DE3118560C2 - Meßeinrichtung zur Bestimmung von Augenbrechungsfehlern - Google Patents

Abstract

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum Messen von Augenbrechungsfehlern werden mehrere Infrarot-Muster-Strahlen auf das zu untersuchende Auge gerichtet. Das reflektierte Licht wird auf entsprechende lichtempfindliche Detektoren gerichtet, deren Ausgangssignale über Bandpaß-Filter, eine automatische Verstärkungssteuerschaltung und einen A/D-Wandler einem Mikroprozessor zugeleitet werden. Der Mikroprozessor analysiert die digitalisierten Ausgangssignale und berechnet die Brechkraftwerte in einem Verfahren mit nichtlinearer Regression. Die Brechungsfehler des Auges werden zusammen mit einem Zuverlässigkeits-Koeffizienten aus den so bestimmten Brechkraftwerten bestimmt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur Bestimmung von Augenbrechungsfehlern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• In der nicht vorveröffentlichten DE-OS 31 02 450 ist bereits eine derartige Meßeinrichtung zur Bestimmung von Augenbrechungsfehlern gezeigt, bei der eine in einer bestimmten Richtung in einer Ebene senkrecht zu einer optischen Achse der Meßeinrichtung verschiebbare Mustervorlage zur Anwendung gelangt, die mehrere Streifenmuster aufweist, deren Streifen zueinander verschiedene Winkelstellungen einnehmen. Die gezeigte Meßeinrichtung umfaßt auch ein optisches System zum Projizieren der Abbildung der Mustervorlage auf die Netzhaut eines zu untersuchenden Auges und Mittel zum Messen der Brechkraft des Auges in Abhängigkeit von der Stellung des optischen Systems in der Position, in welcher die auf die Netzhaut projizierte Abbildung dort scharf eingestellt ist. Die gezeigte Meßeinrichtung umfaßt ferner einen das Ausgangssignal der lichtempfangenden Einrichtung aufnehmenden Vorverstärker, ein diesem Vorverstärker nachgeschaltetes Bandpaßfilter, einen Gleichrichter mit nachgeschaltetem Analog/ Digital-Wandler und einen dessen Digitalausgangssignal aufnehmenden Mikroprozessor.
• Aus der DE-OS 30 10 576 ist ein Augenrefraktometer bekannt, bei dem Meßstrahlen auf den Augengrund durch ein in Richtung der optischen Achse verschiebbares optisches Element projiziert werden und vom Augengrund reflektierte Meßstrahlen auf einen Photodetektor durch ein in Richtung der optischen Achse verschiebbares Element gerichtet werden. Dabei wird die Brechkraft des Auges aus dem Ausgangssignal eines Stellungsgebers, der die Stellung des optischen Elements auf der optischen Achse mißt, und aus dem Ausgangssignal des Photodetektors bestimmt. Das wesentliche dieses bekannten Augenrefraktometers besteht darin, daß ein oder zwei optische Bauelemente als afokales optisches System ausgebildet sind und ferner ein feststehendes optisches Bauteil auf der Seite des afokalen optischen Systems angeordnet ist, die dem zu untersuchenden Auge benachbart ist.
• Der Brechungsfehler eines Auges wird durch die Brechkraft einer Linse dargestellt, die in der Lage ist, den Brechungsfehler zu kompensieren. Genauer gesagt wird der Fehler durch eine sphärische Brechkraft (S), eine zylindrische Brechkraft (C) und die Zylinderachse (R ) der zylindrischen Oberfläche gebildet. Die mathematische Beziehung zwischen der Brechkraft (R) und den obengenannten Werten lautet
  R = S + C · sin²(R - α ),
  worin α der gemessene Meridianwinkel ist. Es ist somit möglich, die Brechungsfehler (S, C, R ) aus wenigstens drei Datenpunkten zu gewinnen, an denen der Meridianwinkel und die Brechkraft (R) gemessen wird.
