WO2014079885A1 - Vorrichtung sowie verfahren zur überprüfung der menschlichen sehfähigkeit - Google Patents

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WO2014079885A1
WO2014079885A1 PCT/EP2013/074290 EP2013074290W WO2014079885A1 WO 2014079885 A1 WO2014079885 A1 WO 2014079885A1 EP 2013074290 W EP2013074290 W EP 2013074290W WO 2014079885 A1 WO2014079885 A1 WO 2014079885A1
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WO
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eye
accommodation
viewing direction
image
measurement
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PCT/EP2013/074290
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Voigtmann
Bernhard Höher
Bernhard Schmauss
Georg Michelson
Original Assignee
Voigtmann GmbH
Talkingeyes & More GmbH
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Universitätsklinikum Erlangen
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Publication date
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/02—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient
    • A61B3/08—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient for testing binocular or stereoscopic vision, e.g. strabismus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B3/02—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient
    • A61B3/028—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient for testing visual acuity; for determination of refraction, e.g. phoropters
    • A61B3/032—Devices for presenting test symbols or characters, e.g. test chart projectors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B3/02—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient
    • A61B3/09—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient for testing accommodation

Definitions

  • the invention relates to a device for checking the human vision according to claim 1 and a corresponding method according to claim 12.
  • Binocular human vision is largely determined by eye motility, ability to fix, ability to converge and fuse, ability to accommodate, and the ability of stereoscopic vision.
  • the underlying functions are interconnected by physiological and neurological processes and are partially interdependent.
  • the fixation ability determines to what extent each eye is limited to a fixation point, e.g. an object, can be aligned and can follow a moving object.
  • a fixation point e.g. an object
  • the convergence ability depends on the extent to which both eyes can be aligned with the same fixation point in binuclear vision. In the normal case, the viewing directions of both eyes are parallel when viewing an object that is infinitely far away. With a smaller object distance, a convergence angle that varies as a function of the object distance results between both viewing directions.
  • neurological control circuits the deformation of the eye lens by the ciliary muscle is regulated so that the fixation point is imaged sharply on the fovea centralis. Fusion is a neurological process in which the images of both eyes in the brain are combined to form an overall picture. It creates a "3D impression". This process takes place in the brain and can not be observed from the outside.
  • the ability of stereoscopic vision is based on the ability of the brain to obtain depth information from the differences between the two images based on the set angle of convergence.
  • the accommodation ability determines the extent to which the refractive power of the crystalline lens can be changed by means of the ciliary muscle and adapted to the object distance considered, so that objects from different distances can be sharply imaged onto the retina. In the relaxed state of the eye, distant objects are sharply focused on the retina in the normal-sighted eye.
  • the accommodative convergence refers to the alignment of both eyes on the same fixation point.
  • the eyes are turned towards the nose, so that the two facial lines approximate (converge) and finally intersect in the object.
  • the convergence angle under which the facial lines intersect is greater, the smaller the distance between the observer and the object.
  • Two neurophysiological processes determine the accommodation capacity of the eyes.
  • One is based on the autofocus principle, which is also used in cameras.
  • the setting of the eye is slightly varied and it is checked whether the image sharpness has improved or deteriorated. Depending on the result, the setting is canceled again or continued with the shift until an optimum is found.
  • This process allows the eye to focus on objects at different distances in monocular vision.
  • a second neurophysiological process known as near-focus stria becomes effective.
  • Accommodative convergence and ac- Commodation are in a fixed relationship to each other, which is described by the so-called AC / A quotient. If the angle of convergence is known, it can be used to determine the distance of the object being looked at and, at a distance, the necessary accommodation, which is determined in the brain by the neurophysiological coupling of convergence and convergence Accommodation used.
  • CA / C ratio characterizes the ratio of convergence accommodation (CA) to convergence (C).
  • the closest prior art Patent WO 2011/107244 A1 describes a device for the subjective determination of refraction, in which a plurality of objects with different focal positions are simultaneously generated and displayed to the subject for comparison.
  • the convergence of objects in different focal positions required for natural vision is not taken into account.
  • the two comparison marks are thus not displayed realistically. A disturbance of the Naheingnasstrias and a falsification of the determination of subjective refraction are therefore possible.
  • a device and a method for determining the subjective refraction in binocular vision are also described in the patent US 2008/0246921 AI. Although this device is capable of stimulating accommodation, eye test charts are used that can not generate stimulus for convergence. There is also no line of sight measuring device with which the eye position could be measured. A correct stimulus for the near-focus trias can not be guaranteed. However, especially for a subjective binocular refraction measurement, the correct stimulation tion of the Nahein einsstrias as a binocular, neurological control loop be of crucial importance.
  • the patent US 5825456 A describes a device for generating stereoscopic images in which the convergence and size of the object varies and are compared with reference objects.
  • the aim is to investigate how a subject subjectively perceives relative and absolute distances.
  • the device is spectacle-shaped and generates a variable stereoscopic optotype by means of displays.
  • eye fixers ("gazing point detecting") determine the fixation points of both eyes.
  • focus position there is no variation of focus position.
  • the lack of accommodation stimulus thus results in an unnatural AC / A value.
  • an unnatural SehCloud is generated, which disturbs the Naheingnagnastrias.
  • the above-described methods all have the problem of creating an unnatural AC / A quotient when simulating a virtual three-dimensional environment or an optotype.
  • the AC / A quotient i. the coupling of eye convergence and accommodation is either not taken into account at all or is correctly set only for people with a certain eye relief. This can lead to a disturbance of the Naheingnastrias and thus a falsification of measurement results.
  • the convergence or the accommodation is examined.
  • DE 197 04 197 AI describes a mono- or binocular arrangement for subjective refraction determination and other visual functions using a provided with laser scanners test specimens.
  • the arrangement is used for subjective refraction determination.
  • a ray path is provided for each eye for producing an image on the retina of the subject, so that the images can be presented simultaneously or alternately.
  • the binocular visual impression fuses two images into one.
  • JP 11 64 351 A describes an ophthalmoscopic apparatus in which each eye is associated with an optical system, which can be adapted for examination by means of sliding support the eye distance and the fixation points.
  • Subjective methods allow only a limited number of measurements at relatively large time intervals.
  • a temporally high-resolution analysis of the course of, for example, the accommodation compared to the stimulus is not possible. Occurring transients of convergence or accommodation are not measurable with the mentioned devices.
  • the devices mentioned do not permit the performance of dynamic detection and covering tests for the detection of tropics and phoria.
  • the object of the invention is to provide an improved device for checking human vision as well as a corresponding method.
  • the object is achieved by a device having the features of the claim and a method having the features of claim 12.
  • the present invention makes it possible to generate a continuous series of simultaneous or quasi-simultaneous measurement data of the accommodation as well as the viewing direction of an eye and to deliver it to an evaluation.
  • the response times of the human visual system can be tested for stimuli of various kinds. It is possible to carry out time-continuous measurements, in particular over long time intervals. Occurring transient effects of accommodation as well as fixation ability become measurable.
  • the invention also allows temporally high-resolution analyzes of the course of certain sizes, eg. B. the accommodation compared to the stimulus. Dynamic face-up and face-down tests to diagnose tropics and / or phoria become feasible.
  • the invention makes it possible to better investigate neurophysiological processes and control circuits than has hitherto been possible.
  • the device claimed in claim 2 makes it possible to determine the eye motility, the fixation ability, the accommodation as well as the accommodative convergence in an independent manner and the stereopsis, the Naheinanssstrias and the AC / A quotient and / or the CA / C quotient in independent of each other and, in particular, spend.
  • An examination device is provided, with the simultaneous, independently and with the possibility of a high temporal resolution, the binocular observation, measurement and documentation of eye motility, fixation ability, accommodation, accommodative convergence and the study of stereopsis and Naheinwolfsstrias and the determination of the AC / A quotient can be carried out in an objective manner.
  • a simultaneous examination of both variables in conjunction with the possibility of generating appropriate stimuli makes it possible to obtain comprehensive information about the subject's clinical status. Occurring univocal oscillations of convergence become measurable.
  • control and evaluation module the generation of test images on imaging modules, the adjustment of the optical components of imaging modules, the control of the measured value acquisition by means of an accommodation measuring device, the control of the measured value acquisition by means of a viewing direction measuring device and / or the evaluation, visualization and / or Storage of the measured values.
  • the invention offers the following technical and procedural advantages over the hitherto known ophthalmological examination apparatuses and methods, both individually but also in combination or partial combination:
  • the invention makes it possible to generate a variable virtual three-dimensional environment with which different stimuli for the convergence and / or the accommodation of the human visual system can be generated.
  • the stimuli for the convergence and accommodation of the human visual system are independently adjustable so that the stimulation can be performed with different AC / A ratios and / or CA / C quotients.
  • a natural visual impression can be simulated by choosing an AC / A quotient adapted to the subject.
  • a different AC / A quotient can be specifically set in order to specifically test a reaction to an unnatural stimulus.
  • the stimuli are generated in particular by means of a computer-based control with simultaneous or quasi-simultaneous measurement of convergence and accommodation as well as the computer-assisted recording, evaluation and visualization of the measured values.
  • the stimuli generated and the responses of the eyes to the stimuli can be contrasted in graphical representations.
  • any test figures for the fixation of the eyes in particular any test figures for the fixation of the eyes, the convergence and accommodation as well as for stereo opsis and Nahein suedsstrias can be automatically, flexibly and in the shortest possible time computer-controlled application.
  • a characteristic number can be calculated from a plurality of measured variables and / or calculated values. This can be classified for example in a suitable rating scale.
  • the vision test device allows binocular measurements of the accommodation, the detection of the fixation points of both eyes, the determination of the convergence, the AC / A quotient and / or the CA / C quotient and / or the visualized comparison of stimuli and reactions, in particular also in the recording and possibly output / representation of the temporal change after the Setting the relevant stimulus, since with the invention, the reactions of the visual system to the different stimuli can be detected in an objective manner and with high temporal resolution.
  • the eye test device also allows, for example, a live control and tracking of accommodation, convergence and / or the line of sight (fixation point) of both eyes on the screen.
  • the eye test device offers z. This includes, for example, the possibility of recording the measurement results, the comparison with previous measurements or the comparison with measured values from other patients, a variety of visualization options (maps, diagrams, key figures), including novel visualizations for a "diagnosis at a glance”.
  • the eye test device also makes possible a high degree of objectification of the examination methods and high reproducibility of the examination conditions as well as computer-aided automatic execution of various types of examinations on the basis of different computer programs.
  • the eye test device can be constructed in a compact manner, for example on the basis of ophthalmoscopic methods for measuring the viewing directions and the accommodation of both eyes when using infrared technology for illumination, imaging and measuring technology.
  • the eye test device allows z. This includes, for example, the generation of diagrams which visualize the relationship between parameters or measured variables: fixation point coordinates (stimulus and measurand), convergence angle (stimulus and measure), accommodation (stimulus and measure), time, physiological parameters of the subject, frequency of a measure.
  • the eye test device also makes it possible to determine tropies and phoria in particular computer-controlled by dynamically performing "cover-up” and "masking tests".
  • the eye test device allows z. B. also a remote control of the examination procedure and a telemedical Fernbef estung.
  • the eye test device allows the rapid detection of strabo logical diseases (tropes, phoria, fixation problems, microstrabismus etc.).
  • the technical recording of the examination results enables a comprehensive collection of clinical pictures, the analysis of temporal disease progression, the visualization of the measurement results in clear summaries (maps, diagrams, key figures) as well as the storage of the results in databases for the purpose of comprehensive evaluations.
  • An outstanding advantage of the vision device is the ability to specifically examine asthenopic complaints.
  • Asthenopic complaints occur in the case of deviations in the correspondence between convergence and accommodation, for example in the perception of virtual three-dimensional images created by the new digital media (3D cinema, SD).
  • the eye test device allows based on the flexible stimulation of motor functions of the eyes and the associated neurological and neurophysio logical processes Special examinations that are not possible with the currently available devices and examination procedures.
  • the instrumental accommodation that frequently occurs in ophthalmological examinations is avoided in the vision test apparatus by the controlled and independently executable stimulation of convergence and accommodation, with simultaneous measurement and visualization of the reactions of the visual system.
  • the simple and automatable execution of strategic examinations enables routine preliminary examinations in practices without orthoptists according to the model of the use of autorefractometers.
  • the investigational eye test device can also be used to advantage for screening in schools and kindergartens.
  • the use of the vision test device in therapy facilities and for therapy follow-up is important.
  • an imaging module an imaging module, an acquisition device measuring device and / or a viewing direction measuring device, a common beam path is provided in front of the respective eye or eyepiece.
  • a camera preferably a digital camera, is expediently provided, by means of which the respective eye or a part thereof, preferably the fundus of the eye or a part thereof, is continuously scanned and thereby a continuous series of data is generated, by means of which the accommodation as well as the viewing direction of the respective eye can be determined by a computer or a common control and evaluation module.
  • the term camera is an image sensor for generating image data to understand. These include z. B. also means for generating image data using laser light.
  • each beam path i. H.
  • a separate camera is provided for each eye, so that the examination of each eye can take place at the same time.
  • image data are generated in the cameras, which can be included in a common evaluation, preferably as a continuous data stream.
