ШИРОКОУГОЛЬНАЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНЗА Российский патент 2001 года по МПК A61B3/12 

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к оптическим приборам, применяемым в офтальмологии для исследования задней периферии глаза, а также при хирургических операциях. С помощью такой линзы, устанавливаемой непосредственно на глаз пациента, производится проецирование изображения источника света в зрачок глаза, проходящие пучки освещают сетчатку и в обратном ходе формируют изображение сетчатки, рассматриваемое затем в микроскоп с необходимым увеличением. Оптическая система глаза (роговица, передняя камера, хрусталик, стекловидное тело) составляет с линзой общую оптическую систему, поскольку линза устанавливается непосредственно на глаз, а врач при проведении операции получает возможность оценить контуры периферических структур глаза, так как линза имеет большое угловое поле зрения. При этом линза должна обладать небольшой массой при хорошей коррекции аберраций, чтобы создать неискаженную картину наблюдаемых структур глаза.

Известные разработки в этой области принадлежат американским компаниям, таким как Okular Instruments. Inc., или фирме Donald A. Volk. Известен контактный линзовый прибор для непрямой офтальмоскопии со сложным контактным элементом (пат. US 5523810 МКИ кл. A 61 B 3/00; 1996 г.). Этот прибор имеет угол поля зрения 140^o и формирует изображение, которое затем рассматривается в микроскоп. Такой большой угол поля зрения достигается тщательным подбором показателей преломления и коэффициентов дисперсий для материалов, применяемых в сложном контактном элементе, который склеен из пластика (полиметилметакрилата) с показателем преломления 1.491 и тяжелого лантанового стекла с показателем преломления 1.883 (из каталога стекол O'Hara). Кроме того, входная линза имеет две асферические поверхности, описываемые сложной формулой, включающей многие коэффициенты, учитывающие малые отклонения при возникновении температурных деформаций. Вся линза, называемая контактной, очень сложна в изготовлении и требует наличия высокоточного контрольного оборудования.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является офтальмологическая линза для исследования сетчатки глаза фирмы Okular Instruments. Inc., (US 4728183, МКИ кл. A 61 B 3/10; G 02 B 3/04; G 02 C 7/04, 1988 г.).

Офтальмологическая линза состоит из двух компонентов: контактного мениска и входной линзы, обе поверхности которой асферические и рассчитаны по формуле, выражающей зависимости между малыми отклонениями от сферической поверхности в долях соответствующего радиуса линзы. Контактный мениск выполнен из синтетического материала, на котором часто появляются пятна и микротрещины при дезинфецировании линзы. Кроме того, линза не обладает полем зрения достаточной величины для наблюдения периферических областей сетчатки глаза.

Технической задачей изобретения является разработка широкоугольной офтальмологической линзы, обладающей небольшой массой и габаритами, а также упрощенной конструкцией и технологией изготовления при хорошей коррекции аберраций. Упрощение конструкции и технологии изготовления достигается за счет описания асферических поверхностей входного компонента более простыми уравнениями.

Поставленная задача решается тем, что в широкоугольной офтальмологической линзе, состоящей из двух компонентов, в контактном положительном мениске кривизна (1/R_1м) первой поверхности, считая от глаза, связана с кривизной (1/R_2м) второй поверхности соотношением: 0 < (1/R_1м) - (1/R_2м) < 0,01, причем отношение разности радиусов кривизны поверхностей (R_1м - R_2м) к толщине мениска по оси dм находится в пределах 0,1 < (R_1м - R_2м) / d_м < 0,3; при этом, обе поверхности входной асферической линзы рассчитаны по формулам для гиперболических поверхностей, действительные оси которых совпадают с оптической осью линзы, а любое сечение, проходящее через оптическую ось, описывается следующими уравнениями:
Y₁² = R_1лX₁ + e₁²X₁²
Y₂² = R_2лX₂ + e₂²X₂².

где 10 < (R_1л) < 45 - радиус кривизны при вершине первой поверхности входной асферической линзы, считая от глаза,
5 < (R_2л) < 25 - радиус кривизны при вершине второй поверхности входной асферической линзы, считая от глаза,
0,5 < (e₁²) < 5 - квадрат эксцентриситета для первой поверхности входной асферической линзы, считая от глаза,
0,8 < (e₂²) < 6 - квадрат эксцентриситета для второй поверхности входной асферической линзы, считая от глаза.

Продольная сферическая аберрация контактного мениска определяется из отношения и составляет (R_1м - R_2м) / d_м = 0,208, а угловая аберрация контактного мениска растет пропорционально четвертой степени кривизны его первой поверхности и составляет (1/R_1м)⁴ = 0,00028.

Между фокусными расстояниями компонентов соблюдается следующее соотношение:
0,1 < fл/fм < 0,5
где fм - фокусное расстояние контактного мениска,
fл - фокусное расстояние входной асферической линзы.

Между толщиной по оси и фокусным расстоянием всей линзы соблюдено соотношение:
1,0 < Dол/Fол < 1.

где Dол - толщина по оси всей офтальмологической линзы,
F_ол - фокусное расстояние всей офтальмологической линзы.

Контактный мениск выполнен из оптического стекла К8. Входная асферическая линза выполнена из стекла ТК21.

На чертеже дана принципиальная схема работы широкоугольной офтальмологической линзы по п. 1 формулы. Поз. 1 - сетчатка глаза, поз. 2 - зрачок глаза, поз. 3 - роговица глаза, поз. 4 - контактный мениск, поз. 5 - входная асферическая линза, поз. 6 - плоскость изображения.

