Устройство для контроля остроты зрения

 

Изобретение относится к области медицины, а более конкретно к офтальмологии. Устройство для контроля остроты зрения включает источник света, пластину с размещенными на ней группами знаков одинакового размера, преобразователь информации с блоком памяти, блок индикации и блок формирования команд. Указанные блоки связаны с преобразователем информации для поочередной подсветки группы знаков. Источник света выполнен в виде матрицы световых излучателей, каждый из которых подключен через блок включения к выходу преобразователя информации, при этом преобразователь информации содержит оптическую систему, которая расположена в непосредственной близости от исследуемого глаза. Устройство выполнено с возможностью изменения расстояния между пластиной и оптической системой и снабжено шкалой измерения. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и расширение возможностей применения. 9 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области медицины, а более конкретно к офтальмологии, и может быть использовано для динамического контроля за остротой зрения при офтальмологических заболеваниях, а также при подборе очков для коррекции зрения.

Известно устройство проверки остроты зрения (см. US Patent 4861156 A / Visual Acultty Testing System / Clifford M. Terry/ 29.08.1989 - 12 л.).

Устройство содержит источник света, пластину с размещенными на ней группами знаков одинакового размера, преобразователь информации с блоком памяти, блок индикации и блок формирования команд, каждый из которых подключен к преобразователю информации для поочередной подсветки групп знаков.

Однако указанное устройство обладает существенным недостатком - оно может быть использовано для измерения необходимой величины оптической коррекции зрения лишь совместно с набором пробных стекол. Для использования указанного устройства для контроля остроты зрения вдаль необходимо значительное расстояние (порядка 5 метров) между пластиной с группами знаков и пациентом, что ограничивает возможности применения этого устройства.

Технической задачей, решаемой изобретением, является упрощение конструкции и расширение возможностей применения устройства.

Указанная техническая задача решается тем, что в устройстве для контроля остроты зрения, включающем источник света, пластину с размещенными на ней группами знаков одинакового размера, преобразователь информации с блоком памяти, блок индикации и блок формирования команд, каждый из которых подключен к преобразователю информации для подсветки соответствующей группы знаков, использована оптическая система, которая расположена в непосредственной близости от исследуемого глаза и выполнена с возможностью изменения расстояния между ней и пластиной, а источник света выполнен в виде матрицы световых излучателей, каждый из которых подключен через блок включения к выходу преобразователя информации, при этом оптическая система снабжена шкалой измерения.

Для проведения контроля остроты зрения по красно-зеленому тесту два световых излучателя матрицы выполнены красного и зеленого цветов для одновременной подсветки двух групп знаков, а остальные световые излучатели выполнены в виде излучателей желтого или белого цвета.

Для расширения функциональных возможностей устройства за счет использования групп знаков различного типа пластина может быть выполнена сменной.

Для повышения точности контроля в устройство могут быть введены объекты для визуализации пространственного объема, расположенные между пластиной и оптической системой.

Оптическая система может быть выполнена с возможностью замены ее отдельных компонентов для измерения величины необходимой оптической коррекции исследуемого глаза.

Оптическая система устройства может содержать асферические компоненты без центральной симметрии, установленные с возможностью их взаимного разворота, и устройство может быть снабжено шкалами измерения этого разворота для нахождения величины астигматизма исследуемого глаза.

Для автоматизации измерения величины необходимой оптической коррекции в устройство может быть введен блок измерения расстояния между пластиной и оптической системой, подключенный к первому дополнительному входу преобразователя информации.

Для автоматизации измерения величины астигматизма в устройство может быть введен блок измерения углов разворота асферических компонентов оптической системы, подключенный ко второму дополнительному входу преобразователя информации.

Для контроля остроты зрения при бинокулярном зрении устройство может содержать дополнительные источник света, пластину, оптическую систему и блок включения, установленные в дополнительном корпусе, причем оптические оси обеих оптических систем параллельны, а дополнительный источник света подключен через дополнительный блок включения к третьему дополнительному выходу преобразователя информации.

Оптические системы могут быть выполнены с возможностью изменения расстояния между их оптическими осями для компенсации различий в межзрачковом расстоянии исследуемых глаз.

Устройство поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства.

На фиг. 2 показано конструктивное выполнение устройства.

На фиг. 3 показано конструктивное выполнение устройства с перемещением и разворотом оптических компонентов.

На фиг. 4 показано конструктивное выполнение устройства при бинокулярном зрении.

