ПОРТАТИВНЫЙ АБЕРРОМЕТР ВОЛНОВОГО ФРОНТА Российский патент 2019 года по МПК A61B3/10 

Ссылка на родственную заявку

Настоящая заявка претендует на приоритет предварительной заявки на патент США №61/922337, поданной 31 декабря 2013 г.

Область техники

Настоящее изобретение относится к оптическим устройствам для обнаружения и измерения ошибок рефракции глаза пациента.

Уровень техники

В Соединенных Штатах, проверку зрения у детей до 6 лет обычно не проводят, подвергая ей только 14% детей этой возрастной группы. Кроме того, более 500 миллионов человек по всему миру страдают от заболеваний, обусловленных ошибками рефракции глаза, причем более 90% из них живут в развивающихся странах. Без ранней диагностики и коррекции это положение со временем скорее всего будет усугубляться.

Как ранней диагностике, так и диагностике вообще могут препятствовать ряд факторов. Одним таким фактором является проблема коммуникации, что может иметь место в случае маленького ребенка, который не в состоянии ясно указать на имеющееся у него/нее заболевания, или в развивающейся стране, где пациент может быть не в состоянии эффективно общаться с медицинским работником. Другим фактором являются затраты, что может быть серьезным препятствием в развивающихся странах, где может быть высока стоимость оборудования для диагностики ошибок рефракции, а квалифицированный персонал для обслуживания оборудования и анализа результатов может отсутствовать или быть труднодоступным.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение иллюстрируется приложенными чертежами частных примеров выполнения, не ограничивающих изобретения. На чертежах, где одинаковыми номерами ссылок обозначаются одинаковые элементы, представлено:

на фиг. 1 изображены глаз, волновой фронт, создаваемый светом, отраженным от сетчатки глаза, и матрица линз, фокусирующих этот свет на фотоприемнике камеры мобильного устройства;

на фиг. 2 представлена схема аберрометра волнового фронта, в соответствии с изобретением;

на фиг. 3 представлена альтернативная схема аберрометра волнового фронта, в соответствии с изобретением;

на фиг. 4 показаны различия пятен Шака-Гартмана, соответствующих нормальному глазу и глазу с ошибками рефракции, и формы контура волнового фронта, представляющие расфокусировку и астигматизм;

на фиг. 5 показаны вариант выполнения модуля и связанное с ним мобильное устройство;

на фиг. 6А представлен вид, иллюстрирующий вариант выполнения модуля при его использовании;

на фиг. 6Б представлен другой вид, иллюстрирующий вариант выполнения модуля при его использовании; и

на фиг. 7 представлена блок-схема, иллюстрирующая процесс измерения аберрации глаза пациента с использованием любого из раскрытых вариантов выполнения.

Подробное описание осуществления изобретения

Предмет настоящего изобретения относится к диагностическому оборудованию, наиболее часто используемому офтальмологами и специалистами по подбору очков, для обнаружения и измерения ошибок рефракции глаза пациента. В частности, предмет настоящего изобретения относится к модулям, которые могут быть присоединены, с возможностью отсоединения, к портативному вычислительному устройству, например смартфону, с получением эффективного аберрометра волнового фронта. В настоящем изобретении используется источник света, например, имеющийся на модуле лазер для генерирования света, который должен быть отражен от глаза. Кроме того, в раскрываемом устройстве используется камера портативного вычислительного устройства для приема этого отраженного света, который далее может быть преобразован с использованием программы, установленной на портативном вычислительном устройстве, и предоставлен для использования медицинскими специалистами и другими лицами.

Одной задачей настоящего изобретения является создание модуля, который, при его соединении, с возможностью отсоединения, с портативным вычислительным устройством, например смартфоном, образует действующий аберрометр волнового фронта. Другая задача состоит в создании более дешевого аберрометра волнового фронта посредством использования портативного вычислительного устройства, которое, скорее всего, уже имеется у потребителя. Другой задачей является создание более дешевого модуля аберрометра волнового фронта, который может быть паспортизован специалистом-оптиком и передан на время для использования пациенту для получения нескольких массивов данных, отражающих изменения ошибок рефракции глаз пациента. Еще одной задачей является создание более дешевого модуля аберрометра волнового фронта, который может быть паспортизован специалистом-оптиком и передан на время пациенту для получения им результатов измерений рефракции, без необходимости визита к специалисту-оптику, и, в частности, для передачи этих результатов измерений специалисту-оптику для целей диагностики или обследования, или изготовления или подготовки иным путем корректирующих линз для покупки. Благодаря использованию принципа построения раскрытого здесь варианта выполнения можно снизить расходы, связанные с аберрометром волнового фронта, делая его пригодным для домашнего использования или использования в районах с ограниченной медицинской инфраструктурой, например, в развивающихся странах.