В широкоугольной офтальмологической линзе, состоящей из двух компонентов, контактный мениск можно считать приближенно мениском равной кривизны, так как разность между кривизной первой и второй поверхностей его, считая от глаза, составляет менее 0,01. Из формул, описывающих угловую и продольную аберрации менисков данного типа (Д.Д. Максутов, "Астрономическая оптика", ОГИЗ 1945 г. стр. 182), видно, что продольная аберрация не зависит от кривизны первой поверхности, а определяется лишь формой самого мениска, характеризующейся отношением (R_1м- R_2м) /d_м = 0,208; угловая же аберрация зависит не только от формы и толщины мениска, но еще и от кривизны первой поверхности и растет пропорционально четвертой степени этой кривизны. В нашем случае эта величина составляет 0,00028. Из приведенных величин следует, что данный мениск не вносит сколько-нибудь значительных аберраций в систему широкоугольной офтальмологической линзы. Кроме того, мениск выполнен из стекла К8, которое способствует уменьшению неизопланатизма в системе.

Широкоугольная асферическая линза выполняет две функции: в качестве конденсорной линзы она проецирует изображение источника света в зрачок глаза и проходящий свет освещает сетчатку, при этом линза работает большим углом поля зрения и малой апертурой. Одновременно линза создает в пространстве изображение сетчатки, наблюдаемое затем в микроскоп, при этом угол поля зрения наименьший, а апертура наибольшая, по которой и подбирается соответствующий объектив микроскопа. Таким образом, пучки света, выходящие из глаза, становятся телецентрическими, так как передний фокус линзы совмещен со зрачком глаза при установке ее на глаз. Тем самым удается получить изображение п ериферических структур глаза, почти свободное от аберраций, остаточные величины которых устраняются асферическими поверхностями входной линзы. Телецентричность пучков означает постоянство апертуры в каждом пучке, что создает равномерную освещенность по полю изображения.

В таблице приведены конструктивные параметры широкоугольной офтальмологической линзы.

Изобретение относится к оптическим приборам, применяемым в офтальмологии для исследования задней периферии глаза, а также при хирургических операциях. Широкоугольная офтальмологическая линза состоит из двух компонентов: контактного положительного мениска и входной асферической двояковыпуклой линзы. Контактный мениск соприкасается непосредственно с наружной поверхностью глаза и имеет поверхности сферической формы. Поверхности входной линзы выполнены асферическими и рассчитаны по формулам для гиперболических поверхностей, у которых действительные оси совпадают с оптической осью линзы. Контактный мениск и входная линза выполнены из оптических стекол К8 и ТК21 соответственно. Широкоугольная офтальмологическая линза имеет угол поля зрения равный 130°. Техническим результатом от использования изобретения является возможность более точного определения периферических контуров сетчатки при ее исследовании, проведении операций на ней. 1 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Широкоугольная офтальмологическая линза, выполненная из двух компонентов: контактного положительного мениска и двояковыпуклой входной асферической линзы, отличающаяся тем, что в контактном положительном мениске кривизна первой поверхности, считая от глаза (1/R_1м) и кривизна его второй поверхности (1/R_2м) связаны соотношением: 0 < (1/R_1м) - (1/R_2м) < 0,01, причем отношение разности радиусов кривизны поверхностей (R_1м - R_2м) к толщине мениска по оси d м находится в пределах 0,1 < (R_1м - R_2м)/d м < 0,3, при этом обе поверхности входной асферической линзы рассчитаны по формулам для гиперболических поверхностей, действительные оси которых совпадают с оптической осью линзы, а любое сечение, проходящее через оптическую ось, описывается следующими уравнениями:
Y₁² = R_1л Х₁ + е₁²Х₁²,
Y₂² = R_2л Х₂ + е₂²Х₂²,
где 10 < (R_1л) < 45 - радиус при вершине первой поверхности входной асферической линзы, считая от глаза;
5 < (R_2л) < 25 - радиус при вершине второй поверхности входной асферической линзы, считая от глаза;
0,5 < (е₁²) < 5 - квадрат эксцентриситета первой поверхности входной асферической линзы, считая от глаза;
0,8 < (е₂²) < 6 - квадрат эксцентриситета второй поверхности входной асферической линзы, считая от глаза. 2. Широкоугольная офтальмологическая линза по п.1, отличающаяся тем, что продольная аберрация контактного мениска определяется из соотношения и равна (R_1м - R_2м)/d_м = 0,208, а угловая аберрация контактного мениска растет пропорционально четвертой степени кривизны его первой поверхности и составляет (1/R_1м)⁴ = 0,00028. 3. Широкоугольная офтальмологическая линза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что между фокусными расстояниями компонентов соблюдается следующее соотношение:
0,1 < f_л/f_м < 0,5,
где f_л - фокусное расстояние входной асферической линзы;
f_м - фокусное расстояние контактного мениска. 4. Широкоугольная офтальмологическая линза по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что между толщиной по оси и фокусным расстоянием всей линзы соблюдено соотношение:
1,0 < (D_oл/F_oл) < 1,5,
где D_oл - толщина по оси всей офтальмологической линзы;
F_oл - фокусное расстояние всей офтальмологической линзы. 5. Широкоугольная офтальмологическая линза по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что контактный мениск выполнен из оптического стекла К8. 6. Широкоугольная офтальмологическая линза по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что входная сферическая линза выполнена из оптического стекла ТК21.