DE69925533T2

DE69925533T2 - Linsensystem und Verfahren zur Nachbildung der Optik eines Augapfels

Info

Publication number: DE69925533T2
Application number: DE69925533T
Authority: DE
Inventors: Atsuo Minato
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: US6135597A; JP3322626B2; EP0950887B1; EP0950887A3; JPH11249086A; DE69925533D1; EP0950887A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein künstliches Sehlinsensystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, das geeignet ist zu beobachten, wie Dinge gesehen werden, wenn ein Subjekt Brillengläser trägt. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Nachbildung der Optik eines Augapfels gemäß Anspruch 8.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Da ein augen-optisches System sehr kompliziert ist, und es sehr schwer ist, es so zu handhaben, wie es ist, sind verschiedene nachgebildete Augen als ein optisches Standardmodell eines Augapfels in Betracht gezogen worden. Zusätzlich sind Untersuchungen der optischen Eigenschaften eines Augapfels (z.B. Veränderungen von verschiedenen optischen Abbildungen, wenn eine intraokulare Linse eingepflanzt wird) durch Verwendung solcher nachgebildeter Augen oder durch Computersimulation unter Verwendung von optischen Konstanten, die von solchen nachgebildeten Augen (bzw. an Hand dieser) berechnet worden sind, durchgeführt worden.
Verschiedene Linsen, wie beispielsweise eine multifokale Verlaufslinse, sind bis heute auf dem Gebiet der Brillenglaslinsen entwickelt worden. Jedoch war es bis jetzt nicht möglich, objektiv zu beobachten, wie Dinge gesehen werden, wenn ein Subjekt eine Brillenglaslinse trägt. Diese Schwierigkeit ist ein großes Hindernis in der Forschung und Entwicklung von Brillenglaslinsen gewesen.
Obwohl es denkbar ist, ein einem Augapfel korrespondierendes optisches System zu verwenden, um tatsächlich ein Bild (Netzhautbild) eines Objekts nachzubilden, wenn es durch eine Brillenglaslinse gesehen wird, sind die nachfolgenden Probleme aufgetreten, wenn eine industrielle Konfektionslinse, eine photographische Linse oder dergleichen in einer solchen Nachbildung verwendet werden.
Wenn ein optisches System, das einen Augapfel ersetzt, wie er in 14 dargestellt ist, verwendet wird, während Licht, das durch eine Brillenglaslinse durchgelassen wird, sich in Richtung einer Pupille eines Auges (Pupilleneintritt) fällt, verändern sich die Helligkeit eines Bildes und die Größe eines Sehfelds, wenn sich ein Abstand zwischen den Scheitelpunkten der Rückflächen der Brillenglaslinse, der Netzhaut und der Position der Pupille (Position des Pupilleneintritts) verschiebt. Daher ist es notwendig, den oben genannten Abstand und die Position hinreichend zu berücksichtigen, so daß sie korrekt eingestellt werden können. Jedoch können die Brillenglaslinse und der Zustand des Augapfels nicht durch photographische oder industrielle Konfektionslinsen nachgebildet werden, da die Position ihres objekt-seitigen Hauptpunkts und die des Pupilleneintritts im Verhältnis zum Augapfel auf der Rückseite angeordnet sind, und der Abstand zwischen den Scheitelpunkten nicht korrekt eingestellt werden kann. D.h., da sich die Helligkeit des Bildes und die Größe des Sehfelds stark ändern, wenn das Netzhautbild durch Verwendung einer Brillenglaslinse und eines optischen Systems, wie beispielsweise photographische Konfektionslinsen, nachgebildet wird, kann die Brillenglaslinse nicht korrekt beurteilt werden.
Das Dokument US 5,532,770 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bewertung der Sehkräfte durch eine intraokulare Linse. Hierbei passiert ein Bild eine Hornhaut, die intraokulare Linse und ein foeva-Fenster (bzw. ein Ausschnitt des gelben Flecks), die kollinear angeordnet sind. Zusätzlich kann die Vorrichtung ein menschliches Augenmodell, einen foeva-Projektor und lesbare Ziele enthalten. Die Vorrichtung kann zur Bewertung der Sehkraft eines Subjekts durch eine intraokulare Linse, wie beispielsweise eine monofokale oder bifokale intraokulare Linse, verwendet werden.
Eine weitere Vorrichtung und ein Verfahren zum Nachbilden eines augenoptischen Systems ist in der US 5,677,750 offenbart. Diese Vorrichtung bildet ein Netzhautbild, das von einem menschlichen Auge erzeugt worden ist, durch eine optische Linse nach. Optische Systemdaten werden von einem optischen System erzeugt, das eine Hornhaut, eine Pupille, eine intraokulare Linse, eine Netzhaut etc. enthält. Auf Basis der optischen Systemdaten werden Punktstreufunktionen, von denen jede eine Verteilung einer Bildebene des Lichts, das von einem bestimmten Punkt emittiert wird, anzeigt, durch Einrichtungen zum Berechnen von Punktstreufunktionen berechnet.
Darüber hinaus offenbart die EP 0 810 427 A1 eine Vorrichtung, die es erlaubt, ein Netzhautbild nachzubilden, wenn eine intraokulare Linse in das Auge eingepflanzt wird, oder wenn eine Kontaktlinse oder eine Brillenglaslinse auf oder an dem Auge getragen werden. Die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 sind aus diesem Stand der Technik bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, sowohl ein künstliches Sehlinsensystem, als auch ein Verfahren bereitzustellen, die geeignet sind, ein Netzhautbild des bloßen Auges oder ein Bild, das erzeugt wird, wenn ein Subjekt Brillenglaslinsen trägt, nachzubilden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 oder 8 gelöst.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, wird ein künstliches Sehlinsensystem gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, das zu einem optischen System eines Augapfels korrespondiert und auf Basis von optischen Konstanten eines paraxialen Bereichs gestaltet worden ist, der aus einem nachgebildeten Auge berechnet worden ist.
Obwohl nur ein enges Netzhautbild am foeva-Bereich durch das menschliche Auge als scharf empfunden wird, kann das Bild in diesem engen Sehfeld nachgebildet und optische Eigenschaften des menschlichen Auges im paraxialen Bereich können durch Gestalten eines künstlichen Sehlinsensystems auf Basis eines nachgebildeten Auges (wie beispielsweise ein nachgebildetes Präzisionsauge nach Gullstrand) vollständig angenähert werden, dessen optische Konstanten (Brennweite, Position des Pupilleneintritts etc.) im paraxialen Bereich sich nicht signifikant von denen des menschlichen Auges unterscheiden. Weiter kann das künstliche Sehlinsensystem relativ einfach gefertigt werden. Die Verwendung des künstlichen Sehlinsensystems gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt, ein Netzhautbild des bloßen Auges nachzubilden.
