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Vorrichtung zur Augenuntersuchung, insbesondere der
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Stereosehschärfc Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Augenuntersuchung,
insbesondere der Stereosehschärfe, mit wenigstens einem in der Tiefe gestaffelten
optischen Muster.
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Bei der Augenuntersuchung werden entsprechend der zu untersuchenden
Augeneigenschaft häufig optische Muster dem Patienten dargeboten, welcher dann Fragen
zu seinem Bildeindruck zu beantworten åt. Bei der Untersuchung der Sehschärfe beispielsweise
werden dem Patienten bekanntermaßen Buchstaben abneh -mender Größe zur Identifizierung
dargeboten, wobei die Buchstabentafeln in einem relativ großen Abstand von ca. 5
- 10 m vom Patienten angeordnet sind, dies deshalb, um die Sehschärfe bei auf angenähert
unendlich fokussiertem Auge Eeststellen zu können. Zur Untersuchung der Stereosehschärfe
(Stereopsis), welche insbesondere für die Diagnose des Schielens von Bedeutung ist,
wird dem Patienten beispielsweise ein aus mehreren durchsichtigen Schichten zusammengesetzter
Glasblock vorge -legt, wobei in den verschiedenen Schichttiefen optische Symbole
eingearbeitet sind. Der Patient muß dann Auskunft darüber geben, in welcher Tiefe
er die optischen Symbole sieht. Der
Staffelbereich der optischen
Symbole ist naturgemäß an die Dicke dieses Glaskörpers gebunden; der Beobachtungsabstand
der Objekte vom Betrachter ist gleich dem Abstand des Glaskörpers vom Betrachter.
Da der Bereich der Stereosehschärfe bis etwa 10 bis 20 m reicht, läßt sich mit dem
bekannten Glasblock nur ein kleiner Tiefenausschnitt untersuchen, nämlich der im
Bereich bis ca. 1 m. Dies kann Probleme mit sich bringen insbesondere dann, wenn
der Betrachter fernsichtig ist. Auf jeden Fall wäre es günstig, wenn man von Fokussierungsproblemen
unabhängig den gesamten Tiefenbereich der Stereosehschärfe untersuchen könnte.
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Eine weitere Stereo-Sehschärfe-Untersuchungsmethode be -steht darin,
daß man dem Patienten in einer Blattebene liegende, gegeneinander versetzte Bilder
(Anaglyphen) vorlegt, welche nach dem Verfahren der Bildtrennung (unter Verwendung
einer Rot-Grünbrille oder einer Polarisationsbrille) jeweils einem der beiden Augen
zugeführt werden, wobei dann diese Bilder im Gehirn künstlich zu einem räumlichen
Bild ergänzt werden (bei stereotüchtigem Patienten). Ein prinzipieller Nachteil
dieser Anordnung ist, daß kein reales dreidimensionales Muster dem Patienten vorgelegt
wird, sondern tatsächlich ein zweidimensionales Muster. Schließlich ist auch der
Beobachtungsabstand aus praktischen Gründen beschränkt.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt demgegenüber darin, eine vielseitig
einsetzbare Vorrichtung der Augenuntersuchung der eingangs genannten Art bereitzustellen,
welche eine von den Abmessungen der Vorrichtung unabhängige Musterwiedergabe in
beliebigem Betrachtungsabstand ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Hologramm-Wiedergabeanordnung für das
wenigstens eine Muster gelöst mit einem von einer Wiedergabe-Lichtquelle beleuchteten
Hologrammträger.
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Der Beobachtungsabstand (Abstand Muster - Patient) hängt
lediglich
vom Aufnahmeabstand (Abstand Hologramm - Kamera) ab, nicht jedoch vom Abstand Hologrammträger
- Patient.
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Das rekonstruierte Muster kann nach Belieben zwischen Betrachter und
Hologrammträger oder auch gegebenenfalls weit hinter dem Hologrammträger liegen.
Bei der Untersuchung der einäugigen Sehschärfe entfällt also die Notwen -digkeit
dafür, den Augenuntersuchungssessel in einem entsprechend großen Abstand von einer
Wand des Untersuchungsraums abzustellen und den Raum zwischen der Sehschärfetafel
an dieser Wand und dem Sessel von optischen Hindernissen freizuhalten. Bei der Untersuchung
der Stereosehschärfe können optische Muster mit beliebigem Beobachtungsabstand und
beliebiger Staffeltiefe rekonstruiert werden.
