DE3204876A1

DE3204876A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der refraktion

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Publication number: DE3204876A1
Application number: DE19823204876
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr.rer.nat. 8000 München Krueger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-02-12
Filing date: 1982-02-12
Publication date: 1983-09-01
Also published as: US4637700A; DE3204876C2; JPS59500163A; JPH0350530B2; US4730917A; EP0101474A1; WO1983002716A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Refraktion

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Bestimmung der Refraktion insbesondere des zeitlichen Verlaufes der Entfernungseinstellung des menschlichen Auges, kurz des Refraktionszustandes, bei dem ein im Objektraum befindliches Objekt über ein Optometerlinsensystem, kurz eine Optometerlinse, auf die Netzhaut des Auges abgebildet wird und bei dem das Netzhautbild dieses Objektes seinerseits über die Optometerlinse in den Objektraum zurück in eine zur Netzhaut konjugierte vom Refraktionszustand des Auges und der Brechkraft der Optometerlinse bestimmte Bildebene zurückabgebildet wird, deren Abstand'von der Optometerlinse ein Maß für den Refraktionszustand ist, wobei zur Feststellung des Abstandes das vom Netzhautbild kommende Strahlen- ' bündel in unterschiedlicher Entfernung von der Bildebene analysiert wird.

Bei bekannten automatischen Refraktionsverfahren (vergl. Fig. 1) wird eine zur Netzhaut des untersuchten Auges konjugierte Bildebene aufgesucht. Bei bekannten Verfahren (DE-AS 2937891, 31Ί0576, 3102450) wird hierzu ein Objekt, das als Gitter, als Punkt oder als Schlitz ausgebildet sein kann, mit einem Optometerlinsensystem auf die Netzhaut abgebildet. Das in den Objektraum über die Optometerlinse und einen Strahlteilerspiegel zurückgeworfene Bild dieses Netzhautbildes wird dort mit einem weiteren Meßobjekt analysiert. Hierzu wird mit einem photoempfindlichen Element der von diesem Meßobjekt durchgelassene Lichtstrom gemessen. Hierzu müssen sich beide Objekte in Form und Dimension entsprechen. Zum Auffinden der konjugierten Bildebene werden die beiden Objekte zusammen mit dem Strahlteiler entlang der optischen Achse verschoben oder auch die Brechkraft des

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Optometerlinsensystems verändert. Dabei wird ein Maximum oder je nach Ausführung ein Minimum des vom Photoelement gelieferten Lichtstroms hinter dem Meßobjekt gemessen, wenn die Lage der konjugierten Ebene erreicht ist. Die Brechkraft des Auges darf sich während der Verschiebung entlang der optischen Achse nicht verändern. Mit einem solchen Verfahren läßt sich eine zeitliche Veränderung der Brechkraft des Auges nicht ohne weiteres verfolgen.

Eine Verbesserung kann nach DE-AS 2262886 erreicht werden, wenn "die Objektanordnung mit hoher Frequenz nur eine kleine Strecke entlang der optischen Achse periodisch verschoben werden. Hierbei ergibt sich eine zur Verschiebung synchrone, periodische Veränderung des Photosignals. Aus der Phasenverschiebung zwischen Bewegung der Objektanordnung und Photosignal kann nun bei hinreichend hoher Schwingungsfrequenz ein elektrisches Photosignal gewonnen werden, das anzeigt, in welcher Richtung die Objektanordnung verschoben werden muß, damit die konjugierte Ebene in der Mitte zwischen den Umkehrpunkten der periodischen Verschiebung liegt. Nachteilig sind bei diesem Verfahren die notwendigerweise hohen mechanischen Schwingungsfrequenzen. Außerdem bereitet die Phasenbestimmung wegen des geringen Signal - Rausch Abstandes des Photosignals Schwierigkeiten. Einen Fortschritt bezüglich der mechanischen Schwingungen bedeutet deshalb das Verfahren nach DE-AS 2654608, bei dem die kontinuierliche Schwingung durch eine Messung allein in zwei Punkten ersetzt wird. Auch hier muß allerdings das Signal zur Verschiebung der Objektanordnung entlang der optischen Achse indirekt aus der Phasenbeziehung zwischen mechanischer Position und Photosignal ermittelt werden.

