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Dokumentenidentifikation DE102004032819A1 02.02.2006
Titel Sehprüfsystem
Anmelder Block Optic Ltd., 44135 Dortmund, DE
Erfinder Kotewitz, Torsten, 44139 Dortmund, DE;
Klein, Peter, 44141 Dortmund, DE
Vertreter Dr. Hoffmeister & Tarvenkorn, 48147 Münster
DE-Anmeldedatum 07.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004032819
Offenlegungstag 02.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.02.2006
IPC-Hauptklasse A61B 3/02(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse A61B 3/06(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      G02B 27/26(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Sehprüfsystem zum Testen des Sehvermögens der Augen (14, 15) eines Probanden, umfassend:
- einen linear polarisiertes Licht ausstrahlenden Bildschirm (10) mit rasterartig aufgeteilten und individuell ansteuerbaren Bilderzeugungsbereichen (7),
- einen Mikro-Retarder (5) mit alternierend angeordneten lichtdurchlässigen Bildabdeckungsbereichen (Zeilen 11, 12), die mit Bilderzeugungsbereichen (7) des Bildschirms (10) deckungsgleich sind und zwei unterschiedliche Phasenverschiebungszustände aufweisen,
- wobei Bildabdeckungsbereiche (Zeilen 12 bzw. 11) zweier optischer Phasenverschiebungszustände einer ersten und einer zweiten Gruppe von Bilderzeugungsbereichen (7) zugeordnet sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Sehprüfsystem zum Testen des monokularen und binokularen Sehvermögens eines Probanden mit einer Bilderzeugungseinrichtung und einer Polarisationsbrille vor den Augen des Probanden.

Es sind Sehprüfsysteme bekannt, die nach dem Projektorprinzip arbeiten. Hierbei werden Sehzeichen und Symbole auf einen Metallschirm projiziert. Mit Hilfe einer Eingabeeinheit können die dargestellten Sehzeichen und Symbole ausgetauscht werden. Nachteilig hierbei ist die eingeschränkte Auswahl an Testmöglichkeiten, da die Scheiben nicht ohne enormen Aufwand getauscht werden können.

Weiterhin ist ein Sehprüfsystem zur Untersuchung des stereoskopischen Sehens (EP 0 595 023 B1) bekannt, bei dem eine Bildmuster erzeugende Bilderzeugungseinrichtung benutzt wird, die polarisiertes Licht ausstrahlt und vor der ein Vektorgraphenfilm angebracht ist, dessen Polarisationselemente in einem zum ausgestrahlten Bildmuster entsprechenden Muster angeordnet sind. Die Polarisationsachsen benachbarter Polarisationselemente des Vektorgraphenfilms stehen aufeinander senkrecht. Das Sehprüfsystem verfügt außerdem über einen angeschlossenen Rechner mit Eingabeeinheit. Bei diesem System ist nachteilig, dass die Herstellung und Ausrichtung des Vektorgraphenfilms sehr aufwändig ist. Zudem sind die resultierenden Polarisationsrichtungen von 0° und 90° für die Augenoptik und Ophthalmologie unüblich; vorgezogen werden die Polarisationsrichtungen von 45° und 135°.

Es stellt sich demnach die Aufgabe, ein Sehprüfsystem anzugeben, das die genannten Nachteile vermeidet, mit dem eine große Mannigfaltigkeit von Seh- und Prüfzeichen dargestellt werden kann und mit dem die bei der Untersuchung angewandten Polarisationsrichtungen günstig angeordnet sind.