Das künstliche Sehlinsensystem der vorliegenden Erfindung, das mit einem optischen System eines Augapfels korrespondiert, ist auch auf Basis von optischen Konstanten eines paraxialen Bereichs gestaltet, der aus einem nachgebildeten Auge berechnet worden ist, um das positionsmäßige Verhältnis zwischen einer Brillenglaslinse und einem objekt-seitigen Hauptpunkt eines Augapfels nachbilden zu können.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen künstlichen Sehlinsensystem erlaubt eine korrekte Einstellung der Position des Brillenglaslinse und der des Pupilleneintritts des künstlichen Sehlinsensystems in bezug auf die Position des objekt-seitigen Hauptpunkts des künstlichen Sehlinsensystems in Übereinstimmung mit dem positionsmäßigen Verhältnis zwischen der Brillenglaslinse, und erlaubt, daß der Augapfel und das Netzhautbild präzise nachgebildet werden können.
Das erfindungsgemäße künstliche Sehlinsensystem enthält vorzugsweise in der Reihenfolge von der Objektseite aus: eine vordere Linsengruppe mit negativer Brechkraft, eine Blende und eine hintere Linsengruppe mit positiver Brechkraft, wobei das System derart angeordnet ist, daß die Fokusposition durch Bewegen der hinteren Linsengruppe gesteuert werden kann. Durch Konstruieren des Systems, wie es oben beschrieben worden ist, kann die Fokusposition gesteuert werden, ohne die Position des Pupilleneintritts des künstlichen Sehlinsensystems zu verändern.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die erfindungsgemäße künstliche Sehkamera das oben genannte künstliche Sehlinsensystem und eine planare bzw. ebene Bildaufnahme zur Aufnahme eines Bildes, das durch das künstliche Sehlinsensystem erzeugt wird. Die planare Bildaufnahme korrespondiert mit dem Netzhautbild. Diese künstliche Bildkamera erlaubt, das Netzhautbild nachzubilden, das erhalten wird, wenn ein Subjekt eine Brillenglaslinse trägt.
Eigenschaften, die dem menschlichen Sehen äquivalent sind etc., werden vorzugsweise verwirklicht, und die künstliche Sehkamera ist kompakt konstruiert unter Verwendung von CCD als der planaren Bildaufnahme in der oben genannten künstlichen Sehkamera.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein erfindungsgemäßes künstliches Sehsystem bereit, das die oben genannte künstliche Sehkamera und eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige des von der künstlichen Sehkamera aufgenommenen Bildes enthält. Die Verwendung dieses künstlichen Sehsystems erlaubt es, das Netzhautbild in Echtzeit zu beobachten., das erhalten wird, wenn ein Subjekt eine Brillenglaslinse trägt,
Eine weitere Ausführungsform stellt ein künstliches Sehlinsensystem zur Nachbildung eines optischen Systems eines Augapfels bereit, das eine künstliche Sehkamera enthält, die eine Anordnung von Linsen mit optischen Konstanten eines paraxialen Bereichs aufweist, die von einem nachgebildeten Auge (bzw. an Hand diesem) berechnet worden sind.
In Übereinstimmung mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein künstliches Sehlinsensystem zur Nachbildung eines optischen Systems eines Augapfels bereitgestellt, das eine künstliche Sehkamera enthält, die optische Konstanten eines paraxialen Bereichs, die von einem nachgebildeten Auge, vorzugsweise einem nachgebildeten Präzisionsauge nach Gullstrand, berechnet worden sind, und einen Halter aufweist, der konfiguriert ist, um eine Brillenglaslinse zu halten, wobei der Halter angeordnet ist, um die relativen Positionen zwischen einer Brillenglaslinse und einem objekt-seitigen Hauptpunkt eines Augapfels nachzubilden, wenn ein Subjekt eine Brillenglaslinse trägt. Die künstliche Sehkamera weist vorzugsweise eine Objektseite auf und enthält ferner in der Reihenfolge von der Objektseite aus: eine vordere Linsengruppe mit negativer Brechkraft, eine Blende und eine hintere Linsengruppe mit positiver Brechkraft, wobei eine Fokusposition der Kamera durch Bewegen der hinteren Lin sengruppe steuerbar ist. Die Kamera enthält vorzugsweise auch eine planare Bildaufnahme, die angeordnet ist, um ein von der Kamera aufgenommenes Bild aufzunehmen, und eine Anzeige, die in Wirkverbindung steht, um ein von der künstlichen Sehkamera aufgenommenes Bild anzuzeigen.
In Übereinstimmung mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Nachbilden der Optik eines Augapfels bereitgestellt. Das Verfahren besteht vorzugsweise aus den Schritten: Bereitstellen einer künstlichen Sehkamera mit optischen Konstanten eines paraxialen Bereichs, die aus einem nachgebildeten Auge berechnet worden sind; und Anordnen einer Brillenglaslinse relativ zur künstlichen Sehkamera in einer Position, die die relative Position einer Brillenglaslinse und einem objekt-seitigen Hauptpunkt eines Augapfels eines Subjekts nachbildet, das die Brillenglaslinse trägt. Das nachgebildete Auge ist vorzugsweise ein nachgebildetes Präzisionsauge nach Gullstrand. Die künstliche Sehkamera weist vorzugsweise eine Objektseite auf und enthält ferner, angeordnet in der Reihenfolge von der Objektseite der Kamera aus: eine vordere Linsengruppe mit negativer Brechkraft, eine Blende und eine hintere Linsengruppe mit positiver Brechkraft, wobei eine Fokusposition der Kamera durch Bewegen der hinteren Linsengruppe steuerbar ist. Die Kamera enthält vorzugsweise auch eine planare Bildaufnahme, die angeordnet ist, um ein von der Kamera aufgenommenes Bild aufzunehmen, und eine Anzeige zum Anzeigen des Bildes.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, wenn sie zusammen mit den beigefügten Figuren der Zeichnung in Betracht genommen werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstands nach Anspruch 1 sind Teil der anderen abhängigen Ansprüche.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines künstlichen Sehsystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 2a bis 2c sind Erläuterungsdiagramme zur Erläuterung des Drehens der künstlichen Sehkamera und der Linse, wie sie in 1 dargestellt sind.
3 ist ein Diagramm, das das positionsmäßige Verhältnis zwischen der Brillenglaslinse und einem künstlichen Sehlinsensystem in der künstlichen Sehkamera zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem die künstliche Sehkamera ein Standarderfassungsobjekt durch einen kurzsichtigen Abschnitt einer Brillenglaslinse sieht.
Die 5a und 5b sind erklärende Diagramme zur Erläuterung eines Unterschiedes zwischen einem herkömmlichen optischen System und einem brillenglas-optischen System.
6 ist ein Diagramm, das die Anordnung des künstlichen Sehlinsensystems gemäß der vorliegenden Erfindung, eines Verschlusses und der CCD einer CCD-Kamera zeigt, die in der künstlichen Sehkamera angeordnet sind.
