RU2294131C1 - Device for checking vision and applying functional treatment in ophthalmology - Google Patents
Device for checking vision and applying functional treatment in ophthalmology Download PDFInfo
- Publication number
- RU2294131C1 RU2294131C1 RU2005119501/14A RU2005119501A RU2294131C1 RU 2294131 C1 RU2294131 C1 RU 2294131C1 RU 2005119501/14 A RU2005119501/14 A RU 2005119501/14A RU 2005119501 A RU2005119501 A RU 2005119501A RU 2294131 C1 RU2294131 C1 RU 2294131C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screen
- radiation
- laser
- speckle
- diffusely scattering
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинским приборам, действие которых основано на использовании свойств лазерного излучения, а именно к офтальмологическим приборам, и может быть использовано для выявления аметропии, подбора очковых линз и лечебных упражнений.The invention relates to medical devices, the action of which is based on the use of the properties of laser radiation, namely to ophthalmic devices, and can be used to detect ametropia, selection of spectacle lenses and therapeutic exercises.
Интерференционные картины, возникающие при отражении когерентного лазерного излучения от неоднородной (шероховатой) поверхности, применяются для исследования рефракции и аккомодации глаза. Наблюдаемая человеком подобная интерференционная картина (картина спеклов) обычно имеет вид точечной зернистости, "шагрени". Спекловая структура лазерного излучения формируется на сетчатке глаза в виде четкого изображение зернистости независимо от рефракции, аберрации и незначительных помутнений глазных сред.The interference patterns arising from the reflection of coherent laser radiation from an inhomogeneous (rough) surface are used to study refraction and accommodation of the eye. A similar interference pattern (speckle pattern) observed by a person usually has the appearance of a dotted grain, “shagreen”. The speckle structure of laser radiation is formed on the retina of the eye in the form of a clear image of granularity, regardless of refraction, aberration and slight opacification of the ocular media.
При отражении когерентного лазерного излучения от движущейся шероховатой поверхности видимое направление движения спеклов интерференционной картины зависит от рефракции глаз наблюдателя. Если глаз наблюдателя неподвижен, а поверхность, освещаемая лазером, смещается в направлении, перпендикулярном к освещающему ее лучу, то при миопии наблюдается синхронное движение спеклов в сторону, противоположную движению поверхности, а при гиперметропии - в ту же сторону. В случае аметропии упорядоченное движение спеклов наблюдаемой интерференционной картины отсутствует, спеклы просто флуктуируют ("кипят", "мерцают").When coherent laser radiation is reflected from a moving rough surface, the apparent direction of motion of the speckles of the interference pattern depends on the refraction of the observer's eyes. If the observer’s eye is fixed, and the surface illuminated by the laser shifts in the direction perpendicular to the beam illuminating it, then with myopia there is a synchronous movement of speckles in the direction opposite to the movement of the surface, and with hyperopia, in the same direction. In the case of ametropia, there is no ordered movement of speckles of the observed interference pattern, speckles simply fluctuate (“boil”, “flicker”).
Картину спеклов, обладающую такими же свойствами, можно получить не только при отражении когерентного излучения от шероховатой поверхности, но и с помощью ряда других способов, в том числе в результате прохождения когерентного излучения через рассеивающие среды, например, через матированные поверхности прозрачных оптических материалов.A speckle pattern possessing the same properties can be obtained not only by reflecting coherent radiation from a rough surface, but also using a number of other methods, including as a result of the passage of coherent radiation through scattering media, for example, through frosted surfaces of transparent optical materials.
Особенности восприятия человеком пространственных интерференционных картин, создаваемых подобными способами, послужили основой для создания лазерных рефрактометров (иногда их называют "лазерными оптометрами").Features of human perception of spatial interference patterns created by similar methods served as the basis for the creation of laser refractometers (sometimes they are called "laser optometers").
Известно устройство для исследования рефракции глаза (см. SU 416065, кл. А 61 В 3/00, 04.12.1974), содержащее источник лазерного излучения, оптическую систему формирования светового пучка, вращающийся экран, выполненный в виде цилиндрической поверхности, оптический ослабитель интенсивности излучения в виде поляризационного фильтра и полевую диафрагму. Выходящее из источника излучение проходит оптическую систему формирования пучка и диафрагму и попадает на экран, выполненный в виде цилиндрической поверхности, ось вращения которой закреплена с возможностью поворота ее в плоскости, перпендикулярной к оптической оси. Движущаяся или неподвижная пространственная интерференционная картина, наблюдаемая пациентом, позволяет установить диагноз таких нарушений зрения, как, например, аметропия, и подобрать корректирующие очковые линзы.A device for researching refraction of the eye (see SU 416065, class A 61 B 3/00, 12/04/1974), containing a laser radiation source, an optical system for generating a light beam, a rotating screen made in the form of a cylindrical surface, an optical radiation intensity attenuator in the form of a polarizing filter and a field diaphragm. The radiation emerging from the source passes through the optical system of beam formation and the diaphragm and falls on the screen, made in the form of a cylindrical surface, the axis of rotation of which is fixed with the possibility of rotation in a plane perpendicular to the optical axis. The moving or motionless spatial interference pattern observed by the patient allows us to establish a diagnosis of such visual impairments as, for example, ametropia, and select corrective spectacle lenses.
