Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням
Номер патенту: 47531
Опубліковано: 15.07.2002
Формула / Реферат
1. Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням, що включає до свого складу випромінювач лінійно поляризованого світла у вигляді тонкого з малою розбіжністю пучка променів, діаметр перерізу якого набагато менший діаметра зіниці ока, дефлектор цього пучка, колімаційну лінзу, фотоелектричний вимірювач двох просторових координат світлової плями на сітківці ока у складі апертурної діафрагми, лінзи для оптичної спряженості сітківки ока із світлочутливою поверхнею фотоприймача та позиційно-чутливого двокоординатного фотоприймачевого пристрою, інтерференційно-поляризаційний світлоподільник, аналого-цифровий перетворювач (АЦП) електричних сигналів, блок управління роботою АЦП, обробки і відображення результатів вимірювання рефракції, складений з елементів комп'ютера, який відрізняється тим, що випромінювач розміщено на рухомій основі, яка за допомогою додаткового приводу забезпечена можливістю повороту випромінювача на кут 90° відносно оптичної осі колімаційної лінзи, з якою збігається осьовий промінь пучка на виході із випромінювача, а дефлектор розміщено безпосередньо за випромінювачем і складено з двох або більшої кількості оптичних дефлекторних елементів - оптичних клинів, або децентрованих лінз, або нахилених до осі обертання дзеркал, кожний з яких за допомогою редуктора і електродвигуна забезпечений можливістю обертання з кутовою швидкістю, яка відрізняється від кутової швидкості обертання інших дефлекторних елементів, а колімаційна лінза розташована за дефлектором на відстані, при якій її передній фокус збігається з уявною точкою перетину осьового променя відхиленого дефлектором пучка з оптичною віссю вимірювача, а інтерференційно-поляризаційний світлоподільник своєю світлоподільною поверхнею розміщено між колімаційною лінзою і оком на перетині оптичних осей колімаційної лінзи, лінзи фотоелектричного вимірювача і імітатора ока, який додатково введено у вимірювач і складено з імітатора оптичної системи ока і сітківки ока, до того ж просторовою орієнтацією світлоподільної поверхні забезпечено проходження світла до ока в положенні випромінювача, який не є повернутим навколо осі обертання основи його кріплення, а імітатор ока розміщено на осі в напрямку проходження світла через світлоподільник, коли випромінювач є повернутим на кут 90° навколо осі обертання тієї ж основи, до того ж імітатор розміщено на відстані від світлоподільника, при якій передня оптична поверхня імітатора є оптично спряженою з поверхнею рогівки ока і обидві вказані поверхні розташовані біля точок заднього фокуса колімаційної лінзи, а додатково введені у вимірювач датчики кутового положення дефлекторних елементів відносно нерухомих деталей вимірювача і ока виконані у вигляді дисків з отворами чи з дзеркальними секторами, яким надано функцію забезпечення проходження світла від випромінювача оптрона до фотоприймача оптрона і появи на виході оптрона зміни електричного сигналу, коли пучок світла, що сканує око, є розміщеним за допомогою дефлекторних елементів у відповідній точці зіниці ока, або у вигляді дисків з феромагнітними кільцевими доріжками з намагніченими ділянками і розміщеними поруч з ними магнітними головками, яким надано ту ж саму функцію, що й оптронам, причому отвори або дзеркальні сектори, або намагнічені ділянки феромагнітних доріжок розміщені на окремих дисках або безпосередньо на зубчатих колесах редуктора по колах, концентричних осям обертання цих дисків з їх (отворів, секторів, ділянок) взаємним розташуванням і кількістю, якими забезпечено проведення вимірів рефракції у відповідних точках зіниці ока, а самі диски закріплені нерухомо на оправах оптичних дефлекторних елементів або на валах, або на інших рухомих елементах редуктора, якими забезпечено обертання дефлекторних елементів.
2. Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням за п. 1, який відрізняється тим, що в ньому дефлектор виконано у вигляді телескопічної системи, складеної з децетрованих лінз, кожна з яких закріплена на окремому циліндрі з додатковою можливістю до переміщення лінз в напрямку, перпендикулярному до осі обертання циліндрів, причому циліндри розміщені співвісно і на кожному з них додатково розміщено по одній муфті, яким надано можливість обертання разом з циліндрами, на яких вони розміщені, з одночасним переміщенням вздовж осей обертання циліндрів за допомогою додаткового спільного для муфт переміщувача, причому кожна муфта з’єднана з оправою лінзи через кінематичну пару, яка забезпечена властивістю перетворення переміщення муфти вздовж осі циліндра у переміщення лінзи перпендикулярно до осі обертання циліндра.
3. Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням за п. 1, який відрізняється тим, що в ньому дефлектор складено з двох дзеркал, кожне з яких розміщено на окремому валу, осі обертання яких паралельні і розташовані приблизно під кутом 45° до осьового променя світлового пучка випромінювача, причому дзеркала на валах закріплені шарнірно з додатковою можливістю відхилення дзеркал на деякий кут в одній площині від положення, перпендикулярного до осі обертання вала, крім того на кожному валу додатково розміщено по одній муфті, кожній з яких надано можливість обертання разом з валом з одночасним переміщенням вздовж осі обертання вала за допомогою додаткового спільного для обох муфт переміщувача, до того ж кожна муфта з’єднана з дзеркалом, яке розміщене на тому ж валу, системою шарнірно сполучених тяг, забезпечених властивістю перетворювати переміщення муфти вздовж вала у відхилення дзеркала від положення, перпендикулярного осі обертання вала.
4. Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням за п. 1, який відрізняється тим, що між дефлектором і колімаційною лінзою додатково розміщено панкратичну телескопічну систему або одну з декількох змінних телескопічних систем з фіксованими значеннями кутового збільшення, вхідна зіниця яких при знаходженні телескопічної системи на оптичній осі розташована в площині, яка збігається з уявною точкою перетину осьовим променем відхиленого дефлектором світлового пучка з оптичною віссю колімаційної лінзи, а вихідна зіниця збігається з передньою фокальною площиною колімаційної лінзи, до того ж в цій площині додатково розміщено діафрагму, оптично спряжену з сітківкою ока.
5. Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням за одним із пп. 1-4, який відрізняється тим, що випромінювач світла в ньому закріплено в нерухомій основі, а між випромінювачем і дефлектором додатково розміщено або призму Дове в оправі, яка за допомогою додаткового приводу забезпечена можливістю обертання разом з призмою Дове навколо оптичної осі колімаційної лінзи на кут 45°, або фазову напівхвильову пластину, яка теж розміщена на рухомій основі і яка за допомогою іншого додаткового приводу забезпечена можливістю бути введеною в простір або виведеною з простору розповсюдження світла випромінювача, або модулятор Фарадея, або модулятори Поккельса з поздовжнім чи з поперечним ефектами, які забезпечені можливістю повороту площини поляризації світла на кут 90° за допомогою підключеного до них джерела електричного струму чи напруги.
6. Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням за одним із пп. 1-5, який відрізняється тим, що його двокоординатний фотоелектричний вимірювач складено з однієї однокоординатної лінійки фоточутливих елементів, перед якою по ходу променів від світлоподільника в просторі між світлоподільником і лінзою, що призначена для оптичного спряження сітківки і фоточутливої поверхні фотоприймача, або в просторі між вказаною лінзою і лінійкою на додатковій поворотній основі додатково розміщено призму Дове або іншу призму, або призмову, або дзеркальну, або дзеркально-призмову систему, яка має властивість повороту зображення освітленої сітківки ока, що сформоване на фоточутливій поверхні фотоприймача, навколо оптичної осі на кут 90° або на інший кут за допомогою додаткового приводу, підключеного до поворотної основи.