Die 7a bis 7c sind Diagramme zur Erläuterung der Anordnung der Fokusposition des künstlichen Sehlinsensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Tabelle, die beispielhafte numerische Daten, wie beispielsweise den Krümmungsradius, jeder Linsenoberfläche des künstlichen Sehlinsenssystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist eine Tabelle, die optische Konstanten, wie beispielsweise eine Brennweite, einer Ausführungsform des künstlichen Sehlinsensystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die 10-1(a) bis 10-3(c) sind Diagramme zur Erläuterung von Dreh- und Parallelbewegungen der künstlichen Sehkamera und der Brillenglaslinse, um das positionsmäßige Verhältnis zwischen einem Augapfel, der Brillenglaslinse und dem Standarderfassungsobjekt nachzubilden, wenn der Augapfel gedreht wird.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Systems zur Bewertung der Leistung einer Brillenglaslinse durch Beobachten eines Standarderfassungsobjekts (z.B. einer graphischen Darstellung) in einem Abstand und in Nahaufnahme durch Verwendung des künstlichen Sehsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es in 1 dargestellt ist, zeigt.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Anordnung zur Erfassung einer Weitsichtigkeit durch Verwendung des Systems nach 11 zeigt.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Anordnung zur Erfassung einer Kurzsichtigkeit durch Verwendung des Systems nach 11 zeigt.
14 ist ein erklärendes Diagramm zur Erläuterung der Erzeugung eines Bildes, das durch eine Brillenglaslinse und ein nachgebildetes Auge gebildet worden ist, das einen Augapfel gemäß der vorliegenden Erfindung ersetzt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend im Detail durch Bezugnahme auf die Zeichnung erklärt, in der gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen repräsentiert sind.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines künstlichen Sehsystems gemäß der vorliegenden Erfindung. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen (1) eine künstliche Sehkamera. Ein künstliches Sehlinsensystem, das zu einem augenoptischen System korrespondiert, und eine CCD-Kamera, die CCDs als eine planare, zu einer Netzhaut korrespondierenden Bildaufnahme aufweist, sind in der künstlichen Sehkamera 1 angeordnet. Eine Brillenglaslinse 2 ist vor der künstlichen Sehkamera 1 angeordnet, um einem künstlichen Sehlinsensystem 3, wie es in den 1 bis 3 dargestellt ist, gegenüber zu liegen.
Es ist notwendig, Unterschiede zwischen herkömmlichen optischen Systemen (Kameras, Teleskopen und dergleichen) beim Nachbilden einer Brillenglaslinse und eines Augapfels zu berücksichtigen. Obwohl ein Objekt in einem weiten Bereich auf der Oberfläche eines Films zu einem Zeitpunkt im Fall eines herkömmlichen optischen Systems, z.B. einer Kamera, wie es in 5a dargestellt ist, abgebildet werden kann, empfängt der Augapfel ein Bild in einem weiten Bereich, während er seine Zentrierung auf seinen Drehpunkt einstellt, wie es in 5b dargestellt ist. Daher werden nicht alle auf der Netzhaut des Auges abgebildeten Bilder als scharfe Bilder empfunden, und nur ein Bild wird in einem engen Bereich des fovea-Teils mit hoher Auflösung als scharfes Bild gesehen. Demgemäß ist es notwendig, die Drehbewegungs (Augenbewegungs)-Zentrierung des Drehpunkts des Augapfels bei der Nachbildung der Brillenglaslinse und des Augapfels als ein einzelnes optisches System in Betracht zu ziehen. Dies erfordert ein System und eine Anordnung, die es erlaubt, eine optische Achse (oder eine Sichtlinie) und eine Bildoberfläche immer konstant zu bewerten, und die Position der Brillenglaslinse, durch die ein Lichtfluß durchtritt, in Übereinstimmung mit der Drehung des Augapfels zu verändern, um den gleichen Effekt, wie die Drehbewegung des Augapfels, der auf den Drehpunkt zentriert ist, in bezug auf die Brillenglaslinse zu erhalten.
Die Drehbewegung (Augenbewegung) des Augapfels um den Drehpunkt kann durch Kombinieren einer Drehung in der horizontalen Richtung (Drehung um eine durch den Drehpunkt des Augapfels verlaufende Z-Achse) und einer Drehung in der vertikalen Richtung (Drehung um eine durch den Drehpunkt des Augapfels verlaufende Y-Achse) verwirklicht werden, wie es in 2c dargestellt ist. Erfindungsgemäß wird die Drehbewegung des Augapfels derart angeordnet, daß die Drehung in der horizontalen Richtung (Drehung um eine durch einen Drehpunkt des künstlichens Sehlinsensystems verlaufende Z-Achse) der künstlichen Sehkamera 1 zugewiesen ist und die Drehung in der vertikalen Richtung (Drehung um eine durch den Drehpunkt des künstlichens Sehlinsensystems verlaufende Y-Achse) der Brillenglaslinse 2 zugewiesen ist.
D.h., die Drehung in der horizontalen Richtung (rechte und linke Richtung) wird durch Anordnen der künstlichen Sehkamera (künstliches Sehlinsensystem und CCD-Kamera) 1 auf einem Träger 6 auf einem Drehgestell 7 ermöglicht, wie es in den 1 und 2a dargestellt ist. Darüber hinaus ist die künstliche Sehkamera 1 derart angeordnet, daß ihre Position mit dem Drehmittelpunkt des Drehgestells 7 derart eingestellt werden kann, daß die Position des Drehmittelpunkts des Drehgestells 7 mit der Position des Drehpunkts des künstlichen Linsensystems zusammenfällt. Diese Anordnung erlaubt, daß der gleiche Effekt erhalten wird, wie bei der Drehbewegung des Augapfels in der horizontalen Richtung unter Zentrierung auf den Drehpunkt.
Die Brillenglaslinse 2 ist an einem Drehgestell 9 über eine Trägerstange 8 angebaut, wie es in den 1 und 2b dargestellt ist, so daß die Brillenglaslinse 2 in der vertikalen Richtung (auf und ab Richtung) durch Drehen des Drehgestells 9 gedreht werden kann. Die Linse 2 ist auch derart angeordnet, daß ein Abstand S von der Rückfläche der Brillenglaslinse 2 zur ersten Fläche (korrespondierend zum Scheitelpunkt einer Hornhaut eines Augapfels) des künstlichen Sehlinsensystems 3 derart eingestellt werden kann, wie es in 3 dargestellt ist, daß die Position des Drehmittelpunkts des Drehgestells 9 vorzugsweise mit der Position des Drehpunkts des künstlichen Sehlinsensystems 3 zusammenfällt. Dadurch wird der gleiche Effekt wie die Drehbewegung des Augapfels in der vertikalen Richtung unter Zentrierung auf den Drehpunkt erhalten.