Недостатками известного устройства является разнесенность в пространстве источника лазерного излучения и экрана, что увеличивает габариты прибора.The disadvantages of the known device is the diversity in the space of the laser source and the screen, which increases the dimensions of the device.
Известно офтальмологическое устройство для определения аметропии за счет исследования рефракции с помощью лазерного излучения (см. US 3572912, кл. А 61 В 3/02, 30.03.1971). Прибор состоит из источника лазерного излучения, освещающего диффузно отражающий цилиндрический экран. Экран приводится во вращение электродвигателем. Ось вращения экрана имеет возможность изменять свое положение относительно наблюдателя, определяя, таким образом, меридиональное сечение при проведении исследования глаз. Определение рефракции производится путем компенсации аметропии пробными очковыми линзами либо специальной оптической системой типа телескопа, установленной перед наблюдателем. Полная компенсация легко определяется по отсутствию направленного движения спекловой структуры наблюдаемой интерференционной картины.Known ophthalmic device for determining ametropia due to the study of refraction using laser radiation (see US 3572912, CL. A 61
Недостатками этого устройства является наличие отражающего экрана, требующего освещения его со стороны наблюдателя лазерным источником, и отсутствие расширителя пучка лазерного излучения, что не позволяет создать компактную конструкцию и получить пространственную интерференционную картину достаточно больших угловых размеров, что затрудняет работу с пациентом и не позволяет проводить групповые лечебные сеансы и экспресс-диагностические обследования групп пациентов.The disadvantages of this device are the presence of a reflective screen, which requires illumination from the observer by a laser source, and the absence of a laser beam expander, which does not allow creating a compact design and obtaining a spatial interference pattern of sufficiently large angular dimensions, which makes it difficult to work with the patient and does not allow for group treatment sessions and express diagnostic examinations of patient groups.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для исследования зрения и функционального лечения в офтальмологии (см. RU 2039520, кл. А 61 В 3/00, 20.07.1995), содержащее установленные на оптической оси лазер и неподвижный плоский диффузно рассеивающий экран. Прибор выполнен в виде компактного моноблока. Излучение лазера на входе прибора создает низкоинтенсивную интерференционную картину большого объема, являющуюся результатом интерференции вторичных когерентных волн от рассеивающих элементов экрана.Closest to the claimed device is a device for the study of vision and functional treatment in ophthalmology (see RU 2039520, class A 61
Недостатками данного устройства являются недостаточно высокая надежность при высокой стоимости прибора, обусловленные применением гелий-неонового лазера, и недостаточно проработанная конструкция механизма изменения угла падения излучения на экран, не позволяющая обеспечивать в динамическом режиме работы устройства непрерывное движение спеклов, причем только в одну сторону.The disadvantages of this device are the insufficiently high reliability at a high cost of the device, due to the use of a helium-neon laser, and the insufficiently developed design of the mechanism for changing the angle of incidence of radiation on the screen, which does not allow for continuous speckle movement in the dynamic mode of operation of the device, and only in one direction.
Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в повышении надежности работы, упрощении технологии изготовления и снижении стоимости устройства, а также повышении эффективности диагностики и лечебных процедур, осуществляемых с помощью данного устройства, и в расширении функциональных возможностей устройства.The technical result to which this invention is directed is to increase the reliability of work, simplify the manufacturing technology and reduce the cost of the device, as well as increase the efficiency of diagnostics and treatment procedures carried out using this device, and to expand the functionality of the device.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для исследования зрения и функционального лечения в офтальмологии, содержащее установленные на оптической оси лазер и неподвижный диффузно рассеивающий экран, содержит дополнительный экран из непрозрачного материала, имеющий прорези или прозрачные для излучения участки и расположенный за диффузно рассеивающим экраном, а между лазером и диффузно рассеивающим экраном установлены один или несколько отражателей с криволинейной отражающей поверхностью, которые перемещаются относительно пучка лазерного излучения таким образом, что в любой момент времени излучение лазера направлено на отражающую поверхность, по крайней мере, одного отражателя.The specified technical result is achieved by the fact that the device for the study of vision and functional treatment in ophthalmology, containing a laser mounted on the optical axis and a fixed diffusely scattering screen, contains an additional screen of opaque material having slots or areas transparent for radiation and located behind the diffusely scattering screen, and between the laser and the diffusely scattering screen there is one or more reflectors with a curved reflective surface that move relative to the laser beam in such a way that at any time the laser radiation is directed to the reflecting surface of at least one reflector.