Блок-схема устройства (фиг. 1) согласно заявляемой формуле содержит преобразователь 1 информации с блоком памяти, блок 2 индикации, блок 3 формирования команд, блок 4 питания, блок 5 включения, источник 6 света в виде матрицы световых излучателей, пластину 7 с размещенными на ней группами знаков одинакового размера, оптическую систему 8 с компонентами 9 и 10. Непосредственно за оптической системой 8 располагается исследуемый глаз. Оптическая система выполнена с возможностью изменения расстояния до пластины и снабжена шкалой измерения этого расстояния.

Блоки 1...4 объединены в блок 11 управления, элементы 5...8 объединены в блок 12 контроля. Блоки 11 и 12 соединены между собой коммуникационным кабелем 13, связывающим выход преобразователя 1 информации с блоком 5 включения.

Блок 4 питания подключен к элементам 1, 2, 3, 5. Вход блока 2 подключен к преобразователю 1. Преобразователь 1 и блок 3 формирования команд соединены между собой. Блок 5 включения подключен к каждому из световых излучателей матрицы источника 6 света.

Источник 6 света, пластина 7, оптическая система 8 и исследуемый глаз связаны между собой оптически.

Пластина 7 может быть заменена иной пластиной 14 из набора 15 пластин.

Компонент 9 оптической системы 8 может быть заменен иным компонентом 16 из набора 17 оптических компонентов.

В конструкции устройства, представленной на фиг. 2, блок 2 индикации содержит набор одиночных индикаторов 18, количество которых соответствует количеству излучателей в матрице источника 6 света. В варианте выполнения устройства количество индикаторов 18 в наборе совпадает с количеством излучателей в матрице источника 6 света и соответствует количеству градаций, по которым контролируется острота зрения.

Блок 3 формирования команд содержит набор из ряда кнопок 19. На панели блока 11 управления кнопки обозначены как "+", "-", и .

В блоке 12 контроля каждый из одиночных излучателей 20, образующих матрицу источника 6 света, соединен с собственным выходом блока 5 включения и оптически связан с соответствующей группой 21 знаков одинакового размера, сформированных на пластине 7. Для подсветки каждой из групп 21 (фиг. 2, разрез А-А) излучатели 20 могут иметь форму, соответствующую форме областей, в которой сформированы группы 21 знаков.

Корпус 22, в котором установлены блок 5 и источник 6, имеет специальное отверстие, в которое устанавливается пластина 7 с возможностью замены пластины. В набор 15 входят пластины, на каждой из которых сформированы знаки определенного типа. Это могут быть, например, буквы, кольца с разрывом (кольца Ландольта) или фигуры для контроля остроты зрения у детей.

С одной стороны корпуса 22 установлена оптическая система, выполненная, например, в виде одиночной неподвижной линзы 9. Задняя фокальная плоскость оптической системы совмещена с плоскостью групп знаков, сформированных на пластине 7. Это обеспечивает контроль остроты зрения вдаль, когда наблюдаемые знаки должны быть расположены от исследуемого глаза 23 на значительном удалении. Линейные размеры знаков в каждой из групп таковы, что их угловые размеры при наблюдении знаков через оптическую систему 8 равны требуемым угловым размерам, которые соответствуют значениям градаций остроты зрения.

Пластина 7 может включать две группы знаков одинакового размера, а матрица источника 6 света - два световых излучателя красного и зеленого цвета для одновременной подсветки этих групп знаков. Остальные световые излучатели могут быть источниками желтого или белого цвета. Цветовая окраска фона, на котором наблюдаются знаки, может быть обеспечена за счет использования соответствующих светофильтров, либо за счет цветовой окраски пластины 7, либо за счет соответствующего спектрального состава светового потока излучателей 20. В последнем случае в качестве излучателей возможно применение разноцветных светодиодов, причем для освещения группы знаков может использоваться один или несколько светодиодных излучателей.

Между пластиной 7 и компонентом 9 оптической системы расположены объекты, которые визуализируют пространственный объем, заключенный между изображением знаков через оптическую систему (зона дальнего видения для глаза) и ближайшей плоскостью аккомодации исследуемого глаза (зона ближнего видения). Визуализирующие объекты представляют собой первичные (самоизлучающие) или вторичные (освещенные внешним излучателем) источники светового излучения и могут быть выполнены, например, в виде светлых полос, нанесенных на темную часть внутренней поверхности корпуса 22, или каким либо иным образом.

В устройстве с перемещением и разворотом оптических компонентов (фиг. 3) корпус выполнен из трех частей. В первой части 24 расположены блок 5, излучатель 6 и пластина 7. Во второй части 25 расположен компонент 9 оптической системы. В третьей части 26 расположен компонент 10 оптической системы. Третья часть 26 выполнена в виде насадки. Вторая часть 25 снабжена штифтом 27, а в первой части 25 выполнен паз 28. Штифт 27 проходит через паз 28 и может служить меткой при отсчете по шкалам 29, нанесенным на внешнюю поверхность первой части 24 корпуса (фиг. 2, вид Б). Паз 28 может быть выполнен прямолинейным либо спиралевидным.

