Аберрометр с системой тестирования остроты зрения (варианты), устройство и способ его настройки

Аберрометр с системой тестирования остроты зрения (варианты), устройство и способ его настройки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Группа изобретений касается конструкции и настройки офтальмологических приборов для измерения аберраций человеческого глаза - аберрометров, применяемых в клинической медицинской практике. Представленный в качестве изобретения аберрометр предназначен для автоматического измерения аберраций человеческого глаза, определения субъективной остроты зрения с одновременным подбором наилучшей сфероцилиндрической коррекции при различных состояниях аккомодации глаза, а во втором варианте исполнения - для исследования влияния аберраций высших порядков на субъективную остроту зрения и прогнозирования результатов коррекции зрения при помощи очков, индивидуальных контактных линз, интраокулярных линз или лазерной абляции.

Устройство настройки аберрометра, предназначенное для точной установки расстояния от глаза до прибора (совмещение входного зрачка прибора со зрачком глаза), является его значимой частью, но может быть использовано по своему функциональному назначению в составе любых офтальмологических приборов, применяемых в медицине, в частности в клинической практике при оперировании человеческого глаза, диагностике его патологий и измерении его характеристик.

Реализованный в устройстве настройки аберрометра способ может быть рекомендован для настройки любого офтальмологического прибора.

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.

Известно устройство того же назначения, что и заявленное изобретение («Аберрометр с системой тестирования остроты зрения») - офтальмологический прибор, описанный в «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), 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.

К причинам, препятствующим достижению в известном устройстве технического результата, заключающегося в увеличении динамического диапазона измерения аберраций (отношение между минимальной и максимальной величиной измеряемых аберраций), относится использование в нем в качестве датчика волнового фронта - датчика типа Шака-Гартмана, который не позволяет одинаково хорошо измерять аберрации большой и малой амплитуды. Если параметры датчика подобраны таким образом, что диапазон измерения расширен, то малые аберрации измеряются со значительной ошибкой. Поскольку в клинической практике встречаются как случаи с малыми аберрациями, так и с большими, указанный фактор является существенным недостатком аберрометров с такими датчиками.

Существуют различные методы увеличения динамического диапазона измерений датчиков волнового фронта.

Так, например, известно техническое решение (Патент USA №6550917), в котором предлагается использовать специальную систему прекомпенсации для опорного пучка, позволяющую создать лазерное пятно малого диаметра на сетчатке. При этом и его образ в фокусе микролинзового растра будет малым. Однако при малом размере пятна на сетчатке возрастает влияние спекл модуляции (фазовой и амплитудной) рассеянного излучения, что снижает точность измерений. Кроме того, при использовании зондирующего пучка значительного диаметра уже не выполняются условия однопроходовой схемы измерений, и некоторые аберрации самокомпенсируются при двойном проходе излучения. При использовании зондирующего пучка малого диаметра (0,5-0,8 мм) размер пятна на сетчатке практически не зависит от аберраций исследуемого глаза, а система прекомпенсации является в принципе излишней, хотя для случаев больших рефракционных ошибок (>10 Д) может использоваться компенсатор рефракции. Вместе с тем, подобная система необходима для излучения, выходящего из глаза, поскольку диаметр пучка выходящего излучения достигает 8 мм.

В том же изобретении (Патент USA №6550917) предлагается включить в систему прекомпенсации, размещаемую между оптической проекционной системой и глазом, устройство, вносящее цилиндрическую коррекцию в зондирующее излучение. При этом предполагается добиться минимальной величины пятна на сетчатке глаза. Считается, что таким образом повышается точность определения координат пятен, поскольку пятна в фокусе микролинзового растра являются изображениями пятна на сетчатке. Однако такой вывод справедлив только в том случае, когда координаты пятен определяются по точке с максимальным значением интенсивности. В настоящее время практически во всех подобных приборах используется иной алгоритм (см. прототип Liang et al.), когда координаты пятен определяются с помощью подсчета их центров масс (по интенсивности). Такой метод позволяет вычислять положение пятна с точностью, превышающей расстояние межу светочувствительными элементами матричных фотодетекторов (например ПЗС камер). Боле того, эта точность увеличивается при увеличении (до определенного предела) площади пятна на фотодетекторе. Таким образом, при использовании подобных алгоритмов нет необходимости уменьшать размер пятна на сетчатке, более того, чрезмерное его уменьшение приводит к потере точности измерений.

