RU2846234C1 - Digital glasses for recovery of binocular vision - Google Patents
Digital glasses for recovery of binocular visionInfo
- Publication number
- RU2846234C1 RU2846234C1 RU2024135516A RU2024135516A RU2846234C1 RU 2846234 C1 RU2846234 C1 RU 2846234C1 RU 2024135516 A RU2024135516 A RU 2024135516A RU 2024135516 A RU2024135516 A RU 2024135516A RU 2846234 C1 RU2846234 C1 RU 2846234C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- eye
- optical
- displays
- strabismus
- lenses
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии для лечения и реабилитации бинокулярного зрения, отсутствующего вследствие косоглазия, амблиопии, дальтонизма и по другим причинам.The invention relates to medicine, namely to ophthalmology for the treatment and rehabilitation of binocular vision, absent due to strabismus, amblyopia, color blindness and other reasons.
Известен «Способ лечения амблиопии у детей» (патент РФ 2764834, 21.01.2022, заявка 2021106712, приоритет от 16.03.2021). Устройство, в котором реализован данный способ лечения амблиопии, представляет собой шлем виртуальной реальности, в котором с помощью аппаратной стимуляции сетчатки светом от дисплеев в шлеме виртуальной реальности путем воздействия на яркостной, пространственно-частотный и контрастный каналы обработки зрительной информации в изображении динамичных тест объектов. Проверка остроты зрения с применением технологии виртуальной реальности перед сеансами позволяет отследить динамику повышения остроты зрения, внося корректировки в настройке аппаратного комплекса.The "Method for Treating Amblyopia in Children" is known (RU Patent 2764834, 21.01.2022, Application 2021106712, Priority from 16.03.2021). The device in which this method of treating amblyopia is implemented is a virtual reality helmet, in which, using hardware stimulation of the retina with light from displays in the virtual reality helmet by affecting the brightness, spatial-frequency and contrast channels of processing visual information in the image of dynamic test objects. Checking visual acuity using virtual reality technology before sessions allows you to track the dynamics of improving visual acuity, making adjustments to the settings of the hardware complex.
Недостатком данного изобретения является высокая продолжительность и сложность проведения лечебных процедур, вследствие того, что стимуляция проводится монокулярно, только одного больного глаза без взаимодействия со вторым, здоровым глазом. Эффективность заявленной терапии снижается вследствие того, что в представленном изобретении применяются технологии виртуальной реальности без учета естественного бинокулярного восприятия. А также не предусмотрена оценка степени и эффективности процедуры восстановления функции амблиопического глаза к бинокулярному зрению совместно со здоровым глазом.The disadvantage of this invention is the high duration and complexity of the treatment procedures, due to the fact that stimulation is carried out monocularly, only one diseased eye without interaction with the second, healthy eye. The effectiveness of the claimed therapy is reduced due to the fact that the presented invention uses virtual reality technologies without taking into account natural binocular perception. And also does not provide for an assessment of the degree and effectiveness of the procedure for restoring the function of the amblyopic eye to binocular vision together with the healthy eye.
Известно техническое решение «Способ подбора призматических очков детям превербального возраста с содружественным косоглазием» (патент RU 2746651, опубл. 19.04.2021, заявка 2020124326, приоритет от 22.07.2020). Способ реализуется с помощью устройства, представляющего собой набор корректирующих призм, соответствующих величине косоглазия, которые устанавливаются в нужное положение на очковую линзу с последующей оценкой правильности подбора призм и эффективности призматической коррекции. Подбор призм осуществляют после полной очковой коррекции аметропии. В качестве призм используют эластичные призмы Френеля нужной силы, определенной с помощью призматической линейки по отсутствию установочных движений при кавер-анкавер тесте. Призму, соответствующую по силе величине косоглазия, апплицируют на одну или обе очковые линзы основанием, обращенным в сторону, противоположную направлению косоглазия. При амблиопии призму апплицируют на очковую линзу лучше видящего глаза. При этом остроту зрения, рефракцию до и после проведения циклоплегии, правильность подбора призм Френеля оценивают на рефрактометре Plusoptix. Об эффективности призматической коррекции судят по появлению у ребенка бинокулярного и стереозрения с помощью Stereo Fly теста.The technical solution "Method for selecting prismatic glasses for preverbal children with concomitant strabismus" is known (patent RU 2746651, published on 19.04.2021, application 2020124326, priority dated 22.07.2020). The method is implemented using a device that is a set of corrective prisms corresponding to the magnitude of strabismus, which are installed in the desired position on the spectacle lens, followed by an assessment of the correctness of the prism selection and the effectiveness of the prismatic correction. Prisms are selected after complete spectacle correction of ametropia. Elastic Fresnel prisms of the required power, determined using a prismatic ruler based on the absence of adjustment movements during the cover-anchor test, are used as prisms. A prism corresponding in power to the magnitude of strabismus is applied to one or both spectacle lenses with the base facing the side opposite to the direction of strabismus. In case of amblyopia, the prism is applied to the spectacle lens of the better seeing eye. In this case, visual acuity, refraction before and after cycloplegia, and the correct selection of Fresnel prisms are assessed using a Plusoptix refractometer. The effectiveness of prismatic correction is judged by the appearance of binocular and stereo vision in the child using the Stereo Fly test.
Недостатком способа является значительная длительность подбора призматических очков, так как подбор призм и оценка степени восстановления функции бинокулярного зрения осуществляется раздельно, а также отсутствует аппаратная стимуляция процесса восстановления бинокулярного зрения, при которой одновременно проводится подбор призм и оценка функции бинокулярного зрения.The disadvantage of this method is the significant duration of the selection of prismatic glasses, since the selection of prisms and the assessment of the degree of restoration of the binocular vision function are carried out separately, and there is no hardware stimulation of the process of restoration of binocular vision, in which the selection of prisms and the assessment of the binocular vision function are carried out simultaneously.
Известен «Способ диагностики косоглазия методом видеоокулографии» (патент RU 2767704, опубл. 18.03.2022, заявка 2021114097 приоритет от 19.05.2021). По данному способу пациенту предъявляют тест-объект, определяют положение фиксации взоров глаз пациента на тест-объекте в каждом его положении. Вычисляют параметры, характеризующие состояние глазодвигательных мышц. Диагностику проводят с помощью видеоокулографа. При этом на пациента надевают конструкцию, состоящую из очковой оправы, к которой присоединены две инфракрасные камеры и лазерный указатель, проецирующий на экран тест-объект. Конструкция соединена с персональным компьютером с предустановленной программой для обработки результатов. За точку отсчета для измерения угла косоглазия принимают центр зрачка фиксирующего глаза, значение девиации автоматически вычисляют при движении глаз в зависимости от смещения зрачка от первоначальной позиции. Способ позволяет точно измерить угол косоглазия в различных направлениях взора в естественных условиях в динамическом режиме, определить вид косоглазия.The "Method for diagnosing strabismus using videooculography" is known (patent RU 2767704, published on 18.03.2022, application 2021114097 priority dated 19.05.2021). According to this method, a test object is presented to the patient, the position of fixation of the patient's gaze on the test object is determined in each of its positions. Parameters characterizing the state of the oculomotor muscles are calculated. Diagnostics are carried out using a videooculograph. In this case, the patient is put on a structure consisting of a spectacle frame, to which two infrared cameras and a laser pointer are attached, projecting a test object onto the screen. The structure is connected to a personal computer with a pre-installed program for processing the results. The center of the pupil of the fixing eye is taken as the reference point for measuring the angle of strabismus, the deviation value is automatically calculated when the eyes move, depending on the displacement of the pupil from the original position. The method allows to accurately measure the angle of strabismus in different directions of gaze in natural conditions in dynamic mode, and to determine the type of strabismus.
Недостатком способа является то, что измеряются анатомические характеристики страбизма каждого глаза в отдельности без учета физиологических функций глаз человека, в частности, способности глаз пациента к бинокулярному восприятию окружающей среды и определение, в связи с этим, характеристик компенсаторов косоглазия, обеспечивающих возможность восстановления бинокулярного зрения для глаз, имеющих подобную патологию.The disadvantage of the method is that the anatomical characteristics of strabismus of each eye are measured separately without taking into account the physiological functions of the human eyes, in particular, the ability of the patient's eyes to binocularly perceive the environment and the determination, in connection with this, of the characteristics of strabismus compensators that ensure the possibility of restoring binocular vision for eyes with such a pathology.
