Способ и устройство для определения оптических аберраций глаза

Способ и устройство для определения оптических аберраций глаза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к способу и к устройству для определения оптических аберраций глаза с учетом его оптически активных компонентов.

Уровень техники

Известно определение волновых аберраций (аберраций волнового фронта) глаза как отклонений волнового фронта, вызываемых оптической системой глаза, от планарного волнового фронта, генерируемого посредством безаберрационной модели глаза. Волновой фронт, формируемый оптической системой, может быть определен посредством аберрометра Чернинга (Tscherning aberrometer), аберрометра Хартмана-Шека (Hartman-Shack aberrometer) или цифрового датчика волнового фронта.

Аберрометр Чернинга - это известное устройство для измерения аберраций глаза. Согласно принципу аберрометрии Чернинга параллельный оптический (далее - световой) пучок преобразуется в множество вторичных (составляющих) пучков. Образованные составляющие пучки создают заданную двумерную конфигурацию в плоскости, расположенной перпендикулярно оптической оси. Данную конфигурацию составляющих пучков проецируют через оптическую систему глаза, в результате чего на сетчатке глаза посредством первых проекций составляющих пучков формируется первый паттерн точек в виде оптических (далее - световых) точек на сетчатке. Сформированный на сетчатке первый паттерн точек проецируют через оптическую систему глаза в обратном направлении на вторую плоскость, находящуюся вне глаза, и в результате такого проецирования формируется второй паттерн точек (паттерн вторых световых точек), соответствующий вторым проекциям сформированных на сетчатке первых проекций составляющих пучков. Второй паттерн точек регистрируют как изображение. В плоскости изображения производят измерение взаимных смещений каждой второй световой точки и проекции на плоскость изображения того же составляющего пучка в составе регулярной двумерной конфигурации, сгенерированной посредством безаберрационной модели глаза. По множеству измеренных смещений реконструируют отклонения реального волнового фронта, сформированного оптической системой глаза, от идеального планарного волнового фронта для идеального (безаберрационного) глаза, не создающего ошибок изображения. По реконструированным аберрациям волнового фронта реального глаза можно определить ошибки изображения глаза, включая ошибки изображения высшего порядка. В качестве ошибок изображения высшего порядка рассматриваются, например, кома, трилистник, сферическая аберрация, четырехлистник и др. Из уровня техники известны глазной аберрометр (например аберрометр Чернинга) и способ использования аберрометра, а также способ оценивания второго паттерна для нахождения оценки смещений, измеренных во втором паттерне световых точек, образованном посредством составляющих пучков.

Волновые фронты, формируемые глазом (определенные, например, с помощью аберрометра Чернинга), которые включают ошибки изображения, могут служить - совместно с результатами измерений параметров глаза, таких как толщина роговицы, глубина передней камеры, толщина хрусталика и осевая длина глаза, а также топографии передней и задней поверхностей роговицы, определяемых, например, методом оптической когерентной томографии или записей посредством Шеймпфлюг-камеры, - в качестве основы для формирования индивидуальной (специфичной для конкретного глаза) модели глаза. С использованием построенной описанным методом индивидуальной модели глаза можно затем рассчитать, например, профиль абляции для лазерно-хирургической коррекции преломления передней поверхностью роговицы глаза и/или разработать конструкцию задней и/или передней сторон интраокулярной линзы, имплантируемой в глаз в целях коррекции ошибок изображения оптической системы глаза.

Известные способы расчета индивидуальных волновых фронтов глаза, которые, вследствие ошибок изображения оптической системы глаза, отличаются по форме от идеального планарного волнового фронта, основаны на модельных допущениях относительно биометрических данных глаза, например относительно осевой длины глаза (далее - длина глаза). Это, в частности, относится к аберрометрам, работающим согласно принципу Чернинга, а также к приборам, использующим датчик Хартмана-Шека или цифровой датчик волнового фронта.