Eine grundsätzlich andere Möglichkeit der automatischen Refraktion bietet die weiter unten beschriebene Skiaskopie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Nachbeile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere soll durch die Erfindung ein rauscharmes Photosignal vorgesehen werden, welches in einfacher und genauer Weise die schnelle Ermittlung der konjugierten Ebene zuläßt. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1, 2 und vor. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung des Meßverfahrens gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Darstellung des Prinzips des Auffindens <ier konjugierten Ebene gemäß dem Meßverfahren nach Fig. 1; . . .

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel; Fig. k ein zweites Ausführungsbeispiel; Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 eine Darstellung des Prinzips des Auffindens der

konjugierten Ebene gemäß dem Verfahren nach . Fig. 5;

Fig. 7 ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 8 den experimentell ermittelten Verlauf der Photosignale beim Verschieben der beweglichen Objektanordnung gemäß dem Verfahren der Fig. 7;

Fig. 9a, 9b ein fünftes besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10a, 10b eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 9a, 9b

Fig. 1 veranschaulicht, wie oben bereits erwähnt, ein Meßverfahren gemäß dem Stand der Technik. Bei dem eine zur Netzhaut 2 eines Auges 3 konjugierte Bildebene ¹J bzw. 4' mit einem Abstand 9 von einem Optometerlinsensystem 1 aufgesucht wird. Der Abstand 9 ist ein Maß für den Refraktionszustand des Auges 3· Hierzu wird ein Objekt 6 auf die Netzhaut 3 abgebildet, das als Gitter, als Punkt oder als Schlitz ausgebildet sein kann. Das in den Objektraum 5 über das Optometerlinsensystera 1 (Optometerlinse 1) und einen Strahlteilerspiegel 7 zurückgeworfene Bild eines Netzhautbildes 2 wird dort mit einem zweiten Objekt, dem Meßobjekt 6', analysiert. Hierzu wird mit einem photoempfindlichen Element 8 der von diesem Meßobjekt 6' durchgelassene Lichtstrom gemessen. Hierzu müssen beide Objekte 6, 6' sich in Form und Dimension entsprechen. Zum Auffinden der konjugierten Bildebene H bzw. 4' wird die Objektanordnung 19 bestehend aus den beiden Objekten 6, 6' und dem Strahlteiler 7 entlang der optischen Achse 18 verschoben, wobei der Strahlteiler 7 auch seine Position beibehalten könnte, oder auch die Brechkraft des Optometerlinsensystems 1 verändert. In ?ig. P ist der Sachverhalt erläutert. Es ist dort das abbildende Strahlenbündel für einen Bildpunkt 61' (61) des Bildes des Netzhautbildes in der konjugierten Ebene H' (H) eingetragen. Sobald das Meßobjekt 6', hier zur Vereinfachung eine Lochblende, vor der konjugierten Ebene 4' z.B. in Position 31' steht wird ein der Defokussierung entsprechender Anteil des Strahlenbündels 30 vom Meßobjekt 6' abgefangen, der mit

zunehmendem Abstand des Meßobjektes 6' von der konjugierten Ebene 4' ansteigt. Dasselbe gilt sinngemäß für alle Positionen 31" des Meßobjektes 6' hinter der konjugierten Ebene 4'. Nur wenn das Meßobjekt 6' in der konjugierten Ebene 4' liegt wird im Idealfalle die gesarate im Strahlenbündel 30 enthaltene Lichtenergie durch das Meßobjekt 6' hindurch treten. In diesem Fall wird dann ein Maximum oder in anderen Ausführungsbeispielen ein Minimum des vom Photoelement 8 in Fig. 1 gelieferten Lichtstroms A hinter dem Meßobjekt 6' gemessen, das die Lage der konjugierten ebene 4' bzw. anzeigt. Die Brechkraft des Auges 0 darf sich während der Verschiebung entlang der optischen Achse 18 nicht verändern. Mit einem solchen Verfahren läßt sich eine zeitliche Veränderung der Brechkraft des Auges nicht ohne weiteres verfolgen.

In den folgenden Figuren werden, wenn nicht anders vereinbart, für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 verwendet.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Verbesserung bezüglich der elektrischen Photosignalauswertung.Hierbei werden gleichzeitig Messungen vor und hinter der konjugiereten ebene 4 vorgenommen. Hierzu wird ein Meßobjekt 6' vor der konjugierten Ebene 4' und eine zweites Meßobjekt 6" in festem Abstand zu 6' hinter der konjugierten Ebene 4" angeordnet. Dieses kann z.B. durch einen weiteren Strahlteiler 7' verwirklicht werden. Hinter jedem Meßobjekt 6', 6'' ist je ein Photoelement 8, 8' angeordnet. Wenn die Objektanordnung 19 entlang der optischen Achse 1.8 verschoben wird, wird der von den Meßobjekten 6' und 6" entsprechend Fig. 2 jeweils durchgelassenen Lichtstrom des abbildenden Strahlenbündels 30 mit zunehmender Entfernung von den zugehörigen konjugierten Ebenen 4' und 4" stetig absinken. Da die beiden Meßobjekte 6' und 6'' gemeinsam in