• Bei bekannten Brechkraftfehler-Meßeinrichtungen ist es schwierig, ein Signal zu erhalten, dessen Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal ausreicht, denn das von der Netzhaut reflektierte Licht ist äußerst schwach, und es enthält einen beträchtlichen Anteil an Stör- oder Rauschkomponenten, zu denen auch von der Hornhaut reflektiertes Licht gehört, und dergleichen. Es ist auch ein Problem, Meßergebnisse von hoher Zuverlässigkeit zu bekommen.
• In der japanischen Patentanmeldung Nr. 2519/79 ist ein Gerät beschrieben, mit dem versucht wird, diese Schwierigkeiten zu überwinden. Bei diesem Gerät kann der zu messende Meridianwinkel α in einem großen Bereich verändert werden, die gemessenen Ergebnisse eines Signals, das einen Brechungswert darstellt, welcher einem optimalen Brennpunkt bei jedem Meridianwinkel entspricht, werden durch eine Sinus-Welle simuliert, und die Brechungsfehler werden aus der Sinus-Welle berechnet. Um genaue Berechnungsergebnisse sicherzustellen, wird die Abweichung zwischen dem Signal und der Sinuns-Welle vor der Berechnung der Brechungsfehler analysiert. Wenn diese Abweichung als zu groß erkannt wird, erhält die Bedienungsperson davon Anzeige, und wenn die Abweichung hinreichend klein ist, werden die berechneten Brechungsfehler ausgedruckt.
• Wünscht man jedoch, Brechungswerte für mehrere Meridianwinkel zu bekommen, dann muß das Meßsystem des Gerätes für jeden anderen Winkel gedreht werden, so daß zur Gewinnung der erforderlichen Daten ein beträchtlicher Zeitaufwand nötig ist (30 sec werden benötigt, um die Daten zu sammeln und auszuwerten). Während dieser Messung muß das Auge in Ruhe gehalten und auf unendlich fokussiert werden. Wird die Meßdauer lang, dann ist ein solcher Zustand kaum aufrechtzuerhalten, wodurch sich Abweichungen in den gemessenen Daten ergeben und es schwierig wird, zuverlässige Ergebnisse zu bekommen. Außerdem besteht bei diesem Gerät keine Sicherheit, daß zuverlässige Brechungswerte R _i (i = 1, 2, 3, . . .) von den gemessenen Daten bei Meridianwinkeln α _i erhalten werden, was es wiederum erschwert, zuverlässige Ergebnisse zu bekommen.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Meßeinrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, die eine leichte und sehr genaue schnelle Bestimmung von Augenbrechungsfehlern ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
• Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
• Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des optischen Systems, mit dem zusammen die Meßeinrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung verwendet wird;
• Fig. 2A, 2B und 2C ein sich bewegendes und ein feststehendes Muster sowie ein Ausführungsbeispiel eines lichtempfindlichen Elements;
• Fig. 3 das Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Merkmalen nach der Erfindung;
• Fig. 4 ein Diagramm von einem Beispiel, in welchem die Daten in Werten eines speziellen Meridianwinkels zusammen mit einer quadratischen Kurve, auf die die Daten rückgerichtet sind, gezeigt sind;
• Fig. 5 ein Flußdiagramm, das den mikroprozessorgesteuerten Ablauf in der Schaltung der Fig. 3 wiedergibt; und
• Fig. 6 und 7 abgeänderte Ausführungsbeispiele des optischen Systems aus der Fig. 1.
• Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines optischen Systems von einer Augenbrechungsfehler-Meßeinrichtung, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Von einer Lichtquelle 1 abgegebene Lichtstrahlen werden durch eine Diffusionsplatte 2 zerstreut. Derart zerstreute Lichtstrahlen gelangen durch ein Infrarot-Filter 3, so daß nur Lichtstrahlen mit Wellenlängen von mehr als beispielsweise 850 µm eine Kondensorlinse 4 passieren können. Die Strahlen gehen dann durch eine laufende Musterschablone 5 zu einem Strahlteiler 6. Ein Teil der vom Strahlteiler 6 reflektierten Lichtstrahlen durchläuft eine Kollimatorlinse 7, eine verschiebbare Linse 8 und eine Okularlinse 9 und gelangt zum Auge E, dessen Brechungsfehler gemessen werden sollen. Die von der Netzhaut des Auges E reflektierten Lichtstrahlen durchlaufen wiederum die vorstehend genannten Linsen in umgekehrter Reihenfolge bis zum Strahlteiler 6. Ein Teil dieser Lichtstrahlen tritt in den Strahlteiler 6 ein, durchläuft diesen geradlinig und tritt durch eine feststehende Musterschablone 10 hindurch auf einen Lichtstrahlempfänger 11. Die laufende Musterschablone 5 und die feststehende Musterschablone 10 sind an Stellen angeordnet, die bezüglich des Strahlteilers 6 konjugieren und die rückwärtigen Brennpunkte der Kollimatorlinse 7 sind ( Vorwärts- und Rückwärtsrichtung sind mit Bezug auf das Auge definiert).
• In der Fig. 2A ist ein Ausführungsbeispiel eines Musters der laufenden Musterschablone 5 gezeigt, die Zylindergestalt besitzt, konzentrisch zur optischen Achse des Linsensystems angeordnet ist und durch einen Motor 12 angetrieben wird. Das Muster dieser Schablone 5 weist einen mit ch 0 gekennzeichneten Abschnitt auf, in welchem Schlitze rechtwinklig zur Drehrichtung der umlaufenden Musterschablone 5 verlaufen, während die anderen beiden Abschnitte ch 1 und ch 2 mit der Drehrichtung der Musterschablone 5 Winkel von ±60° einschließen. Die Fig. 2B zeigt eine Ausführungsform des Musters der feststehenden Musterschablone 10. Das Muster der feststehenden Schablone 10 ist dem der umlaufenden Schablone 5 gleich. Die den Abschnitten ch 0, ch 1 und ch 2 der umlaufenden Schablone 5 entsprechenden Abschnitte der feststehenden Schablone 10 in Fig. 2B sind mit ch 0&min;, ch 1&min; und ch 2&min; bezeichnet. Die Abschnitte ch 0 (ch 0&min;), ch 1 (ch 1&min;) und ch 2 (ch 2&min;) dienen zur Durchführung der Augenbrechungsfehler-Messungen bei Meridianwinkeln von 90°, 150° bzw. 30°. Es ist hier angenommen, daß die Meridianwinkel im Gegenuhrzeigersinn zur Horizontalrichtung gemessen werden.
• Der Lichtstrahlempfänger 11 ist aus drei lichtempfindlichen Elementen 11-1, 11-2 und 11-3 zusammengesetzt, welche getrennt die Lichtstrahlen auffangen, die durch die Lichtkanäle ch 0&min;, ch 1&min; und ch 2&min; hindurchtreten. Die relative Anordnung ist in der Fig. 2C dargestellt. Die verschiebbare Linse 8 kann entlang der optischen Achse nach vorn und nach hinten verstellt werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer mit der Linse verbundenen Zahnstange 13, in die ein Antriebszahnrad 14 eingreift, das von einem Schrittmotor 15 angetrieben wird, erreicht werden.
• Bei dem obenbeschriebenen Aufbau des optischen Systems stellt, wenn durch Positionseinstellung der verschiebbaren Linse 8 die Bilder der Muster ch 0, ch 1 und ch 2 der umlaufenden Musterschablone 5 auf die Netzhaut fokussiert sind, die räumliche Beziehung zwischen der Netzhaut und der umlaufenden Schablone 5 und der feststehenden Schablone 10 eine konjugierende Beziehung dar, bei der die Wechselspannungs-Ausgangsgröße, die aufgrund der Drehung der umlaufenden Schablone an dem Lichtstrahlempfänger 11 hervorgerufen wird, ein Maximum wird. Wird die verschiebbare Linse 8 in eine Stellung vor oder hinter der obengenannten Stellung bewegt, dann nimmt der Wechselspannungs-Ausgangswert der lichtempfindlichen Elemente ab.