Первая часть 24 корпуса может перемещаться внутри второй части 25 корпуса для изменения расстояния между пластиной 7 и компонентами 9 и 10 оптической системы. При этом обеспечивается возможность формирования оптической системой изображения знаков пластины 7 на различном удалении от исследуемого глаза 23. Такой же результат мог бы быть получен, если бы перед исследуемым глазом для его оптической коррекции была расположена очковая линза с соответствующей оптической силой. Для измерения величины необходимой оптической коррекции исследуемого глаза шкала 29 отградуирована в диоптриях оптической силы.

Третья часть 26 корпуса с закрепленным в нем компонентом 10 оптической системы может быть установлена на второй части 25 корпуса с возможностью его замены на аналогичный, но содержащий компонент 16 из набора 17 с иными оптическими характеристиками. При установке дополнительного компонента 10 оптической системы отсчет может проводится по шкале с иной градуировкой. Например, верхней шкале (фиг. 2, вид Б) соответствует компонент 10 с отрицательной оптической силой. В результате набор из нескольких компонентов 10 может обеспечить расширенный диапазон измерения.

Результат, аналогичный тому, который достигается при перемещении оптической системы и установке ее дополнительных элементов, может быть получен в устройстве с оптической системой, имеющей изменяемое фокусное расстояние (ZOOM-система).

В качестве компонента 10 может быть использован асферический компонент без центральной симметрии, а третья часть 26 корпуса может быть установлена на второй части 25 с возможностью ее разворота вокруг оси оптической системы. На внешних поверхностях частей 25 и 26 могут быть нанесены шкалы для измерения углов их разворота. Третья часть 26 корпуса может иметь посадочное место для установки с возможностью разворота дополнительной третьей части корпуса со шкалой, содержащей третий оптический компонент.

В качестве асферического компонента может быть использована, например, сфероцилиндрическая линза, обеспечивающая при необходимом угле разворота компенсацию соответствующего астигматизма контролируемого глаза. При одновременном использовании нескольких асферических компонентов и их развороте относительно друг друга может быть проведено измерение астигматизма контролируемого глаза.

Для автоматизации процесса измерения в устройстве для нахождения расстояния между пластиной и оптической системой, а также углов разворота оптических компонентов могут быть применены блоки измерения. Блоки измерения могут использовать, например, модуляцию светового потока с его последующей регистрацией оптико-электронным приемником и преобразованием электронного сигнала или быть выполнены иным образом.

Устройство для контроля остроты зрения при бинокулярном зрении (фиг. 4) может содержать дополнительный блок 30 контроля, соединенный с основным блоком 12 так, что оси их оптических систем параллельны друг другу. Блоки 12 и 29 могут иметь возможность разворота вокруг оси 31 для изменения расстояния между оптическими осями блоков до величины, равной межзрачковому расстоянию между правым 23 и левым 32 глазами.

Устройство функционирует следующим образом.

После включения по сигналу, поступившему от блока 3 (фиг. 1) формирования команд, преобразователь 1 информации генерирует сигналы, поступающие на входы блока 2 индикации и блока 5 включения. Блок 12 контроля располагается непосредственно перед исследуемым глазом так, что центр оптической системы 8 находится напротив глаза.

Блок 5 обеспечивает включение в матрице источника 6 света первого излучателя, освещающего первую группу знаков максимального размера, расположенную на пластине 7. Световой поток излучателя после прохождения через пластину 7 преобразуется оптической системой 8 и воспринимается исследуемым глазом, обеспечивая наблюдение изображения освещенных знаков. По командам, подаваемым через блок 3, преобразователь 1 совместно с блоком 5 обеспечивает последовательное включение излучателей матрицы для поочередного освещения групп знаков, размеры которых последовательно уменьшаются. При невозможности распознать знаки, формируется команда прекращения контроля. По этой команде в блоке памяти преобразователя 1 запоминается номер группы, знаки которой еще были распознаваемы.

Одновременно с наблюдением знаков периферийным зрением могут наблюдаться объекты, которые визуализируют пространственный объем, заключенный между зонами дальнего и ближнего видения. Наблюдение этих объектов через оптическую систему устройства обеспечивает восприятие пространственной перспективы и создает условия для снятия непроизвольной аккомодации исследуемого глаза и повышение за счет этого точности контроля остроты зрения вдаль. Изображение визуализирующих объектов оптической системой формируется за счет собственного или внешнего светового излучения, например, со стороны источником 6 света, других вспомогательных световых излучателей либо внешними источниками света, излучение которых проходит снаружи через оптическую систему 8.