В известных приборах за основу принимается, например, модель Гульстранда, в которой длина глаза равна 22,36 мм. Рассматриваемый вариант изобретения исходит из обнаружения (основанного на цифровом моделировании и клиническом опыте применения аберрометра и других устройств для исследования оптической системы глаза) того, что чем больше действительная длина глаза отличается от модельного значения длины глаза, тем больше погрешность оценки дефектов зрения глаза, рассчитанных по результатам измерений волнового фронта. Этот вывод проиллюстрирован в приводимой таблице. В ней для пяти длин глаза, в том числе отличающихся от значения (22,36 мм), принятого для длины глаза в модели, приведены расчетные данные об отклонениях волнового фронта в виде сферического и цилиндрического компонентов аберраций, свойственных дефектному зрению.

Раскрытие изобретения

Варианты изобретения направлены на разработку доступных способов и устройств для определения аберраций волнового фронта глаза, обеспечивающих более точный расчет или оценку дефектов зрения, включая аберрации высших порядков. Данные варианты позволяют получить оптимизированную индивидуальную модель глаза, а также оптимизированный профиль абляции для лазерно-хирургической коррекции преломления роговицей и/или произвести расчет интраокулярной линзы в отношении ее формы и материала.

Согласно определенным вариантам данная задача решена посредством способа определения оптических аберраций глаза в соответствии с пунктом 1 прилагаемой формулы.

В соответствии с вариантом изобретения данный способ включает реконструирование аберраций волнового фронта глаза как отклонений волнового фронта, формируемого оптической системой глаза в процессе аберрометрии, относительно идеального планарного волнового фронта, генерируемого улучшенной безаберрационной моделью глаза. При этом в данной модели глаза в качестве модельной длины глаза используется его действительная длина.

С этой целью действительная длина глаза может быть определена посредством биометрического измерения длины глаза применительно к исследуемому глазу. Измерения действительной длины глаза по оптической (т.е. визуальной) оси глаза могут выполняться с помощью новейших приборов, известных из уровня техники. В качестве примера таких приборов может быть упомянут прибор WaveLight OB 820.

Использование в модели глаза реально измеренной длины глаза позволяет с более высокой точностью рассчитать, на основе аберрометрических измерений, аберрации волнового фронта и ошибки изображения оптической системы глаза, а также улучшить результаты рефракционной хирургии роговицы, использующей данные о волновом фронте. Кроме того, рассчитанные таким образом аберрации волнового фронта и ошибки изображения могут повысить качество интраокулярных линз, имплантируемых в глаз с целью коррекции ошибок изображения.

По результатам определения, согласно изобретению, оптической аберрации глаза может быть модифицирована, с целью коррекции пресбиопии, передняя поверхность роговицы или интраокулярной линзы (ИОЛ).

В одном своем варианте изобретение применимо также для коррекции пресбиопии посредством конкретного воздействия на аберрации вплоть до 4-го порядка по Цернике (на цилиндрический компонент, кому, трилистник, четырехлистник и сферические аберрации) с целью добиться улучшенного зрения на близком расстоянии.

Способ может включать следующие операции:

(a) формирование из параллельного пучка оптических (далее - световых) лучей множества индивидуальных составляющих пучков, образующих двумерную конфигурацию,

(b) проецирование конфигурации составляющих пучков через оптическую систему глаза и получение, тем самым, из первых проекций составляющих пучков первого паттерна точек на сетчатке глаза;

(c) офтальмоскопическое проецирование первого паттерна на вторую плоскость, находящуюся вне глаза, с генерированием, тем самым, из вторых проекций первых проекций составляющих пучков, полученных на операции (b), второго паттерна точек;

(d) регистрацию второго паттерна во второй плоскости;

(e) конструирование, посредством вычислений, безаберрационной модели глаза с модельной длиной глаза, в качестве значения которой используют измеренную действительную длину глаза;

(f) измерение, для каждой второй проекции, зарегистрированной во второй плоскости, смещения офтальмоскопической проекции составляющего пучка во втором паттерне точек относительно проекции того же составляющего пучка двумерной конфигурации, генерируемой сконструированной моделью глаза, и

(g) реконструирование аберраций волнового фронта оптической системы глаза как отклонений волнового фронта, формируемого оптической системой, от волнового фронта, генерируемого безаберрационной моделью глаза.

Модель глаза может представлять глаз для целей оценки свойств глаза в объеме заданных допустимых пределов относительно заданных параметров качества.

