DE69510663T2

DE69510663T2 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von parametern der spektralen empfindlichkeit von farbempfindlichen rezeptoren im auge

Info

Publication number: DE69510663T2
Application number: DE69510663T
Authority: DE
Inventors: Gyoergy Abraham; Gottfriedne Wenzel
Original assignee: COLORYTE HUNGARY OPTIKAI KUTAT
Current assignee: Coloryte Hungary Optikai Kutato Fejlesztoe Es Gya
Priority date: 1994-04-15
Filing date: 1995-04-14
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2015-04-15
Also published as: MY115349A; WO1995028125A1; ATE181804T1; AU2222195A; EP0755218B1; DE69510663D1; HU215614B; ES2133761T3; HU9401083D0; JPH09511925A; US5801808A; EP0755218A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen von Spektralempfindlichkeitswerten von farbempfindlichen Rezeptoren im Auge.

STAND DER TECHNIK

Das menschliche Auge ist fähig, elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts zu erfassen, der sich von annähernd 380 nm bis 780 nm erstreckt. Die Lichtausbeute der menschlichen Sicht als eine Funktion der Wellenlänge ist durch die sogenannte Sichtbarkeitskurve definiert. Im menschlichen Auge sind drei farbempfindliche Rezeptoren (Pigmente) vorhanden, die das Farbensehen sicherstellen, mit den Bezeichnungen Protos, die Rot-empfindlich sind, Deuteros, die Grün-empfindlich sind und Tritos, die Violettempfindlich sind. Das Empfinden der gelben Farbe wird durch die gleichzeitige Stimulation der Protos und der Deuteros hervorgerufen. Die gleichzeitige Stimulation der Tritos und der Deuteros verursacht das Sehen der Farbe Türkis, während die gleichzeitige Stimulation der Tritos und der Protos zu dem Empfinden der Farbe Purpur führt. Andere Übergangsschattierungen von Farben werden durch die gleichzeitige Stimulation der drei Rezeptoren mit unterschiedlichen Intensitäten hervorgerufen.
Diagramme der Spektralempfindlichkeit der Protos, der Deuteros und der Tritos bei Menschen mit normalem (durchschnittlichem) Farbensehen sind bekannt (Fig. 1). Ferner ist bekannt, daß die Empfindlichkeit der farbempfindlichen Rezeptoren beträchtlich zunimmt, wenn die Intensität der Beleuchtung abnimmt, und daß sie stark abnimmt, wenn die Intensität der Beleuchtung höher ist. Diese Art von Phänomen wird Adaptation genannt, welche in jedem Rezeptor unabhängig von den anderen in einem bestimmten Ausmaß stattfindet, wenn die Beleuchtungsintensität sich nicht im gesamten Spektralbereich verändert, sondern einen geringeren Einfluß auf bestimmte Rezeptoren und einen höheren Einfluß auf andere hat. Dies wird als chromatische Adaptation bezeichnet (Leo M. Hurvich: Color Vision, Sinauer Associates Inc., Sunderland, Massachusetts, USA, 1981, Seiten 196-200).
Es ist bekannt, daß Menschen nicht genau dasselbe Farbensehen haben. Gemäß dem gegenwärtigen Stand der medizinischen Forschung existieren sogenannte farbenblinde Menschen, die nur zwei Grundfarben anstelle von drei sehen. Wenn ein Mangel an Protosrezeptoren vorhanden ist, wird die farbenblinde Person als protanop bezeichnet, beim Mangel von Deuterosrezeptoren sprechen wir von einer deuteranopen Person, und wenn Tritosrezeptoren fehlen, wird die Person als tritanop bezeichnet. Ferner gibt es Menschen mit einem anormalen Farbensehen, die an Parachromatismus leiden. Obgleich sie alle drei Rezeptoren haben, haben sie ein Farbempfinden, das von dem normaler Personeh abweicht. Die häufigste Form des anormalen Farbensehens erscheint als Rotgrün-Parachromatismus. Menschen, die unter Rotgrün-Parachromatismus leiden, erkennen pseudo-isochromatische Tafeln (in der Praxis als Punktbilder bekannt) nicht und sie sind nicht in der Lage, zwischen roten, gelben und grünen Signalen zu unterscheiden, die zur Verkehrsregelung verwendet werden. Unterschiedliche Arten des Parachromatismus sind auf den Seiten 222-269 des vorstehend genannten Buches von Leo M. Hurvich beschrieben.
Da Menschen, die an Parachromatismus leiden, gegenüber Individuen mit normalem Farbensehen in vielerlei Hinsicht benachteiligt sind, wurden bereits verschiedene Vorgehensweisen zum Korrigieren der Farbenfehlsichtigkeit empfohlen. In dem Dokument WO-A-95/05621, veröffentlicht am 23. Februar 1995, wird der Unterschied zwischen einem Auge mit zu korrigierendem Farbensehen und einem Auge mit normalem Farbensehen durch ein Farbfilter mit einer Transmissionscharakteristik, die auf der Basis der anormalen Spektralempfindlichkeit der Protos-, Deuteros- und Tritos-Rezeptoren des Auges mit einem zu korrigierenden Farbensehen in geeigneter Weise ausgewählt wurde, kompensiert. Um folglich das Farbfilter auszuwählen, müssen die Spektralempfindlichkeitskurven der an Parachromatismus leidenden Person gemessen werden und die Verschiebung der Kurven entlang der Wellenlänge muß bestimmt werden.
Es ist bekannt, daß die Spektralempfindlichkeiten von Rezeptoren im Auge durch individuelle Messungen bestimmt werden können (W. B. Marks, W. H. Dobbelle, E. F. Mac Nichol: Visual Pigments of Single Primate Cones, Science, Band 143, März 1964). Rushton führte mikrospektrografische Messungen an Augen von lebenden Menschen und Affen durch (W. A. H. Rushton: Visual Pigments and Color Blindness, Scientific American, März 1975). Bei diesem Verfahren wird ein dünner monochromatischer Lichtstrahl durch die Pupille des zu prüfenden Auges auf der Retina abgebildet, wobei die Größe des Lichtstrahls - bei Erreichen der Retina - die eines Zapfen, der einen Deuteros- oder Tritosrezeptor trägt, nicht übersteigt. Die Intensität des Lichtstrahls wird vor dem Eintreten und auch nach der Reflexion durch den Rezeptor kontinuierlich gemessen. Der Unterschied der beiden Werte entspricht der Intensität des Lichts, das von dem gegebenen Rezeptor absorbiert wird, was für die Empfindlichkeit des Rezeptors bei einer gegebenen Wellenlänge charakteristisch ist. Durch Ändern der Wellenlänge des Prüflichtstrahls kann die Spektralempfindlichkeitskurve des gegebenen Rezeptors bestimmt werden. Da die Empfindlichkeit eines Rezeptors an einem Zapfen auf einmal gemessen wird, ist es bei diesem Verfahren kein Problem, daß die Spektralempfindlichkeitsbereiche der Rezeptoren einander im größten Teil des sichtbaren Spektrums überlappen. Die Messung der sehr niedrigen Lichtintensität und das Umsetzen von anspruchsvollen Meßbedingungen stellen jedoch ein Problem dar.
