RU2425621C2 - Device for elimination of speckle-modulation effect in measurement of eye aberrations by laser aberrometre and laser aberrometre - Google Patents
Device for elimination of speckle-modulation effect in measurement of eye aberrations by laser aberrometre and laser aberrometre Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425621C2 RU2425621C2 RU2009137477/14A RU2009137477A RU2425621C2 RU 2425621 C2 RU2425621 C2 RU 2425621C2 RU 2009137477/14 A RU2009137477/14 A RU 2009137477/14A RU 2009137477 A RU2009137477 A RU 2009137477A RU 2425621 C2 RU2425621 C2 RU 2425621C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- eye
- speckle
- point source
- aberrometre
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Eye Examination Apparatus (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике и касается усовершенствования конструкции офтальмологических приборов для измерения аберраций человеческого глаза - аберрометров, применяемых в клинической медицинской практике. Представленное в качестве изобретения устройство предназначено для увеличения точности измерений лазерными аберрометром и является его значимой частью.The invention relates to medical equipment and relates to improving the design of ophthalmic devices for measuring aberrations of the human eye - aberrometers used in clinical medical practice. Presented as an invention, the device is intended to increase the accuracy of measurements with a laser aberrometer and is a significant part of it.
Для определения остроты зрения в клинической практике применяют таблицы символов и картин, величина которых (для заданного расстояния обычно 5 м) соответствует различному угловому размеру на сетчатке глаза. Угловому размеру 1 минута соответствует зрение единица (20/20 в англоязычной литературе). Путем опроса испытуемого устанавливается наименьший размер различаемых символов, что и определяет остроту зрения (так, например, если размер различаемых символов равен 5 мин, то острота зрения равна 0.5). Подбор наилучшей сфероцилиндрической коррекции осуществляется при помощи пробных линз либо автоматизированных наборов таких линз (фороптеров), при этом результаты коррекции контролируются по таблицам символов. Процесс этот достаточно трудоемок и длителен, особенно при наличии сложного астигматизма (Е.И.Ковалевский. «Офтальмология». М.: Медицина, 1995 г., с.45-83). Для ускорения подбора коррекции используются различные методы измерения рефракции, например, скиаскопия, или автоматизированные приборы -рефрактометры. При этом начальные параметры корректирующих линз выбираются исходя из показаний этих приборов. Более совершенными приборами для измерения оптических характеристик глаза являются аберрометры, которые могут измерять не только рефракцию и астигматизм, но и аберрации высших порядков.To determine visual acuity in clinical practice, tables of symbols and paintings are used, the size of which (for a given distance is usually 5 m) corresponds to different angular sizes on the retina. An angular size of 1 minute corresponds to a vision unit (20/20 in the English literature). By interviewing the subject, the smallest size of distinguishable characters is established, which determines visual acuity (for example, if the size of distinguishable characters is 5 minutes, then visual acuity is 0.5). The selection of the best spherical cylindrical correction is carried out using test lenses or automated sets of such lenses (phoropters), while the correction results are controlled by the symbol tables. This process is rather laborious and time-consuming, especially in the presence of complex astigmatism (EI Kovalevsky. Ophthalmology. M: Medicine, 1995, p. 45-83). To accelerate the selection of correction, various methods of measuring refraction are used, for example, skioscopy, or automated refractometers. In this case, the initial parameters of corrective lenses are selected based on the readings of these devices. More advanced instruments for measuring the optical characteristics of the eye are aberrometers, which can measure not only refraction and astigmatism, but also aberrations of higher orders.