Наиболее близким по технической сущности является устройство «Цифровые очки для восстановления и эмуляции бинокулярного зрения» (Патент RU 2792536 С1, опубл. 22.03.2023, заявка 2022118989, приоритет от 12.07.2022). Устройство содержит корпус, выполненный с возможностью закрепления на голове человека, видеокамеры с устройствами разворота и фокусировки, отображающие оцифрованное изображение дисплеи, обрабатывающий цифровые данные компьютер, подключенный средствами связи к видеокамерам и дисплеям. В корпусе цифровых очков на уровне глаз человека дополнительно расположены корректирующие линзы с оптическими характеристиками, соответствующими степени и виду аметропии глаза человека. Перед корректирующими линзами на оптической оси каждого глаза дополнительно расположены ахроматические блоки призм с возможностью изменения хода оптических лучей в диапазоне от 0 до 30 градусов относительно оптической оси глаза. При этом блоки призм состоят из набора оптических призм, каждая из которых имеет независимую ось вращения. Блоки призм оборудованы устройствами разворота призм. Кроме того, на ориентированных к корректирующим линзам наружных поверхностях оптических призм в составе блоков призм нанесено светоделительное отражающее покрытие, причем между блоками призм и дисплеями размещены оптические системы, включающие объективы, коллективные линзы и фокусирующие окуляры, которые относительно блоков призм установлены под углом так, чтобы отразить от отражающих поверхностей призм направление оптической оси оптической системы и совместить ее с оптическими осями корректирующих линз. Причем оптические системы позволяют сфокусировать падающее на сетчатку глаз человека изображение дисплея в соответствии с расстоянием от глаз до объекта наблюдения. Для регистрации изображения объекта наблюдения на корпусе цифровых очков над корректирующими линзами размещены видеокамеры, соединенные с устройствами их разворота и фокусировки. На корпусе цифровых очков закреплен лазерный указатель для обозначения центра поля зрения на объекте наблюдения. Техническим результатом предлагаемого изобретения является восстановление бинокулярного зрения за счет компенсации косоглазия и увеличение глубины изображения наблюдаемых объектов повышением контрастности изображения и увеличением разрешающей способности глаз наблюдателя.The closest in technical essence is the device "Digital glasses for restoring and emulating binocular vision" (Patent RU 2792536 C1, published on 22.03.2023, application 2022118989, priority dated 12.07.2022). The device comprises a housing designed to be attached to a person's head, video cameras with rotation and focusing devices, displays displaying a digitized image, a computer processing digital data, connected by means of communication to the video cameras and displays. In the housing of the digital glasses at the level of the person's eyes, corrective lenses with optical characteristics corresponding to the degree and type of ametropia of the human eye are additionally located. In front of the corrective lenses on the optical axis of each eye, achromatic prism blocks are additionally located with the ability to change the course of optical rays in the range from 0 to 30 degrees relative to the optical axis of the eye. In this case, the prism units consist of a set of optical prisms, each of which has an independent rotation axis. The prism units are equipped with prism rotation devices. In addition, a beam-splitting reflective coating is applied to the outer surfaces of the optical prisms in the prism units oriented toward the correcting lenses, and optical systems are placed between the prism units and the displays, including objectives, collective lenses and focusing eyepieces, which are installed at an angle relative to the prism units so as to reflect the direction of the optical axis of the optical system from the reflecting surfaces of the prisms and align it with the optical axes of the correcting lenses. In this case, the optical systems make it possible to focus the display image falling on the retina of the human eye in accordance with the distance from the eyes to the observation object. To record the image of the observation object, video cameras are placed on the body of the digital glasses above the correcting lenses, connected to the devices for their rotation and focusing. A laser pointer is fixed to the body of the digital glasses to indicate the center of the field of view on the observation object. The technical result of the proposed invention is the restoration of binocular vision by compensating for strabismus and increasing the depth of the image of observed objects by increasing the contrast of the image and increasing the resolution of the observer's eyes.
Недостатком данного изобретения является сложность применения устройства для пациентов, имеющих малое межзрачковое расстояние, в том числе для детей. Кроме того, устройство ограничено применением только для сходящейся и расходящейся формы косоглазия. Перед началом проведения восстановительных процедур необходимо предварительно определить вид и величину косоглазия у пациента, что на данном устройстве выполнить эту процедуру с достаточной степенью точности затруднительно.The disadvantage of this invention is the difficulty of using the device for patients with a small interpupillary distance, including children. In addition, the device is limited to use only for convergent and divergent forms of strabismus. Before starting the restorative procedures, it is necessary to first determine the type and magnitude of strabismus in the patient, which is difficult to perform with sufficient accuracy on this device.
Целью заявляемого изобретения является создание цифровых очков для восстановления бинокулярного зрения, отсутствующего из-за разных форм косоглазия, в том числе косоглазия смешанных форм, амблиопии, дальтонизма; измерения величины косоглазия и определение характеристик компенсаторов косоглазия, обеспечивающих возможность восстановления бинокулярного зрения. The purpose of the claimed invention is to create digital glasses for restoring binocular vision, absent due to various forms of strabismus, including mixed forms of strabismus, amblyopia, color blindness; measuring the magnitude of strabismus and determining the characteristics of strabismus compensators, ensuring the possibility of restoring binocular vision.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является совмещение реального изображения с его цифровым аналогом, что усиливает контраст изображения, увеличивает объем, глубину изображения наблюдаемых объектов, а также повышает разрешающую способность глаз наблюдателя, что способствует эффективности и сокращению времени процесса восстановления бинокулярного зрения. The technical result of the proposed invention is the combination of a real image with its digital analogue, which enhances the image contrast, increases the volume and depth of the image of the observed objects, and also increases the resolution of the observer's eyes, which contributes to the efficiency and reduction of the time of the process of restoring binocular vision.
Технический результат и цель достигается тем, что в предлагаемых цифровых очках для восстановления бинокулярного зрения, содержащих корпус, выполненный с возможностью закрепления на голове человека, на корпусе установлены видеокамера для каждого глаза с устройствами разворота и фокусировки, лазерный указатель; внутри корпуса установлены корректирующие линзы с оптическими характеристиками, соответствующими степени и виду аметропии глаза пациента; перед корректирующими линзами на оптической оси каждого глаза расположены ахроматические блоки призм, состоящие из набора оптических призм, с возможностью изменения хода оптических лучей относительно оптической оси глаз; внутри корпуса установлены также дисплеи с оптическими системами для каждого глаза, которые включают такие элементы как объективы, коллективные линзы и окуляры; к видеокамерам и дисплеям подключен средствами связи обрабатывающий цифровые данные компьютер, в корпусе цифровых очков между корректирующими линзами и ахроматическими блоками призм дополнительно установлены светоделительные зеркала для разделения световых пучков от корректирующих линз на светоделительных отражающих поверхностях светоделительных зеркал в направлении дисплея и в направлении ахроматических блоков призм; элементы оптических систем дисплеев оборудованы горизонтальными и вертикальными линейными подвижками, при этом подвижки имеют отсчетные устройства для измерения величины линейного перемещения; кроме того, светоделительные зеркала закреплены с возможностью совместного перемещения с элементами оптической системы дисплеев и оборудованы угловыми подвижками в вертикальной и горизонтальной плоскостях, причем подвижки имеют отсчетные устройства для измерения величины углового перемещения. The technical result and the objective are achieved in that in the proposed digital glasses for restoring binocular vision, comprising a housing made with the possibility of being secured on a person's head, a video camera for each eye with devices for turning and focusing, a laser pointer are installed on the housing; corrective lenses with optical characteristics corresponding to the degree and type of ametropia of the patient's eye are installed inside the housing; achromatic prism blocks are located in front of the corrective lenses on the optical axis of each eye, consisting of a set of optical prisms, with the possibility of changing the path of optical rays relative to the optical axis of the eyes; displays with optical systems for each eye, which include such elements as objectives, collective lenses and eyepieces, are also installed inside the housing; a computer processing digital data is connected to the video cameras and displays via communication means; beam-splitting mirrors are additionally installed in the body of the digital glasses between the correcting lenses and the achromatic prism blocks for separating light beams from the correcting lenses on the beam-splitting reflective surfaces of the beam-splitting mirrors in the direction of the display and in the direction of the achromatic prism blocks; the elements of the optical systems of the displays are equipped with horizontal and vertical linear shifters, wherein the shifters have counting devices for measuring the magnitude of the linear movement; in addition, the beam-splitting mirrors are secured with the possibility of joint movement with the elements of the optical system of the displays and are equipped with angular shifters in the vertical and horizontal planes, wherein the shifters have counting devices for measuring the magnitude of the angular movement.