Ein ähnlich dem vorstehend beschriebenen verlaufender Test wurde durch eine spektrofotometrische Messung bei farbenblinden Menschen oder an Proben, die von der Retina der Personen entnommen wurden, durchgeführt (L. C. Thomson, W. D. Wright: The Convergence of the Tritanopic Confusion Loci and the Derivation of the Fundamental Response Functions, JOSA, 1953, Band 43, Nr. 10, Seiten 890-894). Bei diesen Personen fehlt bzw. fehlen einer oder mehrere Rezeptoren, so daß daher die Überlappung der Spektralempfindlichkeitsbereiche die Messung nicht beeinträchtigt und es somit nicht erforderlich ist, die Messung auf einen einzelnen Zapfen zu richten, der einen Rezeptortyp hat. Dieses Verfahren ist jedoch nur zur Prüfung von farbenblinden Menschen und nicht zur Untersuchung von Menschen, die an Parachromatismus leiden oder ein normales Farbensehen haben, geeignet.
Gemäß einem weiteren Verfahren können die Spektralempfindlichkeitskurven von Rezeptoren durch ein mathematisches Verfahren aus den Resultaten von Farbmischmessungen bestimmt werden (K. Wenzel und G. Sz sz: Numerical method for determining simultaneous functions having been measured with an indirect-measuring method (auf Ungarisch), Finommechanika- Mikrotechnika, 1985, Band 24, Nr. 8/9, Seiten 250-252). Die durch dieses Berechnungsverfahren erhaltenen Resultate stimmen mit den Resultaten der mikrospektrografischen Messungen überein, wobei jedoch die Messungen und die Berechnungen zeitaufwendig sind.
Diese bekannten Verfahren sind jedoch relativ kompliziert und erfordern teure Ausrüstung sowie Bedienungspersonal mit besonderen Qualifikationen. Insbesondere aufgrund des vorste hend genannten Verfahrens zur Verbesserung des Parachromatismus wäre ein Meßverfahren sowie eine Vorrichtung, die die Bestimmung der Spektralempfindlichkeit jedes Rezeptors von Individuen in einem großen Kreis ermöglicht, von großer Bedeutung.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, durch welches die Spektralempfindlichkeitswerte von farbempfindlichen Rezeptoren im Auge auf einfache und relativ rasche Weise bestimmt werden können. Ferner ist es eine Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, die in der allgemeinen ophthalmologischen Praxis zur Bestimmung der Spektralempfindlichkeitswerte von farbempfindlichen Rezeptoren im Auge angewandt werden kann.
Folglich besteht die Erfindung einerseits in einem Verfahren zur Bestimmung der Spektralempfindlichkeitswerte von farbempfindlichen Rezeptoren im Auge, in dessen Verlauf mindestens ein Prüflichtstrahl mit einer Wellenlänge, die in den bzw. die Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereich(e) des bzw. der zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren fällt, auf eine Fläche der Retina eines zu prüfenden Auges aufgestrahlt wird und mindestens ein Empfindlichkeitswert durch Erfassen eines von der Retina reflektierten Lichtstrahls oder unter Nutzung der Farbwahrnehmung der geprüften Person bestimmt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem mindestens einen Prüflichtstrahl mindestens ein Hilfslichtstrahl mit einer Wellenlänge, die außerhalb des Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereichs des zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. der Rezeptoren fällt, und in den bzw. die Spektralempfindlichkeits- Wellenlängenbereich(e) des bzw. der nicht zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren fällt, ebenfalls auf mindestens dieselbe Fläche der Retina aufgestrahlt wird, wobei der mindestens eine Hilfslichtstrahl die Empfindlichkeit des farbempfindlichen Rezeptors bzw. der Rezeptoren, die nicht zu messen sind, reduziert und bewirkt, daß das Ansprechverhalten auf den mindestens einen Prüflichtstrahl im wesentlichen durch den bzw. die zu messenden farbempfindlichen Rezeptor bzw. Rezeptoren gegeben ist.
Gemäß der Erfindung können, um die Spektralempfindlichkeit von farbempfindlichen Rezeptoren des ausgewählten Typs zu bestimmen, die beiden anderen Arten der farbempfindlichen Rezeptoren von der Messung ausgeschlossen werden. Dies wird in der Weise durchgeführt, daß diese Rezeptoren mit mindestens einem Hilfslichtstrahl von geeignet ausgewählter Intensität und Wellenlänge während der Messung "geblendet" werden, das heißt, daß die Empfindlichkeit dieser Rezeptoren reduziert wird. Um beispielsweise die Spektralempfindlichkeit der Protos zu messen, wird mittels eines Hilfslichtstrahls die Empfindlichkeit der Deuteros und der Tritos soweit reduziert, daß das Ansprechen auf den Prüflichtstrahl praktisch vollständig durch die Protos gegeben ist. Wenn die Spektralempfindlichkeit der Deuteros gemessen werden soll, ist es bevorzugt, zwei Hilfslichtstrahlen anzuwenden, von welchen einer die Empfindlichkeit der Tritos und der andere die Empfindlichkeit der Protos reduziert.
Gemäß der Erfindung ist es ferner möglich, einen einzelnen Hilfslichtstrahl mit einer Wellenlänge zu verwenden, die außerhalb des Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereiches von zwei farbempfindlichen Rezeptoren, z. B. Protos und Deuteros, die gemeinsam zu messen sind, fällt, und in den Spektralempfindlichkeitsbereich des dritten farbempfindlichen Rezeptors, z. B. Tritos, fällt, so daß dadurch dessen Empfindlichkeit reduziert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt dieser mindestens eine Prüflichtstrahl einen ersten Prüflichtstrahl und einen zweiten Prüflichtstrahl, wobei der erste Prüflichtstrahl, der eine variable Intensität hat und eine Wellenlänge hat, die in den Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereich des farbempfindlichen Rezeptors oder der farbempfindlichen Rezeptoren, die zu messen sind, fällt, auf eine Zone der Retina aufgestrahlt wird, wobei der zweite Prüflichtstrahl, der eine variable Wellenlänge und eine konstante Intensität hat, auf eine weitere Zone der Retina aufgestrahlt wird, wobei die Wellenlänge des zweiten Prüflichtstrahls schrittweise variiert wird und eine identische visuelle Wahrnehmung in zwei Sichtfeldern, die den Zonen entsprechen, für die Prüfperson eingestellt wird, indem die Intensität des ersten Prüflichtstrahls bei jedem Wellenlängenwert des zweiten Prüflichtstrahls eingestellt wird. Durch dieses Verfahren kann die Spektralempfindlichkeitskurve des zu messenden farbempfindlichen Rezeptors aufgetragen werden.
In einem Wellenlängenbereich, in dem zwei Rezeptoren empfindlich sind, kann man einen Wellenlängenwert bestimmen, bei welchem nur einer der Rezeptoren empfindlich ist, das heißt die Empfindlichkeitsgrenze des anderen Rezeptors. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist dies der Wellenlängenwert, bei welchem das Einstellen einer identischen visuellen Wahrnehmung nicht länger möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein einzelner Prüflichtstrahl mit variabler Wellenlänge, die in den Empfindlichkeits-Wellenlängenbereich des zu messenden farbempfindlichen Rezeptors fällt, und mit konstanter Intensität auf die Retina aufgestrahlt und durch Variieren der Wellenlänge des Prüflichtstrahls eine visuelle Wahrnehmung maximaler Intensität in dem Sichtfeld für die geprüfte Person eingestellt. Auf diese Weise kann der Wellenlängenwert, der der maximalen Empfindlichkeit des gegebenen Rezeptors zugehörig ist, festgestellt werden.
