RU2039520C1

RU2039520C1 - Ophthalmic device

Info

Publication number: RU2039520C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Завалишин; А.Ю. Красавин; Е.В. Козюлев; Ю.Н. Кулыба; А.К. Столяров
Original assignee: Научно-исследовательский институт радиооптики
Priority date: 1992-08-27
Filing date: 1992-08-27
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has laser and diffusely scattering screen mounted in series along the optic axis. The device has additionally introduced laser radiation dilator and mechanism for changing the angle of incidence of laser radiation falling on diffusely scattering screen mounted in series between the laser and diffusely scattering screen. The mechanism enables to determine the plane, where change in angle of incidence takes place in arbitrary meridian. The diffusely scattering screen is rigidly fixed. The device is usable for detecting ametropia in any meridional section of eye. When used in the device, the low power laser in combination with laser radiation dilator provides for creating compact devices usable for both diagnostic and therapeutic purposes. EFFECT: enhanced accuracy in selecting appropriate spectacle lenses; enhanced effectiveness in detecting ametropia. 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительным приборам с лазерами, а именно офтальмологическим приборам и может быть использовано для выявления аметропии, подбора очковых линз и лечебных упражнений. The invention relates to measuring devices with lasers, namely ophthalmic devices and can be used to detect ametropia, the selection of spectacle lenses and therapeutic exercises.

Существует прибор для определения параметров зрения и подбора очковых линз [1] представляющие собой таблицы, содержащие ряды значков, распознаваемых пациентом по опросу врача. Таблицы имеют специальное освещение и употребляются совместно с набором пробных очковых линз. Существенным недостатком такого прибора является неточность определения аметропии из-за неявных качественных оценок наблюдаемой таблицы. There is a device for determining the parameters of vision and selection of spectacle lenses [1], which are tables containing rows of icons recognized by the patient according to a doctor’s survey. Tables have special lighting and are used in conjunction with a set of trial eyeglass lenses. A significant drawback of such a device is the inaccuracy of determining ametropia due to implicit qualitative estimates of the observed table.

Наиболее близким по технической сущности является офтальмологическое устройство для определения аметропии с помощью лазерной рефpакции [2]
Прибор состоит из лазерного излучателя, освещающего диффузионоотражающий цилиндрический экран. Экран приводится во вращение электродвигателем. Ось вращения экрана имеет возможность изменять свое положение относительно наблюдателя, определяя таким образом меридианальное сечение при проведении исследования глаз.The closest in technical essence is an ophthalmic device for determining ametropia using laser refraction [2]
The device consists of a laser emitter illuminating a diffusion-reflecting cylindrical screen. The screen is driven by an electric motor. The axis of rotation of the screen has the ability to change its position relative to the observer, thus determining the meridian section during the examination of the eyes.

Определение рефракции производится путем компенсации аметропии пробными очковыми линзами, либо с помощью специальной метрологической системы типа телескопа, установленной перед наблюдателем. Полная компенсация легко определяется по отсутствию движения спекл-структуры. Refraction is determined by compensating for ametropia with trial eyeglass lenses, or using a special metrological system such as a telescope mounted in front of an observer. Full compensation is easily determined by the absence of speckle structure movement.

Недостатками этого устройства являются:
Использование диффузно отражающего экрана, требующего освещения его со стороны наблюдателя лазерным источником со значительного расстояния, что не позволяет создать компактной конструкции устройства, необходимость использования лазера большой мощности и возможность случайного попадания нерассеянного лазерного излучения в глаза наблюдателя.The disadvantages of this device are:
The use of a diffusely reflecting screen, which requires illumination from the observer by a laser source from a considerable distance, which does not allow creating a compact design of the device, the need to use a high-power laser, and the possibility of accidental exposure to unscattered laser radiation in the eyes of the observer.

Для создания устройства, позволяющего выявить наличие аметропии в любом меридианальном сечении глаза, использования лазеров малой мощности и уменьшения габаритов, предлагается данное устройство. To create a device that allows to detect the presence of ametropia in any meridian section of the eye, the use of low power lasers and reduce the size, this device is proposed.

