DE19983781B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge Download PDF

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    • A61B3/02Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient
    • A61B3/028Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient for testing visual acuity; for determination of refraction, e.g. phoropters

Abstract

Vorrichtung zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge, mit
– einer Messlichtquelle (2), die aus einem Satz von lichtemittierenden Dioden (LEDs) besteht, die in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind;
– einer Lichtquelle (14) für Beleuchtung;
– einem optischen System, umfassend:
– einen optischen Messweg, der aus einer ersten Linse (3), einem ersten Reflektor (4), einer durchsichtigen visuellen Markierung (5) auf einer Flüssigkristallanzeige (6) und einem ersten lichtdurchlässigen reflektierenden Element (7) besteht,
– einen optischen Bezugsweg, der aus einer dritten Linse (15) und einer festen visuellen Markierung (16) zwischen der Beleuchtungslichtquelle (14) und dem ersten lichtdurchlässigen reflektierenden Element (7) besteht, und
– einen gemeinsamen optischen Weg, der aus einem zweiten Reflektor (8), einem zweiten lichtdurchlässigen reflektierenden Element (9), einer zweiten Linse (10) und einem dritten Reflektor (11) zwischen der zweiten Linse (10) und der Pupille des Auges (13) besteht;
– Mitteln zum Ändern der...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Ausrüstung zum Untersuchen von menschlichen Augen bei medizinischer Verwendung und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge.
  • Das menschliche Auge wird als ein optisches System angesehen, das das Bild eines betrachteten Gegenstandes auf der Netzhaut des Auges abbildet und Bildsignale an das Nervensystem liefert, um so einen Scheindruck zu erhalten. Ein ideales menschliches Auge kann das Bild eines Gegenstandes scharf auf der Netzhaut bilden, auf der der Kontrast der Oberflächenhelligkeitsverteilung unverändert bleibt. Das Licht, das von einem gewissen Punkt der Oberfläche des Gegenstandes emittiert (oder reflektiert) wird, gelangt durch die Pupille des Auges und wird auf einen entsprechenden Punkt auf der Netzhaut fokussiert. In der Praxis ist das menschliche Auge jedoch nicht ideal, wobei das Licht, das durch die Pupille hindurchgeht, einen Fleck und nicht einen fokussierten Punkt bildet. Nur in wenigen Fällen erreicht der Fleck den idealen Punkt, während in den meisten Fällen der Fleck dies nicht tut. Die Abweichung des optischen Weges aufgrund des vorgenannten Fehlers des optischen Systems wird als Abbildungsfehler bezeichnet, was bewirkt, daß das gebildete Bild unscharf ist, wodurch das Sehen verschlechtert wird.
  • Es gibt zwei Verfahren, um die Abbildungscharakteristiken zu beschreiben. Eines beruht auf einem zweidimensionalen Abbildungsfehlerprofil, d. h. dem Wellenabbildungsfehlerprofil, wo ein Satz von Koordinaten mit einem Ursprung im Zentrum auf der Pupillenoberfläche des menschlichen Auges gebildet wird.
  • Die Abbildungsfehler in Bezug auf alle Lichtstrahlen durch die Pupille werden entsprechend den Einfallspunkten aufgezeichnet. Es ist vorteilhaft, daß das Abbildungsfehlerprofil detailliert aufgezeichnet werden kann, es ist jedoch nachteilig, daß es zu kompliziert und zu ungleichmäßig zu beschreiben ist. Die andere Lösung besteht darin, alle einfachen unabhängigen Abbildungsfehler entsprechend den individuellen Gewichten aufzuaddieren, um so einen Gesamtabbildungsfehler zu erhalten. Ein solcher Gesamtabbildungsfehler wird eindeutig bestimmt, so weit die unabhängigen Abbildungsfehler bestimmt werden. Die gemessenen Ergebnisse, die als "Kurzsichtigkeit" oder "Weitsichtigkeit" und "Astigmatismus" bezeichnet werden, sind zwei unabhängige Abbildungsfehler.
