УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ЗРЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G02B7/16 

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться для коррекции таких расстройств зрения, как близорукость, дальнозоркость, астигматизм, нистагм и ранняя стадия катаракты, с учетом индивидуальных особенностей зрения пациента и условий освещенности наблюдаемого объекта.

Известно устройство для коррекции зрения, представляющее собой очки с оптическими линзами, фокусное расстояние которых подбирается индивидуально. Недостатком таких очков является сравнительно небольшой диапазон расстояний до рассматриваемого объекта, в пределах которого осуществляется коррекция, что вынуждает пациента иметь набор очков с разными линзами для работы с ближними и дальними объектами. Кроме того, при значительном астигматизме оптические линзы не обеспечивают полной коррекции зрения и являются массивными.

Известны также устройства, с помощью которых коррекция зрения осуществляется диафрагмированием входного отверстия глаза путем установки перед ним непрозрачного экрана с малым отверстием.

Устройство выполнено в виде непрозрачного или частично прозрачного экрана с решеткой отверстий. Это устройство, как указано в патенте, является универсальным, так как пригодно для коррекции зрения в широком интервале степеней нарушений фокусирующей способности глаза и освещенности.

В устройстве предусмотрен широкий интервал оптимальных площадей отверстий и расстояний между ними, однако в действительности коррекция в широком интервале указанных параметров далека от оптимальной.

Известно также устройство для коррекции зрения, выбранное в качестве прототипа, выполненное в форме очков, в которых закреплены непрозрачные экраны плоской или выпуклой формы с решетками прозрачных участков. Устройство предназначено для корректировки зрения только в послеоперационном периоде у пациентов с нарушением фокусирующей способности, близкой к максимальной (с удаленным хрусталиком).

В патенте утверждается, что диаметры прозрачных участков и расстояния между ними выбраны из условия обеспечения наилучшей компенсации зрения.

Однако, как показывают расчеты, указанный в патенте верхний предел диаметра (0,8 мм) не может обеспечить эффективную коррекцию зрения. Кроме того, для использования таких очков в различных условиях освещенности наилучшие значения указанных параметров необходимо подбирать индивидуально путем перебора решеток с разными параметрами, что неудобно для пациента.

Целью изобретения является создание универсального устройства, обеспечивающего эффективную коррекцию в широком интервале степеней нарушения фокусирующей способности глаза с учетом индивидуальных особенностей зрения пациента и условий освещенности при одновременной эффективной защите глаз от различного рода излучений, являющегося также дешевым и технологичным при изготовлении в производстве и удобном в эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для коррекции зрения, содержащем два непрозрачных экрана, в каждом из которых выполнена эквидистантная решетка круглых отверстий, и приспособление для удерживания непрозрачных экранов соответственно перед глазами пациента, согласно изобретению d диаметр каждого из круглых отверстий и l период решетки круглых отверстий выбраны из условий

где D₀ степень нарушения фокусирующей способности глаза пациента, выраженная в диоптриях, L расстояние от непрозрачного экрана до глаза пациента, а

Знак плюс соответствует близорукости (D₀ < 0), знак минус - дальнозоркости.

Диаметр круглого отверстия может быть также выбран с учетом условий освещенности.

Каждый из непрозрачных экранов может быть установлен с возможностью изменения углового положения относительно оси его симметрии, параллельной плоскости симметрии лица пациента, при этом каждый из непрозрачных экранов должен быть выполнен плоским.

Кроме того, непрозрачные экраны предпочтительно выполнить из материала, поглощающего или отражающего рентгеновское и/или СВЧ излучение, либо в виде подложки, на одну из сторон которой нанесен поглотитель или отражатель рентгеновского и/или СВЧ излучений.

На непрозрачные экраны может быть нанесена светопрозрачная пленка с металлизирующим покрытием, толщина которого обеспечивает пропускание светового потока и отражение излучений более высоких частот.

Устройство может также содержать два дополнительных экрана, установленных вплотную к соответствующим непрозрачным экранам и выполненных из материала, пропускающего излучение видимого диапазона и поглощающего ультрафиолетовое излучение.

В другой модификации устройство может быть снабжено двумя плоскими зеркалами, закрепленными соответственно на внешних боковых сторонах непрозрачных экранов с возможностью изменения углового положения относительно плоскостей соответствующих непрозрачных экранов.