Текст
1 Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням, що включає до свого складу випромінювач ЛІНІЙНО поляризованого світла у вигляді тонкого з малою розбіжністю пучка променів, діаметр перерізу якого набагато менший діаметра ЗІНИЦІ ока, дефлектор цього пучка, колімаційну лінзу, фотоелектричний вимірювач двох просторових координат світлової плями на СІТКІВЦІ ока у складі апертурної діафрагми, лінзи для оптичної спряженості СІТКІВКИ ока із світлочутливою поверхнею фотоприймача та позиційно-чутливого двокоординатного фотоприймачевого пристрою, інтерференційно-поляризаційний СВІТЛОПОДІЛЬНИК, аналого-цифровий перетворювач (АЦП) електричних сигналів, блок управління роботою АЦП, обробки і відображення результатів вимірювання рефракції, складений з елементів комп'ютера, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що випромінювач розміщено на рухомій основі, яка за допомогою додаткового приводу забезпечена можливістю повороту випромінювача на кут 90° відносно оптичної осі колімаційної лінзи, з якою збігається осьовий промінь пучка на виході із випромінювача, а дефлектор розміщено безпосередньо за випромінювачем і складено з двох або більшої КІЛЬКОСТІ ОПТИЧНИХ дефлекторних елементів - оптичних клинів, або децентрованих лінз, або нахилених до осі обертання дзеркал, кожний з яких за допомогою редуктора і електродвигуна забезпечений можливістю обертання з кутовою швидкістю, яка відрізняється від кутової швидкості обертання інших дефлекторних елементів, а колімаційна лінза розташована за дефлектором на відстані, при якій її передній фокус збігається з уявною точкою перетину осьового променя відхиленого дефлектором пучка з оптичною віссю вимірювача, а інтерференційнополяризаційний СВІТЛОПОДІЛЬНИК СВОЄЮ СВІТЛОПОДІ льною поверхнею розміщено між колімаційною лінзою і оком на перетині оптичних осей коліма РОЗРІЗНЕННЯМ ційної лінзи, лінзи фотоелектричного вимірювача і імітатора ока, який додатково введено у вимірювач і складено з імітатора оптичної системи ока і СІТКІВКИ ока, до того ж просторовою орієнтацією СВІТЛОПОДІЛЬНОІ поверхні забезпечено проходжен ня світла до ока в положенні випромінювача, який не є повернутим навколо осі обертання основи його кріплення, а імітатор ока розміщено на осі в напрямку проходження світла через СВІТЛОПОДІЛЬ ник, коли випромінювач є повернутим на кут 90° навколо осі обертання тієї ж основи, до того ж імітатор розміщено на відстані від світлоподільника, при якій передня оптична поверхня імітатора є оптично спряженою з поверхнею рогівки ока і обидві вказані поверхні розташовані біля точок заднього фокуса колімаційної лінзи, а додатково введені у вимірювач датчики кутового положення дефлекторних елементів відносно нерухомих деталей вимірювача і ока виконані у вигляді дисків з отворами чи з дзеркальними секторами, яким надано функцію забезпечення проходження світла від випромінювача оптрона до фотоприймача оптрона і появи на виході оптрона зміни електричного сигналу, коли пучок світла, що сканує око, є розміщеним за допомогою дефлекторних елементів у о ВІДПОВІДНІЙ точці ЗІНИЦІ ока, або у вигляді дисків з феромагнітними кільцевими доріжками з намагніченими ділянками і розміщеними поруч з ними магнітними головками, яким надано ту ж саму функцію, що й оптронам, причому отвори або дзеркальні сектори, або намагнічені ділянки феромагнітних доріжок розміщені на окремих дисках або безпосередньо на зубчатих колесах редуктора по колах, концентричних осям обертання цих дисків з їх (отворів, секторів, ділянок) взаємним розташуванням і КІЛЬКІСТЮ, якими забезпечено проведення вимірів рефракції у ВІДПОВІДНИХ точках ЗІНИЦІ ока, а самі диски закріплені нерухомо на оправах оптичних дефлекторних елементів або на валах, або на інших рухомих елементах редуктора, якими забезпечено обертання дефлекторних елементів 2 Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням за п 1, який відрізняється тим, що в ньому дефлектор виконано у вигляді телескопічної системи, складеної з децетрованих лінз, кожна з яких закріплена на окремому циліндрі з додатковою можливістю до переміщення лінз в напрямку, перпендикулярному до осі обертання циліндрів, C O Ю 47531 причому циліндри розміщені СПІВВІСНО і на кожному з них додатково розміщено по одній муфті, яким надано можливість обертання разом з циліндрами, на яких вони розміщені, з одночасним переміщенням вздовж осей обертання циліндрів за допомогою додаткового спільного для муфт переміщувача, причому кожна муфта з'єднана з оправою лінзи через кінематичну пару, яка забезпечена властивістю перетворення переміщення муфти вздовж осі циліндра у переміщення лінзи перпендикулярно до осі обертання циліндра 3 Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням за п 1, який відрізняється тим, що в ньому дефлектор складено з двох дзеркал, кожне з яких розміщено на окремому валу, осі обертання яких паралельні і розташовані приблизно під кутом 45° до осьового променя світлового пучка випромінювача, причому дзеркала на валах закріплені шарнірно з додатковою можливістю відхилення дзеркал на деякий кут в одній площині від положення, перпендикулярного до осі обертання вала, крім того на кожному валу додатково розміщено по одній муфті, кожній з яких надано можливість обертання разом з валом з одночасним переміщенням вздовж осі обертання вала за допомогою додаткового спільного для обох муфт переміщувача, до того ж кожна муфта з'єднана з дзеркалом, яке розміщене на тому ж валу, системою шарнірно сполучених тяг, забезпечених властивістю перетворювати переміщення муфти вздовж вала у відхилення дзеркала від положення, перпендикулярного осі обертання вала пучка з оптичною віссю колімаційної лінзи, а вихідна зіниця збігається з передньою фокальною площиною колімаційної лінзи, до того ж в цій площині додатково розміщено діафрагму, оптично спряжену з СІТКІВКОЮ ока 5 Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням за одним із пп 1-4, який відрізняється тим, що випромінювач світла в ньому закріплено в нерухомій основі, а між випромінювачем і дефлектором додатково розміщено або призму Дове в оправі, яка за допомогою додаткового приводу забезпечена можливістю обертання разом з призмою Дове навколо оптичної осі колімаційної лінзи на кут 45°, або фазову напівхвильову пластину, яка теж розміщена на рухомій основі і яка за допомогою іншого додаткового приводу забезпечена можливістю бути введеною в простір або виведеною з простору розповсюдження світла випромінювача, або модулятор Фарадея, або модулятори Поккельса з поздовжнім чи з поперечним ефектами, які забезпечені можливістю повороту площини поляризації світла на кут 90° за допомогою підключеного до них джерела електричного струму чи напруги 4 Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням за п 1, який відрізняється тим, що між дефлектором і колімаційною лінзою додатково розміщено панкратичну телескопічну систему або одну з декількох змінних телескопічних систем з фіксованими значеннями кутового збільшення, вхідна зіниця яких при знаходженні телескопічної системи на оптичній осі розташована в площині, яка збігається з уявною точкою перетину