Der gleiche Effekt wie die Rotationsbewegung (Augenbewegung) des Augapfels unter Zentrierung auf den Drehpunkt wird durch geeignetes Kombinieren dieser beiden Drehbewegungen in der horizontalen und vertikalen Richtung erreicht. 4 stellt beispielsweise einen Zustand dar, bei dem die künstliche Sehkamera 1 ein nahes Standarderfassungsobjekt 18, wie beispielsweise eine Zeitung, durch einen kurzsichtigen Abschnitt der Brillenglaslinse (multifokale Linse) 2 sieht.
Das Drehgestell 7 zum Drehen der künstlichen Sehkamera 1 und ein Trägerabschnitt 10 zum Tragen des Drehgestells 9 zum Drehen der Brillenglaslinse 2 sind auf einem Gestell 11 angeordnet. Die Brillenglaslinse 2 und die künstliche Sehkamera 1 sind derart angeordnet, daß sie sich um jeweils etwa 30 Grad in der auf und ab und rechts und links Richtung drehen können.
Um die Leistung der Brillenglaslinse 2 mit einem Standarderfassungsobjekt (z.B. einer graphischen Darstellung) zu bewerten, ist es auf diese Weise notwendig, ein Netzhautbild an jedem Punkt zu beobachten, wo sich die Position des Lichtflusses von einem Objekt (z.B. einer graphischen Darstellung) auf der Außenseite, der durch die Brillen glaslinse 2 übertragen wird, mit der Drehung des Augapfels verändert. Es ist sehr schwer, dieses Ziel zu verwirklichen, da eine große Zahl von graphischen Darstellungen innerhalb des dreidimensionalen Raums (in einem weiten Bereich in einem weiten Feld in auf und ab und links und rechts Richtungen und von der Nähe bis zur Ferne) aufgestellt werden muß, der durch Verändern einer Sichtlinie sichtbar ist, wenn die künstliche Sichtkamera, die mit einem Augapfel korrespondiert, auf und ab und links und rechts um den Drehpunkt gedreht wird.
Die graphische Darstellung (Standarderfassungsobjekt) ist daher in einer Richtung fixiert, und ein dreidimensionales Drehen und eine paralle Bewegung werden auf die künstliche Sehkamera 1 und die Brillenglaslinse 2 angewandt, um das positionsmäßige Verhältnis zwischen dem Augapfel, der Brillenglaslinse und der graphischen Darstellung nachzubilden, wenn sich der Augapfel in der vorliegenden Ausführungsform dreht. D.h., ein Dreh- und ein paraller Bewegungsmechanismus wird unter dem Gestell 11 bereitgestellt, auf dem die Brillenglaslinse 2 und die künstliche Sehkamera 1 derart montiert sind, daß die optische Achse (Sichtachse) der künstlichen Sehkamera 1 immer auf die graphische Darstellung (Standarderfassungsobjekt) in einer festen Richtung gerichtet ist, obwohl die Drehbewegungen des Augapfels mit Zentrierung auf den Drehpunkt mit Bezug auf die Brillenglaslinse nachgebildet werden. Dieses Ziel wird durch Drehen der künstlichen Sehkamera 1 in der horizontalen Richtung mit Hilfe des Drehgestells 7 und durch Drehen der Brillenglaslinse 2 in der vertikalen Richtung mit Hilfe des Drehgestells 9 erreicht, wie es oben beschrieben worden ist.
Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung wird weiter konkret erklärt durch Einstellen der Richtung der optischen Achse (Sichtachse) der künstlichen Sehkamera 1 als eine X-Richtung, der rechts und links Richtung mit Bezug auf die Brillenglaslinse 2 als eine Y-Richtung und die auf und ab Richtung mit Bezug auf die Brillenglaslinse 2 als eine Z-Richtung, wie es in 1 dargestellt ist. Unter dem Gestell 11, auf dem die Brillenglaslinse 2 und die künstliche Sehkamera 1 montiert sind, befinden sich: ein Drehgestell 12, das um die Z-Achse dreht, ein Winkelgestell 13, das um die Y-Achse dreht, ein XY-Gestell 14, das sich parallel zu den X- und Y-Richtungen bewegt, und ein Z-Gestell 16, das sich parallel zur Z-Richtung bewegt. Das System ist auch derart angeordnet, daß ein Drehen um die X-Achse durch Verarbeiten eines Bildes erreicht wird, das in die künstliche Sehkamera 1 aufgenommen wurde. (In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 15 eine Montageplatte für das XY-Gestell 14, und 17 bezeichnet ein Basisbrett).
Daher kann die optische Achse (Sichtachse) der künstlichen Sehkamera 1 derart eingestellt werden, daß sie immer auf die graphische Darstellung (Standarderfassungsobjekt) entlang einer fixierten Richtung durch die Brillenglaslinse 2 gerichtet ist. D.h., das positionsmäßige Verhältnis zwischen Augapfel, der Brillenglaslinse und dem Standarderfassungsobjekt kann, wenn der Augapfel gedreht wird, durch Anwenden dreidimensionaler Dreh- und Linearbewegungen auf die künstliche Sehkamera 1 und die Brillenglaslinse 2 nachgebildet werden, selbst wenn sich das Erfassungsobjekt an einer fixierten Position befindet. Dieses Merkmal wird nachfolgend konkreter erklärt.
10-1(a) stellt einen Zustand dar, bei dem ein Subjekt, das eine Brillenglaslinse 2, wie beispielsweise eine multifokale Verlaufslinse, trägt, ein Standarderfassungsobjekt O durch einen weitsichtigen Abschnitt der Brillenglaslinse 2 sieht, während es seine Haltung gerade und seine Sichtlinie horiziontal hält. In diesem Zustand ist eine Sichtachse (optische Achse) A eines Augapfels E eine gerade Linie, die sich linear fortsetzt und die Brillenglaslinse 2 passiert. Das Verhältnis zwischen dem Augapfel E, der Brillenglaslinse 2 und dem Standarderfassungsobjekt O zu diesem Zeitpunkt kann durch horizontales Halten einer Sichtachse (optische Achse) A der künstlichen Sehkamera 1 nachgebildet werden, wie es in 10-1(b) dargestellt ist, da sich die Sichtachse (optische Achse) A linear durch den weitsichtigen Abschnitt fortsetzt und der Front des Erfassungsobjekts O gegenüber steht. 10-2 stellt einen Fall dar, bei dem das Subjekt seinen Hals (Kopf) nach unten neigt, ohne den Augapfel E aus dem Zustand zu bewegen, der in 10-1(a) dargestellt ist, und das Verhältnis von Augapfel E, der Brillenlinse 2 und dem Standarderfassungsobjekt O ist das gleiche, wie es in 10-1(a) dargestellt ist. Dieser Fall wird auch nachgebildet, wie es in 10-1(b) dargestellt ist.