В том же изобретении для внесения астигматической коррекции предлагается использовать цилиндрический телескоп. Недостатком подобных систем является их функциональная ограниченность в связи с производством не астигматического, а цилиндрического волнового фронта и сложное механическое управление такими устройствами. Гораздо удобнее использовать именно астигматический корректор, а не цилиндрический. Из астигматизма цилиндр можно получить, добавляя дефокус - компенсируя кривизну одного из сечений седла. Известно, что дефокус и астигматизм ортогональные функции (а дефокус и цилиндр - нет), поэтому разложение по таким функциям формы волнового фронта является однозначным. Соответственно, если исполнительное устройство - астигматический корректор реализует эти функции, то и организация автоматического управления таким устройством намного проще.

Известно устройство компенсации астигматизма (Л.С.Урмахер, Л.И.Айзенштат «Офтальмологические приборы», 1988, стр. 288), состоящее из комбинации двух вращающихся вокруг оптической оси системы и расположенных последовательно цилиндрических или торических линз разных знаков с механическим приводом ручного управления. Недостатком данного компенсатора астигматизма является невозможность автоматизации процесса управления им из-за сложности конструкции его механического привода вследствие зависимого вращения указанных линз (углы поворота линз равны, а ось астигмокорректора выставляется путем поворота всего устройства в целом вокруг оптической оси системы).

В качестве прототипа заявленного изобретения принят известный офтальмологический прибор для измерения аберраций человеческого глаза (см. US 2002159029 А1, кл. А 61 В 3/10, 31.10.2002), содержащий точечный источник света, который проектируется на сетчатку глаза и создает на ней виртуальный 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 волнового фронта, выходной сигнал с которого поступает в систему управления прибором, и расположенную между человеческим глазом и системой измерения систему компенсации аберраций, через которую проходит вышедшее из глаза излучение спроецированного на сетчатку глаза виртуального источника, состоящую из компенсатора рефракции, предназначенного для управления фокусировкой рассеянного сетчаткой излучения, и компенсатора астигматизма.

Вследствие отсутствия в прототипе проектора тестовых картин, данное устройство не приспособлено для исследования остроты зрения, субъективной оценки качества вносимой коррекции и управления вносимой коррекцией.

Недостатком известного устройства является также отсутствие в нем системы самотестирования и автокалибровки механических и оптических элементов, позволяющей поддерживать системы прибора в работоспособном состоянии.

Механические подвижные элементы системы аберрометров могут в результате эксплуатации выходить из рабочих положений, более того, адаптивные элементы (зеркала) в общем случае являются нелинейными, например, в пьезоуправляемых зеркалах нелинейность и гистерезис доходит до 25% от диапазона управления, поэтому использование сигналов управления для оценки профиля коррекции дает неточный результат. В известных конструкциях аберрометров для калибровки применяют оптические тестовые элементы: либо внешние оптические системы, представляющие собой оптический аналог глаза с точно измеренными параметрами, либо такие же системы, но встроенные в оптический тракт прибора при помощи светоделительных пластин (Патент USA 6637884). Внешние системы калибровки требуют точной установки относительно прибора и определенной квалификации оператора при проведении этой процедуры. Кроме того, калибровку нельзя автоматизировать (поскольку требуется участие оператора). Внутренние устройства калибровки, содержащие тестовые оптические элементы, сложны в изготовлении и требуют применения дополнительных делительных пластин или переключаемых оптических элементов.

Отсутствие в известном устройстве системы настройки (наведения) прибора, т.е. совмещения входного зрачка прибора со зрачком глаза, приводит к снижению точности измерений тем большей, чем более высок порядок измеряемых аберраций и их величина.

Существуют различные устройства для установки желаемого расстояния от офтальмологического прибора до глаза.