Эти задачи могут быть решены модулем аберрометра волнового фронта ("модулем"), который может быть присоединен, с возможностью отсоединения, к мобильному вычислительному устройству ("мобильному устройству"), например смартфону, электронному секретарю, компактному портативному компьютеру или карманному компьютеру. Смартфоны представляют собой мобильные телефоны, имеющие, среди прочего, компьютер, светящийся экран, и камеру. В соответствии с объектом настоящей заявки могут быть использованы и другие мобильные устройства с камерой. Например, мобильными устройствами, которые могут быть использованы в соответствии с раскрытыми вариантами выполнения, могут быть телефоны (или смартфоны), оборудованные камерой, хотя также могут быть использованы и другие устройства, например, планшетные компьютеры, компактные портативные компьютеры, некоторые аудио или видео плейеры, бук-ридеры, каждый из которых может иметь фотоприемник (например, камеру) и либо центральный процессор, либо приемопередатчик для обмена полученной камерой информацией с другим устройством, имеющим центральный процессор. Модуль может иметь направляющее приспособление для установки или прикрепления модуля на мобильном устройстве, для формирования пути хода луча, по которому свет от источника света может быть направлен к глазу пациента, и пути хода луча, по которому свет от источника света, отраженный от глаза пациента, проходит через матрицу микролинз и попадает в фотоприемник.

В настоящем изобретении определенные компоненты аберрометра волнового фронта разделены на два компонента, которые могут быть соединены цля формирования работающего устройства. Один компонент, модуль, включает систему, которая фокусирует и направляет свет в глаз пациента, и систему, которая направляет свет, отраженный от глаза пациента, через матрицу линз на фотоприемник, включающий часть мобильного устройства. Такое разделение обеспечивает главное преимущество объекта настоящей заявки, состоящее в разделении стоимости и сложности аберрометра волнового фронта между двумя частями - модулем и мобильным устройством, причем часть, представленная мобильным устройством, уже, скорее всего, имеется у потребителя или доступна ему.

При использовании, модуль может быть прикреплен, с возможностью отсоединения, к мобильному устройству, и зафиксирован в положении, когда световой луч фокусируется модулем на глазу надевшего аберрометр человека. При установке модуля в требуемом положении, активизируют источник света модуля, и этот свет отражается от сетчатки надевшего аберрометр человека, проходит через матрицу микролинз и, наконец, принимается камерой мобильного устройства. Полученные камерой данные далее могут быть обработаны с использованием известных в уровне техники алгоритмов в микрокомпьютере мобильного устройства, либо могут быть переданы мобильным устройством для обработки на другой компьютер. Данные могут быть представлены конечному пользователю в необработанном виде, либо могут быть представлены в обработанной форме, например, в виде рецепта для очков или дроби Снеллена. Информация, предоставляемая конечному пользователю, может быть ограничена установленным на мобильном устройстве программным обеспечением, и необработанные или обработанные данные могут направляться специалисту-оптику для диагностики и (или) подготовки корректирующих линз.

Некоторые варианты выполнения изобретения относятся к модулю для использования с мобильным устройством для измерения аберраций глаза пациента. Согласно одной особенности, модуль включает световую трубу, имеющую проксимальный конец и дистальный конец. Световая труба может включать первую группу оптических компонентов, расположенных так, чтобы направлять свет по первому световому пути от дистального конца к проксимальному концу, и вторую группу оптических компонентов, расположенных так, чтобы направлять свет по второму световому пути от проксимального конца к дистальному концу. В некоторых вариантах выполнения, по меньшей мере частично первый и второй световые пути коэкстенсивны. Модуль также может включать источник света и соединитель. Соединитель может быть расположен на дистальном конце световой трубы. Соединитель может иметь по меньшей мере один направляющий компонент для установки дистального конца световой трубы вблизи фотоприемника модульного устройства. В некоторых вариантах выполнения, первая группа оптических компонентов выполнена с возможностью передачи света от источника света по первому световому пути к проксимальному концу световой трубы, а вторая группа оптических компонентов выполнена с возможностью передачи света по второму световому пути от дистального конца световой трубы к фотоприемнику мобильного устройства, когда дистальный конец световой трубы расположен вблизи фотоприемника мобильного устройства.

В некоторых вариантах выполнения, вторая группа оптических компонентов включает матрицу микролинз.

В некоторых вариантах выполнения, световая труба имеет трубчатую форму.

В некоторых вариантах выполнения, соединитель включает пластину, имеющую проксимальную поверхность и дистальную поверхность, а световой трубой является примыкающая насадка, отходящая в проксимальном направлении от проксимальной поверхности пластины. В дистальном конце световой трубы образовано сквозное отверстие в пластине.

В некоторых вариантах выполнения, по меньшей мере один направляющий компонент расположен по периметру пластины.

В некоторых вариантах выполнения, дистальная поверхность пластины упирается по меньшей мере в часть поверхности мобильного устройства, когда дистальный конец световой трубы примыкает к фотоприемнику мобильного устройства.