осьовим променем відхиленого дефлектором світлового 6 Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням за одним із пп 1-5, який відрізняється тим, що його двокоординатний фотоелектричний вимірювач складено з однієї однокоординатної ЛІНІЙКИ фоточутливих елементів, перед якою по ходу променів від світлоподільника в просторі між СВІТЛОПОДІЛЬНИКОМ і лінзою, що призначена для оптичного спряження СІТКІВКИ і фоточутливої поверхні фотоприймача, або в просторі між вказаною лінзою і ЛІНІЙКОЮ на додатковій поворотній основі додатково розміщено призму Дове або іншу призму, або призмову, або дзеркальну, або дзеркально-призмову систему, яка має властивість повороту зображення освітленої СІТКІВКИ ока, що сформоване на фоточутливій поверхні фотоприймача, навколо оптичної осі на кут 90° або на інший кут за допомогою додаткового приводу, підключеного до поворотної основи Винахід належить до медичної офтальмологічної техніки, зокрема приладів, призначених для вимірювання абераційної складової рефракції ока, як функції координат ЗІНИЦІ ВІДОМІ вимірювачі локальної рефракції ока, які дозволяють вимірювати абераційну складову за допомогою тонкого пучка променів Діаметр перетину такого пучка є набагато меншим діаметра ЗІНИЦІ До перших рефрактометрів такого типу відносяться вимірювачи хвильової аберації ока М С Смирнова [1] та Ван ден Брінка [2], вимірювачи фізіологічного астигматизму М М Серпєнка [3], рефрактометр Р Вебба [4] та ІНШІ ГОЛОВНІ недоліки вказаних рефрактометрів активна участь пацієнта у вимірюваннях та потрібність великої КІЛЬКОСТІ часу для проведення вимірювань (від декількох хвилин до декількох годин) Такі вимірювання викликають втому пацієнта, зміну під час вимірювань положення ока відносно приладу, зміну акомодаційного стану ока, що разом суттєво зменшує точність вимірів рефракції Існують більш вдосконалені, автоматизовані вимірювачі рефракції, в яких дії пацієнта є виключеними з вимірювального процесу Це вимірювач за методом ножа Фуко [5], вимірювачи, що побудовані на використанні датчика деформацій хвильового фронту Гартмана-Шека [6-8], вимірювачи з компенсацією хвильової аберації ока пацієнта за допомогою адаптивного дзеркала [9] Вимірювач [5] не забезпечує достатньої точності та продуктивності, особливо у випадках великих аномалій рефракції ока Головний недолік датчика Гартмана-Шека полягає у наявності перекриття світлових плям від сусідніх елементів лінзового растра Тому для забезпечення гарантованого виявлення приналежності світлових плям до ВІДПОВІДНИХ елементів лінзового растра треба обмежувати або діапазон, 47531 або точність вимірювання рефракції Крім того, жорстка конструкція лінзового растра не дозволяє створювати гнучку сітку вимірювальних точок на ЗІНИЦІ ока Вимірювач з адаптивною оптикою, що задіяна у вимірювальному ланцюзі, не забезпечує потрібної швидкодії вимірювань До того ж адаптивна оптика є досить складною у виготовленні Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, і в зв'язку з цим прийнятий за прототип, є рефрактометр з просторовим розрізненням [10] Вимірювання змінної складової рефракції, як і в попередніх приладах, в ньому здійснюється за принципом Шейнера Для цього використовується лазерне випромінювання у вигляді тонкого пучка променів, який має діаметр перетину набагато менший за діаметр ЗІНИЦІ ока і який послідовно направляється в окремі точки ЗІНИЦІ Виміри рефракції у кожній точці ЗІНИЦІ здійснюються шляхом визначення того кутового положення пучка на вході в зіницю, при якому світлова пляма на СІТКІВЦІ опиняється у незмінній просторово фіксованій зоні СІТКІВКИ, наприклад в центрі жовтої плями Для цього використовується замкнута слідкуюча фотоелектрична система, в якої датчиком неузгодження є координатний фотоприймач, наприклад квадрантний фотодюд, що оптично спряжений з СІТКІВКОЮ Виконуючим елементом є акустооптичний дефлектор лазерного пучка Для зміни положення пучка на ЗІНИЦІ ока в прототипі запропоновано використовувати або механічний диск з ВІДПОВІДНО розташованими отворами, який повертається за допомогою електроприводу, або ще один акустооптичний дефлектор Суттєвими недоліками прототипу є • використання для сканування світлового пучка одного або навіть двох двокоординатних акустооптичних дефлекторів, • відсутність пристрою автоматичного виявлення інструментальних похибок вимірювання локальної рефракції, • використання для вимірювання кутового положення світлового пучка фотоелектричної системи з фотоелектричним координатним датчиком переміщення світлової плями по СІТКІВЦІ Недоліки використання акустооптичних дефлекторів полягають в тому, що, по-перше, для їх функціонування в складі приладу світлове випромінювання повинно бути монохроматичним, інакше розповсюдження пучка паралельних променів через дефлектор буде супроводжуватися його суттєвим дифракційним розсіянням По-друге, при переміщенні навіть монохроматичного лазерного пучка акустооптичним дефлектором спостерігається деякий просторовий перерозподіл його інтенсивності Це викликає також ВІДПОВІДНИЙ перерозподіл освітлення у СВІТЛОВІЙ плямі на СІТКІВЦІ І, як наслідок, появу додаткової похибки вимірювання рефракції По-третє, тільки один двохкоординатний акустооптичний дефлектор у складі прототипу зменшує корисний світловий потік випромінювання не менше як удвічі, а застосування двох таких дефлекторів послаблює потік майже вчетверо Це призводить не тільки до неекономічного використання випромінювання, великого послаблення освітленості СІТКІВКИ, але й до створю вання умов для появи світлових завад, які викликають додаткові похибки вимірювань рефракції В-четверте, застосування акустооптичних дефлекторів значно підвищує собівартість приладу і тому зменшує його цінову привабливість Недолік прототипу, пов'язаний з відсутністю пристрою самотестування, полягає в неможливості врахування інструментальних похибок рефрактометра, які виникають внаслідок дії різного роду завад і похибок перетворювань одних сигналів в ІНШІ Недоліки використання слідкуючої фотоелектричної системи з, наприклад, квадрантним координатним фотоприймачем у якості датчика зсуву світлової плями на СІТКІВЦІ, полягають в наступному По-перше, необхідний розмір світлової плями на СІТКІВЦІ повинен бути узгодженим з діапазоном можливих зсувів плями Так у приведеному прикладі розмірсвітлової плями на СІТКІВЦІ повинен приблизно дорівнювати діапазону її переміщення Тому для більшого діапазону рефракції, що виміряється, потрібне застосування більшої світлової плями У зв'язку з тим, що світловий потік лазера є обмеженим, освітленість плями при зростанні її розмірів зменшується, а енергетична чутливість датчика зсувів плями послаблюється Кінцевий результат цього - зменшення точності вимірювання рефракції Тому при використанні таких фотоелектричних датчиків обмежують або діапазон вимірюваної рефракції, або точність її вимірювання По-друге, у випадку цифрового перетворювання фотоелектричних сигналів потрібного для керування акустооптичними дефлекторами, метод вимірювання рефракції по кутовому положенню світлового пучка на вході в око потребує суттєво більшого часу в порівнянні з методами