В предлагаемом устройстве, включающем последовательно установленные по оптической оси лазер и диффузно рассеивающий экран, особенностью является то, что в него введены дополнительно последовательно расположенные расширитель лазерного излучения и механизм угла падения лазерного излучения на диффузно рассеивающий экран, а диффузно рассеивающий экран установлен неподвижно. В устройстве используется иной по сравнению с прототипом принцип создания пространственной интерференционной структуры, позволяющей выявить наличие аметропии в любом меридианальном сечении глаза. Причем движение спекл-структуры в одном направлении укажет на наличие дальнозоркости, а движение в противоположном направлении на наличие близорукости. In the proposed device, which includes a laser sequentially mounted on the optical axis and a diffusely scattering screen, a feature is that an additional sequentially placed laser radiation expander and a mechanism for the angle of incidence of laser radiation on the diffusely scattering screen are introduced into it, and the diffusely scattering screen is stationary. The device uses a different principle compared to the prototype for creating a spatial interference structure, which allows to detect the presence of ametropia in any meridian section of the eye. Moreover, the movement of the speckle structure in one direction will indicate the presence of farsightedness, and movement in the opposite direction will indicate the presence of myopia.

Для осуществления этого принципа в предлагаемом устройстве используется изменение угла падения когерентного излучения на экран в плоскости, определяющей меридиан исследования глаза. Рассмотрим этот принцип. Пусть матовое стекло G (фиг.1) освещается параллельным лазерным пучком. В плоскости Е, расположенной на расстоянии L от матового стекла, наблюдаются спеклы результат интерференции вторичных когерентных волн от рассеивающих элементов экрана. To implement this principle, the proposed device uses a change in the angle of incidence of coherent radiation on the screen in the plane that defines the meridian of the study of the eye. Consider this principle. Let the frosted glass G (FIG. 1) be illuminated by a parallel laser beam. In the plane E, located at a distance L from the frosted glass, speckles are observed due to the interference of secondary coherent waves from the scattering elements of the screen.

Предположим, что сначала пучок падает по нормали к поверхности стекла G. Повернем падающий пучок на некоторый малый угол j и сравним получившуюся при этом спекл-структуру с той, которая наблюдалась при нормальном падении пучка на матовое стекло. Теория и опыт показывают, что для выбранного объекта обе спекл-структуры будут практически одинаковыми в пределах некоторого угла поворота Q. Значение угла Q определяется степенью шероховатости поверхности стекла и для объяснения работы прибора не имеет существенного значения. Поворот падающего пучка на угол j меньший Q приводит просто к смещению спеклов в плоскости Е на величину j х L. Suppose that at first the beam falls normal to the surface of the glass G. Let us turn the incident beam to a certain small angle j and compare the resulting speckle structure with that which was observed during normal incidence of the beam on the frosted glass. Theory and experience show that for the selected object, both speckle structures will be almost identical within a certain rotation angle Q. The value of the angle Q is determined by the degree of roughness of the glass surface and is not significant for explaining the operation of the device. A rotation of the incident beam by an angle j smaller than Q simply leads to a displacement of the speckles in the E plane by j x L.

Матовое стекло необязательно освещать параллельным пучком. В приборе может быть использован как сходящийся или расходящийся, так и параллельные лазерные пучки. Эффект останется тем же. При изменении направления пучка, освещающего матовый экран, интерференционная картина (а следовательно, картина спеклов) также будет менять свое положение (как бы покачиваться) в пространстве до и после экрана и лишь в плоскости экрана интерференционная картина не будет изменять своего положения. Frosted glass does not have to be illuminated in a parallel beam. The device can be used as converging or diverging, and parallel laser beams. The effect will remain the same. When the direction of the beam illuminating the matte screen changes, the interference pattern (and therefore the speckle pattern) will also change its position (as if swaying) in the space before and after the screen and only in the plane of the screen will the interference pattern not change its position.

Механизм изменения угла падения обеспечивает попадание лазерного излучения по нормали к неподвижному экрану (или с отклонением в пределах угла сканирования не более ±15^о от нормали), что позволяет эффективно использовать излучение лазеров малой мощности, т.к. индикатрисса рассеяния диффузно пропускающего экрана имеет максимальное значение в направлении прямого прохождения света.The mechanism of changing the angle of incidence ensures that the laser radiation hits the normal to the fixed screen (or with a deviation within the scanning angle of not more than ± 15 ^° from the normal), which allows the efficient use of low-power laser radiation, since the scattering indicatrix of a diffusely transmitting screen has a maximum value in the direction of direct light transmission.

Использование неподвижного экрана, работающего на просвет, и размещение механизма вблизи экрана позволяет создать устройство компактной конструкции. The use of a fixed screen, working on the clearance, and the placement of the mechanism near the screen allows you to create a device with a compact design.

Таким образом, отличительные признаки изобретения являются существенными, т.е. необходимы для достижения технического результата. Thus, the distinguishing features of the invention are essential, i.e. necessary to achieve a technical result.