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festem Abstand zueinander verschoben werden, können nicht beide gleichzeitig in der konjugierten Ebene liegen. Die Photosignale A und B werden also bei verschiedenen Positionen der Objektanordnung 19 ihr Maxiraum erreichen. Das Photoelement des jeweils näher zur konjugierten Ebene liegenden Meßobjekts liefert jeweils das größere Photosignal. Nur im Falle daß beide Meßobjekte 6', 6" gleich weit von den zugehörigen konjugierten Ebenen 4', 4" entfernt sind, d.h. das Bild des Netzhautbildes auf beiden Meßobjekten 6', 6" gleichermaßen defokussiert ist und die konjugierte Ebene zwischen den Objekten liegt, sind die Photosignale A und B gleich groß. Andernfalls liefert die Differenz A-B ein Photosignal für eine geregelte Verschiebung der Objektanordnung 19 mit den Elementen 7, 7'; 6, 6', 6''; 8, 8' in Richtung zur symmetrischen Position bezüglich der Ebenen 4, 4', Ψ'. Die Information für die Verschiebungsrichtung ist jetzt nicht mehr in der Phase enthalten, sondern vorteilhafbeweise direkt in der Amplitude der Photosignale A und B. Der Gewinn an Signal Rausch - Abstand kann allerdings wegen der Notwendigkeit des zusätzlichen Strahlteilers 7' nicht voll genutzt werden.

Dieser Nachteil läßt sich beheben (Fig. 4), wenn das Objekt 6 und das Meßobjekt 6' eine Tiefenausdehnung in Richtung der optischen Achse (18) erhalten, so daß mindestens zwei parallele Teilobjekte 61, 62 bzw. 61.', 62' vorliegen. Wenn sich nun beispielsweise, wie in der Fig. 4 demonstriert, hinter jedem Teilobjekt 61' und 62' des Meßobjekts 6' ein Photoelement 8, 8' positioniert ist, das den durch die Teilobjekte 61', 62' hindurchlaufenden Lichtstrom A und B mißt, kann wiederum mit dem eindeutig gerichteten Differenzsignal A-B gezielt wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 durch Verschieben der Objektanordnung 19 entlang der optischen Achse 18 die konjugierte Ebene 4, 4' aufgesucht werden. Sie ist dann

erreicht, wenn beide Photoelemente 8, 8' gleiche Photosignale A und B liefern. Trotz der auf diese Weise erzielten Photosignalverbesserung ist der Signal Rausch Abstand für eine kontinuierliche Registrierung des Refraktionszustandes ungünstig.

Eine grundsätzlich andere Methode zur automatischen Messung der Refraktion ist diejenige der Schneidenverfahren (Skiaskopie), wie sie z.B. bei DE-AS 2315135, 2951897 und 3Ö20804 zur automatischen Refraktometrie ausgenutzt werden. Bei diesem Verfahren wird nicht die Bildschärfe kontrolliert, sondern im allgemeinsten Sinne die Breite eines Stahlenbündels bestimmt, die in der konjugierten Ebene minimal sein muß. In diesen Verfahren wird zeitlich nacheinander die Breite des abbildenden Strahlenbündel·in verschiedenen Abständen von einer Optometerlinse senkrecht zur optischen Achse gemessen und aus dem Differenzsignal eine phasenabhängige Größe berechnet, mit der eine Position geringsten oder gleichen Bündeldurchmessers aufgesucht wird. Diese ist dann erreicht, wenn die konjugierte Ebene in der Mitte zwischen den beiden Meßstellen liegt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wird in gewissem Sinn das Schneidenverfahren verwendet. Im Unterschied zu den Verfahren des Standes der Technik werden die Schneiden allerdings nicht senkrecht zur Strahlenrichtung, sondern in Richtung der abbildenden Strahlen verschoben. In der erläuternden Fig. 6 wird das Abbildende Strahlenbündel 30 eine Bildpunktes inder konjugierten Eben 4' der Fig. 2 durch eine Ebene 32', die von Abbildungsstrahlen 32 durch den Bildpunkt 61' aufgespannt wird, in zwei Teilstrahlenbündel 30a (schraffiert) und 30b oberhalb und unterhalb dieser Ebene 32' aufgeteilt. Die Ebene 32' fällt in der zweldimensionalen Darstellung mit dem Strahl 32 zusammen. Wie die Fig. 6 zeigt, ha£ das