В некоторых вариантах выполнения, по меньшей мере один направляющий компонент представляет собой паз для введения в него мобильного устройства.

В некоторых вариантах выполнения, по меньшей мере один направляющий компонент выполнен с возможностью крепления защелкиванием на части мобильного устройства.

В некоторых вариантах выполнения, по меньшей мере один направляющий компонент выполнен с возможностью съемного прикрепления модуля к мобильному устройству.

В некоторых вариантах выполнения, источник света расположен внутри световой трубы.

В некоторых вариантах выполнения, источником света является лазер.

В некоторых вариантах выполнения, модуль также включает присоединительное отверстие для установки источника света на модуль, при этом световая труба выполнена с возможностью передачи света от источника света, когда источник света установлен в присоединительном отверстии.

В некоторых вариантах выполнения, модуль также имеет гнездо для размещения батареи. Гнездо для батареи может быть выполнено с возможностью электрического соединения батареи с источником света, когда батарея находится в гнезде для батареи.

В некоторых вариантах выполнения, источник света модуля выполнен с возможностью генерации света по сигналу, полученному от мобильного устройства.

Согласно другой особенности, предлагается способ измерения аберраций глаза пациента, в котором устанавливают модуль смежно с мобильным устройством так, что дистальный конец световой трубы модуля примыкает к фотоприемнику мобильного устройства. При осуществлении способа далее располагают модуль вблизи глаза человека так, чтобы проксимальный конец световой трубы располагался смежно с глазом пациента. При осуществлении способа далее направляют свет от источника света модуля через световую трубу в глаз пациента. При осуществлении способа также направляют свет, отраженный от глаза пациента, через световую трубу в фотоприемник мобильного устройства.

В некоторых вариантах выполнения, при установке дистального конца световой трубы вблизи фотоприемника мобильного устройства, прикрепляют модуль к мобильному устройству с возможностью его отсоединения.

В некоторых вариантах выполнения, при осуществлении способа также обрабатывают данные, генерируемые при пропускании света, отраженного от глаза пациента, через световую трубу к фотоприемнику мобильного устройства.

В некоторых вариантах выполнения, при обработке данных измеряют аберрации (изображения) на сетчатке пациента.

В некоторых вариантах выполнения, при обработке данных используют прикладную программу, установленную на мобильном устройстве.

В некоторых вариантах выполнения, при осуществлении способа данные также передают на отдельное устройство и для обработки используют это отдельное устройство.

Приведенное далее описание и чертежи, на которые сделаны ссылки, иллюстрируют вариант выполнения настоящего изобретения и не предполагают ограничения области притязаний. Для специалистов должно быть понятно, что возможны и другие варианты выполнения раскрытого здесь способа. Все эти варианты выполнения должны считаться охватываемыми областью притязаний формулы. Каждое ссылочное обозначение представляет собой трехзначное число. Первая цифра соответствует номеру фигуры, в которой первый раз появился номер ссылки. Ссылочные обозначения не всегда упоминаются в порядке их появления на фигурах.

На фиг. 1 в общих чертах иллюстрируется вариант выполнения, в котором свет, представленный волновым фронтом (103) света, отражается от сетчатки (102) глаза (101) пациента. Этот свет (103) разделяется матрицей микролинз (104) на матрицу световых пятен и фокусируется матрицей микролинз на двумерном фотоприемнике (105). Как показано на этом чертеже, двумерным фотоприемником может быть камера мобильного устройства, например, смартфона. Следует иметь в виду, что комбинация модуля со смартфоном в данном варианте выполнения не должна ограничивать изобретение использованием только смартфона, поскольку любое мобильное устройство может быть использовано с модулем, раскрытым в настоящей заявке.

На фиг. 2 и 3 схематически представлены компоненты внутри модуля и показан путь прохождения света от места его излучения до приема на двумерном фотоприемнике (220), например, фотоприемнике (105) на фиг. 1.

В некоторых вариантах выполнения, источник (213) света модуля, например лазер, включается на короткое время. В некоторых вариантах выполнения, свет может проходить через апертурную диафрагму (209) для сокращения радиуса светового пучка. Световой пучок направляется зеркалами (210, 205) и может быть, в частности, при необходимости сфокусирован при прохождении через линзы (314, 316), как это показано на фиг. 3. В некоторых вариантах выполнения, одно или более из зеркал (205, 210) могут быть исключены, а источник (213) света может быть расположен в подходящем месте для посылки светового пучка на расщепитель (206) пучка.