безпосереднього вимірювання величин зсувів світлової плями Дійсно, час потребується на 1) виявлення і перетворювання у цифрову форму сигналів неузгодження, 2) переміщення світлового пучка за допомогою дефлектора в інше положення, 3) перевірку результатів переміщення і при потребі повторення дій пунктів 1) і 2) Така процедура потребує часу як найменше вдвоє-втроє більше в порівнянні з методом безпосереднього вимірювання абераційної рефракції за координатами зображення світлової плями на матричному чи іншому координатному фотоприймачеві В основу винаходу покладені завдання • створити такий пристрій переміщення світлового пучка та визначення його просторового положення на ЗІНИЦІ, який би за рахунок збільшення коефіцієнта корисної дії, та зменшення впливу на кутовий розподіл яскравості дозволив би збільшити точність вимірювання рефракції ока, і, завдяки використанню більш простих елементів, суттєво зменшити собівартість вимірювача, • створити такий пристрій самотестування вимірювача, який би дав змогу в автоматизованому чи автоматичному режимі виявляти і оцінювати його інструментальні похибки і, за рахунок врахування цих похибок, підвищувати точність вимірювання рефракції ока, • створити такий фотоелектричний вимірювач координат світлової плями на СІТКІВЦІ, ЯКИЙ би зменшив обсяг інформації, що передається в комп'ю 47531 тер, і в наслідок цього скоротив час, потрібний для проведення вимірювань Для вирішення цих задач пропонується вимірювач рефракції з просторовим розрізненням, котрий як і прототип, включає до свого складу випромінювач ЛІНІЙНО поляризованого світла у вигляді тонкого з малою розбіжністю пучка променів, діаметр перетину якого набагато менший діаметра ЗІНИЦІ ока, дефлектор цього пучка, колімаційну лінзу, фотоелектричний вимірювач двох просторових координат світлової плями на СІТКІВЦІ ока у складі апертурної діафрагми, лінзи для оптичного спряження СІТКІВКИ ока із світлочутливою поверхнею фотоприймача та позиційно чутливого двохкоординатного фотоприймачевого пристрою, інтерференційне поляризаційний СВІТЛОПОДІЛЬНИК, аналого-цифровий перетворювач (АЦП) електричних сигналів, блок управління роботою АЦП, обробки і відображення результатів вимірювання рефракції, складений з елементів комп'ютера Вимірювач, що пропонується, відрізняється від прототипу тим, що 1 Випромінювач розміщено на рухомій основі, яка за допомогою додаткового приводу наділена можливістю повороту випромінювача на кут 90° відносно оптичної осі колімаційної лінзи, з якою співпадає осьовий промінь пучка на виході із випромінювача, а дефлектор розміщено безпосередньо за випромінювачем і складено з двох або більшої КІЛЬКОСТІ ОПТИЧНИХ дефлекторних елементів - оптичних клинів, або децентрованих лінз, або нахилених до осі обертання дзеркал, кожний з котрих за допомогою редуктора і електродвигуна наділений можливістю обертання з кутовою швидкістю, яка відрізняється від кутової швидкості обертання інших дефлекторних елементів, а колімаційна лінза розташована за дефлектором на відстані, при який її передній фокус співпадає з уявною точкою перетину осьового променя відхиленого дефлектором пучка з оптичною віссю вимірювача, а інтерференційне поляризаційний СВІТЛОПОДІЛЬНИК С О Ю СВІТЛОПОДІЛЬНОЮ ВЄ поверхнею розміщено між колімаційною лінзою і оком на перетині оптичних осей колімаційної лінзи, лінзи фотоелектричного вимірювача і імітатора ока, який додатково введено у вимірювач і складено з імітатора оптичної системи ока і СІТКІВКИ ока, до того ж просторовою орієнтацією світлоподільної поверхні забезпечено проходження світла до ока в положенні випромінювача, який не є повернутим навколо осі обертання основи його кріплення, а імітатор ока розміщено на осі в напрямку проходження світла через СВІТЛОПОДІЛЬНИК, КОЛИ випромінювач є повернутим на кут 90° навколо осі обертання тієї ж основи, до того ж імітатор розміщено на відстані від світлоподільника, при який його (імітатора) передня оптична поверхня є оптично спряженою з поверхнею рогівки ока і обидві вказані поверхні розташовані біля точок заднього фокуса колімаційної лінзи, а додатково введені у вимірювач датчики кутового положення дефлекторних елементів відносно нерухомих деталей вимірювача і ока виконані у вигляді дисків з отворами чи з дзеркальними секторами, яким надано функцію забезпечення проходження світла від випромінювача оптрона до фотоприймача оптрона і появи на виході оптрона зміни електричного сигналу, 8 коли пучок світла, що сканує око, є розміщеним за допомогою дефлекторних елементів у ВІДПОВІДНІЙ точці ЗІНИЦІ ока, або у вигляді дисків з феромагнітними кільцевими доріжками з намагніченими ділянками і розміщеними поруч з ними магнітними голівками, яким надано ту ж саму функцію, що й оптронам, причому отвори, або дзеркальні сектори, або намагнічені ділянки феромагнітних доріжок розміщені на окремих дисках або безпосередньо на зубчатих колесах редуктора по колах, концентричних осям обертання цих дисків з взаємним їх (отворів, секторів, ділянок) розташуванням і КІЛЬКІСТЮ, якими забезпечено проведення вимірів рефракції у ВІДПОВІДНИХ точках ЗІНИЦІ ока, а самі диски закріплені нерухомо на оправах оптичних дефлекторних елементів, або на валах, або на інших рухомих елементах редуктора, якими забезпечено обертання дефлекторних елементів 2 3 метою забезпечення плавного регулювання діаметра зони сканування ЗІНИЦІ ока дефлектор у вимірювачі за п 1 виконано у вигляді телескопічної системи, складеної з децетрованих лінз, кожна з котрих закріплена на окремому циліндрі з додатковою можливістю до переміщення лінз в напрямку, перпендикулярному до осі обертання циліндрів, причому циліндри розміщені співосно, а на кожному з них додатково розміщено по одній муфті, яким надано можливість обертання разом з циліндрами, на яких вони розміщені, з одночасовим переміщенням вздовж осей обертання циліндрів за допомогою додаткового спільного для муфт переміщувана, причому кожна муфта поєднана з оправою лінзи через кінематичну пару, яка наділена властивістю перетворення переміщення муфти вздовж осі циліндра у переміщення лінзи перпендикулярно до осі обертання циліндра 3 3 метою забезпечення плавного регулювання діаметра зони сканування у інший спосіб, в порівнянні з тим, що викладено в п 2, дефлектор у вимірювачі за п 1 складено з двох дзеркал, кожне з яких розміщено на окремому валі, осі обертання котрих паралельні і розташовані приблизно під кутом 45° до осьового променя світлового пучка випромінювача, причому дзеркала на валах закріплені шарнірно з додатковою можливістю відхилення дзеркал на деякий кут в одній площині від положення, перпендикулярного осі обертання вала, крім того на кожному валу додатково розміщено по одній муфті, кожній з яких надано можливість обертання разом з валом з одночасовим переміщенням вздовж осі обертання вала за допомогою додаткового спільного для обох муфт переміщувача, до того ж кожна муфта поєднана з дзеркалом, яке розміщене на тому ж валу, системою шарнірно сполучених тяг, наділених властивістю перетворювати переміщення муфти вздовж вала у відхилення дзеркала від положення перпендикулярного осі обертання вала 4 