DE3338400A1 - Sehschaerfepruefer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Sehschärfeprüfer und insbesondere Sehschärf eprüf er zur Verwendung mit automatischen Refraktoren.

Damit ein Sehschärfeprüfer effektiv ist, sollte er objektiv sein. Goldmann entwickelte 1943 ein Target mit Pendelbewegung zur Sehschärf eprüfung. Er erzielte eine hohe Korrelation mit üblichen Sehschärfeprüfungen durch Beobachtung der Bewegung des Auges und Notieren der Distanz, bei der das Target verfolgt werden konnte. Spätere Techniken schlossen ein, das Hervorrufen oder Arretieren eines optokinetischen Nystagmus oder einer pendel artigen Augenbewegung für verschiedene Targets wie Gitter, schwarze Punkte oder beleuchtete Löcher.

Studien, die mit der Prüfung des Gesichtsfeldes in Zusammenhang stehen, haben eine Beziehung zwischen dem fovealen Schwellwertpegel und der Dioptrienzahl der Fehlsichtigkeit ergeben, vgl. bspw. "Visual Acuity" von Dr. Kenneth N. Ogle, U.C.L.A. Forum Med. Sei., 1969, Seiten 443-83. In der US-PS 39 92 087 ist ein Instrument beschrieben, bei dem eine Verringerung des Kontrastes eines Flecks dazu verwendet wird, den Schwellwert zu bestimmen, mit einer entsprechenden Zuordnung der Sehschärfe. Der Fleck wird in einer Pendelbewegung bewegt und ein Verlust des Nachlaufens ist eine Anzeige des Schwellwertes.

Ein Gerät zum automatischen Messen des Brechfehlers des Auges eines Prüflings ist in der US-PS 38 88 569 beschrieben. Ein solches Gerät liefert zwar im allgemeinen genaue Resultate, in einem gewissen Prozentsatz der Fälle sind jedoch die Resultate nicht genau. Es ist deshalb erwünscht, eine Sehschärfeprüfung verfügbar zu haben, die sich an die Bestimmung des Brechfehlers anschließt, um die berechnete Korrektur zu bestätigen und, falls notwendig, zu ändern.

Der Einbau eines Sehschärfeprüfers in einen automatischen Refraktor, wie er in der US-PS 39 92 087 beschrieben ist, würde wesentliche Nachteile haben. Zunächst erfordert der Lösungsweg mit sich verringender

Lichtintensität eine erheblich längere Prüfzeit. Mit der Genauigkeit des automatischen Refraktors werden die Augen der meisten Prüflinge genau, oder nahezu genau hinsichtlich des Brechfehlers diagnostiziert. Wenn also die Sehschärfeprüfung durchgeführt wird, nachdem entsprechende Korrekturlinsen in den optischen Weg des Auges des Prüflings eingeschaltet sind, haben die meisten Prüflinge eine Sehkraft von 20/20 oder nahezu 20/20. Ein gewisser Prozentsatz hat jedoch einen inkorrekt diagnostizierten Brechfehler. Mit Rücksicht auf diese Prüflinge muß die Intensität des Lichtfleckes ausreichend groß sein, um zu gewährleisten, daß er anfänglich von Prüflingen gesehen wird, die immer noch eine schlechte Sehkraft haben. Das bedeutet, daß die Lichtintensität sich erheblich verringern muß, ehe sie für die meisten Patienten verschwindet. Das erfordert also für die meisten Prüflinge eine Zeit, die ungerechtfertigt lang ist.

Ein zweites Problem betrifft die Augenakkommodation. Eines der Hauptprobleme bei der Verwendung eines Instruments zur Durchführung einer Sehprüfung besteht darin, ob der Patient akkoinmodiert, wodurch eine stärker kurzsichtige Angabe angezeigt wird als tatsächlich vorhanden. Der automatische Refraktor "Dioptron" war das erste objektive Instrument, bei dem ein rechnergestütztes Akkommodations-Kontrollsystem eingebaut war, um zu gewährleisten, daß dem Patienten ein Target dargeboten wird, das optisch so positioniert ist, daß ein Bild vor der Netzhaut gebildet wird, unabhängig vom Refraktionszustand des Patienten. Da das Targetbild sich vor der Netzhaut befindet, muß der Patient die Akkommodation entspannen, um das Target auf der Netzhaut schärfer zu machen. In US-PS 38 36 238 ist eine solche Akkommodations-Kontrollanordnung beschrieben.

