamera und einem Monitor das Bild des Auges beobachtet wird, damit seine Position für die Prüfung und die Prüfungseinrichtungen genau ausgerichtet wird, wird durch die Erfindung der Vorteil erzielt, daß mit Hilfe der Fernsehkamera und der nachgeordneten Detektorschaltung der Lidschlag genau festgestellt wird.

Gemäß einer weiteren Ausbildung wird die erste Speicherkippstufe durch die Abstiegsflanke und die zweite Speicherkippstufe durch die Anstiegsflanke der Taktimpulse getaktet. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß die Taktung der jeweils zweiten Speicherkippstufe früher erfolgt als die Taktung der jeweils ersten Speicherkippstufe. Hieraus ergibt sich wiederum der Vorteil, daß dann, wenn sich die erste Speicherkippstufe im ersten stabilen Pegelzustand befindet, dieser erste stabile Pegelzustand bis hin zur Abstiegsflanke eines Taktimpulses gehalten wird. Da die jeweils zweite Speicherkippstufe mit der Anstiegsflanke des Taktimpulses getaktet wird, bleibt bei vorhandenem ersten Pegelzustand dieser Pegelzustand zumindest bis zum folgenden Taktimpuls erhalten.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung werden die Taktimpulse von den Vertikal-Austastimpulsen der Videosignale abgeleitet.

Die Zeichnung zeigt im einzelnen

Fig. 1 ein Erläuterungsschaubild der Lidschlag-Detektorschaltung;

F i g. 2 ein Bild, das die von der Hornhaut des Auges reflektierten Lichtstrahlen wiedergibt;

Fig.3 ein Impulsfolgediagramm zur Beschreibung der Arbeitsweise von Signalen in einer Detektorschaltung nach F i g. 4; und

F i g. 4 das Blockschaltbild der Detektorschaltung in einer bevorzugten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt die Grundanordnung eines Augenuntersuchungsgerätes mit der Vorrichtung nach der Erfindung. In einer Prüfvorrichtung 1 befindet sich eine Lichtquelle 2, von der Lichtenergie auf das Auge 4 durch ein optisches System 3 gerichtet wird. Die Prüfvorrichtung 1 ist so angeordnet, daß die von der Frontpartie des Auges 4 reflektierten Lichtstrahlen auf eine (nicht gezeigte) Lichtempfangsfläche eines Biidaufnahmeelementes oder einer Fernsehkamera 6 gebündelt wird, die mit einer Detektorschaltung 7 verbunden ist. Die Detektorschaltung 7 stellt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines hohen Helligkeitsspegels während jeder Bildabtastung eines Videosignals fest, das von der Fernsehkamera 6 abgegeben wird. Die Detektorschaltung 7 gibt ein Signal ab, das anzeigt, ob ein hoher Helligkeitspegel während einer Periode vorhanden ist oder nicht, die am Ende eines Abtastvorgangs beginnt und am Ende des nächsten Abtastvorganges beendet ist.

Das Auge 4 wird durch das optische System 3 von der Lichtquelle 2 her bestrahlt. Da die Hornhautoberfläche des Auges sphärisch ist, werden Lichtstrahlen, die auf das Auge auftreffen, von der Hornhautoberfläche regelmäßig reflektiert, so daß auch Lichtstrahlen in Richtung der optischen Achse B der Fernsehkamera 6 abgestrahlt werden. Der reflektierte Lichtstrahl A hat große Intensität und läßt ein Hellsignal a'im Videoausgangssignal (siehe Fig. 3) der Fernsehkamera 6 erscheinen. Auch wenn die Beleuchtungsrichtung oder die Position der Fernsehkamera etwas verändert ist, wird der starke Reflexionsstrahl A gut aufgefangen und kann mit Sicherheit festgestellt werden. Er kommt dann lediglich von einer anderen Stelle der Hornhautoberfläche. Die Hautoberfläche des Augenlides ist dagegen so beschaffen, daß sie auftreffendes Licht sehr stark zerstreut. Da also das von der Lichtquelle 2 auf das Lid auftreffende Licht von der optischen Achse B weg gestreut wird, wenn es auf das Augenlid trifft, wird anders als beim Auftreffen auf die Hornhautoberfläche kein Reflexionssignal von großer Intensität erzeugt. Es tritt deshalb beim Lidschlag das Hellsignal a'im Videosignal a nicht auf. Das Videosignal a wird der Detektorschaltung 7 zugeführt, die in Fig.4 als Block gestrichelt umschlossen ist. Die Detektorschaltung 7 stellt fest, ob ein Reflexionssignal a'von großer Intensität im Videosignal a vorhanden ist oder nicht und ermittelt auf diese Weise, ob während der Untersuchung ein Lidschlag aufgetreten ist.