Известно устройство (патент US №4881807), в котором для определения расстояния от прибора до глаза используются компьютерные методы обработки положения изображений Пуркинье, использование которых значительно усложняет конструкцию прибора и процедуру его наведения: проблема заключается в сложности попадания оператором в область работы электронной системы и определения направления рассовмещения.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому устройству настройки (наведения) аберрометра и реализованному в нем способу наведения прибора по совокупности существенных признаков является принятое за прототип офтальмологическое устройство для измерения и оперирования глаза (патент US №5562656). Известное устройство включает систему проецирования изображения марок на глаз пациента с источниками его подсветки, систему визуального наблюдения за взаимным расположением изображений этих марок, систему для трехмерного перемещения вышеупомянутого прибора относительно глаза пациента. Система проецирования включает два проектора, расположенных под углом к оптической оси прибора, которые создают изображение одной или нескольких щелей на роговице глаза, наблюдая за взаимным положением которых через микроскоп, судят о расстоянии от прибора до глаза.

Способ настройки, реализованный в известном изобретении для измерения и оперирования, заключается в подсветке глаза, проецировании изображения щелей на глаз пациента, визуального наблюдения за взаимным расположением проецируемых изображений щелей и трехмерного перемещения прибора.

Недостатками данного устройства и способа настройки является низкая точность измерений, что обусловлено формированием картины изображения марок на роговице глаза, ограничение области применения устройства при использовании источников света небольшой мощности только некомфортной для пациента видимой областью спектра, поскольку картина изображения щелей формируется на роговице, являющейся прозрачной средой, и наблюдение возможно только за счет ее рассеяния: рассеянное изображение щелей не будет видно на роговице в инфракрасной области спектра из-за малого контраста. Кроме того, конструкция используемых в прототипе марок не позволяет достаточно однозначно определить оператором направление рассовмещения.

Заявляется группа изобретений «Аберрометр с системой тестирования остроты зрения (варианты), устройство и способ его настройки», образующих единый изобретательский замысел:

- варианты имеют одно и то же назначение (автоматическое измерение аберраций человеческого глаза, определение субъективной остроты зрения с одновременным подбором наилучшей сфероцилиндрической коррекции при различных состояниях аккомодации глаза, исследование влияния аберраций высших порядков на субъективную остроту зрения и прогнозирования результатов коррекции) и при своем осуществлении дают одинаковый в словесном выражении технический результат - увеличение точности измерений;

- устройство настройки предназначено для использования в аберрометре;

- способ настройки аберрометра осуществлен в устройстве его настройки.

Задача на решение которой направлена заявленная группа изобретений заключается в создании более точного офтальмологического прибора с широкими функциональными возможностями, позволяющего автоматически измерять аберрации человеческого глаза, исследовать их влияние на субъективную остроту зрения и прогнозировать результаты коррекции.

Общий технический результат, который может быть получен при осуществлении группы изобретений, образующих единый изобретательский замысел, заключается в увеличении точности измерений офтальмологического прибора.

Основной технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения «Аберрометр с системой тестирования остроты зрения» в обоих вариантах исполнения, заключается в возможности исследования и определения клинической остроты зрения с одновременным подбором наилучшей сфероцилиндрической коррекции и коррекции по высшим порядкам аберраций.

Дополнительные технические результаты, которые могут быть получены в частных случаях изготовления и использования изобретения «Аберрометр с системой тестирования остроты зрения» (варианты), заключаются в:

- возможности управления вносимой коррекцией;

- автоматизации процессов контроля и поддержания работоспособности прибора (устранении человеческого фактора при настройке прибора);

- упрощении конструкции прибора;

- расширении функциональных возможностей прибора;

- улучшении условий при эксплуатации прибора;

- использовании полученных результатов измерений для коррекции зрения.

Реализация предложенной конструкции системы компенсации, за счет которой осуществляется компенсационный метод измерения, позволяет:

- расширить функциональные возможности компенсатора астигматизма и организовать автоматическое управление им;

- упростить конструкцию офтальмологического прибора и сделать более удобным процесс его наведения за счет предложенной конструкции и места расположения компенсатора рефракции.

Дополнительные технические результаты при осуществлении заявленного устройства настройки офтальмологического прибора заключаются в расширении эксплуатационных возможностей устройства, создании более комфортных для пациента условий, повышении удобства обслуживания данного устройства.