Ferner ist es möglich, daß ein einzelner Prüflichtstrahl mit variabler Wellenlänge, die in den Empfindlichkeits-Wellenlängenbereich des zu messenden farbempfindlichen Rezeptors fällt, und mit konstanter Intensität auf die Retina aufgestrahlt wird und durch Variieren der Wellenlänge des Prüflichtstrahls zwei Wellenlängenwerte bestimmt werden, zwischen welchen die geprüfte Person das Bild des Prüflichtstrahls in dem Sichtfeld sieht. Die zwei Wellenlängenwerte, die auf diese Weise erhalten werden, sind die Empfindlichkeits-Grenzwerte des gegebenen Rezeptors.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Empfindlichkeit eines der farbempfindlichen Rezeptoren dadurch reduziert, daß ein Hilfslichtstrahl angelegt wird, ein einzelner Prüflichtstrahl mit variabler Wellenlänge und konstanter Intensität auf die Retina aufgestrahlt wird, und indem die Wellenlänge des Prüflichtstrahls variiert wird, wird ein Wellenlängenwert bestimmt, bei welchem die geprüfte Person eine Farbveränderung in dem Sichtfeld wahrnimmt.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein einzelner Prüflichtstrahl auf die Retina aufgestrahlt, die spektrale Intensität des aufgestrahlten Prüflichtstrahls und diejenige eines von der Retina reflektierten Lichtstrahls wird gemessen und die Spektralempfindlichkeitskurve des zu messenden farbempfindlichen Rezeptors wird auf der Basis der beiden spektralen Intensitäten bestimmt. Durch diese Vorgehensweise wird wiederum die Spektralempfindlichkeitskurve des zu messenden Rezeptors erhalten. Vorzugsweise werden die spektrale Intensität des Prüflichtstrahls und diejenige des reflektierten Lichtstrahls zeitlich abwechselnd durch einen Monochromator und einen dazugehörigen Zeilendetektor gemessen, so daß Meßfehler weitestgehend ausgeschlossen sind.
Die Messung kann vorteilhafterweise so ausgeführt werden, daß eine Differenz zwischen der spektralen Intensität des Prüflichtstrahls und des reflektierten Lichtstrahls bestimmt wird und die Differenz durch eine spektrale Korrekturfunktion korrigiert wird, die den Geweben der Retina abgesehen von den farbempfindlichen Rezeptoren und den optischen Elementen in dem Weg des Prüflichtstrahls und des reflektierten Lichtstrahls entspricht. Die spektrale Korrekturfunktion kann bestimmt werden, indem ein einzelner Prüflichtstrahl und zwei Hilfslichtstrahlen, die die Empfindlichkeit aller drei farbempfindlichen Rezeptoren reduzieren, aufgestrahlt werden, die spektrale Intensität des Prüflichtstrahls, der aufgestrahlt wurde, und diejenige des von der Retina reflektierten Lichtstrahls gemessen wird und die Differenz zwischen den gemessenen spektralen Intensitäten festgestellt wird. Ferner ist es möglich, die spektrale Korrekturfunktion durch eine an einem normalen Auge ohne Anwendung eines Hilfslichtstrahls durchgeführte Reflexionsmessung zu bestimmen. Die durch diese Messung erhaltene Spektralempfindlichkeit weicht exakt um die spektrale Korrekturfunktion von der bekannten Spektralempfindlichkeit des normalen Auges (Sichtbarkeitskurve) ab.
Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt werden, daß der mindestens eine Hilfslichtstrahl und der mindestens eine Prüflichtstrahl kontinuierlich und gleichzeitig auf die Retina aufgestrahlt werden. Es ist vorteilhaft, daß der mindestens eine Prüflichtstrahl auf einen Retinabereich von nicht mehr als 2º aufgestrahlt wird und der mindestens eine Hilfslichtstrahl auf einen Retinabereich von mindestens 5º aufgestrahlt wird. Wenn der mindestens eine Prüflichtstrahl auf einen Retinabereich von annähernd 2º aufgestrahlt wird, ist es bevorzugt, den mindestens einen Hilfslichtstrahl auf einen Retinabereich von etwa 10º aufzustrahlen.
Die Erfindung umfaßt andererseits eine Vorrichtung zur Bestimmung von Spektralempfindlichkeitswerten von farbempfindlichen Rezeptoren im Auge, welche optische Einrichtungen zum Erzeugen von mindestens einem Prüflichtstrahl mit einer Wellenlänge, die in den bzw. die Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereich(e) des bzw. der zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren fällt, und Aufstrahlen dessel ben auf das zu prüfende Auge enthält. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie, zusätzlich zu den optischen Einrichtungen, Einrichtungen zum Erzeugen mindestens eines Hilfslichtstrahls mit einer Wellenlänge, die außerhalb des Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereichs eines bzw. mehrerer zu messender farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren fällt und in den bzw. die Farbempfindlichkeits-Wellenlängenbereich(e) des bzw. der nicht zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren fällt, wobei der mindestens eine Hilfslichtstrahl die Empfindlichkeit des bzw. der nicht zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren reduziert, während er bewirkt, daß das Ansprechen auf den mindestens einen Prüflichtstrahl im wesentlichen durch den bzw. die zu messenden farbempfindlichen Rezeptor bzw. Rezeptoren gegeben ist, sowie Einrichtungen, um den mindestens einen Hilfslichtstrahl auf das zu prüfende Auge aufzustrahlen, umfaßt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung enthalten die optischen Einrichtungen eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Prüflichtstrahls mit variabler Wellenlänge und konstanter Intensität, eine Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Prüflichtstrahls mit konstanter oder variabler Wellenlänge und mit variabler Intensität, wobei die Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Prüflichtstrahls mit einer Intensitätsmeßeinrichtung versehen ist, und eine Einrichtung zum Aufstrahlen des ersten und des zweiten Prüflichtstrahls auf zwei/Zonen der Retina des zu prüfenden Auges.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung enthalten die optischen Einrichtungen eine Einrichtung zum Erzeugen eines einzelnen Prüflichtstrahls mit variabler Wellenlänge und mit konstanter Intensität und eine Einrichtung zum Aufstrahlen des einzelnen Prüflichtstrahls auf die Retina des zu prüfenden Auges.
Eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch ge kennzeichnet, daß die optischen Einrichtungen eine Einrichtung zum Erzeugen eines einzelnen Prüflichtstrahls mit einem Spektrum, das den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts abdeckt, und eine Einrichtung zum Aufstrahlen des einzelnen Prüflichtstrahls auf die Retina des zu prüfenden Auges enthalten, und daß die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Messen der spektralen Intensität des einzelnen Prüflichtstrahls und derjenigen eines von der Retina des zu prüfenden Auges reflektierten Lichtstrahls enthält. Diese Ausführungsform enthält vorzugsweise eine Einrichtung zum Anlegen des einzelnen Prüflichtstrahls und des von der Retina des Auges reflektierten Lichtstrahls zeitlich abwechselnd an den Lichteingang der Einrichtung zum Messen der spektralen Intensität.
Auf der Basis der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Meßinstrument aufgebaut werden, das in breitem Umfang in der ophthalmologischen Praxis zur Aufzeichnung von Spektralempfindlichkeitswerten von farbempfindlichen Rezeptoren von Menschen, die an Parachromatismus leiden, verwendet werden kann, welche Daten zur Herstellung von Brillen oder Kontaktlinsen zur Verbesserung des Parachromatismus erforderlich sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen gemäß der Darstellung in den Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Sichtbarkeitskurve eines normalen menschlichen Auges und die Spektralempfindlichkeitskurven von farbempfindlichen Rezeptoren desselben zeigt;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die normierten Spektralempfindlichkeitskurven von farbempfindlichen Rezeptoren eines normalen menschlichen Auges zeigt;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Spektralempfindlichkeits kurven von farbempfindlichen Rezeptoren eines normalen menschlichen Auges und diejenigen eines menschlichen Auges, das eine Anomalie des Farbensehens zeigt, darstellt;
Fig. 4 ist eine vereinfachte optische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 5 ist eine vereinfachte optische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Fig. 6 ist eine vereinfachte optische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

AUSFÜHRUNGSWEISEN DER ERFINDUNG

In den Figuren sind identische Elemente bzw. Elemente mit identischer Funktion durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet.