  • a camera is jointly provided for the accommodation measuring device (refractometer) and for the viewing direction measuring device (eye tracker), which simplifies the apparatus design and the arrangements for evaluating the image material.
  • IR illumination module which is preferably implemented by means of each one IR LED, is provided, it is possible to create different Ab- education or lighting surfaces in particular on the fundus (ocular fundus) of the eye in question, for the detection on the one hand the accommodation and on the other hand serve the line of sight.
  • a photographic measured value detection by the AJdcommodationsmess worn and by the viewing direction measuring device, alternatively preferably in very short time intervals.
  • a very high data density can be achieved almost instantaneously with regard to the desired measured values.
  • the detection of the line of sight is in particular ophthalmoscopic on the basis of the fundus (ocular fundus) of the eye concerned.
  • This has the advantage that the absolute viewing direction can be determined without calibration.
  • the measurement of the accommodation of the respective eye as well as the measurement of the line of sight of the respective eye can be carried out continually alternating at the same time or continuously.
  • a temporal course of human visual data is created for a specific stimulus.
  • the beam paths for generating the stimuli by means of test patterns by the imaging module and the beam paths for measuring the reaction of the eyes to the stimuli takes place in particular at different wavelengths.
  • a dichroic mirror can be provided.
  • a mask in the illumination beam path of the accommodation measuring device is used to image a test pattern on the eye fundus, whereby the accommodation and refraction can be calculated directly from the computer from the image information in conjunction with the current setting of the optical element in the beam path.
  • a second illumination beam path is used, in particular, independently of the image of the test pattern, a specific area of the eye, for. B. the fundus, illuminate and on the basis of existing in the illuminated area structures, z. As retinal structures, the fixation direction ie determine the line of sight.
  • the common control and evaluation module may comprise logic or be equipped or connected to a computer. It includes output devices for storage, visualization and / or documentation of the measurement results. From the common control and evaluation module or from the computer in conjunction with a suitable control electronics, the generation of the stimuli. This z. B. also be provided the opportunity to make a manual selection and control of the stimuli directly by the examiner. Alternatively or additionally, the computer can also be programmed with fixed measuring procedures, so that investigations can be carried out automatically.
  • the device may comprise a display of the image generation module in data connection with the common control and evaluation module or the computer, on which arbitrary test patterns can be generated and projected onto the subject's retina by an optical beam path.
  • the stimuli for eye movement, fixation, convergence are generated independently of the stimuli for accommodation so that different AC / A stimuli and / or CA / C stimuli can be generated.
  • the distance between the two eyes to each other is determined.
  • the stimulation of eye movements, fixation, accommodation and / or convergence is automatically performed according to a predetermined program.
  • the test image at least one, preferably a plurality of objects, such as geometric figures such as circles or the like, which is or in the edge region of the macula, ie the region of the greatest frequency of visual cells is mapped or can be the method according to the invention can also be used advantageously in patients with a macular etiology (eg macular degeneration). Patients with missing, foveolar vision but intact, parafoveolar vision can detect the objects positioned in the marginal area of the macula and fix the center of the location of the objects. The scope of the method according to the invention is thereby significantly expanded.
  • the method according to the invention also makes it possible in particular for the stimuli for accommodation and convergence to be generated simultaneously and / or preferably to be varied independently of one another. In the case of a combined application of the two aforementioned stimuli, these can be matched to one another for simulating a natural stimulus by the method according to the invention. Description of the invention with reference to an embodiment
  • Fig. 1 is a schematic diagram of the device for analyzing convergence and accommodation of the eyes according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a possible embodiment for carrying out the method according to the invention.
  • Figure 3 shows an example of the detection and visualization of "transients" occurring during the stealth test (turning on an eye convergence stimulus);
  • Fig. 8 is an illustration of various possibilities of arrangement of photographically to be detected imaging areas on the retina.
  • FIG. 9 shows a greatly simplified, schematic representation of the generation of a test image with, for example, four objects which are positioned in the outer region of the macula.
  • An embodiment of the device according to the invention for the analysis of convergence and accommodation of the eyes is shown schematically in FIG. It comprises image generation modules 2a and 2b, imaging modules 3a and 3b, acquisition apparatus measuring devices 4a and 4b, and eye tracking devices 5a and 5b, which are each assigned identically to either the right or the left eye 1a or 1b.
  • a control and evaluation module 6 with computer 15 is used to control the components and the detection and evaluation of the measured values.
  • the components are arranged for each eye so that they each realize two beam paths.
  • stimuli for the convergence and accommodation of the eyes are generated.
  • the reactions of the visual system to the stimuli are observed, measured and recorded by means of the components in the beam path 8a or 8b.
  • FIG. 2 An exemplary embodiment of the eye test device according to the invention for analyzing convergence and accommodation of the eyes and for carrying out the method according to the invention is explained on the basis of the schematic illustration in FIG. In FIG. 2, apart from a computer 15 as the main element of the control and evaluation module 6, all the components for the stimulation of the visual system and for the acquisition of measured values are reproduced for only one eye. In addition to the illustrated components, the same components for the second eye are present and coupled to the computer 15 in an analogous manner with the control and evaluation module 6.
  • test images or test figures are generated to stimulate the visual system on the display.
  • the computer 15 provides the examiner with various standard test figures from which he selects the test pattern suitable for the desired examination. By displaying a light spot, the fixation ability can be checked, the convergence by displaying a fixation mark separately for both eyes and the stereoopsis by displaying a stereo image pair.
  • test figures for the right and the left eye are each displayed on separate displays 11 in close proximity to the eye 1, wherein the first eye can not see the test figure for the second eye and vice versa.
  • the display 11 is located in the image plane B3, which is imaged by the lens L3 on the image plane B2.
  • An eyepiece 16 between eye and display 1 1 ensures that the display image is displayed in the distance. Seen through the eyepiece 16, the test figures on the display 11 then appear to be very far away. To reduce reflections, the lenses of the eyepiece 16 are provided with an antireflection coating (not shown in the drawing).
  • a field lens 12 ensures that the aperture of the projection lens L3 and the aperture of the camera lens 17 are optimally imaged onto the pupil of the eye 1.
  • a focusing unit 18 is mounted in the beam path in addition to the eyepiece 16.
  • a gel lens L5 is used as part of the focusing unit 18.
  • the adjustment of the respective required refractive power of the lens is realized by the drive unit 19.
  • the lens L5 can also be used to compensate for spherical refractive errors. Astigmatism requires an additional correction lens.
  • the focusing units 18 allow the focus position of the test figures of the displays 11 to be varied independently of each other for both eyes. Thus, the test figures displayed by the displays 11 can be shifted from the far point of the accommodation to the near point and, moreover, with simultaneous variation of the convergence angle.
  • a stimulus for the distance perception can additionally be generated on the basis of the focus position of the eyes by means of the focusing unit 18.
  • the two parameters "stereoscopic distance” and “focus distance” are independently adjustable and stimulate the corresponding reactions convergence and accommodation.
  • the measurement of the fixation is carried out separately for both eyes by means of a viewing direction measuring device 5.
  • the viewing direction measuring device 5 determines the viewing direction of an eye, e.g. by determining the corneal light reflection and / or the retinal image. Based on the measurement of the viewing directions of both eyes is calculated by the computer 15 of the convergence angle. From the angle of convergence, the stereoscopic distance to which the subject has adjusted his eyes can still be determined. Thus, it can be checked whether the subject reacts physiologically and neurologically correct to the stimulus. Deviations of the ratio between accommodation and convergence can be determined time-resolved and made accessible to an evaluation.
  • the device according to the invention need not be binocular. Such a device would thus have only one of the respective beam paths shown in FIG. 7a as well. 8a, but not 7b and 8b.
  • FIG. 3 shows the time course of the stimuli D s and 1 / ds for accommodation or convergence.
  • the reciprocal value is plotted in meters for better readability. This value corresponds to the simulated distance into which the test specimen is projected or the distance to which the subject adjusts his eyes.
  • the temporal course of the viewing angle change can be displayed on a computer display
  • the method according to which the viewing direction measuring device 5 functions need not be special
  • a realization of the viewing direction measuring device 5 by an ophthalmoscopically operating measuring device for both eyes, which eg with infrared light (IR) receives the fundus of the eyes A further advantage of this method is the possibility of an absolute determination of the viewing direction.Gaze direction measuring devices, which evaluate, for example, reflections on the cornea, can have good relative B However, they are inaccurate with regard to the absolute direction of view. In that case, a calibration would be required.
  • the ophthalmoscopic procedure allows the macula to be tracked directly, which also allows detection of any existing microstrabismus.
  • To the measuring device of an eye 1 includes a digital camera 13 including the lens 17, the eyepiece 16 in conjunction with the field lens L4, the mirror 20 and an infrared illumination for the fundus.
  • the illumination comprises two beam paths, which are combined via the beam splitter 21 and directed to the mirror 20.
  • One of these beam paths is illuminated by a lighting module 14, z. B. generates an IR LED.
  • the convex lenses LI and L2 image the IR LED to the aperture plane A3.
  • the lens L2, in conjunction with the lens L5 and the lens L4 also images the image plane B4a onto the image plane B2.
  • a mask 10 which serves to generate a test pattern 23 (see Figures 8a and 8b) on the fundus (retina 25), intersects the image plane B4a.
  • the intersection angle between B4a and 10 is set so that both planes deviate only slightly from the parallelism. Due to the slight tilt of the mask 10 with respect to the image plane A4a is achieved that the mask is imaged on the fundus with locally variable focal position.
  • the other illumination beam path is generated by the illumination module 9, likewise an IR LED, for example. In contrast to the beam path for the determination of accommodation, no mask is projected onto the fundus but a homogeneously illuminated surface. Instead of the two lenses LI and L2, only one lens L6 is used. With this illumination, the entire fundus within the observation area is illuminated so that the retinal structures for determining the fixation direction can be tracked.
  • the computer 15 can control the LED driver 22 in such a way that the illumination module 14 or the illumination module 9 is alternately switched on per recorded image of the camera 13. As a result, accommodation and fixation can be determined alternately in rapid succession.
  • both illumination modules 14 and 9 can also be switched on permanently, wherein the mask 10 is imaged in a retinal region which is not necessary for tracking retinal structures for fixation direction determination is. In this case, accommodation and convergence are actually measured simultaneously.
  • the mirror 20 serves to separate the beam paths into a lighting beam path and an observation beam path.
  • Accommodation is determined using the same technology that can be used for refractometry. The accommodation is then seen in the normal-sighted eye in the form of an apparent myopia, since an autorefractometer requires a deakkommodATORs eye. It is a standard measurement technique that is used separately for each eye. The accommodation can be determined separately for each eye. In addition, a possibly existing defective vision can be determined. This ametropia is taken into account by the computer 15 and compensated for via the stimulus unit. However, this is only possible for spherical refractive errors. In astigmatism, the refractive error is compensated by corrective lenses. Possibly. An appropriate automatic correction unit can also be used.
  • the combination of the beam paths for generating the stimuli by means of test pieces and for measuring the reaction of the eyes to the stimuli by means of the ophthalmoscopic measuring method is carried out by virtue of the different wavelengths in both beam paths through a dichroic mirror 26.
  • the computer 15 is equipped or connectable to output devices (not shown in FIG. 2) for the storage, visualization and / or documentation of the measurement results. From the computer in conjunction with suitable control electronics, the generation of the stimuli. This is z. B. also a manual It is possible to select and control the stimuli directly by the examiner. Alternatively, the computer 15 also fixed measurement procedures can be programmed so that investigations can be carried out automatically. In a manual examination, the examiner interprets the reactions of the subject and, if necessary, varies the stimuli according to the examination objective in order to gain further insights.
  • a variation of the stimuli can take place automatically.
  • the course of the stimulation can also be calculated as a function of the reactions of the subject.
  • the results of the automatic stimulus presentation are recorded and suitably evaluated automatically.
  • the results of the reaction measurements are either visualized in real time (live transmission), graphed for the examiner or automatically recorded for later evaluation.
  • the sight directions and fixation points are determined from the fundus images.
  • the accommodation is determined.
  • the software for the instrument can be selected according to the application, allowing the same hardware to be used for many different applications.
  • This can also be achieved, for example, by algorithms that predict responses expected in the healthy eye and contrast them with the actual responses.
  • the AC / A quotient and / or the CA / C quotient are determined from the values determined for accommodative convergence and accommodation.
  • the difference between setpoint and actual values and much more can be visualized. The distance between the two eyes is measured in advance and adjusted on the device.
  • the reaction delay for accommodation ⁇ ⁇ and for the convergence ⁇ can be determined.
  • the transient response of the neurological control circuits eg the near-focus trias
  • FIG. 5 shows the hysteresis behavior of the eyes when setting a stimulus for the accommodation Ds 2 as well as for the convergence l / d s and subsequent return of the respective stimulus to the initial state.
  • the stimuli for accommodation or convergence are varied over a period At s .
  • the relationship is ideally linear.
  • D S i and D S2 or 1 / dsi and l / ds 2 where the value D is the accommodation power (unit dpt or Diopter) and 1 / D is the accommodation distance.
  • 1 / d corres- ponds with D and 1 / D with d.
  • the axes of the graphs are chosen such that D and 1 / d are plotted linearly on the respective axis.
  • the correlation in the variation of the accommodation and the convergence over a time interval Dt s is linear.