Diese Aufgabe wird gelöst bei einem Sehprüfsystem zum Testen des Sehvermögens der Augen eines Probanden, umfassend:

  • – einen linear polarisiertes Licht ausstrahlenden Bildschirm mit rasterartig aufgeteilten und individuell ansteuerbaren Bilderzeugungsbereichen,
  • – einen vor dem Bildschirm angebrachten Mikro-Retarder mit alternierend angeordneten, lichtdurchlässigen Bildabdeckungsbereichen, die mit Bilderzeugungsbereichen des Bildschirms deckungsgleich sind und Bildabdeckungsbereiche mit zwei unterschiedlichen Phasenverschiebungszuständen aufweisen,
  • – wobei Bildabdeckungsbereiche des ersten optischen Phasenverschiebungszustandes, bei dem das polarisierte Licht des Bildschirms den Mikroretarder ungeändert passiert, einer ersten Gruppe von Bilderzeugungsbereichen zugeordnet sind,
  • – und Bildabdeckungsbereiche des zweiten optischen Phasenveschiebungszustandes, bei dem die Polarisationsachse des polarisierten Lichtes des Bildschirms durch den Mikroretarder um 90° gedreht wird, einer zweiten Gruppe von Bilderzeugungsbereichen zugeordnet sind,
  • – und mit einer rechnergesteuerten Eingabeeinheit zur Steuerung des Bildschirms.

Unter einem lichtemittierenden Bildschirm ist vorzugsweise ein sogenannter TFT-Monitor zu verstehen. TFT ist die Abkürzung für Thin Film Transistor. Derartige Monitore werden auch als "Aktiv-Matrix-Bildschirme" bezeichnet. Sie ergeben ein flimmerfreies, scharfes Bild mit einem großen Betrachtungswinkel und schnellem Bildaufbau. Das Bild kann auch farbig sein. Üblicherweise besitzen handelsübliche Flachbildschirme bereits entsprechende Ansteuerungsschaltungen, so dass direkt ein Rechner angeschlossen werden kann. Jedem Pixel der Bildzeile ist wenigstens ein steuernder Transistor zugeordnet.

Unter einem Mikro-Retarder wird ein optisches Element verstanden, bei dem eine Anordnung mit alternierenden unterschiedlichen Phasenverzögerungsbereichen vorhanden ist, die auf das durchgehende polarisierte Licht einwirken. Dabei wird vorzugsweise ein streifenförmiger Aufbau mit zwei alternierenden optischen Phasenverschiebungszuständen gewählt. Die Ausrichtung der Phasenverzögerungsbereiche kann entweder waagrecht (in Zeilen) oder senkrecht (in Spalten) erfolgen. Der erste optische Phasenverschiebungszustand verändert die Eigenschaften des durchscheinenden Lichts nicht, der zweite optische Phasenverschiebungszustand ändert die Polarisationsachse des Lichts um 90°. Realisiert wird die Herstellung eines solchen Mikro-Retarders beispielsweise mit einem nach dem aus US 6,498,679 B1 bekannten Verfahren. In dieser Schrift werden auch die grundsätzlichen physikalischen Eigenschaften derartiger Mikro-Retarder beschrieben.

Ein "Proband" ist im folgenden ein Betrachter, Beobachter, Prüfling, Testperson oder Patient.

Mit dem Sehprüfsystem gemäß Erfindung lässt sich beispielsweise die sogenannte „Wendeprobe", also die Vertauschung der Seheindrücke des rechten und linken Auges, elektronisch durch einen Zeilensprung realisieren, indem man durch Betätigen der Eingabeeinheit den Inhalt des Bildschirm um eine Zeile verschiebt. Das erfindungsgemäße Sehprüfsystem kann ohne mechanisch bewegte Teile realisiert werden, wodurch es sehr robust, verschleißfrei und störungsunanfällig wird.

Es erlaubt eine einfache entfernungsabhängige Größenvariation der dargestellten Zeichen, wobei die Zeichen verschiedenste Gestalt und Farbe besitzen können.

Die Sehprüfung unter monokularen oder binokularen Bedingungen kann auch ohne Tragen einer Polarisationsbrille durchgeführt werden, jedoch werden vorzugsweise Prüfungen durchgeführt, bei denen eine dem Augenpaar des Probanden zugeordnete Polarisationsbrille mit zwei Polarisationsfiltern verwendet wird, deren Polarisationsachsen zueinander senkrecht stehen und mit den Polarisationsachsen des aus dem Bildschirm und dem Mikro-Retarder austretenden Lichts richtungsmäßig übereinstimmen.