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Größere Betrachturigsabstände außerhalb des Nahbereichs des Auges
haben den Vorteil, daß es ausgeschlossen ist, daß der Patient die unterschiedliche
Tiefe von Musterteilen allein durch entsprechende Fokussierung des Auges feststellt.
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Der Patient könnte bei einem in der Tiefe gestaffelten Muster unterschiedliche
Raumtiefen auch dadurch feststellen, daß er durch seitliches Bewegen des Kopfes
die hieraus resultierende Bildänderung untersucht (Parallaxeneffekt). Um dies auszuschließen
wird eine Kopfstütze zur Festlegung des Augenortes, insbesondere mit Kinnstütze
und/oder Stirnbügel vorgeschlagen.
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Von besonderem Vorteil ist, daß die Unabhängigkeit der Vorrichtung
vom Betrachtungsabstand es erlaubt, daß we -nigstens der Hologrammträger der Hologramm-Wiedergabeanordnung
in einen Augenuntersuchungs-Geräteträger eines Augenuntersuchungssessels integriert
werden kann.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Wiedergabe-Lichtquelle auf
derselben Seite des Hologrammträgers angeordnet
ist wie der Hologrammbetrachter
(Reflexion). Der Vorteil dieser Anordnung liegt unter anderem darin, daß die Vorrichtung
in Betrachtungsrichtung kurz baut. Es ist jedoch auch eine Hologrammrekonstruktion
in Transmission unter Umständen vorteilhaft.
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Als Wiedergabe-Lichtquelle kommen die handelsüblichen Laser-Lichtquellen
in Frage. Bei entsprechender Hologramm Aufnahmetechnik kann man jedoch auch mit
besonderem Vorteil eine Wiedergabe-Weißlichtquelle einsetzen. Eine derartige Lichtquelle
ist besonders kostengünstig und zuverlässig und ergibt ein angenehmes rekonstruiertes
Muster (kein punktweises Szintillieren). Die bevorzugte Filterung (insbesondere
Spektralfilterung) verbessert das rekonstruierte Bild, insbesondere dessen Tiefenschärfe.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist äußerst vielseitig einsetzbar,
da ohne großen baulichen Aufwand eine Vielzahl von optischen Mustern in einer einzigen
Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden kann. Hierzu weist der Holo -grammträger
wenigstens zwei benachbart angeordnete Einzelhologramme verschiedener Muster auf,
welche von der Wiedergabe- Lichtquelle wahlweise beleuchtbar sind. Alternativ oder
zusätzlich hierzu kann der Hologrammträger auch wenigstens zwei unter unterschiedlichen
geometrischen Aufnahmebedingungen übereinander belichtete Einzelhologramme verschiedener
Muster aufweisen, welche durch entsprechende Änderung der geometrischen Wiedergabebedingungen
wahlweise rekonstruierbar sind. Nimmt man beispielsweise die Einzelhologramme unter
unterschiedlichen Raumwinkeln des schwenkbar gelagerten Hologrammträgers auf, so
muß man bei der Rekonstruktion dementsprechend lediglich den Hologrammträger verschwenken.
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Zur zuverlässigen Untersuchung der Stereosehschärfe wird bevorzugt
ein Balkenmuster vorgeschlagen, wobei der überwiegende Teil der Balken in einer
gemeinsamen Tiefenebene angeordnet ist und einzelne Balken aus dieser Tiefenebene
herausgerückt
sind. Um die Benennung des jeweils herausgerückten Balkens durch den Patienten zu
erleichtern, wird vorgeschlagen, das Balkenmuster durchzunumerieren.
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Im wesentlichen sämtliche bisher üblichen Sehtafeln, insbesondere
Sehschärfetest-Muster können als Mustervorlage für die erfindungsgemäße Vorrichtung
verwendet werden.
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An Stelle eines real erzeugten Hologramms durch entspre -chende Hologrammaufnahme
läßt sich mit Vorteil auch ein synthetisch erzeugtes Hologramm auf dem Hologrammträger
einsetzen , da derartige Hologramme größere Freiheit in der Wahl des Musters, sowie
indengewünschten Abbildungs -eigenschaften dieses Musters zulassen.