Сущность изобретения поясняется чертежами: The essence of the invention is explained by the drawings:
фиг. 1 – оптическая схема цифровых очков для восстановления бинокулярного зрения; Fig. 1 – optical diagram of digital glasses for restoring binocular vision;
фиг. 2 – вид спереди на цифровые очки для восстановления бинокулярного зрения; Fig. 2 – front view of digital glasses for restoring binocular vision;
фиг. 3 – сечение Б-Б цифровых очков для восстановления бинокулярного зрения на фиг. 2; Fig. 3 – section B-B of digital glasses for restoring binocular vision in Fig. 2;
фиг. 4 – сечение В-В цифровых очков для восстановления бинокулярного зрения на фиг. 3; Fig. 4 – section B-B of digital glasses for restoring binocular vision in Fig. 3;
фиг. 5 – вид А на светоделительное зеркало на фиг. 3; Fig. 5 – view A of the beam-splitting mirror in Fig. 3;
фиг. 6 – вид Г-Г на фиг. 5; Fig. 6 – view G-G in Fig. 5;
фиг. 7 – общая схема смещений оптических систем дисплеев и светоделительных зеркал для настройки системы при различных режимах работы; Fig. 7 – general diagram of the displacements of optical systems of displays and beam-splitting mirrors for adjusting the system in different operating modes;
фиг. 8 – схема смещения дисплеев с оптическими системами и светоделительных зеркал при сходящемся/расходящемся косоглазии; Fig. 8 – diagram of the displacement of displays with optical systems and beam-splitting mirrors for convergent/divergent strabismus;
фиг. 9 – схема смещений дисплеев с оптическими системами и светоделительных зеркал при вертикальном косоглазии; Fig. 9 – diagram of the displacement of displays with optical systems and beam-splitting mirrors in case of vertical strabismus;
Значения позиций, обозначенных на фигурах: The meanings of the positions indicated on the figures:
1 – глаза; 1 – eyes;
2 – корректирующие линзы; 2 – corrective lenses;
3 – светоделительные зеркала; 3 – beam-splitting mirrors;
4 и 5 – оптические призмы; 4 and 5 – optical prisms;
6 – фокусирующие окуляры; 6 – focusing eyepieces;
7 – коллективные линзы; 7 – collective lenses;
8 – объективы; 8 – lenses;
9 – дисплеи; 9 – displays;
10 – корпус; 10 – body;
11 – тубус дисплея 9 11 – display tube 9
12 – устройство фокусировки окуляра; 12 – eyepiece focusing device;
13 – лазерный указатель 13 – laser pointer
14 – видеокамера 14 – video camera
15 – устройство разворота призмы 15 – prism rotation device
16 – устройства разворота и фокусировки видеокамеры; 16 – devices for rotating and focusing the video camera;
17 – опорная стойка; 17 – support post;
18 – кронштейн; 18 – bracket;
19, 22 и 25– винты; 19, 22 and 25 – screws;
20 – каретки; 20 – carriages;
21 – направляющие; 21 – guides;
23 – держатель; 23 – holder;
24 – рукоятка. 24 – handle.
Цифровые очки для восстановления бинокулярного зрения содержат корпус 10, который имеет возможность закрепления на голове человека. Внутри корпуса 10 установлены корректирующие линзы 2 с оптическими характеристиками, соответствующими степени и виду аметропии глаза пациента (фиг. 1, фиг. 3). Digital glasses for restoring binocular vision contain a housing 10, which can be fixed on a person's head. Corrective lenses 2 with optical characteristics corresponding to the degree and type of ametropia of the patient's eye are installed inside the housing 10 (Fig. 1, Fig. 3).
Над корректирующими линзами 2 расположены лазерный указатель 13 и видеокамеры 14, которые через устройства разворота и фокусировки 16 установлены на корпусе 10 (фиг. 2). Оптические характеристики корректирующих линз соответствуют показаниям каждого глаза для коррекции имеющихся отклонений зрения (близорукости, дальнозоркости, астигматизма и т.п.). Перед корректирующими линзами 2 на оптической оси каждого глаза 1 расположены ахроматические блоки призм, состоящие из набора оптических призм 4 и 5, с возможностью изменения хода оптических лучей относительно оптической оси глаз 1. Внутри корпуса 10 установлены также дисплеи 9 с оптическими системами. Above the correcting lenses 2 there are laser pointer 13 and video cameras 14, which are mounted on the housing 10 (Fig. 2) via turning and focusing devices 16. The optical characteristics of the correcting lenses correspond to the indications of each eye for the correction of existing visual deviations (nearsightedness, farsightedness, astigmatism, etc.). In front of the correcting lenses 2 on the optical axis of each eye 1 there are achromatic prism blocks consisting of a set of optical prisms 4 and 5, with the ability to change the path of optical rays relative to the optical axis of the eyes 1. Displays 9 with optical systems are also installed inside the housing 10.
Дисплей 9 и оптическая система передачи изображения на сетчатку глаза 1, состоящая из окуляра 6, коллективной линзы 7, объектива 8 расположены в тубусе 11 на каретке 20 (фиг. 3, фиг. 4), при этом тубус вместе с кареткой имеет возможность горизонтальных и вертикальных подвижек. The display 9 and the optical system for transmitting the image to the retina of the eye 1, consisting of the eyepiece 6, the collective lens 7, the objective 8, are located in the tube 11 on the carriage 20 (Fig. 3, Fig. 4), wherein the tube together with the carriage has the ability to move horizontally and vertically.
В корпусе 10 цифровых очков между корректирующими линзами 2 и ахроматическими блоками призм 4 и 5 установлены светоделительные зеркала 3 (фиг. 1, фиг. 3) для разделения световых пучков от корректирующих линз на светоделительных отражающих поверхностях светоделительных зеркал в направлении дисплея и в направлении ахроматических блоков призм. In the body 10 of the digital glasses, between the correcting lenses 2 and the achromatic prism blocks 4 and 5, beam-splitting mirrors 3 (Fig. 1, Fig. 3) are installed to separate the light beams from the correcting lenses on the beam-splitting reflective surfaces of the beam-splitting mirrors in the direction of the display and in the direction of the achromatic prism blocks.
На каретке установлен на оси держатель 23 оправы светоделительного зеркала 3 (фиг. 5). Каретка 20 установлена на направляющей 21, которая закреплена на кронштейне 18 (фиг. 4). Кронштейны 18 по направляющим, закрепленным на опорной стойке 17, перемещаются в вертикальном направлении с помощью винта 19. На винте установлена шкала (отсчетное устройство для измерения величины линейного перемещения) которая показывает величину в миллиметрах перемещения кронштейна. Опорная стойка 17 прикреплена к корпусу очков 10 (фиг. 3, фиг. 4). Относительно опорной стойки 17 симметрично расположены два кронштейна 18 с оптическими системами дисплеев 9 для каждого глаза. Каретка 20 с оптическими системами и светоделительным зеркалом 3 перемещается по направляющей 21 в горизонтальном направлении с помощью винта 22, который имеет шкалу с отсчетом величины перемещения каретки в горизонтальном направлении в миллиметрах (фиг. 4). A holder 23 of the frame of the beam-splitting mirror 3 is mounted on the carriage on an axis (Fig. 5). The carriage 20 is mounted on a guide 21, which is secured to a bracket 18 (Fig. 4). The brackets 18 move vertically along the guides secured to the support post 17 using a screw 19. A scale (a counting device for measuring the magnitude of the linear movement) is mounted on the screw, which shows the magnitude in millimeters of the movement of the bracket. The support post 17 is attached to the body of the glasses 10 (Fig. 3, Fig. 4). Two brackets 18 with optical systems of displays 9 for each eye are symmetrically located relative to the support post 17. The carriage 20 with optical systems and beam-splitting mirror 3 moves along the guide 21 in the horizontal direction with the help of screw 22, which has a scale with a reading of the amount of movement of the carriage in the horizontal direction in millimeters (Fig. 4).
Светоделительное зеркало 3 имеет возможность разворота на углы в горизонтальной и вертикальных плоскостях (фиг. 6). В горизонтальной плоскости зеркало 3 поворачивается с помощью винта 25 относительно оси, расположенной в каретке 20 (фиг. 3). В вертикальной плоскости зеркало поворачивается с помощью рукоятки 24, которая имеет шкалу с возможностью углового отсчета (фиг. 5). Все возможные перемещения тубуса 11 и светоделительного зеркала 3 для левого и правого глаза показаны на фиг. 6. Тубус 11 и светоделительное зеркало 3, установленные на каретке, перемещаются в горизонтальном направлении на величину ±Δb с помощью винтов 22 со шкалой величины перемещения в миллиметрах, в вертикальном направлении ± h с помощью винтов 19 со шкалой величины перемещения в миллиметрах. Светоделительное зеркало 3 поворачивается в горизонтальной плоскости на угол ±ϕ г с помощью винтов 25 с угловой отсчетной шкалой, в вертикальной плоскости ±ϕ в с помощью рукоятки 24 с угловым отсчетным устройством. За начало отсчета перемещения кареток в горизонтальном направлении принимается положение кареток, установленных по величине межзрачкового расстояния в для здоровых глаз (фиг. 7), аккомодированных на большое расстояние. Горизонтальные перемещения осуществляется в горизонтальной плоскости Пг, как показано на фиг. 6. За начало отсчета в вертикальном направлении является плоскость Пг проходящая через середины зрачков здоровых глаз, обозначенная ABCD. Вертикальное перемещение осуществляется в вертикальной плоскости Пв на величину h. The beam-splitting mirror 3 has the ability to rotate by angles in the horizontal and vertical planes (Fig. 6). In the horizontal plane, the mirror 3 is rotated by screw 25 relative to the axis located in carriage 20 (Fig. 3). In the vertical plane, the mirror is rotated by handle 24, which has a scale with the ability to read angularly (Fig. 5). All possible movements of the tube 11 and the beam-splitting mirror 3 for the left and right eyes are shown in Fig. 6. The tube 11 and the beam-splitting mirror 3, mounted on the carriage, are moved in the horizontal direction by the amount of ±Δb by screws 22 with a scale of the amount of movement in millimeters, in the vertical direction ± h by screws 19 with a scale of the amount of movement in millimeters. The beam-splitting mirror 3 is rotated in the horizontal plane by an angle of ±ϕ g using screws 25 with an angular reading scale, in the vertical plane ±ϕ v using handle 24 with an angular reading device. The position of the carriages installed according to the value of the interpupillary distance v for healthy eyes (Fig. 7) accommodated to a large distance is taken as the starting point for counting the movement of the carriages in the horizontal direction. Horizontal movements are performed in the horizontal plane П g , as shown in Fig. 6. The starting point for counting in the vertical direction is the plane П g passing through the midpoints of the pupils of healthy eyes, designated ABCD. The vertical movement is performed in the vertical plane П в by the value h .