Nachfolgend werden die Erfindung und das Funktionsprinzip anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine Anordnung zur Erläuterung des Funktionsprinzips mit einem Mikro-Retarder;

2 ein Sehprüfsystem, schematisch dargestellt.

Die Entstehung eines stereoskopischen Seheindrucks, wie er für die Untersuchung von Probanden erforderlich ist, wird anhand der 1 erläutert.

Ein TFT-Monitor umfasst – schematisch – eine Lichtquelle 1, die unpolarisiertes Licht aussendet, wobei durch eine erste Polarisationsfolie 2 dem durchstrahlten Licht eine Vorzugspolarisationsrichtung gegeben wird, die durch die Schraffur angedeutet ist. Eine Transistor-Anordnung mit Flüssigkristallen in einer LC-Matrix 3 (LC = liquid crystal = Flüssigkristall) weist Reihen und Spalten 7 auf, die als Rasteranordnung bezeichnet werden können. Die gewünschten Zeichen werden durch Pixel dargestellt. Abwechselnd sind die Reihen der LC-Matrix 3 beispielhaft mit unterschiedlichen Symbolen (a-u und A-U) dargestellt.

Bei der LC-Matrix 3 ist eine zweite Polarisationsfolie 4 nachgeschaltet, die gegenüber der ersten Polarisationsfolie 2 eine um 90° verdrehte Polarisationsrichtung besitzt. Die zwischen den beiden Polarisationsfolien 4 und 2 befindliche LC-Schicht mit einzeln ansteuerbaren Bildelementen, dargestellt durch Pixel, drehen bei entsprechender Ansteuerung die Polarisationsrichtung jeweils um 90°. Da die Polarisationsfolien 2 und 4 aufeinander senkrecht stehende Richtungen haben, kann nur in der LC-Matrix 3 gedrehtes Licht die Folie 4 passieren. Kontraste des Bildes werden dadurch erzeugt, dass das Licht nur an den gewünschten Bildbereichen (Pixeln) in der LC-Schicht gedreht wird.

Das aus der zweiten Polarisationsfolie 4 austretende linear polarisierte Licht fällt auf einen Mikro-Retarder 5 mit zwei optischen Phasenverschiebungszuständen, wobei die Bereiche der einzelnen Phasenverschiebungszustände („retardation states") in Größe und Ausrichtung mit den einzelnen Bilderzeugungsbereichen, hier Zeilen, übereinstimmen.

Bedingt durch den Aufbau des Mikro-Retarders 5 wird das durch die Polarisationsfolie 4 polarisierte Licht der Zeilen A-G, H-N, O-U unverändert durch den Mikro-Retarder bei dessen Zeilen 12 durchgelassen. Das in derselben Richtung polarisierte Licht der Zeilen a-g, h-n, o-u wird hingegen bei Durchlauf durch die Zeilen 11 um 90° gedreht.

Das aus dem Mikro-Retarder 5 austretende Licht weist nun sich abwechselnde Polarisationsrichtungen auf, die senkrecht aufeinander stehen. Wird das Bild durch die Augen 14, 15 eines Probanden 16 beobachtet, vor denen sich eine Polarisationsbrille 6 mit zwei Polarisationsfolien 6a, 6b befindet, so sieht der Proband mit je einem Auge entweder die Zeilen A-G, H-N, O-U oder a-g, h-n, o-u. Die Polarisationsachse der einen Polarisationsfolie 6a steht dabei senkrecht zur Polarisationsachse der zweiten Polarisationsfolie 6b.

Durch das in 1 dargestellte Sehprüfsystem ist es möglich, das die Bilderzeugungsbereiche a-g, h-n, o-u LC-Rasters durch die linke Filterscheibe 6a der Polarisationsbrille 6 auf das linke Auge eines Beobachters abgebildet werden, während die Bilderzeugungsbereiche A-G, H-N, O-U des Rasters durch die rechte Filterscheibe 6b der Polarisationsbrille 6 auf das rechte Auge des Beobachters abgebildet werden.

Durch entsprechende Ansteuerung des Bildschirms durch den Rechner kann auch das Farbsehen, z.B. bei Verdacht auf Rot-Grün-Blindheit, überprüft werden.