Strahlenbündel 30a (30b) vor und hinter der Bildebene einen unterschiedlichen Lichtstrom. Der Unterschied wird umso größer je stärker sich die Ebene 32' bzw. der Strahl 32 dem Randstrahlen 32 bzw. 33 des Strahlenbündels 30 nähert. Die Lichstroraänderung mindestens eines dieser Teilstrahlenbündel 30a bzw. 30b am Ort der konjugierten Ebene 4' wird zum Aufsuchen der konjugierten Ebene 4' verwendet. Hierzu muß also der Lichtstrom mindestens eines der Teilstrahlenbündel 30a, 30b entlang des Strahls 32 gemessen werden. Zu diesem Zwecke können-wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 die optische Achse des Auges 17 und diejenige des Gerätes parallel gegeneinander versetzt werden. Mit zwei Photoelementen 8, 8' wird an mindestens einem Hell - Dunkel 61 und einem Dunkel - Hell 62 Übergang der vom Meßobjekt 6' vorbeigelassene Lichtstrom A bzw. B gemessen. Hier ergibt sich eine Verbesserung des elektrischen Signal Rausch - Abstandes, weil nicht zeitlich nacheinander, sondern gleichzeitig gemessen wird und damit die Information nicht in der Phase, sondern in der Amplitude der Photosignale A und B enthalten ist. Messungen des Differenzsignals A-B der Photoelemente 8, 8' beim Verschieben der Objektanordnung 19 entlang der optischen Achse 18 ergeben für dieses Verfahren ein gut verwertbares Differenzsignal zum Auffinden der konjugierten Ebene 4 bzw. 4'. Allerdings ist die örtliche Änderung des Differenzsignals, dh. die Empfindlichkeit, in der Nachbarschaft der konjugierten Ebene gering.

Eine weitere Verbesserung läßt sich erreichen, wenn das Verfahren der Schärfebeurteilung der Fig. 4 mit dem zuletzt angegebenen der Fig. 5 gemeinsam verwendet wird (Fig. 7). Durch die Parallelverschiebung der optischen Achsen 17 und 18 sind die Verhältnisse der Fig. 5 und durch die Schrägstellung des Objektes 6 diejenigen der Fig. 4 gleichzeitig verwirklicht. Fig. 8 zeigt den zughörigen Verlauf der Photosignale A und 3 der beiden

Photoelemente 8, 8' . Das Photoelement 8 liefert hauptsächlich ein Photosignal A, wenn sich die zugehörige Meßobjektkante 61' vor der konjugierten Ebene 4' befindet, und das Photoelement 8' umgekehrt dann ein Photosignal B, wenn es sich hinter der konjugierten Ebene 4' befindet. Die Überschneidung C (s. Fig. 8) beider Photosignale, die einen steileren Nulldurchgang der Differenz D der Photosignale A und B bewirkt, wird durch die gleichzeitige'Realisierung des zusätzlichen Schärfekriteriums nach Fig. 4 bewirkt.

Eine weitere Verbesserung des Signal - Rausch Abstandes kann sowohl in den Verfahren nach Fig. 7 als auch in denjenigen nach Fig. 3,4 und 5 erreicht werden,, wenn auch auf den Strahlteiler 7 verzichtet wird und das Objekt 6 selber, wie in den beiden folgenden Ausführungsbeispie'len (Fig. 7 und Fig. 10) ausgeführt, als Spiegel ausgebildet wird und damit Objekt 6 und Meßobjekt 6' in einem Objekt zusammenfallen. Damit sind gleichzeitig alle Justierprobleme des Objektes 6 und des Meßobjektes 6' vermieden, die sich sonst wegen der hohen Anforderung an die geometrische Übereinstimmung und die optisch richtige Positionierung der Objekte 6 und 6' ergeben.

Fig. 9 und 10 zeigen je besonders bevorzugt Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen es unter Verbesserung des Signal - Rausch - Verhältnisses möglich ist, mittels Messung des an der Netzhaut reflektierten Lichtes bei

gleichzeitiger Herabsetzung der energetischen Belastung des Auges automatisch den Refraktionszustand zu messen und kontinuierlich mittels Drucker und / oder Schreiber zu dokumentieren. Die beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich dabei nur in einer Vertauschung von Abbildungssystem Fig. 9a, 10a und Meßsystem Fig. 9b, 10b. Die Beschreibung kann sich also auf die Fig. 9

beschränken und sinngemäß auf Fig. 10 übertragen werden.