Fig. 1 zeigt eine Sichtbarkeitskurve V(λ), welche die spektrale Lichtausbeute eines normalen menschlichen Auges zeigt, sowie Spektralempfindlichkeitskurven P(λ), D(λ) und T(λ) von farbempfindlichen Rezeptoren in einem normalen menschlichen Auge, wobei auf der senkrechten Achse die relative Spektralempfindlichkeit S in % und auf der horizontalen Achse die Wellenlänge λ in nm aufgetragen ist. Die Sichtbarkeitskurve V(λ) ist eine Resultierende der Empfindlichkeitskurven P(%), D(λ) und T(λ). Es ist zu erkennen, daß die Empfindlichkeitskurve P(λ) der Protos ein Maximum bei annähernd 565 nm hat, die Empfindlichkeitskurve D(λ) der Deuteros ein Maximum bei annähernd 530 nm hat und die Empfindlichkeitskurve T(λ) der Tritos ein Maximum bei annähernd 448 nm hat.
In Fig. 2 sind normierte Spektralempfindlichkeitskurven P G(λ), D(λ) und T(λ) von farbempfindlichen Rezeptoren in einem normalen menschlichen Auge dargestellt, wobei auf der vertikalen Achse die relative Spektralempfindlichkeit S in % und auf der horizontalen Achse die Wellenlänge λ in nm aufgetragen ist. Der Schnittpunkt der normierten Empfindlichkeitskurven T(λ) und D(λ) liegt bei annähernd 480 nm und derjenige der normierten Empfindlichkeitskurven D(λ) und P(λ) liegt bei annähernd 550 nm. Das Maximum und die Schnittpunkte und in einem bestimmten Ausmaß die Form der Empfindlichkeitskurven können für jede Menschengruppe unterschiedlich sein.
In Fig. 3 sind die Empfindlichkeitskurven P(λ), D(λ) und T(λ) von farbempfindlichen Rezeptoren in dem normalen menschlichen Auge und die Empfindlichkeitskurven P*(λ), D*(λ) und T*(λ) der jeweiligen Rezeptoren eines Auges mit anormalem Farbensehen dargestellt. Die Empfindlichkeitskurve P*(λ) ist gegenüber der Empfindlichkeitskurve P(λ) in Richtung von größeren Wellenlängen verschoben und die Form ist ebenfalls von derjenigen der Empfindlichkeitskurve P(λ) verschieden. Die Empfindlichkeitskurve D*(λ) ist gegenüber der Empfindlichkeitskurve D(λ) in Richtung von kürzeren Wellenlängen verschoben und ihre Form ist praktisch mit derjenigen der Empfindlichkeitskurve D(λ) identisch. Die Empfindlichkeitskurve T*(λ) ist gegenüber der Empfindlichkeitskurve T(λ) in Richtung von längeren Wellenlängen verschoben und ihre Form ist ebenfalls anders als diejenige der Empfindlichkeitskurve T(λ). Die Ausmaße der Verschiebung betragen:
Δλp = 17,5 nm, ΔλD = -4 nm, ΔλT = 17,5 nm.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Meßverfahren und eine Vorrichtung, durch welche Reihenmessungen in vivo an einem menschlichen Auge unter Routmetestbedingungen durchgeführt werden können, um die Werte der Spektralempfindlichkeitskurven der farbempfindlichen Rezeptoren zu bestimmen. Die wich tigsten Werte der Spektralempfindlichkeitskurven sind wie folgt:
a) Wellenlängenwerte der Maxima der Kurven;
b) Werte der Maxima der Kurven, die ein Auge ohne Farbadaptation kennzeichnen, z. B. ein Auge, daß auf die Farbe Weiß adaptiert ist;
c) Schwellenempfindlichkeit der Kurven;
d) Veränderungsbereich der Kurvengröße, das heißt der Farbadaptationsbereich der Rezeptoren;
e) der Empfindlichkeitswellenlängenbereich der Kurven, das heißt der Wellenlängenbereich zwischen den Grenzwerten der Lichtwahrnehmung durch den gegebenen Rezeptortyp;
f) die Form der Kurven, die die Rate der Funktionen zwischen dem Maximumpunkt und den Grenzwerten des Empfindlichkeitswellenlängenbereichs beschreibt.
Wir haben erkannt, daß hinsichtlich der Form bezüglich Punkt f) die Unterschiede in der menschlichen Bevölkerung gering sind und es in den meisten Fällen ausreichend ist, die Unterschiede zwischen Individuen durch Werte auf der Basis der Punkte a) und e) anzugeben, und in vielen Fällen kann eine unter Parachromatismus leidende Person durch nur einen dieser Werte ausreichend charakterisiert werden.
Die auf der Erfindung basierende Messung kann in der Weise durchgeführt werden, daß ein Lichtstrahl mit bekannter spektraler-Zusammensetzung auf der Retina des zu prüfenden Auges abgebildet wird, wo er den zu messenden Rezeptor stimuliert. Ein Teil des Lichts wird in dem Rezeptor absorbiert und ein weiterer Teil wird von diesem reflektiert. Der absorbierte Teil kann als proportional zu der Spektralempfindlichkeit des Rezeptors betrachtet werden.
Um die Messung der Spektralempfindlichkeitskurve eines Rezeptors zu ermöglichen, müssen die anderen beiden Rezeptoren aus der Messung eliminiert werden, da die Empfindlichkeitskurven der Rezeptoren einander überlappen. Die Eliminierung wird durch eine temporäre Blendung vorzugsweise in einem Bereich von mindestens 5º der Retina durch mindestens einen Hilfslichtstrahl durchgeführt, dessen Wellenlänge außerhalb des Empfindlichkeitswellenlängenbereichs des zu messenden Rezeptors und innerhalb des Empfindlichkeitswellenlängenbereichs der zu blendenden Rezeptoren liegt. Nach dem Eliminieren der beiden anderen Rezeptoren auf diese Weise wird ein Prüflichtstrahl auf denselben oder einen kleineren Bereich der Retina aufgestrahlt. Der Prüflichtstrahl wird auf einen Bereich von nicht mehr als 2º der Retina aufgestrahlt. Auf diese Weise werden Rezeptoren, die nicht gemessen werden sollen, nicht nur in dem Bereich, wo die Messung durchgeführt wird, geblendet, sondern auch in dessen Umgebung. Der Prüflichtstrahl wird von der Retina reflektiert und der vom Auge zurückkommende Lichtstrahl wird gemessen. Der Prüflichtstrahl, der in das Auge eintritt, wird ebenfalls gemessen. Die beiden Messungen haben einen spektralen Charakter, so daß folglich die spektrale Zusammensetzung sowohl des aufgestrahlten als auch des reflektierten Lichtstrahls bekannt ist. Auf der Basis der Differenz zwischen den beiden Spektren und der vorstehend beschriebenen Korrekturfunktion können spektrale Charakteristiken der teilweise geblendeten Retina, das heißt, diejenigen der zu messenden Rezeptoren, bestimmt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden anstelle der Messung des von der Retina reflektierten Lichts die Spektralempfindlichkeitskurven der gemessenen Rezeptoren bestimmt, indem die geprüfte Person in die Bewertung einbezogen wird. In diesem Fall wird das allgemeine Verfahren angewendet, daß mindestens ein Prüflichtstrahl auf die Retina des Auges abgebildet wird, von welchen mindestens einer eine variable Wellenlänge hat, und einer oder mehrere Hilfslichtstrahlen mit festgelegter Wellenlänge zusätzlich auf die Retina aufgestrahlt werden. Alle diese Lichtstrahlen werden gleichzeitig angelegt.
