способ регистрации зрачка глаза и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ регистрации зрачка глаза, включающий локализацию плоскости изображения зрачка, энергетическое освещение глаза через зрачок с помощью источника излучения и регистрацию энергетической картины, создаваемой в плоскости зрачка глазным дном как источником вторичного излучения через оптическую систему, установленную перед глазом, отличающийся тем, что дополнительно создают плоскость действительного изображения зрачка глаза, после чего локализуют эту плоскость, при этом плоскость действительного изображения зрачка оптически сопряжена с регистратором, а энергетическую картину регистрируют в плоскости действительного изображения зрачка, используя дополнительно два вида вторичного излучения, создаваемого диффузно рассеивающими глазными средами и зеркально отражающей передней поверхностью роговицы, а также регистрируют моргание.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изображение зрачка локализуют в пространстве, используя лучистый поток, зеркально отраженный фронтальной поверхностью оптической системы, создающей действительное изображение зрачка.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что локализация плоскости изображения зрачка и регистрация энергетической картины в плоскости зрачка не связаны спектральным диапазоном и временными параметрами.

4. Устройство для осуществления способа регистрации зрачка глаза по п.1, содержащее осветительный канал с источником излучения и зеркалом и передающий канал с оптической системой, установленной между глазом и регистратором, отличающееся тем, что в осветительном канале предусмотрен в качестве источника излучения лазер, зеркало установлено на внутренней грани призмы-куба, расположенной на оптической оси осветительного и передающего каналов, в передающем канале предусмотрен объектив, а регистратор установлен в плоскости изображения объектива, оптически сопряженной с плоскостью локализации действительного изображения зрачка.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в осветительном канале лазер установлен с возможностью замены на лазер с излучением в другом спектральном интервале, а в передающем канале объектив имеет внутреннюю фокусировку.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к области офтальмологической оптики и может быть использована для клинического исследования глаза или поиска наблюдателя.

Известный способ регистрации зрачка, который реализуется в инфракрасной телевизионной фундус-камере на этапе взаимного ориентирования прибора и глаза, заключается в выполнении следующей последовательности операций [1, 2]:

1) усаживают пациента за прибор;

2) облучают глаз пациента с помощью встроенного в прибор источника инфракрасного излучения;

3) задают плоскость локализации зрачка с помощью установки;

4) регистрируют картину на приемнике инфракрасной телевизионной камеры;

5) наблюдают ее на экране монитора.

Недостатком этого способа является то, что он разработан в предположении понимания со стороны пациента задачи регистрации его зрачка и соответствующего поведения им перед фундус-камерой, а это, естественно, снижает функциональные возможности способа.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу по назначению и совокупности существенных признаков является способ регистрации зрачка глаза, включающий локализацию плоскости изображения зрачка, энергетическое освещение глаза через зрачок с помощью источника излучения и регистрацию энергетической картины через оптическую систему, установленную перед глазом, в плоскости зрачка с использованием глазного дна в качестве диффузно отражающего экрана [3] (прототип).

Конкретно, известный способ скиаскопии заключается в следующей последовательности операций [2, 3]:

1) врач-оператор и пациент располагаются друг против друга;

2) искусственно освещают исследуемый глаз через его зрачок;

3) врач-оператор аккомодирует свой глаз на плоскость исследуемого зрачка;

4) врач-оператор наблюдает картину свечения исследуемого зрачка в свете, диффузно отраженном от его освещенного глазного дна;

5) наблюдаемая картина регистрируется на сетчатке врача-оператора.

Чтобы создать стандартную энергетическую картину, перед исследуемым глазом устанавливают сменные линзы с известной оптической силой. Плоскость исследуемого зрачка наблюдают через центральное отверстие и линзы, выполняющей функции коллектива.

Однако известный способ имеет существенный недостаток, который заключается в том, что анализ зрачка глаза производится визуально и в видимом диапазоне длин волн, а врач-оператор и пациент должны находиться друг относительно друга в строго фиксированном положении как по угловым, так и по линейным координатам. При этом расстояние между врачом-оператором и пациентом не более 1 м, что вызвано необходимостью выполнения операции аккомодации зрительного анализатора врача-оператора на плоскость исследуемого зрачка в условиях ограничения до 20% светового потока, диффузно отраженного от глазного дна пациента. Указанные недостатки также снижают функциональные возможности способа. Для того чтобы нейтрализовать реакцию зрачка на свет при реализации способа скиаскопии, необходимо применение медикаментов для расширения зрачка глаза пациента, что также снижает эргономичность способа. Следует отметить и недостаточно высокую технологичность этого способа, поскольку для его реализации линейку сменных линз врачу приходится держать в руках.