Zusammenfassend kann die Funktionsweise dieser Anordnungen dadurch charakterisiert werden, dass eine Polarisationsrichtung konstant einem Auge zugeordnet ist und die andere, senkrecht zur vorstehenden Polarisationsrichtung dem anderen Auge des Betrachters, wenn dieser eine Polarisationsbrille trägt, deren Filter die gleichen, senkrecht aufeinander stehenden Polarisationsachsen besitzen, wie das Prüfsystem.

Ausgehend von dem beschriebenen Prinzip ist in 2 ein das erfindungsgemäße Sehprüfgerät 16 schematisch dargestellt. Die in 1 dargestellten Elemente Lichtquelle 1, Polarisationsfilter 2, LC-Matrix 3, Polarisationsfolie 4 sowie die Ansteuerungsschaltung werden durch einen TFT-Monitor 10 verkörpert. Der Mikro-Retarder 5 wird auf dem Display des Monitors 10 angebracht.

Die Steuerung der Sehzeichen erfolgt über einen Rechner 22 mit angeschlossenem Speicher, der die Sehzeichensoftware enthält, und eine Eingabeeinheit 23. Bei dem Rechner 22 handelt es sich um einen Computer inklusive nichtflüchtigem Speicher mit entsprechender Software zur Darstellung der Bilder und Sehzeichen, wobei die Zeichen die gewünschte Gestalt und Farbe besitzen können.

Unter einer Eingabeeinheit 23 wird eine Vorrichtung oder Gruppe von Vorrichtungen verstanden, mit der die gewünschte Aktion auf der dem Bildschirm ausgelöst wird, verbunden mit einer entsprechenden Empfangseinheit, wie z.B. .IR-Fernbedienung, IR-Empfänger, Tastatur und dergl.


Anspruch[de]
  1. Sehprüfsystem zum Testen des Sehvermögens der Augen eines Probanden, umfassend:

    – einen linear polarisiertes Licht ausstrahlenden Bildschirm (10), vorzugsweise einen TFT Monitor, mit rasterartig aufgeteilten und individuell ansteuerbaren Bilderzeugungsbereichen (7),

    – einen vor dem Bildschirm angebrachten Mikro-Retarder (5) mit alternierend angeordneten lichtdurchlässigen Bildabdeckungsbereichen (Zeilen 11, 12), die mit Bilderzeugungsbereichen des Bildschirms (10) deckungsgleich sind und zwei unterschiedliche Phasenverschiebungszustände aufweisen,

    – wobei Bildabdeckungsbereiche (Zeilen 12) des ersten optischen Phasenverschiebungszustandes, bei dem das polarisierte Licht des Bildschirms den Mikroretarder ungeändert passiert, einer ersten Gruppe von Bilderzeugungsbereichen (7) zugeordnet sind,

    – und Bildabdeckungsbereiche (Zeilen 11) des zweiten optischen Phasenverschiebungszustandes, bei dem die Polarisationsachse des polarisierten Lichtes des Bildschirms durch den Mikroretarder um 90° gedreht wird, einer zweiten Gruppe von Bilderzeugungsbereichen (7) zugeordnet sind,

    – und mit einer rechnergesteuerten Eingabeeinheit zur Steuerung des Bildschirms.
  2. Sehprüfsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rasterartige Anordnung der Bilderzeugungsbereiche aus Zeilen und/oder Spalten besteht.
  3. Sehprüfsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildabdeckungsbereiche (11, 12) des Mikro-Retarders (5) alternierend entweder in Zeilen oder Spalten angeordnet sind.
  4. Sehprüfsystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Augenpaar des Probanden zugeordnete Polarisationsbrille (6, 14) mit zwei Polarisationsfiltern (6a, 6b), deren Polarisationsachsen zueinander senkrecht stehen und mit den Polarisationsachsen des aus dem Bildschirm und dem Mikro-Retarders austretenden Lichts richtungsmäßig übereinstimmen, eingesetzt wird.
  5. Sehprüfsystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildschirm farbige Bilder erzeugt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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