Известно устройство - лазерный аберрометр, конструкция и принцип действия которого описан в статье «Objective measurement of wave aberrations of the human eye with use of a Hartmann-Shack wave-front sensor" Junzhong Liang, Bernhard Grimm, Stefan Goelz, Josef F. Bille (JOSA A, Volume 11, Issue 7, 1949-July, 1994). Данный прибор для измерения аберраций человеческого глаза содержит точечный источник света для подсветки глаза, который проектируется на сетчатку глаза и создает на ней виртуальный опорный источник, излучение которого рассеивается сетчаткой, проходит через оптические системы глаза, приобретая при этом фазовую модуляцию, соответствующую суммарным оптическим аберрациям глаза, систему измерения формы волнового фронта вышедшего из глаза излучения в виде датчика Шака-Гартмана, выходной сигнал с которого поступает в систему управления прибором, состоящую из компьютера, который обеспечивает обработку данных, восстанавливая карту аберраций, хранение данных и управление прибором по командам оператора.A device is known - a laser aberrometer, the design and principle of operation of which is described in the article "Objective measurement of wave aberrations of the human eye with use of a Hartmann-Shack wave-front sensor" Junzhong Liang, Bernhard Grimm, Stefan Goelz, Josef F. Bille ( JOSA A,
К причинам, препятствующим достижению в известном устройстве указанного ниже технического результата, заключающегося в увеличении точности измерений аберраций (среднеквадратичное отклонение измеренного волнового фронта от истинного значения), относится использование в нем точечного (в частности, лазерного) источника излучения. Лазер обладает высокой пространственной и временной когерентностью излучения. Это приводит к возникновению спекл-модуляции излучения, рассеянного сетчаткой. Само по себе спекл-поле имеет как амплитудную, так и фазовую модуляцию. При прохождении спекл-поля через оптическую систему глаза оно приобретает дополнительную фазовую модуляцию, вызванную наличием аберраций в оптической системе глаза. Датчик волнового фронта, к примеру типа Шака-Гартмана, измеряет профиль результирующего волнового фронта, т.е. суммарную фазовую модуляцию. Для измерения собственно аберраций исследуемого глаза необходимо каким-то образом выделить фазовую модуляцию, возникающую за счет аберраций, от фазовой модуляции спекл-поля. В известном устройстве такое выделение осуществляется за счет усреднения по времени множества статистически независимых реализаций спекл-поля. Смена реализации происходит за счет рефлекторных микродвижений глаза. В результате время измерения получается достаточно большим (1-2 сек). Поскольку в клинической практике измерения должны быть проведены за время, в течение которого глаз пациента остается неподвижным (1-10 мс), то указанный метод может иметь лишь ограниченное применение.The reasons that impede the achievement in the known device of the technical result indicated below, which consists in increasing the accuracy of aberration measurements (standard deviation of the measured wavefront from the true value), include the use of a point (in particular, laser) radiation source in it. The laser has a high spatial and temporal coherence of radiation. This leads to the appearance of speckle modulation of radiation scattered by the retina. The speckle field itself has both amplitude and phase modulation. When a speckle field passes through the optical system of the eye, it acquires additional phase modulation caused by the presence of aberrations in the optical system of the eye. A wavefront sensor, for example, of the Shack-Hartmann type, measures the profile of the resulting wavefront, i.e. total phase modulation. To measure the actual aberrations of the studied eye, it is necessary to somehow distinguish the phase modulation arising from aberrations from the phase modulation of the speckle field. In the known device, such a selection is carried out by averaging over time many statistically independent realizations of the speckle field. The change in implementation is due to reflex micromotion of the eye. As a result, the measurement time is quite large (1-2 seconds). Since in clinical practice, measurements must be taken during the time during which the patient’s eye remains stationary (1-10 ms), this method can only be of limited use.
Существуют различные методы подавления влияния спекл-модуляции при измерении аберраций глаза. В частности, в работе A.S.Goncharov, A.V.Larichev, Speckle Structure of a Light Field Scattered by Human Eye Retina, Laser Physics, 2007, V.I 7, N9, p.1157-1165 исследованы методы, основанные на спектральном и временном усреднении. В частности, показано, что временное усреднение обладает значительным преимуществом.There are various methods to suppress the influence of speckle modulation when measuring eye aberrations. In particular, A.S. Goncharov, A.V. Larichev, Speckle Structure of a Light Field Scattered by Human Eye Retina, Laser Physics, 2007, V.I 7, N9, p.1157-1165 investigated methods based on spectral and time averaging. In particular, it has been shown that time averaging has a significant advantage.