Die optische Anordnung des Verfahrens besteht aus einem Abbildungssystem (in Fig. 9a und 10a: 1, 60, 61, 62, 10, 11) und einem zur besseren Übersicht davon getrennt dargestellten Meßsystera (in Fig. 9b, 10b: 1, 6, 61, 62, 12, 13, 8, 8') , die in den beiden wesentlichen Bauteilen Optometerlinse 1 und Objekt 6 übereinstimmen. Zur Vereinfachung wurde die Parallelverschiebung der optischen Achsen von Auge und Ausführungsbeispiel fortgelassen. Wichtig ist, daß sowohl im Abbildungs- als auch im Meßsystem dasselbe Objekt benutzt wird. Zur Messung behält nur die Optometerlinse zum Auge eine feste Entfernung bei, während die anderen umrandeten Bauteile 19 geraeinsam in Richtung der optischen Achse verschoben werden bzw. entsprechend die hintere Brennweite der Optometerlinse Ί" verändert wird. Zur Bestimmung der Refraktion des Auges in unterschiedlichen Hauptschnitten kann die Anordnung um die optische Achse des Systems oder bei Realisierung des Verfahrens nach Fig. 7 um eine dazu parallele gedreht werden. Die vordere Hauptebene ¹Ik des Auges fällt mit der vorderen Brennebene der Optometerlinse 1 zusammen.

Abbildungsstrahlengang (Fig. 9a): Bei dem erfindungsgemäßen Refraktometer wird ein schräg zur optischen Achse 18 stehendes Objekt 6 mit zwei parallelen Hell Dunkel 61 und Dunkel - Hell Kanten 62 von vorn mit einem hochfrequent modulierten Licht geringer Apertur beleuchtet. Die Beleuchtung kann mit einer Leuchtdiode 11 , die z.B. Licht mit einer Wellenlänge von 820 nm aussendet, im Brennpunkt eines Kondensors 10 realisiert werden. Die Verwendung von Licht geringer Apertur führt über die Optometerlinse 1 zu einer kleinen, künstlichen Eintrittspupille des Abbildungsstrahlenganges in der vorderen Hauptebene 14 des Auges. Dadurch ist auch die Apertur im Auge gering und das Objekt 6 erscheint aus

der Sicht der untersuchten Person als schwach rot leuchtender Spalt, der praktisch in in einem weiten Bereich der Sehentfernungen scharf gesehen wird. Der Akkommodationsmechanismus wird deshalb durch das Abbildungssystem nicht gestört. Zur Minderung störender Reflexe kann die Optometerlinse 1 gegen die optische Achse 18 geneigt oder für die Abbildung des Objektes auf der Netzhaut polarisiertes Licht verwendet werden, das auf der Netzhaut depolarisiert wird, aber bei der Reflexion an spiegelnden Oberflächen weitgehend seine Polarisationsrichtung beibehält. Diese Reflexe können dann im Meßstrahlengang durch einen gekreuzten Analysator von Reflexionslicht der Netzhaut abgetrennt werden.

Meßstrahlengang (Fig. 9b): Das Netzhautbild 2 des Objekts 6 mit den parallelen Kanten 61, 62 wird mittels des an der Netzhaut 3 reflektierten Lichtes über die optische Anordnung des Abbildungssysteins, die Optometerlinse 1 , auf das das Netzhautbild 2 erzeugende Objekt 6 zurückabgebildet. An den Kanten wird ein der Defokussierung und bei Parallelversetzung der optischen Achsen der Breite des Strahlenbündels entsprechender Lichtanteil nicht in den Abbildungsstrahlengang zurücklaufen, sondern in den Meßstrahlengang 12, 13, 8, 8' gelangen (schraffierte Strahlenbündel). Für die Messung des ausgeblendeten defokussieren Anteils der an der Netzhaut 3 reflektierten, hochfrequent modulierten Energie wird jede der beiden Objektkanten 61, 62 mit einer Linse 13 über eine Feldlinse 12 auf eines der zwei Photoelemente 8, 8' abgebildet. Da die vordere Hauptebene 14 des Auges (näherungsweise die Pupillenebene) mit der Brennebene der Optoraeterlinse 1 zusammenfällt und die Linse 13 in'der hinteren Brennebene der Linse liegt, bilden die Linsen 1 und 12 ein telezentrisches System, das unabhängig von der Lage der beweglichen Objektanordnung 19 die vordere Hauptebene 14 des Auges