Источник (213) света должен обладать достаточно низкой мощностью с тем, чтобы продолжительное облучение глаза пациента не могло повредить его. Это позволит пользователю включить источник (213) света в начале измерений и оставлять его включенным, пока не будут выполнены одно или более измерений. В альтернативном варианте, модуль может иметь выключатель, который будет включать питание источника (213) света в ответ на сигнал, направляемый от мобильного устройства, например, по каналу Bluetooth или аналогичный сигнал, либо может запускаться включением вспышки мобильного устройства. В некоторых вариантах выполнения, для блокирования света от источника (213) света может быть использован затвор, пока не потребуется выполнять измерения. Питание к источнику (213) света может подводиться от соединенной с модулем сменной батареи, либо питание может быть получено от мобильного устройства.

Сначала световой пучок от источника (213) света направляют к глазу пациента по первому пути хода луча с использованием зеркала (210) и далее зеркала (205), направляющего свет на расщепитель (206) пучка. Опциональные линзы (314, 316), зеркала (205, 210), апертурная диафрагма (209), расщепитель (206) пучка и источник (213) света вместе могут быть названы "оптическими компонентами" или "первой группой оптических компонентов", образующей первый световой путь (211) для прохождения светового пучка от источника (213) света к сетчатке (201) пациента. Эта группа оптических компонентов не ограничивается показанными на чертежах, и при необходимости могут быть введены дополнительные линзы, расщепители пучка, зеркала и апертурные диафрагмы.

Коэффициенты отражения и пропускания расщепителя (206) пучка могут быть выбраны так, чтобы в глаз попадало достаточное количество света. Способы, используемые для определения достаточности количества света, направляемого в глаз, и изменения этого количества путем изменения коэффициентов отражения и пропускания расщепителя пучка, известны в соответствующей области техники.

После прохождения расщепителя (206) пучка, коллимированный пучок света направляется в глаз пациента, где он попадает в зрачок (204) и фокусируется на сетчатке (201) роговицей (202) и хрусталиком (203). Коллимированный свет отражается от сетчатки (201) и снова проходит через хрусталик (203) и роговицу (202), выходя из зрачка (204). Таким образом, уходящий от сетчатки свет проходит через расщепитель (206) пучка по световому пути (212) и далее через матрицу (214) микролинз, например матрицу (104) микролинз на фиг. 1. Матрица (214) микролинз включает большое число линз, расщепляющих и трансформирующих свет в двумерную матрицу отдельных сфокусированных пятен ("матрица пятен") в фокальной плоскости матрицы (214) микролинз. Полученная матрица пятен далее пропускается через линзу (207) и линзу (208). Эти линзы (207, 208) формируют сопряженную плоскость изображения на фотоприемнике (220). В некоторых вариантах выполнения, фотоприемником является либо комплементарная МДП структура (CMOS - от англ. complementary metal-oxide semiconductor), либо прибор с зарядовой связью (CCD - от англ. charge-coupled device). В некоторых вариантах выполнения, линза (208) и фотоприемник (220) являются компонентами мобильного устройства. Линзой (208) может быть объектив камеры присоединенного мобильного устройства, и она также может включать несколько линз.

Линзы (207, 208), микролинзы (214) и расщепитель (206) пучка также в совокупности могут быть названы "оптическими компонентами", или "второй группой оптических компонентов", образующей второй световой путь, по которому световой пучок проходит от сетчатки пациента к фотодетектору (220). Специалистам должно быть понятно, что по меньшей мере части первого и второго световых путей "коэкстенсивны". Термин "коэкстенсивный" означает, что по меньшей мере два определенных объема могут занимать одно пространство. Например, два пути называются коэкстенсивными, если они в основном параллельны и перекрываются.

Хотя точность аберрометра повышается по мере увеличения числа линз в матрице микролинз, увеличение числа линз может снизить динамический диапазон (амплитуду оптических аберраций) устройства. Более низкий динамический диапазон может служить препятствием для измерения аберрометром больших аберраций. Число линз аберрометра может быть также ограничено размером каждой микоролинзы и размером светового пучка, поступающего в матрицу микролинз. В некоторых вариантах выполнения, диаметр светового пучка, входящего в матрицу (214) микролинз, составляет примерно от 2 до 5 мм, в соответствии с размером нерасширенного зрачка (204) пациента, а матрица (214) может иметь от 5 до 25 линз по оси X и от 5 до 25 линз по оси Y. В некоторых вариантах выполнения, матрица (214) микролинз может иметь от 5 до 20 линз по оси X и от 5 до 20 линз по оси У. В некоторых вариантах выполнения, число линз вдоль оси X матрицы равно числу линз вдоль оси Y матрицы.

Альтернативная схема оптических компонентов в модуле показана на фиг. 3. Фиг. 3 отличается от фиг. 2 включением дополнительных линз (314, 316). Многие варианты выполнения модуля не включают эти компоненты, отчасти, для снижения производственных расходов, а также для уменьшения размеров модуля.

