Изобретение относится к офтальмологии, точнее к рефрактометрам, используемым для определения оптической силы глаза (близорукость, дальнозоркость или нормальное зрение), причем одного глаза, поскольку часто эти параметры отличаются для правого и левого глаза у одного и того же человека, а также наблюдаются даже сезонные изменения зрения, не говоря уже о старческой дальнозоркости и т.п. The invention relates to ophthalmology, more specifically to refractometers used to determine the optical power of the eye (myopia, hyperopia or normal vision), moreover, one eye, because often these parameters differ for the right and left eyes in the same person, and even seasonal vision changes, not to mention senile hyperopia, etc.
В настоящее время известно огромное число различных устройств и конструкций рефрактометров и способов определения рефракции (оптической силы глаза). Они простираются от очень простых - "Способ Грушникова Диагностики Зрения" Грушников И.А., патент России N 2071716 (от 04.04.1995) [1], или близкий по существу метод тренировки глаз в патенте США T.N.Cornsweet N 3843240 (от 22.10.1974) [2], до очень сложных, лазерных устройств - Патент США D.R. Williams, J.Liang N 5777719 (от 07.07.1998) [3], ультразвуковых и других. Currently, a huge number of different devices and designs of refractometers and methods for determining refraction (optical power of the eye) are known. They range from very simple ones - “The Grushnikov Method for Vision Diagnosis” IA Grushnikov, Russian patent N 2071716 (from 04.04.1995) [1], or a substantially similar eye training method in US patent TNCornsweet N 3843240 (from 22.10. 1974) [2], to very complex, laser devices - US Patent DR Williams, J. Liang N 5777719 (from 07.07.1998) [3], ultrasonic and others.
Каждое из этих устройств имеет как определенные достоинства, так и недостатки. Так, хотя способ Грушникова [1] чрезвычайно прост и состоит в измерении расстояния от невооруженного глаза до объекта, когда глаз еще в состоянии его видеть и расчета на этой основе параметров глаза, точность этого метода оставляет желать лучшего. Лазерные [3] и другие сложные оптические системы, хотя и позволяют объективно (без помощи пациента) определять параметры глаза с высокой (лучше 0.5 диоптрии) точностью, чрезвычайно дороги и требуют обслуживания квалифицированным персоналом. Each of these devices has both certain advantages and disadvantages. So, although the Grushnikov method [1] is extremely simple and consists in measuring the distance from the naked eye to the object when the eye is still able to see it and calculating eye parameters on this basis, the accuracy of this method leaves much to be desired. Laser [3] and other complex optical systems, although they can objectively (without the help of a patient) determine eye parameters with high (better than 0.5 diopters) accuracy, are extremely expensive and require maintenance by qualified personnel.
Наиболее близким по технической сущности аналогом к заявляемому устройству (прототипом) является "Рефрактометр" авторов С.Я. Магарилл, В.А. Трифонов, О. А. Джалиашвили, авторское свидетельство N 906508 (от 23.02.1982) [4] , где определение оптической силы глаза, а также определение глубины (другой термин - объема) аккомодации, производится самим пациентом в численном виде по шкале градуированной в диоптриях и связанной со специальным подвижным элементом, включенным в оптическую систему. Этот элемент вместе с окуляром, приведенным на рисунке патента, по существу составляют компенсационную линзу переменной силы, а шкала указывает на соответствующее значение. По существу пациент "примеряет" очки разной силы и определяет какие лучше. Важно, что определение параметров глаза пациент производит самостоятельно. Известно из практики, что как правило пациент "предпочитает" более сильные очки, поскольку в них ему более комфортно и в силу этого такой метод содержит систематическую ошибку. Несомненным достоинством устройства является его сравнительная простота, а также возможность проверки на его основе и астигматизма, однако определение таких специфических параметров, как астигматизм - все же лучше доверить специалистам. The closest in technical essence analogue to the claimed device (prototype) is the "Refractometer" by S.Ya. Magarill, V.A. Trifonov, O. A. Dzhaliashvili, certificate of authorship N 906508 (dated 02.23.1982) [4], where the determination of the optical power of the eye, as well as the determination of the depth (another term - volume) of accommodation, is performed by the patient in numerical form on a graduated scale in diopters and associated with a special movable element included in the optical system. This element, together with the eyepiece shown in the figure of the patent, essentially constitute a compensation lens of variable strength, and the scale indicates the corresponding value. In essence, the patient "tries on" glasses of different strengths and determines which ones are better. It is important that the patient independently determines the parameters of the eye. It is known from practice that, as a rule, the patient “prefers” stronger glasses, because they are more comfortable in them and, therefore, this method contains a systematic error. The undoubted advantage of the device is its comparative simplicity, as well as the ability to check astigmatism based on it, however, it is better to entrust specialists with determining such specific parameters as astigmatism.