  • Abbildungsfehler verschlechtern das Sehvermögen. Es ist daher notwendig, die Abbildungsfehler zu korrigieren, um das Sehvermögen zu verbessern. Da nur Kurz-/Weitsichtigkeit und Astigmatismus durch die konventionelle Optometrietechnik bestimmt werden können, können Korrekturtechniken wie z. 8. das Brillentragen und Laseroperationen nur auf Korrekturen angewendet werden, bei denen unscharfe Abbildung stattfindet und Astigmatismus vorhanden ist. Andererseits haben die Patienten mit Kurz/Weitsichtigkeit oder Astigmatismus häufig ernsthaftere Abbildungsfehler, die nicht vollständig bestimmt und demgemäß korri giert werden können. Daher kann das Sehvermögen sogar durch Tragen von Brillen oder Laseroperation nicht stark verbessert werden.
  • Bisher sind die Abbildungsfehlermeßtechniken, die imstande sind, das Wellenabbildungsfehlerprofil und die Analyse einer Mehrzahl von unabhängigen Abbildungsfehlern zu liefern, nur auf der Laborstufe erhältlich. Die Vorrichtungen, die konventionell für Abbildungsfehlermessungen verwendet werden, können nicht sowohl das Wellenabbildungsfehlerprofil und die Größen der Komponenten von unabhängigen Abbildungsfehlern liefern. Es wird auf ein Refraktometer des US-Patents 5 258 791 Bezug genommen, das in Applied Optics, 1992, Nr. 31, S. 3678 bis 3686 beschrieben ist. Mit einem solchen Refraktometer können nur die refraktiven Gesamteigenschaften gemessen werden, die Übertragung von den refraktiven Charakteristiken zum Wellenabbildungsfehlerprofil ist jedoch nicht möglich, so daß ein Gesamtabbildungsfehlerprofil nicht geschaffen werden kann, und erst recht nicht die Größen der unabhängigen Abbildungsfehler bestimmt werden können. Beruhend auf einem solchen Refraktometer liefert eine verbesserte Vorrichtung zu Messen von Abbildungsfehlern (beschrieben in He, J. C. u. a.: Measurement of the wave-front aberration of the eye by a fast psychophysical procedure. In: Journal of the Optical Society of America A, Vol. 15, Sept. 1998, No. 9, S. 2449-2456) sowohl das Wellenabbildungsfehlerprofil als auch die Größen der Komponenten der unabhängigen Abbildungsfehler innerhalb des 7. Grades und zwar ohne Pupillenerweiterung. Diese Vorrichtung ist leichter zu benutzen als eine andere (wie in Junzhong Lianq u. a.: Aberrations and retinal image quality of the normal human eye. In: Journal of the Optical Society of America A, Vol. 14, Nov. 1997, No. 11, S. 2873-2883 beschrieben), die auch sowohl das Wellenabbildungsfehlerprofil als auch die Größen der Komponenten der unabhängigen Abbildungsfehler liefern kann. In einer solchen Vorrichtung wird jedoch der Eingangswinkel des einfallenden Lichtes durch ein Reflektorsteuersystem hoher Präzision verändert, das unter einem hohen Preis und unter geringer Zuverlässigkeit leidet. Andererseits ist der Veränderungswinkel des Reflektors auf einen dynamischen Bereich von nur 400° begrenzt. Der Reflektor leidet auch unter Nachteilen wie einem komplizierten Aufbau, schlechter Zuverlässigkeit, hohen Anforderungen an die Präzision, hohen Herstellungskosten und darunter, daß er nicht mit konventionellen Ausrüstungen verwendet werden kann.
