Рефрактометр ока

Реферат: UA 88828 U UA 88828 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медичної офтальмологічної техніки, зокрема до приладів, призначених для вимірювання рефракції ока як функції просторових зіничних координат. Існують прилади (пристрої), які дозволяють досліджувати розподіл рефракції оптичної системи ока як функцію просторових координат зіниці. В більшості таких автоматизованих рефрактометрів з просторовим розділенням використовується датчик хвильового фронту Гартмана-Шека [1-2]. Головним недоліком подібних рефрактометрів є незмінність конфігурації сітки вузлів на отворі зіниці, в яких вимірюються аберації, а, отже, неможливість гнучкої (динамічної) перебудови розташування цих вузлів для більш детальних вимірювань в окремих зонах зіниці в залежності від їх абераційних властивостей. Принципово інший тип комерційно доступних рефрактометрів з просторовим розділенням базується на методі однопроменевого сканування ока вузьким паралельним лазерним пучком. За найближчий аналог прийнято саме такий рефрактометр [3]. Він містить освітлювальну систему, яка створює світлову мікропляму на сітківці ока за допомогою вузького пучка променів вимірювальну систему, пристрій реєстрації зображення (фотоприймач), пристрій обробки інформації, плата вводу відеосигналу від фотоприймача в пристрій обробки інформації, пристрій відображення інформації і об'єктив, який формує зображення рогівки на світлочутливій поверхні фотоприймача, та світлоподільний елемент, що поєднує оптичні осі освітлювальної й вимірювальної систем. Недоліком найближчого аналога є те, що у випадку навіть невеликої (декілька діоптрій) аметропії ока зображення світлової плями на сітківці та на фотоприймачі будуть розмитими. Для уникнення цього недоліку, зазвичай, між світлоподілювальним елементом і оком пацієнта встановлюється система двокомпонентна оптична система Бадаля. Для її функціонування потрібно забезпечити плавне переміщення оптико-механічних елементів. Остання процедура потребує певного часу (щонайменше, десятки мілісекунд) та використання додаткових електродвигунів. В основу корисної моделі поставлена задача розширення діапазону вимірювань, підвищення точності вимірювань та швидкодії рефрактометра за рахунок використання нерухомих елементів та сучасної елементної бази. Поставлена задача вирішується тим, що в рефрактометрі ока, який заявляється, що містить освітлювальну систему, яка створює світлову мікропляму на сітківці ока за допомогою вузького пучка променів вимірювальну систему, пристрій реєстрації зображення (фотоприймач), пристрій обробки інформації, плата вводу відеосигналу від фотоприймача в пристрій обробки інформації, пристрій відображення інформації і об'єктив, який формує зображення рогівки на світлочутливій поверхні фотоприймача, та світлоподільний елемент, що поєднує оптичні осі освітлювальної й вимірювальної систем, новим є те, що між об'єктивом і оком встановлено оптичну систему компенсації аметропії, яка містить дві або більше рідкі лінзи, які виконані з можливістю зміни фокусної відстані за сигналами керування з комп'ютера з забезпеченням сталого положення точок входу зондувального пучка в око, об'єктив містить рідкі лінзи, які виконані з можливістю зміни фокусної відстані за сигналами керування з комп'ютера з забезпеченням нерухомої площини зображень. Суть корисної моделі пояснюється зображеннями, де на Фіг. 1 показана функціональна схема рефрактометра ока, на Фіг. 2 - хід променів в оптичній системі компенсації аметропії у випадку аметропічного ока, на Фіг. 3 - хід променів в оптичній системі компенсації аметропії у випадку гіперметропічного ока, на Фіг. 4 - хід променів в оптичній системі компенсації аметропії у випадку міопічного ока, на Фіг. 5 - телевізійне зображення площини зіниці, а на Фіг. 6 результат рефрактометричних вимірювань ока. На Фіг. 2, 3 і 4 зображено: 1 - перша рідка лінза, 2 - друга рідка лінза, 3 - око пацієнта. Рефрактометр ока (Фіг. 1) містить освітлювальну систему, яка складається з джерела монохроматичного когерентного випромінювання (лазера) 1, двокоординатного дефлектора 2, телескопічної системи 3, апертурної діафрагми 4, колімаційної лінзи 5, інтерференційнополяризаційної світлоподільної призми-куба 6, площина поляризації якої зорієнтована таким чином, щоб світло повністю відбивалося в бік оптичної системи компенсації аметропії, яка містить дві або більше рідкі лінзи 7, зіниці 8, ока 9, об'єктива 10, що мітить рідкі лінзи і формує зображення освітленої зони рогівки в площині фотоприймача 11, пристрою вводу відеосигналу 12, що використовується для перетворення відеосигналу у цифрову форму та передає його для наступної обробки у пам'ять комп'ютера 13. Крім того, для полегшення процедури центрування рефрактометра відносно ока пацієнта на приладі зафіксовано декілька (наприклад, чотири) центрувальних світлових діоди 14'… 14". Рефрактометр ока працює так. Функціонування приладу можна розділити на три основних етапи. 