Данное изобретение направлено на решение все той же задачи - создание простого и компактного рефрактометра для проверки зрения человека, численного определения величины диоптрий корригирующей линзы очков при отклонении зрения от нормы. Кроме того, данное устройство позволяет определять глубину (объем) аккомодации, а также позволяет тренировать глаз (при наличии соответствующих методик), заранее устанавливая близкие диоптрии, которые находятся на границе возможностей глаза. This invention is aimed at solving the same problem - the creation of a simple and compact refractometer for checking a person’s vision, numerically determining the magnitude of the diopters of the corrective lens of glasses when the vision deviates from the norm. In addition, this device allows you to determine the depth (volume) of accommodation, and also allows you to train the eye (with appropriate techniques), pre-setting close diopters, which are located on the border of the eye.
Сущность изобретения проста и основана на том факте, что существует некоторая особая точка, когда хрусталик глаза полностью расслаблен. Нормальный глаз в этом случае фокусирует параллельный пучок лучей точно на сетчатку глаза, близорукий глаз фокусирует на сетчатку расходящийся, а дальнозоркий - сходящийся пучок лучей. Причем параметры, как расходящегося, так и сходящегося пучка лучей и определяют отклонение зрения от нормы и диоптрии корригирующих очковых линз. The essence of the invention is simple and based on the fact that there is some special point when the lens of the eye is completely relaxed. In this case, the normal eye focuses the parallel beam of rays precisely on the retina of the eye, the nearsighted eye focuses on the retina diverging, and the far-sighted beam converges. Moreover, the parameters of both a diverging and a converging beam of rays determine the deviation of vision from the norm and diopter of corrective spectacle lenses.
Поняв это, очень легко понять и устройство предлагаемого рефрактометра (см. чертеж). На оптической оси расположены коллиматорный объектив 2 (или собирающая линза) и тест объект 1, которые могут перемещаться друг относительно друга вдоль оптической оси. Конечно, объектив дает лучшее качество изображения, однако во многих случаях можно обойтись простой линзой, что несомненно дешевле. В зависимости от расстояния между ними, лучи, исходящие из одной точки тест объекта и прошедшие коллиматор, образуют параллельный, сходящийся (соответствует дальнозоркости) или расходящийся (соответствует близорукости) пучок. Чтобы измерять расстояние между тест объектом и объективом (линзой) к перемещаемому элементу (безразлично что это тест объект или объектив) прикреплена шкала 3, отсчет по которой производится (4) относительно неподвижной части устройства. Используя формулы обычной геометрической оптики:
F•F'=X•X', (1)
где F и F' - фокусное расстояние объектива (линзы), а X и X' - расстояния от фокальных плоскостей до тест объекта и его изображения соответственно, не составляет труда пересчитать расстояние в соответствующие диоптрии и градуировать шкалу сразу в диоптриях.Having understood this, it is very easy to understand the device of the proposed refractometer (see drawing). On the optical axis there are a collimator lens 2 (or a collecting lens) and a test object 1, which can move relative to each other along the optical axis. Of course, the lens gives the best image quality, but in many cases you can do with a simple lens, which is certainly cheaper. Depending on the distance between them, the rays emanating from one point of the test object and passing the collimator form a parallel, converging (corresponds to farsightedness) or diverging (corresponds to myopia) beam. To measure the distance between the test object and the lens (lens) to the element to be moved (it doesn’t matter whether it is a test object or lens), a scale 3 is attached, the reading of which is made (4) relative to the fixed part of the device. Using the formulas of ordinary geometric optics:
F • F '= X • X', (1)
where F and F 'are the focal length of the lens (lens), and X and X' are the distances from the focal planes to the test object and its image, respectively, it is not difficult to recalculate the distance in the corresponding diopters and graduate the scale immediately in diopters.