Выполнение устройства в виде непрозрачных экранов с эквидистантными решетками круглых отверстий, параметры которых, а именно: диаметр круглых отверстий и период эквидистантной решетки круглых отверстий выбраны в соответствии с приведенными выражениями, позволяет осуществлять эффективную коррекцию в широком интервале степеней нарушения фокусирующей способности зрения с учетом индивидуальных особенностей зрения пациента.

Выбор величины диаметра отверстия с учетом условий освещенности позволяет определить его оптимальное значение для обеспечения корректировки зрения в заданных условиях освещенности, что исключает необходимость подбора очков.

Выполнение непрозрачных экранов плоскими и установка их с возможностью изменения угловых положений относительно их осей симметрии, параллельных вертикальной плоскости симметрии лица пациента, позволяет осуществлять корректировку зрения у пациентов с отсутствием центрального зрения при наличии бокового зрения.

Выполнение каждого из непрозрачных экранов из материала, поглощающего рентгеновское и/или СВЧ излучения, либо в виде подложки с нанесенным на одну из сторон поглотителем рентгеновского и/или СВЧ излучения, либо нанесение на непрозрачные экраны светопрозрачных пленок с металлизирующим покрытием, толщина которого обеспечивает пропускание светового потока и отражение излучений более высоких частот, позволяет уменьшить вредное воздействие на глаза и их периферию рентгеновского и СВЧ излучений электронно-лучевых трубок, например, экранов телевизоров, дисплеев, компьютеров, осциллографов.

Введение в устройство дополнительных экранов, установленных вплотную к соответствующим непрозрачным экранам и выполненным из материала, пропускающего излучение видимого диапазона и поглощающего ультрафиолетовое излучение, позволяет уменьшить вредное воздействие на глаза ультрафиолетового излучения, например, от солнца, электросварочного аппарата и др.

Наличие двух плоских зеркал, закрепленных на внешних боковых сторонах соответствующих непрозрачных экранов с возможностью изменения углового положения относительно поверхностей соответствующих непрозрачных экранов, позволяет обеспечить прием изображения, попадающего на периферию сетчатки соответствующего глаза при нормальном положении головы данного пациента относительно рассматриваемого объекта.

На фиг.1 приведена конструкция устройства для коррекции зрения; на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 -разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - модификация устройства для коррекции зрения; на фиг.5 зависимость достижимой коррекции зрения от степени нарушения фокусирующей способности глаза.

Устройство для коррекции зрения содержит два непрозрачных экрана 1, в каждом из которых выполнены эквидистантные решетки круглых отверстий 2, приспособление для удерживания непрозрачных экранов соответственно перед глазами пациента, выполненное, например, в виде очковой оправы 3, а также дополнительные экраны 4, расположенные вплотную к непрозрачным экранам 1 и выполненные из материала, пропускающего излучение видимого диапазона и поглощающего ультрафиолетовое излучение, а также два плоских зеркала 5, закрепленных соответственно на внешних боковых сторонах непрозрачных экранов 1 с возможностью изменения углового положения относительно плоскостей непрозрачных экранов 1, например, с помощью винтов 6, непрозрачные экраны 1 установлены с возможностью изменения углового положения относительно их осей симметрии, параллельных вертикальной плоскости симметрии лица пациента, например, с помощью винтов 7.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В качестве критерия оптимальности диаметра прозрачного участка выбран размер изображения точечного источника на большом расстоянии от глаза, создаваемого на поверхности сетчатки.

В литературе показано, что фокальная область идеальной линзы диаметром a с фокусным расстоянием f приблизительно представляет собой цилиндр с диаметром и длиной где λ длина волны света. Для глаза, перед которым помещен непрозрачный экран с отверстием a, будет иметь значение диаметр отверстия. При наличии дефекта зрения фокусное расстояние f оптической системы глаза будет отличаться от расстояния x хрусталик сетчатка на величину d f x, ее можно выразить через оптическую силу очков, требуемых для компенсации зрения соотношением

где D₀ в диоптриях. Тогда диаметр изображения удаленного источника на поверхности сетчатки можно приближенно записать так:

Отсюда получаем оптимальное значение a, для которого минимально после подстановки численных значений λ 5•10^-4 мм, f 24 мм.