На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для исследования зрения и функционального лечения в офтальмологии.Figure 1 shows a schematic diagram of a device for the study of vision and functional treatment in ophthalmology.
На фиг.2 показана схема оптико-механического узла.Figure 2 shows a diagram of an optical-mechanical assembly.
На фиг.3 показано положение шторок, экранирующих перекрывающиеся части пучков излучения от соседних отражателей.Figure 3 shows the position of the curtains shielding the overlapping parts of the radiation beams from neighboring reflectors.
Устройство для исследования зрения и функционального лечения в офтальмологии содержит последовательно установленные на оптической оси лазер 1 и стоящий на выходе оптической схемы неподвижный диффузно рассеивающий экран 2 (фиг.1).A device for researching vision and functional treatment in ophthalmology comprises a laser 1 sequentially mounted on the optical axis and a stationary diffusely scattering screen 2 standing at the output of the optical circuit (Fig. 1).
Между лазером 1 и диффузно рассеивающим экраном 2 установлены один или несколько отражателей 3 с криволинейной отражающей поверхностью (сферических зеркал), которые перемещаются относительно пучка лазерного излучения таким образом, что в любой момент времени излучение лазера направлено на отражающую поверхность, по крайней мере, одного отражателя.Between the laser 1 and the diffusely scattering screen 2 there are one or
Механизм изменения угла падения излучения выполнен в виде оптико-механического узла 4, содержащего один или несколько отражателей излучения, например, сферических зеркал 3, установленных на вращающемся барабане 5 (фиг.2), причем каждое зеркало, последовательно вводимое в пучок излучения, одновременно изменяет угол падения лазерного излучения на диффузно рассеивающий экран и расширяет пучок лазерного излучения. Оптико-механический узел 4 может содержать, например, восемь одинаковых сферических зеркал (фиг.2). На барабане по краям каждого зеркала установлены шторки 6, экранирующие перекрывающиеся части пучков излучения (фиг.3).The mechanism for changing the angle of incidence of radiation is made in the form of an optical-mechanical assembly 4 containing one or more radiation reflectors, for example,
Устройство содержит установленный за диффузно рассеивающим экраном 2 дополнительный экран 7 из непрозрачного материала, имеющий прорези или прозрачные для излучения участки.The device comprises an additional screen 7 made of an opaque material installed behind a diffusely scattering screen 2, having slots or areas transparent to radiation.
Работа устройства для исследования зрения и функционального лечения в офтальмологии осуществляется следующим образом.The operation of the device for the study of vision and functional treatment in ophthalmology is as follows.
Одномодовый низкоинтенсивный полупроводниковый лазер 1 обеспечивает преобразование электрической энергии, поступающей от узла питания (не показан), в энергию когерентного излучения видимого диапазона. В качестве источника лазерного излучения может быть использован, например, полупроводниковый диод DL-4148-031, японской фирмы Tottori SANYO Electric Co., Lt, излучающий в красной области спектра. Максимальная мощность излучения - 10 мВт. Конструкция диода DL-4148-031 кроме излучающей структуры включает в себя фотоприемник, что позволяет диоду работать в режиме обратной связи для стабилизации уровня выходного излучения.A single-mode low-intensity semiconductor laser 1 converts electrical energy from a power supply (not shown) into visible-range coherent radiation. As a laser source, for example, a semiconductor diode DL-4148-031, Japanese company Tottori SANYO Electric Co., Lt, emitting in the red region of the spectrum can be used. The maximum radiation power is 10 mW. The design of the DL-4148-031 diode, in addition to the emitting structure, includes a photodetector, which allows the diode to operate in feedback mode to stabilize the level of output radiation.
Излучение полупроводникового лазера 1 попадает на одно или два из восьми сферических зеркал блока зеркал и, отразившись, проходит через диффузно рассеивающий экран 2 устройства. При этом в пространстве за диффузно рассеивающим экраном 2 формируется интерференционная картина (картина спеклов), которая образуется в результате многолучевой интерференции пучков света, создаваемых множеством независимых по фазе и амплитуде когерентных вторичных излучателей, которыми являются отдельные неоднородности матового экрана, рассеивающие попадающее на них излучение.The radiation from the semiconductor laser 1 hits one or two of the eight spherical mirrors of the mirror block and, reflected, passes through the diffusely scattering screen 2 of the device. At the same time, an interference pattern (speckle pattern) is formed in the space behind the diffusely scattering screen 2, which is formed as a result of multipath interference of light beams created by a variety of coherent secondary emitters that are independent in phase and amplitude, which are individual inhomogeneities of the matte screen that scatter the radiation incident on them.