Так, например, известно техническое решение (патент USA №6827444), в котором предлагается использовать сканирующее зеркало, расположенное в сопряженной плоскости зрачка оптической системы на пути лазерного излучения, для быстрого перемещения изображения источника по малой области поверхности сетчатки. Это устройство позволяет получить быстро меняющиеся реализации спекл-картины. Аналогичный принцип использован в другом приборе (патент России RU 2268637), где для быстрого сканирования используется оптический клин. Общим недостатком подобных технических решений является необходимость размещения сканирующего устройства в сопряженной плоскости зрачка глаза, кроме того, для эффективного статистического усреднения при малом времени экспозиции необходима значительная частота сканирования, что усложняет конструкцию данного узла.So, for example, a technical solution is known (USA patent No. 6827444), which proposes to use a scanning mirror located in the conjugate plane of the pupil of the optical system in the path of laser radiation to quickly move the source image over a small area of the surface of the retina. This device allows you to get fast-changing speckle pattern implementations. A similar principle was used in another device (Russian patent RU 2268637), where an optical wedge is used for fast scanning. A common drawback of such technical solutions is the need to place the scanning device in the conjugate plane of the pupil of the eye, in addition, for effective statistical averaging at a short exposure time, a significant scanning frequency is required, which complicates the design of this node.
Известен прибор - лазерный аберрометр, конструкция и принцип действия которого описаны в статье «Objective measurement of wave aberrations of the human eye with use of a Hartmann-Shack wave-front sensor" Junzhong Liang, Bernhard Grimm, Stefan Goelz, Josef F. Bille (JOSA A, Volume 11, Issue 7, 1949-July, 1994). Данный прибор для измерения аберраций человеческого глаза, содержащий точечный источник света для подсветки глаза, который проектируется на сетчатку глаза и создает на ней виртуальный опорный источник, излучение которого рассеивается сетчаткой, проходит через оптические системы глаза, приобретая при этом фазовую модуляцию, соответствующую суммарным оптическим аберрациям глаза, систему измерения формы волнового фронта вышедшего из глаза излучения в виде датчика Шака-Гартмана, выходной сигнал с которого поступает в систему управления прибором, состоящую из компьютера, который обеспечивает обработку данных, восстанавливая карту аберраций, хранение данных и управление прибором по командам оператора.A well-known device is a laser aberrometer, the design and principle of operation of which are described in the article "Objective measurement of wave aberrations of the human eye with use of a Hartmann-Shack wave-front sensor" Junzhong Liang, Bernhard Grimm, Stefan Goelz, Josef F. Bille ( JOSA A,
Вследствие применения в данном устройстве лазерного точечного источника излучения оно обладает отмеченным выше недостатком - низкой точностью измерений.Due to the use of a laser point source of radiation in this device, it has the drawback noted above - low measurement accuracy.
Известно устройство для генерации лазерного пучка без спекл-структуры, используемое в офтальмологической диагностике US 20030174755 (А1), содержащее точечный источник света, в качестве которого может использоваться лазер, топографическую фазовую пластинку и привод, обеспечивающий перемещение пластины в направлении, поперечном направлению луча точечного источника.A device is known for generating a laser beam without speckle structure, used in ophthalmic diagnostics US 20030174755 (A1), containing a point light source, which can be used as a laser, a topographic phase plate and a drive that moves the plate in the direction transverse to the direction of the beam of the point source .
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в создании точного офтальмологического прибора с широкими функциональными возможностями, позволяющего автоматически измерять аберрации человеческого глаза.The problem to which the claimed invention is directed, is to create an accurate ophthalmic device with wide functionality that allows you to automatically measure aberrations of the human eye.