Als ein Resultat des Hilfslichtstrahls oder der Lichtstrahlen mit fester Wellenlänge wird die Empfindlichkeit eines Rezeptors oder von zwei Rezeptoren reduziert, das heißt sie werden in einem bestimmten Ausmaß unempfindlich, und anschließend werden die beiden anderen Rezeptoren oder der dritte Rezeptor jeweils durch ein Prüflicht mit variierender Wellenlänge angeregt. Die auf diese Weise erzeugte visuelle Wahrnehmung ist unter bestimmten Bedingungen geeignet, einen oder mehrere der Spektralempfindlichkeitsfunktionswerte der getesteten Rezeptoren zu bestimmen.
Ein Verfahren der Bestimmung ist, daß die geprüfte Person die Wellenlänge des Prüflichtstrahls ändert, während dessen Intensität unverändert bleibt, bis die Person die maximale Intensität mittels des zu messenden Rezeptors bzw. der zu messenden Rezeptoren empfindet. Auf diese Weise kann der Maximalpunkt der Spektralempfindlichkeitskurve eines zu prüfenden Rezeptors oder derjenige der Resultierenden von Spektralempfindlichkeitskurven von zwei gemeinsam gemessenen Rezeptoren bestimmt werden.
Gemäß einem weiteren Bestimmungsverfahren stellt die geprüfte Person die Wellenlängenrate, bei welcher sie das gegebene Prüflicht gerade eben erfaßt, ein, während die Wellenlänge des Prüflichtstrahls verändert wird. Auf diese Weise können die Grenzwerte der Empfindlichkeitswellenlängenbereiche von einem Rezeptor oder zwei Rezeptoren, die zu messen sind, bestimmt werden.
Gemäß einem dritten Verfahren wird die Empfindlichkeit der Protos oder Tritos reduziert, indem ein Hilfslichtstrahl angelegt wird, und die Wellenlänge eines Prüflichtstrahls wird variiert, bis die geprüfte Person eine Farbveränderung in dem Sichtfeld empfindet. Auf diese Weise können Schnittpunkte der Empfindlichkeitskurven von Tritos und Deuteros sowie von Deuteros und Protos jeweils bestimmt werden. Durch Variieren der Wellenlänge in Richtung von größeren Werten verändert sich an den Schnittpunkten von Tritos und Deuteros Blau zu Grün und Grün verändert sich zu Rot an dem Schnittpunkt von Deuteros und Protos.
Gemäß einem weiteren Verfahren werden ein oder mehrere Hilfslichtstrahlen mit konstanter Intensität und konstanter Wellenlänge in dem gesamten Sichtfeld angelegt, um die Empfindlichkeit von zwei Rezeptoren zu reduzieren. Die Form der Empfindlichkeitskurve des zu messenden Rezeptors kann in der Weise bestimmt werden, daß zusätzlich zu dem vorstehend genannten Hilfslichtstrahl bzw. den -strahlen eine Zone des Sichtfeldes ein Licht "A" mit variabler Intensität und mit einer festgelegten Wellenlänge empfängt, die in den Empfindlichkeitswellenlängenbereich des zu messenden Rezeptors fällt, und eine weitere Zone ein Licht "B" mit einer konstanten Intensität und einer variablen Wellenlänge in additiver Weise empfängt. In diesem Fall hat die geprüfte Person die Möglichkeit, die Intensität des Lichts "A" einzustellen, um eine visuelle Wahrnehmung zu erhalten, die identisch mit dem Licht "B" ist, dessen Wellenlänge graduell geändert wird. Als Resultat der Messung wird die Intensität des eingestellten Lichts "A" für jeden Schritt aufgezeichnet und so wird eine Funktion, die proportional zu der Empfindlichkeitskurve des gemessenen Rezeptors ist, erhalten.
Das nächste Verfahren kann vorteilhafterweise in Wellenlängenbereichen verwendet werden, in welchen zwei Rezeptoren gleichzeitig empfindlich sind. Mittels dieses Verfahrens kann ein Wellenlängenwert bestimmt werden, bei dem nur einer der Rezeptoren empfindlich ist, und somit kann ein Grenzpunkt des Empfindlichkeitswellenlängenbereichs des anderen der Rezeptoren identifiziert werden. Bei diesem Verfahren beobachtet die geprüfte Person ein geteiltes Sichtfeld. Eine Zone dieses Feldes empfängt ein Licht "A" mit konstanter Wellenlänge, aber veränderlicher Intensität, während die andere Zone ein Licht "B" mit variabler Wellenlänge, aber konstanter Intensität empfängt. Die Wellenlänge des Lichts "A" muß in der Weise ausgewählt werden, daß sie nur einen der Rezeptoren stimuliert. Wenn die Wellenlänge des Lichts "B" geändert wird, solange der dem Licht "A" entsprechende Rezeptor stimuliert wird, sieht die geprüfte Person in beiden Zonen dieselbe Farbe, jedoch möglicherweise mit unterschiedlichen Intensitäten. Die abweichende Intensität verwirrt die geprüfte Person bei der Bestimmung einer exakten Farbgleichheit der beiden Zonen. Daher ermöglichen wir der geprüften Person, die Intensität des Lichts "A" zu ändern, bis das Licht "A" auch die von dem Licht "B" erzeugte Empfindung schafft. Die Messung wird in der Weise durchgeführt, daß durch Ändern der Wellenlänge des Lichts "B" in vorbestimmten kleinen Schritten sie näher an den angenommenen Wellenlängenwert gebracht wird, bei welchem der andere Rezeptor ebenfalls beteiligt ist. Durch Änderung der Intensität des Lichts "A" versucht die geprüfte Person gleiche Farben und Intensitäten herzustellen. Wenn sie erfolgreich ist, ändern wir die Wellenlänge des Lichts "B" weiter um einen kleinen Schritt und anschließend versucht die geprüfte Person erneut, gleiche Farbe und Intensität einzustellen. Dies wird wiederholt, bis die geprüfte Person nicht mehr in der Lage ist, die Gleichheit der beiden Zonen herzustellen. Sie kann nicht erfolgreich sein, da das Licht "B" nun eine Wellenlänge hat, bei welcher der andere Rezeptor ebenfalls beteiligt ist, so daß die durch die beiden Arten von Rezeptoren erzeugte Farbempfindung nicht in dem Bereich des Lichts "A" geschaffen wird, da letzteres nur einen der Rezeptoren beeinflußt. Die Messung wird an diesem Punkt unterbrochen und der letzte Wellenlängenwert des Lichts "B" wird festgehalten. Dadurch wurde der Grenzpunkt des Empfindlichkeitswellenlängenbereichs des anderen Rezeptors bestimmt. Dieses Verfahren ist beispielsweise zum Identifizieren der beiden Grenzwerte der Deuteros geeignet, indem ein Licht "A" angelegt wird, das in einem Fall entsprechend den Protos und im anderen Fall entsprechend den Tritos ausgewählt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird auf der Basis von Ausführungsformen, die in den Figuren dargestellt sind, be schrieben. In Fig. 4 werden drei Lichtstrahlen auf die Retina 50 des zu prüfenden Auges aufgestrahlt. Von einer Lichtquelle 1, deren Licht zeitlich variiert werden kann, durch eine Kondensorlinse 2, einen mechanischen Zerhacker 14 und einen variablen Farbfilter 3 fällt ein Lichtstrahl auf einen halbdurchlässigen Spiegel 4, wo der Lichtstrahl seine Richtung ändert und durch eine der Öffnungen einer Blende 16 tritt, die im Zeitablauf geöffnet oder geschlossen wird, worauf er in das Auge 5 eintritt. Dieser erste Hilfslichtstrahl blendet einen der Rezeptoren, beispielsweise die Protos, die wir nicht messen wollen. Das Farbfilter 3 ist so einzustellen, daß der erste Hilfslichtstrahl eine Wellenlänge hat, die außerhalb des spektralen Empfindlichkeitswellenlängenbereichs des Rezeptors, z. B. der Deuteros, der gemessen werden soll, fällt. Von einer weiteren Lichtquelle 43 durch eine Kondensorlinse 46 und ein veränderliches Farbfilter 47 ändert ein zweiter Lichtstrahl seine Richtung an Spiegeln 48, 13 und 6 und tritt ebenfalls in das Auge 5 ein. Dieser zweite Hilfslichtstrahl reduziert die Empfindlichkeit eines weiteren Rezeptors, z. B. der Tritos, den wir ebenfalls nicht messen wollen. Das Farbfilter 47 ist so einzustellen, daß der zweite Hilfslichtstrahl eine Wellenlänge hat, die außerhalb des spektralen Empfindlichkeitswellenlängenbereichs des Rezeptors, z. B. der Deuteros, der gemessen werden soll, fällt. Von einer dritten Lichtquelle 7 durch eine Kondensorlinse 8 und einen halbdurchlässigen Spiegel 13 ändert ein Lichtstrahl seine Richtung an dem halbdurchlässigen Spiegel 6 und tritt ebenfalls in das Auge 5 ein. Dieser Lichtstrahl stellt einen Prüflichtstrahl für den zu messenden Rezeptor, beispielsweise die Deuteros, dar.