К видеокамерам 14 и дисплеям 9 подключен средствами связи обрабатывающий цифровые данные компьютер. A computer that processes digital data is connected to video cameras 14 and displays 9 via communication means.
Светоделительные зеркала 3 установлены так, чтобы разделить световые пучки от корректирующих линз на светоделительных отражающих поверхностях светоделительных зеркал 3 в направлении дисплея 9 и в направлении ахроматических блоков оптических призм 4 и 5, и чтобы через светоделительное покрытие зеркала 3 на сетчатку глаза 1 одновременно поступали через ахроматические блоки призм 4, 5 лучи от реального объекта и отражались лучи от светоделительных зеркал 3 изображения этого же объекта в дисплеях 9 передаваемые с помощью оптической системы. Каждая оптическая призма 4 и 5 может вращаться раздельно, что позволяет изменять суммарный угол компенсации от минимума, равного 0°, до максимума, соответствующему сумме углов преломления каждой призмы. При достижении угла преломления луча через блок приз, соответствующего углу косоглазия, весь блок призм необходимо развернуть основанием блока призм в сторону, противоположную косоглазию. На оправах оптических призм нанесены угловые шкалы с делениями. Призмы разворачиваются устройствами разворота призм 15 (фиг. 2). Beam-splitting mirrors 3 are installed so as to divide the light beams from the correcting lenses on the beam-splitting reflecting surfaces of the beam-splitting mirrors 3 in the direction of the display 9 and in the direction of the achromatic blocks of the optical prisms 4 and 5, and so that through the beam-splitting coating of mirror 3 the rays from the real object simultaneously enter the retina of the eye 1 through the achromatic blocks of the prisms 4, 5 and the rays from the beam-splitting mirrors 3 of the image of the same object in the displays 9 transmitted by means of the optical system are reflected. Each optical prism 4 and 5 can rotate separately, which makes it possible to change the total compensation angle from a minimum equal to 0° to a maximum corresponding to the sum of the refraction angles of each prism. When the angle of refraction of the beam through the prism block corresponding to the angle of strabismus is reached, the entire prism block must be turned with the base of the prism block in the direction opposite to the strabismus. Angular scales with divisions are applied to the frames of the optical prisms. The prisms are deployed by prism deployment devices 15 (Fig. 2).
Каждому глазу 1 соответствует дисплей 9 и оптическая система. Объектив 8 имеет фокусировку вдоль оптической оси оптической системы для изменения и выравнивания увеличения изображения для каждого глаза 1, поступающего от дисплеев 9. Коллективные линзы 7 расположены в плоскости промежуточного изображения, не влияют на изображение, но предназначены для уменьшения диаметра линз окуляра и совмещения выходного зрачка оптической системы со зрачками соответствующих глаз 1. Для совмещения изображения наблюдаемых объектов, видимых глазами 1 через блоки призм 4 и 5, с изображением, поступающим от дисплеев 9, окулярами 6 осуществляется фокусировка вдоль оптической оси устройством фокусировки окуляра 12 (фиг. 4). Each eye 1 corresponds to a display 9 and an optical system. The objective 8 has a focus along the optical axis of the optical system for changing and equalizing the magnification of the image for each eye 1 coming from the displays 9. The collective lenses 7 are located in the plane of the intermediate image, do not affect the image, but are intended to reduce the diameter of the eyepiece lenses and to align the exit pupil of the optical system with the pupils of the corresponding eyes 1. To align the image of the observed objects, visible to the eyes 1 through the prism blocks 4 and 5, with the image coming from the displays 9, the eyepieces 6 focus along the optical axis by the focusing device of the eyepiece 12 (Fig. 4).
Устройства разворота и фокусировки 16 обеспечивают разворот оптических осей видеокамер 14 на угол конвергенции соответствующий углу конвергенции глаз 1 при наблюдении объектов с близкого расстояния. Кроме того, с помощью устройства фокусировки осуществляется наведение объективов видеокамер на дистанцию, соответствующую дистанции аккомодации глаз 1. Между видеокамерами 14 расположен лазерный указатель 13, который ярким пятном указывает на центр поля зрения при рассматривании глазами 1 и видеокамерами 14. The turning and focusing devices 16 ensure the turning of the optical axes of the video cameras 14 by the convergence angle corresponding to the convergence angle of the eyes 1 when observing objects from a close distance. In addition, with the help of the focusing device, the video camera lenses are aimed at a distance corresponding to the accommodation distance of the eyes 1. Between the video cameras 14, a laser pointer 13 is located, which indicates the center of the field of vision with a bright spot when viewing with the eyes 1 and the video cameras 14.
Для снижения трудоемкости при измерениях и восстановлении бинокулярного зрения для пациентов со сходящимся/расходящимся косоглазием, в конструкции устройства может быть предусмотрена возможность разворота тубусов 11 с оптической системой дисплея 9 и светоделительного зеркала 3 на угол ±β в горизонтальной плоскости. Ось разворота должна быть на оси симметрии глаз пациента (на расстоянии b/2 от каждого глаза). Разворот может осуществляться либо одним из тубусов 11, либо обоими тубусами. To reduce the labor intensity of measurements and restoration of binocular vision for patients with convergent/divergent strabismus, the design of the device may provide for the possibility of turning the tubes 11 with the optical system of the display 9 and the beam-splitting mirror 3 by an angle of ±β in the horizontal plane. The axis of rotation should be on the axis of symmetry of the patient's eyes (at a distance of b /2 from each eye). The rotation can be performed either by one of the tubes 11 or by both tubes.
Все указанные перемещения элементов конструкции позволяют применить цифровые очки для людей с различным межзрачковым расстоянием от малых значений, в том числе для детей, так и до больших величин межзрачкового расстояния. Кроме того, благодаря перемещениям устройство может быть использовано при различных относительных положениях глаз, в том числе и для различных форм косоглазия. All the above-mentioned movements of the design elements allow the use of digital glasses for people with different interpupillary distances from small values, including for children, to large values of interpupillary distance. In addition, due to the movements, the device can be used with different relative positions of the eyes, including for various forms of strabismus.
Перед началом использования устройства должна быть проведена юстировка двух каналов цифровых очков. Угловой размер изображения, которое формируется на дисплеях 9 и наблюдается глазами должно точно совпадать по величине с реальным изображением, видимым соответствующими глазами 1 непосредственно через блоки призм 4, 5. Это достигается подвижкой объективов 8 вдоль оптической оси в каждой оптической системе для каждого глаза (фиг. 1, фиг. 3). Before using the device, the two channels of the digital glasses must be adjusted. The angular size of the image that is formed on the displays 9 and observed by the eyes must exactly match the size of the real image seen by the corresponding eyes 1 directly through the prism blocks 4, 5. This is achieved by moving the lenses 8 along the optical axis in each optical system for each eye (Fig. 1, Fig. 3).
Устройство может работать в нескольких режимах, в зависимости от назначения: The device can operate in several modes, depending on its purpose:
при применении людьми со сходящимся косоглазием (эзоторопией); when used by people with convergent strabismus (esotropia);
при применении людьми с расходящимся косоглазием (экзотропией)); when used by people with divergent strabismus (exotropia));
при применении людьми с вертикальным косоглазием, с отклонением одного глаза вверх (гипертропией); when used by people with vertical strabismus, with one eye deviating upward (hypertropia);
при применении людьми с вертикальным косоглазием, с отклонением одного глаза вниз (гипотропией); when used by people with vertical strabismus, with one eye deviating downwards (hypotropia);
при применении людьми со смешанными видами косоглазия; when used by people with mixed types of strabismus;
при применении людьми с синдромом «ленивого» глаза, амблиопии; when used by people with lazy eye syndrome, amblyopia;
при применении людьми с косоглазием и амблиопией; when used by people with strabismus and amblyopia;
при применении людьми с дальтонизмом.when used by people with color blindness.