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An Stelle oder zusätzlich zur angesprochenen Maßnahme zur Festlegung
des Augenortes (um die Ausnützung des Parallaxeneffekts durch den Patienten auszuschließen)
kann man in Weiterbildung der Erfindung den Einblickwinkel, unter dem sich das rekonstruierte
Muster dem Betrachter bietet , angenähert gleich groß wählen,wie den Sehraumwinkel,
unter dem sich der Hologrammumriß auf dem Hologrammträger dem Betrachter bietet.
Bewegt der Betrachter den Kopf in seitliche Richtung, so gerät dann das zugeordnete
Muster sogleich aus dem Blickwinkel zuerst eines Auges und dann auch des anderen
Auges, so daß merkliche Parallaxeneffekte vom Patienten nicht mehr festgestellt
werden können. An Stelle oder zusätzlich zu dieser Maßnahme kann man erfindungsgemäß
auch seitliche Blenden im rekonstruierten Bild zwi -schen Muster und Betrachter
aufgrund entsprechender Aufnahme bzw. synthetischer Erzeugung des Hologramms vorsehen;
diese Blenden grenzen den Einblickwinkel ein mit der gleichen Folge , der Unterdrückung
des Parallaxeneffektes.
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Die Erfindung wird im folgenden an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnung erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine grob schematische perspektivische Ansicht einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Untersuchung der Stereosehschärfe;
Fig. 2 eine Vorderansicht des in der Vorrichtung gemäß Fig.1 rekonstruierten Balkenmusters
und Fig. 3 eine Draufsicht (Pfeil III) des Musters in Fig.2.
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Die stark vereinfacht dargestellte Vorrichtung zur Untersuchung der
Stereosehschärfe ist in Fig.1 allgemein mit 10 bezeichnet. Sie besteht aus einem
Hologrammträger 12, einer Wiedergabe-Lichtquelle 14 und einer Kopfstütze zur Festlegung
des Augenortes, welche durch eine Kinnstütze 16 angedeutet ist. Hologrammträger
12 und Wiedergabe-Lichtquelle 14 bilden die Hologramm-Wiedergabeanordnung 20. Die
Teile 12, 14 und 16 werden von einem Träger 18 gehalten.
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Abweichend von der lediglich der Prinzipdarstellung dienenden Fig.1
kann natürlich der Hologrammträger 12 auch unmittelbar an einem Augenuntersuchungs-Geräteträger
eines Augenuntersuchungssessels angebracht sein, wobei dann die Kinnstütze 16 von
der bereits vorhandenen üblichen Kinn -stütze des Augenuntersuchungssessels gebildet
ist. Die Wiedergabe-Lichtquelle 14 kann entweder ebenfalls im Augenuntersuchungsgeräteträger
angeordnet sein, oder auch beispielsweise an der benachbarten Raumwand, falls größere
Beleuchtungsabstände erwünscht sind. Im allgemeinen wird jedoch die Wiedergabe-Lichtquelle
ebenfalls in den Augenuntersuchungsgeräteträger integriert sein.
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In Fig.1 ist mit 22 eines der beiden Augen eines Patienten angedeutet,
welches das gerade beleuchtete Einzelhologramm 24c von insgesamt vier auf den Hologrammträger
12 verteilten Einzelhologrammen 24a-d betrachtet. Der Sehraumwinkel 26 ist punktiert
angedeutet und der Beleuchtungsraumwin -
kel 28 strichliert. Die
Wiedergabe-Lichtquelle 14 ist mit einer Drehblende 30 ausgerüstet, welche die wahlweise
Beleuchtung eines der vier Einzelhologramme 24a-24d zuläßt.
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Der Abstand a zwischen dem Auge 22 und dem Hologrammträger 12 ist
praktisch beliebig; es muß nur eine ordungsgemäße Beleuchtung des Hologrammträgers
12 durch die Wiedergabe-Lichtquelle 14 gewährleistet sein. Der Abstand a kann so
beispielsweise 20 - 50 cm betragen.
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Von diesem Abstand a völlig unabhängig ist der Beobach -tungsabstand
b des jeweils aufgrund der Beleuchtung rekonstruierten Bildes, nämlich eines Balkenmusters
32. Dieser Abstand kann kleiner, gleich oder auch größer als a sein.
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Da die zu untersuchende Stereosehschärfe bis zu 10 bis 20 m reicht
und störende Effekte aufgrund einer Fokussierung des Auges 22 im Nahbereich ausgeschlossen
werden sollen, liegt der Abstand b etwa im Bereich zwischen 2 und 15 m.