Сферические зеркала расположены встык на внешней поверхности цилиндрического барабана 5 с радиусом R1, ось которого закреплена на валу малооборотного электродвигателя, частота вращения которого составляет два оборота в минуту. Этим обеспечивается соответствующее перемещение отражателей (сферических зеркал) относительно пучка лазерного излучения и изменение при этом угла падения волнового фронта излучения на диффузно рассеивающий экран, что в свою очередь приводит к движению спеклов интерференционной картины в горизонтальной плоскости.Spherical mirrors are located end-to-end on the outer surface of the
При освещении диффузно рассеивающего экрана излучением, формируемым оптико-механическим узлом, распределение излучения на экране по каждому из направлений в своем масштабе соответствует угловому распределению интенсивности излучения на выходе самого излучателя в соответствующем направлении. Заданный угловой размер пространственной интерференционной картины и заданный линейный размер области засветки матового экрана обеспечиваются параметрами сферических зеркал оптико-механического узла с учетом расходимости излучения лазера.When a diffusely scattering screen is illuminated by radiation generated by an optical-mechanical unit, the distribution of radiation on the screen in each direction in its scale corresponds to the angular distribution of radiation intensity at the output of the emitter in the corresponding direction. The specified angular size of the spatial interference pattern and the specified linear size of the illumination area of the matte screen are provided by the parameters of the spherical mirrors of the optomechanical assembly, taking into account the divergence of the laser radiation.
Радиусы R2 сферических зеркал выбираются из следующих соображений.The radii R 2 of the spherical mirrors are selected from the following considerations.
Каждое из сферических зеркал, находящихся на пути лазерного излучения излучателя А на расстоянии S от излучателя, формирует мнимое изображение А' излучателя на расстоянии S' от вершины того же зеркала. Из соотношений, приведенных в "Справочнике конструктора оптико-механических приборов" под ред. В.А.Панова (Ленинград, Машиностроение, 1980 г., стр.70), получаемEach of the spherical mirrors located in the path of the laser radiation of the emitter A at a distance S from the emitter forms an imaginary image A 'of the emitter at a distance S' from the top of the same mirror. From the relationships given in the "Designer Handbook of Optical-Mechanical Devices", ed. V.A. Panova (Leningrad, Mechanical Engineering, 1980, p. 70), we obtain
Так как изменение угловой апертуры w излучения за зеркалом определяется какSince the change in the angular aperture w of radiation behind the mirror is defined as
тоthen
Абсолютная величина w определяет требуемое увеличение угловой апертуры излучения. Очевидно, что увеличение угловой апертуры излучения будет иметь место при абсолютном значении w, большем 1, т.е. приThe absolute value of w determines the required increase in the angular aperture of the radiation. Obviously, an increase in the angular radiation aperture will take place at an absolute value of w greater than 1, i.e. at
Таким образом, использование в предлагаемом устройстве сферических зеркал позволяет обеспечить заданные угловые и линейные размеры пространственной интерференционной картины за счет выбора соотношения радиуса единичных сферических зеркал R2 и расстояния лазера от излучателя S.Thus, the use of spherical mirrors in the proposed device makes it possible to provide predetermined angular and linear dimensions of the spatial interference pattern by choosing the ratio of the radius of individual spherical mirrors R 2 and the laser distance from the emitter S.
При выборе радиусов единичных зеркал R2, радиуса цилиндрического барабана R1 и количества зеркал, расположенных на барабане, необходимо учитывать, что стыкующиеся на поворотном устройстве поверхности соседних зеркал должны образовывать в главном сечении, включающем оси зеркал, внутренний угол. В этом случае при падении пучка излучения на границу раздела зеркал на экране наблюдается не темная неосвещенная зона, а зона перекрытия пучков от краев соседних зеркал. Ширина этой зоны может быть уменьшена практически до нуля установкой на барабане перед зеркалами шторок 6 (по две по краям каждого зеркала), экранирующих перекрывающиеся части пучков (фиг.3).When choosing the radii of individual mirrors R 2 , the radius of the cylindrical drum R 1 and the number of mirrors located on the drum, it must be borne in mind that the surfaces of adjacent mirrors that are joined on the rotary device must form an internal angle in the main section, including the axis of the mirrors. In this case, when the radiation beam falls on the interface of the mirrors, the screen is observed not a dark unlit zone, but a zone of overlapping beams from the edges of adjacent mirrors. The width of this zone can be reduced to almost zero by installing a shutter 6 on the drum in front of the mirrors (two along the edges of each mirror) that shield the overlapping parts of the beams (Fig. 3).
Динамика интерференционной картины обеспечивается в результате поворота в горизонтальном направлении поверхности волнового фронта излучения, падающего на плоский неподвижный экран. В динамическом режиме работы устройства пациенты с нормальным зрением (или зрением, полностью скомпенсированным в горизонтальной плоскости очковыми либо контактными линзами) воспринимают это движение как "кипение" спеклов, а пациенты с аметропией - как их синхронное движение в горизонтальной плоскости.The dynamics of the interference pattern is ensured as a result of horizontal rotation of the surface of the wave front of radiation incident on a flat stationary screen. In the dynamic mode of operation of the device, patients with normal vision (or vision completely compensated in the horizontal plane by spectacle or contact lenses) perceive this movement as “boiling” of speckles, and patients with ametropia as their synchronous movement in the horizontal plane.