Рассмотрим применение устройства для восстановления бинокулярного зрения людей, страдающих сходящимся или расходящимся косоглазием. Пусть сходящееся или расходящееся косоглазие наблюдается в плоскости Пг (фиг. 7), в которой лежат визирные оси глаз пациента, а плоскость проходит через центры зрачков пациента (ось ВС). Перед применением в устройство устанавливаются корректирующие линзы 2 (фиг. 3), параметры которых соответствуют показаниям глаз для коррекции имеющихся отклонений зрения (близорукости, дальнозоркости, астигматизма и т.п.). Предварительно определяют известными способами межзрачковое расстояние пациента, угол и направление сходящегося или расходящегося косоглазия. Корректирующие линзы устанавливают на величину межзрачкового расстояния. Каретки 20 с помощью винтов 22 (фиг. 4) перемещают на величину межзрачкового расстояния b, которое должно быть при отсутствии косоглазия и при аккомодации на большое расстояние (фиг. 7). Светоделительные зеркала 3 (фиг. 3) устанавливают по углу в плоскости Пг, соответствующему положения зеркал, при котором оси элементов оптических систем дисплеев 9 совмещаются с визирными осями глаз 1 (фиг. 1). В этом случае угол нормали N0 зеркал 3 к оси (ось ВС), проходящей через центры зрачков глаз, будет равен 45°. При этом нормали зеркал лежат в плоскости Пг. Такое положение кареток и светоделительных зеркал будет начальным или нулевым. Let us consider the use of a device for restoring binocular vision in people suffering from convergent or divergent strabismus. Let convergent or divergent strabismus be observed in plane П г (Fig. 7), in which the patient's eye sighting axes lie, and the plane passes through the patient's pupil centers (axis BC). Before use, corrective lenses 2 (Fig. 3) are installed in the device, the parameters of which correspond to the eye readings for correcting existing vision deviations (myopia, hyperopia, astigmatism, etc.). The patient's interpupillary distance, the angle and direction of convergent or divergent strabismus are determined in advance by known methods. The corrective lenses are installed at the value of the interpupillary distance. Carriages 20 are moved by screws 22 (Fig. 4) at the value of the interpupillary distance b , which should be in the absence of strabismus and with accommodation at a large distance (Fig. 7). Beam-splitting mirrors 3 (Fig. 3) are installed at an angle in plane П г , corresponding to the position of the mirrors, at which the axes of the elements of the optical systems of displays 9 coincide with the sighting axes of the eyes 1 (Fig. 1). In this case, the angle of the normal N0 of mirrors 3 to the axis (axis BC), passing through the centers of the pupils of the eyes, will be equal to 45°. In this case, the normals of the mirrors lie in plane П г . This position of the carriages and beam-splitting mirrors will be the initial or zero one.
По ранее полученным предварительным данным по углам и направлениям сходящегося или расходящегося косоглазия у пациента проводится корректировка положения каретки 20 и светоделительных зеркал 3 для косящего глаза. Рассмотрим схему смещения этих элементов при сходящемся косоглазии (фиг. 8). According to previously obtained preliminary data on the angles and directions of convergent or divergent strabismus in the patient, the position of the carriage 20 and the beam-splitting mirrors 3 for the squinting eye is adjusted. Let us consider the scheme of displacement of these elements in case of convergent strabismus (Fig. 8).
Пусть угол сходящегося косоглазия равен αг. Назовем его горизонтальный угол косоглазия. Тогда сдвиг каретки 20 вместе с тубусом 11 и светоделительным зеркалом 3 для корректировки по межзрачковому расстоянию будет определяться выражением (фиг. 7): Let the angle of convergent strabismus be equal to α g . Let us call it the horizontal angle of strabismus. Then the shift of the carriage 20 together with the tube 11 and the beam-splitting mirror 3 for correction by the interpupillary distance will be determined by the expression (Fig. 7):
− Δb=ltanαг; (1) − Δb= l tanα g ; (1)
где Δb – корректировка межзрачкового расстояние b; where Δb is the correction for the interpupillary distance b;
l – расстояние от зрачка глаза до оси оптического блока 11; l – distance from the pupil of the eye to the axis of the optical block 11;
α г – горизонтальный угол сходящегося косоглазия. α g – horizontal angle of convergent strabismus.
Для совмещения визирной оси косящего глаза с осью оптической системы дисплея 9 проводится корректировка углового положения светоделительного зеркала 3 с учетом горизонтального угла косоглазия αг. Светоделительное зеркало поворачивается на угол ϕ г в горизонтальной плоскости Пг (фиг. 8):To align the sighting axis of the squinting eye with the axis of the optical system of display 9, the angular position of the beam-splitting mirror 3 is adjusted taking into account the horizontal angle of squint α g. The beam-splitting mirror is rotated by an angle ϕ g in the horizontal plane П g (Fig. 8):
− ϕг=αг/2; (2) − ϕ g =α g /2; (2)
где α г – горизонтальный угол сходящегося косоглазия; where α g is the horizontal angle of convergent strabismus;
ϕ г – угол поворота зеркала в горизонтальной плоскости. ϕ g is the angle of rotation of the mirror in the horizontal plane.
Оптические призмы 4 и 5 разворачиваются относительно друг друга и выставляются так, чтобы суммарный угол блока оптических призм был равен 0 (фиг. 3). Optical prisms 4 and 5 are rotated relative to each other and adjusted so that the total angle of the optical prism block is equal to 0 (Fig. 3).
Цифровые очки закрепляются на голове человека. Все системы цифровых очков подключаются к источникам питания и включаются все устройства, в том числе и лазерный указатель 13 (фиг. 2). При включенных дисплеях 9 (фиг. 1) на роговице глаз пациента высвечивается изображение выходных зрачков оптических систем дисплеев 9, которые должны совпадать со зрачками пациента. Это позволяет определить точность примененных предварительных данных для установки очков по глазам пациента. Если есть расхождение между положением зрачков пациента и изображением выходных зрачков от каждого канала устройства, осуществляется корректировка этого положения. Перед пациентом на близком расстоянии устанавливается объемный тест-объект. После включения цифровых очков лазерный указатель 13 высвечивает световое пятно в центре объекта наблюдения. Видеокамеры 14 с помощью устройств разворота и фокусировки видеокамер 16 (фиг. 2) разворачиваются и фокусируются так, чтобы четкое изображение светового пятна от лазера располагалось в центре приемной матрицы в каждой видеокамере. Оцифрованные изображения поступают в компьютер от видеокамер, где после обработки поступают на дисплеи 9. Поворотом головы или разворотом глаз добиваются, чтобы изображение светового пятна от лазера располагалось в центре поля зрения здорового глаза, при этом глаз аккомодировался на тест-объект. Окуляры 6 с помощью устройств фокусировки окуляров 12 (фиг. 4) фокусируются таким образом, чтобы изображения на дисплеях 9 в каждом глазу совпадало с плоскостью аккомодации здорового глаза на тест-объекте наблюдения. The digital glasses are attached to the person's head. All systems of the digital glasses are connected to power sources and all devices are switched on, including the laser pointer 13 (Fig. 2). When the displays 9 (Fig. 1) are switched on, an image of the exit pupils of the optical systems of the displays 9 is displayed on the cornea of the patient's eyes, which must coincide with the patient's pupils. This makes it possible to determine the accuracy of the preliminary data used to install the glasses on the patient's eyes. If there is a discrepancy between the position of the patient's pupils and the image of the exit pupils from each channel of the device, this position is adjusted. A volumetric test object is installed in front of the patient at a close distance. After switching on the digital glasses, the laser pointer 13 lights up a light spot in the center of the observation object. The video cameras 14, using the devices for turning and focusing the video cameras 16 (Fig. 2), are turned and focused so that a clear image of the light spot from the laser is located in the center of the receiving matrix in each video camera. The digitized images are sent to the computer from the video cameras, where after processing they are sent to the displays 9. By turning the head or turning the eyes, the image of the light spot from the laser is located in the center of the field of vision of the healthy eye, while the eye is accommodated to the test object. The eyepieces 6 are focused with the help of the eyepiece focusing devices 12 (Fig. 4) in such a way that the images on the displays 9 in each eye coincide with the accommodation plane of the healthy eye on the test object of observation.
Дополнительными корректирующими подвижками каретки 20 с оптической системой дисплея и светоделительного зеркала 3 путем нескольких проб добиваются бинокулярного объемного видения тест-объектов по изображениям на дисплеях. При этом каналы прямого наблюдения тест-объекта должны быть закрыты. Additional corrective movements of the carriage 20 with the optical system of the display and the beam-splitting mirror 3 are used to achieve binocular volumetric vision of the test objects using images on the displays. In this case, the channels of direct observation of the test object must be closed.
Вращением призм 4 и 5 (фиг. 3) против косящего глаза добиваются совмещения изображения пятна от лазерного указателя 13 (фиг. 2) на тест-объекте в каждом глазу пациента и добиваются бинокулярного объемного видения реального объекта. Последовательным выбором характеристик изображения на дисплеях (яркости, контраста, цветопередачи) добиваются совмещения цифрового бинокулярного изображения с реальным бинокулярным видением одного и того же объекта. Такое совмещение усиливает и закрепляет устойчивое бинокулярное восприятие реальных объектов. By rotating prisms 4 and 5 (Fig. 3) against the squinting eye, we achieve alignment of the image of the spot from the laser pointer 13 (Fig. 2) on the test object in each eye of the patient and achieve binocular volumetric vision of the real object. By sequentially selecting the image characteristics on the displays (brightness, contrast, color rendering), we achieve alignment of the digital binocular image with real binocular vision of the same object. Such alignment strengthens and consolidates stable binocular perception of real objects.