  • different slopes and thus also different limits result for D S i and D S2 or 1 / dsi and 1 / ds 2 .
  • the value of the convergence can also be kept constant (or vice versa) in order to study only one of the processes separately.
  • Figures 5b and 5d show the reactions of the human eye to the stimuli and are preferably also displayed to the examiner.
  • the ascending branch of the curve is formed in the time interval At s in FIGS. 5b and 5d.
  • the stimuli in the time interval Atp are reduced back to the initial value, as shown in Fig. 5a and 5c.
  • the ascending and descending lines may be different and include an area that reflects hysteresis behavior. The larger the area, the more pronounced the hysteresis behavior.
  • the measurement can also be repeated, as indicated in FIGS. 5a and 5c.
  • the hysteresis behavior is to be expected due to the reaction delays At A or At K. If, for example, the intervals At s and At F are reduced, the influence of the response delays increases and the hysteresis becomes more pronounced.
  • the time behavior of the accommodation and convergence can also be shown illustratively with the hysteresis curves.
  • FIG. 5 Another important statement of FIG. 5 is the comparison of the stimuli to the associated reactions.
  • the intervals At s and At F would have to be chosen to be very large compared to At A or At K. In this case, the rising gradient and the falling gradient would overlap and the hysteresis surface would disappear. If only the static behavior is to be measured, then the measurement over At s is sufficient.
  • the control and evaluation module makes it possible, for. For example, to generate diagrams or tables which can show correlations between the following parameters or measured variables, preferably in pairs, as follows:
  • Fixation point coordinate vertical, stimulus, left eye and / or fixation point coordinate, horizontal, left eye measurement and / or
  • Physiological parameters of one or a group of subjects for example, age, ametropia, 7-9
  • the above-mentioned quantities can be represented by projection methods in a diagram (for example, in particular in the form of a so-called SD diagram).
  • a diagram for example, in particular in the form of a so-called SD diagram.
  • one or more quantities and / or measured values can be visualized by an intensity value or color value, thereby obtaining an intensity diagram or color value diagram or a combination of both.
  • FIG. 6 shows by way of example how a natural stimulus can be set by means of a test image (pencil) for the accommodation of the left eye, the accommodation of the right eye and the convergence in a subject.
  • the indicator mark S stands for the stimulus, the indicator mark R for the reaction of the subject.
  • the cross represents the indication mark of the fixation point, i. the point of the measured by the gaze direction measuring device viewing direction of the subject with set stimulus.
  • Fig. 6a shows the result after setting the stimulus in a healthy subject.
  • the reactions of the eyes are consistent with the stimuli set.
  • a subject experiences exotropia on the right eye.
  • the measured line of sight of the right eye does not match the tip of the test figure (pencil tip).
  • an age deficiency sight (presbyopic subject) is determined, namely a defective vision, both on the right and on the left eye.
  • the convergence ie the eye position is in this subject in order.
  • Figures 7a-7c show a stimulus with which the subject's 3D vision can be tested, i. It is tested whether a subject is able to correctly process a virtual three-dimensional image or object, as it is generated in "3D cinema" or "3D television". This is possible in the method according to the invention by varying the AC / A quotient.
  • the convergence is changed compared to accommodation by adjusting the stimulus of convergence to a distance less than the stimulus of accommodation of the particular eye.
  • the response of the subject in terms of accommodation and convergence corresponds to the given stimulus.
  • the subject has no problems in terms of 3D vision.
  • the method according to the invention can be used to detect the 3D view of a 3D film or a 3D image.
  • Sehaufstands Kunststoff or Sehabstands Kunststoff make, in which the accommodation and the convergence are at least substantially in harmony and thus no asthenopic complaints appear.
  • the method can thus be applied to a very large practical use.
  • FIGS. 8a and 8b show possibilities of arranging a surface section 24 for measuring the viewing direction (fixation) and a test pattern 23 projected onto the retina for measuring the accommodation within a region of the retina 25 of the human eye.
  • the surface portion 24 includes certain characteristics of the retina 25, such as e.g. individual through the surface portion extending through blood vessels 27. By photo-technical detection of the shift of these characteristics within the surface portion 24 due to the line of sight can be determined technically the viewing direction.
  • the surface portion 24 thus serves to be detected by means of a digital camera and analyzed by image analysis over a time course.
  • the pattern 23 projected onto the retina 25 lies within the area section 24 in the embodiment according to Fig. 8a, so that with a single digital camera with appropriate switching of the illumination module 9 or 14 (see Fig. 2) a single digital camera for evaluation of a Eye can be used.
  • the test pattern 23 and the surface section 24 are located next to one another.
  • the evaluation of the accommodation and viewing direction using two digital cameras can be done simultaneously.
  • FIG. 9 shows a partial surface of the retina 25, in which the macula 28, ie, that region of the retina 25 in which the number of visual cells on the retina 25 is located most common.
  • the arrow in FIG. 9 indicates the center of the macula 28.
  • a test image 29 in which a plurality of objects 30, for example four points as corners of a square, are positioned in the edge region of the macula.
  • a patient with missing foveolar vision, ie degeneration of the center of the macula 28 but intact parafovolar vision, ie no degeneration at the periphery of the macula 28, can recognize the four points and fix the middle of the square.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Überprüfung der menschlichen Sehfähigkeit, umfassend ein Bilderzeugungsmodul (z. B. 2a) zur Erzeugung beliebiger Testbilder, ein Abbildungsmodul (z. B. 3a), welches dazu dient, das von dem Bilderzeugungsmodul (z. B. 2a) bereitgestellte Testbild als Stimulus auf der Netzhaut des Auges abzubilden, wobei das Abbildungsmodul (z. B. 3a) mindestens ein optisches Bauelement mit variabler Brennweite enthält, sodass das Testbild des Bilderzeugungsmoduls (z. B. 2a) für das Auge aus virtuell nachgebildeten und variablen Entfernungen wahrnehmbar ist, eine Akkommodationsmesseinrichtung (z. B. 4a) zur Messung der Akkommodation des Auges, eine Blickrichtungsmesseinrichtung (z.B. 5a) zur Messung der Blickrichtung des Auges, ein Steuerungs- und Auswertemodul (6), welches die von den einzelnen Modulen stammenden Informationen und/oder Messwerte erfasst und/oder weiterverarbeitet und/oder den Betriebsablauf steuert. Zur Lösung der Aufgabe, eine verbesserte Vorrichtung zur Überprüfung der menschlichen Sehfähigkeit sowie ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen, wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mittels des jeweiligen Testbilds eine Stimulation der Akkommodation des Auges durchführbar ist, und/oder mittels des jeweiligen Testbilds eine Stimulation der Blickrichtung durchführbar ist, die Messung der Akkommodation des Auges sowie die Messung der Blickrichtung des Auges gleichzeitig oder alternierend durchführbar ist und die Messwerte der Akkommodation des Auges sowie der Blickrichtung des Auges einem Steuerungs- und Auswertemodul (6) zuführbar sind. In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Vorrichtung sowie des Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch eine simultane Überprüfung beider Augen unter Erzeugung von virtuellen binokulären Bildern vorgenommen werden, die sich z. B. in sehphysiologischer Hinsicht nicht von der Seh- Wirklichkeit unterscheiden lassen.

Description

Vorrichtung sowie Verfahren zur Überprüfung der menschlichen Sehfähigkeit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung der menschlichen Sehfähigkeit gemäß Anspruch 1 und ein entsprechendes Verfahren gemäß Anspruch 12. Technologischer Hintergrund
Das binokulare menschliche Sehvermögen wird maßgeblich bestimmt durch die Augenmotilität, die Fixationsfähigkeit, die Konvergenz- und Fusionsfähigkeit, die Akkommodationsfähigkeit und die Fähigkeit des stereoskopischen Sehens. Die zugrundeliegenden Funktionen sind durch physiologische und neurologische Vorgänge miteinander verbunden und teilweise voneinander abhängig.
Die Fixationsfähigkeit bestimmt, inwieweit jedes Auge auf einen Fixationspunkt, z.B. einen Gegenstand, ausgerichtet werden und einem bewegten Objekt folgen kann. Durch einen neurologischen Regelkreis wird dabei das Auge über die Augenmuskulatur so gedreht, dass die Abbildung des Fixationspunktes auf der Retina (Netzhaut) stets auf der Fovea Centralis (=Sehgrube) zu liegen kommt.
Die Konvergenzfähigkeit ist abhängig davon, inwieweit beide Augen beim bino- kularen Sehen auf den gleichen Fixationspunkt ausgerichtet werden können. Im Normalfall verlaufen die Blickrichtungen beider Augen bei der Betrachtung eines unendlich weit entfernten Objekts parallel. Bei geringerem Objektabstand ergibt sich zwischen beiden Blickrichtungen ein in Abhängigkeit des Objektabstandes variierender Konvergenz winkel. Durch neurologische Regelkreise wird dabei die Verformung der Augenlinse durch den Ziliarmuskel so geregelt, dass der Fixationspunkt scharf auf die Fovea Centralis abgebildet wird. Bei der Fusion handelt es sich um einen neurologischen Vorgang, bei dem die Bilder beider Augen im Gehirn zu einem Gesamtbild vereinigt werden. Es entsteht ein "3D-Eindruck". Dieser Prozess spielt sich im Gehirn ab und kann von außen nicht beobachtet werden. Die Fähigkeit des räumlichen oder stereoskopi- sehen Sehens (Stereopsis) beruht auf der Fähigkeit des Gehirns aus den Unterschieden zwischen den beiden Bildern auf Basis des eingestellten Konvergenzwinkels eine Tiefeninformation zu ermitteln.
Die Akkommodationsfähigkeit bestimmt, in welchem Maß die Brechkraft der Augenlinse mittels des Ziliarmuskels verändert und dem jeweils betrachteten Objektabstand angepasst werden kann, sodass Objekte aus unterschiedlicher Entfernung auf die Netzhaut scharf abgebildet werden können. Im entspannten Zustand des Auges werden beim normalsichtigen Auge weit entfernte Objekte scharf auf die Netzhaut abgebildet.
Die akkommodative Konvergenz bezeichnet die Ausrichtung beider Augen auf denselben Fixationspunkt. Dabei sind die Augen bei nahen Objekten in Richtung Nase gedreht, sodass sich die beiden Gesichtslinien annähern (konvergieren) und sich schließlich im Objekt schneiden. Der Konvergenzwinkel unter dem sich die Gesichtslinien schneiden, ist umso größer, je kleiner der Abstand zwischen Beobachter und Objekt ist.
Zwei neurophysiologische Prozesse bestimmen die Akkommodationsfähigkeit der Augen. Der eine beruht auf dem Autofokusprinzip, das auch in Kameras zum Ein- satz kommt. Die Einstellung des Auges wird leicht variiert und es wird geprüft, ob sich die Bildschärfe verbessert oder verschlechtert hat. Abhängig vom Ergebnis wird die Einstellung wieder rückgängig gemacht oder mit der Verschiebung fortgefahren bis ein Optimum gefunden ist. Dieser Prozess ermöglicht das Einstellen des Auges beim monokularen Sehen auf Objekte in unterschiedlicher Entfernung. Beim binokularen Sehen wird ein zweiter, als Naheinstellungstrias bezeichneter neurophysiologischer Prozess wirksam. Akkommodative Konvergenz und Ak- kommodation stehen zueinander in einem festen Verhältnis, das durch den sogenannten AC/A-Quotienten beschrieben wird. Diesen konstanten optimalen Wert „versucht" die Naheinstellungstrias stets einzustellen. Ist der Konvergenzwinkel bekannt, lässt sich daraus die Entfernung des angeschauten Gegenstandes ermit- teln und aus der Entfernung auch die erforderliche Akkommodation. Dieser Zusammenhang wird im Gehirn durch die neurophysio logische Kopplung von Konvergenz und Akkommodation genutzt.
In ähnlicher Weise charakterisiert der CA/C-Quotient das Verhältnis von Konver- genzakkommodation (CA) zur Konvergenz (C).
Nächstliegender Stand der Technik Im Patent WO 2011/107244 AI ist ein Gerät zur subjektiven Refraktionsbestimmung beschrieben, bei dem gleichzeitig mehrere Objekte mit unterschiedlichen Fokuslagen erzeugt und dem Probanden zum Vergleich angezeigt werden. In der binokularen Variante wird jedoch die für das natürliche Sehen erforderliche Konvergenz von Objekten in unterschiedlichen Fokuslagen nicht berücksichtigt. Die beiden Vergleichszeichen werden damit nicht realistisch dargestellt. Eine Störung der Naheinstellungstrias und eine Verfälschung der Bestimmung der subjektiven Refraktion sind daher möglich.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung der subjektiven Refraktion beim binokularen Sehen sind auch im Patent US 2008/0246921 AI beschrieben. Mit dieser Vorrichtung ist zwar die Stimulation der Akkommodation möglich, jedoch werden Sehtesttafeln eingesetzt, mit denen kein Stimulus für die Konvergenz erzeugt werden kann. Es ist auch keine Blickrichtungsmesseinrichtung vorhanden, mit der die Augenstellung gemessen werden könnte. Ein korrekter Stimu- lus für die Naheinstellungstrias kann somit nicht garantiert werden. Gerade für eine subjektive binokulare Refraktionsmessung kann jedoch die korrekte Stimula- tion der Naheinstellungstrias als binokularer, neurologischer Regelkreis von entscheidender Bedeutung sein.