Der von der Retina 50 des Auges 5 reflektierte Lichtstrahl tritt aus dem Auge 5 aus und läuft durch den halbdurchlässigen Spiegel 6 und anschließend durch die Öffnung der Blende 16 und durch den halbdurchlässigen Spiegel 4 und erreicht eine Linse 9. Die Linse 9 fokussiert den Lichtstrahl auf die Eingangsöffnung 51 eines Monochromators 10 und somit beleuch tet das aus dem Monochromator 10 in Form eines in Farben aufgeteilten Lichtstrahls austretende Licht einen Zeilendetektor 11. Jedes Element des Zeilendetektors 11 erfaßt das Licht in einem kurzen Wellenlängenbereich und alle Detektorelemente erfassen das Lichtspektrum. Von dem Zeilendetektor 11 erreicht die spektrale Lichtintensitätsinformation einen Computer 12 durch eine Schnittstelle 17 in Form von elektrischen Signalen.
In einer weiteren Position stellt die Blende 16 sicher, daß von dem Auge 5 kein Licht auf die Linse 9 auftrifft. In dieser Position wird das Licht der Lichtquelle 7, das durch die Linse 8, den halbdurchlässigen Spiegel 13, eine Öffnung der Blende 16, den Spiegel 15 und den halbdurchlässigen Spiegel 4 läuft, durch die Linse 9 auf die Eingangsöffnung 51 eines Monochromators 10 fokussiert, so daß der Zeilendetektor 11 in der Lage ist, das Lichtspektrum der Lichtquelle 7 zu erfassen. Folglich empfängt zeitlich abwechselnd der Computer 12 elektrische Signale, die dem Lichtspektrum der Lichtquelle 7 und dem von der Retina 50 reflektierten Lichtstrahl jeweils entsprechen. Der Computer 12 steuert den Zerhacker 14 und die Blende 16 und bestimmt die spektrale Empfindlichkeit des Rezeptors, z. B. der Deuteros, der gemessen werden soll, aus den den beiden Spektren entsprechenden Signalen.
In Fig. 5 werden drei Lichtstrahlen auf ein zu prüfendes Auge 5 aufgestrahlt. Die Intensität des Lichts von einer Lichtquelle 18 kann elektrisch oder mittels eines variablen mechanischen Diaphragmas 19 auf einen erforderlichen Wert eingestellt werden. Das Licht erreicht durch einen Lichtleiter 20 und eine Sammellinse 22 ein variables Farbfilter 21 und tritt anschließend durch ein halbdurchlässiges Prisma 23 in das Auge 5 ein. Dieser erste Hilfslichtstrahl dient dazu, die Empfindlichkeit eines der Rezeptoren zu reduzieren, welcher nicht gemessen werden soll. Von einer weiteren Lichtquelle 43 durch ein Diaphragma 44, einen Lichtleiter 45, eine Kondensorlinse 46, ein variables Farbfilter 47, ein halbdurchlässi ges Prisma 29 ändert ein zweiter Lichtstrahl seine Richtung an einem halbdurchlässigen Prisma 23 und tritt ebenfalls in das Auge 5 ein. Dieser zweite Hilfslichtstrahl reduziert die Empfindlichkeit des anderen Rezeptors, der nicht gemessen werden soll. Das Licht einer dritten Lichtquelle 24 wird durch die Linse 26 auf die Einlaßöffnung 36 eines Monochromators 25 abgebildet. Der durch die Einlaßöffnung 36 eintretende Lichtstrahl wird durch den Spiegel 37 auf ein optisches Gitter 27 reflektiert, durch dessen Drehung ein Ende 39 des Lichtleiters 28 durch einen Lichtstrahl mit variierender Wellenlänge beleuchtet wird, welches Ende 39 an einer Auslaßöffnung 38 des Monochromators 25 angeordnet ist. Das andere Ende 40 des Lichtleiters 28 wird vom Auge 5 durch Prismen 23 und 29 und durch die Okularlinse 30 betrachtet. Der von dem Monochromator 25 ausgestrahlte Lichtstrahl ist ein Prüflichtstrahl. In dem Auge 5 verursachen die räumlich und/oder zeitlich verschiedenen drei Lichtstrahlen unterschiedliche Reize an den verschiedenen Rezeptoren der Retina, als deren Resultat die untersuchte Person Farb- und/oder Intensitätsübereinstimmungen beobachtet und das Verschwinden/Aufscheinen von Details in bestimmten Zonen des Sichtfeldes jeweils erfaßt.
Eine weitere Form der Umsetzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 6 gezeigt, die der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ähnlich ist. Daher werden nur die Elemente in Fig. 6 beschrieben, die von Fig. 5 verschieden sind. Die Ebene eines Doppelprismas 31 wird vom Auge 5 scharf gesehen. Die beiden Hälften des Doppelprismas 31 empfangen unterschiedliche Prüflichtstrahlen. Die rechte Hälfte empfängt einen ersten Prüflichtstrahl mit variabler Wellenlänge und konstanter Intensität. Dieser Strahl kommt von einer Lichtquelle 24 durch eine Linse 26, ein stufenlos variables Interferenzfilter 49, das durch Bewegen desselben gemäß einem Pfeil 41 eingestellt werden kann, und einen Lichtleiter 28. Das Interferenzfilter 49 hat dieselbe Funktion wie der Monochromator 25 in Fig. 5. Die linke Hälfte des Doppelprismas 31 empfängt einen zweiten Prüflichtstrahl mit variabler Wel lenlänge und variabler Intensität von einer Lichtquelle 32 durch ein mechanisches Diaphragma 33, ein variables Farbfilter 34 und einen Lichtleiter 35. Die Intensität kann durch Einstellen des variablen Diaphragmas 33 variiert werden. Der durch das Diaphragma 33 eingestellte Intensitätswert wird durch ein Intensitätsmeßgerät 43, beispielsweise durch eine Einstelleinrichtung mit einer Skala, angegeben. In Übereinstimmung mit dem verwendeten Meßverfahren kann das Farbfilter 34 ein Interferenzfilter sein, das auf einige diskrete Wellenlängenwerte einstellbar ist, oder ein stufenlos einstellbares Interferenzfilter sein.