auf die Linse 13 abbildet. Dadurch besteht die Möglichkeit vor der Linse 13 eventuell störende Reflexe des Abbildungssystems in den vorderen Augenmedien auszublenden. Bei parallelem Versatz von optischer Augen- und Geräteachse ist dieses nicht notwendig. Bei Verwendung polarisierten Lichtes kann zwischen Objekt 6 und den Photoelementen 8, 8' ein gekreuzter Analysator zwischengeschaltet werden, der das an spiegelnden Linsenoberflächen herausfiltert.

Bestimmung der konjugierten Ebene: Verschiebt man bei festgehaltener Entfernungseinstellung des Auges (Akkommodation) die bewegliche Anordnung 19, die durch eine Umrandung gekennzeichnet ist, entlang der optischen Achse 18, so wird der an jeder Kante 61, 62 des Objektes 6 abgetrennte Anteil des reflektierten Lichtes, der zu dem Differenzsi'gnal D der Photoelemente 8, 8' führt, ausgehend von der Optometerlinse 1 mit zunehmender Entfernung von dieser entsprechend der Lage der zur Netzhaut 3 konjugierten Ebene 4 erst abnehmen, in djsr Ebene ¹I selber durch Null gehen und anschließend weiter abfallen (s. Fig. 8 Differenz D). Das Differenzsignal D durchläuft genau dann den Nullwert, wenn beide Objektkanten 61, 62 symmetrisch gleich weit von der konjugierten Ebene 4 entfernt sind. Es liegt also eine relativ störunanfällige Nullmethode vor. Ziel des Verfahrens ist es, die bewegliche Anordnung 19 so zu positionieren, daß beide Objektstellen 61 und 62 symmetrisch zur Ebene 4 liegen. Dazu muß der verschiebbare Teil bezüglich der Linse 1 nur so in einem rückgekoppelten Regelkreis positioniert werden, daß das Differenzsignal Null wird (s. Fig. 8).

Elektronische Photosignalverarbeitung (Fig. 9b, 10b): Für die Verbesserung des Signal-Rausch-Abstandes und zur Ausfilterung von Fremdlicht wird das Meßlicht (beispielsweise das Licht einer lichtemittierenden

Leuchtdiode) hochfrequent moduliert. Das Differenzsignal d der Photoelemente 8, 8' wird phasengesteuert verstärkt und gleichgerichtet (Lock-inVerstärker 20). Das so verstärkte Differenzsignal D wird einem Fenster - Schmitt Trigger 21 mit zwei symmetrisch- zu 0 Volt verstellbaren Triggerschwellen T1 und T2 (s. Fig. 8) zugeführt. Dieser liefert am Ausgang Signale für Stillstand, Linkslauf und Rechtslauf des motorischen Antriebs 22 der beweglichen Anordnung 19. Liegt das Differenzsignal D zwischen den beiden Triggerschwellen T1 und T2, bleibt die Position unverändert. Werden hingegen beide Schwellen T1, T2 Überschritten oder unterschritten, wird die bewegliche Anordnung 19 solange entlang der optsichen Achse 18 verschoben, bis das Differenzsignal D zwischen beiden Schwellen T1, T2 liegt. Die Lichtquelle 11 wird mit einem Funktionsgenerator 2Ά angesteuert, der gleichzeitig über eirfen Phasenschieber 23 den Lock - in Verstärker 20 steuert. Die Entfernung 5 (s. Fig. 7) von der Optometerlinse 1 ist die Meßgröße des Refraktionswertes des Auges , der sich beim scharfen Fixieren eines Sehobjekts in vorgegebener Entfernung vom Auge einstellt Die Messung dieser Entfernung 5 kann beispielsweise bei Verwendung eines Schrittmotors über die Schrittzahl oder auch über ein mitlaufendes Potentiometer gemessen werden.

Beobachtungszeichen: Für die Messung des Refraktionszustandes müssen der untersuchten Person bekanntlich zur Fixation der Sehrichtung und zu Entfernungseinstellung des Auges dem jeweiligen Meßziel (Refraktion, Akkommodationsverlauf) entsprechende sichtbare Beobachtungszeichen angeboten werden, die die Akkommodation stimulieren. Diese werden mit einem achromatischen oder besser einem dichroitischen Teilerspiegel 15 zwischen Auge 0 und Optometerlinse 1 eingeblendet.