Описанные методы конструирования улучшенной безаберрационной модели глаза, измерения смещения и реконструирования аберраций волнового фронта оптической системы глаза могут иметь практические применения. В некоторых случаях в результате замены значения длины глаза, принимаемого согласно модели, измеренным фактическим значением этой длины обеспечивается возможность более точного расчета аберраций волнового фронта.

Двумерная конфигурация составляющих пучков в первой плоскости может иметь форму матрицы, расположенной, по существу, перпендикулярно оптической оси глаза.

Если рассматривать оптическую ось глаза как первую оптическую ось, вторая плоскость может быть расположена, по существу, перпендикулярно второй оптической оси, ориентированной под углом к первой оптической оси глаза. Проецирование первого паттерна на вторую плоскость может быть осуществлено посредством приборов для непрямой офтальмоскопии.

Смещение второй проекции составляющих пучков во второй плоскости измеряется, например, по двум взаимно перпендикулярным координатным осям (x, y), расположенным во второй плоскости. В этом случае можно измерять смещения в x-направлении и в y-направлении.

Улучшенная безаберрационная модель глаза, использующая действительную длину глаза, может быть сконструирована, например, на основе модели Гульстранда или модели Лиу и Бреннана. Эти, уже упоминавшиеся две модели глаза доказали свою полезность в проведенных заявителем исследованиях аберраций волнового фронта с модельными допущениями для длины глаза. Неожиданно было установлено, что введение действительной длины глаза в этих моделях создает преимущества - намного превосходящие ожидания - в отношении точности рассчитанных аберраций волнового фронта и выводимых из них ошибок изображения (аберраций низшего и более высоких порядков) для индивидуального глаза. Использование действительной длины глаза дает улучшенные результаты не только для рассмотренных, но и для других моделей глаза.

Действительная длина глаза может быть определена непосредственным измерением длины глаза пациента. В этом случае может использоваться, например, уже упоминавшийся прибор WaveLight OB 820.

Измерение длины глаза может производиться в любой удобный момент, например непосредственно перед одной из операций (а)-(е). При этом измерение длины глаза может производиться с использованием по меньшей мере части параллельного пучка световых лучей, применяемого в операции (а).

В случае проецирования конфигурации составляющих пучков через оптическую систему глаза в соответствии с операцией (b) способа по изобретению фокальная точка проекции может находиться на заданном расстоянии перед сетчаткой глаза.

На операции (g), в процессе улучшенного реконструирования аберраций волнового фронта, волновой фронт, генерируемый оптической системой глаза, может быть представлен, как сумма полиномов Цернике, нормализованных к единичному кругу и взвешенных с использованием соответствующих коэффициентов для разложения по полиномам Цернике. В этом варианте реконструирование волнового фронта, генерируемого оптической системой глаза, может включать определение коэффициентов для разложения по полиномам Цернике, используемых для представления волнового фронта. В упомянутую сумму полиномов Цернике могут быть включены полиномы вплоть до 6-го или 8-го порядка. С использованием найденных коэффициентов Цернике для третьего, четвертого и пятого полиномов Цернике (т.е. для полиномов Цернике 2-ого порядка) и радиуса зрачка глаза можно рассчитать сферический и цилиндрический компоненты преломления глаза и угол астигматизма глаза.

На базе реконструированных аберраций волнового фронта, уточненных на операции (g), может быть построена улучшенная, индивидуальная (специфичная для конкретного пациента) модель глаза. При этом данная модель глаза может основываться на следующих параметрах:

(1) толщина роговицы, глубина передней камеры, толщина и/или положение хрусталика и действительная длина глаза, которые в каждом случае были определены по измерениям конкретного глаза;

(2) топографии передней и задней поверхностей роговицы, которые в каждом случае были определены по измерениям конкретного глаза; и

(3) передняя и задняя стороны хрусталика, которые в каждом случае были построены по результатам итеративного расчета с применением метода построения оптического хода лучей и использования данных, перечисленных в пунктах (1) и (2).

В этом случае данные, указанные в пункте (1), могут быть определены на оптической (например визуальной) оси глаза.