In der Patentschrift DE 195 01 415 C2 wird ein Freisichtgerät beschrieben, bei dem in die reale Umgebung virtuelle Testobjekte eingeblendet werden können. Es handelt sich um ein binokulares Gerät, welches Akkommodation und Konvergenz korrekt simuliert. Allerdings sind Akkommodation und Konvergenz fest gekoppelt, sodass der AC/A-Quotient nicht variierbar ist. Das ist problematisch, weil aufgrund von unterschiedlichen Augenabständen und anderer Faktoren der individuelle AC/A-Wert von Mensch zu Mensch schwankt. Bei Menschen mit besonders großem oder besonders kleinem Augenabstand ist somit mit einer Störung der Naheinstellungstrias zu rechen. Unnatürliche AC/A-Quotienten, welche etwa bei virtuellen Umgebungen, z.B. beim 3D-Kino oder 3D-Fernsehen auftreten, können ebenfalls nicht simuliert werden. Außerdem können die Einstellungen nicht getrennt für beide Augen vorgenommen werden. Die Akkommodation kann mit dem Gerät nicht gemessen werden, die Konvergenz kann nur indirekt und subjektiv bestimmt werden.
Das Patent US 5825456 A beschreibt ein Gerät zur Erzeugung stereoskopischer Bilder, bei denen Konvergenz und Größe des Objekts variiert und mit Referenzobjekten verglichen werden. Es soll damit untersucht werden, wie ein Proband relative und absolute Distanzen subjektiv wahrnimmt. Die Vorrichtung ist Brillen- förmig und erzeugt ein variables stereoskopisches Sehzeichen mittels Displays. Gleichzeitig werden mit Eye-trackern ("gazing point dectecting") die Fixati- onspunkte beider Augen bestimmt. Es findet jedoch keine Variation der Fokuslage statt. Der fehlende Akkommodations-Stimulus führt somit zu einem unnatürlichen AC/A-Wert. Somit wird ein unnatürlicher Sehzustand erzeugt, der die Naheinstellungstrias stört. Damit ist es auch wahrscheinlich, dass das im Patent untersuchte subjektive Entfernungsempfinden dadurch verfälscht wird. In einer Veröffentlichung zu einer klinischen Studie wird ein„Shutter-Brillen- Haploskop mit Eye-Tracker-Regelung zum Zweck der Fusionstherapie" beschrieben, vgl. Klinische Monatsblätter Augenheilkunde 2003; 220: 629-633. Mit einer Shutter-Brille und einem Computermonitor wird ein stereoskopisches Bild er- zeugt. Mittels Eye-trackern wird die Fixation und Konvergenz der Augen gemessen. Für die Konvergenz liegen ein Stimulus und eine Messung vor. Über einen Computer findet eine Rückkopplung statt. Die Akkommodation wird nicht berücksichtigt. Deshalb korrespondieren Akkommodation und Konvergenz nicht, eine Störung der Naheinstellungstrias ist möglich, was zu einer Verfälschung der Resultate der Studie geführt haben kann.
Die oben beschriebenen Verfahren haben alle das Problem, dass bei der Simulation einer virtuellen dreidimensionalen Umgebung oder eines Sehzeichens ein unnatürlicher AC/A-Quotient hervorgerufen wird. Der AC/A-Quotient, d.h. die Kopplung von Augenkonvergenz und Akkommodation wird entweder überhaupt nicht berücksichtigt oder ist nur für Menschen mit einem bestimmten Augenabstand korrekt eingestellt. Dadurch kann es zu einer Störung der Naheinstellungstrias und somit einer Verfälschung von Messergebnissen kommen. Außerdem wird bei den beschriebenen Verfahren/ Anordnungen entweder die Konvergenz oder die Akkommodation untersucht.
Die DE 197 04 197 AI beschreibt eine mono- oder binokulare Anordnung zur subjektiven Refraktionsbestimmung sowie anderer Sehfunktionen unter Verwendung einer mit Laserscannern versehenen Probierbrille. Die Anordnung dient zur subjektiven Refraktionsbestimmung. Bei der binokularen Variante der Anordnung ist für jedes Auge ein Strahlengang zur Erzeugung eines Bilds auf der Netzhaut des Probanden vorgesehen, sodass die Bilder gleichzeitig oder abwechselnd dargeboten werden können. Bei dem binokularen Seheindruck werden zwei Bilder zu einem fusioniert. Die JP 11 64 351 A beschreibt einen ophthalmoskopischen Apparat, bei dem jedem Auge ein optisches System zugeordnet ist, welches jeweils zur Untersuchung mittels verschiebbarer Träger dem Augenabstand sowie den Fixationspunkten angepasst werden kann.
Viele orthoptische Untersuchungen erfolgen heute manuell durch subjektive Methoden. Durch die Subjektivität ist eine Vergleichbarkeit von Ergebnissen unterschiedlicher Untersuchungseinrichtungen nicht uneingeschränkt möglich. Eine unmittelbare Anbindung an EDV-Geräte und die Nutzung der damit verbundenen Möglichkeiten einer Fernbefundung (z.B. Telemedizin) fehlen. Mit den oben genannten Geräten sind nur„Schnappschuss"-Messungen möglich, zeitlich kontinuierliche Messungen sind nicht möglich.
Subjektive Verfahren ermöglichen nur eine begrenzte Anzahl an Messungen in relativ großen zeitlichen Abständen. Eine zeitlich hochauflösende Analyse des Verlaufs z.B. der Akkommodation im Vergleich zum Stimulus ist nicht möglich. Auftretende Einschwingvorgänge der Konvergenz oder der Akkommodation sind mit den genannten Geräten nicht messbar. Die genannten Geräte erlauben nicht die Durchführung von dynamischen Aufdeck- und Abdecktests zur Feststellung von Tropien und Phorien.
Aufgabe der vorliegenden Erfinduni
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zur Über- prüfung der menschlichen Sehfähigkeit sowie ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, eine fortlaufende Reihe von gleichzeitigen oder quasi-gleichzeitigen Messdaten der Akkommodation sowie Blickrichtung eines Auges zu erzeugen und einer Auswertung zuzuführen. Vor allem können auch die Reaktionszeiten des menschlichen Sehapparates auf Stimuli unterschiedlichster Art geprüft werden. Es besteht die Möglichkeit, zeitlich kontinuierliche Messungen, insbesondere auch über große Zeitabstände durchzuführen. Auftretende Einschwingvorgänge der Akkommodation sowie der Fixationsfähigkeit werden messbar. Die Erfindung ermöglicht zudem zeitlich hochauflösende Analysen des Verlaufs bestimmter Größen, z. B. der Akkommodation im Vergleich zum Stimulus. Dynamische Auf- und Abdecktests zur Diagnose von Tropien und/oder Phorien werden durchführbar. Die Erfindung ermöglicht es, neurophysiologische Prozesse und Regelkreise besser zu erforschen als dies bisher möglich war.
Die in Anspruch 2 beanspruchte Vorrichtung ermöglicht es, die Augenmotilität, die Fixationsfähigkeit, die Akkommodation sowie die akkommodative Konvergenz in voneinander unabhängiger Weise zu ermitteln und die Stereopsis, die Naheinstellungstrias und den AC/A-Quotienten und/oder den CA/C-Quotienten in voneinander unabhängiger Weise zu untersuchen und insbesondere auszugeben. Es wird ein Untersuchungsgerät zur Verfügung gestellt, mit dem gleichzeitig, unabhängig voneinander und mit der Möglichkeit einer hohen zeitlichen Auflösung, die binokulare Beobachtung, Messung und Dokumentation der Augenmotilität, der Fixationsfähigkeit, der Akkommodation, der akkommodativen Konvergenz und die Untersuchung von Stereopsis und Naheinstellungstrias sowie die Bestimmung des AC/A-Quotienten in objektiver Weise durchgeführt werden kann. Eine zeitgleiche Untersuchung beider Größen in Verbindung mit der Möglichkeit zur Erzeugung entsprechender Stimuli ermöglicht es, umfassende Informationen über den strabologischen Zustand des Probanden zu gewinnen. Auftretende Ein- Schwingvorgänge der Konvergenz werden messbar.
Zweckmäßigerweise erfolgt mittels eines Steuerungs- und Auswertemoduls die Erzeugung von Testbildern auf Bilderzeugungsmodulen, die Einstellung der optischen Komponenten von Abbildungsmodulen, die Steuerung der Messwerterfas- sung mittels einer Akkommodationsmesseinrichtung, die Steuerung der Messwerterfassung mittels einer Blickrichtungsmesseinrichtung und/oder die Auswertung, Visualisierung und/oder Speicherung der Messwerte.
Die Erfindung bietet folgende gerätetechnische und verfahrenstechnische Vorteile gegenüber den bisher bekannten ophthalmologischen Untersuchungsgeräten und - verfahren, jeweils für sich gesehen aber auch in Kombination bzw. Teilkombination:
Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Erzeugung einer variablen virtuellen dreidimensionalen Umgebung, mit der unterschiedliche Stimuli für die Konvergenz und/oder die Akkommodation des menschlichen Sehapparates generiert werden können. Die Stimuli für die Konvergenz und die Akkommodation des menschlichen Sehapparates sind unabhängig voneinander einstellbar, so dass die Stimulation mit unterschiedlichen AC/A-Quotienten und/oder CA/C-Quotienten erfolgen kann. Beispielsweise kann durch die Wahl eines an den Probanden angepassten AC/A- Quotienten ein natürlicher Seheindruck simuliert werden. Alternativ kann bei Bedarf gezielt ein davon abweichender AC/A-Quotient eingestellt werden, um ge- zielt eine Reaktion auf einen unnatürlichen Stimulus zu testen.
Die Stimuli werden insbesondere mittels einer computerbasierten Steuerung generiert bei gleichzeitiger bzw. quasigleichzeitiger Messung von Konvergenz und Akkommodation sowie der computergestützten Erfassung, Auswertung und Visu- alisierung der Messwerte.
Zweckmäßigerweise können die erzeugten Stimuli und die Reaktionen der Augen auf die Stimuli in grafischen Darstellungen gegenüberstellt werden.
Zur Stimulation des Sehapparates können insbesondere beliebige Testfiguren für die Fixation der Augen, die Konvergenz und Akkommodation sowie für Stere- opsis und Naheinstellungstrias automatisch, flexibel und in kürzesten Zeitabständen computergesteuert zur Anwendung gebracht werden.
Vorzugsweise kann aus einer Vielzahl von Messgrößen und/oder berechneten Werten eine Kennzahl berechnet werden. Diese kann beispielsweise in eine geeignete Bewertungsskala eingeordnet werden.
Das Sehtestgerät ermöglicht insbesondere binokulare Messungen der Akkommo- dation, die Erfassung der Fixationspunkte beider Augen, die Bestimmung der Konvergenz, des AC/A-Quotienten und/oder des CA/C-Quotienten und/oder die visualisierte Gegenüberstellung von Stimuli und Reaktionen, insbesondere auch in der Erfassung und ggf. Ausgabe/Darstellung der zeitlichen Veränderung nach dem Setzen des betreffenden Stimulus, da mit der Erfindung die Reaktionen des Sehapparates auf die unterschiedlichen Stimuli in objektiver Weise und mit hoher zeitlicher Auflösung erfasst werden können.
Das Sehtestgerät ermöglicht beispielsweise auch eine Live- Steuerung und - Verfolgung von Akkommodation, Konvergenz und/oder der Blickrichtung (Fixa- tionspunkt) beider Augen am Bildschirm.
Das Sehtestgerät bietet z. B. auch die Möglichkeit der Aufzeichnung der Messer- gebnisse, die Gegenüberstellung zu früheren Messungen oder die Gegenüberstellung zu Messwerten von anderen Patienten, vielfältige Visualisierungsmöglichkeiten (Karten, Diagramme, Kennzahlen) einschließlich neuartiger Visualisierungen für eine„Diagnose mit einem Blick".
Das Sehtestgerät ermöglicht insbesondere auch eine hohe Objektivierung der Untersuchungsverfahren und hohe Reproduzierbarkeit der Untersuchungsbedingungen sowie computergestützt die automatische Durchführung von verschiedenartigen Untersuchungen auf Basis unterschiedlicher Computerprogramme.
Das Sehtestgerät kann in kompakter Weise aufgebaut werden, beispielweise auf Basis ophthalmoskopischer Verfahren für die Messung der Blickrichtungen und der Akkommodation beider Augen bei Einsatz von Infrarottechnik für Beleuch- tungs-, Abbildungs- und Messtechnik.
Das Sehtestgerät ermöglicht z. B. auch die Erzeugung von Diagrammen, welche den Zusammenhang zwischen Parametern bzw. Messgrößen visualisieren: Fixa- tionspunktkoordinaten (Stimulus und Messgröße), Konvergenzwinkel (Stimulus und Messgröße), Akkommodation (Stimulus und Messgröße), Zeit, physiologische Parameter des Probanden, Häufigkeit einer Messgröße.
Das Sehtestgerät ermöglicht insbesondere auch computergesteuert durch dyna- misch durchgeführte„Aufdeck-" und„Abdecktests" die Feststellung von Tropien und Phorien.
Das Sehtestgerät ermöglicht z. B. ferner eine Fernsteuerung des Untersuchungsablaufs und eine telemedizinische Fernbef ndung.