Описанный выше способ реализуется с помощью известного устройства (скиаскопа), содержащего осветительный канал с источником излучения и зеркалом и передающий канал с оптической системой, установленной перед глазом и регистратором.

Недостатки устройства-прототипа обусловлены перечисленными выше недостатками способа-прототипа, снижающими функциональные возможности способа и, соответственно, скиаскопа.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая группа изобретений, является устранение отмеченных выше недостатков, расширение функциональных возможностей и повышение технологичности, а также эргономичности при регистрации исследуемого зрачка.

Технический результат в соответствии с поставленной задачей достигается за счет того, что в способе регистрации зрачка глаза, включающем локализацию плоскости изображения зрачка, энергетическое освещение глаза через зрачок с помощью источника излучения и регистрацию энергетической картины, создаваемой в плоскости зрачка глазным дном как источником вторичного излучения, через оптическую систему, установленную перед глазом, дополнительно создают плоскость действительного изображения зрачка глаза, после чего локализуют эту плоскость, при этом плоскость действительного изображения зрачка оптически сопряжена с регистратором, а энергетическую картину регистрируют в плоскости действительного изображения зрачка, используя дополнительно два вида вторичного излучения, создаваемого диффузно рассеивающими глазными средами и зеркально отражающей передней поверхностью роговицы, а также регистрируют моргание.

Решение задачи достигается также за счет дополнительных признаков способа, а именно тем, что, во-первых, изображение зрачка могут локализовать в пространстве, используя лучистый поток, зеркально отраженный фронтальной поверхностью оптической системы, создающей действительное изображение зрачка, и, во-вторых, тем, что локализация плоскости изображения зрачка и регистрация энергетической картины в плоскости зрачка могут не быть связаны спектральным диапазоном и временными параметрами.

Осуществление предлагаемого способа достигается применением предлагаемого устройства для регистрации зрачка глаза, которое включает в себя осветительный канал с источником излучения и зеркалом и передающий канал с оптической системой, установленной перед глазом и регистратором, и которое отличается от устройства-прототипа тем, что в осветительном канале предусмотрен в качестве источника излучения лазер, зеркало установлено на внутренней грани призмы-куб, расположенной на оптической оси осветительного и передающего каналов, в передающем канале предусмотрен объектив, а регистратор установлен в плоскости изображения объектива, оптически сопряженной с плоскостью локализации действительного изображения зрачка.

При этом лазер может быть установлен с возможностью замены на лазер с излучением в другом спектральном интервале, а объектив должен иметь при этом внутреннюю фокусировку.

В предлагаемом изобретении значительно расширены функциональные возможности способа регистрации зрачка глаза и устройства для осуществления способа, так как снято ограничение с расстояния до этого зрачка. Вследствие ввода дополнительной операции оптического сопряжения плоскости его действительного изображения с регистратором и применения объектива с внутренней фокусировкой в передающем канале устройства надежность и эргономичность предлагаемого способа возросли.

На фиг.1 показана оптическая схема предложенного устройства для осуществления способа регистрации зрачка; фиг.2 - операция локализации плоскости изображения зрачка в пространстве; на фиг.3 - оптическая схема, реализующая предлагаемый способ регистрации зрачка; на фиг.4 - картина в плоскости изображений объектива: а - без наблюдателя; б - с наблюдателем в периоды между морганием; в - с наблюдателем, в момент моргания.

Предлагаемое устройство (фиг.1) содержит сменные лазеры 1, 2, наклонное зеркало 3, установленное в призме-куб 4 на оптической оси зеркального объектива 5, установленного с возможностью смещения вдоль оптической оси, и регистратор 6, расположенный в задней фокальной плоскости зеркального объектива 5, проходящей через точку F₅ заднего фокуса этого объектива.

Здесь может использоваться, например, известный оптико-электронный регистратор, включающий в себя приемник, усилитель и информационное табло.

Для реализации способа смещают зеркальный объектив 5 вдоль оптической оси, как показано стрелками (см. фиг.1, 2), устанавливая тем самым расстояние до установленной плоскости локализации изображения зрачка, и устанавливают на оптической оси лазер 1(2) с выбранным рабочим спектральным интервалом.

Осуществление способа начинается с установки на известном расстоянии второй оптической системы, как показано на фиг.2. Например, состоящей из объектива 7 с главными плоскостями ₇, Н"₇, являющимися соответственно передней и задней главными плоскостями этого объектива, окуляра 8 с системой компенсации аметропии, входного зрачка 9, фронтальной поверхности 10 и выходного зрачка 11. При этом оптическую систему 7-11 располагают соосно с зеркальным объективом 5 предлагаемого устройства так, что входной зрачок 9 сопряжен с плоскостью приемного устройства с регистратором 6. После этого включается лазер 1.