Реализованная в устройстве схема в динамическом режиме работы устройства обеспечивает непрерывное движение картины спеклов в одну сторону. При этом пациенты с миопической рефракцией глаза наблюдают движение картины спеклов в сторону, противоположную движению луча, а пациенты с гиперметропической рефракцией - ту же сторону, в которую поворачивается луч.Implemented in the device, the circuit in the dynamic mode of the device provides continuous movement of the speckle pattern in one direction. In this case, patients with myopic refraction of the eye observe the movement of the speckle pattern in the direction opposite to the movement of the beam, and patients with hyperopic refraction observe the same side in which the beam turns.
В статическом режиме работы устройства (когда барабан не вращается и зеркала неподвижны) упорядоченное движение или "кипение" картины спеклов может наблюдаться при перемещении глаза (головы) пациента в горизонтальной плоскости. При этом пациенты с миопической рефракцией глаза наблюдают движение картины спеклов в сторону, противоположную движению их головы, а пациенты с гиперметропической рефракцией - в ту же сторону. При отсутствии аметропии (или при ее полной компенсации линзами) при подобных движениях наблюдают "кипение" спеклов.In the static mode of operation of the device (when the drum does not rotate and the mirrors are stationary), an ordered movement or “boiling” of the speckle pattern can be observed when the patient’s eye (head) is moved in a horizontal plane. In this case, patients with myopic refraction of the eye observe the movement of the speckle pattern in the direction opposite to the movement of their head, and patients with hyperopic refraction in the same direction. In the absence of ametropia (or when it is completely compensated by lenses), speckle "boiling" is observed during such movements.
Дополнительный экран 7 из непрозрачного материала, имеющий прорези или прозрачные для излучения участки, установленный после рассеивающего экрана 2, предназначен для повышения эффективности лечебных процедур и диагностики состояния зрения пациентов и для расширения функциональных возможностей устройства, поскольку в зависимости от размеров и формы прорезей или прозрачных участков дополнительного экрана изменяются параметры наблюдаемой пациентом пространственной интерференционной картины (контрастность и размеры наблюдаемых пациентом спеклов) и, тем самым, влияют на ее восприятие наблюдателем.An additional screen 7 made of opaque material, having slots or areas transparent for radiation, installed after the scattering screen 2, is designed to increase the efficiency of medical procedures and diagnose the state of vision of patients and to expand the functionality of the device, because depending on the size and shape of the slots or transparent sections additional screen changes the parameters of the spatial interference pattern observed by the patient (contrast and sizes of the observed patients speckle) and, thereby, affect its perception by the observer.
При отсутствии дополнительного экрана 7 устройство создает в пространстве поле излучения, спекловая структура которого является результатом многолучевой интерференции когерентных пучков света, исходящих из различных точек рассеивающей структуры освещенной части экрана 2. Это поле излучения существует объективно, независимо от наличия наблюдателя, и его структура (размеры спеклов, их интенсивности, формы и распределение по сечению поля) описывается функциями распределения, зависящими от характеристик источника излучения (длины волны излучения, ширины спектра излучения и размера поперечной когерентности излучения) и свойств рассеивающего экрана (размеров и форм элементов рассеивающей структуры). Структура поля излучения может быть зафиксирована с помощью объективных способов регистрации, например, на фотопленке или с использованием известных фотоприемных устройств. Реальный, физический, размер спеклов dсп.ф. может быть даже непосредственно измерен на непрозрачном экране, помещенном в поле излучения.In the absence of an additional screen 7, the device creates a radiation field in space, the speckle structure of which is the result of multipath interference of coherent light beams emanating from various points of the scattering structure of the illuminated part of the screen 2. This radiation field exists objectively, regardless of the presence of the observer, and its structure (dimensions speckles, their intensities, shapes and distribution over the field cross section) is described by distribution functions that depend on the characteristics of the radiation source (wavelength radiation, the width of the radiation spectrum and the size of the transverse coherence of radiation) and the properties of the scattering screen (sizes and shapes of elements of the scattering structure). The structure of the radiation field can be fixed using objective registration methods, for example, on film or using known photodetector devices. Real, physical, speckle size dsp.f. can even be directly measured on an opaque screen placed in the radiation field.