Указанные в пункте (2) измерения, проводимые в отношении глаза, могут являться интерферометрическими измерениями, например измерениями с использованием оптической когерентной томографии (ОКТ). Топографии передней и задней поверхностей роговицы могут быть получены, например, при измерениях посредством Шеймпфлюг-камеры. Для этой цели можно использовать также и ОКТ-измерения.

Специфичная для пациента модель глаза может быть использована для генерирования оптимизированного профиля абляции для лазерно-хирургической коррекции преломления исходной передней поверхности роговицы глаза или для конструирования, например, передней стороны интраокулярной линзы для хирургической имплантации в глаз с целью коррекции ошибок изображения оптической системы глаза, имеющих место до операции.

Согласно второму аспекту изобретения разработано устройство для определения оптической аберрации человеческого глаза, в оптическую систему которого входят роговица и хрусталик. Устройство содержит аберрометр для измерения оптических аберраций глаза, выполненный с возможностью:

формирования из параллельного пучка световых лучей множества составляющих пучков, образующих двумерную конфигурацию,

проецирования конфигурации составляющих пучков через оптическую систему глаза на сетчатку глаза с целью получить из первых проекций составляющих пучков первый паттерн, и

офтальмоскопического проецирования первого паттерна на вторую плоскость, находящуюся вне глаза, с получением, тем самым, второго паттерна из вторых проекций первых проекций на сетчатку.

В соответствии с изобретением устройство содержит арифметический блок, например компьютер, содержащий:

средства для конструирования безаберрационной модели глаза, использующей длину глаза, и

средства для улучшенного реконструирования аберраций волнового фронта глаза как отклонений волнового фронта, формируемого оптической системой глаза с помощью аберрометра, от идеального планарного волнового фронта, генерируемого моделью глаза.

Кроме того, в соответствии с вариантом изобретения средства для конструирования улучшенной модели глаза разработаны с возможностью использования действительной осевой длины глаза в качестве модельной осевой длины глаза. Устройство согласно второму аспекту изобретения обеспечивает те же преимущества, что и описанный выше способ согласно первому аспекту изобретения.

Улучшенная модель глаза может представлять глаз для целей оценки свойств глаза по формированию изображения в объеме заданных допустимых пределов относительно заданных параметров качества.

В одном примере аберрометр Чернинга может содержать, например, следующие компоненты:

источник оптического излучения (далее - источник света) для генерирования параллельного пучка световых лучей,

устройство для формирования из светового пучка множества составляющих пучков, образующих двумерную конфигурацию,

линзу аберроскопа, установленную на первой оптической оси для проецирования конфигурации составляющих пучков через оптическую систему глаза и получения, тем самым, из первых проекций составляющих пучков первого паттерна точек на сетчатке глаза,

офтальмоскопическое устройство для офтальмоскопического проецирования первого паттерна точек на вторую плоскость, находящуюся вне глаза, с целью получить из вторых проекций первых проекций второй паттерн точек.

Арифметический блок может содержать средства для измерения, применительно к каждой второй проекции составляющего пучка, зарегистрированной посредством офтальмоскопического устройства, смещения второй проекции во второй плоскости относительно проекции того же составляющего пучка двумерной конфигурации, генерируемой улучшенной моделью глаза. Для проведения данного измерения может быть использовано измерительное устройство или иное средство, пригодное для выполнения данной функции.

В аберрометре двумерная конфигурация составляющих пучков, расположенная в первой плоскости, по существу, перпендикулярно первой оптической (например визуальной) оси глаза, может быть регулярной, в частности иметь двумерную регулярность, например в виде матрицы.

Офтальмоскопическое устройство может иметь вторую оптическую ось, расположенную под углом к первой оптической оси, а вторая плоскость может быть расположена, по существу, перпендикулярно второй оптической оси.

Смещение вторых проекций может быть измерено вдоль двух взаимно перпендикулярных координатных осей (x, y), расположенных во второй плоскости, так что для каждой второй проекции составляющего пучка можно измерять смещения в x-направлении и в y-направлении.