Wenn gewünscht wird, eine Sehschärfeprüfung mit einem Target in einem automatischen Refraktor zu erhalten, ist man mit dem Problem der Akkommodation konfrontiert. Das Problem wird besonders schwierig, wenn der Prüfling eine Regelmöglichkeit zur Einstellung des Fokus hat. Im allgemeinen stellt der Pr fling die Fokussteuerung auf stärker kurzsichtig als seinen Fernpunkt ein.

Automafische Refraktoren sind verfügbar, mit denen eine Sehschärfeprüfung durchführbar ist. Typischerweise schließen diese die Verwendung von visuellen Tafeln oder Symbolen ein, die im Sehweg des Prüflings vorgesehen werden. Diese erfordern jedoch eine Verständigung zwischen Prüfling und Operator, so daß die Fehlermöglichkeit in den Prüfungsergebnissen steigt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen verbesserten Sehschärfeprüfer verfügbar zu machen.

Insbesondere soll durch die Erfindung ein verbesserter Sehschärfeprüfer zur Verwendung mit und als Teil eines automatischen Refraktors verfügbar gemacht werden.

Weiter soll durch die Erfindung ein verbesserter Sehschärfeprüfer verfügbar gemacht werden, der genau ist und weiterhin eine Prüfung innerhalb einer kurzen Zeitspanne vervollständigt.

Erfindungsgemäß ist ein Sehschärfeprüfer mit einer Einrichtung ausgestattet, die einen Lichtfleck, vorzugsweise einen sich bewegenden Lichtfleck, im Sehbereich des untersuchten Prüflings vorsieht, anfänglich mit einer Intensität unterhalb der Sehschwelle des Prüflings. Danach wird die Intensität des sich bewegenden Flecks erhöht, bis er vom Prüfling beobachtet wird. Es wird ein Signal erzeugt, wenn der Prüfling den sich bewegenden Fleck erstmals beobachtet, und auf Basis der Lichtintensität bei dieser ersten Beobachtung wird die Sehschärfe des Prüflings bestimmt und angezeigt. Zusätzlich sind Einrichtungen vorgesehen, um die Akkommodation des untersuchten Auges zu kontrollieren.

Eine Bestimmung des Zeitpunktes an dem der Prüfling den sich bewegenden Lichtfleck erstmals beobachtet, kann auf zwei Weisen erfolgen, die auch kombiniert sein können. Eine Möglichkeit ist, den Prüfling mit einem Knopf oder Schalter zu versorgen. Wenn der Prüfling den sich bewegenden Fleck erstmals sieht, aktiviert er den Schalter, und die Intensität des Lichtflecks wird dann bestimmt. Die zweite Möglichkeit besteht darin,

eine Videokamera vorzusehen, die auf das Auge des Prüflings eingestellt ist und die von einem Operator beobachtet wird. Bis die Intensität des sich bewegenden Lichtflecks die Sehschwelle des Prüflings erreicht, ist die Augenbewegung saccadisch. Wenn das Auge des Prüflings erstmals den Fleck sieht, folgt das Auge dann dem sich bewegenden Fleck. Das wird leicht vom Operator beobachtet, der einen Schalter betätigt, und die Lichtintensität wird bestimmt.

Ein Sehschärfeprüfer nach der Erfindung, der in einen automatischen Refraktor eingebaut ist, hat mehrere Vorteile gegenüber bekannten Sehschärfeprüfern, wie bzw. gemäß US-PS 39 92 087. Abweichend vom Falle eines Sehschärfeprüfers mit abnehmender Lichtintensität gemäß US-PS 39 92 087 ist die Zeitspanne, die dazu erforderlich ist, die Sehschärfeprüfung in einem automatischen Refraktor durchzuführen, für die Mehrzahl der Patienten erheblich herabgesetzt. Das liegt daran, daß die Intensität des Lichtes anfänglich so niedrig gewählt wird, daß es bzw. nur von jemand mit 20/15 Sehvermögen beobachtet werden kann. Da die Verwendung des automatischen Refraktors aber gewährleistet, daß die meisten der auf Sehschärfe geprüften Patienten Korrekturlinsen im Sehweg haben, haben die meisten 20/20 Sehvermögen oder ein Sehvermögen in der Nähe dieses Wertes. Die Intensität des Lichtes muß also nur geringfügig erhöht werden, bis es erstmals von der Mehrzahl der Prüflinge beobachtet wird.