Das Videosignal a wird einem Eingang einer Komparatorschaltung 9 und dem Eingang eines Impulsgenerators (Vertikalaustastimpulsgenerator) 12 zugeführt. Ein Bezugspegelgenerator 8 gibt sein Ausgangssignal an den zweiten Eingang des (Comparators 9 ab. Der Ausgang des !Comparators 9 wird einer ersten Speicherkippstufe 10 und dessen Ausgang wiederum einer zweiten Speicherkippstufe 11 zugeführt. Das Ausgangssignal vom Impulsgenerator (Vertikalaustastgenerator) 12 wird auf die beiden Speicherkippstufen 10 und 11 gegeben.

Der Bezugspegelgenerator 8 erzeugt ein Pegelsignal, das etwas kleiner ist als das Signal a'hoher Intensität. Im Komparator 9 wird das Pegelsignal mit dem Videosignal a verglichen. Wenn das Auge offen ist, enthält das Videosignal a den Signalanteil a'von hoher Intensität, wie oben beschrieben, der größer als der Schwellwertpegel des Bezugspegelgenerators 8 ist Während dieser Zeit gibt die Komparatorschaltung 9 einen Helfimpuls c ab, der in der Fi g. 3 dargestellt ist Der Vertikalaustastimpulsgenerator 12 stellt die Vertikalaustastkomponente des Videosignals a fest und erzeugt Vertikalaustastimpulse, wie sie bei b in Fig.3 gezeigt sind. Wenn der Hellpegelimpuls c der ersten Speicherkippstufe 10 zugeführt wird, wird der Ausgang d auf den logischen Wert »1« angehoben und solange darauf gehalten, bis der Vertikalaustastimpuls b abfällt Die zweite Speicherkippstufe 11 liest den »1«-Ausgangder ersten Speicherkippstufe 10 im Augenblick des Anstiegs des Vertikalaustastimpulses b, wodurch der Ausgang e der zweiten Speicherkippstufe 11 auf »1« angehoben wird, wodurch angezeigt wird, daß das Auge offen ist Dies bedeutet, daß ein Auge-of fen-Signal abgegeben wird.

Die erste Speicherkippstufe 10 wird durch den Abfall des Vertikalaustastimpulses b gelöscht, d.k, der Ausgang der ersten Speicherkippstufe 10 geht nach »0«, so daß die erste Speicherkippstufe den Augenblick feststellt, wenn während der nächsten Bildabtastperiode ein Hellpegelimpuls c abgegeben wird. Wenn nun der Patient, dessen Auge untersucht wird, das Augenlid schließt, dann verschwindet das Hellpegelsignal a' im Videosignal a. Es wird deshalb am Komparator 9 kein Hellpegelimpuls c abgegeben, und der Ausgang der ersten Speicherkippstufe 10 bleibt auf »0«, was in die zweite Speicherkippstufe 11 im Augenblick der Anstiegsflanke des Vertikalaustastimpulses b eingegeben wird. Der Ausgang e der zweiten Speicherkippstufe 11 geht dadurch auf »0« und zeigt in der Weise an, daß das Auge geschlossen ist Damit wird ein Ausgangssignal, welches das geschlossene Auge anzeigt, ausgegeben. Dieses das geschlossene Auge anzeigende Ausgangssignal bleibt solange bestehen, wie das Auge geschlossen ist. Wenn es geöffnet wird, kann erneut ein von der Hornhautoberfläche reflektierter heller Lichtstrahl festgestellt werden, so daß dann wieder ein das offene Auge anzeigendes Signal abgegeben wird. Man hat auf diese Weise also festgestellt, daß das Auge des Patienten durch einen Lidschlag verdeckt war.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