Излучение лазера отклоняется зеркалом 3 и становится соосным оптической оси зеркального объектива 5 и оптической системы 7-11, направляясь в сторону плоскости 9 локализации изображения зрачка (см. фиг.2). Достигнув оптической системы 7-11, энергетический поток излучения лазера 1 падает на ее фронтальную поверхность 10 с вершиной Р₉, расположенной на оптической оси вблизи плоскости 9 локализации изображения зрачка (см. фиг.2). Часть энергетического потока излучения лазера 1 отражается фронтальной поверхностью 10 как зеркалом и направляется в стороны зеркального объектива 5, который фокусирует его как светящуюся площадку с центром в осевой точке Р"₉. Смещая зеркальный объектив 5 вдоль оптической оси, как показано стрелками, светящуюся площадку с центром в осевой точке Р"₉ совмещают с плоскостью регистратора 6, который формирует сигнал с максимальной интенсивностью I₁ (см. фиг.2,а).

Затем вместо лазера 1 устанавливают лазер 2 с излучением в другом спектральном диапазоне. Тогда система, показанная на фиг.2, формирует в плоскости регистратора 6 на оптической оси зеркального объектива 5 сигнал с интенсивностью I₂ (фиг.4,а).

Когда перед системой 7-11 помещают глаз 12 (см. фиг.3) так, что его зрачок оказывается совмещенным с выходным зрачком 11 оптической системы 7-11, а аметропия скомпенсирована этой системой, то выходной зрачок системы 7-11 оказывается локализован в плоскости регистрации 9. Последняя, вследствие этого, становится сопряженной с плоскостью зрачка 12. Часть энергетического потока, создаваемого лазером 2, проходящая через оптическую систему 7-11, проникает через выходной зрачок 11 в глаз 12, падает на фронтальную поверхность роговицы 13, проходит глазные среды 14 и попадает на глазное дно 15. Часть этого лучистого потока зеркально отражается фронтальной поверхностью роговицы 13 (до 12%), часть энергетического потока рассеивается глазными средами 14 как мутными средами (до 50%), а часть - отражается глазным дном 15 по закону Ламберта, т.е. как диффузно отражающим экраном. Отраженный от глазного дна лучистый поток возвращается в выходной зрачок 11 оптической системы 7-11 и изображает совмещенный с ним зрачок глаза 12 в плоскости входного зрачка 9 оптической системы 7-11, который оптически сопряжен с регистратором 6. Поскольку коэффициент пропускания глаза 12 как оптической системы составляет по статистике 50-80% [4], то величина отраженного потока составляет не менее 20% от падающего лучистого потока. Этот лучистый поток формирует энергетическую картину с интенсивностью I₃ зрачка глаза 12 в плоскости регистратора 6, пройдя призму-куб 4 как плоско-параллельную пластину или помимо нее (см. фиг.4,б). Поскольку оптическая система 7-11 и предлагаемое устройство 1-6 соосны, то энергетические картины от оптической системы 7-11 совместно с глазом 12 и ее фронтальной поверхности 10 локализуются в одной и той же зоне регистратора 6 с интенсивностью (I₂ + I₃) (см. фиг.4,б, в). Тогда при наличии глаза наблюдателя энергетическая картина регистрируется с периодической интенсивностью I₂ или (I₂ + I₃). Вследствие моргания глаза 12, когда интенсивность сигнала составляет I₂, картина на регистраторе соответствует фиг. 4,в. При отсутствии глаза 12 в схеме регистратор 6 передает сигнал, постоянно соответствующий интенсивности I₂, т.е. интенсивности потока, отраженного от фронтальной поверхности 10 оптической системы 7-11.

Если операцию локализации плоскости (см. фиг.2) изображения зрачка 9 и регистрации энергетической картины в этой плоскости проводят в рабочем спектральном интервале, то замены лазера 2 на лазер 1 не производят.

Функциональные возможности предлагаемого способа существенно возрастают благодаря вводу плоскости действительного изображения зрачка и предоставляемой возможности варьировать как расстояние до плоскости локализации изображения зрачка, так и рабочий спектральный интервал лазера, применяемого в качестве источника излучения.

Эргономичность и технологичность способа возрастают благодаря тому, что устройство для его осуществления можно установить стационарно и выполнять операцию локализации плоскости размещения изображения зрачка в отсутствии пациента (наблюдателя).

Источники информации

1. Патент Японии 62-1724, МКИ А 61 В 3/14, 01.04.87.

2. NON-MYDRIATIC RETINAL CAMERA TRG-NW: Проспект фирмы TOPCON, 1990.

3. Розенблюм Ю.З. Оптометрия. - СПб.: Гиппократ, 1998. - 247 с. - С.70 (прототип).

4. Тамарова P. M. Оптические приборы для исследования глаза. - М.: Медицина, 1982. - 176 с.