Meßwertaufzeichnung: Die Refraktionswerte liegen am

Ausgang der Elektronik als analoge oder digitale Spannungswerte vor. Sie werden mit üblichen Schreibern aufgezeichnet, ausgedruckt und weiter verrechnet. Durch eine Rotation der Anordnung (1,19) um die optische Achse des Auges ergeben sich bei Verwendung linearer Objekte 6 (Spalt oder Gitter) die Refraktionswerte für verschiedene Hauptschnitte, aus denen dann der Astigmatismus mit seiner Achsenlage ermittelt wird. Dieser kann in Form üblicher Kennwerte numerisch ausgedruckt oder wegen des guten zeitlichen Auflösungsvermögens des erfindungsgemäßen Verfahrens in graphischer Form ausgegeben werden, die über die Kennwerte hinaus zusätzlich eine Aussage über die Regelmäßigkeit eines Astigmatismus erlaubt. Wegen des guten zeitlichen Auflösungsvermögens des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch der zeitliche Verlauf der Entfernungseinstellung des Auges parallel zum Verlauf der Entfernung des Sehobjektes (Refraktions Zeit - Kurven aufgezeichnet werden und hierdurch bereits Störungen des Akkommdationssystems gefunden werden, bevor sie sich bei der Messung statischer Gleichgewichtseinstellungen ohne Berücksichtigung der Zeit zeigen.

Claims

KR482 Z58

Verfahren zur .Bestimmung der Refraktion insbesondere des zeitliehen Verlaufes der Entfernungseinstellung des menschlichen Auges (0), kurz des Refraktions/wstHn.ies, bei dem ein im Objektraum (5) befindliches Objekt (6) über ein Optoaeterlinsensystem (1), kurz eine Optometerlinse, auf die Netzhaut (3) des Auges (0) abgebildet wird und bei dem das Netzhautbild (2) dieses Objektes (6) seinerseits über die Optometerlinse (1) in den Objektraura" (5) zurück in eine zur Netzhaut (3) konjugierte vom Refraktionszustand des Auges (0) und der Brechkraft der Optometerlinse (1) bestimmte Bildebene (4, 4', 4") zurückabgebildet wird, deren Abstand (9) von der Optometerlinse (1) ein Maß für den Refraktionszustand ist, wobei zur Feststellung des Abstandes (9) das vom Netzhaut-bild (2) kommende Strahlenbündel in unterschiedlicher Entfernung von der Bildebene (3) mit einem Meßobjekt (6', 6") analysiert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bildschärfe im Strahlenbündel an mindestens zwei örtlich verschiedenen in Richtung der optischen Achse (18) verschobenen Positionen (31', 31, 31") im Objektraum (5) gleichzeitig gemessen wird (s. Fig. 2, 3, 4).

Verfahren zur Bestimmung der Refraktion insbesondere des zeitlichen Verlaufes der Entfernungseinste.llung des menschlichen Auges (0), kurz des Refraktionszustanies, bei dem ein im Objektraum (5) befindliches Objekt (6) über ein Optometerlinsensystem (1), kurz eine Optometerlinse, auf die Netzhaut (3) des Auges (0) abgebildet wird und bei dem das Netzhautbild (2) dieses Objektes (6) seinerseits über die Optometerlinse (1) in den Objektraum (5) zurück in eine zur Netzhaut (3) konjugierte vom Refraktionszustand des Auges (0) und der

Brechkraft der Optometerlinse (1) bestimmte Bildebene (4, 4', 4'') zurückabgebildet wird, deren Abstand (Q) von der Optometerlinse (1) ein Maß für den Refraktionszustand ist, wobei zur Feststellung des Abstandes (9) das vom Netzhautbild (2) kommende Strahlenbündel in unterschiedlicher Entfernung von der Bildebene (3) mit einem Meßobjekt (6', 6") untersucht wird,

dadurch gekennzeichnet, daß das abbildende Strahlen- · bündel (4-0) des an der Netzhaut (3) reflektierten Bildes (2) durch eine Fläche (32), die von Strahlen (32) des Strahlenbündels (40) aufgespannt wird, die durch einen Bildpunkt (41) gehen, in zwei Lichtanteile (30a, 30b) unterteilt wird, von denen mindestens die Lichtenergie eines Anteils (30a bzw. 30b) an in Richtung der optischen Achse verschiedenen Positionen (31', 31, 31'') gemessen wird (s. Fig. 5, 6).