Für die Anwendung in der medizinischen Praxis ergeben sich durch die Erfindung neue Möglichkeiten und vielfältige Vorteile:
Das Sehtestgerät ermöglicht die schnelle Aufdeckung von strabo logischen Erkrankungen (Tropien, Phorien, Fixationsprobleme, Mikrostrabismus etc.).
Die technische Aufzeichnung der Untersuchungsergebnisse ermöglicht eine umfassende Erfassung von Krankheitsbildern, die Analyse von zeitlichen Krankheitsverläufen, die Visualisierung der Messergebnisse in übersichtlichen Zusammenfassungen (Karten, Diagramme, Kennzahlen) sowie die Speiche- rung der Ergebnisse in Datenbanken zwecks übergreifender Auswertungen.
Ein herausragender Vorteil des Sehgerätes ist die Möglichkeit, asthenopische Beschwerden gezielt untersuchen zu können. Asthenopische Beschwerden treten bei Abweichungen der Korrespondenz zwischen Konvergenz und Akkommodation auf, beispielsweise auch bei der Wahrnehmung virtueller drei- dimensionaler Bilder, die durch die neuen digitalen Medien (3D-Kino, SD-
Fernsehen, Computerspiele) verstärkt dem Auge angeboten werden.
Das Sehtestgerät ermöglicht auf Basis der flexiblen Stimulation der motorischen Funktionen der Augen und der damit verbunden neurologischen und neurophysio logischen Prozesse Spezialuntersuchungen, die mit den bisher zur Verfügung stehenden Geräten und Untersuchungsverfahren nicht möglich sind.
Die bei ophthalmologischen Untersuchungen häufig auftretende Instrumente- nakkommodation wird bei dem Sehtestgerät durch die kontrollierte und unabhängig voneinander ausführbare Stimulation von Konvergenz und Akkommodation unter gleichzeitiger Messung und Visualisierung der Reaktionen des Sehapparates vermieden.
Mit dem Sehtestgerät kann eine Vielzahl unterschiedlicher ophthalmologi- scher Untersuchungsverfahren mit einer einzigen Apparatur realisiert werden.
Die einfache und automatisierbare Ausführung strabo logischer Untersuchungen ermöglicht Routine- Voruntersuchungen in Praxen ohne eigene Orthoptistinnen nach dem Vorbild des Einsatzes von Autorefraktometem. Auch für Reihenuntersuchungen in Schulen und Kindergärten kann das erfmdungsge- mäße Sehtestgerät vorteilhaft eingesetzt werden.
Ebenso ist ein Einsatz des Sehtestgerätes in Therapieeinrichtungen und für eine Therapienachverfolgung von Bedeutung.
Erweiterte Einsatzmöglichkeiten ergeben sich aufgrund der Objektivität der Untersuchungsverfahren im Bereich der Telemedizin. - Aufgrund der hohen Objektivität und Reproduzierbarkeit der Untersuchungsbedingungen erschließen sich neue Möglichkeiten für die medizinische Forschung.
Hinsichtlich eines Bilderzeugungsmoduls, eines Abbildungsmoduls, einer Ak- kommodationsmesseinrichtung und/oder einer Blickrichtungsmesseinrichtung ist vor dem jeweiligen Auge bzw. Okular ein gemeinsamer Strahlengang vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist eine Kamera, vorzugsweise digitale Kamera, vorgesehen, mittels der das jeweilige Auge oder ein Teil davon, vorzugsweise der Fundus des Auges oder ein Teil davon laufend abgetastet wird und hierdurch eine fortlaufende Serie von Daten erzeugt wird, mittels welcher die Akkommodation sowie die Blickrichtung des jeweiligen Auges durch einen Computer bzw. ein gemeinsames Steuerungs- und Auswertemodul ermittelt werden kann. Unter dem Begriff Kamera ist ein Bildsensor zur Erzeugung von Bilddaten zu verstehen. Hierunter fallen z. B. auch Einrichtungen zur Erzeugung von Bilddaten unter Verwendung von Laserlicht.
Zweckmäßigerweise ist für jeden Strahlengang, d. h. für jedes Auge eine eigene Kamera vorgesehen, sodass die Untersuchung jedes der beiden Augen zeitgleich erfolgen kann. Zweckmäßigerweise werden in den Kameras Bilddaten erzeugt, die in eine gemeinsame Auswertung, vorzugsweise als kontinuierlicher Datenstrom, einfließen können.
Vorzugsweise ist für die Akkommodationsmesseinrichtung (Refraktometer) sowie für die Blickrichtungsmesseinrichtung (Eye-Tracker) eine Kamera gemeinsam vorgesehen, was den apparativen Aufbau sowie die Vorkehrungen zur Auswertung des Bildmaterials vereinfacht.
Dadurch, dass für die Akkommodationsmesseinrichtung sowie getrennt für die Blickrichtungsmesseinrichtung jeweils ein eigenständiges Beleuchtungsmodul, z. B. IR-Beleuchtungsmodul, welches vorzugsweise mit Hilfe jeweils einer IR- LED realisiert wird, vorgesehen ist, besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Ab- bildungs- bzw. Beleuchtungsflächen insbesondere auf dem Fundus (Augenhintergrund) des betreffenden Auges zu erzeugen, die für die Erfassung einerseits der Akkommodation sowie andererseits der Blickrichtung dienen. Zweckmäßigerweise erfolgt eine photographische Messwerterfassung durch die AJdcommodationsmesseinrichtung sowie durch die Blickrichtungsmesseinrichtung, alternativ vorzugsweise in sehr kurzen Zeitintervallen. Hierdurch lässt sich bezüglich der gewünschten Messwerte eine sehr hohe Datendichte nahezu zeit- gleich erzielen.
Die Erfassung der Blickrichtung erfolgt insbesondere ophthalmoskopisch auf der Grundlage des Fundus (Augenhintergrund) des betreffenden Auges. Das hat den Vorteil, dass die absolute Blickrichtung ohne Kalibrierung festgestellt werden kann. Daraus resultiert der Vorteil, dass die Bewegung der Makula direkt erfasst werden kann und ein eventuell vorhandener Mikrostrabismus hierbei zusätzlich erkennbar wird.
Erfindungsgemäß kann die Messung der Akkommodation des jeweiligen Auges sowie die Messung der Blickrichtung des jeweiligen Auges fortwährend gleichzeitig oder fortlaufend alternierend durchgeführt werden. In jedem Fall wird ein zeitlicher Verlauf an Messdaten des menschlichen Sehvermögens auf einen speziellen Stimulus hin geschaffen. Die Strahlengänge zur Erzeugung der Stimuli mittels Testfiguren durch das Bilderzeugungsmodul und die Strahlengänge zur Messung der Reaktion der Augen auf die Stimuli erfolgt insbesondere bei unterschiedlichen Wellenlängen.
Zur Vereinigung der Strahlengänge unterschiedlicher Wellenlänge kann ein dich- roitischer Spiegel vorgesehen sein.
Eine Maske im Beleuchtungsstrahlengang der Akkommodationsmesseinrichtung dient dazu, ein Testmuster auf dem Augenfundus abzubilden, wodurch aus der Bildinformation in Verbindung mit der aktuellen Einstellung des optischen Ele- mentes im Strahlengang die Akkommodation und Refraktion direkt vom Computer berechnet werden kann. Ein zweiter Beleuchtungsstrahlengang dient insbesondere dazu, unabhängig vom Abbild des Testmusters einen bestimmten Bereich des Auges, z. B. den Fundus, auszuleuchten und anhand von im ausgeleuchteten Bereich vorhandenen Struktu- ren, z. B. Netzhautstrukturen, die Fixationsrichtung d.h. die Blickrichtung festzustellen.
Das gemeinsame Steuerungs- und Auswertemodul kann eine Logik umfassen oder mit einem Computer ausgestattet oder verbunden sein. Es umfasst Ausgabegerä- ten zur Speicherung, Visualisierung und/oder Dokumentation der Messergebnisse. Vom gemeinsamen Steuerungs- und Auswertemodul bzw. vom Computer aus erfolgt in Verbindung mit einer geeigneten Ansteuerelektronik die Erzeugung der Stimuli. Hierbei kann z. B. auch die Möglichkeit vorgesehen sein, eine manuelle Auswahl und Steuerung der Stimuli direkt durch den Untersucher vorzunehmen. Alternativ oder zusätzlich können dem Computer auch feste Messprozeduren einprogrammiert werden, sodass Untersuchungen automatisiert durchgeführt werden können.
Zur Erzeugung des Testbilds kann die Vorrichtung ein mit dem gemeinsamen Steuerungs- und Auswertemodul bzw. dem Computer in Datenverbindung stehendes Display des Bilderzeugungsmoduls umfassen, auf dem beliebige Testbilder erzeugt werden und durch einen optischen Strahlengang auf die Netzhaut des Probanden projiziert werden können. Es ist zweckmäßig, wenn gemäß der vorliegenden Erfindung die Stimuli für Augenbewegungen, Fixation, Konvergenz unabhängig von den Stimuli für die Akkommodation erzeugt werden, sodass unterschiedliche AC/A-Stimuli und/oder CA/C-Stimuli generiert werden können. Zweckmäßiger kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine 3D Stimulation des menschlichen Auges vorgenommen werden. Hierzu sind insbesondere unterschiedliche Fixationspunkte generierbar, wodurch die 3D Sehfähigkeit bzw. Tiefensehfähigkeit und zwar bezogen auf das jeweilige Auge getestet werden kann. Hierbei können beliebig unterschiedliche Akkommodations- und/oder Konvergenzreize geschaffen werden.
Es ist vorteilhaft, wenn der Abstand der beiden Augen zueinander, vorzugsweise durch Änderung und Registrierung des Abstands der Strahlengänge zueinander, ermittelt wird. Vorzugsweise wird die Stimulation der Augenbewegungen, Fixation, Akkommodation und/oder Konvergenz automatisch nach einem vorgegebenen Programm durchgeführt.
Dadurch, dass das Testbild mindestens ein, vorzugsweise eine Mehrzahl von Ob- jekten, z.B. geometrische Figuren wie Kreisen oder dergleichen, aufweist, das bzw. die im Randbereich der Makula, d.h. des Bereichs der größten Häufigkeit von Sehzellen abgebildet wird bzw. werden, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Patienten mit einem Makulaleiden (z.B. bei einer Makuladegeneration) vorteilhaft angewendet werden. Patienten mit fehlendem, foveolarem Sehen aber intaktem, parafoveolaren Sehen können die im Randbereich der Makula positionierten Objekte erkennen und die Mitte der Lage der Objekte anfixieren. Der Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hierdurch deutlich erweitert. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es insbesondere auch, dass die Stimuli für Akkomodation und Konvergenz gleichzeitig generiert und/oder vorzugsweise auch unabhängig voneinander variiert werden. Bei einer kombinierten Anwendung der beiden vorher genannten Stimuli können diese zur Simulation eines natürlichen Stimulus durch das erfindungsgemäße Verfahren aufeinander abge- stimmt werden. Beschreibung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Dazu zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung zur Analyse von Konvergenz und Akkommodation der Augen gemäß der Erfindung;
Fig. 2 die Prinzipdarstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3 ein Beispiel für die Erfassung und Visualisierung von„Einschwingvorgängen", die beim Aufdecktest (Einschalten eines Stimulus für die Konvergenz der Augen) auftreten;
Fig. 4 eine beispielhafte Darstellung der Visualisierung des Einstellverhaltens der Augen auf Akkommodations- sowie Konvergenzstimuli;
Fig. 5 das Hystereseverhalten der Augen beim Setzen unterschiedlicher Akkommodations- sowie Konvergenzstimuli;
Fig. 6 Untersuchungsbeispiele mit natürlichem Stimulus,
Fig. 7 Untersuchungsbeispiele mit 3D-Kino-Stimulus,
Fig. 8 eine Darstellung verschiedener Möglichkeiten der Anordnung photographisch zu erfassender Abbildungsbereiche auf der Netzhaut, sowie
Fig. 9 eine stark vereinfachte, schematische Darstellung der Erzeugung eines Testbilds mit beispielsweise vier Objekten, die im Außenbereich der Makula positioniert sind. Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Analyse von Konvergenz und Akkommodation der Augen ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Es umfasst Bilderzeugungsmodule 2a und 2b, Abbildungsmodule 3a und 3b, Ak- kommodationsmesseinrichtungen 4a und 4b und Blickrichtungsmesseinrichtungen (Eye-tracker) 5a und 5b, die jeweils baugleich entweder dem rechten oder dem linken Auge la bzw. lb zugeordnet sind. Ein Steuerungs- und Auswertemodul 6 mit Computer 15 dient der Steuerung der Komponenten sowie der Erfassung und Auswertung der Messwerte.
Die Komponenten sind für jedes Auge so angeordnet, dass durch sie jeweils zwei Strahlengänge realisiert werden. Mittels der Komponenten im Strahlengang 7a bzw. 7b werden Stimuli für die Konvergenz und Akkommodation der Augen generiert. Die Reaktionen des Sehapparates auf die Stimuli werden mittels der Komponenten im Strahlengang 8a bzw. 8b beobachtet, gemessen und erfasst.
