способ применения оптической системы для определения остроты зрения

Формула изобретения

Способ определения остроты зрения, включающий регистрацию минимального углового расстояния между двумя точечными объектами, отличающийся тем, что, в целях определения малых угловых расстояний, наблюдение за объектами осуществляется через уменьшающую оптическую систему, содержащую короткофокусный объектив и длиннофокусный окуляр, угол зрения, под которым видно мнимое изображение объектов, соответствует углу зрения глаза и определяется по следующим соотношениям:



где угол А - угол между точечными объектами и глазом, угол В - угол между мнимыми изображениями объектов, под которыми они воспринимаются раздельно, соответствует остроте зрения; L - расстояние от глаза до точечных объектов; Н - расстояние между точечными объектами; Fоб. - фокусное расстояние объектива оптической системы; Fок. - фокусное расстояние окуляра оптической системы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для определения остроты зрения.

Исследование остроты зрения является одним из важнейших в определении функций зрения.

Острота зрения - это чувствительность зрительного анализатора, отражающая способность различать границы и детали видимых объектов; определяется по минимальному угловому расстоянию между двумя точками, при котором они воспринимаются раздельно [1, 2, 3].

Острота зрения обратно пропорциональна угловому пределу разрешения (углу зрения). Для определения остроты зрения нашли применения знаки. При разработке знаков учитывается размер информативного участка, соответствующего угловому расстоянию. Знаки сведены в таблицы. Наибольшее распространение получили таблицы с десятичным шагом различия в рядах таблицы. На основе таблиц знаков, расстояний между таблицей и исследуемым, уровня освещенности, контрастности таблиц разрабатываются национальные стандарты регистрации остроты зрения [2, 3].

Известны приборы для субъективного исследования остроты зрения по методу предъявления знаков: на осветителе печатных таблиц, транспарантные аппараты, приборы для проецирования знаков и коллиматорные приборы. В коллиматорных приборах применяется простая оптическая система (одиночная лупа) [6, 7], в фокальной плоскости которой устанавливаются испытательные знаки в виде диапозитивов. Прибор применяется при массовых профилактических осмотрах населения [3].

Представляют исследовательский интерес сохранившиеся исторические сведения о исследованиях остроты зрения. Первые представления об остроте зрения встречаются в источниках древней Греции и древнего Египта. Для определения годности к военной службе Императорского Рима претенденту предлагалось рассматривать двойную звездную систему в созвездии Большая Медведица: Конь и Всадник (Мицар и Алькор). Астрономические наблюдения за звездными объектами заложили основу исследования функции зрения: остроты зрения как угловой величины, полей зрения, цвета и светочувствительности. Практическая бесконечная удаленность, близость к математическому определению «точки» астрономических объектов отвечает идеальным условиям исследования функций зрения [4].

Из теории оптических систем известно отношение главных фокусных расстояний объектива Fоб к окуляру Fок определяет угловые изменения оптической системы [5].

В сложных оптических системах, включающих большое число оптических элементов, можно выделить два компонента, эквивалентных двум линзам и несущих функцию объектива и окуляра [7].

В оптических приборах, предназначенных для увеличения угла зрения при наблюдении больших объектов, удаленных на значительные расстояния (телескопах, зрительных трубах), предполагается установка длиннофокусного объектива и короткофокусного окуляра, а расстояние между компонентами удовлетворяет соотношению [5].

Законы геометрической оптики, формулы расчета носят универсальный характер, используются в описании оптических приборов. Для расчета угловых величин применяются тригонометрические функции [2, 3, 4, 5, 6, 7].

В известных способах определения остроты зрения имеются недостатки. Регистрация остроты зрения с помощью таблиц знаков предполагает определение относительной остроты зрения. За норму принята величина среднестатистических измерений остроты зрения ограниченной группы. Десятичный шаг размеров знаков (10%) не позволяет определить промежуточные данные остроты зрения. Существующий метод определения остроты зрения с помощью таблиц знаков носит признаки индикаторного метода измерения, существенно отличается от достоверных способов измерений в других отраслях техники. Способ далек от декларированного способа регистрации угловых величин зрения в градусной или радианной мере. Способ регистрации остроты зрения с помощью таблиц, приборов в значительной мере зависит от вида и качества предъявляемых тестов, возможности запоминания тестовых знаков или их узнавания по каким-либо второстепенным признакам, условий измерения, интеллекта пациента [2, 3]. Применение астрономических наблюдений для исследования функций зрения носит ограниченный характер, зависит от погодных, географических и других условий. Способ может быть применен для индивидуального исследования зрения самого исследователя.

Возможность регистрации остроты зрения в угловых измерениях связана с объективными сложностями моделирования угловых величин одной и менее минут. Изменение угловой величины зрения известными способами: удаление объекта на значительные расстояния, уменьшение размера объекта, приводит к увеличению негативных моментов и существенно влияет на техническую возможность реализации способа.

Для преодоления ограничений при регистрации маленьких угловых величин угла зрения предложено использовать уменьшающую оптическую систему.