В общем случае минимальный линейный физический размер спеклов dсп.ф., сформированных в произвольной области пространства, находящейся в дальней зоне на расстоянии L за рассеивающим экраном, определяется (Р.Кольер и др. Оптическая голография. Мир, 1973 г., стр.23) какIn the general case, the minimum linear physical size of speckles dsp.f., formed in an arbitrary region of space located in the far zone at a distance L behind the scattering screen, is determined (R. Kolier et al. Optical holography. Mir, 1973, p.23 ) as
где λ - длина волны излучения,where λ is the radiation wavelength,
2θ - наибольший угол, под которым в данную область пространства попадают лучи, формирующие данный спекл, т.е. лучи, испускаемые всей освещенной зоной экрана.2θ is the largest angle at which rays forming a given speckle fall into a given region of space, i.e. rays emitted by the entire illuminated area of the screen.
На расстоянии от экрана, равном L, и при размере освещенной зоны экрана, равной D(D≪L), величина 2θ, поскольку угол 2θ мал, определяется какAt a distance from the screen equal to L, and with the size of the illuminated area of the screen equal to D (D≪L), the value 2θ, since the angle 2θ is small, is defined as
То естьI.e
При размере освещенной зоны экрана D, равной 100 мм, и длине волны лазерного излучения λ, равной 0,65 мкм, на расстоянии от экрана L, равном 2000 мм, минимальный физический размер спеклов dсп.ф. равен 0,013 мм.When the size of the illuminated area of the screen D, equal to 100 mm, and the wavelength of laser radiation λ, equal to 0.65 μm, at a distance from the screen L, equal to 2000 mm, the minimum physical size of the speckles dsp.f. equal to 0.013 mm.
Однако человек, находящийся в той же области пространства, наблюдает данную интерференционную картину с помощью органов зрения, характеристики которых влияют на его восприятие объективно существующей картины спеклов, в частности, влияют на видимые человеком размеры спеклов. Изображение картины спеклов формируется на сетчатке оптической системой глаза, обладающей апертурой зрачка с диаметром Dзр. Если пациент находится на расстоянии L от рассеивающего экрана, то он наблюдает спекловую картину как результат многолучевой интерференции когерентных пучков света, находящихся в угловой апертуре, равной 2θзр, и определяемой какHowever, a person located in the same region of space observes this interference pattern with the help of organs of vision, the characteristics of which affect his perception of the objectively existing speckle pattern, in particular, affect the size of speckles visible to a person. The image of the speckle pattern is formed on the retina by the optical system of the eye, which has an aperture of a pupil with a diameter Dzp. If the patient is at a distance L from the scattering screen, then he observes the speckle pattern as a result of multipath interference of coherent light beams located in an angular aperture equal to 2θzr and defined as
Аналогично (5) видимый минимальный линейный размер спеклов dсп.в. равенSimilarly to (5), the apparent minimum linear speckle size dsp.v. is equal to
или, учитывая (8),or, given (8),
Поскольку диаметр зрачка человеческого глаза изменяется в зависимости от освещенности и физиологического состояния человека в пределах от 1 до 10 мм, то размер спеклов наблюдаемой им в разных условиях интерференционной картины будет меняться практически на порядок. Однако в любом случае видимые наблюдателем размеры спеклов будут существенно больше их физических размеров. Так, например, при диаметре зрачка Dзр, равном 3 мм, на расстоянии от рассеивающего экрана L, равном 2000 мм, и длине волны лазерного излучения λ, равной 0,65 мкм, видимый минимальный размер спеклов dсп.в. равен 0,43 мм.Since the diameter of the pupil of the human eye varies depending on the illumination and physiological state of a person in the range from 1 to 10 mm, the size of the speckles observed by him under different conditions of the interference pattern will change by almost an order of magnitude. However, in any case, the speckle sizes visible to the observer will be significantly larger than their physical sizes. So, for example, with a pupil diameter Dzp equal to 3 mm, at a distance from the scattering screen L equal to 2000 mm, and a laser radiation wavelength λ equal to 0.65 μm, the visible minimum speckle size dsp.v. equal to 0.43 mm.
Из (10) также очевидно, что при удалении наблюдателя от рассеивающего экрана видимый минимальный размер спеклов dсп.в. будет увеличиваться пропорционально увеличению расстояния L.From (10) it is also obvious that when the observer is removed from the scattering screen, the apparent minimum speckle size dsp.v. will increase in proportion to the increase in distance L.
Поскольку размеры спеклов при прочих равных условиях определяются угловой апертурой излучения, формирующего спекловую структуру интерференционной картины, то введение дополнительной ограничивающей диафрагмы, расположенной между рассеивающим экраном и глазом наблюдателя и уменьшающей реально используемую глазом пациента угловую апертуру пучков, приводит к увеличению размеров спеклов, как физических, так и видимых.Since the speckle size, ceteris paribus, is determined by the angular aperture of the radiation forming the speckle structure of the interference pattern, the introduction of an additional limiting aperture located between the scattering screen and the observer’s eye and reducing the angular aperture of the beams actually used by the patient’s eye leads to an increase in the speckle size as physical so visible.