Офтальмоскопическое устройство может содержать следующие компоненты:

первое полупрозрачное зеркало, установленное, по существу, диагонально между линзой аберроскопа и глазом, т.е. под углом к первой оптической оси, и служащее для отклонения траектории пучка, идущего от сетчатки через оптическую систему глаза, и для формирования тем самым второй оптической оси,

офтальмоскопическую линзу, установленную на второй оптической оси для проецирования первого паттерна и построения, посредством этого проецирования, второго паттерна, образованного вторыми проекциями сформированных на сетчатке первых проекций составляющих пучков, и

регистрирующее устройство, расположенное в конце второй оптической оси и служащее для регистрации второго паттерна, образованного вторыми проекциями.

Регистрирующее устройство может являться ПЗС-камерой, которая может быть снабжена ПЗС-приемниками, обладающими высокой светочувствительностью.

Офтальмоскопическое устройство может дополнительно содержать диафрагму для задания узкого оптического канала, вытянутого вдоль второй оптической оси. Диафрагма может быть установлена между линзой офтальмоскопа и регистрирующим устройством.

Источник оптического излучения может содержать лазер для генерирования лазерного пучка и оптику для расширения лазерного пучка с формированием требуемого светового пучка. Может использоваться инфракрасный (ИК) лазер или, например, лазер, испускающий в видимой (красной) области. Указанная оптика может быть сконфигурирована, например, как телескоп Кеплера.

Устройство по изобретению может дополнительно содержать устройство для настройки положения глаза (далее - юстировочное устройство), которое задает третью оптическую ось, расположенную под углом к первой оптической оси, и содержит следующие компоненты:

второе полупрозрачное зеркало, установленное, для задания третьей оптической оси, по существу, наклонно по отношению к первой оптической оси,

собирающую линзу, установленную на третьей оптической оси для проецирования передней части глаза, и

второе регистрирующее устройство, установленное на третьей оптической оси для регистрации изображения передней части глаза.

Второе полупрозрачное зеркало может быть установлено между источником света и линзой аберроскопа.

Юстировочное устройство может быть сконструировано с возможностью функционировать в ИК диапазоне оптического спектра. В этом случае второе полупрозрачное зеркало может отклонять идущее от глаза излучение, лежащее в ИК диапазоне. При этом второе регистрирующее устройство может быть ПЗС-камерой с ПЗС-датчиком, чувствительным в ИК диапазоне. В дополнение, на третьей оптической оси, между вторым полупрозрачным зеркалом и второй линзой офтальмоскопа, может быть установлен ИК полосовой фильтр.

Двумерная конфигурация составляющих пучков может формироваться установленной в световой пучок маской с множеством окон (отверстий или прозрачных участков). Расположение окон может соответствовать двумерной регулярной конфигурации, например регулярной двумерной конфигурации, образованной смежными окнами и имеющей прямоугольный или квадратный контур. Такая регулярная конфигурация составляющих пучков позволяет легко различать при визуальном наблюдении отклонения в первом и втором паттернах точек, проецируемых через оптическую систему глаза, отклонения этих паттернов в целом или положений индивидуальных вторых проекций от регулярной конфигурации. Благодаря этому опытный офтальмолог сможет, основываясь только на визуальном впечатлении, дать оценку типа дефектного зрения глаза.

Краткое описание чертежей

Другие возможности для конфигурирования способа или устройства согласно вариантам изобретения станут ясны из нижеследующего подробного описания этих вариантов, приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

на фиг. 1 схематично представлена базовая конфигурация примера аберрометра Чернинга;

на фиг. 2 схематично изображен вариант оптического аберрометра для клинического использования;

на фиг. 3, в левой ее части, представлен пример заданной регулярной двумерной конфигурации составляющих пучков, в ее средней и правой частях - два примера обработанного и инвертированного изображения, полученные посредством офтальмоскопического проецирования в плоскость изображения, находящуюся вне глаза, паттернов точек, сформированных на сетчатке; в правой части (в увеличенном масштабе) проиллюстрирован принцип оценивания второго паттерна точек путем измерения смещений вторых проекций;

на фиг. 4 схематично проиллюстрирована модель глаза по Гюльстранду, причем в верхней части фиг. 4 показана геометрическая конфигурация оптических элементов модели глаза, а в ее нижней части, в таблице, приведены численные значения оптических свойств оптических элементов;

на фиг. 5 схематично изображена модель глаза по Лиу и Бреннану, причем в верхней части фиг. 5 показана геометрическая конфигурация оптических элементов модели глаза, а в ее нижней части, в таблице, приведены численные значения оптических свойств оптических элементов;