Устройство для устранения влияния спекл-модуляции при измерении аберраций глаза лазерным аберрометром, содержащее точечный источник света, прозрачную пластину, расположенную между точечным источником и человеческим глазом, привод, обеспечивающий перемещение пластины в направлении, поперечном направлению луча точечного источника, поверхность прозрачной пластины выполнена в виде случайного двумерного профиля, характерный размер случайного двумерного профиля меньше диаметра лазерного пучка. Двумерный профиль представляет собой случайное распределение высот поверхности. Характерный размер случайного двумерного профиля (радиус корреляции) меньше диаметра пучка. При прохождении пластины с нанесенным случайным профилем на поверхности пластины лазерное излучение приобретает фазовую модуляцию за счет разной толщины пластины. Прибор использует прямую модуляцию фазы за счет разнотолщинности пластины. Это позволяет упростить конструкцию прибора. При прохождении пластины с нанесенным случайным профилем на поверхности пластины несколько увеличивается расходимость излучения. В результате размер фокального пятна (виртуального источника) на сетчатке глаза несколько увеличивается. Это дает положительный эффект, поскольку интенсивность света на сетчатке падает, поэтому заметность зондирующего излучения для испытуемого становится меньше. Такая система является более безопасной для пациента. Увеличение размера фокального пятна на сетчатке также приводит к уменьшению характерного размера спеклов в рассеянном излучении. При движении пластины в поперечном направлении через пучок излучения проходят различные участки случайного двумерного профиля. Это приводит к изменению фазовой модуляции прошедшего излучения и, как следствие, к изменению реализации рассеянного спекл-поля. Все это уменьшает влияние спекл-модуляции в измеряемом лазерным аберрометром излучении, что позволяет повысить точность измерений и уменьшить время экспозиции при проведении измерений.Device for eliminating the influence of speckle modulation when measuring eye aberrations with a laser aberrometer, containing a point source of light, a transparent plate located between the point source and the human eye, a drive that moves the plate in the direction transverse to the direction of the beam of the point source, the surface of the transparent plate is made in the form random two-dimensional profile, the characteristic size of a random two-dimensional profile is less than the diameter of the laser beam. A two-dimensional profile is a random distribution of surface heights. The characteristic size of a random two-dimensional profile (correlation radius) is smaller than the beam diameter. When passing through a plate with a random profile on the surface of the plate, the laser radiation acquires phase modulation due to the different thickness of the plate. The device uses direct phase modulation due to the plate thickness difference. This allows you to simplify the design of the device. When passing through a plate with a random profile on the surface of the plate, the radiation divergence increases slightly. As a result, the size of the focal spot (virtual source) on the retina of the eye increases slightly. This gives a positive effect, since the light intensity on the retina decreases, so the sensibility of the probe radiation for the subject becomes less. Such a system is safer for the patient. An increase in the size of the focal spot on the retina also leads to a decrease in the characteristic size of speckles in scattered radiation. When the plate moves in the transverse direction, various sections of a random two-dimensional profile pass through the radiation beam. This leads to a change in the phase modulation of the transmitted radiation and, as a consequence, to a change in the implementation of the scattered speckle field. All this reduces the influence of speckle modulation in the radiation measured by the laser aberrometer, which makes it possible to increase the accuracy of measurements and reduce the exposure time during measurements.
Лазерный аберрометр, содержащий устройство для устранения влияния спекл-модуляции при измерении аберраций глаза, содержащее точечный источник света, прозрачную пластину, расположенную между точечным источником и человеческим глазом, привод, обеспечивающий перемещение пластины в направлении, поперечном направлению луча точечного источника, систему измерения формы волнового фронта вышедшего из глаза излучения в виде датчика волнового фронта, систему управления лазерным аберрометром, содержащую компьютер для обработки данных, получаемых от датчика волнового фронта, восстановления карты аберраций глаза, хранения данных и управления лазерным аберрометром, поверхность прозрачной пластины выполнена в виде случайного двумерного профиля, характерный размер случайного двумерного профиля меньше диаметра лазерного пучка. При прохождении поверхности пластины с нанесенным случайным профилем лазерное излучение приобретает фазовую модуляцию. При этом несколько увеличивается расходимость излучения. В результате размер фокального пятна (виртуального источника) на сетчатке глаза несколько увеличивается. Это дает положительный эффект, поскольку интенсивность света на сетчатке падает, заметность зондирующего излучения для испытуемого становится меньше, это делает систему более безопасной для пациента. Увеличение размера фокального пятна на сетчатке приводит к уменьшению характерного размера спеклов в рассеянном излучении. При движении пластины в поперечном направлении через пучок излучения проходят различные участки случайного двумерного профиля. Это приводит к изменению фазовой модуляции прошедшего излучения и, как следствие, к изменению реализации рассеянного спекл-поля. Все это уменьшает влияние спекл-модуляции в измеряемом лазерным аберрометром излучении, что позволяет повысить точность измерений.Laser aberrometer containing a device for eliminating the influence of speckle modulation when measuring eye aberrations, containing a point source of light, a transparent plate located between a point source and the human eye, a drive that moves the plate in the direction transverse to the direction of the beam of the point source, a wave shape measuring system the front of the radiation that has left the eye in the form of a wavefront sensor, a laser aberrometer control system containing a computer for data processing, receiving Mykh from sensor wavefront aberrations of the eye card recovery, storage and management of the laser aberrometer transparent plate surface is in the form of a random two-dimensional profile, the characteristic dimension of a random two-dimensional profile of less than the diameter of the laser beam. When passing through the surface of a plate with a random profile deposited, the laser radiation acquires phase modulation. In this case, the divergence of radiation increases slightly. As a result, the size of the focal spot (virtual source) on the retina of the eye increases slightly. This gives a positive effect, since the light intensity on the retina decreases, the sensibility of the probe radiation for the subject becomes less, this makes the system safer for the patient. An increase in the size of the focal spot on the retina leads to a decrease in the characteristic size of speckles in scattered radiation. When the plate moves in the transverse direction, various sections of a random two-dimensional profile pass through the radiation beam. This leads to a change in the phase modulation of the transmitted radiation and, as a consequence, to a change in the implementation of the scattered speckle field. All this reduces the influence of speckle modulation in the radiation measured by the laser aberrometer, which makes it possible to increase the accuracy of measurements.