Дополнительный экран 7 представляет собой, по сути, такой диафрагмирующий элемент. Одна или несколько прорезей или прозрачных участков дополнительного экрана, в зависимости от их форм и размеров, позволяют пациенту наблюдать интерференционные картины с различными параметрами их структур, в том числе с существенно большими размерами спеклов, чем он наблюдал бы при отсутствии дополнительного экрана.The additional screen 7 is, in fact, such a diaphragm element. One or more slots or transparent sections of the additional screen, depending on their shapes and sizes, allow the patient to observe interference patterns with various parameters of their structures, including with significantly larger speckle sizes than he would have observed in the absence of an additional screen.
Дополнительный экран 7, будучи диафрагмирующим элементом, может изменять не только размеры и форму спеклов, но и контрастность интерференционной картины в том случае, если поперечный размер когерентности излучения меньше поперечных размеров пучка излучения. В этом случае введение диафрагм, уменьшающих поперечные размеры пучка излучения, формирующего пространственную интерференционную картину, снижают долю излучения, не являющегося когерентным для каждой конкретной точки интерференционной картины и дающего при наблюдении картины спеклов фоновую засветку. Подбирая для конкретного источника лазерного излучения диафрагмы тех или иных размеров, можно получить высококонтрастную интерференционную картину даже в том случае, когда излучение лазера обладает не очень высокой поперечной когерентностью.The additional screen 7, as a diaphragm element, can change not only the size and shape of the speckles, but also the contrast of the interference pattern if the transverse dimension of the coherence of radiation is less than the transverse dimensions of the radiation beam. In this case, the introduction of diaphragms that reduce the transverse dimensions of the radiation beam that forms the spatial interference pattern reduces the fraction of radiation that is not coherent for each specific point of the interference pattern and gives a background illumination when observing the speckle pattern. By choosing a diaphragm of one or another size for a specific laser radiation source, a high-contrast interference pattern can be obtained even when the laser radiation does not have very high transverse coherence.
Таким образом, проведенные оценки позволили разработать дополнительные непрозрачные для излучения экраны, имеющие прорези или прозрачные для излучения участки (набор сменных масок). Эти маски, будучи расположены между рассеивающим экраном устройства и пациентом, позволяют наблюдать различные типы интерференционных картин, содержащих в том числе и спеклы увеличенных размеров.Thus, the assessments made it possible to develop additional screens that are opaque to radiation, having slots or areas transparent to radiation (a set of replaceable masks). These masks, being located between the scattering screen of the device and the patient, make it possible to observe various types of interference patterns, including speckles of increased dimensions.
Разработанный набор масок включает в себя маски трех типов.The developed set of masks includes masks of three types.
Первый тип масок представляет собой условные легко распознаваемые крупные контурные картинки (например, "слоник", "бабочка"), выполненные сквозным прорезанием непрозрачного экрана (или формированием прозрачный области в непрозрачном экране). В этом случае характеристики спеклов и контрастность наблюдаемой через маску интерференционной картины практически не отличаются от характеристик спеклов, наблюдаемых при отсутствии этих масок, однако общая форма наблюдаемой интерференционной картины повторяет форму картинки маски. Цель применения этого типа масок при проведении лечебных сеансов - способствовать фиксации внимания пациентов, особенно детей, на наблюдаемой картине спеклов, причем возможность практически мгновенной смены маски и, соответственно, наблюдаемой картинки делает использование подобных масок особенно эффективным.The first type of masks is conditional easily recognizable large contour images (for example, “elephant”, “butterfly”) made by cutting through an opaque screen (or forming a transparent area in an opaque screen). In this case, the characteristics of the speckles and the contrast of the interference pattern observed through the mask practically do not differ from the characteristics of the speckles observed in the absence of these masks, however, the general shape of the observed interference pattern repeats the shape of the mask picture. The purpose of using this type of masks during therapeutic sessions is to help fix the attention of patients, especially children, in the observed speckle pattern, and the possibility of almost instantly changing the mask and, accordingly, the observed picture makes the use of such masks especially effective.
Маски второго типа изменяют характеристики наблюдаемой картины спеклов. Опыты показали, что для наблюдателя, находящегося на расстоянии нескольких метров (1-6 метров) от экрана аппарата, создание интерференционной картины высокой контрастности с увеличенными размерами спеклов обеспечивается маской с одним или несколькими отверстиями, имеющими характерный размер 3-5 мм.Masks of the second type change the characteristics of the observed speckle pattern. The experiments showed that for an observer located at a distance of several meters (1-6 meters) from the screen of the apparatus, the creation of an interference pattern of high contrast with increased speckle sizes is provided by a mask with one or more holes having a characteristic size of 3-5 mm.