  • Das Prinzip zum Messen der Abbildungsfehler wird im folgenden beschrieben. Ein feiner Strahl von parallelen Lichtstrahlen (mit einem Durchmesser von 0,5 mm) wird von einer gewissen Stelle auf der Pupille in das Auge emittiert und bildet einen Lichtpunkt, wie er durch die Person gesehen wird. Wenn die Einfallsstelle der Lichtstrahlen auf das Auge ohne Abbildungsfehler geändert wird, bleibt der Lichtpunkt an der idealen Stelle stabil, und eine Veränderung des Lichtpunktes kann nicht beobachtet werden. Sind aber eine Mehrzahl von Abbildungsfehlern im Auge vorhanden, wird sich der Lichtpunkt von der idealen Stelle entsprechend der Veränderung der Einfallsstelle der parallelen Lichtstrahlen des einfallenden Lichtes ändern. Das Ausmaß, in dem sich die Lichtstrahlen wegbewegen, hängt von der Charakteristik und den Größen des Abbildungsfehlers ab. Wird nun ein Bezugslichtstrahl zu den vorgenannten parallelen Lichtstrahlen hinzugefügt, um ein kreuzförmiges Bild im Auge zu erzeugen, so können sich das Zentrum des kreuzförmigen Bildes und die ideale Stelle des Lichtpunktes der parallelen Lichtstrahlen überlagern. Daher kann die Größe der Verschiebung, die dem idealen Punkt aufgrund von Abbildungsfehlern der parallelen Lichtstrahlen entspricht, gemessen werden, indem die Veränderung der Stelle des Lichtpunktes vom Zentrum des kreuzförmigen Bildes erhalten wird. Auf diese Weise kann die Verschiebung gemessen werden, indem die Messung von Abbildungsfehlern übertragen wird.
  • Die Größe der Verschiebung des Bildes im Auge ist jedoch schwer direkt zu messen und kann nur indirekt erhalten werden. Wird z. B. der Einfallswinkel des einfallenden Lichtes geändert, während der Einfallsort des einfallenden Lichtes auf der Pupille des Auges festgehalten wird, so wird sich der Ort des Lichtpunktes entsprechend dem Einfallswinkel des Lichtes ändern. Wenn der Lichtpunkt zum Mittelpunkt des kreuzförmigen Bildes unter Verwendung der Steuereinrichtungen bewegt wird, wird die Veränderung proportional zu den Größen des Abbildungsfehlers des Lichtes durch die Pupille sein. Auf ähnliche Weise kann eine solche Messung an anderen Orten der Pupille durchgeführt werden, um so das Profil der Veränderung des Einfallswinkels zu erhalten, d. h. das Gesamtrefraktionsprofil. Entsprechend dem Gesamtrefraktionsprofil können das Gesamtwellenabbildungsfehlerprofil und die Größen der unabhängigen Komponenten unter Verwendung der kleinsten mittleren Fehlerquadrate (LMS) erhalten werden.
  • In den Versuchen, die das zuvor erwähnte Prinzip zum Messen der Abbildungsfehler verwendeten, werden der Einfallsort und der Einfallswinkel der einfallenden Lichtstrahlen unter Verwendung von mechanischen Steuermitteln gemessen, wie z. B. einem Schrittmotor, um genau zu steuern und zu arbeiten mit den pupillenbegrenzenden Mitteln und die Stelle auszuwählen. Die Genauigkeit des Schrittmotors ist wesentlich, was zu höheren Herstellungskosten führt. Außerdem haben solche Komponenten schlechte Schwingungs- und Temperatureigenschaften und sind daher nicht für die Verwendung in Meßgeräten geeignet.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor- richtung und ein Verfahren zum Messen von Abbildungsfehlern in menschlichen Augen zu schaffen, die sowohl das Gesamtabbildungsfehlerprofil als auch eine Mehrzahl von unabhängigen Abbildungsfehlern eines menschlichen Auges bestimmen können. Eine solche Vorrichtung hat Vorteile wegen ihres einfachen Aufbaus, guter Zuverlässigkeit und niedriger Herstellungskosten.
  • Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge, mit
    • – einer Messlichtquelle, die aus einem Satz von lichtemittierenden Dioden (LEDs) besteht, die in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind;
    • – einer Lichtquelle für Beleuchtung;
    • – einem optischen System, umfassend:
    • – einen optischen Messweg, der aus einer ersten Linse, einem ersten Reflektor, einer durchsichtigen visuellen Markierung auf einer Flüssigkristallanzeige und einem ersten lichtdurchlässigen reflektierenden Element besteht,
    • – einen optischen Bezugsweg, der aus einer dritten Linse und einer festen visuellen Markierung zwischen der Beleuchtungslichtquelle und dem ersten lichtdurchlässigen reflektierenden Element besteht, und
    • – einen gemeinsamen optischen Weg, der aus einem zweiten Reflektor, einem zweiten lichtdurchlässigen reflektierenden Element, einer zweiten Linse und einem dritten Reflektor zwischen der zweiten Linse und der Pupille des Auges be steht;
    • – Mitteln zum Ändern der Einfallsstelle des einfallenden Lichts, die eine LED-Treiberschaltung zum Einschalten einer der LEDs in der Matrix der Messlichtquelle enthalten;
    • – Mittel zum Ändern des Einfallswinkels des einfallenden Lichtes, die eine Maus zum Steuern der Bewegung der durchsichtigen visuellen Markierung in einer Ebene senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung einschließen; und
    • – einen Steuercomputer, der mit der LED-Treiberschaltung, der Maus und der Flüssigkristallanzeige verbunden ist.
  • Das System weist vorteilhafterweise weiter einen optischen Weg für die Abbildung der Pupille auf, der aus einer Infrarotlichtquelle, dem dritten Reflektor, der zweiten Linse, dem zweiten lichtdurchlässigen reflektierenden Element, einer vierten Linse, einer Kamera mit ladungsgekoppelter Einrichtung (CCD) und einem Monitor besteht, der mit der CCD-Kamera verbunden ist, wobei die vierte Linse, die CCD-Kamera und der Monitor auf der dem gemeinsamen optischen weg abgewandten Seite des zweiten lichtdurchlässigen reflektierenden Element angeordnet sind.
  • Die feste visuelle Markierung in dem optischen Bezugsweg ist vorteilhafterweise ein transparenter Film mit einem kreuzförmigen Bild.
  • Das zweite lichtdurchlässige reflektierende Element ist vorteilhafterweise ein selektives Element, das für sichtbares Licht vollständig reflektiert und für Infrarot vollständig durchlässig ist.
  • Der Satz von lichtemittierenden Dioden in der Lichtquelle für die Messung schließt vorteilhafterweise 37 lichtemittierende Dioden ein, die in einer oktogonalen Matrix angeordnet sind.
  • Die vorliegende Erfindung weist weiter eine eindimensionale Mikrobewegungsstation und Refraktionseinstellmittel auf, die aus manuellen Einstellmitteln zum Bewegen der Bewegungsstation entlang der Richtung der Lichtfortpflanzung aufgebaut sind, wobei der zweite Reflektor und das zweite lichtdurchlässige reflektierende Element auf der eindimensionalen Mikrobewegungsstation angeordnet sind.
  • Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
    • (i) die Mittel zum Ändern der Einfallsstelle des einfallenden Lichts selektiv einzelne der Dioden einschalten,
    • (ii) durch Bewegung der Maus die durchsichtige visuelle Markierung in der Flüssigkristallanzeige so bewegt wird, dass das Bild der durchsichtigen visuellen Markierung mit dem Bild der kreuzförmig ausgebildeten festen visuellen Markierung auf der Netzhaut zusammenfällt, und
    • (iii) die Größe der Verschiebung der durchsichtigen visuellen Markierung aufgezeichnet wird, um so die Veränderung des Einfallswinkels zu berechnen und um das gesamte Wellenabbildungsfehlerprofil und mehr als einen der unabhängigen Abbildungsfehler durch die Methode der kleinsten mittleren Quadrate zu bestimmen.