Система измерения формы волнового фронта содержит камеру, привод обеспечивает перемещение прозрачной пластины со скоростью, такой, что за время экспозиции камеры системы измерения формы волнового фронта меняется множество реализаций спекл-поля, достаточное для статистического усреднения. При таком исполнении фазовая модуляция, связанная со спекл-полем, будет подавлена за счет статистического усреднения. Это позволит уменьшить время экспозиции и упростить конструкцию лазерного аберрометра.The wavefront shape measuring system comprises a camera, the drive moves the transparent plate at a speed such that during the exposure of the camera of the wavefront shape measuring system, many speckle field realizations change, sufficient for statistical averaging. With this design, the phase modulation associated with the speckle field will be suppressed due to statistical averaging. This will reduce the exposure time and simplify the design of the laser aberrometer.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание прибора, позволяющего измерять аберрации глаза с высокой точностью, позволяющего уменьшить время экспозиции при проведении измерений, обладающего относительно простой конструкцией, безопасного для пациента.The technical result of the proposed technical solution is the creation of a device that allows you to measure eye aberrations with high accuracy, which allows you to reduce the exposure time during the measurements, which has a relatively simple design, safe for the patient.
На Фиг.1 представлен принцип действия устройства для устранения влияния спекл-модуляции.Figure 1 shows the principle of operation of the device to eliminate the influence of speckle modulation.
На Фиг.2 представлена структурная схема заявленного прибора.Figure 2 presents the structural diagram of the claimed device.
На Фиг.3 представлена принципиальная оптическая схема прибора.Figure 3 presents a schematic optical diagram of the device.
При работе устройства пластина движется в поперечном (относительно пучка) направлении. При прохождении поверхности пластины с нанесенным случайным профилем (Фиг.1) лазерное излучение приобретает фазовую модуляцию. При этом несколько увеличивается расходимость излучения. В результате размер фокального пятна (виртуального источника) на сетчатке глаза несколько увеличивается. Это дает положительный эффект, поскольку интенсивность света на сетчатке падает, поэтому заметность зондирующего излучения для испытуемого становится меньше. Увеличение размера фокального пятна на сетчатке также приводит к уменьшению характерного размера спеклов в рассеянном излучении. При движении пластины в поперечном направлении через пучок излучения проходят различные участки случайного двумерного профиля. Это приводит к изменению фазовой модуляции прошедшего излучения и, как следствие, к изменению реализации рассеянного спекл-поля. Если скорость движения пластины такова, что за время экспозиции системы измерения волнового фронта излучения происходит смена множества реализаций спекл-поля, то фазовая модуляция, связанная со спекл-полем, будет подавлена за счет статистического усреднения.During operation of the device, the plate moves in the transverse (relative to the beam) direction. When passing through the surface of a plate with a random profile (Figure 1), the laser radiation acquires phase modulation. In this case, the divergence of radiation increases slightly. As a result, the size of the focal spot (virtual source) on the retina of the eye increases slightly. This gives a positive effect, since the light intensity on the retina decreases, so the sensibility of the probe radiation for the subject becomes less. An increase in the size of the focal spot on the retina also leads to a decrease in the characteristic size of speckles in scattered radiation. When the plate moves in the transverse direction, various sections of a random two-dimensional profile pass through the radiation beam. This leads to a change in the phase modulation of the transmitted radiation and, as a consequence, to a change in the implementation of the scattered speckle field. If the speed of the plate is such that during the exposure of the radiation wavefront measurement system there is a change in the set of speckle field realizations, then the phase modulation associated with the speckle field will be suppressed due to statistical averaging.