Anhand der Prinzipdarstellung in Fig. 2 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sehtestgerätes zur Analyse von Konvergenz und Akkommodation der Augen und für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. In Fig. 2 sind außer einem Computer 15 als Hauptelement des Steuerungs- und Auswertemoduls 6 alle Komponenten für die Stimulation des Sehapparates und zur Erfassung von Messwerten nur für ein Auge wiedergegeben. Zusätzlich zu den dargestellten Komponenten sind die gleichen Komponenten für das zweite Auge vorhanden und in analoger Weise mit dem Steuerungs- und Auswertemodul 6 mit dem Computer 15 gekoppelt.
Vom Computer 15 werden zur Stimulation des Sehapparates auf dem Display 1 1 beliebige Testbilder bzw. Testfiguren erzeugt. Der Computer 15 stellt dem Untersucher verschiedene Standardtestfiguren zur Verfügung, aus denen er die Testfi- gur auswählt, die für die gewünschte Untersuchung geeignet ist. Durch Anzeigen eines Lichtpunktes kann die Fixationsfähigkeit überprüft werden, die Konvergenz durch Anzeigen einer Fixationsmarke getrennt für beide Augen und die Stereopsis durch Anzeigen eines Stereobild-Paares.
Die Testfiguren für das rechte und das linke Auge werden jeweils auf gesonderten Displays 11 in unmittelbarer Nähe zum Auge 1 angezeigt, wobei das erste Auge die Testfigur für das zweite Auge nicht sehen kann und umgekehrt.
Das Display 11 befindet sich in der Bildebene B3, die durch die Linse L3 auf die Bildebene B2 abgebildet wird. Ein Okular 16 zwischen Auge und Display 1 1 sorgt dafür, dass das Displaybild in die Ferne abgebildet wird. Durch das Okular 16 betrachtet, scheinen die Testfiguren auf dem Display 11 dann in sehr weiter Ferne zu sein. Zur Reduktion von Reflexionen sind die Linsen des Okulars 16 mit einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Antireflexionsbeschichtung versehen. Eine Feldlinse 12 sorgt dafür, dass die Apertur der Projektionslinse L3 und die Apertur des Kameraobjektivs 17 optimal auf die Pupille des Auges 1 abgebildet werden.
Zur Stimulation der Akkommodation ist im Strahlengang zusätzlich zum Okular 16 eine Fokussiereinheit 18 angebracht. Als Bestandteil der Fokussiereinheit 18 wird beispielsweise eine Gel-Linse L5 verwendet. Die Einstellung der jeweils benötigten Brechkraft der Linse wird durch die Ansteuereinheit 19 realisiert. Die Linse L5 kann auch zum Ausgleich sphärischer Fehlsichtigkeiten verwendet werden. Bei Astigmatismus ist eine zusätzliche Korrekturlinse erforderlich. Die Fokussiereinheiten 18 erlauben es, für beide Augen unabhängig voneinander die Fokuslage der Testfiguren der Displays 11 zu variieren. So können die von den Displays 11 angezeigten Testfiguren vom Fernpunkt der Akkommodation bis zum Nahpunkt und darüber hinaus bei gleichzeitiger Variation des Konvergenzwinkels verschoben werden. Neben der stereoskopischen Entfernungseinstellung der Augen, die durch den Konvergenzwinkel gegeben ist und durch die getrennt für beide Augen erzeugten Testfiguren herbeigeführt wird (s.o.), lässt sich mittels der Fokussiereinheit 18 zusätzlich ein Stimulus für die Entfernungswahrnehmung auf Basis der Fokuslage der Augen erzeugen. Die beiden Parameter„stereoskopische Entfernung" und „Fokusentfernung" sind unabhängig voneinander einstellbar und stimulieren die entsprechenden Reaktionen Konvergenz und Akkommodation.
Die Messung der Fixation erfolgt für beide Augen separat mittels einer Blickrich- tungsmesseinrichtung 5. Die Blickrichtungsmesseinrichtung 5 ermittelt die Blickrichtung eines Auges z.B. durch Bestimmung des Hornhaut-Lichtreflexes und/oder des Netzhautbildes. Anhand der Messung der Blickrichtungen beider Augen wird durch den Computer 15 der Konvergenzwinkel berechnet. Aus dem Konvergenzwinkel lässt sich weiterhin die stereoskopische Entfernung ermitteln, auf welche der Proband seine Augen eingestellt hat. Somit kann überprüft werden, ob der Proband physiologisch und neurologisch korrekt auf den Stimulus reagiert. Abweichungen des Verhältnisses zwischen Akkommodation und Konvergenz können zeitaufgelöst ermittelt und einer Auswertung zugänglich gemacht werden. Sofern im Bedarfsfall die Akkommodation sowie der Fixationsfähigkeit von nur einem Auge getestet werden soll, es also auf die Ermittlung der Blickrichtung des zweiten Auges zur Konvergenzbestimmung nicht ankommt, muss die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht binokular ausgebildet sein. Eine solche Vorrichtung hätte somit lediglich einen der jeweiligen in Fig. 1 dargestellten Strahlengänge z.B. 7a sowie. 8a, nicht jedoch 7b sowie 8b.
Einschwingvorgänge des Konvergenzwinkels und der Akkommodation können zeitaufgelöst aufgezeichnet und, falls erforderlich, auch an Ausgabegeräte wie z. B. einem Bildschirm oder dgl. ausgegeben werden. Beispielsweise zeigt Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Stimuli Ds und 1/ds für Akkommodation bzw. Konvergenz. Außerdem ist der zeitliche Verlauf der gemessenen Akkommodation DR bzw. 1/CIR , d.h. die Reaktion auf die Stimuli, aufgetragen. Man erkennt eine zeitliche Verzögerung AtA bzw. AtK zwischen Stimulus und Reaktion. Als vertikale Achse ist zur besseren Ablesbarkeit der reziproke Wert in der Einheit Meter aufgetragen. Dieser Wert entspricht der simulierten Entfernung in welche die Testfi- gur projiziert wird bzw. der Entfernung auf welche der Proband seine Augen einstellt. Ebenso kann in einer in den Figuren nicht dargestellten„Live"-Darstellung z. B. der zeitliche Verlauf der Blickwinkeländerung an einem Computerdisplay dargestellt werden. Für die Funktionsweise des Gesamtverfahrens muss die Methode, nach welcher die Blickrichtungsmesseinrichtung 5 funktioniert, keine spezielle sein. Vorteilhaft ist jedoch eine Realisierung der Blickrichtungsmesseinrichtung 5 durch je eine ophthalmoskopisch arbeitende Messeinrichtung für beide Augen, welche z.B. mit Infrarotlicht (IR) den Fundus der Augen aufnimmt. Analog zu einer Änderung der Blickrichtung (=Rotation des Auges) verschiebt sich der Inhalt des Fundusbildes. Aus der Position bestimmter Netzhautstrukturen (insbesondere der Sehgrube) lässt sich somit auf die Blickrichtung des Probanden schließen. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist die Möglichkeit einer absoluten Bestimmung der Blickrichtung. Blickrichtungsmesseinrichtungen, welche z.B. Reflexionen an der Cornea auswerten, können gut relative Bewegungen feststellen, sie sind jedoch ungenau hinsichtlich der absoluten Blickrichtung. In dem Fall wäre eine Kalibrierung erforderlich. Durch das ophthalmoskopische Verfahren hingegen lässt sich direkt die Makula verfolgen, wodurch auch ein evtl. vorhandener Mikrostrabismus erkannt werden kann.
Zur Messeinrichtung eines Auges 1 gehört eine Digital- Kamera 13 einschließlich Objektiv 17, das Okular 16 in Verbindung mit der Feldlinse L4, der Spiegel 20 und eine Infrarot-Beleuchtung für den Augenhintergrund. Die Beleuchtung um- fasst zwei Strahlengänge, welche über den Strahlteiler 21 vereinigt und zum Spie- gel 20 gelenkt werden. Einer dieser Strahlengänge wird durch ein Beleuchtungsmodul 14, z. B. eine IR- LED erzeugt. Die konvexen Linsen LI und L2 bilden die IR-LED auf die Aperturebene A3 ab. Die Linse L2 bildet in Verbindung mit der Linse L5 und der Linse L4 außerdem die Bildebene B4a auf die Bildebene B2 ab. Eine Maske 10, welche zur Erzeugung eines Testmusters 23 (vgl. Fig. 8a sowie 8b) auf dem Fundus (Netzhaut 25) dient, schneidet die Bildebene B4a. Der Schnittwinkel zwischen B4a und 10 ist so eingestellt, dass beide Ebenen nur leicht von der Parallelität abweichen. Durch die leichte Schräglage der Maske 10 bezüglich der Bildebene A4a wird erreicht, dass die Maske auf dem Fundus mit örtlich variabler Fokuslage abgebildet wird. Dies registriert der Computer 15 des Steuerungs- und Auswertemoduls 6 über die Kamera 13 und kann aus den Bildinformationen in Verbindung mit der aktuellen Einstellung der Linse L5 die Akkommodation und Refraktion berechnen. Der andere Beleuchtungsstrahlengang wird durch das Beleuchtungsmodul 9, ebenfalls z.B. ein IR-LED, erzeugt. Im Gegensatz zum Strahlengang für die Bestimmung von Akkommodation wird keine Maske auf den Fundus projiziert sondern eine homogen leuchtende Fläche. Statt der zwei Linsen LI und L2 wird nur eine Linse L6 verwendet. Mit dieser Beleuchtung wird der gesamte Fundus inner- halb des Beobachtungsbereiches ausgeleuchtet, sodass die Netzhautstrukturen zur Feststellung der Fixationsrichtung verfolgt werden können.
Zur quasi- simultanen Messung der Akkommodation und Fixationsrichtung kann der Computer 15 die LED-Treiber 22 so ansteuern, dass pro aufgenommenem Bild der Kamera 13 abwechselnd das Beleuchtungsmodul 14 bzw. das Beleuchtungsmodul 9 eingeschaltet ist. Dadurch können in schneller Folge abwechselnd Akkommodation und Fixation bestimmt werden.
Alternativ können beide Beleuchtungsmodule 14 und 9 auch dauerhaft einge- schaltet sein, wobei die Maske 10 in einer Netzhautregion abgebildet wird, die zur Verfolgung von Netzhautstrukturen zur Fixationsrichtungsbestimmung nicht nötig ist. In diesem Fall werden Akkommodation und Konvergenz tatsächlich simultan gemessen.
Der Spiegel 20 dient der Trennung der Strahlengänge in einen Beleuchtungsstrah- lengang und einen Beobachtungsstrahlengang.
Die Akkommodation wird mit der gleichen Technologie bestimmt, welche auch für die Refraktometrie verwendet werden kann. Die Akkommodation zeigt sich beim normalsichtigen Auge dann in Form einer scheinbaren Kurzsichtigkeit, da ein Autorefraktometer ein deakkommodiertes Auge voraussetzt. Es handelt sich hierbei um ein Standardmessverfahren, das für jedes Auge separat angewendet wird. Die Akkommodation kann für jedes Auge separat ermittelt werden. Außerdem lässt sich eine ggf. vorhandene Fehlsichtigkeit bestimmen. Diese Fehlsichtigkeit wird vom Computer 15 berücksichtigt und über die Stimulus-Einheit aus- geglichen. Das ist jedoch nur für sphärische Fehlsichtigkeiten möglich. Bei Astigmatismus wird die Fehlsichtigkeit durch Korrekturgläser ausgeglichen. Ggf. kann auch eine entsprechende automatische Korrektureinheit eingesetzt werden.
Sowohl zur Messung der Fixation/Konvergenz als auch der Akkommodation wer- den ophthalmoskopische Messverfahren eingesetzt, die teilweise dieselben Bauelemente verwenden.
Die Vereinigung der Strahlengänge zur Erzeugung der Stimuli mittels Testfiguren und zur Messung der Reaktion der Augen auf die Stimuli mittels der ophthal- moskopischen Messverfahren erfolgt vermöge der unterschiedlichen Wellenlängen in beiden Strahlengänge durch einen dichroitischen Spiegel 26.
Der Computer 15 ist mit (in der Fig. 2 nicht dargestellten) Ausgabegeräten zur Speicherung, Visualisierung und/oder Dokumentation der Messergebnisse ausge- rüstet oder verbindbar. Vom Computer aus erfolgt in Verbindung mit geeigneter Ansteuerelektronik die Erzeugung der Stimuli. Hierbei ist z. B. auch eine manuel- le Auswahl und Steuerung der Stimuli direkt durch den Untersucher möglich. Alternativ können dem Computer 15 auch feste Messprozeduren einprogrammiert werden, sodass Untersuchungen automatisiert durchgeführt werden können. Bei einer manuellen Untersuchung interpretiert der Untersucher die Reaktionen des Probanden und variiert ggf. entsprechend dem Untersuchungsziel die Stimuli, um weitere Erkenntnisse zu gewinnen.
Bei einer automatischen Untersuchung kann eine Variation der Stimuli automa- tisch statt finden. Hierbei kann der Verlauf der Stimulation auch in Abhängigkeit der Reaktionen des Probanden berechnet werden.