• Wenn das untersuchte Auge keine zylindrische Komponente hat, dann geben die drei lichtempfindlichen Elemente 11-1, 11-2 und 11-3 maximale Wechselspannungs-Ausgangswerte bei derselben Stellung der verschiebbaren Linse 8 ab. Tritt jedoch eine zylindrische Komponente im Auge E auf, so treten die Maximalpunkte der Wechselspannungs-Ausgangswerte bei den lichtempfindlichen Elementen 11-1, 11-2 und 11-3 in unterschiedlichen Stellungen der verschiebbaren Linse 8 auf.
• Da die Brechkraftwerte R des Auges mit bezug auf die Positionen der verschiebbaren Linse 8 definiert werden können, können die Brechungsfehler S, C und R dadurch erhalten werden, daß die Stellungen der verschiebbaren Linse 8 bestimmt werden, in denen die lichtempfindlichen Elemente 11-1, 11-2 und 11-3 für Meridianwinkel von α=90°, 150° und 30° die maximalen Wechselspannungs-Ausgangswerte abgeben. Die Brechungswerte R ₉₀, R ₁₅₀ und R ₃₀ werden durch Lösen nachstehender Gleichungen berechnet:
  R ₉₀ = S + C · sin² (R - 90°),
  R ₁₅₀ = S + C · sin² (R - 150°) und
  R ₃₀ = S + C · sin² (R -30°).
  
  
• Bei dem beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Brechkraftwerte R ₉₀, R ₁₅₀ und R ₃₀ bei Meridianwinkeln α=90°, 150° und 30° durch einmaliges Hin- und Herfahren der verschiebbaren Linse gewonnen werden. Dadurch wird die Dauer des Meßvorgangs beträchtlich herabgesetzt. Die benötigten Daten kann man so innerhalb von weniger als 5 sec erhalten.
• Es sollen nun Verfahren und Einrichtung beschrieben werden, womit zuverlässige Brechungswerte R ₉₀, R ₁₅₀ und R ₃₀ aus den so gemessenen Daten bei Meridianwinkeln α=90°, 150° und 30° gewonnen werden. Mit einer Vorrichtung mit einem in Fig. 3 gezeigten schematischen Aufbau werden die Wechselspannungs-Ausgangswerte der lichtempfindlichen Elemente 11-1, 11-2 und 11-3 mittels Vorverstärkern 16-1, 16-2 und 16-3 verstärkt. Die Frequenzkomponenten, die auf die relative Bewegung zwischen der umlaufenden Schablone 5 und der feststehenden Schablone 10 zurückzuführen sind, werden durch Bandpaß-Filter 17-1, 17-2 und 17-3 aus den verstärkten Ausgangswerten ausgefiltert. Ein Analog-Multiplexer 18 wählt unter Steuerung durch einen Mikroprozessor 22 einen der Ausgangswerte ch 0, ch 1 oder ch 2 aus und leitet ihn der automatischen Verstärkungssteuerschaltung (AGC) 19 zu. Der Ausgangswert dieser AGC-Schaltung 19 wird durch eine Gleichrichterschaltung 20 in einen Gleichstrom-Ausgangswert umgewandelt, der dann mit Hilfe eines Analog/Digital-Wandlers (A/D) 21 in einen Digitalwert umgesetzt wird, den der Mikroprozessor 22 aufnimmt.
• Der Grund für die Verwendung der AGC-Schaltung 19 wird nun beschrieben. Wenn der A/D-Wandler 21 den vollen Bereich des Ausgangswertes des Lichtstrahlempfängers 11 aufnehmen können müßte, dann wäre die hohe Auflösung wesentlich. Da jedoch eine Auflösung von z. B. 8 Bits bei maximalem Ausgangswert des von der Netzhaut des Auges E reflektierten Lichtes für die vorliegende Einrichtung ausreicht, kann korrekte Arbeitsweise des A/D-Wandlers 21 durch Herabsetzung des Verstärkungswertes erhalten werden, der durch die automatische Verstärkungssteuerschaltung 19 eingestellt wird, wenn der Ausgangswert der lichtempfindlichen Elemente Vollausschlag (entsprechend einem digitalen Ausgangswert von 2&sup8;) des A/D-Wandlers 21 übersteigt.