Ниже приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с реализацией указанного назначения.The following is information confirming the possibility of carrying out the invention with the implementation of this purpose.
Устройство для устранения влияния спекл-модуляции при измерении аберраций глаза лазерным аберрометром содержит следующие структурные блоки (фиг.2):A device for eliminating the influence of speckle modulation when measuring eye aberrations with a laser aberrometer contains the following structural blocks (figure 2):
1) точечный источник света;1) point source of light;
2) прозрачную пластину с нанесенным на ее поверхностью случайным двумерным профилем и привод, обеспечивающий ее перемещение в поперечном направлении;2) a transparent plate with a random two-dimensional profile deposited on its surface and a drive ensuring its movement in the transverse direction;
3) систему измерения в виде датчика волнового фронта (типа Шака-Гартмана);3) a measurement system in the form of a wavefront sensor (Shack-Hartmann type);
4) систему компенсации рефракции;4) refraction compensation system;
5) систему управления (компьютер и (или) микропроцессорный контроллер).5) control system (computer and (or) microprocessor controller).
Заявляемый офтальмологический прибор для измерения аберраций человеческого глаза построен на базе хорошо зарекомендовавшего себя в клинической практике датчика волнового фронта Шака-Гартмана. Естественно, что в качестве датчика волнового фронта могут быть применены и другие устройства: например, датчик кривизны: Paul M. Blanchard, David J. Fisher, Simon С.Woods, Alan H. Greenaway «Phase-Diversity Wave-Front Sensing with a Distorted Diffraction Grating» Applied Optics, Vol.39 Issue 35 P.6649, 2000).The inventive ophthalmic device for measuring aberrations of the human eye is built on the basis of the Shack-Hartmann wavefront sensor, which has proven itself in clinical practice. Naturally, other devices can also be used as a wavefront sensor: for example, a curvature sensor: Paul M. Blanchard, David J. Fisher, Simon C. Woods, Alan H. Greenaway “Phase-Diversity Wave-Front Sensing with a Distorted Diffraction Grating (Applied Optics, Vol. 39 Issue 35 P.6649, 2000).
Конструкция и принцип работы устройства состоит в следующем (см. фиг.3).The design and principle of operation of the device is as follows (see figure 3).
Излучение точечного источника света 1 (например, полупроводниковый лазер суперлюминисцентный диод) с длиной волны 780 нм - 850 нм) проходит через прозрачную пластину с нанесенным на ее поверхность случайным двумерным профилем 2 и закрепленную на приводе 3, обеспечивающем ее перемещение в поперечном направлении, попадает на поляризационный делительный кубик 4. При перемещении пластины в поперечном направление происходит случайная модуляция фазы источника. Характер и масштаб такой модуляции зависит от статистических свойств нанесенного на пластину двумерного профиля. Для достижения наилучших результатов средний размер неоднородностей на поверхности пластины должен быть меньше размера пучка излучения, попадающего на нее. Наименьший размер неоднородностей ограничен допустимой расходимостью прошедшего излучения. В типичном случае, расходимость не должна превышать 3-5 град. Излучение лазера поляризовано таким образом, что оно полностью пропускается делительной гранью кубика (на фиг.2 в направлении налево). Далее излучение попадает в телескопическую систему с необходимым увеличением 5. После отражения от поворотного зеркала 6 излучение проходит компенсатор рефракции 7. Компенсатор рефракции 7 (телескоп, состоящий из линз 7a, 7d, с подвижной призмой 7b и спектральным светоделителем 7с) позволяет управлять фокусировкой лазерного пучка. Выходя из прибора, лазерное излучение попадает в исследуемый глаз пациента, фокусируется на сетчатке оптическими элементами глаза и создает на ней виртуальный опорный источник, излучение которого частично рассеивается на сетчатке и проходит оптические среды глаза в обратном