3 метою забезпечення плавного чи дискретного регулювання діаметра зони сканування ЗІНИЦІ ока у інший спосіб в порівнянні з тими, що викладені в п 2 і п 3, між дефлектором і колімаційною лінзою вимірювача за п 1 додатково розміщено панкратичну телескопічну систему або одну з декількох змінних телескопічних систем з фіксованими значеннями кутового збільшення, 47531 вхідна зіниця котрих при знаходженні телескопічної системи на оптичній осі розташована в площині, яка співпадає з уявною точкою перетину осьовим променем відхиленого дефлектором світлового пучка з оптичною віссю колімаційної лінзи, а вихідна зіниця співпадає з передньою фокальною площиною колімаційної лінзи, до того ж в цій площині додатково розміщено діафрагму, що оптично спряжена з СІТКІВКОЮ ока 5 3 метою забезпечення переключення сканування пучка світла з ока на імітатор і навпаки в інший спосіб в порівнянні з тим, що запропоновано в п 1, у вимірювачі рефракції за п 1, або п 2, або за п 3, або за п 4 випромінювач світла закріплено в нерухомій основі, а між випромінювачем і дефлектором додатково розміщено або призму Дове в оправі, яка за допомогою додаткового приводу наділена можливістю обертання разом з призмою Дове навколо оптичної осі колімаційної лінзи на кут 45°, або фазову напівхвильову пластину, яка теж розміщена на рухомій основі і яка за допомогою іншого додаткового приводу наділена можливістю бути введеною в простір або виведеною з простору розповсюдження світла випромінювача, або модулятор Фарадея, або модулятори Поккельса з поздовжнім чи з поперечним ефектами, які наділені можливістю повороту площини поляризації світла на кут 90° за допомогою підключеного до них джерела електричного струму чи напруги 6 3 метою зменшення часу, потрібного для визначення координат світлової плями на СІТКІВЦІ, а також з метою спрощення АЦП у вимірювачі рефракції за п 1, або п 2, або п 3, або п 4, або п 5 двохкоординатний фотоелектричний вимірювач складено з однієї однокоординатної ЛІНІЙКИ фоточутливих елементів, перед якою по ходу променів від світлоподільника в просторі між СВІТЛОПОДІЛЬником і лінзою, що призначена для оптичного спряження СІТКІВКИ і фоточутливої поверхні фотоприймача, або в просторі між вказаною лінзою і ЛІНІЙКОЮ на додатковій поворотній основі додатково розміщено призму Дове, або іншу призму, або призмову, або дзеркальну, або дзеркальнопризмову систему, наділені властивістю повороту на кут 90° або на інший кут зображення освітленої СІТКІВКИ ока, що сформоване на фоточутливій поверхні фотоприймача, навколо оптичної осі за допомогою додаткового приводу, підключеного до поворотної основи Недоліки прототипу усуваються у вимірювачі, що заявляється тим, що, по-перше, замість акустооптичних дефлекторів застосовуються оптичномеханічні, які 1) збільшують майже вдвічі(а при заміні двох двокоординатних акустооптичних дефлекторів майже вчетверо) коефіцієнт використання світла випромінювача, в наслідок чого суттєво збільшуються електричні сигнали фотоприймача і зменшуються завади від розсіяного світла, 2) не створюють перерозподіл яскравості у світловому пучку при його дефлекцм, 3) мають набагато меншу собівартість (у 10 - 20 разів) в порівнянні з акустооптичними По-друге, в систему приладу вводяться функціональні елементи - імітатор ока і пристрої для зміни напрямку сканування, які дозволяють в автоматичному чи автоматизованому режимі виявляти і ураховувати 10 інструментальні похибки вимірювача, що разом з попередньо викладеним підвищує точність вимірювання координат світлової плями на СІТКІВЦІ І зменшує похибки визначення рефракції ока Потретє, заміна однією ЛІНІЙКОЮ фотоприймачів звичайного матричного координатного фотоприймача спрощує пристрій перетворення і передачі в комп'ютер вимірювальної інформації і зменшує витрати часу на вимірювання рефракції за рахунок зменшення обсягу інформації, що перетворюється А заміна тією ж ЛІНІЙКОЮ фотоелектричного вимірювача, складеного з двох ортогональних ЛІНІЙОК, поєднаних СВІТЛОПОДІЛЬНИКОМ, забезпечує за рахунок усунення світлоподільника подвійне збільшення корисних фотоелектричних сигналів від світлового потоку, що надходить з ока, і тим самим підвищує точність вимірювання рефракції Сутність винаходу ілюструється схемами та малюнками, які представлені на фіг 1 - 9 та в таблиці Перелік фігур креслення Фігура 1 Функціональна схема вимірювача рефракції ока з просторовим розрізненням 1 випромінювач, 2, 3 - оптичні кпини, 4 - колімаційна лінза, 5 -інтерференційне поляризаційний світлоподільник, 6 - око, 7 - апертурна діафрагма, 8 лінза фотоелектричного вимірювача координат світлової плями на СІТКІВЦІ ока, 9 - матриця фоточутливих елементів з передпідсилювачами (фотоприймачевий пристрій), 10 - імітатор ока, 11 15 зубчаті колеса, 16 - диск з отворами, 17 21 - оптрони, 22 - аналого-цифровий перетворювач (АЦП), 23 - комп'ютер, 24 - двигун з великою швидкістю обертання, 25 -привід Фігура 2 Траєкторія світлового пучка на ЗІНИЦІ ока а) повна траєкторія, в) половина від повної траєкторії Фігура 3 Датчики кутового положення пучка на ЗІНИЦІ ока а) з оптроном відкритого типу, б) з волоконнооптичним колектором, в) з магнітною головкою Фігура 4 Оптичномеханічні дефлектори світлового пучка а) лінзовий, б) дзеркальний Фігура 5 Кінематичні схеми механізмів плавного регулювання діаметра зони сканування ЗІНИЦІ ока а) механізм децетрування лінз, б) механізм нахилу дзеркал Фігура 6 Оптичні системи регулювання діаметра зони сканування ЗІНИЦІ ока а) плавного з панкратичною телескопічною системою, б) дискретного зі змінними телескопічними системами, 26 28 лінзи панкратичної телескопічної системи, 267 28/, 26// 28// - лінзи змінних телескопічних систем, 29 діафрагма Фігура 7 Функціональні схеми повороту площини поляризації світлового пучка на 90° а) хід пучка до повороту випромінювача, б) хід пучка після повороту випромінювача на кут 90°, в) поворот призмою Дове, г) поворот напівхвильовою фазовою пластиною, д) поворот модулятором Фарадея, є) поворот модулятором Поккельса з повздовжнім ефектом, поворот модулятором Поккельса з поперечним ефектом Фігура 8 Функціональна схема фотоелектричного вимірювача координат світлової плями на СІТКІВЦІ ЗО - призма Дове на поворотній основі, 31 47531 12 11 привід, 32 - фотодюдна лінійка, 33 - цифрополяризації світла співпадає з площиною фіг 1 За аналоговий перетворювач допомогою зубчатих коліс 13, 14 двигун 24 обертає зубчаті колеса 11, 12 з клинами 2,3, а також Фігура 9 Положення координатних осей та зубчате колесо 15 Внаслідок того, що передаточні світлової плями на фоточутливій поверхні фоточисла Z13 и, Z14 12, Z13 1 мають різні значення, 5 приймача а) до повороту призми Дове, б) після колеса 11, 12, 15 обертаються з різними кутовими повороту призми Дове, на 45°, 34 -зображення швидкостями ооц та соїгта соі5 ВІДПОВІДНО Я К Щ О ООЦ світлової плями, що утворена на СІТКІВЦІ Ф ооі2, то, як відомо [11], світловий пучок випроміНа Фіг 1 зображена функціональна схема винювача після проходження через клини 2, 3 буде мірювача рефракції, що заявляється Випромінювідхилятися від оптичної осі і переміщатися по вач 1 ЛІНІЙНО поляризованого