Wenn das Subjekt das Standarderfassungsobjekt O unter ihm durch den kurzsichtigen Abschnitt der Brillenglaslinse 2 durch ausschließliches Bewegen des Augapfels E, wie es in 10-3(a) dargestellt ist, sieht, fällt jedoch die Sichtachse (optische Achse) A des Augapfels E nicht mit einer geraden Linie A' zusammen, die sich linear fortsetzt und sich durch die Brillenglaslinse 2 erstreckt, wie es in 10-1(a) dargestellt ist. Dies rührt daher, daß die Brillenglaslinse 2 als ein Prisma wirkt, und die Sichtachse (optiche Achse) A wird von der Brillenglaslinse 2 abgelenkt, und der Augapfel E sieht nicht in der A'-, sondern in der A-Richtung.
Wenn nur die Brillenglaslinse 2 aufwärts um den Drehpunkt des künstlichen Sehlinsensystems gedreht wird, wie es in 10-3(b) dargestellt ist, um den Abwärtsdreh des Augapfels E ohne Verändern des positionsmäßigen Verhältnis zwischen der künstlichen Sehkamera 1 und dem Erfassungsobjekt O nachzubilden (während der gleiche Zustand beibehalten wird, wie er in 10-1(b) dargestellt ist), setzt sich demgemäß die Sichtachse A (Schußrichtung der künstlichen Sehkamera 1) der künstlichen Sehkamera 1 nicht linear durch die Brillenglaslinse 2 fort, wie die gerade Linie A', sondern wird von der Brillenglaslinse 2 abgelenkt und richtet sich nicht auf die Vorderseite bzw. Front des fixierten Standarderfassungsobjekts O. Daher kann die Leistung der Brillenglaslinse 2 in einem solchen Fall nicht korrekt bewertet werden.
Um dieses Problem zu lösen, wird jedoch das Winkelgestell 13 unter dem Gestell 11 derart gedreht, während das positionsmäßige Verhältnis (Zustand, der in 10-3(b) dargestellt ist) zwischen der künstlichen Sehkamera 1 und der Brillenglaslinse 2 auf dem Gestell 11 beibehalten wird, wie es in 10-3(c) dargestellt ist, daß die Sichtachse (optische Achse) A der künstlichen Sehkamera 1 auf die Front des Standarderfassungsobjekts O gerichtet ist. Darüber hinaus werden die künstliche Sehkamera 1 und die Brillenglaslinse 2 durch das Z-Gestell 16 unter dem Gestell 11 auf und ab bewegt, um das System derart einzustellen, daß die Sichtachse (optische Achse) A der künstlichen Sehkamera 1 am Mittelpunkt C des Standarderfassungsobjekts O bei jeder Erfassungsposition positioniert ist, um den Fall nachzubilden, wenn das Erfassungsobjekt durch die Brillenglaslinse 2 durch Drehen des Augapfels E gesehen wird.
Obwohl das Verfahren zum Korrigieren der Ablenkung der Sichtachse (optischen Achse) A der künstlichen Sehkamera 1 der Einfachheit halber nur im Fall der Ablenkung in der vertikalen Richtung erklärt worden ist, die von der Brillenglaslinse 2 verursacht worden ist, wenn der Augapfel E gedreht wird, wie es in 10 dargestellt wird, wird die Sichtachse (optische Achse) A der künstlichen Sehkamera 1 jedoch tatsächlich durch die Brillenglaslinse 2 nicht nur in der vertikalen, sondern auch in der horizontalen Linie abgelenkt, wenn der Augapfel E in der vertikalen und horizontalen Richtung gedreht wird.
Demgemäß wird das positionsmäßige Verhältnis zwischen dem Augapfel E (und der Brillenglaslinse 2) und dem Standarderfassungsobjekt O durch einen dreidimensionalen Dreh- und Parallelbewegungsmechanismus (einschließlich Bildverarbeitung) verwirklicht, wie beispielsweise das Drehgestell 12, das Winkelgestell 13, das XY-Gestell 14 und das Z-Gestell 16, die unter dem Gestell 11 angeordnet sind. Gleichzeitig werden das vertikale Drehen des Augapfels E, das durch das vertikale Drehen der Brillenglaslinse 2 nachgebildet wird, und das horizontale Drehen des Augapfels E, das durch das horizontale Drehen der künstlichen Sehkamera 1 nachgebildet wird, ausgeführt, um das positionsmäßige Verhältnis zwischen dem Augapfel E, der Brillenglaslinse 2 und dem Erfassungsobjekt O nachzubilden.
Die Struktur unter dem Gestell 11 zur Nachbildung der Okularbewegung durch Drehen der künstlichen Sehkamera 1 und der Brillenglaslinse 2 kann durch jede geeignete Struktur verwirklicht werden, die einen Parallelbewegungs- und Drehmechanismus zur Bewegung in jeder der Richtungen der X-, Y- und Z-Achse aufweist. Es ist beispielsweise möglich, in der Reihenfolge anzuordnen: ein Winkelgestell, das um die Y-Achse dreht, unmittelbar unter dem Gestell 11, und danach ein Drehgestell, das um die Z-Achse dreht, ein Z-Gestell, das sich parallel zur Z-Richtung bewegt, und schließlich ein XY-Gestell, das sich parallel zur X- und Y-Richtung bewegt. Ein Drehen um die X-Achse kann durch Rechnerverarbeitung der aufgenommenen Bilder erreicht werden.
Das künstliche Sehlinsensystem 3 wird nun im Detail erklärt.
Während Licht, das durch die Brillenglaslinse durchgetreten ist, sich zur Pupille (zum Pupilleneintritt) des Auges fortpflanzt, verändern sich die Helligkeit eines Bildes und die Größe des Sichtfelds, wenn sich ein Abstand zwischen den Scheitelpunkten der Rückfläche der Brillenglaslinse und der Hornhaut und die Position der Pupille (des Pupilleneintritts) verschiebt, falls das optische System das Auge ersetzt, wie es in 5 dargestellt ist. Daher ist es notwendig, den oben genannten Abstand zu berücksichtigen, so daß die Position korrekt eingestellt werden kann. Das künstliche Sehlinsensystem 3 ist gestaltet und gefertigt mit Bezug zu optischen Konstanten eines paraxialen Bereichs, die von dem nachgebildeten Präzisionsauge nach Gullstrand berechnet worden sind, so daß das positionsmäßige Verhältnis zwischen der Brillenglaslinse und der Postion des objekt-seitigen Hauptpunkts des Augapfels korrekt nachgebildet werden kann.
Eine Zahl von nachgebildeten Augen, deren okulare bild-erzeugende Eigenschaften an tatsächliche Messungen angepaßt sind, sind kürzlich vorgeschlagen worden (z.B. eines unter Verwendung einer asphärischen Linse (R. Navarro, 1985), eines, bei dem eine kristalline Linse mehrfach beschichtet ist (O. Pomerantzeff 1984), und eines, bei dem eine Linse mit verteiltem Index verwendet wird (J. Warren Blaker, 1980)). Jedoch sind technologische Probleme bei der Fertigung dieser nachgebildeten Augen aufgetreten. Daher sind die optischen Konstanten im paraxialen Bereich des nachgebildeten Präzisionsauges nach Gullstrand in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angepaßt worden, da die optischen Konstanten (Brennweite, Position des Pupilleneintritts etc.) des menschlichen Auges nicht so unterschiedlich von denen des nachgebildeten Präzisionsauges nach Gullstrand im paraxialen Bereich sind.