1 UA 88828 U 5 10 15 20 25 30 На першому етапі здійснюється центрування або суміщення візуальної осі ока з оптичною віссю приладу за допомогою системи світлових діодів 14. Лазер освітлювальної системи переводиться в режим малої яскравості, при якій сітківка ока пацієнта не подразнюється. Пацієнт фіксує погляд на випромінюванні від освітлювальної системи. Цим забезпечується проходження пучка променів через жовту пляму. Тобто фіксаційну зону сітківки, через яку проходить візуальна вісь ока. Шляхом осьових та поперечних переміщень рефрактометра відносно ока пацієнта знаходять таке його положення, коли на екрані монітора з'являються чіткі (сфокусовані) зображення радужки та світлових діодів. Це свідчить про правильне встановлення робочої відстані та одночасне суміщення візуальної осі ока з оптичною віссю приладу (Фіг. 5). Другий етап роботи рефрактометра призначений для проведення вимірювань. Він може починатися автоматично у момент досягнення поєднання вищезазначених осей або за командою оператора. При цьому спочатку вимикається живлення світлових діодів 14, випромінювач освітлювальної системи переводиться в режим найбільшої яскравості. Далі програмно з комп'ютера задається певний стан рідких лінз компенсатора аметропії (на це потрібно лише декілька мілісекунд [4]) та проводиться безпосередньо сканування ока пацієнта в різних точках зіниці. Алгоритми (тобто послідовність) використання компенсатора аметропії можуть бути різними, в даній корисній моделі вони не обмежуються. Зауважимо, що у випадку використання об'єктива, що містить рідкі лінзи, можна поліпшити чутливість та точність вимірювань за рахунок збільшення фокусної відстані об'єктива (зі збереженням положення його фокальної площини), а, отже, й поперечного збільшення між площинами сітківки і фотоприймача. В таблиці представлені розраховані значення параметрів компенсатора аметропії на базі лінз типу "Electrically Focus Variable Lens EL-10-30" компанії "Optotune AG" (Швейцарія) [4]. Вони були визначені в параксіальному наближені засобами глобальної оптимізації для максимальної вхідної апертури (після колімаційної лінзи) 6 мм та максимальний діаметра зіниці ока 6 мм. Третій етап зводиться до обробки результатів вимірювань та їх представлення. На цьому етапі комп'ютер спочатку виконує відповідну обробку фотоокадрів (цифрову фільтрацію, апроксимацію, пошук координат центрів ваги світлових плям тощо), а потім розраховує та відображує на екрані функцію розподілу рефракції (Фіг. 6) та графіки інших аберацій ока [5]. Таблиця Параметри компенсатора аметропії Аметропія, діоптрій -10 -5 -2 -1 0 +1 +2 +5 +10 35 40 Задня фокусна відстань Задня фокусна відстань Відстань d, мм Відстань t, мм першої лінзи f’1, мм другої лінзи f’1, мм 43,08 46,61 38,51 38,52 36,20 36,02 35,49 35,08 34,81 34,81 69,61 38,44 34,15 34,29 33,51 33,83 31,76 32,67 29,20 31,28 Технічний результат полягає в розширенні динамічного діапазону вимірювань рефракції ока як функції просторових зіничних координат, поліпшенні точності цих вимірювань та швидкодії приладу за рахунок внесення в конструкцію нових компонентів (керованих з комп'ютера рідких лінз), усунення електродвигунів та пристроїв механічного переміщення елементів. Джерела інформації: 1. Liang J. A new method to precisely measure the wave aberrations of the human eye with a Hartmann-Shack wave-front sensor, Ph.D. dissertation (University of Heidelberg, Heidelberg, Germany), 1991. 2. Liang J., Grimm В., Goelz S., and Bille J.F. Objective measurement of wave aberrations of human eye with the use of a Hartmann-Shack wave-front sensor// J. Opt. Soc. Am. A.-1994. - Vol.11. - P. 1949-1957. 2 UA 88828 U 5 3. Патент № 54570 України, МПК A61B 3/02, A61B 3/10, A61B 3/14, G02B 17/00. Рефрактометр ока з просторовим розділенням./ Чиж І.Г., Сокуренко В.М. (Україна) - Заявл. 29.06.2000; Опубл. 17.03.2003; Бюл. № 3. 4. http://www.optotune.com/index.php?option=com_content&task=view&id=18&Itemid=37 (Fast electrically tunable lens EL-10-30). 5. Око людини та офтальмологічні прилади. Навч. посіб./ Сокуренко В.М., Тимчик Г.С, Чиж І.Г. - К.: НТУУ "КПІ", 2009. - 264 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 Рефрактометр ока, що містить лазерний випромінювач, що формує зондувальний пучок, телескопічну систему, двокоординатний дефлектор, блок керування кутом відхилення, апертурну діафрагму, колімаційну лінзу, інтерференційно-поляризаційний світлоподільник, позиційно-чутливий фотоприймач, об'єктив, блок обробки та відображення інформації у складі комп'ютера, аналого-цифрового перетворювача, перепідсилювача, який відрізняється тим, що між об'єктивом і оком встановлено оптичну систему компенсації аметропії, яка містить дві або більше рідкі лінзи, виконані з можливістю зміни фокусної відстані кожної, за сигналами керування з комп'ютера з функцією забезпечення сталого положення точок входу зондувального пучка в око, об'єктив містить рідкі лінзи, які виконані з функцією зміни фокусної відстані за сигналами керування з комп'ютера із забезпеченням нерухомої площини зображень. 3 UA 88828 U 4 UA 88828 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5