світла у вигляді світЛІНЗІ 4 та ЗІНИЦІ ока по спіралі, що показана на фіг лового пучка з малим діаметром перетину і малою 2, або по ІНШІЙ аналогічній траєкторії Однаковість кутовою розбіжністю складено з лазера і (при нетраєкторії пучка на ЛІНЗІ та ЗІНИЦІ ока обумовлена обхідності) оптичної системи, що звужує пучок телецентричним ходом пучка після лінзи (парале(звичайної телескопічної, або анаморфотної телельним оптичній осі) завдяки особливості її розтаскопічної системи) Оптичномеханічний дефлектор шування в оптичній системі Вигляд траєкторій складається з елементів 2 3, 11 14, 24 Датчики пучка залежить від співвідношення між ооц та соі2 положення світлового пучка утворені оптронами та їх знаків Так на фіг 2 відображена траєкторія, 17 21 та системами отворів на зубчатих колесах яка утворюється при ооц соі2 = 21 19 Хід пучка 11, 12 , зубчатому колесі 15, та диску 16 Фотоелепісля лінзи 4 залежить від орієнтації площини поктричний вимірювач координат світлової плями на ляризації При вказаній вище ВИХІДНІЙ орієнтації СІТКІВЦІ складено з елементів 7 9, 22, 23 Інтерференційне поляризаційний СВІТЛОПОДІЛЬНИК 5 розташований так, щоби світло випромінювача, який знаходиться у вихідному положенні, прямувало до ока, а при повороті випромінювача за допомогою приводу 25 навколо осі на 90° - надходило до імітатора ока 10 Оптичні КЛИНИ 2, 3 жорстко закріплені на зубчатих колесах 11, 12 ВІДПОВІДНО Колеса 11, 12 розміщені співосно і мають змогу обертатися разом з клинами за допомогою зубчатих коліс 13,14 кожне зі своєю кутовою швидкістю сої та юг Зубчаті колеса 13, 14 та диск з отворами 16 нерухомо закріплені на валу двигуна 24, який має забезпечувати безперервне або перервне, крокове обертання елементів 11 16 Зубчаті колеса 11, 12, 15 та диск 16 мають системи отворів, розміщені на ВІДПОВІДНИХ колах (див 1 -1 4 - 4 на фіг 1) Отво ри призначені для проходження світла від світлодюдів до фотодюдів в оптронах 17 21 в той момент, коли зубчаті колеса 11, 12, 15 та диск 16 займають разом з клинами 2, 3 відповідне положення навколо осі, при якому світловий пучок перебуває у потрібній точці ЗІНИЦІ ока Передній фокус колімаційної лінзи 4 знаходиться у точці уявного перетину осьового променя пучка з оптичною віссю після його проходження через клини СВІТЛОПОДІЛЬНИК 5 поєднує оптичні осі дефлектора, групи елементів 7 9, імітатора ока 10, а також візуальної осі ока 6 Фотоприймач 9 розміщено так, щоб його світлочутлива поверхня співпадала із задньою фокальною площиною лінзи 8 Виходи окремих світлочутливих елементів фотоприймача підключені до перепідсилювачив, які в свою чергу підключені до входів АЦП 22, що підключений до комп'ютера 23 На входи Ui та ІІ2 АЦП підключено оптрон 17 та один з оптронів 18 21 ВІДПОВІДНО Рогівка ока 6 знаходиться приблизно в задній фокальній площині лінзи 4, з урахуванням и зміщення призмою 5 Імітатор ока 10 розміщено від призми 5 на відстані, при якій його передня оптична поверхня є оптично спряженою з рогівкою ока 6 Перед здійсненням сканування ока випромінювач 1 займає положення, при якому площина завдяки особливостям функціонування СВІТЛОПОДІльника 5 світловий потік майже повністю направляється до ока 6 Візуальна вісь ока при роботі вимірювача повинна співпадати з його оптичною віссю Для цього використовується допоміжний пристрій попереднього центрування ока, який на фіг 1 не відображено Якщо око має абераційну рефракцію, то пучок світла на СІТКІВЦІ не співпадає з віссю приладу і ока і відхиляється на величину 8 в точку А, фіг 1 Після відбиття світла від СІТКІВКИ, яке супроводжується деполяризацією, воно виходить з ока і потрапляє на призму 5 Те світло, яке має поляризацію в площині, що перпендикулярна площині ф і г 1 , відбиваються призмою 5 в сторону лінзи 8 і далі йде на фотоприймач Діафрагма 7 пропускає лише ту частину світлового потоку, яке проходить через центральну зону ЗІНИЦІ ока Це зроблено для того, щоби дія аберацій ока на геометричні параметри світлового пучка у зворотному напрямку була мінімальною Лінза 8 формує на світлочутливій поверхні фотоприймача 9 зображення освітленої зони СІТКІВКИ - світлової плями - А1, ф і г 1 , Це зображення перекриває лише окремі фоточутливі елементі фотоприймача 9 Тому електричні сигнали їй u n від кожного з п елементів матриці мають різні величини Після перетворення цих сигналів в цифрову форму за допомогою АЦП, запису їх до пам'яті комп'ютера, призводиться обчислення координат плями у площині фотоприймача Це дає змогу розрахувати поперечний зсув (5Х, 5У) плями на СІТКІВЦІ в координатах площини СІТКІВКИ Зна чення 5Х, 5 У використовуються далі для обчислення абераційної складової рефракції, що належить точці перетину світловим пучком площини ЗІНИЦІ або рогівки ока Складання карти рефракції в координатах ЗІНИЦІ потребує вимірів 5Х, 5 У у багатьох точках ЗІНИЦІ (далі будемо називати їх вимірювальними точками), координати яких повинні бути заздалегідь визначеними Для цього зубчаті колеса 1 1 , 12, 15, та диск 16 забезпечені ВІДПОВІДНОЮ системою отворів, приклади яких показані на видах 1 - 1 4 47531 14 13 4, фіг 1 Отвори на елементах 11, 12 співпадають, комп'ютера по перетворенню і запису в пам'ять коли, наприклад, після проходження клинів пучок напруг ui u n в ті моменти, коли світловий пучок світла розповсюджується вздовж оптичної осі При знаходиться у ВІДПОВІДНИХ точках ЗІНИЦІ ока Вибір збіганні вказаних отворів оптрон 17 видає електсітки вимірювальних точок здійснюється встановричний сигнал U-i, який за допомогою АЦП надсиленням ключа К (фіг 1) у одне з положень І IV, та лається в комп'ютер і використовується для старініціалізацією АЦП за допомогою потрібних груп ту, а слідуючий - для фінішу вимірювального імпульсів ІІ2, які попередньо призначаються опепроцесу Електричні імпульси ІІ2 від оптронів ратором за допомогою інтерфейсу комп'ютерної 18 21 використовуються для активізації дій АЦП і програми ока з просторовим розрізненням Таблиця Положення ключа К: № . и ^ | Розташування вимірювальних точок на І зіниці ока 13,14,15,16, II 17,18,19,20 1,2,3,4,5,6,7, 8,9,10,11,12 \, . 