  • Die vorliegende Erfindung bringt Vorteile mit sich, indem
    • (1) die Genauigkeit der abgetasteten Position auf der Pupillenebene von der Herstellungsgenauigkeit der Matrix von lichtemittierenden Dioden abhängt, die leicht zu erzielen ist;
    • (2) bei Beendung der Herstellung der Matrix von lichtemittierenden Dioden die Genauigkeit ewig bestehen bleibt, was die Probleme aufgrund der Verschlechterung der Genauigkeit vermeidet, die auf der Alterung von mechanischen Teilen beruht;
    • (3) die Ausbildung des optischen Systems die Lichtquelle in größtmöglichstem Ausmaß ausnutzt;
    • (4) lichtemittierende Dioden anstelle von Laserquellen oder anderen intensiven Lichtquellen verwendet werden, um den Aufbau der Lichtquelle zu vereinfachen und um die Herstellungskosten zu verringern;
    • (5) die elektrischen Schaltungen schnell und leicht bei der Computerbearbeitung zu benutzen sind;
    • (6) die integrierte Vorrichtung, die aus Steuerschaltungen und lichtemittierenden Dioden aufgebaut ist, leicht standardisiert und hergestellt werden kann;
    • (7) die durchsichtige visuelle Markierung auf der Flüssigkristallanzeige durch Bewegen der Maus gesteuert wird, um so die Veränderung des Einfallswinkels ohne Veränderung des Einfallsortes zu ändern und um den dynamischen Bereich auf 1000 Grad mit derselben Genauigkeit zu vergrößern; und
    • (8) die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß optische Wege verwendet werden, die vier Linsen enthalten, die im optischen Meßweg, dem optischen Bezugsweg, dem optischen Weg zum Abbilden der Pupille und dem gemeinsamen optischen Weg angeordnet sind, wodurch eine einfachere, aber bessere Konstruktion der optischen Wege als beim Stand der Technik geschaffen wird.
  • In der Vorrichtung und einem Verfahren zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge der Erfindung können die Abbildungsfehler des menschlichen Auges dadurch gemessen werden, daß die Verfolgung von Lichtstrahlen zum Messen benutzt wird. Die Verschiebung des einfallenden Lichtes in bezug auf die ideale Punktstelle auf die Pupille des Auges wird dadurch korrigiert, daß der Einfallswinkel des Einfallslichtes geändert wird, um Überlagerung mit dem idealen Lichtpunkt herzustellen. Die Veränderung des einfallenden Lichtes wird durch kleinste mittlere Fehlerquadrate analysiert, um so das zweidimensionale Wellenabbildungsfehlerprofil und die Größe der unabhängigen Abbildungsfehler zu erhalten.
  • Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden aufgrund der beigefügten Zeichnungen und detaillierten Beschreibungen erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung, die die Vorrichtung der Erfindung zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge zeigte und
  • 2 eine schematische Darstellung, die eine Matrix von lichtemittierenden Dioden zeigt, wie sie in 1 gezeigt ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Anfangs wird auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Zeichnung zeigt, die eine Vorrichtung der Erfindung zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge darstellt. In der Zeichnung weist die Vorrichtung eine Treiberschaltung 1 für lichtemittierende Dioden (LED), eine LED-Matrix 2, eine erste Linse 3, einen ersten Reflektor 4, eine durchsichtige visuelle Markierung 5, eine Flüssigkristallanzeige 6, ein erstes lichtdurchlässiges reflektierendes Element 7, einen zweiten Reflektor 8, ein zweites lichtdurchlässiges reflektierendes Element 9, eine zweite Linse 10, einen dritten Reflektor 11, einen Okularrahmen 12, eine Lichtquelle für Beleuchtung 14, eine dritte Linse 15, eine feste visuelle Markierung 16, eine vierte Linse 17, eine CCD-Kamera 18 (ladungsgekoppelte Einrichtung), einen Monitor 19, eine Infrarotlichtquelle 20, einen Steuercomputer 21 und eine Maus 22 auf. Die Nummer 13 deutet das zu untersuchende menschliche Auge an.