При проведении сеансов по восстановлению бинокулярного зрения после устойчивого восприятия зрительной системой ощущений полного бинокулярного эффекта постепенно необходимо уменьшать суммарные углы ахроматических блоков призм. Изменение суммарных углов блоков призм проводится непосредственно во время сеансов и контролируется по ощущениям, что значительно сокращает время на выбор необходимых значений углов призм. Система зрительного анализа мозга человека при некоторых тренировках будет дополнительно помогать восстановлению бинокулярного зрения и сможет помочь компенсировать углы косоглазия даже без использования цифровых очков, и, возможно, в дальнейшем хирургического вмешательства для исправления близорукости не потребуется. When conducting sessions to restore binocular vision after stable perception by the visual system of sensations of the full binocular effect, it is necessary to gradually reduce the total angles of the achromatic prism blocks. The change in the total angles of the prism blocks is carried out directly during the sessions and is controlled by sensations, which significantly reduces the time for choosing the necessary values of the prism angles. The human brain's visual analysis system, with some training, will additionally help restore binocular vision and will be able to help compensate for the angles of strabismus even without the use of digital glasses, and, perhaps, in the future, surgical intervention to correct myopia will not be required.
В процессе восстановления бинокулярного зрения на устройстве измеряется точное значение субъективного угла косоглазия, которое можно определить по значению угла ϕг при корректировке положения светоделительного зеркала 3 для получения бинокулярного видения тест-объектов по изображениям на дисплеях 9. Субъективный угол косоглазия тогда будет In the process of restoring binocular vision, the device measures the exact value of the subjective angle of strabismus, which can be determined by the value of the angle ϕ g when adjusting the position of the beam-splitting mirror 3 to obtain binocular vision of the test objects using the images on the displays 9. The subjective angle of strabismus will then be
αгс=2 ϕгс ; (3) α gs =2 ϕ gs ; (3)
где αгс – горизонтальный субъективный угол сходящегося косоглазия; where α GS is the horizontal subjective angle of convergent strabismus;
ϕгс – угол поворота зеркала в горизонтальной плоскости при компенсации субъективного косоглазия. ϕ rc – the angle of rotation of the mirror in the horizontal plane when compensating for subjective strabismus.
В процессе восстановления бинокулярного зрения на устройстве можно определить суммарный угол компенсации призм 4 и 5, на который устанавливаются призмы при получении бинокулярного восприятия реальных объектов. Значение этого угла можно использовать непосредственно для призм на очках постоянного ношения. In the process of restoring binocular vision on the device, it is possible to determine the total compensation angle of prisms 4 and 5, to which the prisms are set when obtaining binocular perception of real objects. The value of this angle can be used directly for prisms on glasses for constant wear.
При расходящемся косоглазии все системы устройства работают аналогично. Вначале система приводится в нулевое положение (фиг. 7). По ранее полученным предварительным данным по углам и направлениям расходящегося косоглазия у пациента проводится корректировка положения каретки 20 и светоделительного зеркала 3 для косящего глаза. Отличие от сходящегося косоглазия заключается только в знаке смещения каретки 20 и светоделительного зеркала 3. Пусть угол расходящегося косоглазия равен αр. Тогда сдвиг каретки 20 вместе с тубусом 11 и светоделительным зеркалом 3 для корректировки по межзрачковому расстоянию (фиг. 7) будет определяться выражениемIn case of divergent strabismus, all the systems of the device operate similarly. First, the system is set to the zero position (Fig. 7). According to the previously obtained preliminary data on the angles and directions of divergent strabismus in the patient, the position of the carriage 20 and the beam-splitting mirror 3 is adjusted for the squinting eye. The difference from convergent strabismus is only in the sign of the shift of the carriage 20 and the beam-splitting mirror 3. Let the angle of divergent strabismus be equal to α p . Then the shift of the carriage 20 together with the tube 11 and the beam-splitting mirror 3 for correction by the interpupillary distance (Fig. 7) will be determined by the expression
+Δb=ltanαр, (4) +Δ b = l tanα p , (4)
где Δb – корректировка межзрачкового расстояние b; where Δb is the correction for the interpupillary distance b ;
l – расстояние от зрачка глаза до оси оптической системы в тубусе 11; l – the distance from the pupil of the eye to the axis of the optical system in tube 11;
α р – горизонтальный угол расходящегося косоглазия. α p – horizontal angle of divergent strabismus.
Светоделительное зеркало поворачивается на угол ϕг в горизонтальной плоскости Пг (фиг. 8): The beam-splitting mirror rotates by an angle ϕ g in the horizontal plane П g (Fig. 8):
+ ϕг=αр/2 ; (5) + ϕ g =α p /2 ; (5)
где Where
αр – горизонтальный угол расходящегося косоглазия; α p – horizontal angle of divergent strabismus;
ϕг – угол поворота зеркала в горизонтальной плоскости. ϕ g is the angle of rotation of the mirror in the horizontal plane.
Все остальные действия и их последовательность выполнения на устройстве такие же, как и при сходящемся косоглазии. All other actions and their sequence of execution on the device are the same as for convergent strabismus.
Рассмотрим применение устройства для восстановления бинокулярного зрения людей, страдающих вертикальным косоглазием, с отклонением одного глаза вверх или с вертикальным косоглазием, с отклонением одного глаза вниз. Let us consider the use of a device for restoring binocular vision in people suffering from vertical strabismus, with one eye deviating upward, or vertical strabismus, with one eye deviating downward.
При вертикальном косоглазии все системы устройства работают подобно тому, как и при использовании устройства для восстановления бинокулярного зрения у людей, страдающих сходящимся или расходящимся косоглазием. Вначале система приводится в нулевое положение (фиг. 7), в том числе устанавливаются корректирующие линзы 2. По ранее полученным предварительным данным по углам и направлениям вертикального косоглазия у пациента проводится корректировка положения кронштейна 18 и светоделительного зеркала 3 для косящего глаза (фиг. 4, фиг. 9). Рассмотрим схему смещения этих элементов при вертикальном косоглазии для людей с вертикальным косоглазием, с отклонением одного глаза вниз (фиг. 9). In case of vertical strabismus, all the systems of the device operate in the same way as when using the device for restoring binocular vision in people suffering from convergent or divergent strabismus. First, the system is set to the zero position (Fig. 7), including the installation of corrective lenses 2. According to the previously obtained preliminary data on the angles and directions of the patient's vertical strabismus, the position of the bracket 18 and the beam-splitting mirror 3 for the squinting eye is adjusted (Fig. 4, Fig. 9). Let us consider the scheme of shifting these elements in case of vertical strabismus for people with vertical strabismus, with one eye deviating downwards (Fig. 9).
Пусть угол вертикального косоглазия равен αв. Назовем его вертикальный угол косоглазия. Тогда сдвиг кронштейна 18 вместе с тубусом 11 и светоделительным зеркалом 3 для корректировки по высоте смещения кронштейна (фиг. 8) будет определяться выражением: Let the angle of vertical squint be equal to α in . Let us call it the vertical angle of squint. Then the shift of bracket 18 together with tube 11 and beam-splitting mirror 3 for the correction of the height of the bracket shift (Fig. 8) will be determined by the expression:
− h=ltanαв, (6) − h =ltanα in , (6)
гдеWhere
- h – корректировка положения по высоте кронштейна 18; - h – adjustment of the height position of the bracket 18 ;
l – расстояние от зрачка глаза до оси оптического системы в тубусе 11; l – distance from the pupil of the eye to the axis of the optical system in tube 11;
α в – вертикальный угол косоглазия. α in – vertical angle of strabismus.
Для совмещения визирной оси косящего глаза с осью оптической системы дисплея 9 проводиться корректировка углового положения светоделительного зеркал 3 с учетом вертикального угла косоглазия αв. Светоделительное зеркало поворачивается на угол φг в горизонтальной плоскости Пг и на угол φв в вертикальной плоскости Пв (фиг. 9): To align the sighting axis of the squinting eye with the axis of the optical system of the display 9, the angular position of the beam-splitting mirror 3 is adjusted taking into account the vertical angle of squint α in. The beam-splitting mirror is rotated by an angle φ g in the horizontal plane П g and by an angle φ in the vertical plane П в (Fig. 9):
tanϕ в=√22sinαв, (7) tan ϕ in =√22sinα in , (7)
где αв – вертикальный угол косоглазия; where α in is the vertical angle of strabismus;
ϕ в – угол поворота зеркала в вертикальной плоскости. ϕ in – the angle of rotation of the mirror in the vertical plane.
sinϕ г =√22sinαв tanϕ в/2, (8) sin ϕ g =√22sinα in tan ϕ in /2, (8)
где ϕ г – угол поворота зеркала в вертикальной плоскости. where ϕ g is the angle of rotation of the mirror in the vertical plane.
Все остальные действия и их последовательность выполнения на устройстве такие же, как и при сходящемся косоглазии. All other actions and their sequence of execution on the device are the same as for convergent strabismus.
При использовании устройства для восстановления бинокулярного зрения у людей с вертикальным косоглазием с отклонением одного глаза вверх все системы устройства работают аналогично. When using the device to restore binocular vision in people with vertical strabismus with one eye deviating upward, all the systems of the device work in a similar way.