6 stellt eine bevorzugte Anordnung des künstlichen Sehlinsensystems 3, eines Verschlusses 4 der CCD-Kamera und der CCDs (CCD-Oberfläche) 5 dar. Wie es in 6 dargestellt ist, enthält das künstliche Sehlinsensystem 3 in der Reihenfolge von der Objektseite aus: eine vordere Linsengruppe 31, die aus den Linsen L₁ und L₂ besteht und eine negative Brechkraft aufweist, eine Blende 32 und eine hintere Linsengruppe 33, die aus den Linsen L₃ bis L₆ besteht und eine positive Brechkraft aufweist und vorzugsweise um den Wendepunkt (s. Seite 19) angeordnet ist. Der objekt-seitige Hauptpunkt des gesamten Systems, der Wendepunkt und der Pupilleneintritt sind an Positionen angeordnet, die für ein Nachbilden der Brillenglaslinse geeignet sind.
Die Fokusposition des künstlichen Linsensystems 3 kann mit einem Akkomodationsvermögen von ±3,0 D (Dioptrien) durch Bewegen der hinteren Linsengruppe 33 hinter der Blende 32 des optischen Systems angepaßt werden, wie es in 7 dargestellt ist. 7b stellt die Referenzposition bei 0,0 D dar. 7a stellt einen Zustand dar, bei dem die hintere Linsengruppe 33 vorwärts bewegt, ist im Vergleich zum Zustand von 7b, um die Brechkraft um +3,0 D zu steigern, und 7c stellt einen Zustand dar, bei dem die hintere Linsengruppe 33 rückwärts bewegt ist, im Vergleich zum Zustand von 7b, um die Brechkraft um –3,0 D zu verringern. Auf diese Weise wird die Brechkraft durch Bewegen der hinteren Linsengruppe 33 hinter der Blende 32 derart gesteuert, daß sich die Position des Pupilleneintritts nicht verändern wird, selbst wenn die Fokusposition des künstlichen Sehlinsensystems 3 verändert wird. Da die Brechkraft des künstlichen Sehlinsensystems 3 verändert werden kann, ist es darüber hinaus möglich, nachzubilden, wie Dinge korrespondierend zur Akkomodationsfähigkeit der Augen der jeweiligen Personen gesehen werden, die normal-, kurz-, weit-, alterssichtige oder dergleichen Augen aufweisen.
8 stellt numerische Daten der Linsen L₁ bis L₆ dar. In 8 bezeichnen die jeweiligen Symbole r₁, r₂, ... einen Krümmungsradius einer jeden Linsenfläche (einschließlich der Blende) (siehe 6), und r₁ bis r₂, r₃ bis r₃, ... bezeichnen Spalte (Abstand auf der optischen Achse) zwischen den jeweiligen Linsenflächen (einschließlich der Blende). Beispielsweise ist r₁ bis r₂ ein Abstand zwischen der Vorderfläche r₁ und der Rückfläche r₂ der Linse L₁ (Dicke der Linse L₁ auf der optischen Achse). Weiter bezeichnen n1, n2, ... den Brechungsindex der jeweiligen Linsen L₁, L₂ (auf einer d-Linie), und ν1, ν2 bezeichnen die Abbézahl der jeweiligen Linsen L₁, L₂, ... (auf der d-Linie). In der beispielhaften Ausführungsform weisen die vordere Fläche der Linse L₂ und die hintere Fläche der Linse L₁ denselben Krümmungsradius r₂ auf, und die Linsen L₁ und L₂ stehen in engem Kontakt. Der Spalt r₄ bis r₅ zwischen der Blende 32 und der vorderen Fläche der Linse L₃ verändert sich, wenn die hintere Linsengruppe 33 bewegt wird, um die Akkomodationsfähigkeit des oben genannten 3 zu verändern. Der Wert von 1,95 mm des Spalts r₄ bis r₅ in 8 ist der Wert im Fall, der in 7b dargestellt ist, und die Werte des Spalts r₄ bis r₅ im Fall der 7a und 7c sind jeweils 0,95 mm und 2,95 mm. Darüber hinaus ist die Blende 32 vorzugsweise eine befestigte Blende, deren Durchmesser beispielsweise ∅ 8,5 mm ist. Jedoch kann der Durchmesser der Blende auf beispielsweise ∅ 8,5, 6,0, 4,0 oder 2,0 mm verändert werden.
9 stellt die optischen Konstanten des künstlichen Sehlinsensystems 3 dar, das gestaltet ist, wie es oben beschrieben worden ist. Dabei kann die Brillenglaslinse 2 an einer beliebigen Position zwischen 10 und 20 mm zur Objektseite von der Vorderfläche des künstlichen Sehlinsensystems 3 angeordnet sein, und der Wendepunkt kann an einer beliebigen Position zwischen 10 und 20 mm zur Bildseite von der Vorderfläche des künstlichen Sehlinsensystems 3 angeordnet sein.
Da die Einstellposition gesteuert werden kann, wie es oben beschrieben worden ist, kann das positionsmäßige Verhältnis zwischen der Brillenglaslinse, dem objektseitigen Hauptpunkt und dem Wendepunkt des künstlichen Sehlinsensystems 3 im künstlichen Sehlinsensystem 3 in 6 in der gleichen Weise eingestellt werden, wie das positionsmäßige Verhältnis zwischen der Brillenglaslinse und dem objekt-seitigen Hauptpunkt und dem Wendepunkt des Augapfels in 14. Zu beachten ist, daß die Position des Pupilleneintritts, nicht die Position des Wendepunkts in dieser Ausführungsform von der Rückfläche der Brillenglaslinse oder des objekt-seitigen Hauptpunkts des künstlichen Sehlinsensystems 3 eingestellt wird.
Der Teil des vorliegenden Systems, der einer Netzhaut eines menschlichen Auges entspricht, ist die CCD 5. Da die Bildoberfläche planar ist, wird die beste Bildfläche des künstlichen Sehlinsensystems so angeordnet, daß sie korrespondierend zur CCD-Oberfläche planar ist. Eine hochauflösende CCD-Kamera (Kodak Mega-plus 1.4 i), hergestellt von Eastman Kodak Co., ist als CCD-Kamera im erfindungsgemäßen System ver wendet worden. Ein effektiver photo-aufnehmender Bereich der CCD 5 entspricht 100%, und seine Pixelgröße entspricht 6.8 μm × 6.8 μm. Dies korrespondiert mit etwa 150 Zeilen/mm in bezug auf die Ortsfrequenz und entspricht in etwa einem 1.5-fachen Sehauflösungsvermögen.