  • Die LED-Treiberschaltung 1 wird dazu verwendet, den optischen Meßweg mit Lichtquellen zu versorgen. Sie schaltet auch eine lichtemittierende Diode in der LED-Matrix 2 an. Der optische Meßweg beginnt von der LED-Matrix 2 durch die erste Linse 3, den ersten Reflektor 4, das transparente Loch der transparenten visuellen Markierung 5, die Flüssigkristallanzeige 6, das erste lichtdurchlässige reflektierende Element 7, den zweiten Reflektor 8, das zweite lichtdurchlässige reflektierende Element 9, die zweite Linse 10, den dritten Reflektor 11 und den Okularrahmen 12 zum Auge 13. Da die Endoberfläche der LED-Matrix 2 in der vorderen Brennebene der ersten Linse 3 angeordnet ist, werden die Lichtstrahlen von jeder lichtemittierenden Diode parallel, nachdem sie durch die erste Linse 3 hindurchgegangen sind. Die Pupillenebene des menschlichen Auges 13 befindet sich in der hinteren Brennebene der zweiten Linse 10. Die zweite Linse 10 fokussiert daher die parallelen Lichtstrahlen auf die Pupillenebene. Auf diese Weise ist die Endoberfläche der LED-Matrix 2 konjugiert zur Pupillenebene des Auges 13. Wenn eine lichtemittierende Diode selektiv eingeschaltet wird, gelangt das Licht durch eine gewisse Stelle auf der Pupillenebene in das menschliche Auge 13. Auf diese Weise kann die Stelle des einfallenden Lichtes verändert werden.
  • Jede der lichtemittierenden Dioden in der LED-Matrix 2 hat vorzugsweise einen Durchmesser von 0,5 mm. Die erforderliche Anzahl der lichtemittierenden Dioden kann durch die Meßgenauigkeit bestimmt werden und beträgt vorzugsweise 37 lichtemittierende Dioden. Die Brennweite der ersten Linse 3 und die Brennweite der zweiten Linse 10 können gleich sein oder auch nicht. Der Durchmesser des Bildes der Endoberfläche der LED-Matrix 2, der auf der Pupille des menschlischen Auges 13 gebildet ist, sollte aber im Bereich von 6 bis 8 mm gehalten werden. Das durchsichtige Loch der durchsichtigen visuellen Markierung 5 hat einen Durchmesser von 0,5 mm und ist in der vorderen Brennebene der zweiten Linse 10 angeordnet, um so mit dem menschlichen Auge 13 konjugiert zu sein.
  • Die durchsichtige visuelle Markierung 5 ist auf der Flüssigkristallanzeige 6 angeordnet. Die durchsichtige visuelle Markierung 5 ist senkrecht zur Richtung der Lichtfortpflanzung und kann in der zweidimensionalen Ebene unter manueller Steuerung unter Verwendung der Computersteuermittel 21 und der Maus 22 bewegt werden. Die Größe der Verschiebung der transparenten visuellen Mar kierung 5 kann durch die Computersteuermittel 21 erhalten werden. wenn der Inhaber des untersuchten Auges die Maus 22 bewegt, wird die durchsichtige visuelle Markierung 5 angetrieben, um sich in der zweidimensionalen Ebene zu bewegen. Anders gesagt, sieht, wenn der Einfallswinkel des einfallenden Lichts an einer Stelle geändert wird, der Inhaber des untersuchten Auges die Verschiebung des Bildes des Lichtpunktes, der durch das durchsichtige Loch der durchsichtigen visuellen Markierung 5 gebildet wird. Die Größe der Verschiebung des Bildes des Lichtpunktes in bezug auf den idealen Lichtpunkt ist der gemessene Abbildungsfehler. Die durch die Computersteuermittel 21 aufgezeichnete Größe der Verschiebung wird in die Veränderung des Einfallswinkels übertragen und wird weiter durch die Methode der mittleren kleinsten Quadrate analysiert, um das Gesamtabbildungsfehlerprofil und wenigstens 30 unabhängige Abbildungsfehler zu erhalten.