Такая оценка пригодна лишь в условиях очень сильной освещенности рассматриваемых предметов. При обычных условиях освещенности (порядка 100 люкс на белом) необходимо учитывать то, что разрешающая способность глаза в норме определяется числом светочувствительных элементов сетчатки (палочек) в пределах изображения разрешаемого объекта, а это число сильно возрастает с уменьшением освещенности и контраста изображения. В результате расчетов получено аналитическое выражение для размера области сетчатки d_p, требуемой для разрешения изображения при данном уровне освещенности и контрастности объекта, которое позволяет численно найти оптимальное значение диаметра d отверстия по критерию

Период эквидистантной решетки круглых отверстий 2 в непрозрачном экране 1 выбирается из условия максимально плотного неперекрывающегося заполнения поверхности сетчатки изображениями прозрачных участков. Наличие промежутков между указанными изображениями субъективно воспринимается как затенение части поля зрения, а их перекрытие уменьшает контрастность изображения и может приводить к его двоению из-за паралакса. Диаметр изображения на сетчатке малого отверстия диаметром, находящимся на расстоянии L от глаза, будет в первом приближении не зависеть и составит
y A (1-x/X)
где 1/X 1/L 1/f, A диаметр зрачка. С другой стороны, расстояние L' на сетчатке между центрами изображений соседних отверстий, разнесенных на экране на расстоянии L, равно: L' lx/nL. Условие непересечения соседних изображений имеет вид L' y, откуда получаем

n показатель преломления редуцированного глаза n 1,4.

При расчете целесообразно использовать минимальное значение диаметра зрачка A 3 мм. Величина L может определяться индивидуально в зависимости от строения лица пациента. Для среднего значения L 20 мм l_опт лежит в пределах 3-4 мм. Наилучшая форма решетки, при которой площадь затененных участков на сетчатке минимальная, когда смежные отверстия лежат в вершинах равностороннего треугольника.

Для пациентов, у которых не функционирует часть поверхности сетчатки, непрозрачный экран 1 с отверстиями 2 следует выполнить плоским, а его ориентацию относительно оси симметрии лица выбирать с целью обеспечения наилучшей компенсации зрения на функционирующей части сетчатки.

Форма непрозрачного экрана 1 может быть выпуклой или плоской. Последний вариант более прост технологически. При выборе плоского варианта оба экрана должны лежать в одной плоскости, перпендикулярной оси зрения. Оптимальные размеры одного экрана, при котором не происходит существенных искажений периферического поля, составляет 50-60 мм по вертикали и 60-70 мм по горизонтали. Решетка круглых отверстий 2 должна заполнять всю поверхность экрана.

Непрозрачный экран 1 предлагается выполнять зачерненным со стороны, обращенной к глазу. Для того чтобы уменьшить интенсивность рентгеновского и СВЧ-излучения, попадающего в область глаза при работе с электронно-лучевыми трубками (телевизоры, дисплеи компьютеров, осциллографы), предлагается выполнять экран 1 из материала, поглощающего или отражающего указанные излучения. Для уменьшения ультрафиолетового излучения (прямое солнце, электросварка) предлагается размещать непрозрачный экран 1 с круглыми отверстиями 2 вплотную к дополнительному экрану 4, совпадающему с ним по площади.

Нанесенная на непрозрачный экран 1 светопрозрачная пленка с металлизирующим покрытием дополнительно ослабляет рентгеновское излучение, причем величина ослабления пропорциональна отношению общей площади поверхности непрозрачного экрана со светопрозрачной пленкой и площади отверстий.

Оценка выигрыша за счет оптимизации диаметра отверстия 2 решетки с учетом индивидуальных особенностей зрения пациента в сравнении со случаем постоянного диаметра представлена на фиг. 5. Здесь по оси абсцисс показана оптическая сила D₀ в диоптриях, характеризующая отклонения фокусирующей способности глаза пациента от нормы, а по оси ординат острота зрения по стандартной таблице, вычисленная в предположении, что единичная острота зрения соответствует диаметру изображения точечного источника на сетчатке, второе превышающему размер дифракционного пятна при минимальном диаметре зрачка. Кривая 5а соответствует значениям d_опт диаметра круглого отверстия 2 решетки, оптимальным для каждого пациента и находимым по формуле (3). Кривая 5б соответствует фиксированному диаметру a 1 мм, а кривая 5в a 0,65 мм, которая является оптимальной для случая отсутствия хрусталика (D₀ 12 диоптриям). Видно, что оптимизация параметров решетки обеспечивает значительное преимущество в остроте зрения.