Die Messergebnisse der automatischen Stimulus-Präsentation werden aufgezeichnet und geeignet automatisch ausgewertet. Die Ergebnisse der Reaktionsmessun- gen werden entweder in Echtzeit (Live-Übertragung) visualisiert, für den Untersucher graphisch dargestellt oder automatisch für eine spätere Auswertung aufgezeichnet. Mittels geeigneter Algorithmen werden aus den Fundusbildern die Blickrichtungen und Fixationspunkte bestimmt. Durch Auswertung der auf dem Fundus abgebildeten Maske wird die Akkommodation ermittelt.
Die Software für das Instrument kann je nach Anwendungsfall ausgewählt werden, wodurch die gleiche Hardware für viele verschiedene Anwendungsfälle eingesetzt werden kann. Neben der allgemeinen Steuerung des Systems können z. B. auch durch Algorithmen, die beim gesunden Auge erwarteten Reaktionen voraus- berechnet und den tatsächlichen Reaktionen gegenübergestellt werden. Aus den ermittelten Werten für die akkommodative Konvergenz und die Akkommodation werden insbesondere der AC/A-Quotient und/oder der CA/C-Quotient (Konvergenz- Akkommodation) ermittelt. Schließlich kann z.B. die Differenz von Soll- und Ist-Werten und vieles mehr visualisiert werden. Der Abstand der beiden Au- gen zueinander wird jeweils vorher gemessen und am Gerät eingestellt. Ein Beispiel für die Gegenüberstellung von Soll- und Istwerten von Akkommodation sowie Konvergenz unter Einbeziehung des zeitlichen Verlaufs (Dynamik) zeigt Fig. 4. In einem Zeitbereich von ti bis t2 werden fortlaufend Stimuli (gestrichelte Linie) für Akkommodation- und Konvergenz erzeugt. Hierbei können, wie in Fig. 4 dargestellt, die Stimuli für Akkommodation und Konvergenz im Sinne eines konstanten AC/A- Wertes korrespondieren. Dies muss aber nicht sein. Gleichzeitig werden die Reaktionen der Augen für Konvergenz und Akkommodation erfasst und in der Grafik wiedergegeben (durchgezogene Linie). Bei der Darstellung gemäß Fig. 4 ist der Akkommodationswert für nur ein Auge dargestellt, was bei solchen Probanden sinnvoll ist, bei denen davon auszugehen ist, dass sich linkes und rechtes Auge ähnlich verhalten. Die Darstellung nach Fig. 4 zeigt, wie sich das menschliche Auge bei einem besonders vorgegebenen Stimulus-Relief, wie z.B. der Akkommodation oder der Konvergenz, verhält. Die in der Fig. 4 dargestellten Graphen ermöglichen ein zeitlich hoch aufgelöstes Aufzeigen des Einstellverhaltens der Augen auf unterschiedliche Entfernungen, d.h. das Aufzeigen des dynamischen Verhaltens der Akkommodation und der Konvergenz. Ferner kann zusätzlich auch die Reaktionsverzögerung für Akkommodation ΔΪΑ sowie für die Konvergenz Δίκ bestimmt werden. Auch kann das Einschwingver- halten der neurologischen Regelkreise (z.B. die Naheinstellungstrias) in der Graphik in Form der wellenartigen Überschwinger gut erkannt werden.
Die Fig. 5 zeigt das Hystereseverhalten der Augen beim Setzen eines Stimulus für die Akkommodation Ds2 sowie für die Konvergenz l/ds und nachträglicher Rück- führung des jeweiligen Stimulus auf den Ausgangszustand. Die Stimuli für Akkommodation bzw. Konvergenz werden über einen Zeitraum Ats variiert. Wie in den Fig. 5a sowie 5c dargestellt, ist der Zusammenhang idealerweise linear. Je nach gewünschtem AC/A-Wert ergeben sich unterschiedliche Steigungen und damit auch die unterschiedlichen Grenzen für DSi sowie DS2 bzw. 1/dsi und l/ds2, wobei es sich bei dem Wert D um die Akkommodationsbrechkraft (Einheit dpt oder Dioptrie) und bei 1/D um den Akkommodationsabstand handelt. 1/d korres- pondiert mit D und 1/D mit d. In der Fig. 4 sind die Achsen der Graphen so gewählt, dass D und 1/d auf der jeweiligen Achse linear aufgetragen sind.
Wie in Fig. 5a sowie 5c dargestellt, ist der Zusammenhang bei der Variation der Akkommodation sowie der Konvergenz über ein Zeitintervall Dts linear. Je nach gewünschtem AC/A-Wert ergeben sich unterschiedliche Steigungen und damit auch unterschiedliche Grenzen für DSi sowie DS2 bzw. 1/dsi und 1/d s2. Sofern nur ein Vorgang untersucht werden sollte, so z.B. die Akkommodation, kann der Wert der Konvergenz auch konstant gehalten werden (oder umgekehrt), um nur einen der Vorgänge separat zu untersuchen.
Die Fig. 5b sowie 5d zeigen die Reaktionen des menschlichen Auges auf die Stimuli und werden vorzugsweise auch dem Untersucher angezeigt. Hierbei entsteht im Zeitintervall Ats der aufsteigende Ast der Kurve in den Fig. 5b sowie 5d. Da- nach werden die Stimuli im Zeitintervall Atp wieder auf den Anfangswert zurückgefahren, wie dies in Fig. 5a sowie 5c dargestellt ist. Hierbei ergeben sich die in den Fig. 5b sowie 5d dargestellten absteigenden Linienverläufe. Die aufsteigenden und absteigenden Linien können unterschiedlich sein und schließen eine Fläche ein, die ein Hystereseverhalten widerspiegelt. Je größer die Fläche ist, desto ausgeprägter ist das Hystereseverhalten.
Falls gewünscht, kann die Messung auch wiederholt werden, wie dies in den Fig. 5 a sowie 5 c angedeutet ist. Das Hystereseverhalten ist aufgrund der Reaktionsverzögerungen AtA bzw. AtK zu erwarten. Werden beispielsweise die Intervalle Ats und AtF verkleinert, steigt der Einfluss der Reaktionsverzögerungen und die Hysterese wird ausgeprägter. So lässt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren ergänzend zu den Graphen gemäß Fig. 4 auch mit den Hysteresekurven das Zeitverhalten der Akkommodation und Konvergenz illustrativ aufzeigen. Eine weitere wichtige Aussage der Fig. 5 ist die Gegenüberstellung der Stimuli zu den dazugehörigen Reaktionen. Möchte man beispielsweise das statische Verhalten der Akkommodation bzw. der Konvergenz aufzeigen, müssten die Intervalle Ats und AtF sehr groß im Vergleich zu AtA bzw. AtK gewählt werden. In diesem Fall würde sich der ansteigende Verlauf sowie der abfallende Verlauf überlagern und die Hysteresefläche verschwinden. Wenn nur das statische Verhalten gemessen werden soll, ist somit die Messung über Ats ausreichend.
Das Steuerungs- und Auswertemodul ermöglicht es, z. B. Diagramme oder Tabel- len zu erzeugen, welche Zusammenhänge zwischen folgenden Parametern bzw. Messgrößen vorzugsweise paarweise wie folgt aufzeigen können:
- Fixationspunktkoordinate, horizontal, Stimulus, linkes Auge und/oder
- Fixationspunktkoordinate, vertikal, Stimulus, linkes Auge und/oder - Fixationspunktkoordinate, horizontal, Messgröße linkes Auge und/oder
- Fixationspunktkoordinate, vertikal, Messgröße, linkes Auge und/oder
- Fixationspunktkoordinate, horizontal, Stimulus, rechtes Auge und/oder
- Fixationspunktkoordinate, vertikal, Stimulus, rechtes Auge und/oder
- Fixationspunktkoordinate, horizontal, Messgröße rechtes Auge und/oder - Fixationspunktkoordinate, vertikal, Messgröße, rechtes Auge und/oder
- Akkommodation, Stimulus, linkes Auge und/oder
- Akkommodation, Messgröße, linkes Auge und/oder
- Akkommodation, Stimulus, rechtes Auge und/oder
- Akkommodation, Messgröße, rechtes Auge und/oder
- Zeit und/oder
Physiologische Parameter eines oder einer Probandengruppe (z.B. Alter, Fehlsichtigkeit,...)
Zusätzlich zu den oben genannten Parametern bzw. Messgrößen oder alternativ dazu können auch Größen z. B in den Diagrammen dargestellt werden, welche sich durch eine mathematische Berechnung aus den Messgrößen ergeben, wie insbesondere
Konvergenzwinkel, Stimulus und/oder
Konvergenzwinkel, Messgröße und/oder
- Vertikaler Schielwinkel und/oder
Horizontaler Schielwinkel und/oder
Häufigkeit einer Größe (zur Histogramm-Erstellung).
Beispielsweise können die oben genannten Größen durch Projektionsverfahren in einem Diagramm dargestellt werden (z.B. insbesondere in Form eines sog. SD- Diagramms). Beispielsweise können eine oder mehrere Größen und/oder Messwerte durch einen Intensitätswert oder Farbwert visualisiert werden, um dadurch ein Intensitätsdiagramm bzw. Farbwertdiagramm oder eine Kombination aus beiden zu erhalten.
In der Fig. 6 wird beispielhaft gezeigt, wie ein natürlicher Stimulus mittels eines Testbilds (Bleistift) für die Akkommodation des linken Auges, die Akkommodation des rechten Auges sowie die Konvergenz bei einem Probanden gesetzt werden kann. Die Anzeigemarke S steht für den Stimulus, die Anzeigemarke R für die Reaktion des Probanden. Das Kreuz stellt die Anzeigemarke des Fixati- onspunktes dar, d.h. des Punktes der mittels der Blickrichtungsmesseinrichtung gemessenen Blickrichtung des Probanden bei gesetztem Stimulus.
Fig. 6a zeigt das Ergebnis nach dem Setzen des Stimulus bei einem gesunden Probanden. Bei einem gesunden Probanden stimmen die Reaktionen der Augen mit den gesetzten Stimuli überein.
Bei der Darstellung nach Fig. 6b wird bei einem Probanden eine Exotropie am rechten Auge festgestellt. Die gemessene Blickrichtung des rechten Auges stimmt nicht mit der Spitze der Testfigur (Bleistiftspitze) überein. Bei der Untersuchung des Probanden der Fig. 6c wird eine Altersfehlsichtigkeit (presbyoper Proband) festgestellt und zwar eine Fehlsichtigkeit, sowohl auf dem rechten als auch auf dem linken Auge. Die Konvergenz d. h. die Augenstellung ist bei diesem Probanden jedoch in Ordnung.
Die Figuren 7a - 7c zeigen einen Stimulus, mit welchem die 3D-Sehfähigkeit eines Probanden getestet werden kann, d.h. es wird getestet, ob ein Proband in der Lage ist ein virtuelles dreidimensionales Bild bzw. Objekt, wie es im "3D-Kino" oder beim "3D-Fernsehen" generiert wird, korrekt zu verarbeiten. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Variation des AC/A-Quotienten möglich. Bei der Darstellung nach Fig. 7a wird die Konvergenz im Vergleich zur Akkommodation verändert, indem der Stimulus der Konvergenz auf eine geringere Entfernung als der Stimulus der Akkommodation des jeweiligen Auges eingestellt wird. Die Reaktion des Probanden in Bezug auf Akkommodation sowie Konvergenz entspricht dem jeweils vorgegebenen Stimulus. Der Proband hat in Bezug auf die 3D-Sehfähigkeit keine Probleme.
Bei der Darstellung nach Fig. 7b wird demgegenüber eine Abweichung der Reak- tion des Stimulus der Konvergenz festgestellt, d.h. die gemessenen Blickrichtungen auf beiden Augen weichen von der tatsächlichen Position (Spitze des Bleistifts) ab. Der Proband sieht ein Doppelbild.
Bei der Darstellung nach Fig. 7c wiederum wird auf beiden Augen eine unpassen- de Akkommodation festgestellt. Der Proband sieht das Testbild lediglich unscharf, wobei aber die Augenstellung, d.h. Fixationsrichtung (Konvergenz) mit dem Stimulus übereinstimmen.
Bei dem in Fig. 7b oder 7c beispielhaft aufgezeigten Krankheitsbild (asthenopi- sehe Beschwerden) kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu verwendet werden, beim 3D-Sehen eines 3D-Films oder eines 3D-Bildes die Ermittlung desjeni- gen Sehabstands bzw. Sehabstandsbereich vorzunehmen, bei dem die Akkommodation und die Konvergenz zumindest im Wesentlichen im Gleichklang stehen und somit keine asthenopische Beschwerden auftauchen. Das Verfahren kann somit einem sehr großen praktischen Nutzen zugeführt werden.
Die Darstellungen gemäß den Fig. 8a sowie 8b zeigen Möglichkeiten der Anordnung eines Flächenabschnitts 24 zur Messung der Blickrichtung (Fixation) sowie eines auf die Netzhaut projizierten Testmusters 23 zur Messung der Akkommodation innerhalb eines Bereichs der Netzhaut 25 des menschlichen Auges.
Der Flächenabschnitt 24 beinhaltet bestimmte Charakteristika der Netzhaut 25, wie z.B. einzelne durch den Flächenabschnitt hindurch verlaufende Blutgefäße 27. Durch fototechnische Erfassung der Verschiebung dieser Charakteristika innerhalb des Flächenabschnitts 24 bedingt der Blickrichtung kann fototechnisch die Blickrichtung ermittelt werden. Der Flächenabschnitt 24 dient somit dazu, mittels einer digitalen Kamera erfasst und bildanalytisch über einen zeitlichen Verlauf ausgewertet zu werden.