  • Der optische Bezugsweg beginnt bei der Lichtquelle für Beleuchtung 14 und wird in parallele Lichtstrahlen durch die dritte Linse 15 auf die feste visuelle Markierung 16 übertragen. Die feste visuelle Markierung 16 ist ein durchsichtiger Film mit einem kreuzförmigen Bild. Die feste visuelle Markierung 16 bleibt fest stehen. Das Zentrum des kreuzförmigen Bildes stellt einen idealen Lichtpunkt für Abbildungsfehlermessungen dar. Der Inhaber des untersuchten Auges muß nur die durchsichtige visuelle Markierung 5 unter Verwendung der Maus 22 bewegen, um so den Einfallswinkel des einfallenden Lichtes an irgendeiner Stellung zu ändern und um den Lichtpunkt zur Mitte des Kreuzes zu bewegen.
  • Der optische Bezugsweg und der optische Meßweg gehen nach dem Durchgang durch den Strahlaufspalter 7 ineinander über.
  • Der optische Weg zum Überwachen der Pupille schließt eine Infrarotlichtquelle 20, eine vierte Linse 17, eine Kamera 18 mit ladungsgekoppelter Einrichtung (CCD) und einen Monitor 19 ein. Die Infrarotlichtquelle 20 ist auf dem Okularrahmen 12 angeordnet. Die Infrarotlichtquelle 20 beleuchtet die Pupille des menschlichen Auges 13, um so ein Bild auf der fotoempfindlichen Oberfläche der CCD-Kamera durch die zweite Linse 10 und die vierte Linse 17 nach Reflektion durch den Reflektor 11 zu bilden. Der optische weg für die Pupillenüberwachung tritt in den integrierten optischen Weg durch das zweite lichtdurchlässige reflektierende Element 9 ein. Das lichtdurchlässige reflektierende Element 9 ist ein selektives Element, das für sichtbares Licht vollständig reflektierend ist und für Infrarotlicht vollständig durchlässig ist. Das lichtdurchlässige reflektierende Element und die Kamera in dem optischen Pfad für die Pupillenüberwachung erzeugen eine Konfiguration für Scharfeinstellung und Überwachung.
  • Bei einer Ausführungsform steuert der Inhaber des untersuchten Auges, von Hand die Bewegung und die Änderungen des nicht fokussierten Zustandes des Systems, um die visuelle Markierung deutlich zu machen, wobei der Reflektor 8 und das lichtdurchlässige reflektierende Element 9 auf einer eindimensionalen Bewegungsstation (nicht gezeigt) angeordnet sind, so daß sie sich parallel mit der Richtung der Lichtfortpflanzung bewegen können, um so kontinuierliche Einstellung innerhalb eines Bereiches von 400 Grad zu ermöglichen.
  • Außerdem können Linsen unterschiedlicher Brennweiten zum Okularrahmen 12 hinzugefügt werden, um Deutlichkeitskompensation durchzuführen, um so das Ziel zu erreichen, die Brennweite innerhalb eines großen Bereiches einzustellen.
  • Bezugnehmend auf 2 zeigt diese eine schematische Darstellung, die eine Matrix von lichtemittierenden Dioden darstellt, wie sie in 1 gezeigt ist. In der Zeichnung bildet die Endoberfläche der 37 lichtemittierenden Dioden eine zweidimensionale Matrix eines regelmäßigen Achtecks. Die Matrix ist konjugiert zum entsprechenden Bild, das durch die Linse gebildet wird. Die Computersteuermittel 21 schalten eine oder mehrere der lichtemittierenden Dioden über die LED-Treiberschaltung 1 ein.