Verfahren zur Bestimmung der Refraktion insbesondere des zeitlichen Verlaufes der Entfernungseinstellung des menschlichen Auges (0), kurz des Refraktionszustandes, bei dem ein im Objektraum (5) befindliches Objekt (6) über ein Optoraeterlinsensystem (1), kurz eine Optometerlinse, auf die Netzhaut (3) des Auges (0) abgebildet wird und bei dem das Netzhautbild (2) dieses Objektes (6) seinerseits über die Optometerlinse (1) in den ■ Objektraum (5) zurück in eine zur Netzhaut (3) konjugierte vom Refraktionszustand des Auges (0) und der Brechkraft der Optometerlinse (1) bestimmte Bildebene (4, 4', 4'') zurückabgebildet wird, deren Abstand (9) von der Optoraeterlinse (1) ein Maß für den Refraktionszustand ist, wobei zur Feststellung des Abstandes (9) das vom Netzhautbild (2) kommende Strahlenbündel in unterschiedlicher Entfernung von der Bildebene (3) mit einem Meßobjekt (6', 6'') analysiert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bildschärfe im Strahlenbündel an mindestens zwei örtlich verschiedenen in Richtung der optischen Achse 18 verschobenen Positionen (31', 31, 31") im Objektraum (5) gleichzeitig gemessen wird und zusätzlich das abbildende Strahlenbündel (40) des an der Netzhaut (3) reflektierten Bildes (2) durch eine Fläche (32'), die von Strahlen (32) des Strahlenbündels (UO) aufgespannt wird, die durch einen Bildpunkt (41) gehen, in zwei Lichtanteile (30a, 30b) unterteilt wird, von denen mindestens die Lichtenergie eines Anteils'(30a bzw. 30b) an in Richtung der optischen Achse verschiedenen Positionen (31', 31, 31'') gemessen wird (s. Fig. 5, 7, 9, 10).

Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder"4, dadurch gekennzeichnet, daß d'ie optischen Achsen der Anordnung (1, 19) und des untersuchten Auges (0) gegeneinander parallel versetzt sind.

Verfahren nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im reflektierten Strahlenbündel (40) beide Lichtanteile (30a, 30b) gleichzeitig gemessen werden.

Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im reflektierten Strahlenbündel (40) beide Lichtanteile (30a, 3-Ob) bevorzugt gleichzeitig an zwei verschiedenen Positionen (31', 31, 31") in konstantem Abstand zueinander gemessen werden.

Verfahren nach Anspruch 2, 3, 4, 5, oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Lichtanteile (30a, 30b) trennende Fläche (32') so gelegt wird, daß die Fläche möglichst nahe am Rand (33 oder 34) des

Strahlenbündels (30) liegt und damit jeweils einer der beiden Lichtanteile (30a, 30b) im Vergleich zum jeweils anderen vernachlässigbar klein ist.

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß entlang der optischen Achse

(18) die Differenz der beiden Lichtanteile (30a, 30b) des Strahlenbündels (30) gebildet wird und das Meßobjekt

(6) entlang der optischen Achse (18) verschoben wird, bis die Differenz Null wird.

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die von Kanten (61, 62) des Meßobjektes (6') abgetrennten Lichtanteile des Strahlenbündels getrennt gemessen werden.

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der an den verschiedenen Objektkanten (61, 62) abgetrennten Lichtanteile zu einem Differenzsignal (A - B) verrechnet werden.

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzsignal (A - B) ein Photosignal zum automatischen Auffinden der Bildebene (4) liefert.

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem (1,

19) mechanisch oder optisch um die optische Achse des Meßsystems (17) oder eine dazu parallele gedreht werden

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (6) mindestens eine Hell - Dunkel und eine Dunkel - Hell Kante besitzt, die getrennt zur Messung herangezogen werden.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (61, 62) des Objektes (6) parallel sind.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt aus Spiegeln bestehen

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß Objekt (6) und Meßobjekt (6') zusammenfallen (Fig. 9, 10)

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß für die Abbildung des Objektes (6) auf die Netzhaut (3) hochfrequent moduliertes Licht verwendet wird.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß für die Abbildung des Objektes (6)

bevorzugt infrarotes Licht verwendet wird.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Apertur des Abbildungssystems klein ist.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das von den Photoelementen (8, .8') gelieferte Differenzsignal (A - B) mit einem Lock - in Verstärker phasengesteuert rauscharm verstärkt wird.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (6) aus lichtempfindlichen Elementen bestehen kann.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (6) eine Tiefenausdehnung in Richtung der optischen Achse (18) hat.