Увеличение динамического диапазона измерения аберраций датчика волнового фронта, при осуществлении заявленного изобретения достигается за счет того, что:

I вариант исполнения - заявленное изобретение, содержит точечный источник света, который проектируется на сетчатку глаза и создает на ней виртуальный 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 волнового фронта, выходной сигнал с которого поступает в систему управления прибором, и расположенную между человеческим глазом и системой измерения, систему компенсации аберраций, через которую проходит вышедшее из глаза излучение спроецированного на сетчатку глаза виртуального источника, состоящую из компенсатора рефракции, предназначенного для управления фокусировкой рассеянного сетчаткой излучения, и расположенного в плоскости изображения зрачка глаза компенсатора астигматизма;

II вариант исполнения - заявленное устройство, содержит точечный источник света, который проектируется на сетчатку глаза и создает на ней виртуальный 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 волнового фронта, выходной сигнал с которого поступает в систему управления прибором, и расположенную между человеческим глазом и системой измерения систему компенсации аберраций, через которую проходит вышедшее из глаза излучение спроецированного на сетчатку глаза виртуального источника, состоящую из компенсатора рефракции, предназначенного для управления фокусировкой рассеянного сетчаткой излучения, расположенного в плоскости изображения зрачка глаза компенсатора астигматизма и компенсатора аберраций высших порядков.

Наряду со стандартным методом измерения аберраций датчиком волнового фронта типа Шака-Гартмана, который не позволяет одинаково хорошо измерять аберрации большой и малой амплитуды, в заявленном изобретении реализован компенсационный метод измерения аберраций глаза, заключающийся в том, что достигающее датчика волнового фронта излучение от виртуального источника, которое, проходя через оптические среды и элементы глаза приобрело фазовую модуляцию, соответствующую суммарным оптическим аберрациям глаза, имеет меньшие аберрации на величину тех, которые скомпенсированы (внесены компенсаторами в излучение, распространяющееся из глаза, с обратным знаком). Таким образом, величина суммарных аберраций, измеренных прибором, складывается в компьютере из тех, которые измерены датчиком волнового фронта, и тех, которые внесены компенсаторами. При этом величина аберраций, внесенных компенсаторами, вычисляется по информации, переданной в компьютер от датчиков их положения.

Компенсатор рефракции позволяет компенсировать аметропию от -15 до +10 диоптрий. Компенсатор астигматизма работает в диапазоне от -6 до +6 диоптрий.

Компенсатор аберраций высших порядков - деформируемое зеркало, позволяет компенсировать такие аберрации, как сферическая аберрация, кома и т.п. (по принятой в офтальмологии терминологии).

Используя данные с датчиков положения компенсаторов (а в случае наличия компенсаторов аберраций высших порядков - данные от его устройства управления) можно с высокой точностью (<0.05 диоптр) определить аберрации второго и высших порядков, внесенные системой компенсации. При наличии компенсаторов датчик волнового фронта может иметь небольшой динамический диапазон (например от +2 до -2Д) линейных измерений и высокую чувствительность, при этом общий динамический диапазон измерений будет складываться из диапазона компенсации и диапазона измерений датчика.

Расширение динамического диапазона измерений датчика волнового фронта - это увеличение относительной точности измерений. На практике: в обычном приборе возможно измерить 2Д с точностью 0.05Д - 2.5%, при осуществлении заявленного изобретения - 15Д с той же точностью, что дает 0.3%.

В предложенной конструкции аберрометра для компенсации аберраций второго порядка (дефокус и астигматизм) применена модифицированная система Бадаля (компенсатор рефракции) и расположенная в плоскости изображения входного зрачка система из двух цилиндрических или торических или цилиндрической и торической линз (компенсатор астигматизма), а также система точного измерения перемещений (датчик положения) подвижных элементов (смещения призм и зеркал в системе Бадаля и углов поворота линз).