Таким образом, приближая тест объект из наиболее удаленного положения (максимально возможное конструктивно расстояние между тест объектом и объективом), в какой-то момент мы увидим отчетливое изображение тест объекта. Этому расстоянию соответствует полностью расслабленное состояние хрусталика глаза и некоторая величина диоптрий корригирующей очковой линзы. Положению тест объекта точно в фокальной плоскости объектива (линзы) - соответствует "ноль" и нормальное зрение. Продолжая уменьшать расстояние между тест объектом и объективом (собирающей линзой), наступит момент, когда мы снова перестанем видеть тест объект (конечно при условии, что устройство позволяет измерять корригирующие диоптрии больше по крайней мере +5). Разность второго значения диоптрий и первого значения, когда мы впервые отчетливо увидели тест объект, даст глубину (объем) аккомодации глаза. Устанавливая значения шкалы на одной из границ, а затем слегка увеличивая (или уменьшая) расстояние вне этих пределов и пытаясь при этом рассмотреть тест объект - мы будем тренировать мышцы хрусталика на расслабление (соответственно на сокращение). Отметим, что эта функция рефрактометра присутствует конструктивно, однако ее использование без соответствующих медицинских методик недопустимо и может дать обратный эффект при длительном неправильном применении. Thus, approaching the test object from the most distant position (the maximum possible structural distance between the test object and the lens), at some point we will see a clear image of the test object. This distance corresponds to a completely relaxed state of the lens of the eye and a certain amount of diopters of the corrective spectacle lens. The position of the test object exactly in the focal plane of the lens (lens) - corresponds to "zero" and normal vision. Continuing to reduce the distance between the test object and the lens (collecting lens), the moment will come when we again stop seeing the test object (of course, provided that the device allows you to measure corrective diopters more than at least +5). The difference between the second diopter value and the first value, when we first clearly saw the test object, will give the depth (volume) of the eye accommodation. By setting the scale value on one of the boundaries, and then slightly increasing (or decreasing) the distance outside these limits and trying to examine the test object at the same time, we will train the lens muscles to relax (accordingly, to reduce). Note that this function of the refractometer is present constructively, however, its use without appropriate medical procedures is unacceptable and can give the opposite effect with prolonged improper use.
Отметим также, что не составляет труда дополнить устройство второй шкалой, градуированной в миллиметрах в диапазоне от 55 до 75 мм, а на подвижной и неподвижной части разместить два небольших (около миллиметра в диаметре каждое) отверстия, расстояние между которыми точно соответствует второй шкале. Тогда рассматривая удаленный предмет через эти два отверстия правым и левым глазом одновременно и добиваясь четкого изображения, мы сможем дополнительно определить расстояние между зрачками глаз. То есть мы сможем провести полную диагностику, необходимую при изготовлении очков. Хотя данный пункт сложен для патентования и не включен в формулу изобретения, он весьма полезен на практике, так как требует минимальных конструктивных дополнений для реализации весьма полезных дополнительных свойств, на базе того же устройства. We also note that it is not difficult to supplement the device with a second scale, graduated in millimeters in the range from 55 to 75 mm, and to place two small (about one millimeter in diameter each) holes on the moving and stationary part, the distance between which exactly corresponds to the second scale. Then, examining a distant object through these two holes with the right and left eye at the same time and achieving a clear image, we can further determine the distance between the pupils of the eyes. That is, we will be able to carry out the full diagnostics necessary in the manufacture of glasses. Although this item is complicated for patenting and is not included in the claims, it is very useful in practice, since it requires minimal structural additions to implement very useful additional properties, based on the same device.