Zweitens kann bei Fehlen einer Einrichtung zur Kontrolle der Augenakkommodation das Auge bis zu zwei Dioptrien akkommodieren. In diesem akkommodierten Zustand würde der Fleck minimaler Intensität nicht gesehen, bis seine Helligkeit genügend erhöht worden ist, um den Betrag der Akkommodation auszugleichen. Mit Akkomrnodationskontrolle ist dieses Problem überwunden. Das MerkmaT'AkkommodationskontroiIe" zieht das Auge auf seinen Fernpunkt. In diesem Falle wird der kleine Lichtfleck scharf auf der Netzhaut abgebildet, so daß er bei der niedrigst möglichen Intensität gesehen werden kann.

In Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagrainm eines automatischen Refraktors mit dem verbesserten Sehschärfeprüfer nach der Erfindung dargestellt.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschema zeigt einen automatischen Refraktor 10 der einen Sehschärfeprüfer zur Prüfung eines Auges 12 einschließt. Der Prüfling wird so positioniert, daß sein Auge 12 sich an einem Okular 14 befindet, das eine Viertelwellenlängenplatte 16 enthält. Der Zweck der Viertelwellenlängenplatte 16 ist in US-PS 38 88 beschrieben. Ein Lichtfleck wird längs eines Weges 18 von einer Lichtquelle 20, bzw. einer lichtemittierenden Diode, durch eine Blende 22 zum Auge 12 des Prüflings gerichtet. Mittels eines hin- und hergehenden Spiegels 24, dessen Betrieb später näher erläutert wird, wird dafür gesorgt, daß der Lichtfleck über das Auge 12 des Prüflings streicht. Der sich bewegende Lichtfleck tritt durch variable Zylinderlinsen 26, die nach dem Betrieb des automatischen Refraktors so eingestellt werden, daß ein Brechfehler eliminiert wird. Der sich bewegende Lichtfleck wird mittels eines Strahlenteilers 28 in den Sehweg des Auges eingeführt.

Auch im Sehfeld des Agues 12 befindet sich ein Target 30, das dazu verwendet wird, die Akkommodation dadurch zu kontrollieren, daß das untersuchte Auge 12 des Prüfling "vernebelt" wird. Das Target wird mit einer Platte 32 aus Mattglas abgestützt, die in eine Wand eines Gehäuses 34 eingebaut ist. Eine geeignete Lichtquelle 36 ist innerhalb des Gehäuses 34 vorgesehen, um Licht durch die Mattglasplatte 32 und das Target 30 zu schicken. Das Target wird dem Sehweg des Auges 12 mittels eines Strahlenteilers 38 zugeführt.

Im Betrieb«des automatischen Refraktors wird ein Lichtmuster von einem Lichtmustergenerator durch den Strahlenteiler 28, eine Kollimatoroptik 40, eine Fokussieroptik 42, den Strahlenteiler 38 und das Okular dem Auge 12 dargeboten. Das reflektierte Licht vom Auge 12 läuft durch die gleichen optischen Komponenten zu einem Detektor zurück. Dieser Betrieb wird im einzelnen in US-PS 38 88 569 beschrieben. Der Lichtmustergenerator und -detektor ist schematisch als Block 44 in Fig. 1 dargestellt. Wie in US-PS 38 88 569 erläutert wird das Signal vom Detektor 44 zu einem Komputer 46 geschickt, wo das Signal gespeichert und analysiert wird, u m den Brechfehler des Auges 12 des Prüflings zu berechnen. Als Teil des Betriebes des automatischen Refraktors kontrolliert der Komputer 46 den Fokussteuermotor 48, der die Position der Fokussieroptik 42 während des

Betriebes des automatischen Refraktors kontrolliert, wie in US-PS 39 92 087 erläutert.

Der Komputer 46 kontrolliert auch einen Target-Positioniermotor 50, der seinerseits das Target 30 relativ zum Auge 12 bewegt. Das Target 30 wird zunächst relativ zum Auge 12 in eine fokussierte Position gebracht. Das Target 30 wird dann so bewegt, daß es dem Auge 12 leicht verschmiert erscheint. Das hat den Effekt, die Akkommodation des Auges 12 zu entspannen. Das wird näher in US-PS 38 36 238 erläutert.

Der hin und her gehende Spiegel 24 wird mit einem Motor 52 angetrieben, der mit einer Positionierkontrollschaltung 54 unter der Kontrolle des Komputers 46 kontrolliert wird. In ähnlicher Weise kontrolliert der Komputer 46 die Intensität der Lichtquelle 20 über eine Lichtintensitäts-Kontrollschaltung 56.

Eine Bewegung des Auges 12 des Prüflings wird mittels einer Fernsehkamera 58 beobachtet, die über eine Fokussieroptik 60 auf das Auge 12 gerichtet ist. Ein Fernsehsignal wird vom Generator 70 an einen Fernsehmonitor 62 über einen Videomischer 64 geschickt. Der Videomischer 64 ermöglicht dem Komputer 46, alphanumerische und auch grafische "Jnfor* mation auf dem Fernsehmonitor 62 auszugeben.