Компенсатор рефракции, как правило, состоит из подвижной призмы, расположенной между двумя линзами. Такая конструкция позволяет менять расстояние между линзами, не меняя положение самих линз. Для аберрометрических измерений это свойство является весьма ценным, поскольку в такой системе не происходит смещения входных и выходных зрачков. Так как встречаются случаи больших рефракционных ошибок (до 20 Д), то эта система размещена непосредственно на входе прибора, при таком размещении последующие оптические элементы работают с пучками, близкими к параксиальным, что упрощает конструкцию прибора.

С другой стороны, для проведения измерений и наведения прибора на глаз пациента необходимо получить изображение зрачка глаза от камеры, выставленной по оптической оси прибора. Это приводит к необходимости введения различных светоделительных элементов между глазом пациента и первой линзой системы компенсации рефракции, что уменьшает передний рабочий отрезок прибора (расстояние от первого оптического или механического элемента прибора до глаза).

В системе компенсации заявленного изобретения предлагается конструкция компенсатора рефракции, который состоит из расположенных между двумя линзами подвижной призмы и дихроичного зеркала, которое одновременно является светоделителем для устройства настройки прибора. В этом случае передний рабочий отрезок прибора увеличивается по сравнению со схемой, когда стоит отдельная делительная пластина, что создает дополнительные удобства для пациента и оператора при наведении прибора.

Для реализации компенсационного метода компенсатор астигматизма должен быть расположен в плоскости изображения зрачка глаза. У нас такая плоскость доступна на выходе компенсатора рефракции (задняя фокальная плоскость линзы 7а). Если в приборе есть несколько таких плоскостей, то предпочтительным является, как и в случае компенсатора рефракции, положение, наиболее близкое к входу прибора. Тогда требования к конструкции оптических элементов, расположенных после компенсатора, могут быть ослаблены.

В отличие от известных компенсаторов астигматизма, где линзы имеют зависимый угол поворота, а ось компенсатора астигматизма выставляется путем поворота всего устройства в целом вокруг оптической оси системы, предлагаемая схема отличается независимым поворотом линз компенсатора астигматизма, вследствие чего его ось выставляется поворотом обеих линз на необходимый угол. В этом случае упрощается механический привод корректора, что удобно для организации автоматического управления корректором, так как не требуется вращать весь его корпус, представляющий собой громоздкую и сложную конструкцию. При управлении микроконтроллером произвести вычисления результирующей оси и величины астигматизма не составляет труда.

Компенсатор астигматизма состоит из пары расположенных последовательно и независимо вращающихся вокруг его оптической оси цилиндрических или торических линз или комбинации цилиндрической и торической линз разных знаков, которые могут располагаться в общем корпусе. Оптическая сила этих линз должна удовлетворяет соотношению k2=-k1/(1-d*k1), где d - расстояние между главными плоскостями линз.

С целью исключения возникновения хроматических аберраций, материал линз компенсатора астигматизма имеет одинаковую дисперсию.

Если оси линз совпадают, то результирующая оптическая сила комбинации линз равна нулю (комбинация линз при этом не вносит никаких искажений) - это необходимо, когда у пациента нет астигматизма. При развороте линз на углы ϕ1 и ϕ2 (см. фиг.7) происходит формирование астигматического (седлообразного) волнового фронта с заданной ориентацией и амплитудой - это необходимо, когда у пациента есть астигматизм и его надо компенсировать.

Управление компенсатором астигматизма заключается в выставлении его оси относительно оптической оси аберрометра в положение, при котором происходит формирование астигматического волнового фронта излучения с заданной ориентацией и амплитудой с целью коррекции соответствующих искажений.

Для управления компенсатором астигматизма необходима система точного выставления начального угла поворота линз. Это может быть осуществлено при помощи приводного устройства с использованием механических, оптических или магнитных датчиков. Приводное устройство должно обеспечивать точную угловую установку линз относительно начального положения, определяемого датчиком. Для этого могут быть использованы, например, шаговые двигатели с шестеренчатым или ременным (зубчатый ремень) приводом, обеспечивающим минимальный люфт при изменении направления вращения. Устройство также может быть снабжено датчиком (оптическим, магнитным, индукционным) угла поворота, тогда требования к точности механического привода могут быть значительно снижены, что является дополнительным техническим результатом, который достигается при осуществлении изобретения.