Durch Herabsetzen des 1.5-fachen Sehauflösungsvermögens ergibt sich eine MTF (Modulationtransferfunktion) von 20 bis 25% oder mehr, wenn die Ortsfrequenz 150 (Zeilen/mm) im Falle eines Menschen beträgt. Es ist bekannt, daß das menschliche Auge einen Wert aufweist, der mehr oder weniger über der MTF des nachgebildeten Auges nach Gullstrand liegt, da es nicht nur die optischen Leistungen des Augapfels (Netzhaut, Glaskörper etc.) enthält, sondern auch die MTF der Netzhaut, die Eigenschaften des Sehinformations-Verarbeitungsmechanismus im Nervensystem und des Cerebrum bzw. des Großhirns und dergleichen (H Ohzu et al., „Optical Modulations by the Isolated Human Fovea", Vision Res 12, 231 bis 251 (1972)). Unter Berücksichtigung des oben gesagten, ist das künstliche Sehlinsensystem gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise durch Einstellen der Hochfrequenzseite auf einen geringfügig höheren Wert gestaltet. Wenn bestätigt wird, daß das derart gestaltete künstliche Sehlinsensystem akkurat gefertigt worden ist, kann die relative Bewertung und Beobachtung einer Brillenglaslinse vorzugsweise ausgeführt werden, ohne vom künstlichen Sehlinsensystem stark beeinflußt zu werden.
Obwohl es möglich ist, den Abstand zwischen dem Standarderfassungsobjekt (z.B. einer graphischen Darstellung) und der Brillenglaslinse 2 durch Bewegen in der X-Achsen-Richtung mit Hilfe des XY-Gestells 14, das in 1 beschrieben worden ist, zu ändern, ist die Bewegung, die alleine durch das XY-Gestell erreicht wird, begrenzt, und der Abstand von einem entfernten Standarderfassungsobjekt kann nicht beliebig auf eines in der Nähe verändert werden. Daher wird das Standarderfassungsobjekt in Übereinstimmung mit einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform in der X-Achsen-Richtung beweglich angeordnet, um eine Abstandsänderung zwischen der Brillenglaslinse 2 und dem Standarderfassungsobjekt in der X-Achsen-Richtung zu erlauben. 11 stellt ein System zur Beobachtung eines Standarderfassungsobjekts (z.B. einer gra phischen Darstellung) in einem Abstand oder in der Nähe dar, um die Leistung der Brillenglaslinse 2 (Bewertung durch die graphische Darstellung) durch Verwendung des künstlichen Sehlinsensystems, das in 1 dargestellt ist, zu bewerten.
Wie es in 11 dargestellt ist, wird das künstliche Sehlinsensystem nach 1 auf einem Träger 21 auf einer Basis 20 aufgebaut. Eine X-Schiene 22 ist auf der Basis 20 in der X-Achsen-Richtung angeordnet, welches die Richtung der optischen Achse (Sichtachse) der künstlichen Sehkamera 1 ist. Die graphische Darstellung, ein optische Illuminiersystem zur Illuminierung der graphischen Darstellung etc. sind auf die X-Schiene 22 gesetzt. Insbesondere sind eine Kollimatorkammer bzw. Spaltrohrkammer 23, an welche die graphische Darstellung angebracht ist, eine Mattscheibe 24, eine Kollimatorlinse 25, ein Illuminator 26 etc. auf der X-Schiene 22 angebracht. Weiter ist ein Bildschirm 27 zur Darstellung eines Bildes der graphischen Darstellung, das mit der künstlichen Sehkamera 1 geschossen worden ist, auf der Basis 20 angeordnet. Es wird ebenfalls ein Personalcomputer (nicht dargestellt) zur automatischen Gestellsteuerung zur Steuerung des Drehens und des Parallelbewegens des Drehgestells 7, des XY-Gestells 14 etc. des künstlichen Sehsystems und zur Ausgabe von Bildern an den Bildschirm 27 bereitgestellt.
Als nächstes wird ein Beispiel der Messung von Weitsichtigkeit durch Verwendung des in 11 dargestellten Systems mit Bezug auf 12 erklärt. Wie es in der Figur dargestellt ist, sind die Kollimatorkammer 23, die Mattscheibe 24, die Kollimatorlinse 25 und der Illuminator 26 in der Reihenfolge von einer zur künstlichen Sehkamera 1 nächsten Seite auf der X-Schiene 22 angeordnet. Die Brillenglaslinse 2 und die künstliche Sehkamera 1 erfahren eine dreidimensionale parallele Bewegung und Drehung durch den oben genannten Dreh- und Parallelbewegungsmechanismus, um die Richtung der optischen Achse (Sichtachse) der künstlichen Sehkamera 1 durch die Brillenglaslinse 2 derart zu steuern, daß die Kamera 1 immer auf die graphische Darstellung gerichtet ist. Licht des Illuminators 26 wird durch die Kollimatorlinse 25 parallel gerichtet und bestrahlt dann die Mattscheibe 24. Das Illuminationslicht, das von der Mattscheibe 24 gestreut geworden ist, bestrahlt die graphische Darstellung auf der Kollimatorkammer 23, und Licht (ein Bild), das durch die graphische Darstellung hindurch tritt, wird von einer Kollimatorlinse der Kollimatorkammer 23 parallel gerichtet, um in die künstliche Sehkamera 1 einzutreten.
Ein Beispiel der Messung von Kurzsichtigkeit durch Verwendung des in 11 dargestellten Systems wird nachfolgend mit Bezug auf 13 erklärt. Die Mattscheibe 24, die Kollimatorlinse 25 und der Illuminator 26 sind in der Reihenfolge von einer zur künstlichen Sehkamera 1 nächsten Seite auf der X-Schiene 22 angeordnet. Die graphische Darstellung ist an der Mattscheibe 24 angebracht. Licht des Illuminators 26 wird durch die Kollimatorlinse 25 parallel gerichtet und bestrahlt die Mattscheibe 24. Das homogene Illuminationslicht, das von der Mattscheibe 24 gestreut worden ist, bestrahlt die an der Mattscheibe 24 angebrachte graphische Darstellung, und Licht (ein Bild), das durch die graphische Darstellung hindurch tritt, tritt in die künstliche Sehkamera 1 ein.
Es ist erfindungsgemäß auch möglich, das System derart anzuordnen, daß ein Bild durch einen weitsichtigen oder kurzsichtigen Abschnitt der Brillenglaslinse 2 durch Anordnen einer Sehauflösungsvermögen-Darstellung vor der künstlichen Sehkamera 1 des künstlichen Sehsystems nach 1 betrachtet wird, ohne das System zu verwenden, wie es in 11 dargestellt ist.