На фиг. 1 показано смещение спекл-структуры при изменении угла падения лазерного излучения на диффузно рассеивающий экран; на фиг. 2 оптическая схема устройства для применения в офтальмологии. In FIG. 1 shows the shift of the speckle structure with a change in the angle of incidence of laser radiation on a diffusely scattering screen; in FIG. 2 optical scheme of the device for use in ophthalmology.

Примером конкретной реализации является устройство, включающее лазер 1 (ЛГН-20ВА, λ= 0,63 мкм, мощность 1 мВт), поворотное зеркало 2 для удобства компановки схемы, расширитель лазерного излучения 3 (одиночная линза), механизм изменения угла падения 4 на экран, выполненный в виде зеркала, снабженного электродвигателем для осуществления автоматического сканирования в плоскости в пределах ±15^о и закрепленного с возможностью поворота вокруг оси А в пределах 0 180^о, диффузно рассеивающий экран 5 (матированное стекло).An example of a specific implementation is a device that includes a laser 1 (LGN-20VA, λ = 0.63 μm, power 1 mW), a swivel mirror 2 for convenient layout, a laser expander 3 (single lens), a mechanism for changing the angle of incidence 4 on the screen configured as a mirror, provided with a motor for automatically scanning a plane within ± ^{15 °} and fixed rotatably about the axis a between 0 and ^180, diffusely scattering screen 5 (frosted glass).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Излучение лазера 1 отражается от поворотного зеркала 2, попадает в расширитель лазерного излучения 3, осуществляющий согласование размеров лазерного пучка с размерами диффузно рассеивающего экрана, расширяется и попадает после отражения от сканирующего зеркала механизма 4 на экран 5, закрепленный неподвижно. В статическом режиме при неподвижном механизме пациент, смотрящий на экран, обнаруживает неподвижную спекл-структуру, механизм 4 осуществляет изменение направления распространения лазерного пучка в плоскости по пилообразному закону с периодом Т 15 с приостановкой сканирования в первоначальной точке. Время приостановки зеркала (неподвижности спеклов) составляла (0,2-1) с. Приостановка изменения угла падения излучения позволяет пациенту легче и точнее определить наличие и направление движения спеклов, либо отсутствие движения. The radiation of the laser 1 is reflected from the rotary mirror 2, enters the laser expander 3, which matches the size of the laser beam with the dimensions of the diffusely scattering screen, expands and falls after reflection from the scanning mirror of the mechanism 4 on the screen 5, fixed motionless. In the static mode with a stationary mechanism, the patient looking at the screen discovers a fixed speckle structure, mechanism 4 changes the direction of propagation of the laser beam in the plane according to a sawtooth law with a period of T 15 with the scanning stopped at the initial point. The mirror suspension time (speckle immobility) was (0.2-1) s. Pausing changes in the angle of incidence of radiation allows the patient to more easily and accurately determine the presence and direction of motion of speckles, or the absence of movement.

Угол сканирования 2φ≈30^о был выбран меньше угла расходимости пучка α при этом устройство имеет максимальную эффективность по использованию энергии лазера, что позволяет использовать в устройстве лазеры малой мощности, т.к. индикатрисса рассеяния используемого экрана обычно имеет максимум в направлении прямого прохождения света. Кроме того, размещение механизма 4 в непосредственной близости от экрана позволяет полнее использовать мощность лазера.The scanning angle 2φ≈30 ^о was chosen less than the beam divergence angle α, while the device has the maximum efficiency for using laser energy, which allows the use of low power lasers in the device, since The scattering indicatrix of the screen used usually has a maximum in the direction of direct light transmission. In addition, the placement of the mechanism 4 in the immediate vicinity of the screen allows more complete use of the laser power.

Изменение угла падения осуществляется в одной плоскости, определяющей меридиан, по которому будет исследоваться глаз. Конструкция механизма 4 позволяет за счет поворота вокруг оси А устанавливать плоскость изменения угла падения излучения в любом меридиане. Направление исследуемого меридиана может быть выбрано в пределах 0-180^о.Changing the angle of incidence is carried out in one plane that defines the meridian along which the eye will be examined. The design of mechanism 4 allows, due to rotation around axis A, to establish a plane of change in the angle of incidence of radiation in any meridian. The direction of the studied meridian can be selected in the range of 0-180 ^about .

Claims

OPHTHALMIC DEVICE containing a laser sequentially mounted on the optical axis and a diffusely scattering screen, characterized in that it additionally includes a laser radiation extender and a mechanism for changing the angle of incidence of the laser radiation on the diffusely scattering screen, which is installed between the laser and the diffusely scattering screen, which makes it possible to establish a plane , in which the angle of incidence of the radiation changes, in any meridian, and the diffusely scattering screen is set linen stationary.