Для формирования волнового фронта цилиндрической формы (если у пациента в глазу такие искажения и их надо компенсировать) необходимо ввести дополнительную сферическую коррекцию, передвигая призму 7b.

Компенсатор астигматизма и компенсатор рефракции располагаются между глазом пациента и тестовой картиной так, что световые лучи, формирующие изображение картины на сетчатке, проходят через них. Используя компенсатор астигматизма и компенсатор рефракции, можно внести в излучение распространяющиеся от тестовой картины фазовые искажения, обратные по знаку тем, которые оно приобретает в оптической системе глаза пациента, устранив, таким образом, их влияние на остроту зрения. Определив затем величину и топологию искажений, вносимых компенсаторами, можно использовать эту информацию при проведении коррекции зрения (очковой, контактными линзами, лазерной и т.п.).

Компенсатор астигматизма в заявленном изобретении работает только для излучения вышедшего из глаза и для излучения распространяющегося в глаз от тестовой картины и практически не влияет на распространение и форму волнового фронта излучения от точечного источника, проходящего через компенсатор астигматизма и компенсатор рефракции, так как диаметр пучка этого излучения значительно меньше входного зрачка глаза и апертуры компенсатора астигматизма.

Основной технический результат, заключающийся в возможности исследования остроты зрения с одновременным подбором наилучшей сфероцилиндрической коррекции измерением объема аккомодации, достигается за счет того, что известное устройство дополнительно снабжено проектором тестовых картин, который совместно с компенсатором рефракции и расположенным в плоскости изображения зрачка глаза компенсатором астигматизма (I вариант исполнения) или с компенсатором рефракции, расположенным в плоскости изображения зрачка глаза компенсатором астигматизма и компенсатором высших аберраций (II вариант исполнения) обеспечивает проецирование изображения тестовой картины на сетчатке глаза.

Система управления прибором состоит из компьютера, который обеспечивает обработку данных, восстанавливая карту аберраций, хранение данных и управление прибором по командам оператора и микропроцессорного контроллера. Проектор тестовых картин по командам компьютера меняет видимое расстояние до тестовой картины (вносит путем перефокусировки в излучение, формирующее эту картину, дополнительную рефракционную поправку), а датчик волнового фронта по сигналу с проектора тестовых картин, отмечает положения системы перефокусировки, характеризующие объем аккомодации глаза, после чего система перефокусировки проектора устанавливается по команде компьютера в положение, соответствующее изображению тестовой картины на бесконечности, и, в зависимости от выбранной методики исследования остроты зрения, меняется оператором, и происходит тестирование остроты зрения (т.е. определение наименьшего распознаваемого пациентом элемента тестовой картины).

На верхнем пределе остроты зрения возможно проведение компьютером по командам с датчика волнового фронта точной подстройки компенсаторов астигматизма и рефракции (I вариант) или компенсаторов астигматизма, рефракции и аберраций высших порядков (II вариант). Испытуемый имеет возможность управлять вносимой коррекцией вручную с выносного пульта, добиваясь наилучшей в субъективном смысле остроты зрения.

Технический результат, заключающийся в поддержании прибора в работоспособном состоянии с целью получения достоверных и точных данных текущих измерений, достигается в обоих вариантах исполнения изобретения за счет того, что известное устройство дополнительно содержит встроенную систему автокалибровки с виртуальным опорным источником света в качестве тестового элемента, позволяющую точно измерять текущий профиль коррекции.

Использование виртуального опорного источника света в качестве тестового элемента в отличие от оптических тестовых элементов упрощает конструкцию прибора и, следовательно, позволяет автоматизировать процесс калибровки.

Дополнительный технический результат, заключающийся в возможности самотестирования прибора (проверке правильности работы алгоритмов восстановления волнового фронта и правильности задания калибровочных коэффициентов с целью предупреждения возможного возникновения различных неполадок в задействованном оборудовании, в частности ПЗС камеры датчика волнового фронта, или несанкционированного изменения оператором настроек в компьютере), достигается за счет того, что привод системы автокалибровки устанавливается на подвижной платформе с устройством точного измерения перемещения. Сдвиг рассеивателя из фокальной плоскости приводит к преобразованию калибровочной волны из плоской в сферическую. Путем измерения радиуса кривизны волнового фронта датчиком волнового фронта (например Шака-Гартмана) и сопоставления его с расчетными значениями (по измеренному смещению) проверяется правильность калибровки прибора.