Der Betrieb des verbesserten Sehschärfeprüfers nach der Erfindung soll jetzt erläutert werden. Die Sehschärfeprüfung beginnt bei der Beendigung der objektiven Prüfung des automatischen Refraktors. Der automatische Refraktor stellt die sphärische Brechkraft, die zylindrische Brechkraft und die Zylinderachse der Zylinderoptik 26 und der Fokussieroptik 42 entsprechend der durchgeführten Bestimmung auf den Brechfehler des Auges 12 des Patienten ein. Bei den meisten Patienten gibt die Einstellung der Optik dem Prüfling ein Sehvermögen 20/20, wie jedoch oben erläutert werden statistisch Fälle sein, wo das nicht der Fall ist.

Das Target 30 wird auf 1,5 Dioptrien positiver eingestellt als die positivste Achseneinstellung, die durch den automatischen Refraktor bestimmt ist. Dadurch wird dafür gesorgt, daß das Auge 12 des Prüflings

die Akkommodation nachläßt. Dem Patienten wird dann gesagt, in die Mitte des Targets zu blicken, und wenn er einen kleinen Lichtpunkt sieht, der sich über das Target bewegt, soll er dem Fleck mit seinem Auge hin und her folgen.

Nachdem der Operator die Prüfung einleitet, beginnt der Target-Lichtfleck auf einem Intensitätspegel entsprechend weniger als 20/20 Sehkraft, bzw. 20/15, sein überstreichen. Das ist also bei einer Intensität, die nicht ausreicht, um von dem meisten Prüflingen gesehen zu werden. Der sich bewegende Fleck erstreckt sich über einen Winkel von 2 Bogenminuten. Dieser Winkel entspricht der Größe von Balken und Zwischenraum im Buchstaben E auf einer Snellen-Tafel für 20/20 Sehvermögen. Bei einer tatsächlichen Ausführungsform wird er gegen einen Hintergrundpegel von 32 Apostilb (100 cd/m²) dargeboten, der dem in einem Goldmann-Perimeter verwendeten Hintergrundpegel entspricht. Dieser Pegel wird als photopisch oder für Tagessehen angesehen. Für einen Fleck von 2 Bogenminuten Durchmesser ist der minimale detektierbare Fleck für ein normales Auge etwa 40 Apostilb (125 cd/m²) bei einem Hintergrund von 32 Apostilb (100 cd/m²).

Die Intensität des Fleckes wird in Pegel schritten von 0,1 logarithmischen Einheiten erhöht, bis der Prüfling den Fleck beobachtet und sein Auge beginnt, ihm zu folgen. Der Prüfling kann gebeten werden, einen Schalter zu drücken, wenn er den sich bewegenden Lichtfleck erstmals sieht. Aufgrund dieser Betätigung wird die Intensität des Lichtes vom Komputer 46 bestimmt und danach wird die Sehschärfe des Auges auf dem Fernsehmonitor ausgegeben.

Statt dessen kann der Operator des Prüfgerätes signalisieren, wenn der Prüfling den sich bewegenden Lichtfleck erstmals sieht. Der Operator beobachtet das Auge des Prüflings über den Fernsehmonitor 62. Der Komputer kann so programmiert werden, daß er über den Mischer 64 einen oszillierenden Fleck auf dem Fernsehmonitor zeigt. Dieser oszillierende Fleck entspricht dem sich tatsächlich bewegenden Fleck auf dem Auge des Prüflings. Sobald der Operator beobachtet, daß das Auge 12 des Prüflings dem oszillierenden Fleck auf dem Monitor folgt, betätigt er Eingabeschalter 68. Danach gibt der Komputer 46 die Sehschärfe des Prüflings auf dem

Monitor 62 auf, auf der Basis der Intensität des Lichtfleckes, wenn dieser erstmals beobachtet wird. Dieser Pegel liegt typischerweise 0,1 logarithmisehe Einheiten oberhalb des Schwellwertes. Der Fleck auf dem Auge bleibt auf dem gleichen Intensitätspegel für einen halben Zyklus nachdem der Schalter 66 oder 68 aktiviert worden ist. Das dient zur Bestätigung der Umkehr des Auges.

Wenn einmal das Nachlaufen etabliert ist, kann gewunschtenfalls die Intensität in Pegelschritten von 0,1 logarithmischen Einheiten verringert werden, bis das Nachlaufen aufhört. Die beiden Endpunkte müssen auf 0,3 logarithmische Einheiten übereinstimmen. Ist das nicht der Fall, kann das Signal wieder erhöht werden, bis der entsprechende Endpunkt gefunden ist.