В оптических схемах, показанных на фиг. 2 и 3, матрица (214) микролинз располагается на расстоянии десятков миллиметров от зрачка (204), попадающем в область Релеевского рассеяния, используемую в ближней зоне распространения волн, что обеспечивает приемлемую точность измерений аберраций даже и в случае, когда матрица микролинз не находится в сопряженной плоскости зрачка. Это показано в статье "Adaptive Optics System Assembly and Integration", Bauman, B.J., & Eisenbies, S.K., в сборнике Adaptive Optics for Vision Science: Principles, Practices, Design, and Applications, Porter J. et al (Ed), Вилей-Интерсайнс, стр. 155-187, 2006. В альтернативной схеме добавляются две линзы между зрачком (204) и матрицей (214) микролинз, как это описано в US 6264328. Эта пара линз формирует сопряженную плоскость изображения зрачка на матрице (214) микоролинз, обеспечивая точность измерения оптических аберраций глаза фотоприемником (220).

На фиг. 4 показано, каким образом свет, отраженный от сетчатки пациента, может быть перехвачен камерой мобильного устройства, а также приведены примеры контурных диаграмм, полученных при преобразовании данных. Как было показано, свет, отраженный от сетчатки, преобразуется в матрицу (401, 402) пятен при прохождении через матрицу (410) микролинз, например описанной выше матрицы микролинз. Если глаз свободен от аберраций (например, левый глаз (411)), результирующая матрица пятен, воспринятая камерой мобильного устройства, может состоять из равномерно распределенных пятен (401). Если, напротив, глаз имеет аберрации (например, правый глаз (412)), результирующая матрица пятен, принятая камерой, будет иметь искаженное распределение пятен.

Изображение матрицы пятен может быть математически преобразовано с использованием известных алгоритмов компьютером на самом мобильном устройстве, либо компьютером, который может получить изображение от мобильного устройства (обобщенно, "компьютер"). Одно такое преобразование может быть предназначено для создания контурных диаграмм, представляющих аберрации глаза (403). Матрицы пятен могут быть преобразованы компьютером в рецепт окулиста, который может быть использован для изготовления корректирующих линз (404) для пациента.

Хотя основным источником света, отраженного от глаза пациента, является свет, отраженный от сетчатки, второстепенным источником отраженного света является свет, отраженный от роговицы или хрусталика. Этот роговичный или хрусталиковый отраженный свет ("шум") может быть вычтен в процессе обработки компьютером, либо может быть сведен к минимуму использованием способов и технических приемов, известных в соответствующей области техники.

На фиг. 5 иллюстрируется вариант выполнения модуля и связанного с ним мобильного устройства. В некоторых вариантах выполнения, оптические компоненты модуля содержатся в корпусе (т.е., "световой трубе"). В некоторых вариантах выполнения, световая труба может иметь трубчатую форму (например, "световая трубка"), к примеру, световая труба (501), показанная на фиг. 5. Световая труба (501) имеет наглазник с одного конца ("пользовательский конец" или "проксимальный конец") (502), и по меньшей мере одно отверстие на другом конце ("приборный конец" или "дистальный конец") (503). Приборный конец упирается и соединяется посредством соединителя, с возможностью разъединения, с мобильным устройством (504). В некоторых вариантах выполнения, соединитель включает опорную пластину (507), имеющую по меньшей мере один направляющий компонент (508) (например, фиксатор положения). Например, направляющий компонент (508) может быть расположен вдоль периметра опорной пластины (507). В некоторых вариантах выполнения, могут использоваться по меньшей мере два или три направляющих компонента. В процессе использования, направляющие компоненты прикрепляются, с возможностью отсоединения, к мобильному устройству так, что фотоприемник или камера (506) мобильного устройства устанавливается по одной оси с оптическими компонентами, находящимися внутри световой трубы (501), для приема света, отраженного от сетчатки пациента, как это было описано выше.

В некоторых вариантах выполнения, лазерный источник света модуля также находится внутри световой трубы (501), хотя в альтернативных конструкциях лазер может помещаться снаружи световой трубы (501). Например, лазерный источник света может примыкать к световой трубе (501), а соответствующие оптические компоненты могут направлять свет от лазерного источника света в световую трубу (501). Кроме того, световая труба (501) также может включать отсек для батареи, в котором может размещаться источник питания лазера, и который доступен для пользователя. В некоторых вариантах выполнения, источник света модуля может питаться от мобильного устройства, либо может получать сигнал на генерирование света (либо посредством прямого физического соединения с мобильным устройством, либо по беспроводному каналу) от мобильного устройства. В некоторых вариантах выполнения, источник света устанавливается, с возможностью отсоединения, в присоединительное отверстие модуля.

В некоторых вариантах выполнения, световая труба (501) может быть примыкающей насадкой к опорной пластине (507), отходящей в проксимальном направлении от проксимальной поверхности опорной пластины (507). Приборный конец (503) световой трубы (501) может образовывать отверстие в опорной пластине (507), через которое может проходить свет, отраженный от глаза пациента. В некоторых вариантах выполнения, дистальная поверхность опорной пластины (507) может упираться в по меньшей мере часть поверхности мобильного устройства (504), когда дистальный конец световой трубы (501) располагается в непосредственной близости к фотоприемнику мобильного устройства (504).