47531 15 16 Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням Продовження таблиці Положення ключа К: IV або Ш № імпульсу Uг Розташування вимірювальних точок на зшиці ока 1,4.7,10 13,15,17,19 /'". IV "" \ 1,3,5,7,9,11 J # 13,14,15,16, Ш 17,18,19,20 ч* _ %' 1,23,4,5,6,7, IV *- - , 8,9,10,11,12 В таблиці показані деякі приклади можливих сіток вимірювальних точок, які встановлюються вказаним чином Показані в таблиці приклади створюються при використанні зубчатих коліс 11 15 з КІЛЬКІСТЮ зубів Z Zn = Z-із = 40, Z12 = Z15 = 42, Z M = 38 При цьому використовується тільки половина від повної траєкторії сканування ока світловим пучком (фіг 2 б) Для створення електричних сигналів U-i, U2 можливе застосування інших датчиків На фіг 3, а) показано оптрон відкритого типу, який генерує електричні сигнали по відбиттю світла, коли в його поле зору потрапляє дзеркальний елемент (сектор) на зубчатому колесі чи диску Те ж саме можна зробити за допомогою волоконнооптичного колектора (фіг 3, б) БІЛЬШІ МОЖЛИВОСТІ надає датчик, який створений на основі феромагнітної кільцевої доріжки та магнітної голівки (фіг 3 , в) Запис і відтворення магнітного запису на вказаній доріжці дозволяє створювати оперативно за допомогою комп'ютерної програми будь які системи вимірювальних точок на ЗІНИЦІ ока Застосування у якості дефлекторних елемен *•> » * * ^ тів оптичних клинів з фіксованим кутом а між гранями, що заломлюють світло, робить фіксованим і максимальний кут срнах відхилення світлового пучка від оптичної осі, що обчислюється за формулою фтах= 2а(П-1), де п - показник заломлення оптичного матеріалу, з якого виготовлені обидва кпини Тому діаметр зони сканування ЗІНИЦІ також має фіксоване значення 0с = 2f Vtgcpmax, де U - задня фокусна відстань лінзи 4 Зміна діаметра зони сканування ЗІНИЦІ З меншого на більший чи навпаки потребує зміни клинів, що значно ускладнює конструкцію дефлектора Цього можна уникнути, якщо замість клинів застосувати дві децентровані лінзи, які утворюють телескопічну систему з кутовим збільшенням близьким до одиниці Система Галілея у даному випадку більш прийнятна завдяки меншому осьовому габариту (фіг 4, а) Децентрування лінз призводить до відхилення пучка променів на кут, максимальне значення якого 47531 17 fV а при 2Д Ґ де Ді, - величини децентрування лінз, що показані на фіг 4 a) f \, f '2 - фокусні відстані першої і другої лінз ВІДПОВІДНО Плавна чи дискретна зміна величини Д дозволяє плавно чи дискретно змінювати діаметр зони сканування ЗІНИЦІ Те ж саме забезпечується системою двох дзеркал, які також як і лінзи обертаються з різними кутовими швидкостями, кожне навколо своєї осі, фіг 4 б Осі обертання дзеркал є паралельними Кожне з дзеркал має змогу захилятися відносно осі обертання на деякий кут Є Якщо кут Єї = 02 траєкторія сканування пучка буде аналогічною тій, що забезпечується кпинами (фіг 2) При одночасовій ЗМІНІ ЦИХ кутів, змінною б у д е І Кут фнах У ВИПаДКу, КОЛИ Єї = 6 2 = Э, фнах= 4 0 На фіг 5 а), б) показані кінематичні схеми механізмів регулювання величин Д та Є Лінзи розташовані на циліндрах, що обертаються, причому кожний зі своєю кутовою швидкістю Лінзи розміщені в оправах Оправи ВІДПОВІДНИХ ЛІНЗ через кінематичні пари поєднані з муфтами, переміщення яких вздовж осі викликає переміщення оправ перпендикулярне осі обертання, причому тільки в одній площині відносно циліндру Оправи і муфти обертаються разом з циліндрами, на яких вони розташовані Переміщення муфт здійснюється за допомогою переміщувача, загального для обох муфт Цим забезпечується одночасове їх переміщення на однакову величину, з можливістю фіксації переміщення, що дозволяє під час обертання лінз витримувати незмінним величину їх децетрування Д і величини фнах Аналогічно функціонує механізм регулювання кутів нахилу дзеркал, фіг 5, б) Він складається з двох валів, що паралельні, на яких шарнірно закріплені дзеркала і на яких знаходяться муфти для регулювання нахилу дзеркал Муфти можуть разом переміщатися вздовж валів за допомогою переміщувана, спільного для обох муфт, з фіксуванням їх положення вздовж валів Цей переміщувач є аналогічним тому, що на фіг 5, а), тому на фіг 5 б) він не показаний Муфти обертаються разом з валами і дзеркалами, що на них закріплені Кутові швидкості цих валів - різні, що забезпечується редуктором, до яких підключені вали Кожна з муфт сполучена зі своїм дзеркалом через систему шарнірно поєднаних тяг Нахил дзеркал відносно положення, перпендикулярного осі обертання вала, регулюється одночасовим переміщенням муфт Таким чином здійснюється регулювання величини в, а в наслідок цього також і величин ф а та 0 С нх Регулювання діаметру зони сканування 0 С можна здійснювати за допомогою іншого, альтернативного пристрою, варіанти якого показані на фіг 6 Елементи 26, 27, 28 на фіг 6, а) складають панкратичну телескопічну систему типу Кеплера, яка розміщена між дефлектором та колімаційною лінзою Вхідна зіниця цієї системи знаходиться в площині, де відхилений дефлекторними елемен 18 тами пучок уявно перетинає оптичну вісь, а вихідна зіниця співпадає з передньою фокальною площиною колімаційної лінзи 4 Там же розташована діафрагма з фіксованим діаметром отвору, який не перевищує діаметр перетину пучка в цій площині при всіх можливих переміщеннях лінз 26 28 Зміна кутового збільшення Г телескопічної системи досягається вище позначеними переміщеннями лінз При цьому нахил пучка за телескопічною системою буде пропорційним величині Г, а максимальний кут фнах буде дорівнювати / І— ф нах = фнах • І Таким чином забезпечується плавне регулювання й величини 0 С Панкратична телескопічна система повинна відповідати ще одній важливій умові Принципово необхідним є те, щоби зміна положення лінз 26 28 не супроводжувалася переміщенням вхідної і вихідної зіниць відносно їх попереднього вище означеного положення, тому що це б порушило телецентричний хід пучка Панкратична телескопічна система може бути замінена декількома звичайними телескопічними системами 2Q1 28', 26// 28//, кожна з котрих має своє фіксоване значення параметру Г (фіг 6, б) Положення вхідних і вихідних зіниць цих телескопічних систем також повинні відповідати умовам, що викладені відносно панкратичної системи Для переміщення цих телескопічних систем до суміщення однієї з них з оптичною віссю вимірювача застосовується ВІДПОВІДНИЙ механізм, який для спрощення на фіг 6, б не показано Таким чином за допомогою кількох змінних телескопічних систем забезпечується дискретне регулювання кута Фнах та діаметра зони сканування 0 С Пристрій у складі імітатора ока і механізмів повороту випромінювача світла навколо оптичної осі, який призначено для самотестування вимірювача з метою виявлення його інструментальних похибок, показано окремо на фіг 7 На фіг 7 є умовні позначення Відрізок, який перетинає пучок, означає орієнтацію площини поляризації світла, що співпадає з площиною малюнка Жирна крапка на тому ж пучку означає орієнтацію площини поляризації, перпендикулярну площині малюнка Орієнтація, яка показана на фіг 7, а) при положенні СВІТЛОПОДІЛЬНОІ призми, що визначене вище, забезпечує проходження пучка через СВІТЛОПОДІльник в бік ока Орієнтація, показана на фіг 7, б), призводить до відбиття світла в бік імітатора ока 10 Для зміни орієнтації площини поляризації двигун 25 від сигналу з комп' ютера або від сигналу з пульта оператора повертає випромінювач 1 на кут 90°, для чого випромінювач закріплено в поворотній основі В положенні, що показано на фіг 7, б) вимірюється абераційна рефракція імітатора ока, яка заздалегідь відома для любої сітки вимірювальних точок і занесена в пам'ять комп'ютера Порівняння виміряної та істинної абераційної рефракції імітатора ока дозволяє визначити систематичні похибки вимірювача у визначених вимірювальних точках ЗІНИЦІ В подальшому вони використовуються в якості поправок при визначенні абераційної рефракції ока в тих же самих вимірювальних точках ЗІНИЦІ Таким чином забезпечується урахування інструментальних похибок вимірювача, що в 47531 20 19 кінцевому результаті підвищує точність складання поворот призми Дове Дійсно, при цьому вона повертається лише один раз на протязі всього сеанкарти абераційної