Die Sehschärfe ist mit dem Ansteigen des Kontrastes korreliert, die dazu erforderlich ist, um den Target-Lichtfleck zu sehen. Jede logarithmische Einheit 0,1 entspricht einer halben Linie auf einer üblichen Snellen-Tafel für niedrigere Bereiche. Bei höheren Bereichen erscheint automatisch ein anderes Target oder eine größere Größe. Dieses Target ist mit der Sehschärfe in den höheren Bereichen korreliert.

Der Komputer 46 speichert die Korrelationen zwischen der Lichtintensität des Lichtes 20 und der Sehschärfe auf der Basis von vorangehenden empirischen Resultaten.

Anstelle eines Fernsehmonitors, der es einem Operator erlaubt, das Auge des Prüflings zu betrachten, um zu beobachten, wann das Auge erstmals dem Lichtfleck folgt, können verschiedene automatische Detektoren für die Augenbewegung, die in der Technik bekannt sind, für automatischen Betrieb verwendet werden.

Claims (10)

1. SEHSCHÄRFEPRÜFER

   Priorität: 29. Oktober 1982 - USA - Serial No. 437 558

   PATENTANSPRÜCHE

   Vorrichtung zum Messen der Sehschärfe eines Auges, bestehend aus einer Einrichtung mit der ein Lichtfleck im Gesichtsfeld eines untersuchten Prüflings erhalten wird, anfänglich mit einer Intensität unterhalb der Sehschwelle des Prüflings, einer Einrichtung zur Erhöhung der Intensität des Lichtfleckes, einer Einrichtung zur Anzeige, wann der Prüfling den Lichtfleck erstmals beobachtet, und einer Einrichtung, mit der die Sehschärfe des Prüflings auf der Basis der Intensität des Lichtes bei dessen erstmaliger Beobachtung vom Prüfling bestimmt und angezeigt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zur Kontrolle der Akkommodation des Auges des Prüflings vor der Sehschärfeprüfung.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 bei der die Anzeigeeinrichtung aus einem Schalter besteht, der vom Prüfling betätigt wird, wenn der Lichtfleck beobachtet wird.

   AD ORIGINAL
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der der Lichtfleck ein sich bewegender Lichtfleck ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4 bei der die Anzeigeeinrichtung aus einer Videokamera besteht, die auf das Auge des Prüflings gerichtet ist, einem Fernsehmonitor, der das Bild des Prüflingsauges ausgibt, und einem Schalter, der vom Operator betätigt wird, wenn der Operator auf dem Monitor beobachtet, daß das Prüflingsauge dem sich bewegenden Lichtfleck folgt.
6. 6. Vorrichtung zum automatischen Messen des Brechfehlers eines Auges mit einer verbesserten Einrichtung zum Prüfen der Sehschärfes eines Auges im Anschluß an die anfängliche Bestimmung des Brechfehlers, bestehend aus einer Einrichtung, mit der Korrekturlinseneinstellungen in den Sehweg des geprüften Auges geschaltet werden, auf der Basis der automatischen Messung des Brechfehlers des Prüflingsauges, einer Einrichtung, mit der ein Lichtfleck in das Sehfeld des untersuchten Prüflingsauges mit einer Intensität unterhalb derer, die vom Prüfling gesehen werden kann, gebracht wird, einer Einrichtung mit der die Intensität des Lichtflecks erhöht wird, einer Einrichtung mit der ein Signal gebildet wird, wenn die Intensität des Lichtflecks ausreichend groß ist, um vom Prüfling gesehen zu werden, und einer Einrichtung, die auf das Signal anspricht, um die Sehschärfe des Prüflingsauges zu bestimmen und anzuzeigen,
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6 mit einer Einrichtung zur Kontrolle der Akkommodation des Prüflingsauges vor der Sehschärfeprüfung.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Signalisiereinrichtungen aus einem Schalter bestehen, der vom Prüfling betätigt wird, wenn der Lichtfleck erstmals gesehen wird.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, bei der der Lichtfleck ein sich bewegender Lichtfleck ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Signalisiereinrichtung aus einer Fernsehkamera besteht, die auf das Prüflingsauge gerichtet ist, einem Fernsehmonitor zur Ausgabe eines Bildes des Prüflingsauges, und einem Schalter, der vom Operator betätigt wird, wenn der Operator auf dem Monitor beobachtet, daß das Prüflingsauge dem sich bewegenden Lichtfleck folgt.