1 2 tung ΐπ Form einer Vier-Quadranten-Fotozellenanord- PatentansprOche: nung vorgesehen, wobei jeder der vier Quadranten bzw. Fotozellen ein elektrisches Signal erzeugt, welches pro-

1. Einrichtung zur Feststellung des Lidschlags ei- portional zu dem Lichtanteil ist, der über das optische nes Auges mit einer Lichtquelle zur Abgabe von 5 System auf der betreffenden lichtempfindlichen Fläche Lichtstrahlen auf das Auge, mit einem optischen Sy- auftrifft. Des weiteren ist eine elektrische Schaltung zur stem zur Abbildung der von der Augenoberfläche Auswertung der elektrischen Signale bekannt reflektierten Lichtstrahlen als Bild der Frontpartie Diese Schaltungsanordnung dient dazu, die elektrides Auges, mit einer Bildaufnahmeeinrichtung zur sehen Ausgangssignale der vier Fotozellen jeweils in Erzeugung von den reflektierten Lichtstrahlen ent- io Absolutwerten umzuwandeln und diese dann zu sumsprechenden elektrischen Signalen und mit einer die mieren, um auf diese Weise eine positive Spannung zu elektrischen Signale auswertenden und einen Korn- erzeugen. Diese positive Spannung ist proportional zur parator enthaltenden Detektorschaltung, da- Abweichung der Bildintensität von einem vorbestimmdurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnah- ten Nullzustand. Wird bei dieser bekannten Vorrichtung meeinrichtung aus einer Fernsehkamera (6) besteht, t5 das Auge bei unveränderten Lichtverhältnissen aus seidie während jeder Bildabtastung ein Videosignal (a) ner Sollage geringfügig herausbewegt, so verschieben liefert, das einem ersten Eingang des Komparators sich die auf die vier Fotozellen gelangenden Lichtstrah-(9) der Detektorschaltung (7) zugeführt wird, an des- len (Lichtverteilung). Der Summenwert der summierten sen zweiten Eingang ein Bezugssignal eines Bezugs- Absolutwerte fällt unter die vorbestimmte Nullbedinpegelgenerators (8) angelegt ist, dessen Bezugssi- 20 gung. Dieser Zustand zeigt an, daß das Auge bewegt gnal nur durch das bei geöffnetem Auge erzeugte wurde bzw. nicht mehr seine Sollage aufweist Signal überschritten wird, daß die Detektorschal- Die bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß tung (7) einen die Bildabtastperioden der Videosi- sie nicht zu unterscheiden vermag zwischen einer gegnale erfassenden Impulsgenerator (12) aufweist, ringfügigen Bewegung des Auges aus seiner Sollage und der im Takt der einzelnen abgetasteten Videobilder 25 einem Lidschlag, da beide Vorgänge auf die gleiche Taktimpulse liefert, daß der Ausgang des Kompara- Weise angezeigt werden. Mit Hilfe der bekannten Vortors (9) mit einer ersten durch den Impulsgenerator richtung ist daher die ausschließliche Anzeige des Lid-(12) getakteten Speicherkippstufe (10) verbunden ist, Schlages eines Auges nicht möglich, die durch das Ausgangssignal der Komparatorstufe Aus der US-PS 41 73 398 ist ein optisches Augenprüf-