В некоторых вариантах выполнения, направляющий компонент (508) может обеспечивать фиксацию с защелкиванием опорной пластины (507) к мобильному устройству. В некоторых вариантах выполнения, опорная пластина (507) может включать два направляющих компонента (508), расположенных с противоположных сторон, которые позволяют надвигать опорную пластину (507) на мобильное устройство (504). В таких вариантах выполнения, на верхнем или нижнем краях опорной пластины (507) может быть расположен третий направляющий компонент, предотвращающий дальнейшее надвигание, позволяя устанавливать световую трубу (501) рядом с фотоприемником (506) мобильного устройства (504). В некоторых вариантах выполнения, опорная пластина (507) может вообще не использоваться. Например, часть световой трубы (501) может фиксироваться с защелкиванием непосредственно на мобильном устройстве (504). В некоторых вариантах выполнения, направляющим компонентом (508) может быть паз, достаточно широкий для введения в него и удерживания части мобильного устройства (504), например, как это показано на фиг. 6А и 6Б. В некоторых вариантах выполнения, соединителем, который фиксирует световую трубу (501), может быть адгезивный материал, обеспечивающий прилипание световой трубы (501) к мобильному устройству (504). В таких вариантах выполнения, адгезивный материал может располагаться на дистальной поверхности опорной пластины (507). В некоторых вариантах выполнения, соединитель может быть составлен из нескольких частей, отходящих от дистального конца световой трубы (501) и выполненных с возможностью захватывания мобильного устройства (504) и (или) обертывания вокруг него. В некоторых вариантах выполнения, соединитель может иметь метки совмещения, показывающие, как устанавливать световую трубу (501) относительно фотоприемника (506).

Следует понимать, что трубчатая форма световой трубы (501) является просто частным примером для иллюстрации световой трубы, и в качестве световой трубы может рассматриваться любая конструкция, позволяющая разместить оптические компоненты модуля, например, закрытый корпус, частично закрытый корпус (например, показанный на фиг. 6А), пластина, либо любая подходящая их комбинация.

Точное взаимное расположение и размеры оптических компонентов, размещаемых внутри световой трубы (501), могут быть определены с использованием известных уравнений и технических приемов. В некоторых вариантах выполнения, расположение оптических компонентов и отверстия на приборном конце световой трубы (501) фиксируется при изготовлении таким образом, что отверстие соответствует расположению объектива камеры мобильного устройства, и световой путь выходящего, или отраженного, луча совмещен по оптической оси с объективом камеры мобильного устройства.

Для использования, приборный конец световой трубы (501) может быть соединен, с возможностью отсоединения, с мобильным устройством, а пользовательский конец световой трубы (501) прижимается к глазнице пациента. Когда включен источник света модуля, свет от источника света проходит к сетчатке пациента и отражается в сторону камеры мобильного устройства, как это было описано выше. Данные, полученные фотоприемником или камерой, либо подвергаются обработке в мобильном устройстве (например, с использованием установленной на мобильном устройстве программы), либо передаются для обработки на другой компьютер. При этом у пациента имеется возможность, если позволяет установленный вариант программного обеспечения, наблюдать рефракцию своего глаза или дробь Снеллена. Другие варианты программного обеспечения могут преобразовать данные для медицинского работника, для целей диагностики и наблюдения, либо могут преобразовать данные для изготовителя корректирующих линз, для подготовки корректирующих линз пациенту. Таким образом, модуль аберрометра волнового фронта, описанный в настоящей заявке, позволяет пациенту выполнить измерения аберраций на сетчатке без необходимости посещения кабинета офтальмолога или оптометрии, с лучшим соответствием рекомендуемым требованиям к измерениям рефракции.

На фиг. 7 приведена иллюстрация процесса измерения аберраций глаза пациента с использованием любого из раскрытых здесь вариантов выполнения. Процесс (700) начинается на шаге (702). На шаге (704) дистальный конец световой трубы модуля располагается так, чтобы он примыкал к фотоприемнику мобильного устройства. Световая труба может соответствовать любому раскрытому варианту выполнения, например световой трубе (501) на фиг. 5, или световой трубе на фиг. 6А. Мобильным устройством может быть мобильное устройство любого описанного здесь типа, например мобильное устройство (504), показанное на фиг. 5. В некоторых вариантах выполнения, световая труба может быть помещена вблизи фотоприемника мобильного устройства посредством разъемного прикрепления световой трубы к мобильному устройству соединителем, например, опорной пластиной (507) и направляющим компонентом (508), показанными на фиг. 5.