направлении, приобретая при этом фазовую модуляцию. Фазовая модуляция пучка, вышедшего из глаза, несет информацию о полных аберрациях, характеризующих оптическую систему глаза. Это излучение проходит уже упомянутые оптические элементы аберрометра в обратном направлении. Однако поскольку излучение, рассеянное сетчаткой, является практически неполяризованным, то при прохождении поляризационного светоделителя 2 одна из поляризационных составляющих отражается от делительной грани и попадает в телескоп 8, необходимый для сопряжения входного зрачка с плоскостью линзового растра 9 датчика волнового фронта 10.The radiation of a point light source 1 (for example, a semiconductor laser superluminescent diode) with a wavelength of 780 nm - 850 nm) passes through a transparent plate with a random two-
Линзовый растр формирует картину в виде системы фокальных пятен на матрице стандартной ПЗС (прибор с зарядовой связью) или КМОП (комплементарный металло-оксидный полупроводник) камеры датчика (создает набор изображений виртуального источника). Выходной сигнал с матрицы передается в компьютер, который восстанавливает карту аберраций и вырабатывает сигналы управления для компенсатора рефракции. При этом скорость измерения определяется скоростью считывания данных с камеры в компьютер и может достигать 100 кадров в секунду. Скорость движения пластины 2 должна соответствовать частоте кадров датчика волнового фронта. Так, например, если задано уменьшить влияние спекл-модуляции в 10 раз, то за время экспозиции камеры должно смениться 100 реализаций спекл-поля.The lens raster forms a picture in the form of a system of focal spots on a matrix of a standard CCD (charge-coupled device) or CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) sensor camera (creates a set of images of a virtual source). The output signal from the matrix is transmitted to a computer, which restores the aberration map and generates control signals for the refraction compensator. Moreover, the measurement speed is determined by the speed of reading data from the camera to the computer and can reach 100 frames per second. The speed of movement of the
Смещение пятен на картине пропорционально локальным наклонам волнового фронта в пределах соответствующей субапертуры линзового растра. Измерив эти смещения, можно восстановить форму волнового фронта, используя метод наименьших квадратов. Координаты пятен можно определить, используя алгоритм центров масс: [J.Lang, B.Grimm, S.Goels, J.Bille, "Objective measurements of the wave aberrations of the human eye using a Hartman-Shack wavefront sensor", J.Opt.Soc. Am. A, 11 1949-1957 (1994)]. Параметры линзового растра подобраны таким образом, что при обработке картины датчика Шака-Гартмана возможно восстановление волнового фронта с точностью 1/8 длины волны зондирующего излучения. При этом форма волнового фронта может быть представлена 36 полиномами Цернике.The shift of the spots in the picture is proportional to the local slopes of the wavefront within the corresponding subaperture of the lens raster. By measuring these displacements, one can reconstruct the wavefront shape using the least squares method. Spot coordinates can be determined using the center of mass algorithm: [J. Lang, B. Grimm, S. Goels, J. Bill, "Objective measurements of the wave aberrations of the human eye using a Hartman-Shack wavefront sensor", J.Opt .Soc. Am. A, 11 1949-1957 (1994)]. The parameters of the lens raster are selected in such a way that when processing the picture of the Shack-Hartmann sensor, it is possible to restore the wavefront with an accuracy of 1/8 of the wavelength of the probe radiation. In this case, the wavefront shape can be represented by 36 Zernike polynomials.
Компенсатор рефракции необходим для коррекции сферической составляющей искажений волнового фронта оптического излучения с заданной амплитудой.The refraction compensator is necessary for correcting the spherical component of the distortions of the wavefront of optical radiation with a given amplitude.