складової рефракції ока су роботи фотоприймача Обертання площини поляризації світла виЕкономія часу, що витрачається на проведенпромінювача на 90° може бути забезпечено альня такого сеансу, в порівнянні з фотоприймачем тернативними пристроями, які показані на фіг 7, матричного типу, визначається коефіцієнтом в) ж) В них випромінювач закріплено нерухомо, а обертання площини поляризації здійснюється за допомогою додаткового оптичного елемента, який розміщено між випромінювачем і дефлектором На де t m - час, витрачений при роботі матричного фіг 7 в) таким елементом є призма Дове, яка для фотоприймача, t-Ацп - теж саме (при роботі фотоповороту площини поляризації на 90° повертаєтьприймачевого пристрою, що пропонується) ся за допомогою додаткового механічного чи елекКоефіцієнт к розраховується за формулою тромеханічного приводу на кут 45° відносно оптик чної осі На фіг 7 г) потрібний поворот площини досягається механічним введенням в ход пучка напівхильової (Я./2) фазової пластини На фіг 7 МІ/Я -N де td - час, потрібний для повороту призми Дод) ж) показані елементи, завдяки застосуванню ве на кут 45°, tAu,n - час, потрібний на перетвореняких не потребуються механічні переміщення ня і запис у пам'ять комп'ютера напруги з виходу елементів пристрою самотестування вимірювача одного фоточутливого елементу фотоприймача, N Це поляризаційний магнітооптичний модулятор - КІЛЬКІСТЬ вимірювальних точок на ЗІНИЦІ Фарадея (фіг 7 д), поляризаційні електрооптичні Якщо матриця має 256 елементів, t-Ацп = 40цє модулятори Поккельса з уздовжним (фіг 7, є) та (час, що витрачується на 5 вимірів напруги з однопоперечним (фіг 7, д ) ефектами Щоб задіяти ці го елементу приймача і переключення на інший елементи через соленоїд Фарадея пропускається елемент), td = 50ms, N = 64, то ВІДПОВІДНО ДО приелектричний струм, а до електродів модуляторів веденої формули k = 4,96 Таким чином двокоорПоккельса прикладається напруга, які призводять динатний вимірювач, в якому використовується до повороту площини поляризації на кут 90° фотоелектрична лінійка, що має 16 фоточутливих На фіг 8 показано вимірювач координат світелементів і поворотну призму Дове, для своєї ролової плями на СІТКІВЦІ ока, який дозволяє випработи потребує часу приблизно в 5 разів менше вити недоліки, притаманні прототипу з фотоприйчим матриця ВІДПОВІДНОГО до цієї ЛІНІЙКИ формату, мачем у вигляді матриці фоточутливих елементів яка має 256 елементів або двох схрещених фотоелектричних ЛІНІЙОК таПоказаний на фіг 8 фотоелектричний вимірюких елементів зі СВІТЛОПОДІЛЬНИКОМ Для зменшенвач має ще й ту перевагу перед прототипом, що ня часу, який потрібен для формування, перетводля його роботи потрібен більш простий АЦП, у рення і передачу в комп'ютер інформації, необхідної для визначення координат світлової якого КІЛЬКІСТЬ аналогових входів в yfn раз менше, плями на СІТКІВЦІ, замість квадратної матриці, яка в порівнянні з випадком використання матриці До складена з п фоточутливих елементів або двох того ж відсутність світлоподільника, який потрібен ЛІНІЙОК фоточутливих елементів, пропонується для поєднання осей фотоелектричного вимірювача з двома фотоелектричними лінійками, як найпристрій, в якому застосована одна лінійка, скламенше вдвоє підвищує рівень корисного фотоеледена з yfn елементів Між ЛІНЗОЮ 8 і ЛІНІЙКОЮ 32 ктричного сигналу розміщена призма Дове ЗО, яка має можливість обертатися навколо оптичної осі лінзи 8 за допоВикористані джерела інформації могою електропривода 31 на кут 45° При цьому 1 М С Смирнов Измерение волновой аберзображення освітленої зони СІТКІВЦІ, ЩО сформорации глаза Биофизика 6, с 776-794,1961 ване лінзою 8 на фоточутливій поверхні фото2 Van den Brink Measurement of the приймача (світлова пляма), обертається навколо geometrical aberrations of the eye Vision Res 2, pp тієї ж осі на кут 90° Для визначення координат 233-244, 1962 світлової плями при скануванні ЗІНИЦІ ПО ВСІХ вимі3 H M Сергиенко Офтальмологическая опрювальних точках електричні сигнали ЛІНІЙКИ петика M Медицина, 1991 -142 с ретворюються і передаються в комп'ютер ДВІЧІ 4 R Н Webb, С М Penney, and К D Перший раз - при першому скануванні ЗІНИЦІ, КОЛИ Thompson Measurement of ocular local wavefront призма Дове знаходиться в вихідному положенні, distortion with a spatially resolved refractometer що показане на фіг 8 Другий раз - при повторноApplied Optics 31, pp 3678-3686, 1992 му скануванні ЗІНИЦІ ПО ТИХ же самих точках, але 5 S G El Hage and Berm F Contribution of the коли призма повернута на 45° Команда до повоcrystalline lens to the spherical aberration oft the eye роту призми Дове формується комп'ютером за J Opt Soc Am 63, pp 205-211, 1973 появою сигналу Ui і за допомогою цифро6 J Liang, A new method to precisely measure аналогового перетворювача (ЦАП) the wave aberrations of the human eye with a Hartmann-Shack wave-front sensor, Ph D В першому випадку реєструються електричні dissertation (University of Heidelberg, Heidelberg, сигнали, за допомогою яких визначаються коордиGermany), 1991 нати світлової плями вздовж осі ОХ1 (фіг 9, а) В другому - вздовж осі OY1 (фіг 9, б) 7 J Liang, В Grimm, S Goelz, and J F Bille Objective measurement of wave aberrations of the Така ПОСЛІДОВНІСТЬ вимірювань координат human eye with the use of a Hartmann-Shack waveвстановлена з метою зменшення витрат часу на 21 47531 22 front sensor J Opt Soc Am A 11, pp 1949-1957, imaging through adaptive optics J Opt Soc Am 1994 A14, pp 2884-2892, 1997 8 J Liang and D R Williams Aberrations and 10 US Patent 5,258,791 Spatially resolved retinal image quality of the normal human eye J Opt objective autorefractometer Nov 2, 1993 Soc Am A 14, pp 2873-2883, 1997 11 Ю К Ребрин Управление оптическим лучом в пространстве М Советское радио, 1977 9 J Liang, D R Williams, and D T Miller 335с Supernormal vision and high-resolution retinal fflTt 25 \ Фіг I -*-* АЦП 23 24 47531 a) Фіг. 2 Оптрон іч* -и-! Д^ркальний 'сектор Волоконний колектор феромагнітна доріжї«і Дзеркальний сектор а) б) Фіг. З 25 26 47531 Лінзи телескопічної системи Оптрон 1 Оптрон 2 Диск 2 щ ($2 7Z7 "ift4-*,^J L***S^ ФІГ 5 п ууцу 27 Муфта Диск 1 Фіг. 5 2 3 Телескопічна система ТС 2 6) Фіг. 6 29 ЗО 47531 25 .а д І 2. З u w б) 45° ФЇГ 7 31 32 47531 -л г) д) о о '/•> 0 ж) Фіг 7 ЯЗ Фіг 8 33 34 АЦП АЦП VI' Фіг. 9 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюDevice for measuring ocular refraction with spatial resolution
Автори англійськоюChyzh Ihor Henrikhovych, Sokurenko Viacheslav Mykhailovych
Назва патенту російськоюИзмерительное устройство для определения рефракции глаза с пространственным разрешением
Автори російськоюЧиж Игорь Генрихович, Сокуренко Вячеслав Михайлович
МПК / Мітки
МПК: A61B 3/10, A61B 3/14, A61B 3/00
Мітки: рефракції, ока, просторовим, вимірювач, розрізненням
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/17-47531-vimiryuvach-refrakci-oka-z-prostorovim-rozriznennyam.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Вимірювач рефракції ока з просторовим розрізненням</a>
Попередній патент: Спосіб одержання соєвого молока
Випадковий патент: Спосіб виправлення листового проката