На шаге (706), проксимальный конец световой трубы располагают вблизи глаза пациента. Например, проксимальный конец может упираться в глаз пациента, или может быть помещен на некотором расстоянии так, что отсутствует физический контакт с пациентом. Проксимальный конец может быть аналогичен концу (502) и может включать наглазник.

На шаге (708) свет от источника света модуля направляют через световую трубу к глазу пациента. Это может быть осуществлено, например, использованием первой группы оптических компонентов, например оптических линз (314, 316), апертурной диафрагмы (209), зеркал (205, 210) и расщепителя (206) пучка, показанных на фиг. 2 и 3.

На шаге (710), свет, отраженный от глаза пациента, направляют через световую трубу на фотоприемник мобильного устройства. Это может быть осуществлено, например, посредством второй группы оптических компонентов, например, линз (207, 208, 214, 314, 316), диафрагмы (315) поля зрения и расщепителя (206) пучка, показанных на фиг. 3.

В некоторых вариантах выполнения, данные, генерируемые при подаче на фотоприемник отраженного от глаза пациента света, могут быть обработаны, например, в самом мобильном устройстве (с использованием процессора мобильного устройства) или отдельном устройстве. Обработка данных может включать измерение аберрации на сетчатке пациента в соответствии с описанными здесь способами. В вариантах выполнения, в которых данные обрабатываются отдельным устройством, мобильное устройство может быть выполнено с возможностью передачи данных (как обработанных, так и не обработанных) на отдельное устройство.

Используемые в настоящем описании слова "пример" или "иллюстративный" означают пример, частный случай или иллюстрации. Любые особенности или конструкции, описанные здесь как "пример" или "иллюстрация", не обязательно должны рассматриваться как предпочтительные или имеющие преимущество перед другими особенности или конструкциями. Напротив, использование слов "пример" или "иллюстративный" предполагает изложение принципов на конкретных примерах. В настоящей заявке, термин "или" скорее обозначает включающее "или", нежели исключающее "или". Другими словами, если не указано иначе или ясно из контекста, "X включает А или В" должно означать любую из обычных включенных перестановок. То есть, если X включает А; X включает В; или X включает как А, так и В, тогда выражение "X включает А или В" удовлетворяется при любом из вышеприведенных примеров. Кроме того, неопределенные артикли, используемые в настоящей заявке и приложенной формуле, должны обычно истолковываться в значении "один или более", если не указано иначе или ясно из контекста, что они указывают на единственное число. Ссылки по всему тексту описания на "вариант выполнения" или "один вариант выполнения" означают, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с вариантом выполнения, включены в по меньшей мере один вариант выполнения. Таким образом, выражения "вариант выполнения" или "один вариант выполнения", появляющиеся в различных местах настоящего описания, не обязательно все относятся к одному и тому же варианту выполнения.

Следует понимать, что приведенное выше описание предполагает иллюстрацию изобретения, не ограничивая его. Специалисты, ознакомившиеся с настоящим описанием и понявшие его, смогут предложить многие варианты выполнения. Область притязаний изобретения должна быть, таким образом, определена со ссылкой на приложенную формулу, а также все возможные ее законные эквиваленты.

Группа изобретений относится к медицине. Модуль для формирования, при совместном использовании с мобильным вычислительным устройством, портативного аберрометра волнового фронта для измерения аберраций на сетчатке глаза пациента включает: световую трубу, имеющую проксимальный и дистальный концы и содержащую первую группу оптических компонентов для передачи света по первому световому пути от дистального конца к проксимальному концу, и вторую группу оптических компонентов для передачи света по второму световому пути от проксимального конца к дистальному концу, причем вторая группа оптических компонентов включает матрицу микролинз; источник света, содержащий лазер; и соединитель, расположенный на дистальном конце световой трубы, имеющий по меньшей мере один направляющий компонент для размещения дистального конца световой трубы вблизи фотоприемника мобильного вычислительного устройства. Причем, когда дистальный конец световой трубы примыкает к фотоприемнику мобильного вычислительного устройства: первая группа оптических компонентов выполнена с возможностью передачи света от источника света по первому световому пути к проксимальному концу световой трубы, и вторая группа оптических компонентов выполнена с возможностью передачи света по второму световому пути от дистального конца световой трубы к фотоприемнику мобильного вычислительного устройства, причем вторая группа оптических компонентов выполнена с возможностью формирования матрицы пятен на фотоприемнике в результате прохождения света через матрицу микролинз. Предлагается способ направления света к фотоприемнику мобильного вычислительного устройства для измерения аберраций сетчатки глаза пациента, в котором: устанавливают модуль смежно с мобильным вычислительным устройством так, что дистальный конец световой трубы модуля примыкает к фотоприемнику мобильного вычислительного устройства; располагают модуль вблизи глаза пациента так, чтобы проксимальный конец световой трубы располагался смежно с глазом пациента; направляют свет от источника света модуля через световую трубу к глазу пациента; и направляют свет, отраженный от глаза пациента, через световую трубу в фотоприемник мобильного вычислительного устройства, причем свет, отраженный от глаза пациента, проходит через матрицу микролинз, приводя к формированию матрицы пятен на фотоприемнике. Применение данной группы изобретений позволит уменьшить размеры и сложность конструкции оптической системы, необходимой для выполнения аберрометрии волнового фронта. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Модуль для формирования, при совместном использовании с мобильным вычислительным устройством, портативного аберрометра волнового фронта для измерения аберраций на сетчатке глаза пациента, включающий:

световую трубу, имеющую проксимальный и дистальный концы и содержащую первую группу оптических компонентов для передачи света по первому световому пути от дистального конца к проксимальному концу и вторую группу оптических компонентов для передачи света по второму световому пути от проксимального конца к дистальному концу, причем вторая группа оптических компонентов включает матрицу микролинз;

источник света, содержащий лазер; и

соединитель, расположенный на дистальном конце световой трубы, имеющий по меньшей мере один направляющий компонент для размещения дистального конца световой трубы вблизи фотоприемника мобильного вычислительного устройства, причем, когда дистальный конец световой трубы примыкает к фотоприемнику мобильного вычислительного устройства:

первая группа оптических компонентов выполнена с возможностью передачи света от источника света по первому световому пути к проксимальному концу световой трубы, и

вторая группа оптических компонентов выполнена с возможностью передачи света по второму световому пути от дистального конца световой трубы к фотоприемнику мобильного вычислительного устройства, причем вторая группа оптических компонентов выполнена с возможностью формирования матрицы пятен на фотоприемнике в результате прохождения света через матрицу микролинз.

2. Модуль по п. 1, в котором световая труба имеет трубчатую форму.

3. Модуль по п. 1, в котором соединитель включает пластину, имеющую проксимальную поверхность и дистальную поверхность, световой трубой является примыкающая насадка, отходящая в проксимальном направлении от проксимальной поверхности пластины, а в дистальном конце световой трубы образовано сквозное отверстие в пластине.

4. Модуль по п. 3, в котором по меньшей мере один направляющий компонент располагается по периметру пластины.

5. Модуль по п. 3, в котором дистальная поверхность пластины упирается в по меньшей мере часть поверхности мобильного вычислительного устройства, когда дистальный конец световой трубы расположен смежно с фотоприемником мобильного вычислительного устройства.

6. Модуль по п. 5, в котором по меньшей мере одним направляющим компонентом является паз для введения в него мобильного вычислительного устройства.

7. Модуль по п. 5, в котором по меньшей мере один направляющий компонент выполнен с возможностью защелкивания на части мобильного вычислительного устройства.

8. Модуль по п. 1, в котором по меньшей мере один направляющий компонент выполнен с возможностью разъемного прикрепления модуля к мобильному вычислительного устройству.

9. Модуль по п. 1, в котором источник света помещается внутри световой трубы.

10. Модуль по п. 1, дополнительно имеющий присоединительное отверстие для установки источника света на модуль, а световая труба выполнена с возможностью передачи света от источника света, когда источник света установлен в присоединительном отверстии.

11. Модуль по п. 1, дополнительно включающий гнездо для размещения батареи, выполненное с возможностью электрического соединения батареи с источником света, когда батарея находится в гнезде для батареи.

12. Модуль по п. 1, в котором источник света модуля выполнен с возможностью генерации света по сигналу, полученному от мобильного вычислительного устройства.

13. Способ направления света к фотоприемнику мобильного вычислительного устройства для измерения аберраций сетчатки глаза пациента, в котором:

устанавливают модуль смежно с мобильным вычислительным устройством так, что дистальный конец световой трубы модуля примыкает к фотоприемнику мобильного вычислительного устройства;

располагают модуль вблизи глаза пациента так, чтобы проксимальный конец световой трубы располагался смежно с глазом пациента;

направляют свет от источника света модуля через световую трубу к глазу пациента; и

направляют свет, отраженный от глаза пациента, через световую трубу в фотоприемник мобильного вычислительного устройства, причем свет, отраженный от глаза пациента, проходит через матрицу микролинз, приводя к формированию матрицы пятен на фотоприемнике.

14. Способ по п. 13, в котором, при установке дистального конца световой трубы с примыканием к фотоприемнику мобильного вычислительного устройства, прикрепляют модуль к мобильному вычислительному устройству с возможностью отсоединения.

15. Способ по п. 13, в котором обрабатывают данные, генерируемые при пропускании света, отраженного от глаза пациента, через световую трубу к фотоприемнику мобильного вычислительного устройства.

16. Способ по п. 15, в котором при обработке данных используют прикладную программу, установленную на мобильном вычислительном устройстве.

17. Способ по п. 15, в котором передают данные на отдельное вычислительное устройство и обрабатывают данные, используя это отдельное вычислительное устройство.