(9) in einen ersten stabilen Pegelzustand gesetzt und 30 gerät bekannt, welches einen sogenannten Blinzeldetekdurch den jeweils folgenden Taktimpuls in den ent- tor aufweist, der zugleich als Hilfe beim Ausrichten des gegengesetzten stabilen Pegelzustand gesetzt wird, Gerätes dient und der aus diesem Grunde auch auf Be- und daß der ersten getakteten Speicherkippstufe wegungen des Auges aus seiner Sollage heraus an-

(10) eine zweite, durch den Impulsgenerator (12) ge- spricht Diese bekannte Vorrichtung ist ebenfalls nicht taktete Speicherkippstufe (11) nachgeordnet ist, die 35 geeignet, ausschließlich den Lidschlag eines Auges anden Ausgangspegel der ersten Speicherkippstufe zuzeigen. Mit Hilfe der bekannten Vorrichtung wird

(10) beim Auftreten eines Taktimpulses übernimmt, keine Abbildung einer lichtempfindlichen Fläche erwobei der erste Pegelzustand zumindest über eine zeugt

folgende Bildabtastperiode gehalten wird. Aus der US-PS 38 02 768 ist ein Verfahren zur Fest-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 40 stellung des Lidschlages eines Auges bekannt, bei dem zeichnet, daß die erste Speicherkippstufe (10) durch ein analoges Ausgangssignal entsprechend den Verändie Abstiegsflanke und die zweite Speicherkippstufe derungen in der Bilderzeugung des optischen Musters

(11) durch die Anstiegsflanke der Taktimpulse ge- festgestellt wird. Es wird ein automatisches Augenretaktet wird. -----' ~ fraktometer zum Analysieren des Signales für die Be-

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 45 rechnung der Augenbrechkraft verwendet, um die Ängekennzeichnet, daß die Taktimpulse von den Verti- derungsrate des Analogsignales festzustellen. Auf diese kal-Austastimpulsen der Videosignale abgeleitet Weise wird mit Hilfe eines komplizierten Verfahrens werden. der Anfang eines Lidschlages ermittelt Weist nun der

Pupillendurchmesser einen kleinen Wert auf, dann ist

50 das Analogsignal niedrig. Mit einem solchen Niedrigsignal ist es besonders schwierig, den Lidschlag festzustellen. Mit diesem bekannten Verfahren kann nun die

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststel- Schließdauer des Auges während des Lidschlages nicht lung des Lidschlages eines Auges mit einer Lichtquelle festgestellt werden.

zur Abgabe von Lichtstrahlen auf das Auge, mit einem 55 Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine optischen System zur Abbildung der von der Augen- Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen oberfläche reflektierten Lichtstrahlen als Bild der bzw. derart zu verbessern, daß mit großer Sicherheit Frontpartie des Auges, mit einer Bildaufnahmeeinrich- sowohl der Augenblick des Augenschließens bei einem tung zur Erzeugung von den reflektierten Lichtstrahlen Lidschlag als auch die Dauer, während welcher das Auentsprechenden elektrischen Signalen, mit einer die 60 ge bei einem Lidschlag geschlossen gehalten wird, geelektrischen Signale auswertenden und einen Kompara- nau ermittelt und gegebenenfalls angezeigt werden tor enthaltenden Detektorschaltung. kann.

Aus der US-PS 41 69 663 ist eine Augenüberwa- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

chungsvorrichtung bekannt, die neben einer Lichtquelle daß die Bildaufnahmeeinrichtung aus einer Fernsehkazur Beleuchtung des Auges ein optisches System auf- 65 mera besteht, die während jeder Bildabtastung ein Viweist, um die von der Augenoberfläche reflektierten deosignal liefert, das einem ersten Eingang des Kompa-Uchtstrahlen zu einem Bild der Frontpartie des Auges rators der Detektorschaltung zugeführt wird, an dessen zu fokussieren. Außerdem ist eine Bildaufnahmeeinrich- zweiten Eingang ein Bezugssignal eines Bezugspegelge-