В ходе контроля блок 2 формирует сигналы для индикации процесса последовательного включения излучателей, а по завершении операции контроля индицирует результаты проведенного контроля. Блок 2 может также индицировать результаты предыдущих сеансов контроля, сохраненные в памяти преобразователя 1. Для выбора и отображения предыдущих результатов контроля могут быть использованы кнопки и блока 3 (фиг. 2).

В устройстве блок 2 (фиг. 2) может обеспечивать индикацию за счет включения соответствующего индикатора 18 в группе индикаторов, расположенных на лицевой панели блока 11. Блок 2 (фиг. 4) может также обеспечивать индикацию за счет управления информационным экраном.

Для проведения контроля остроты зрения по красно-зеленому тесту по сигналу от блока 3 (фиг. 1 и 2) может быть произведено одновременное включение двух дополнительных световых излучателя красного и зеленого цвета. При этом обеспечивается наблюдение двух групп знаков одинакового размера, но на различно окрашенном фоне: красном и зеленом.

Перед проведением контроля может быть произведена замена пластины 7 (фиг. 3) в соответствии с возрастом пациента и методикой контроля. Может быть также произведена установка или замена компонента 9 оптической системы иным компонентом 16 из набора 17 оптических компонентов в соответствии с индивидуальными особенностями исследуемого глаза.

В бинокулярном устройстве оптические системы блоков 12 и 30 (фиг. 4) контроля располагаются напротив правого 23 и левого 32 глаз. При этом может производиться поочередный контроль остроты зрения глаз за счет расположения пластины в соответствующем блоке контроля. Возможен также контроль бинокулярного зрения при расположении пластин в обоих блоках контроля и одновременном наблюдении изображения обоими глазами.

Для формирования команд с помощью блока 3 (фиг. 2) могут быть использованы кнопки управления 19. При распознавании всех знаков через блок 3 формирования команд подается команда "+", для чего нажимается кнопка "+". При распознавании части знаков в группе - команда "±", для чего одновременно нажимаются кнопки "+" и "-". При невозможности распознать все знаки в группе - команда "-", для чего нажимается кнопка "-". При индикации результатов контроля могут отображаться два значения остроты зрения, которые соответствуют последним командам "+" и "±".

Алгоритм процесса контроля, формируемый преобразователем 1 (фиг. 1) информации, может предусматривать повторное предъявление для распознавания некоторых групп знаков. Так может быть предусмотрен автоматический контроль за правильностью распознавания знаков. Например, при использовании знаков в виде колец с разрывом последовательно нажимается одна из кнопок блока 4 (фиг. 4) в соответствии с ориентацией разрыва на кольце.

Использование предложенного устройства позволяет значительно упростить конструкцию и расширить области применения.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля остроты зрения, включающее источник света, пластину с размещенными на ней группами знаков одинакового размера, преобразователь информации с блоком памяти, блок индикации и блок формирования команд, каждый из которых подключен к преобразователю информации для поочередной подсветки групп знаков, отличающееся тем, что содержит оптическую систему, которая расположена в непосредственной близости от исследуемого глаза и выполнена с возможностью изменения расстояния между ней и пластиной, а источник света выполнен в виде матрицы световых излучателей, каждый из которых подключен через блок включения к выходу преобразователя информации, при этом оптическая система снабжена шкалой измерения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что два световых излучателя матрицы выполнены красного и зеленого цвета для одновременной подсветки двух групп знаков, а остальные световые излучатели выполнены в виде излучателей желтого или белого цвета.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что пластина выполнена сменной.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что в него введены объекты для визуализации пространственного объема, расположенные между пластиной и оптической системой.

5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что оптическая система выполнена с возможностью замены ее отдельных компонентов.

6. Устройство по пп.1 - 5, отличающееся тем, что оптическая система содержит асферические компоненты без центральной симметрии, установленные с возможностью их взаимного разворота, и устройство снабжено шкалами измерения этого разворота.

7. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что в него введен блок измерения расстояния между пластиной и оптической системой, подключенный к первому дополнительному входу преобразователя информации.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в него введен блок измерения углов разворота асферических компонентов оптической системы, подключенный ко второму дополнительному входу преобразователя информации.

9. Устройство по пп.1 - 8, отличающееся тем, что содержит дополнительные источник света, пластину, оптическую систему и блок включения, причем оптические оси систем параллельны, а дополнительный источник света подключен через дополнительный блок включения к третьему дополнительному выходу преобразователя информации.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оптические системы выполнены с возможностью изменения расстояния между их оптическими осями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4