на фиг. 6 схематично проиллюстрированы пример проекции (сгенерированной посредством безаберрационной модели) составляющих пучков, образующих регулярную двумерную конфигурацию, посредством которой генерируется идеальный пленарный волновой фронт, и реальный волновой фронт, сгенерированный проецированием тех же самых составляющих пучков при наличии ошибок изображения (аберраций), а также определение аберраций волнового фронта как расхождений между реальным и идеальным волновыми фронтами;

на фиг. 7 схематично изображен пример траектории пучка из аберрометра по фиг. 2 внутри глаза (на роговице и сетчатке) при установленной перед глазом линзе аберрометра;

на фиг. 8 схематично проиллюстрирован пример траектории пучка из аберрометра по фиг. 2 внутри глаза с высокой степенью миопичности (на роговице и сетчатке) в отсутствие линзы аберрометра;

на фиг. 9 схематично изображен пример конфигурации улучшенной, индивидуализированной модели глаза, построенной на базе данных измерений, и световые пучки, построенные в процессе итеративной оптимизации, основанной на построении хода оптических лучей;

на фиг. 10 схематично иллюстрируется пример процесса индивидуализации для улучшенной модели глаза по фиг. 9, в котором после учета измерений топографий передней и задней поверхностей роговицы, а также толщины роговицы, глубины передней камеры, толщины хрусталика и длины глаза производится оптимизация внутриглазной оптической поверхности, такой как, например, передняя сторона хрусталика, до тех пор пока моделируемый волновой фронт, генерируемый глазом, не станет соответствовать аберрациям волнового фронта, определенным посредством аберрометра по фиг. 2; при этом усовершенствованный способ оптимизации осуществляется в итеративном режиме с обеих сторон оптимизируемой поверхности;

на фиг. 11 представлен пример индивидуализированной модели глаза пациента после адаптации интраокулярных поверхностей (например передней стороны хрусталика, проиллюстрированной на фиг. 10), причем световые пучки, исходящие из сетчатки, проходят через весь глаз, так что перед улучшенной моделью глаза реконструированная аберрация волнового фронта совпадает с измеренной;

на фиг. 12 схематично иллюстрируется пример определения профиля абляции по разности между начальной топографией передней поверхности роговицы и ее рассчитанной идеальной передней поверхностью;

на фиг. 13 схематично проиллюстрирован пример оптимизации передней стороны интраокулярной линзы путем задания целевого волнового фронта, который может быть выведен из уточненных аберраций волнового фронта, определенных посредством аберрометра по фиг. 2.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 иллюстрируется оптический принцип аберроскопа (предложенный Чернингом), например, применительно к варианту для клинического использования по фиг. 2, имеющего первую оптическую ось 20, соответствующую, например, визуальной оси глаза 12, и вторую оптическую ось 52 (ось офтальмоскопа). На фиг. 1 и 2 оптическая система 30 глаза 12, содержащая роговицу и хрусталик, схематично изображена в виде активного оптического элемента. Аберроскоп содержит линзу 28 аберроскопа, первое полупрозрачное зеркало 56 и линзу 58 офтальмоскопа. Множество индивидуальных тонких параллельных световых пучков, которые на фиг. 1 показаны падающими слева и которые формируют регулярную двумерную матрицу в плоскости, перпендикулярной первой оптической оси 20, фокусируют на глаз 12 посредством линзы 28 аберроскопа с относительно низкой преломляющей способностью, установленной перед глазом 12 так, что в нем образуется интраокулярная фокальная точка 36, расположенная на заданном расстоянии 38 перед сетчаткой 40 глаза 12. Посредством линзы 28 аберроскопа регулярную двумерную конфигурацию составляющих пучков 22, 22-1, … 22-5 проецируют через оптическую систему 30 глаза на сетчатку 40 и формируют на ней первый паттерн 116 точек, состоящий из индивидуальных первых проекций 117 составляющих пучков 22.