Технический результат, получаемый при осуществлении группы изобретений, заключающийся в увеличении точности измерений, достигается за счет того, что известное изобретение дополнительно содержит устройство настройки, обеспечивающее выставление рабочего расстояния от прибора до глаза пациента, которое включает систему проецирования изображения марок на радужную оболочку глаза пациента, источники его подсветки, систему визуального наблюдения за взаимным расположением проецируемых изображений марок на глаз с целью определения направления перемещения прибора для выставления требуемого расстояния от прибора до глаза пациента, оптическая ось которой расположена между направлениями проецирования изображений марок и совпадает с оптической осью прибора, систему трехмерного перемещения прибора и/или глаза пациента. Система проецирования устройства настройки прибора представляет собой два проектора или проектор марок с двумя идентичными каналами, которые расположены симметрично относительно оптической оси прибора под углом к ней и на расстоянии от нее таким образом, что в плоскости входного зрачка прибора при его требуемой настройке проецируемые на радужную оболочку глаза изображения одинаковых и симметричных относительно вертикальной оси прибора марок сходятся, образуя окружность с перекрестием.

Реализация в данном устройстве способа проецирования марок непосредственно на радужную оболочку глаза позволяет более точно совмещать входной зрачок прибора и зрачок глаза. Данный факт связан с тем, что радужная оболочка практически совпадает с оптическим зрачком глаза, тогда как расстояние от вершины роговицы до зрачка глаза (в прототипе изобретения) подвержено значительным индивидуальным вариациям. При этом контраст изображения значительно выше даже при использовании инфракрасного освещения, потому что радужная оболочка непрозрачна в инфракрасной области спектра и хорошо рассеивает это излучение.

При реализации в устройстве данного способа возникает затруднение, вызванное размытостью одной из границ изображения, связанное с проекцией на наклонную (по отношению к проектору) плоскость радужной оболочки. Для устранения данного затруднения можно использовать телецентрическую проекционную систему, обладающую большой глубиной резкости, и наклонное расположение марки в проекторе в соответствии с принципом Шеимпфлуга (Theodor Scheimpflug's British Patent "Improved Method and Apparatus for the Systematic Alteration or Distortion of Plane Pictures and Images by Means of Lenses and Mirrors for Photography and for other purposes" (GB 1196/1904)).

Дополнительные технические результаты, заключающиеся в расширении эксплуатационных возможностей офтальмологического прибора и создании более комфортных для пациента условий, достигаются за счет использования в устройстве его настройки в качестве подсветки глаза пациента источников инфракрасного излучения и, как следствие, применения в системе визуального наблюдения видеокамеры, чувствительной к инфракрасной области спектра.

Повышение удобства обслуживания данного устройства оператором достигается за счет того, что в заявленном устройстве настройки офтальмологического прибора использованы специальные марки типа «сектор в круге», конструкция которых такова, что при схождении их изображений в плоскости входного зрачка прибора образуется окружность с перекрестием. На расстояниях меньших или больших требуемого эта картина нарушается. По виду картины легко определить направление смещения прибора для точного выставления требуемого расстояния до исследуемого глаза.

В заявленном изобретении в любом из вариантов его исполнения реализован способ измерения межцентрового и вертексного расстояний с помощью присутствующей в аберрометре системы настройки (наведения) прибора путем ее последовательного наведения на центр одного глаза, затем на переносицу и на центр второго глаза. Положение прибора во время проведения этих операций фиксируется датчиком положения, установленным на подвижном столике прибора. Использование прибора с указанной целью расширяет его функциональные возможности.

Фиг.1 - структурная схема заявленного прибора (I вариант).

Фиг.2 - принципиальная оптическая схема прибора (I вариант).

Фиг.3 - структурная схема заявленного прибора (II вариант).

Фиг.4 - принципиальная оптическая схема прибора (II вариант).

Фиг.5 - схема ориентации изображений проецируемых марок при настройке офтальмологиче