• Der Vorgang für die Gewinnung von Daten, die zur Bestimmung der Brechungswerte R ₉₀, R ₁₅₀ und R ₃₀ erforderlich sind, wird als nächstes beschrieben. Die erforderlichen Daten sind Positionen der verschiebbaren Linse 8 und die Ausgangswerte der lichtempfindlichen Elemente 11 für jede der Positionen der verschiebbaren Linse 8. Zunächst wird der Schrittmotor 15 vom Mikroprozessor 22 her so gesteuert, daß die verschiebbare Linse in ihre vorderste Stellung (zum Auge hin) verschoben wird. Der Schrittmotor 15 läuft dann rückwärts, so daß die verschiebbare Linse 8 vom Auge weg verschoben wird. Währenddessen werden die Maximalwerte der Ausgangsgrößen der lichtempfindlichen Elemente 11-1, 11-2 und 11-3 gemessen, und der Verstärkungsfaktor der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 19 wird auf einen geeigneten Wert eingestellt. Nimmt man an, daß ein brauchbarer Bereich dort vorliegt, wo der Ausgangswert der lichtempfindlichen Elemente größer als die Hälfte des Maximalwertes ist, so wird die verschiebbare Linse 8 soweit nach rückwärts verschoben, bis alle Ausgangswerte der lichtempfindlichen Elemente aus dem brauchbaren Bereich heraus sind.
• Der Schrittmotor 15 wird dann so in Drehung versetzt, daß die verschiebbare Linse 8 nach vorn (auf das Auge zu) verschoben wird, bis sämtliche Ausgangswerte der lichtempfindlichen Elemente aus dem brauchbaren Bereich heraus sind. Während der Verschiebung der Linse 8 werden die Positionen der verschiebbaren Linse, bei der der Ausgangswert eines lichtempfindlichen Elementes innerhalb des brauchbaren Bereiches ist, und die Werte der Ausgangswerte bei diesen Positionen für jedes lichtempfindliche Element in der Speichervorrichtung 23 mit Hilfe des Mikroprozessors 22 gespeichert. Durch einen Hin- und Hergang der verschiebbaren Linse 8 werden auf diese Weise sämtliche benötigten Daten für die Bestimmung der Brechungswerte R ₉₀, R ₁₅₀ und R ₃₀ für alle drei Kanäle gewonnen, so daß der Patient nicht mehr die mit dem herkömmlichen Verfahren verbundene Unannehmlichkeit einer langen Meßdauer auf sich nehmen muß.
• Ein Verfahren zum Verbessern der Zuverlässigkeit der Brechungswerte R ₉₀, R ₁₅₀ und R ₃₀ durch nichtlineare Regression an den gemessenen Daten wird nun beschrieben. Im Bereich der Maximal-Ausgangsstellung wird für die Beziehung zwischen der Intensität des von der Netzhaut reflektierten Lichtes und der Position der verschiebbaren Linse 8 eine nichtlineare Regressionskurve angenommen. Es wird ferner angenommen, daß d _i Werte der Ausgangsdaten sind, die im brauchbaren Bereich aufgenommen wurden, r _i den Werten der Ausgangsdaten entsprechende Brechungswerte sind (i =1, 2, . . ., n), und daß die Gleichung der Regressionskurve
  D = α&sub0; + α&sub1;R + α&sub2;R²
  lautet, wobei D die Ausgangsdaten sind. Die Koeffizienten α&sub0;, α&sub1; und α&sub2; lassen sich durch Lösen folgenden Gleichungssystems gewinnen: &udf53;NP100&udf54;&udf53;VU10&udf54;&udf53;VZ9&udf54; &udf53;VU10&udf54;
• Mit der Durchführung dieser Berechnungen wird die Regression der im brauchbaren Bereich gesammelten Daten auf eine optimale quadratische Gleichung vorgenommen. Das Lösen des Gleichungssystems läßt sich leicht mit Hilfe des Mikroprozessors 22 durchführen, der mit Programmen ausgestattet ist, die eine derartige Gleichungsbearbeitung ermöglichen.