Отличие от применения для вертикального косоглазия с отклонением вниз в том, что отклонения кронштейна 18 на величину h и отклонения светоделительного зеркала 3 на величины φв и φг должны осуществляться с противоположным знаком. The difference from the application for vertical strabismus with downward deviation is that the deviations of bracket 18 by the value h and the deviations of beam-splitting mirror 3 by the values φ in and φ g must be carried out with the opposite sign.
При использовании устройства для восстановления бинокулярного зрения у людей со смешанными видами косоглазия все системы устройства работают аналогично рассмотренным выше для сходящегося, расходящегося и вертикального косоглазий. В этом случае одновременно смещается каретка 20 и кронштейн 18, а для совмещения визирной оси косящего глаза с осью оптической системы дисплея 9 проводиться корректировка углового положения светоделительных зеркал 3 в соответствии с величиной угла косоглазия в горизонтальной Пг и вертикальной Пв плоскостях. При достижении требуемого угла преломления луча через блок призм 4, 5, соответствующего углу косоглазия, весь ахроматический блок призм необходимо развернуть эквивалентным основанием блока призм в сторону, противоположную косоглазию для получения устойчивого восприятия зрительной системой полного бинокулярного эффекта. When using the device for restoring binocular vision in people with mixed types of strabismus, all systems of the device operate similarly to those discussed above for convergent, divergent and vertical strabismus. In this case, the carriage 20 and bracket 18 are simultaneously displaced, and to align the sighting axis of the squinting eye with the axis of the optical system of the display 9, the angular position of the beam-splitting mirrors 3 is adjusted in accordance with the magnitude of the angle of strabismus in the horizontal P g and vertical P planes . Upon reaching the required angle of refraction of the beam through the block of prisms 4, 5, corresponding to the angle of strabismus, the entire achromatic block of prisms must be turned by the equivalent base of the block of prisms in the direction opposite to strabismus to obtain stable perception of the full binocular effect by the visual system.
Рассмотрим применение устройства для восстановления бинокулярного зрения, потерянного из-за синдрома «ленивого» глаза или амблиопии. Устройство работает следующим образом (фиг.1). Перед применением в устройство устанавливаются корректирующие линзы 2. Кронштейны 18, каретки 20 и светоделительные зеркала 3 приводятся в первоначальное положение. Оптические призмы 4 и 5 разворачиваются относительно друг друга и выставляются так, чтобы суммарный угол блока призм был равен 0 (фиг. 3). Цифровые очки закрепляются на голове человека и очки подключаются к источнику питания. Let us consider the use of a device for restoring binocular vision lost due to lazy eye syndrome or amblyopia. The device operates as follows (Fig. 1). Before use, corrective lenses 2 are installed in the device. Brackets 18, carriages 20 and beam-splitting mirrors 3 are brought to their original position. Optical prisms 4 and 5 are turned relative to each other and set so that the total angle of the prism block is equal to 0 (Fig. 3). Digital glasses are attached to the person's head and the glasses are connected to a power source.
После включения цифровых очков лазерный указатель 13 высвечивает световое пятно в центре объекта наблюдения. Центр объекта наблюдения выбирается наклоном или поворотом головы, туда должны быть направлены глаза человека. В случае отсутствия косоглазия за счет конвергенции и аккомодации глаз пятно будет изображаться в центре сетчатки каждого глаза. Изображение пятна лазерного указателя 13 будет проектироваться на приемные матрицы каждой видеокамеры 14 (фиг. 1). Видеокамеры 14 с помощью устройств разворота и фокусировки видеокамер 16 (фиг. 2) разворачиваются и фокусируются так, чтобы четкое изображение светового пятна от лазера располагалось в центре приемной матрицы в каждой видеокамере. Оцифрованные изображения поступают в компьютер от видеокамер где программой обработки изображений изображение от каждой камеры обрабатывается. В изображении для «ленивого» глаза добавляются эффекты аппаратной световой стимуляция: усиливается контраст, яркость, производится смена цветов. В изображении здорового глаза подчеркиваются границы перехода плоскостей, теневые эффекты, фоновые засветки. Цифровое изображение объекта наблюдения подается на дисплеи 9. Изображение от дисплеев, при помощи оптической системы через светоделительные зеркала 3 попадает на сетчатку глаз человека. На видимые глазами, через светоделительные зеркала 3, реальные объекты накладываются изображения дисплеев 9 и человек видит суммарное изображение. Для полного совпадения этих изображений производится первоначальная настройка оптической системы дисплеев 9 (фиг. 3) аналогично тому, как для настройки устройства при сходящемся косоглазии, т.е. подвижкой объектива 8 добиваются, чтобы линейные размеры реально видимых объектов совпадали с изображением на дисплее, а фокусировкой окуляра 6 добиваются чтобы дистанция до реального объекта совпадала с дистанцией до изображения объекта, формируемого дисплеями. Таким образом, человек видит суммарное изображение двумя глазами. Объемность, выпуклость и разделение по глубине такого изображения усиливается наложенным изображением от дисплеев, и мозг будет более эффективно формировать бинокулярное зрение. Индивидуальной настройкой яркости и контраста в каждом дисплее добиваются получения устойчивого бинокулярного восприятия. Бинокулярное зрение позволяет более эффективно восстановить зрительные функции больного глаза, заставляя мозг выравнивать зрительные ощущения. В период восстановления бинокулярного зрения в течении сеансов используются материальные объемные тест-объекты с различными характеристиками по контрастности, пространственному расположению, цвету, габаритам и т.п. Проведение ряда сеансов позволит восстановить функции «ленивого» глаза, добиться остроты зрения и контрастной чувствительности, такой, как у здорового глаза. After switching on the digital glasses, the laser pointer 13 illuminates a light spot in the center of the object of observation. The center of the object of observation is selected by tilting or turning the head, the person's eyes should be directed there. In the absence of strabismus, due to convergence and accommodation of the eyes, the spot will be depicted in the center of the retina of each eye. The image of the spot of the laser pointer 13 will be projected onto the receiving matrices of each video camera 14 (Fig. 1). The video cameras 14, using the devices for turning and focusing the video cameras 16 (Fig. 2), are turned and focused so that a clear image of the light spot from the laser is located in the center of the receiving matrix in each video camera. The digitized images are sent to the computer from the video cameras, where the image from each camera is processed by the image processing program. The effects of hardware light stimulation are added to the image for the "lazy" eye: the contrast and brightness are enhanced, the colors are changed. In the image of a healthy eye, the boundaries of plane transitions, shadow effects, and background illumination are emphasized. The digital image of the observed object is fed to displays 9. The image from the displays, using an optical system through beam-splitting mirrors 3, falls on the retina of the human eye. The images of the displays 9 are superimposed on the real objects visible to the eyes through the beam-splitting mirrors 3, and the person sees the combined image. For complete coincidence of these images, the initial adjustment of the optical system of displays 9 is performed (Fig. 3) in the same way as for adjusting the device for convergent strabismus, i.e. by moving the objective 8, they achieve that the linear dimensions of the actually visible objects coincide with the image on the display, and by focusing the eyepiece 6, they achieve that the distance to the real object coincides with the distance to the image of the object formed by the displays. Thus, the person sees the combined image with both eyes. The volume, convexity and depth separation of such an image are enhanced by the superimposed image from the displays, and the brain will more effectively form binocular vision. Individual adjustment of brightness and contrast in each display achieves stable binocular perception. Binocular vision allows for more effective restoration of the visual functions of the diseased eye, forcing the brain to equalize visual sensations. During the period of restoration of binocular vision, material volumetric test objects with different characteristics of contrast, spatial arrangement, color, dimensions, etc. are used during the sessions. Conducting a series of sessions will restore the functions of the "lazy" eye, achieve visual acuity and contrast sensitivity, such as in a healthy eye.
Восстановится полноценное бинокулярное зрение и улучшится общая острота зрения обоих глаз. Full binocular vision will be restored and the overall visual acuity of both eyes will improve.
Помимо материальных тест-объектов в цифровых очках могут быть использованы виртуальные объемные тест-объекты, которые создаются компьютерными программами для восстановления бинокулярного зрения, видеоизображение которых передается на дисплеи 9 для каждого глаза. Программы могут содержать элементы световой стимуляции для больного глаза. Применение цифровых очков может оказаться эффективным для детей от 2 до 7 лет, т.к. в этом возрасте зрительные отделы коры головного мозга сохраняют пластичность и продолжают развиваться. In addition to material test objects, digital glasses can use virtual volumetric test objects that are created by computer programs for restoring binocular vision, the video image of which is transmitted to displays 9 for each eye. The programs can contain elements of light stimulation for the diseased eye. The use of digital glasses can be effective for children from 2 to 7 years old, since at this age the visual sections of the cerebral cortex retain plasticity and continue to develop.