Оптический эффект углового уменьшения (противоположный угловому увеличению) достигается, если в оптической системе используется короткофокусный объектив и длиннофокусный окуляр, а расстояние между компонентами удовлетворяет соотношениям. На фиг.1 показана схема предлагаемого способа. Два точечных объекта 3 располагаются на расстоянии L от глаза исследуемого (оптической системы глаза) 2. Рассматривание объектов происходит через уменьшающую оптическую систему 1. Формируется мнимое, уменьшенное, удаленное изображение предметов 4. При сведении точечных объектов 3 происходит сведение изображений объектов 4. Достижение минимального угла В, при котором точки воспринимаются раздельно, является целью. Угол В представляет собой искомый угол зрения, определяющий остроту зрения исследуемого. Угол А - угол зрения между точечными объектами. Производится измерение расстояния Н между двумя точечными объектами. Для расчета необходимо два измерения L и Н. Расчет производится по формулам:

Угол В меньше угла А на угловое изменение оптической системы. Изменение оптической системы определяется отношением фокусных расстояний объектива и окуляра. Для уменьшающей оптической системы изменение менее единицы. Соответственно:

При оптическом удалении мнимых объектов устраняется у исследуемого импульс к аккомодации (миопизации). Увеличение разности фокусных расстояний объектива и окуляра позволяет увеличить кратность уменьшения оптической системы, соответственно увеличить расстояние Н между объектами, уменьшить расстояние L, улучшить условия регистрации маленьких угловых размеров. Способ может быть реализован в стандартных помещениях лечебных учреждений. В качестве точечных объектов удобно применять маленькие светящиеся объекты: диодные лампочки, волокновую оптику; использовать диафрагмы, фильтры и др. Вследствие оптического уменьшения системы происходит уменьшение и мнимых изображений объектов, что устраняет негативные эффекты использования точечных источников света. Размер, яркость, цвет объектов должны обеспечивать преодоление порога возбудимости зрительного анализатора.

Эффект уменьшения изображения в оптической системе в известной технике не находил применения. Использование уменьшающей оптической системы решает техническую задачу определения остроты зрения в угловых величинах.

Способ практически может быть реализован при использовании известных оптических приборов: зрительной трубы, телескопа, бинокля. Наблюдение производится при повороте приборов на 180 градусов через «штатный объектив», «штатный окуляр» направляется в сторону объекта (фиг.2). Применяемая характеристика оптических приборов, отражающая кратность оптического увеличения, например × 9 (увеличение в девять раз), соответствует величине оптического уменьшения того же прибора (уменьшению в девять раз).

Пример использования способа. Исследуемый С., 45 лет, образование высшее. Монокулярное исследование правого глаза. Острота зрения правого глаза по медицинским документам 1.0, по таблицам знаков Головина-Сивцева - 1.5, по проектору знаков - 2.0. Условия исследования: затемненное помещение 10 м, два брелока с диодными лампочками диафрагмированные 0,5 мм; в качестве оптической системы применена зрительная труба, кратность оптического изменения 9. При сведении объектов на расстояние 12 мм достигнут минимальный угол раздельного восприятия изображений.

Вычисление.

По таблице Брадиса угол А=4 мин, угол В = угол А/9=27 с.

Для вычисления малых угловых расстояний удобно использовать радианную меру углов, с достаточной точностью расчета осуществляется перевод угловой меры в радианную. 1 мин=0.000291 рад. 1 с.=0.000005 рад. Можно принять во внимание, что радианная мера угла менее двух градусов соответствует тангенсу этого угла.

Результат исследования.

Острота зрения правого глаза исследуемого С. - 27 с., в переводе в относительные величины - 2.25 ед. или 225% зрения.

Предлагаемый способ определения остроты зрения с использованием уменьшающей оптической системы позволяет исследовать остроту зрения в угловых мерах. Способ может быть использован в исследовательской деятельности и практической работе офтальмологов для достоверного измерения остроты зрения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гл.ред. Петровский Б.В. Энциклопедический словарь медицинский терминов. Т.2, М., Советская энциклопедия. 1983. С.275.

2. Р.Romer. Руководство по глазным болезням. Т.2, С.-Петербург. Практическая медицина (В.С.Эттингер). 1913. с.705-711.

3. Урмахер Л.С., Айзенштат Л.И. Офтальмологические приборы. Учебник. М., Медицина. 1988. с.12-33, с.174-181.

4. Выгодтский М.Я. Справочник по элементарной математике. М., Государственное издательство технико-теоретической литературы. 1955. с.38-39, с.115-116, с.328-331, 334-335, 367-368.

5. Жданов Л.С., Маранджан В.А. Курс физики. Часть вторая. М., Наука. 1968. с.438-455.

6. Аветисов Э.С. Близорукость. М., Медицина. 1986. с.5-7.

7. Сергиенко Н.М. Офтальмологическая оптика. М., Медицина. 1991. с.15-21.