• Fig. 4 stellt ein Diagramm dar, welches beispielsweise Daten wiedergibt, die so von einem speziellen Kanal aufgenommen wurden und in den brauchbaren Bereich fallen, zusammen mit der quadratischen Regressionskurve. In Richtung der Ordinate sind die Ausgangsdaten D, in Richtung der Abszisse die Position der verschiebbaren Linse 8 (entsprechend dem Brechungswert) aufgetragen. Die die Datenpunkte verbindende Linie 26 in Fig. 4 gibt die wirklichen Werte der Ausgangsdaten in dem brauchbaren Bereich wieder, während die Linie 27 die optimale quadratische Regressionskurve darstellt, welche aus diesen Daten gewonnen wurde.
• Wird nicht von der Regressionskurve Gebrauch gemacht, dann gibt die Position der verschiebbaren Linse 8, bei welcher der höchste Wert der Ausgangsdaten aufgenommen wird, den Brechungswert R an, was in Fig. 4 beim höchstliegenden Punkt M der Fall ist. Bei Verwendung der Regressionskurve 27 wird der Brechungswert R an der Stelle der strichpunktierten Linie 28 ermittelt. Da diese Bestimmung nach der Methode der kleinsten quadratischen Abweichung aus verschiedenen Datenwerten erfolgt, ist der sich dadurch ergebende Brechungswert R wesentlich zuverlässiger als derjenige, der durch den höchsten gemessenen Punkt M bestimmt wird.
• Genauer gesagt wird der Scheitelpunkt der Regressionskurve so gewählt, daß er die Position der verschiebbaren Linse 8 abgibt, in der das von der Netzhaut des Auges E reflektierte Licht für einen speziellen Kanal einen Maximalwert hat, und die Brechungswerte R ₉₀, R ₁₅₀ und R ₃₀ werden dadurch gewonnen, daß für die drei Kanäle die Regression durchgeführt wird.
• Da, wie beschrieben, die Brechungswerte R ₉₀, R ₁₅₀ und R ₃₀ in der Weise bestimmt werden, daß die Regressionskurven nach dem Verfahren der kleinsten quadratischen Abweichung aus einer großen Zahl von Datenpunkten gebildet werden, ist die Zuverlässigkeit der bestimmten Brechungswerte wesentlich höher, als es bei direkter Ablesung der Positionen bei den höchsten Datenwerten sein kann.
• Es kann auch als Regressionskurve eine normale Verteilungsfunktion mit dem Ausdruck
  D = α&sub0; · exp{-α&sub1;(R - α&sub2;)²}
  verwendet werden.
• Da die Brechungsfehler des Auges (S, C und R ) aus den Brechungswerten R ₉₀, R ₁₅₀ und R ₃₀ gewonnen werden und letztere sehr zuverlässig bestimmt worden sind, werden auch die Brechungsfehler sehr genau bestimmt. Die Zuverlässigkeit der unter Verwendung der Regressionskurve gewonnenen Brechungswerte läßt sich durch die Abweichung zwischen der Regressionskurve und den so gesammelten Daten bezeichnen. Wenn die Gleichung für die Regressionskurve eines Kanals
  D = α&sub0; + α&sub1;R + α&sub2;R ²
  ist, dann kann die Abweichung S folgendermaßen ausgedrückt werden: &udf53;NP50&udf54;&udf53;VU10&udf54;&udf53;VZ4&udf54; &udf53;VU10&udf54;
• Für jeden Kanal wird die Abweichung durch den Mikroprozessor 22 berechnet, und es wird ein Zuverlässigkeits-Koeffizient L für die auf diese Weise durch die erfindungsgemäße Meßeinrichtung gewonnenen Brechungsfehler bestimmt, der als Summe der für die drei Kanäle berechneten Abweichungen definiert ist. Wenn die Abweichung für die drei Kanäle ch 0, ch 1 und ch 2 mit S&sub0;, S&sub1; und S&sub2; bezeichnet sind, lautet der Zuverlässigkeits- Koeffizient L
  L = S&sub0; + S&sub1; + S&sub2;.