Das künstliche Sehlinsensystem 3 der vorliegenden Ausführungsform ist an die optischen Konstanten des paraxialen Bereichs des nachgebildeten Präzisionsauges nach Gullstrand angepaßt und ist nicht unter Berücksichtigung bild-erzeugender Eigenschaften gestaltet. Im Gegensatz dazu wird das Bild in der Nachbildung der Bilder eines kürzlich entwickelten Computer-Sehsystems berechnet, um ein Netzhautbild des nachgebildeten Auges zu ergeben, das durch die Glaslinse in den jeweiligen Sichtlinienrichtungen hindurchgetreten ist, und es wird vermutet, daß es die bild-erzeugende Leistung auf der Netzhaut repräsentiert. Andererseits, stellt das vom künstlichen Sehsystem der vorliegenden Erfindung erhaltene Bild ein Bild dar, das in einem kleinen Sichtwinkel (um die foeva bzw. den gelben Fleck der Netzhaut – etwa 5 Grad) aufgenommen ist, und das erhaltene Bild repräsentiert die bild-erzeugende Leistung nicht. Die Bewertung durch die Beobachtung des Bildes gemäß dem vorliegenden System stellt eine äußerst relative Bewertung dar.
Obwohl es nicht möglich ist, durch einen Computer nachzubilden, wenn die Gestalt der Brillenglaslinse vorab nicht bekannt ist, z.B. eine Brillenglaslinse mit einem Fertigungsfehler oder eine Brillenglaslinse mit unbekannten Gestaltungswerten, erlaubt das künstliche Sehsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Bild in Echtzeit durch Anpassen des Standarderfassungsobjekts (z.B. einer graphischen Darstellung) und der optischen Achse (Sichtachse) der künstlichen Sehkamera zu beobachten, das durch die Brillenglaslinsen hindurch tritt.
Obwohl multifokale Verlaufslinsen und dergleichen Brillenglaslinsen sind, die menschliche technologische Erwägungen bei ihrer optischen Gestaltung berücksichtigen, hat es bisher keinen Linsenmesser oder dergleichen zum korrekten Bewerten solcher Linsen gegeben. Das erfindungsgemäße künstliche Sehsystem ist insbesondere bei der Bewertung solcher Linsen in Verbindung mit dem Ergebnis der Netzhautbild-Nachbildung nützlich, wenn es durch Computerbewertung erhalten wird.
Wie es oben im Detail beschrieben worden ist, ist das erfindungsgemäße künstliche Sehsystem auf Basis von optischen Konstanten des paraxialen Bereichs, die von einem nachgebildeten Auge berechnet worden sind, derart gestaltet, daß das System die optischen Eigenschaften menschlicher Augen im paraxialen Bereich vollauf gut approximieren kann. Daher kann das System auch relativ leicht gefertig werden. Zusätzlich erlaubt die Verwendung des erfindungsgemäßen künstlichen Sehsystems ein Nachbilden des Netzhautbildes des bloßen Auges.
Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße künstliche Sehsystem auf Basis der optischen Konstanten im paraxialen Bereich, die von einem nachgebildeten Auge berechnet worden sind, derart gestaltet, daß das positionsmäßige Verhältnis zwischen der Brillenglaslinse und der Position des objekt-seitigen Hauptpunkts des Augapfels nachgebildet werden kann. Auf diese Weise werden die Position der Brillenglaslinse mit Bezug auf den objekt-seitigen Hauptpunkt des künstlichen Sehlinsensystems und die Position des Pupilleneintritts des künstlichen Sehlinsensystems korrekt eingestellt in Korrespondenz zum positionsmäßigen Verhältnis zwischen der Brillenglaslinse und dem Augapfel. Auch verändern sich die Helligkeit der Bilder und die Größe des Sehfelds nicht, und das Netzhautbild kann genau nachgebildet werden, wenn ein Subjekt eine Brillenglaslinse trägt.
Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße künstliche Sehkamera ein Netzhautbild in Echtzeit, wenn ein Subjekt eine Brillenglaslinse trägt.

Claims

Künstliches Sehlinsensystem (3) zum Nachbilden eines optischen Systems eines Augapfels, mit einer künstlichen Sehkamera (1), die eine Anordnung von Linsen aufweist, die optische Konstanten eines paraxialen Bereichs aufweisen, die an Hand eines nachgebildeten Auges berechnet worden sind, und einem Halter, der zum Halten einer Brillenglaslinse (2) konfiguriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter angeordnet ist, um die relativen Positionen zwischen der Brillenglaslinse (2) und einem objekt-seitigen Hauptpunkt des Augapfels nachzubilden, wenn ein Subjekt die Brillenglaslinse (2) trägt.
Künstliches Sehlinsensystem gemäß Anspruch 1, wobei das nachgebildete Auge ein nachgebildetes Präzisionsauge nach Gullstrand ist.
Künstliches Sehlinsensystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die künstliche Sehkamera (1) eine Objektseite aufweist und ferner, angeordnet in der Reihenfolge von der Objektseite der Kamera (1), eine vordere Linsengruppe (31) mit negativer Brechkraft, eine Blende (32) und eine hintere Linsengruppe (33) mit positiver Brechkraft enthält, wobei eine Fokusposition der Kamera (1) durch Bewegen der hinteren Linsengruppe (33) steuerbar ist.
Künstliches Sehlinsensystem gemäß Anspruch 3, wobei der Drehpunkt des Augapfels innerhalb der hinteren Linsengruppe (33) liegt.
Künstliches Sehlinsensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die künstliche Sehkamera (1) ferner eine planare Bildaufnahme enthält, die angeordnet ist, um ein von der Kamera aufgenommenes Bild aufzunehmen.
Künstliches Sehlinsensystem gemäß Anspruch 5, wobei die planare Bildaufnahme ein CCD (5) enthält.
Künstliches Sehlinsensystem gemäß Anspruch 6, das ferner einen Bildschirm (27) enthält, der in Wirkverbindung steht, um ein von der künstlichen Sehkamera (1) aufgenommenes Bild anzuzeigen.
Verfahren zum Nachbilden der Optik eines Augapfels, mit den Schritten: Bereitstellen einer künstlichen Sehkamera (1), die optische Konstanten eines paraxialen Bereichs aufweist, der anhand eines nachgebildeten Auges berechnet worden ist; Anordnen einer Brillenglaslinse (2) relativ zur künstlichen Sehkamera (1) in einer Position, welche die relative Position der Brillenglaslinse (2) und eines objektseitigen Hauptpunkts des Augapfels eines Subjekts, das die Brillenglaslinse (2) trägt, nachbildet.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das nachgebildete Auge ein nachgebildetes Präzisionsauge nach Gullstrand ist.
Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die künstliche Sehkamera (1) eine Objektseite aufweist und, angeordnet in der Reihenfolge von der Objektseite der Kamera, eine vordere Linsengruppe (31) mit negativer Brechkraft, eine Blende (32) und eine hintere Linsengruppe (33) mit positiver Brechkraft enthält, wobei eine Fokusposition der Kamera (1) durch Bewegen der hinteren Linsengruppe (33) steuerbar ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die künstliche Sehkamera (1) eine planare Bildaufnahme enthält, die angeordnet ist, um ein von der Kamera (1) aufgenommenes Bild aufzunehmen.