Котроллер 11 и компьютер 12 необходимы для управления устройствами прибора и обработки получаемой информации.The
Таким образом, изложенные выше сведения показывают, что при использовании заявленного изобретения выполнена следующая совокупность условий:Thus, the above information shows that when using the claimed invention, the following set of conditions:
- средство, воплощающее заявленное изобретение, предназначено для использования в медицинской промышленности, а именно производить автоматическое измерение аберраций человеческого глаза;- a tool embodying the claimed invention is intended for use in the medical industry, namely to perform automatic measurement of aberrations of the human eye;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимых пунктах изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.- for the claimed invention in the form described in the independent claims of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described above or known prior to the priority date is confirmed.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (3)
содержащее точечный источник света,
прозрачную пластину, расположенную между точечным источником и человеческим глазом,
привод, обеспечивающий перемещение пластины в направлении, поперечном направлению луча точечного источника,
систему измерения формы волнового фронта вышедшего из глаза излучения в виде датчика волнового фронта,
систему управления лазерным аберрометром, содержащую компьютер для обработки данных, получаемых от датчика волнового фронта, восстановления карты аберраций глаза, хранения данных и управления лазерным аберрометром,
отличающийся тем, что поверхность прозрачной пластины выполнена в виде случайного двумерного профиля, характерный размер случайного двумерного профиля меньше диаметра лазерного пучка.2. Laser aberrometer containing a device for eliminating the influence of speckle modulation when measuring eye aberrations,
containing a point source of light,
a transparent plate located between a point source and the human eye,
a drive providing movement of the plate in a direction transverse to the direction of the beam of a point source,
a system for measuring the wavefront shape of radiation emerging from the eye in the form of a wavefront sensor,
a laser aberrometer control system comprising a computer for processing data received from a wavefront sensor, reconstructing an eye aberration map, storing data and controlling a laser aberrometer,
characterized in that the surface of the transparent plate is made in the form of a random two-dimensional profile, the characteristic size of the random two-dimensional profile is less than the diameter of the laser beam.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009137477/14A RU2425621C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Device for elimination of speckle-modulation effect in measurement of eye aberrations by laser aberrometre and laser aberrometre |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009137477/14A RU2425621C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Device for elimination of speckle-modulation effect in measurement of eye aberrations by laser aberrometre and laser aberrometre |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009137477A RU2009137477A (en) | 2011-04-20 |
RU2425621C2 true RU2425621C2 (en) | 2011-08-10 |
Family
ID=44050907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009137477/14A RU2425621C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Device for elimination of speckle-modulation effect in measurement of eye aberrations by laser aberrometre and laser aberrometre |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2425621C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023089129A1 (en) * | 2021-11-18 | 2023-05-25 | Rockley Photonics Limited | Deformable membrane for speckle mitigation |
-
2009
- 2009-10-12 RU RU2009137477/14A patent/RU2425621C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023089129A1 (en) * | 2021-11-18 | 2023-05-25 | Rockley Photonics Limited | Deformable membrane for speckle mitigation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009137477A (en) | 2011-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6439720B1 (en) | Method and apparatus for measuring optical aberrations of the human eye | |
US7625089B2 (en) | Wavefront sensor having multi-power beam modes, independent adjustment camera, and accommodation range measurement | |
US6575572B2 (en) | Method and apparatus for measuring optical aberrations of an eye | |
RU2268637C2 (en) | Aberration meter provided with vision acuity testing system (versions), device and method of adjustment | |
CA2338060C (en) | Apparatus and method for measuring vision defects of a human eye | |
JP2007508879A (en) | Eye axis length interference measurement device with increased sensitivity | |
US10188293B2 (en) | Method and apparatus for fixation measurement and refraction error measurement using wave-front error | |
JP2001314372A5 (en) | ||
JP2010279681A (en) | Optical imaging apparatus and method of imaging optical image | |
RU2425621C2 (en) | Device for elimination of speckle-modulation effect in measurement of eye aberrations by laser aberrometre and laser aberrometre | |
US7419264B1 (en) | Ophthalmic aberrometer for measuring aberrations in the eye | |
US10820794B2 (en) | Pupil monitoring method for adaptive optics imaging system | |
CA2924774C (en) | Apparatus and method for measuring aberrations of the optical system of a living being | |
RU50794U1 (en) | ABERROMETER WITH EYE GUIDING SYSTEM | |
JP2015157120A (en) | Optical image capturing device and method of capturing optical image | |
Liu et al. | Z-View diffractive wavefront sensor: principle and applications | |
Yang et al. | Measurement of corneal topography through Hartmann-Shack wave-front sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20111124 |