Das auf die Netzhaut 25 projizierte Muster 23 liegt bei der Ausgestaltung nach Fig. 8a innerhalb des Flächenabschnitts 24, sodass mit einer einzigen digitalen Kamera bei entsprechender Umschaltung des Beleuchtungsmoduls 9 bzw. 14 (vgl. Fig. 2) eine einzige digitale Kamera zur Auswertung eines Auges verwendet werden kann. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 8b liegt das Testmuster 23 sowie der Flächenabschnitt 24 nebeneinander. Hierbei kann die Auswertung der Akkommodation sowie Blickrichtung unter Verwendung zweier digitaler Kameras gleichzeitig erfolgen. Die Fig. 9 zeigt eine Teilfläche der Netzhaut 25, in der sich die Makula 28 d.h. derjenige Bereich der Netzhaut 25 befindet, in dem die Anzahl der Sehzellen am häufigsten ist. Der Pfeil in Fig. 9 kennzeichnet das Zentrum der Makula 28. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann zweckmäßigerweise ein Testbild 29 erzeugt werden, bei dem mehrere Objekte 30, z.B. vier Punkte als Ecken eines Quadrats, im Randbereich der Makula 28 positioniert werden. Ein Patient, der gegebenen- falls bei einem vorherigen Test ein im Zentrum der Makula 28 befindliches Objekt nicht scharf sehen konnte, kann mit dem Testbild 29 hinsichtlich seiner Sehfähigkeit im Randbereich der Makula 28 getestet werden. Ein Patient mit fehlendem foveolaren Sehen, d.h. mit einer Degeneration des Zentrums der Makula 28, aber intaktem parafoveolaren Sehen, d.h. mit noch keiner Degeneration im Rand- bereich der Makula 28, kann die vier Punkte erkennen und die Mitte des Quadrats anfixieren.
BEZUG SZEI C HE NLI S TE
1 Auge
2 Bilderzeugungsmodule
3 Abbildungsmodul
4 AJckommodationsmesseinrichtung
5 Blickrichtungsmesseinrichtung
6 Steuerungs- und Auswertemodul
7 Strahlengang
8 Strahlengang
9 Beleuchtungsmodul
10 Maske
1 1 Display
12 optisches Bauteil
13 Digitale Kamera
14 Beleuchtungsmodul
15 Computer
16 Okular
17 Kameraobj ektiv
18 Fokussiereinheit
19 Ansteuereinheit
20 Spiegel
21 Strahlteiler
22 LED-Treiber
23 Testmuster
24 Flächenabschnitt auf Netzhaut
25 Netzhaut
26 dichroitischer Spiegel
27 Blutgefäß
28 Makula
29 Testbild
30 Objekt

Claims

PATE TA SPRÜC HE
Vorrichtung zur Überprüfung der menschlichen Sehfähigkeit umfassend
ein Bilderzeugungsmodul (z. B. 2a) zur Erzeugung beliebiger Testbilder,
ein Abbildungsmodul (z. B.3a), welches dazu dient, das von dem Bilderzeugungsmodul (z. B. 2a) bereitgestellte Testbild als Stimulus auf der Netzhaut des Auges abzubilden, wobei das Abbildungsmodul (z. B. 3a) mindestens ein optisches Bauelement mit variabler Brennweite enthält, sodass das Testbild des Bilderzeugungsmoduls (z. B. 2a) für das Auge aus virtuell nachgebildeten und variablen Entfernungen wahrnehmbar ist,
eine Akkommodationsmesseinrichtung (z. B. 4a) zur Messung der Akkommodation des Auges,
eine Blickrichtungsmesseinrichtung (z. B. 5a) zur Messung der Blickrichtung des Auges,
ein Steuerungs- und Auswertemodul (6), welches die von den einzelnen Modulen stammenden Informationen und/oder Messwerte erfasst und/oder weiterverarbeitet und/oder den Betriebsablauf steuert,
dadurch gekennzeichnet, dass mittels des jeweiligen Testbilds eine Stimulation der Akkommodation des Auges durchführbar ist, und/oder
mittels des jeweiligen Testbilds eine Stimulation der Blickrichtung durchführbar ist,
die Messung der Akkommodation des Auges sowie die Messung der Blickrichtung des Auges gleichzeitig oder alternierend durchführbar ist und die Messwerte der Akkommodation des Auges sowie der Blickrichtung des Auges dem gemeinsames Steuerungs- und Auswertemodul (6) zuführbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass
für jedes Auge (la, lb) getrennt mittels eines zugehörigen Bilderzeugungsmoduls (2a, 2b) ein Testbild erzeugbar ist, mittels eines zugehörigen Abbildungsmoduls (3 a, 3b) eine Abbildung des Testbilds auf der Netzhaut des betreffenden Auges durchführbar ist, mittels einer zugehörigen Ak- kommodationsmesseinrichtung (4a, 4b) die Akkommodation des betreffenden Auges messbar ist und/oder mittels einer zugehörigen Blickrichtungsmesseinrichtung (5 a, 5b) die Blickrichtung des betreffenden Auges messbar ist,
das Steuerungs- und Auswertemodul (6) die von den einzelnen Modulen stammenden Informationen und/oder Messwerte erfasst und/oder weiterverarbeitet und/oder den Betriebsablauf steuert,
mittels des jeweiligen Testbilds eine Stimulation der Akkommodation des jeweiligen Auges durchführbar ist, und/oder
mittels des jeweiligen Testbilds eine Stimulation der Konvergenz der Augen durchführbar ist,
die Messung der Akkommodation des jeweiligen Auges sowie die Messung der Blickrichtung des jeweiligen Auges gleichzeitig oder alternierend durchführbar ist und
die Messwerte der Akkommodation des jeweiligen Auges sowie der Blickrichtung des jeweiligen Auges dem gemeinsamen Steuerungs- und Auswertemodul (6) zuführbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass je ein
Bilderzeugungsmodul (2a bzw. 2b), je ein Abbildungsmodul (3a bzw. 3b), je eine Akkommodationsmesseinrichtung (4a bzw. 4b) und/oder je eine Blickrichtungsmesseinrichtung (5 a bzw. 5b) so angeordnet sind, dass mit ihnen ein erster Strahlengang (7a, 8a) für das erste Auge (la) und ein zweiter Strahlengang (7b, 8b) für das zweite Auge (lb) festgelegt sind.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine fortlaufende Reihe von Messwerten erzeugbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Messung der Akkommodation und/oder der Blickrichtung eine Kamera, vorzugsweise eine digitale Kamera (13), vorzugsweise je eine Kamera für das erste und das zweite Auge (la, lb), vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kamera gemeinsam für die Messung der Akkommodation und der Blickrichtung eines Auges vorgesehen ist und die Messwerte fortlaufend alternierend erzeugt werden.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Akkommodationsmesseinrichtung (4a bzw. 4b) ein erstes Beleuchtungsmodul (14) und für die Blickrichtungsmesseinrichtung (5 a bzw. 5b) ein zweites Beleuchtungsmodul (9) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im
Beleuchtungsstrahlengang der Akkommodationsmesseinrichtung (4a bzw. 4b) eine Maske (10) zur Abbildung eines Testmusters auf dem Augenhintergrund vorgesehen ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderzeugungsmodul (2a, 2b) ein Display (11) zur Erzeugung des Testbilds umfasst, welches vom Steuerungsund Auswertemodul (6) ansteuerbar ist und das Testbild vom Display (11) in den Strahlengang (7a, 8a bzw. 7b, 8b) projizierbar ist. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in dem gemeinsamen Strahlengang (7a, 8 bzw. 7b, 8b) ein optisches Bauteil (12) zur Aperturanpassung vorgehen ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das in dem gemeinsamen Strahlengang (7a 8a bzw. 7b, 8b) ein dichroitischer Spiegel (26) vorgehen ist.
Verfahren zur Uberprüfung der menschlichen Sehfähigkeit umfassend folgende Verfahrensschritte:
Erzeugung eines isolierten Testbilds,
Abbilden des Testbilds auf der Netzhaut des ersten Auges,
Stimulation der Akkommodation durch Veränderung der Fokuslage des Testbilds innerhalb eines Bereichs vom Fernpunkt der Akkommodation bis zum Nahpunkt der Akkommodation sowie gegebenenfalls darüber hinaus
Messung der Akkommodation des Auges,
Messung der Blickrichtung (Fixation) des Auges,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Messung der Akkommodation des Auges sowie die Messung der Blickrichtung des Auges gleichzeitig oder fortlaufend alternierend durchgeführt wird und
die Messwerte der Akkommodation sowie der Blickrichtung des Auges einem Steuerungs- und Auswertemodul (6) zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: getrennte Erzeugung eines isolierten ersten Testbilds sowie isolierten zweiten Testbilds für das erste Auge bzw. das zweite Auge,
Abbilden des ersten Testbilds auf der Netzhaut des ersten Auges sowie des zweiten Testbilds auf der Netzhaut des zweiten Auges,
für beide Augen getrennte Stimulation der Akkommodation durch Veränderung der Fokuslage des Testbilds innerhalb eines Bereichs vom Fernpunkt der Akkommodation bis zum Nahpunkt der Akkommodation sowie gegebenenfalls darüber hinaus vorzugsweise bei gleichzeitiger Variation des Konvergenzwinkels,
Messung der Akkommodation des ersten Auges sowie separate Messung der Akkommodation des zweiten Auges,
Messung der Blickrichtung (Fixation) des ersten Auges sowie separate Messung der Blickrichtung (Fixation) des zweiten Auges,
Berechnung des Konvergenzwinkels anhand der Messwerte der Blickrichtung beider Augen, wobei
die Messung der Akkommodation des jeweiligen Auges sowie die Messung der Blickrichtung des jeweiligen Auges gleichzeitig oder fortlaufend alternierend durchgeführt wird und
die Messwerte der Akkommodation des jeweiligen Auges sowie der Blickrichtung des jeweiligen Auges dem Steuerungs- und Auswertemodul (6) zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass fortlaufende Messwert-Reihen erzeugt werden, die Stimuli für Augenbewegungen, Fixation, Konvergenz unabhängig von den Stimuli für die Akkommodation erzeugt werden, so dass unterschiedliche AC/A-Stimuli und/oder CA/C-Stimuli generiert werden können. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, eine Stimulation des räumlichen Sehens vorgenommen wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulation der Augenbewegungen, Fixation, Akkommodation und/oder Konvergenz automatisch nach einem vorgegebenen Programm durchgeführt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Akkommodation ein Testmuster auf der Netzhaut des jeweiligen Auges abgebildet wird,
das Bild des Testmusters mittels einer Kamera, vorzugsweise einer digitalen Kamera, erfasst und bildanalytisch ausgewertet wird, und
die aktuelle Akkommodation des jeweiligen Auges unter Berücksichtigung der Einstellung der optischen Bauelemente mit variabler Lage bezüglich der Brennebene der Abbildungsmodule (3 a bzw. 3b) ermittelt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Blickrichtung (Fixation) ein Flächenabschnitt (24) auf der Netzhaut (25) des jeweiligen Auges ausgewählt wird und
der Flächenabschnitt (24) mittels einer Kamera erfasst und bildanalytisch ausgewertet wird.
19. Verfahren nach den Ansprüchen 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Testmuster (23) sowie der Flächenabschnitt (24) nebeneinander auf der Netzhaut (25) des jeweiligen Auges abgebildet werden. Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der AC/A-Quotient und/oder CA/C-Quotient aus den aktuell gemessenen Werten der akkommodativen Konvergenz und der Akkommodation ermittelt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Ein- und Ausschalten der Stimuli für Akkommodation und/oder Konvergenz so gesteuert werden, dass vorzugsweise zeitaufgelöst die Änderungen der Akkommodation und/oder der Blickrichtungen der Augen erfasst werden, die bei plötzlichem Auftreten oder Wegfall eines oder mehrerer Stimuli oder aller Stimuli auftreten.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass für den Untersucher die Antworten des Sehapparates auf die Stimuli auf einem Display, vorzugsweise zur„Live"- Beobachtung, angezeigt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Stimuli und die Reaktionen der Augen auf die Stimuli in grafischen Darstellungen gegenüberstellt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Vielzahl von Messgrößen und/oder berechneten Werten eine Kennzahl berechnet wird, und diese vorzugsweise in eine geeignete Bewertungsskala einordnet wird.
25. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionen der Augen auf die Stimuli als zeitliche Verläufe dargestellt werden. Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der beiden Augen zueinander, vorzugsweise durch Änderung und Registrierung des Abstands der Strahlengänge zueinander, ermittelt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Testbild mindestens ein, vorzugsweise eine Mehrzahl von Objekten (30) aufweist, das bzw. die im Randbereich der Makula (28) positioniert wird bzw. werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren dazu verwendet wird, den Sehabstand oder Sehabstandbereich festzustellen, bei dem beim 3D-Sehen im Rahmen eines 3D- Fernseh- oder Kinoprogramms die Akkommodation und Konvergenz zumindest am ehesten im Gleichgang stehen.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimuli für Akkomodation und für die Blickrichtung gleichzeitig generiert werden.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die
Stimuli für Akkomodation und Konvergenz unabhängig voneinander varie- ierbar sind.
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