Первый паттерн 116 точек, проецируемый на сетчатку 40, может субъективно восприниматься пациентом. Пациент может записать, субъективно и по меньшей мере качественно, контур воспринятого им паттерна световых точек. Воспринятый паттерн световых точек в отношении конфигурации световых точек отличается от регулярной формы регулярной двумерной конфигурации составляющих пучков 22-1, … 22-5, падающих слева (в расположении по фиг. 1 и 2), поскольку проецирование через оптическую систему 30 глаза искажается вследствие ошибок изображения (аберраций).

Два верхних составляющих пучка 22-1 и 22-2 (изображенные на фиг. 1 штриховыми линиями) соответствуют идеальному проецированию через оптическую систему 30 глаза, без каких-либо монохроматических оптических аберраций. Эти "идеально" спроецированные составляющие пучки 22-1 и 22-2 проходят через фокальную точку 36 проекции. Два составляющих пучка 22-4 и 22-5 (на фиг. 1 нижние) иллюстрируют ситуацию, в которой оптическая система 30 глаза обладает аберрациями. Эти составляющие пучки 22-4 и 22-5 проецируемые с ошибками изображения, проходят через участки с различной преломляющей способностью, зависящей от положения точки их пересечения с оптической системой 30 глаза. Световые точки, т.е. проекции 117 составляющих пучков 22, спроецированные на сетчатку 40 с ошибками изображения и формирующие, в совокупности, первый паттерн 116 точек, отклоняются, посредством непрямой офтальмоскопии с помощью первого полупрозрачного зеркала 56, от первой оптической оси 20 (т.е. визуальной оси глаза) в направлении второй оптической оси 52 и проецируются, с использованием линзы 58 офтальмоскопа и узкого оптического канала 66, заданного диафрагмой 64 (см. также фиг. 2), на вторую плоскость 54, находящуюся вне глаза и расположенную, по существу, перпендикулярно второй оптической оси 52.

Как показано на фиг. 3, для регистрации второй проекции 119, полученной в результате офтальмоскопического проецирования на вторую плоскость 54, используется датчик изображения в составе устройства 60 для регистрации изображений.

В глазу с идеальными оптическими свойствами, т.е. не имеющем никаких оптических аберраций, субъективно воспринимаемый паттерн точек будет иметь ту же самую двумерную регулярность, что и у составляющих пучков 22-1, … 22-5 (показанных на фиг. 1 идущими слева и падающими на линзу 28 аберроскопа). Применительно к глазу 12 пациента, которому присущи ошибки изображения (оптические аберрации), первый паттерн 116 световых точек, сформированный на сетчатке 40, будет в большей или меньшей степени искажен вследствие указанных ошибок (аберраций) оптической системы 30 глаза 12.

Чтобы провести количественные измерения искажений первого паттерна 116 световых точек, сформированного на сетчатке 40, регистрируют положения сформированных на сетчатке 40 индивидуальных первых проекций 117 индивидуальных составляющих пучков 22-i (i=1, … 5) (так называемых световых точек на сетчатке) и определяют их смещение относительно безаберрационной проекции. С этой целью первый паттерн 116 точек, сформированный на сетчатке 40, проецируют, посредством офтальмоскопического устройства 50, содержащего первое полупрозрачное зеркало 56 и первую линзу 58 офтальмоскопа, на вторую плоскость 54, находящуюся вне глаза 12. Вторая плоскость 54 является, например, плоскостью изображения датчика устройства 60 для регистрации изображений, например видеокамеры. В результате во второй плоскости 54 образуется второй паттерн 118 точек, соответствующий вторым проекциям 119, формируемым линзой 58 офтальмоскопа (см. центральное и правое изображения на фиг. 3) путем переноса первых проекций 117 (световых точек), находящихся на сетчатке 40, т.е. первого паттерна 116 точек. В изображении второго паттерна 118 точек, зарегистрированного во второй плоскости 54, с использованием компьютерной программы обработки изображений определяют координаты геометрически средних точек второй проекции 119.