Указанные расчеты справедливы для случая, когда освещенность много больше 100 люкс на белом.

В случаях, когда пациенту приходится работать в условиях плохой освещенности, например, менее 100 люкс на белом, диаметр круглого отверстия 2 должен быть скорректирован с использованием формулы (4): чем меньше освещенность, тем больше оптимальный диаметр отверстия, но при этом уменьшается степень коррекции зрения. Например, при D₀ 12 диоптриям значение d_опт при сильной освещенности равно 0,2 мм, при освещенности 100 люкс на белом составляет 0,6 мм, а при освещенности 30 люкс 1,3 мм.

Использование: медицинская техника. Сущность: устройство для коррекции зрения содержит два непрозрачных экрана, в каждом из которых выполнена эквидистантная решетка круглых отверстий, период которой и диаметр отверстий выбраны в соответствии со степенью нарушения фокусирующей способности глаза пациента, расстояния от плоского экрана до глаза пациента и условиями освещенности, а также приспособление для удерживания непрозрачных экранов перед глазами пациента, например, в виде очковой оправы. Непрозрачные экраны могут быть выполнены плоскими и установлены с возможностью изменения углового положения относительно плоскостей их симметрии, которая ориентирована параллельно вертикальной плоскости симметрии лица пациента. Непрозрачные экраны выполнены из материала, поглощающего или отражающего рентгеновское и/или СВЧ излучение, либо в виде подложки, на одну из сторон которой нанесен поглотитель или отражатель рентгеновского и/или СВЧ излучения, с этой же целью на непрозрачные экраны может быть нанесена светопрозрачная пленка с металлизирующим покрытием, толщина которой обеспечивает пропускание светового потока и отражение излучений более высоких частот. В устройство также введены два дополнительных экрана, установленных вплотную к соответствующим непрозрачным экранам и выполненных из материала, пропускающего излучение видимого диапазона и поглощающего ультрафиолетовое излучение. Устройство может быть также снабжено двумя плоскими зеркалами, закрепленными соответственно на внешних боковых сторонах непрозрачных экранов с возможностью изменения углового положения относительно плоскостей соответствующих непрозрачных экранов. 1 с. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для коррекции зрения, содержащее два непрозрачных экрана, в каждом из которых выполнена эквидистантная решетка из круглых отверстий, и приспособление для удерживания непрозрачных экранов перед глазами пациента, отличающееся тем, что диаметр d_о п т круглого отверстия и шаг l_о п т эквидистантной решетки выбираются из условий

где D степень нарушения фокусирующей способности глаза пациента, выраженная в диоптриях;
L расстояние непрозрачного экрана от глаза пациента. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый непрозрачный экран выполнен плоским и установлен с возможностью поворота вокруг его вертикальной оси, ориентированной параллельно вертикальной плоскости симметрии лица пациента. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что непрозрачный экран выполнен из материала, поглощающего или отражающего рентгеновское и/или СВЧ-излучение. 4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что каждый из непрозрачных экранов выполнен в виде подложки, на одну из сторон которой нанесено покрытие, поглощающее или отражающее рентгеновское и/или СВЧ-излучение. 5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что на непрозрачные экраны нанесена сплошная светопрозрачная пленка с металлизирующим покрытием, толщина которого обеспечивает пропускание излучения видимого излучения и отражение излучений более высоких частот. 6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в него введены введены два дополнительных экрана, установленных вплотную к соответствующим непрозрачным экранам и выполненных сплошными из материала, пропускающего излучение видимого диапазона и поглощающего ультрафиолетовое излучение. 7. Устройство по любому из пп.1 6, отличающееся тем, что оно снабжено двумя плоскими зеркалами, установленными на соответствующих боковых сторонах непрозрачных экранов с возможностью поворота.