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Als Vorlage für das rekonstruierte Streifenmuster 32 dient das in
Fig.2 und 3 dargestellte reale Muster 32', welches beispielsweise aus einzelnen
Pappstreifen oder dergleichen besteht. Man erkennt insgesamt 14 vertikale und damit
zueinander parallele Balken 34, welche in einer horizontalen Reihe auf gleicher
Höhe nebeneinander angeordnet sind.
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Die Balken 34 sind von 1 - 14 durchnumeriert. Sämtliche Balken bis
auf die Balken mit der Nummer 2, der Nummer 5 und der Nummer 7 liegen in einer gemeinsamen
Vertikalebene 36. Die Balken 2, 5 und 7 sind in Richtung senkrecht zur Ebene 36
aus dieser herausgerückt. Der Balken 7 ist beispielsweise um eine Strecke c vor
die Ebene 36 gerückt.
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In üblicher Weise wird das Hologramm dieses realen Mu -sters 32' aufgenommen
und als Einzelhologramm, beispielsweise 24c, auf den Hologrammträger 12 gebracht.
Dem Patienten 22 bietet sich bei der Rekonstruktion des Hologramms dann ein entsprechendes
räumliches Muster. Er muß dann dem Arzt angeben, welcher Balken aus der Hauptebene
36 der übrigen Balken herausgerückt ist. Aufgrund der un-
terschiedlichen
Staffeltiefe c der herausgerückten Balken läßt sich die Stereosehschärfe auch quantitativ
ermitteln.
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So wird ein Patient mit mittlerer Stereosehschärfe möglicherweise
noch die Balken 7 und 2 als herausgerückt bezeichnen können und nicht mehr den Balken
5. Das Holo -gramm kann auch synthetisch mittels Rechner erzeugt werden.
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Die übrigen Einzelhologramme 24a, b und d können entweder auch Balkenmuster
zur Untersuchung der Stereosehschärfe speichern mit unterschiedlichem Betrachtungsabstand
b; man kann jedoch auch bei Bedarf die üblichen zweidimensionalen Sehschärfetafeln
auf dem Hologrammträger 12 holographisch speichern. Der Hologrammträger 12 kann
natürlich an Stelle von vier Einzelhologrammen auch wesentlich mehr Einzelhologramme
tragen. An Stelle einer rotierenden Blende 30 mit feststehendem Hologrammträger
12 kann man natür-.
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lich auch einen raumfesten Beleuchtungsstrahl#;28 einsetzen und dementsprechend
den Hologrammträger örtlichverlagern, beispielsweise als Teil eines Drehmagazins.
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Schließlich können an Stelle räumlich nebeneinander angeordneter Einzelhologramme
24 auf dem Hologrammträger 12 mehrfach belichtete Einzelhologramme eingesetzt werden,
wobei die einzelnen Belichtungen unter unterschiedlichen geometrischen Aufnahmebedingungen
hergestellt worden sind.
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Durch entsprechende Änderung der geometrischen Wiedergabebedingungen,
insbesondere durch Drehen des Hologrammträgers, können dann diese Einzelhologramme
wieder wahlweise rekonstruiert werden.
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Zusätzlich oder an Stelle der Maßnahmen zur Festlegung des Augenortes
(Kinnstütze 16), um Parallaxeneffekte zu unterdrücken, kann man den Einblickwinkel
27 (Raumwinkel , unter dem sich das Muster 32 dem Betrachter bietet) derart an den
Sehraumwinkel 26 (Raumwinkel'unter dem sich das
Einzelhologramm
24c auf dem Hologrammträger 12 dem Betrachter bietet) anpassen (insbesondere etwa
gleich groß festlegen), daß das zu beobachtende Muster 32 sogleich aus dem Blick
wenigstens eines Auges gerät, wenn der Kopf seitlich bewegt wird; es ist dann kein
zweiäugiges Betrachten des gesamten Musters mit Tiefenabschätzung mehr möglich;
auch ist der (einäugige) Parallaxenwinkel zu gering, als daß eine Tiefenabschätzung
aufgrund des Parallaxeneffektes möglich wäre.
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Man kann den Einblickwinkel 27 auch durch seitliche Blenden 40 im
rekonstruierten Bild zwischen Muster 32 und Betrachter eingrenzen (Fig.3). Diese
seitlichen Blenden 40 sind natürlich bereits bei der Aufnahme des Musters vorhanden
bzw. bei einem synthetisch erzeugten Hologramm bei der Hologrammsynthese berücksichtigt.