Искажение второго паттерна 118 точек по отношению к исходной регулярной двумерной конфигурации 26 составляющих пучков 22-1, … 22-5 (см. левое изображение на фиг. 3) может быть описано количественно. С этой целью для каждой световой точки - т.е. для каждой проекции 119 световой точки 117 (для каждой точки первого паттерна 116 на сетчатке) - определяют ее смещение 124 относительно "идеальной" световой точки 132, ассоциированной с тем же составляющим пучком и полученной в безаберрационных условиях. Форма конфигурации идеальных световых точек 132 соответствует форме двумерной конфигурации 26 составляющих пучков. Для идеальных световых точек 132 вычисляют координаты применительно к принимаемому случаю свободного от ошибок изображения (безаберрационного) проецирования конфигурации 26 составляющих пучков оптической системой со средней сферической рефракцией, эквивалентной установленной для оптической системы 30. В результате преломления идеальная световая точка 132 во второй плоскости 54 ассоциируется с каждым составляющим пучком 22 двумерной конфигурации 26 составляющих пучков, направляемых в аберрометр. Во второй плоскости 54 (в плоскости изображения) задают ортогональную систему координат с двумя взаимно перпендикулярными осями x и y (см. центральное и правое изображения на фиг. 3). Соответственно, смещение 124 каждой второй проекции 119 относительно координат ассоциированной с ней идеальной световой точки 132 представляют, как векторную сумму смещения 126 в x-направлении и смещения 128 в y-направлении (см. увеличенную зону изображения в нижней части фиг. 3).

Представленный на фиг. 2 вариант оптического аберрометра (устройства 10) основан на аберрометрии Чернинга, проиллюстрированной на фиг. 1. Устройство 10 для определения оптических аберраций человеческого глаза 12, разработанное для клинических приложений, содержит источник 14 света для генерирования параллельного светового пучка 16, устройство 18 для формирования из светового пучка 16 множества составляющих пучков 22, образующих двумерную конфигурацию 26 (см. фиг. 3), линзу 28 аберроскопа для проецирования конфигурации 26 через оптическую систему 30 глаза 12 и формирования, тем самым, на сетчатке 40 глаза первого паттерна 116 точек, офтальмоскопическое устройство 50 для проецирования первого паттерна 116 точек на сетчатке на вторую плоскость 54 (находящуюся вне глаза) и формирования, тем самым, второго паттерна 118 точек, а также компьютер 98 с арифметическим блоком.

Источник 14 света содержит лазер 70, который генерирует лазерный пучок 74, управляемый затвор 73 для включения/отключения или модулирования лазерного пучка 74, коллиматор 76 для расширения лазерного пучка 74 с формированием расширенного параллельного светового пучка 16. Лазер 70 является лазерным диодом, испускающим пучок излучения в красной области (около 660 нм) с диаметром около 2 мм при выходной мощности около 10 мВт. Лазерный пучок 74 управляется посредством электромеханического затвора 73, обеспечивающего время открывания в интервале примерно 10-100 мс, например 60 мс. Коллиматор 76 построен с использованием схемы, основанной на принципе телескопа 78 Кеплера, который расширяет лазерный пучок до диаметра около 25 мм и содержит фильтр пространственных частот (не изображен) с диаметром 15 мкм. Для формирования составляющих пучков 22 служит устройство 18 в виде маски 19 с набором окон. Множество выполненных в маске 19 окон размещены в ней в виде регулярной двумерной конфигурации. Таким образом, в первой плоскости 24, заданной устройством 18 (маской 19) и расположенной, по существу, перпендикулярно первой оптической оси 20 (т.е. визуальной оси глаза), сформирован показанный в левой части фиг. 3 паттерн точек в форме матрицы. Соответственно, диаметр составляющего пучка 22 ограничен диаметром индивидуального окна в маске 19, которое в устройстве 18 составляет примерно 0,2-0,5 мм, например примерно 0,33 мм. Маска 19 выполнена в виде фотопленки. Она является сменной, т.е. имеется несколько различных масок. Тем самым гарантируется, что для каждой из набора взаимозаменяемых линз 28 аберроскопа (как это будет пояснено далее) имеется соответствующая маска 19; в результате между составляющими пучками 22 на передней стороне роговицы 32 обеспечивается заданное расстояние, примерно равное 0,6 мм. Маски 19 различаются в отношении расстояния между точками (окнами). При этом двумерные конфигурации в различных масках 19 конгруэнтны одна другой.

В некоторых вариантах линза 28 аберроскопа является сменной, т.е. имеется набор ра