  
• Man sieht daraus, daß die Zuverlässigkeit der gemessenen Ergebnisse der Brechungsfehler hoch ist, wenn der berechnete Zuverlässigkeits-Koeffizient L klein ist.
• Die obenaufgeführten Berechnungen lassen sich leicht mit dem Mikroprozessor ausführen. Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm für den Gesamtarbeitsablauf des Mikroprozessors und der mit ihm verbundenen Elemente. Der Zuverlässigkeits-Koeffizient und die Brechungsfehler des Auges werden der Bedienungsperson der Vorrichtung folgendermaßen angezeigt.
• Wenn der Zuverlässigkeits-Koeffizient kleiner als ein spezieller Wert ist, werden auf der Anzeigevorrichtung 24 die gemessenen Brechungsfehler S, C und R, die gleichzeitig durch einen Drucker 25 ausgedruckt werden, angezeigt. Übersteigt jedoch die Größe des Zuverlässigkeits-Koeffizienten L den bestimmten speziellen Wert, dann sind die gemessenen Brechungsfehler nicht zuverlässig. Es wird dann angezeigt, daß der Meßvorgang wiederholt werden muß, was z. B. durch blinkende Wiedergabe der Meßwerte der Brechungsfehler auf der Anzeigevorrichtung 24 oder in einer anderen Weise dargestellt werden kann.
• Da die Daten für die drei Meridianwinkel während einer einzigen Hin- und Herbewegung der verschiebbaren Linse gewonnen werden können, besitzt die Erfindung den Vorteil, daß die Meßdauer wesentlich verkürzt ist, so daß das auszumessende Auge nicht während längerer Zeit stillgehalten werden muß.
• Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die gemessenen Daten auf eine nichtlineare Kurve rückgeführt werden und somit Brechungswerte von hoher Zuverlässigkeit aus Meßdaten gewonnen werden, die auf sehr schwachen Lichtsignalen beruhen. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal ist mit der Gewinnung des Zuverlässigkeits-Koeffizienten L aus den Abweichungen zwischen gemessenen Daten und Regressionskurve verbunden. Durch Beobachten des Zuverlässigkeits- Koeffizienten auf einer Anzeige sieht die Bedienungsperson unmittelbar die Zuverlässigkeit der durchgeführten Messung.
• Im Rahmen der Erfindung durchgeführte Abwandlungen können z. B. das optische System betreffen, wie in Fig. 6 gezeigt, wo mit Hilfe kleinerer lichtempfindlicher Elemente 11-1, 11-2 und 11-3 die Störsignale verringert werden können.
• In diesem optischen System sind zwei Dreikantprismen 30-1 und 30-2 mit einem geeigneten Scheitelwinkel unmittelbar hinter der feststehenden Musterschablone 10 so angeordnet, daß sie die Musterbereiche an beiden Enden überdecken, wobei die Scheitel der Dreikantprismen aufeinander zugerichtet sind. Außerdem ist eine Sammellinse 31 mit kurzer Brennweite hinter den beiden Dreikantprismen 30-1 und 30-2 angeordnet, und die drei lichtempfindlichen Elemente 11-1, 11-2 und 11-3 sind so angeordnet, daß ihre Positionen unter Berücksichtigung der Sammellinse 31 auf die Kollimatorlinse 7 abgestimmt sind und zwischen ihnen entsprechende Zwischenräume verbleiben.
• Die beiden Dreikantprismen 30-1 und 30-2 und die Sammellinse 31 richten ein Bild von verringerter Größe von der Kollimatorlinse 7 auf die lichtempfindlichen Elemente 11-1, 11-2 und 11-3. Ohne die Dreikantprismen würde das durch die drei Musterbereiche der feststehenden Schablone 11 hindurchtretende Licht auf das mittlere lichtempfindliche Element konvergieren, und es wäre schwierig, die durch die Musterbereiche fallenden Lichtstrahlen zu trennen und die Lichtkomponenten parallel zu verarbeiten. Mit anderen Worten, die Dreikantprismen 30-1 und 30-2 dienen dazu, die durch die drei verschiedenen Musterbereiche der feststehenden Musterschablone 10 hindurchtretenden Lichtbestandteile voneinander zu trennen, so daß die drei Komponenten parallel verarbeitet werden können.
• Ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 7. Hier sind die Dreikantprismen 30-1 und 30-2 mit nach außen gerichteten Scheitelkanten angeordnet. Die Auswirkung davon ist bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch im wesentlichen gleich der Wirkung der Prismen beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6.
• Mit dem beschriebenen Aufbau des optischen Systems im Lichtempfangsabschnitt der Vorrichtung werden die Lichtempfangsflächen der lichtempfindlichen Elemente um den Bildverkleinerungsfaktor der Sammellinse verkleinert, wodurch es möglich wird, lichtempfindliche Elemente von erheblich kleineren Abmessungen zu verwenden. Durch diese Verkleinerung der lichtempfindlichen Bereiche werden die durch die lichtempfindlichen Elemente selbst hervorgebrachten Rauschstörungen erheblich vermindert. Außerdem können, da lichtempfindliche Elemente von geringen Abmessungen und mit normalem Aufbau eingesetzt werden, die Herstellungskosten herabgedrückt werden. Insgesamt kann als Vorteil der Vorrichtung noch angeführt werden, daß die für die Messung benötigte Zeit verkürzt und die Zuverlässigkeit des Augenbrechungsfehler-Meßgerätes erheblich verbessert wird.

Claims (7)

1. Meßeinrichtung zur Bestimmung von Augenbrechungsfehlern, bestehend aus einem optischen System mit einer Lichtquelle, einer Fokussierungseinrichtung und einer umlaufenden Musterschablone mit mehreren verschiedenen Musterbereichen in einem ersten der Projektion des Lichtmusters ins Auge dienenden Lichtpfad, einem Strahlteiler, einer weiteren Fokussierungseinrichtung und einer feststehenden Musterschablone mit demselben Muster wie die umlaufende Schablone in einem zweiten der Auswertung des vom Auge reflektierten Lichts dienenden Lichtpfad, wobei der Strahlteiler den ersten Lichtpfad mit dem zweiten Lichtpfad koppelt, und aus einem Lichtstrahlempfänger, mit mehreren, den Musterbereichen zugeordneten Kanälen, von denen jeder ein lichtempfindliches Element enthält, das den durch den betreffenden Musterbereich der feststehenden Musterschablone tretenden Lichtstrom erfaßt, mit einer Gleichrichterschaltung, mit einem Analog/Digitalwandler und mit einem Mikroprozessor, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle mit einem vom Mikroprozessor (22) angesteuerten Analog- Multiplexer (18) verbunden sind, dessen Ausgang über eine automatische Verstärkungsregelschaltung (19), die Gleichrichterschaltung (20) und den Analog/Digitalwandler (21) an den Mikroprozessor (22) angeschlossen ist, und daß die Verstärkungsregelschaltung (19) derart vom Mikroprozessor (22) angesteuert wird, daß bei einem den Vollausschlag des Digital/Analogwandlers (21) überschreitenden Ausgangswert des jeweiligen lichtempfindlichen Elements (11-1, 11-2, 11-3) die Verstärkung vermindert wird.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Speicher (23), der zum Speichern der durch den Mikroprozessor (22) ermittelten Meßergebnisse an diesen angeschlossen ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine im ersten Lichtpfad angeordnete Einrichtung (8, 13, 14, 15) zur Einstellung unterschiedlicher Meridianwinkel (90°, 150° und 30°).

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem Mikroprozessor (22) verbundene Anzeige (24) und einen mit dem Mikroprozessor (22) verbundenen Drucker (25).

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang hinter der feststehenden Musterschablone (10) und vor den lichtempfindlichen Elementen (11-1, 11-2, 11-3) zwei Dreikantprismen (30-1, 30-2) und zwischen den Dreikantprismen und den lichtempfindlichen Elementen eine Sammellinse (31) angeordnet sind.

6. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelkanten der Dreikantprismen (30-1, 30-2) aufeinander zuweisen.

7. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelkanten der Dreikantprismen (30-1, 30-2) voneinander wegweisen.