  • Wie dies bisher diskutiert wurde, werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge geschaffen, das anwendbar ist für Laseroperationen am Auge, wissenschaftliche Forschung über Kurz-/Weitsichtigkeit und allgemeine Sehuntersuchungen. Als Ergebnis hiervon wurde die Erfindung untersucht und dabei als fortschrittlich festgestellt. Weiter wurde festgestellt, daß sie ein großes Potential bei kommerziellen Anwendungen hat.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge, mit – einer Messlichtquelle (2), die aus einem Satz von lichtemittierenden Dioden (LEDs) besteht, die in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind; – einer Lichtquelle (14) für Beleuchtung; – einem optischen System, umfassend: – einen optischen Messweg, der aus einer ersten Linse (3), einem ersten Reflektor (4), einer durchsichtigen visuellen Markierung (5) auf einer Flüssigkristallanzeige (6) und einem ersten lichtdurchlässigen reflektierenden Element (7) besteht, – einen optischen Bezugsweg, der aus einer dritten Linse (15) und einer festen visuellen Markierung (16) zwischen der Beleuchtungslichtquelle (14) und dem ersten lichtdurchlässigen reflektierenden Element (7) besteht, und – einen gemeinsamen optischen Weg, der aus einem zweiten Reflektor (8), einem zweiten lichtdurchlässigen reflektierenden Element (9), einer zweiten Linse (10) und einem dritten Reflektor (11) zwischen der zweiten Linse (10) und der Pupille des Auges (13) besteht; – Mitteln zum Ändern der Einfallsstelle des einfallenden Lichts, die eine LED-Treiberschaltung (1) zum Einschalten einer der LEDs in der Matrix der Messlichtquelle (2) enthalten; – Mittel zum Ändern des Einfallswinkels des einfallenden Lichtes, die eine Maus (22) zum Steuern der Bewegung der durchsichtigen visuellen Markierung (5) in einer Ebene senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung einschließen; und – einen Steuercomputer (21), der mit der LED-Treiberschaltung (1), der Maus (22) und der Flüssigkristallanzeige (6) verbunden ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System weiter einen optischen Weg für die Abbildung der Pupille aufweist, der aus einer Infrarotlichtquelle (20), dem dritten Reflektor (11), der zweiten Linse (10), dem zweiten lichtdurchlässigen reflektierenden Element (9), einer vierten Linse (17), einer Kamera (18) mit ladungsgekoppelter Einrichtung (CCD) und einem Monitor (19) besteht, der mit der CCD-Kamera (18) verbunden ist, wobei die vierte Linse (17), die CCD-Kamera (18) und der Monitor (19) auf der dem gemeinsamen optischen Weg abgewandten Seite des zweiten lichtdurchlässigen reflektierenden Elements (9) angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die feste visuelle Markierung (16) in dem optischen Bezugs weg ein transparenter Film mit einem kreuzförmigen Bild ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite lichtdurchlässige reflektierende Element (9) für sichtbares Licht vollständig reflektierend und für Infrarotlicht vallständig durchlässig ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von lichtemittierenden Dioden in der Messlichtquelle (2) siebenunddreißig lichtemittierende Dioden einschließt, die in einer oktogonalen Matrix angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektor (8) und das zweite lichtdurchlässige reflektierende Element (9) auf einer Einheit angeordnet sind, mit der sie in Richtung der Lichtausbreitung bewegbar sind.
  7. Verfahren zum Messen von Abbildungsfehlern im menschlichen Auge mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass (i) die Mittel (1) zum Ändern der Einfallsstelle des einfallenden Lichts selektiv einzelne der Dioden einschalten, (ii) durch Bewegung der Maus (22) die durchsichtige visuelle Markierung (5) in der Flüssigkristallanzeige (6) so bewegt wird, dass das Bild der durchsichtigen visuellen Markierung (5) mit dem Bild der kreuzförmig ausgebildeten festen visuellen Markierung (16) auf der Netzhaut zusammenfällt, und (iii) die Größe der Verschiebung der durchsichtigen visuellen Markierung (5) aufgezeichnet wird, um so die Veränderung des Einfallswinkels zu berechnen und um das gesamte Wellenabbildungsfehlerprofil und mehr als einen der unabhängigen Abbildungsfehler durch die Methode der kleinsten mittleren Quadrate zu bestimmen.
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