Die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung wird entweder so verwendet, daß beide Lichtquellen 18 und 43 eingeschaltet sind, wodurch eine Blendung von zwei Rezeptoren, die nicht gemessen werden sollen, gegeben ist, wobei die beiden Zonen des Sichtfeldes, die unterschiedliche Beleuchtung empfangen und von dem Doppelprisma 31 erzeugt werden, addiert werden, oder so, daß nur eine der Lichtquellen 18 oder 43 eingeschaltet ist, so daß ein Hilfslichtstrahl abgegeben wird, um nur einen Rezeptor oder in einigen Fällen zwei Rezeptoren zu blenden.
Gemäß einem ersten Meßverfahren unter Verwendung der Vorrichtung von Fig. 6 hat die geprüfte Person eine gleiche visuelle Wahrnehmung in zwei Zonen des Sichtfeldes des Doppelprismas 31 einzustellen, indem die Intensität des von der Lichtquelle 32 kommenden Lichtstrahls durch Einstellen des Diaphragmas 33 geändert wird, während durch graduelle Bewegung des Interferenzfilters 49 die Wellenlänge in der rechten Hälfte des Doppelprismas 31 variiert wird. Als direktes Resultat der Messung werden die Wellenlänge der durch das Interferenzfilter 49 eingestellten Farbe und der Wert der zugehörigen Intensität, welche von der geprüften Person eingestellt wurden, wie durch das Meßgerät 42 angegeben aufgezeichnet. Aus diesen Werten kann die Spektralempfindlichkeitskurve des gemessenen Rezeptors hergeleitet werden.
Bei einem weiteren Meßverfahren wird die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung verwendet, um die Positionen des Interferenzfilters 49 entsprechend den Wellenlängenwerten aufzuzeichnen, bei welchen die untersuchte Person gleiche Farbe und Intensität in den beiden Zonen im Sichtfeld einstellen konnte oder nicht einstellen konnte.
Gemäß einem dritten Meßverfahren wird die Vorrichtung von Fig. 6 verwendet, um die Spektralempfindlichkeitskurve des zu messenden Rezeptors zu bestimmen. Für dieses Verfahren sollte das Farbfilter 34 stufenlos variabel sein. Die Empfindlichkeit der nicht zu messenden Rezeptoren wird durch Hilfslichtstrahlen von Lichtquellen 18 und 43 reduziert. Es kann sein, daß ein Hilfslichtstrahl ausreicht, um die beiden nicht zu messenden Rezeptoren zu blenden, in welchem Fall eine der Lichtquellen 18 bzw. 43 abgeschaltet wird. Auf der rechten Hälfte des Doppelprismas 31 wird ein erster Prüflichtstrahl mit variabler Wellenlänge und konstanter Intensität aufgestrahlt und die geprüfte Person hat die Wellenlänge einzustellen, indem das Interferenzfilter 49 eingestellt wird, bis eine maximale Intensität empfunden wird, bei welcher Wellenlänge die Empfindlichkeit des Rezeptors am größten ist. In der linken Hälfte des Doppelprismas 31 wird ein zweiter Prüflichtstrahl mit einer stufenlos variablen Wellenlänge durch das Interferenzfilter 34 eingeführt, wobei die Intensität des zweiten Prüflichtstrahls durch das Diaphragma 33 einstellbar ist. Der Intensitätswert wird durch das Meßgerät 42 angegeben. Die Wellenlänge des Farbfilters 34 wird ebenfalls auf maximale Empfindlichkeit eingestellt. Anschließend stellt die geprüfte Person die Intensität durch Einstellen des Diaphragmas 33 so ein, daß die in beiden Hälften des Doppelprismas 31 empfundenen Intensitäten gleich sind, und der von dem Meßgerät 42 angegebene Intensitätswert wird aufgezeichnet. Anschließend wird durch das Diaphragma 33 ein geringerer Intensitätswert eingestellt und die geprüfte Person stellt die Wellenlänge durch Variieren des Interferenzfilters 49 ein, bis dieselbe Intensität in beiden Hälften des Doppelprismas 31 empfunden wird. Dies tritt bei zwei Wellenlängenwerten auf entgegengesetzten Seiten des maximalen Wellenlängenwertes auf. Die beiden Werte werden aufgezeichnet. Die Schritte des Verminderns der Intensität und des Einstellens der Wellenlänge werden nach Erfordernis wiederholt, um die Empfindlichkeitskurve des gemessenen Rezeptors aus den zugehörigen Intensitäts- und Wellenlängenwerten zu bestimmen.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsformen ist es möglich, daß zu bestimmten Zwecken die erfindungsgemäße Vorrichtung nur eine Einrichtung zum Erzeugen eines Hilfslichtstrahls hat oder die in den Zeichnungen dargestellten optischen Elemente durch andere äquivalente optische Elemente ersetzt werden.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung von Spektralempfindlichkeitswerten von farbempfindlichen Rezeptoren im Auge, in dessen Verlauf mindestens ein Prüflichtstrahl mit einer Wellenlänge, die in den bzw. die Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereich(e) des bzw. der zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren fällt, auf eine Fläche der Retina eines zu prüfenden Auges aufgestrahlt wird und mindestens ein Empfindlichkeitswert durch Erfassen eines von der Retina reflektierten Lichtstrahls oder unter Nutzung der Farbwahrnehmung der geprüften Person bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem mindestens einen Prüflichtstrahl mindestens ein Hilfslichtstrahl mit einer Wellenlänge, die außerhalb des Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereichs des zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. der Rezeptoren fällt, und in den bzw. die Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereich(e) des bzw. der nicht zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren fällt, ebenfalls auf mindestens dieselbe Fläche der Retina aufgestrahlt wird, wobei der mindestens eine Hilfslichtstrahl die Empfindlichkeit des farbempfindlichen Rezeptors bzw. der Rezeptoren, die nicht zu messen sind, reduziert und bewirkt, daß das Ansprechverhalten auf den mindestens einen Prüflichtstrahl im wesentlichen durch den bzw. die zu messenden farbempfindlichen Rezeptor bzw. Rezeptoren gegeben ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Hilfslichtstrahl einen Lichtstrahl oder zwei Lichtstrahlen umfaßt, deren Wellenlänge außerhalb des Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereichs eines zu messenden farbempfindlichen Rezeptors fällt, z. B. der Protos, wobei der eine Lichtstrahl oder die beiden Lichtstrahlen die Empfindlichkeit der beiden anderen farbempfindlichen Rezeptoren, beispielsweise der Deuteros und der Tritos, reduzieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Hilfslichtstrahl einen einzelnen Lichtstrahl umfaßt, dessen Wellenlänge außerhalb des Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereichs von zwei zusammen zu messenden farbempfindlichen Rezeptoren fällt, beispielsweise die Protos und die Deuteros, wobei der einzelne Lichtstrahl die Empfindlichkeit des dritten farbempfindlichen Rezeptors, z. B. der Tritos, reduziert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Prüflichtstrahl einen ersten Prüflichtstrahl und einen zweiten Prüflichtstrahl umfaßt, welcher erste Prüflichtstrahl eine variable Intensität hat und eine Wellenlänge hat, die in den Empfindlichkeits-Wellenlängenbereich des bzw. der zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren fällt und auf eine Zone der Retina aufgestrahlt wird, welcher zweite Prüflichtstrahl eine variable Wellenlänge und eine konstante Intensität hat und auf eine andere Zone der Retina aufgestrahlt wird, wobei die Wellenlänge des zweiten Prüflichtstrahls schrittweise variiert wird und eine identische visuelle Wahrnehmung in zwei Sichtfeldern, die den Zonen bei der