Лечение амблиопии может проводиться одновременно с наличием рассмотренных выше различных видов косоглазия у пациента. Вначале настраивается оптическая система цифровых очков. Для этого, в зависимости от вида косоглазия, смещаются каретки 20 и кронштейны 18, а для совмещения визирной оси косящего глаза с осью оптической системы дисплея 9 проводится корректировка углового положения светоделительного зеркал 3 в соответствии с величиной угла косоглазия в горизонтальной Пг и вертикальной Пв плоскостях. Добиваются получения цифрового бинокулярного изображения. Вращением оптических призм 4 и 5 (фиг. 3) против косящего глаза добиваются совмещения изображения пятна от лазерного указателя 13 (фиг. 2) на тест-объекте в каждом глазу пациента и добиваются бинокулярного объемного видения реального объекта. Добиваются совмещения цифрового бинокулярного изображения с бинокулярным изображением реального объекта. Проводятся все вышеуказанные программные процедуры на компьютере для восстановления бинокулярного зрения при амблиопии. Treatment of amblyopia can be carried out simultaneously with the presence of the above-mentioned different types of strabismus in the patient. First, the optical system of the digital glasses is adjusted. For this, depending on the type of strabismus, carriages 20 and brackets 18 are shifted, and to align the sighting axis of the squinting eye with the axis of the optical system of the display 9, the angular position of the beam-splitting mirrors 3 is adjusted in accordance with the magnitude of the angle of strabismus in the horizontal P g and vertical P planes . Achievement of obtaining a digital binocular image. By rotating optical prisms 4 and 5 (Fig. 3) against the squinting eye, alignment of the image of the spot from the laser pointer 13 (Fig. 2) on the test object in each eye of the patient is achieved and binocular volumetric vision of the real object is achieved. Alignment of the digital binocular image with the binocular image of the real object is achieved. All the above software procedures are carried out on a computer to restore binocular vision in case of amblyopia.
Рассмотрим применение устройства для восстановления бинокулярного зрения для людей с дальтонизмом. При наличии дальтонизма у человека при наблюдении некоторых объектов происходит видимое слияние изображений этих объектов, так как они не различаются между собой из-за неразличимости по цвету. Для применения этого устройства для людей с дальтонизмом цифровые очки настраиваются так же, как и при использовании их при лечении амблиопии. В компьютере обрабатывается изображение объекта от каждой камеры и видеосигналы посылаются на дисплеи, изображение от которых с помощью оптической системы передается в глаза человека, который одновременно видит реальный объект. По программе компьютера в передаваемом изображении проводится замена рядом распложенных объектов с неразделяемыми цветами на разделяемые цвета. Как указано выше, система настраивается таким образом, чтобы цифровое изображение накладывалось на реальное, что позволяет восстановить бинокулярное видение реального объекта. Кроме того, подбором заменяющих цветов и проведением тренировок с цифровыми очками возможно бинокулярное восприятие реальных объектов с определенным сочетание цвета без цифровых очков. Let us consider the use of a device for restoring binocular vision for people with color blindness. If a person has color blindness, when observing certain objects, the images of these objects visibly merge, since they are indistinguishable from each other due to their indistinguishability by color. To use this device for people with color blindness, digital glasses are configured in the same way as when using them to treat amblyopia. The computer processes the image of the object from each camera and video signals are sent to displays, the image from which is transmitted to the eyes of a person using an optical system, who simultaneously sees the real object. According to the computer program, nearby objects with inseparable colors are replaced with separable colors in the transmitted image. As indicated above, the system is configured so that the digital image is superimposed on the real one, which allows restoring binocular vision of the real object. In addition, by selecting replacement colors and conducting training with digital glasses, binocular perception of real objects with a certain color combination is possible without digital glasses.
Техническое решение изобретения имеет возможность получить цифровое изображение реального объекта и спроектировать его в каждый глаз для пациентов, имеющих малое межзрачковое расстояние, в том числе для детей, применить его при различных формах косоглазия, в том числе косоглазия смешанных форм, амблиопии, дальтонизма, измерить величину косоглазия и определить характеристики компенсаторов косоглазия, обеспечивающих возможность восстановления бинокулярного зрения, совместить реальное изображение объектов с их цифровым аналогом, что усилит контраст изображения, увеличит восприятие объема и глубину наблюдаемых объектов, а также повысит разрешающую способность глаз наблюдателя, усилит световую стимуляцию каждого глаза, что будет способствовать эффективности и сокращению времени процесса восстановления бинокулярного в зрения.The technical solution of the invention has the ability to obtain a digital image of a real object and project it into each eye for patients with a small interpupillary distance, including children, apply it to various forms of strabismus, including strabismus of mixed forms, amblyopia, color blindness, measure the magnitude of strabismus and determine the characteristics of strabismus compensators that provide the ability to restore binocular vision, combine a real image of objects with their digital analogue, which will enhance the contrast of the image, increase the perception of volume and depth of the observed objects, and also increase the resolution of the observer's eyes, enhance light stimulation of each eye, which will contribute to the efficiency and reduce the time of the process of restoring binocular vision.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2846234C1 true RU2846234C1 (en) | 2025-09-02 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2115397C1 (en) * | 1996-09-09 | 1998-07-20 | Александр Григорьевич Сельский | Device for improving vision function |
| CN104207876B (en) * | 2014-09-19 | 2016-08-24 | 吉林大学 | Amblyopia is corrected and detection device |
| RU2661027C2 (en) * | 2011-09-07 | 2018-07-11 | Импрувд Вижн Системз (И.В.С.) Лтд. | Method and system for treatment of visual impairment |
| RU2661550C1 (en) * | 2017-07-24 | 2018-07-17 | Борис Сергеевич Кокорев | Digital glasses for emulating binocular vision |
| US20190219844A1 (en) * | 2014-05-28 | 2019-07-18 | Inoptec Limited Zweigniederlassung Deutschland | Electronic spectacles |
| RU2792536C1 (en) * | 2022-07-12 | 2023-03-22 | Акционерное Общество "Научно-Производственная Корпорация "Системы Прецизионного Приборостроения" | Digital glasses for restoring and emulating binocular vision |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2115397C1 (en) * | 1996-09-09 | 1998-07-20 | Александр Григорьевич Сельский | Device for improving vision function |
| RU2661027C2 (en) * | 2011-09-07 | 2018-07-11 | Импрувд Вижн Системз (И.В.С.) Лтд. | Method and system for treatment of visual impairment |
| US20190219844A1 (en) * | 2014-05-28 | 2019-07-18 | Inoptec Limited Zweigniederlassung Deutschland | Electronic spectacles |
| CN104207876B (en) * | 2014-09-19 | 2016-08-24 | 吉林大学 | Amblyopia is corrected and detection device |
| RU2661550C1 (en) * | 2017-07-24 | 2018-07-17 | Борис Сергеевич Кокорев | Digital glasses for emulating binocular vision |
| RU2792536C1 (en) * | 2022-07-12 | 2023-03-22 | Акционерное Общество "Научно-Производственная Корпорация "Системы Прецизионного Приборостроения" | Digital glasses for restoring and emulating binocular vision |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10405742B2 (en) | Apparatus for assisting in establishing a correction for correcting heterotropia or heterophoria and method of operating a computer for assisting in establishing a correction for correcting heterotropia or heterophoria | |
| US7275823B2 (en) | Optometric device | |
| US9895058B2 (en) | Heads-up vision analyzer | |
| US8911084B2 (en) | Ophthalmic instrument for the measurement of ocular refraction and visual simulation, and associated methods of measurement of ocular refraction, simulation of ophthalmic elements, visual simulation and for obtaining optical parameters | |
| KR102100810B1 (en) | Binocular multiplexing method and device | |
| US20250295307A1 (en) | A device and a method for automated measurements of eyeball deviation and/or vertical and horizontal viewing angles | |
| US20230414100A1 (en) | Headset-based system for measuring binocular alignment | |
| EP1082939A2 (en) | Digital synoptophore | |
| Fisher et al. | Adaptation to optically-increased interocular separation under naturalistic viewing conditions | |
| Wann et al. | Measurement of visual aftereffects following virtual environment exposure | |
| RU2846234C1 (en) | Digital glasses for recovery of binocular vision | |
| JP7548616B1 (en) | VR head-mounted display with strabismus correction function and its operation method | |
| RU2792536C1 (en) | Digital glasses for restoring and emulating binocular vision | |
| Guyton | Remote optical systems for ophthalmic examination | |
| SU1704753A1 (en) | Method for determining the distance between the lens centers in selecting the corrective spectacles | |
| DE102024101088A1 (en) | Optical arrangement for determining objective and subjective refraction and centration of the eyes and method for its operation | |
| CA3188913A1 (en) | Holographic real space refractive system | |
| Harker | Two stereoscopic measures of cyclorotation of the eyes | |
| IL317388A (en) | Eye examination device and method for eye examination | |
| EP4216796A1 (en) | Holographic real space refractive system | |
| Fisher | Aniseikonia | |
| Johnston MAppSc | Demonstrating refraction and low vision optics using the overhead projector | |
| Kooijman | Demonstrating refraction and low vision optics using the overhead projector | |
| Freeman | Visual interactions with optical displays with particular reference to biocular magnifiers | |
| Nishijo | Perception of Depth with Stereoscopic Combat Displays. |