Вообще отметим, что несомненным достоинством данного устройства является его простота как в изготовлении, так и в эксплуатации. Это позволяет любому человеку, имеющему такой рефрактометр, самостоятельно не прибегая к услугам врача, контролировать (тестировать) свое зрение. In general, we note that the undoubted advantage of this device is its simplicity both in manufacturing and in operation. This allows any person who has such a refractometer, without resorting to the services of a doctor, to control (test) their vision.
Дополнительно повысить точность рефрактометра, что особенно важно при его самостоятельном использовании, можно используя более сложный тест объект. In addition, to increase the accuracy of the refractometer, which is especially important when using it independently, you can use a more complex test object.
Как отмечалось выше, приблизив тест объект ближе некоторого критического расстояния, определяемого свойствами конкретного глаза - мы продолжаем его отчетливо видеть во всем диапазоне расстояний, определяемом глубиной аккомодации глаза. Понятно, что определив более точно первую границу, мы повысим точность всех измерений (как отмечалось ранее в недостатке аналога, человек стремится фиксировать отсчет в зоне комфорта, слегка отойдя от границ). Повысить точность очень легко, сделав тест объект составным из двух тест объектов, отстоящих друг от друга на строго фиксированном небольшом (около миллиметра) расстоянии. Точная величина расстояния рассчитывается исходя из формулы (1) и требуемой точности измерений с учетом показателя преломления среды между двумя тест объектами. Конструктивно это может быть рисунок, выполненный на каждой из сторон подложки, два тест объекта, разделенных небольшим воздушным промежутком, и т.п. Тогда, когда мы уменьшаем расстояние между тест объектом и объективом, обязательно наступит момент, когда мы отчетливо видим ближний тест и неясно дальний. Одновременное выполнение двух этих условий позволяет более точно определить границы (вторая граница - аналогичное условие, только мы видим дальний и не видим ближний тест), а следовательно повышает точность всех измерений - диоптрии и глубина аккомодации. As noted above, bringing the test object closer to a certain critical distance determined by the properties of a particular eye, we continue to see it clearly in the entire range of distances determined by the depth of eye accommodation. It is clear that by defining the first boundary more precisely, we will increase the accuracy of all measurements (as noted earlier in the lack of an analog, a person seeks to fix the reading in the comfort zone, slightly moving away from the borders). It is very easy to increase accuracy by making the test object an integral part of two test objects that are separated from each other at a strictly fixed small (about a millimeter) distance. The exact value of the distance is calculated on the basis of formula (1) and the required measurement accuracy, taking into account the refractive index of the medium between two test objects. Structurally, this can be a drawing made on each side of the substrate, two test objects separated by a small air gap, etc. Then, when we reduce the distance between the test object and the lens, there will definitely come a moment when we clearly see the near test and the unclear distant one. The simultaneous fulfillment of these two conditions allows us to more accurately determine the boundaries (the second boundary is a similar condition, only we see the long-range and do not see the close test), and therefore increases the accuracy of all measurements - diopters and depth of accommodation.
В заключении отмечу, что конструкция рефрактометра максимально проста и поэтому само устройство чрезвычайно компактно (чуть больше авторучки), его эксплуатация не требует специальных знаний и доступна любому школьнику, поэтому со временем рефрактометр может получить такое же широкое распространение, как термометр. In conclusion, I note that the design of the refractometer is as simple as possible and therefore the device itself is extremely compact (a little more than a fountain pen), its operation does not require special knowledge and is available to any student, therefore, over time, the refractometer can become as widespread as a thermometer.