geprüften Person entsprechen, durch Einstellen der Intensität des ersten Prüflichtstrahls bei jedem Wellenlängenwert des zweiten Prüflichtstrahls eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen eines farbempfindlichen Rezeptors die Spektralempfindlichkeitskurve des zu messenden farbempfindlichen Rezep tors auf der Basis der Wellenlängenwerte des zweiten Prüflichtstrahls und der Intensitätswerte des ersten Prüflichtstrahls, wie für eine identische visuelle Wahrnehmung erforderlich, bestimmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen von zwei farbempfindlichen Rezeptoren ein Wellenlängenwert des zweiten Prüflichtstrahls bestimmt wird, bei welchem es nicht länger möglich ist, eine identische visuelle Wahrnehmung einzustellen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelner Prüflichtstrahl mit variabler Wellenlänge, die in den Empfindlichkeits-Wellenlängenbereich des zu messenden farbempfindlichen Rezeptors fällt, und mit konstanter Intensität auf die Retina aufgestrahlt wird und durch Variieren der Wellenlänge des Prüflichtstrahls eine visuelle Wahrnehmung mit maximaler Intensität indem Sichtfeld für die geprüfte Person eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelner Prüflichtstrahl mit variabler Wellenlänge, die in den Empfindlichkeits-Wellenlängenbereich des zu messenden farbempfindlichen Rezeptors fällt, und mit konstanter Intensität auf die Retina aufgestrahlt wird und durch Variieren der Wellenlänge des Prüflichtstrahls zwei Wellenlängenwerte bestimmt werden, zwischen welchen die geprüfte Person das Bild des Prüflichtstrahls in dem Sichtfeld sieht.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit eines der farbempfindlichen Rezeptoren durch Aufstrahlen eines Hilfslichtstrahls reduziert wird, ein einzelner Prüflichtstrahl mit variabler Wellenlänge und konstanter Intensität auf die Retina aufgestrahlt wird und durch Variieren der Wellenlänge des Prüflichtstrahls ein Wellenlängenwert bestimmt wird, bei welchem die geprüfte Person eine Farbveränderung in dem Sichtfeld wahrnimmt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelner Prüflichtstrahl auf die Retina aufgestrahlt wird, die spektrale Intensität des aufgestrahlten Prüflichtstrahls und diejenige eines von der Retina reflektierten Lichtstrahls gemessen wird und die Spektralempfindlichkeitskurve des zu messenden farbempfindlichen Rezeptors auf der Basis der beiden spektralen Intensitäten bestimmt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrale Intensität des Prüflichtstrahls und diejenige des reflektierten Lichtstrahls zeitlich abwechselnd durch einen Monochromator und einen zugehörigen Zeilendetektor gemessen werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz zwischen der spektralen Intensität des Prüflichtstrahls und der spektralen Intensität des reflektierten Lichtstrahls bestimmt wird und die Differenz durch eine spektrale Korrekturfunktion korrigiert wird, die den Geweben der Retina, abgesehen von den farbempfindlichen Rezeptoren, und den optischen Elementen in dem Weg des Prüflichtstrahls und des reflektierten Lichtstrahls entspricht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrale Korrekturfunktion durch Aufstrahlen eines einzelnen Prüflichtstrahls und von zwei Hilfslichtstrahlen, die die Empfindlichkeit aller drei farbempfindlichen Rezeptoren verringern, Messen der spektralen Intensität des aufgestrahlten Prüflichtstrahls und derjenigen des von der Retina reflektierten Lichtstrahls und Feststellen der Differenz zwischen den gemessenen spektralen Intensitäten bestimmt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Hilfslichtstrahl und der mindestens eine Prüflichtstrahl kontinuierlich und gleichzeitig auf die Retina aufgestrahlt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Prüflichtstrahl auf einen Retinabereich von nicht mehr als 2º aufgestrahlt wird und der mindestens eine Hilfslichtstrahl auf einen Retinabereich von mindestens 5º aufgestrahlt wird.

16. Vorrichtung zum Bestimmen von Spektralempfindlichkeitswerten von farbempfindlichen Rezeptoren im Auge, enthaltend optische Einrichtungen (7, 8, 13, 6; 24, 26, 25, 28, 30, 29, 23; 24, 26, 49, 28, 32, 33, 34, 35, 31, 30, 29, 23) zum Erzeugen von mindestens einem Prüflichtstrahl mit einer Wellenlänge, die in den bzw. die Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereich(e) des bzw. der zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren fällt, und Aufstrahlen desselben auf das zu prüfende Auge, dadurch gekennzeichnet, daß sie, zusätzlich zu den optischen Einrichtungen, Einrichtungen (1, 2, 3; 43, 46, 47; 18, 19, 20, 22, 21, 43, 44, 45, 46, 47) zum Erzeugen mindestens eines Hilfslichtstrahls mit einer Wellenlänge, die außerhalb des Spektralempfindlichkeits-Wellenlängenbereichs eines bzw. mehrerer zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren fällt und in den bzw. die Farbempfindlichkeits-Wellenlängenbereich(e) des bzw. der nicht zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren fällt, wobei der mindestens eine Hilfslichtstrahl die Empfindlichkeit des bzw. der nicht zu messenden farbempfindlichen Rezeptors bzw. Rezeptoren reduziert, während er bewirkt; daß das Ansprechen auf den mindestens einen Prüflichtstrahl im wesentlichen durch den bzw. die zu messenden farbempfindlichen Rezeptoren gegeben ist, sowie Einrichtungen (4, 6, 48, 13; 23, 29), um den mindestens einen Hilfslichtstrahl auf das zu prüfende Auge aufzustrahlen, umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Einrichtungen eine Einrichtung (24, 26, 49, 28) zum Erzeugen eines ersten Prüflichtstrahls mit variabler Wellenlänge und konstanter Intensität, eine Einrichtung (32, 33, 34, 35) zum Erzeugen eines zweiten Prüflichtstrahls mit konstanter oder variabler Wellenlänge und mit variabler Intensität, wobei die Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Prüflichtstrahls mit einer Intensitätsmeßeinrichtung (42) versehen ist, und eine Einrichtung (31, 30, 29, 23) zum Aufstrahlen des ersten und des zweiten Prüflichtstrahls auf zwei Zonen der Retina des zu prüfenden Auges enthalten.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Einrichtungen eine Einrichtung (24, 26, 25, 28, 30) zum Erzeugen eines einzelnen Prüflichtstrahls mit variabler Wellenlänge und mit konstanter Intensität und eine Einrichtung (29, 23) zum Aufstrahlen des einzelnen Prüflichtstrahls auf die Retina des zu prüfenden Auges enthalten.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Einrichtungen eine Einrichtung (7, 8) zum Erzeugen eines einzelnen Prüflichtstrahls mit einem Spektrum, das den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts abdeckt, und eine Einrichtung (6) zum Aufstrahlen des einzelnen Prüflichtstrahls auf die Retina des zu prüfenden Auges enthalten, und daß die Vorrichtung ferner eine Einrichtung (9, 10, 11, 17, 12) zum Messen der spektralen Intensität des einzelnen Prüflichtstrahls und derjenigen eines von der Retina des zu prüfenden Auges reflektierten Lichtstrahls enthält.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Einrichtung (13, 16) zum Anlegen des einzelnen Prüflichtstrahls und des von der Retina des Auges reflektierten Lichtstrahls zeitlich abwechselnd an den Lichteingang der Einrichtung (9, 10, 11, 17, 12) zum Messen der spektralen Intensität enthält.