Маски третьего типа, в которых излучение проходит через прорези (или прозрачные участки) разных форм и размеров, выполненных в непрозрачном экране, сочетают в себе эффекты увеличения видимого размера спеклов с некой картинкой, являющейся абстрактным образом, который может ассоциироваться с изображением реального объекта (ромашка, рыбка, павлин). При этом наблюдаемая пациентом интерференционная картина отличается от картины прорезей или прозрачных участков маски.Masks of the third type, in which radiation passes through slots (or transparent areas) of different shapes and sizes made in an opaque screen, combine the effects of increasing the visible size of speckles with a certain picture, which is an abstract image that can be associated with the image of a real object (chamomile , fish, peacock). In this case, the interference pattern observed by the patient differs from the pattern of slits or transparent sections of the mask.
Маски второго и третьего типов позволяют более точно определять рефракцию глаз и выявлять наличие и степень астигматизма, более широко и углубленно исследовать характеристики зрения пациентов.Masks of the second and third types make it possible to more accurately determine eye refraction and to detect the presence and degree of astigmatism, to more widely and in-depth study the characteristics of patients' vision.
Наличие набора сменных масок различных типов расширяет возможности применения устройства и повышает эффективность диагностических и лечебных процедур.The presence of a set of replaceable masks of various types expands the possibilities of using the device and increases the effectiveness of diagnostic and therapeutic procedures.
Таким образом, устройство обеспечивает получение как подвижной, так и неподвижной картины спеклов, причем движение спеклов в режиме наблюдения динамической картины направлено по горизонтали в одну сторону, а наличие дополнительного экрана позволяет изменять общую форму и характеристики наблюдаемой картины спеклов.Thus, the device provides both a movable and a stationary speckle pattern, and the speckle movement in the dynamic pattern observation mode is directed horizontally in one direction, and the presence of an additional screen allows you to change the general shape and characteristics of the observed speckle pattern.
Изобретение позволяет повысить надежность работы устройства, упростить технологию изготовления, а также повысить эффективность диагностики и лечебных процедур в офтальмологии и расширить функциональные возможности устройства.The invention improves the reliability of the device, simplify the manufacturing technology, as well as increase the efficiency of diagnostics and medical procedures in ophthalmology and expand the functionality of the device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005119501/14A RU2294131C1 (en) | 2005-06-23 | 2005-06-23 | Device for checking vision and applying functional treatment in ophthalmology |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005119501/14A RU2294131C1 (en) | 2005-06-23 | 2005-06-23 | Device for checking vision and applying functional treatment in ophthalmology |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2294131C1 true RU2294131C1 (en) | 2007-02-27 |
Family
ID=37990571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005119501/14A RU2294131C1 (en) | 2005-06-23 | 2005-06-23 | Device for checking vision and applying functional treatment in ophthalmology |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2294131C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU176795U1 (en) * | 2017-08-09 | 2018-01-29 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) | Optical device for the study of the fundus to detect age-related macular degeneration of the retina |
-
2005
- 2005-06-23 RU RU2005119501/14A patent/RU2294131C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU176795U1 (en) * | 2017-08-09 | 2018-01-29 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) | Optical device for the study of the fundus to detect age-related macular degeneration of the retina |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7659971B2 (en) | Lensometers and wavefront sensors and methods of measuring aberration | |
| JP3396062B2 (en) | Image display device | |
| EP3001945B1 (en) | Lensometers and wavefront sensors and methods of measuring aberration | |
| JP6027138B2 (en) | Ophthalmic integrated device | |
| CA2553741C (en) | Eye examination device by means of tomography with a sighting device | |
| US9931033B2 (en) | System and method for controlling a fundus imaging apparatus | |
| JP2008518740A (en) | Comprehensive ophthalmic diagnostic optical apparatus and method | |
| US20030210378A1 (en) | Optoelectronic eye examination system | |
| US3600098A (en) | Optical alignment method and apparatus | |
| Abramov et al. | Optical properties of vertebrate eyes | |
| CN109008942A (en) | A kind of full optics of the eye coherence tomography device and imaging method based on slit-lamp platform | |
| JP2003235805A (en) | Model eye for ocular characteristic measuring instrument and correction method therefor | |
| RU2294131C1 (en) | Device for checking vision and applying functional treatment in ophthalmology | |
| CN1055205C (en) | Optical system for objective optometry instrument | |
| CN209172278U (en) | A kind of full optics of the eye coherence tomography device based on slit-lamp platform | |
| CN111281332A (en) | Multi-functional ophthalmic anterior segment imaging device based on slit lamp platform | |
| Vohnsen | The retina and the Stiles–Crawford effects | |
| RU2309662C2 (en) | Device for diagnosing and functional treatment in ophthalmology | |
| JP2022524881A (en) | Ophthalmic imaging methods, devices, and systems | |
| CN111557637A (en) | Ophthalmologic measuring system | |
| RU2039520C1 (en) | Ophthalmic device | |
| CN117204810B (en) | Fundus imaging device | |
| Huck et al. | Electro-optical design for efficient visual communication | |
| RU2253352C2 (en) | Optical interference retinometer | |
| Brodie | Part 2 Optics and RefRactiOn |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160624 |