Методы устранения световых рефлексов

Описание

Причины возникновения световых рефлексов.
Принадлежность глаза в процессе исследования к обеим системам — осветительной и оптической вызывает возникновение световых рефлексов — изображений источника света поверхностями, стоящими в ходе лучей. Эти рефлексы затрудняют наблюдение основного объекта — глазного дна. Наиболее трудно устранить рефлексы от роговицы исследуемого глаза. Рассмотрим механизм возникновения рефлексов.

Световой поток, выходящий из осветительного канала, не полностью проходит внутрь глаза. Часть потока отражается от поверхностей глазных сред, в основном от передней поверхности роговицы, граничащей с воздухом. Если не приняты меры для устранения этого потока, то он попадает через входной зрачок в оптическую систему прибора и образует световые рефлексы или вуаль. Так же возникают рефлексы от оптических деталей — линз, плоскопараллельных пластин, стоящих в ходе осветительных лучей. Если рефлексы фокусируются вблизи плоскости изображения глазного дна, то они видны на нем в виде уменьшенных изображений источника света.

В случаях, когда плоскость изображения рефлексов удалена от изображения глазного дна, они накладываются на него в виде вуали, что также снижает качество изображения.

Особенно тщательное устранение рефлексов необходимо при фотографировании глазного дна. Действительно, при визуальном наблюдении яркие, но небольшие по площади рефлексы не создают для опытного офтальмолога особых трудностей Их можно отвести с исследуемого участка незначительным изменением направления взора пациента или небольшими поворотами офтальмоскопа. При фотографировании это совершенно недопустимо. Свет, образующий рефлексы или вуаль, трудно отделить от света, образующего изображение глазного дна, и устранение его связано с потерями световой энергии. Эти потери особенно ощутимы при фотографировании, так как в результате подвижности глаза для получения неразмытых снимков время экспозиции должно» быть очень мало, а достаточная плотность снимков достигается за счет интенсивности светового потока. При этом недопустимо превышение физиологических норм освещения. Врач должен тщательно следить за тем, чтобы фотосъемка не слишком утомляла пациента.

Основным методом устранения рефлексов от роговицы является так называемый геометрический метод. В последнее время применяют также поляризационный метод, обеспечивающий в комбинации с геометрическим высокую степень безрефлексности. Известен метод дилсклерального освещения, не получивший пока практического применения, но представляющий определенный интерес. Рассмотрим более подробно все три метода.

Геометрический метод устранения рефлексов. Принцип получения безрефлексного изображения глазного дна на Основе разделения осветительного и оптического — наблюдательного, или фотографического, канала впервые сформулировал Торнер в 1899 г. Согласно этому принципу входной зрачок оптической системы и выходной зрачок осветительной системы, роль которого играет изображение источника, должны располагаться на роговице исследуемого глаза рядом, не перекрывая друг друга.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Отраженный роговицей свет (пунктирные линии) и при таком расположении падает на линзу наблюдательной системы. Однако до плоскости изображения глазного дна этот отраженный свет не доходит, так как попадает в оптическую систему не через ее входной зрачок и, следовательно, не участвует в формировании изображения. Входным зрачком может служить реальная апертурная диафрагма или изображение этой диафрагмы, даваемое оптической системой прибора. Итак, если входной зрачок прибора отделен от изображения источника света, то исключается появление световых рефлексов и вуали от роговицы на изображении глазного дна. Важно, чтобы на зрачок не накладывалась не только основная, наиболее яркая, часть, но и ореол от изображения источника. Тогда разделение будет полным. Отсюда требования к тому, чтобы изображение источника было неразмытым и точно соответствовало заданным размеру и форме.

Устранения ореола добиваются прежде всего тщательным корригированием аберраций осветительной системы, просветлением поверхностей линз, значительно снижающим интенсивность отраженного света, а также возможно более полным устранением света, рассеянного поверхностями металлических деталей. Однако полностью устранить рассеянный свет практически не удается, несмотря на то, что металлические детали обычно защищают черными матовыми покрытиями, поглощающими большую часть падающего на них света. В зависимости от требований к величине поля, увеличению и качеству изображения глазного дна оптические системы приборов, основанных на геометрическом методе устранения рефлексов, можно разделить на две группы.

Системы с полностью разделенными оптическим и осветительным каналами. В более простых приборах осветительный и оптический каналы не имеют общих оптических компонентов, т. е. полностью отделены один от другого. Общей для этих двух систем является только оптическая система исследуемого глаза. Чтобы отражатель — зеркало или призма — не попадал в ход лучей оптической системы и не срезал пучков, формирующих изображение глазного дна, он должен быть расположен очень близко от исследуемого глаза. Это затрудняет процесс исследования и является недостатком данной схемы. Даже при максимально возможном приближении отражатели к глазу — до 12-15 мм угол поля зрения не превышает 14—15°. Однако благодаря своей простоте схема нашла широкое применение в ручных приборах.

Системы с общим оптическим компонентом — офтальмоскопической линзой. В приборах второй группы — стационарных офтальмоскопах и аппаратах для фотографирования глазного дна — обычно применяется другая схема. В этих приборах осветительный и оптический канал не полностью разделены между собой, а имеют общую офтальмоскопическую линзу. Отражатель устанавливают не перед исследуемым глазом, а внутри прибора, рядом с апертурной диафрагмой, почти в одной плоскости с ней. Такое решение позволяет, не ограничивая размеров поля на глазном дне, удалить прибор от исследуемого глаза на достаточное для удобной работы расстояние. При этом возникает другая серьезная помеха — дополнительные рефлексы от поверхностей самой линзы.

Устранение рефлексов от офтальмоскопической линзы. Эта линза стоит одновременно и в ходе осветительных лучей, и в ходе лучей, формирующих изображение глазного дна. Поэтому каждая ее поверхность отражает часть светового потока, образуя рефлекс, накладывающийся на изображение глазного, дна. Величина этого рефлекса и его местоположение зависят от радиуса кривизны отражающей поверхности, яркость — от доли отраженного ею потока. Как уже указывалось, особенно яркие рефлексы дают поверхности, граничащие с воздухом. Рефлексы от склеенных поверхностей значительно слабее. Непросветленные поверхности, граничащие с воздухом, отражают в среднем 4—6% падающего света (в зависимости от сорта стекла и величины угла падения). Коэффициент отражения просветленных поверхностей снижается в несколько раз, поэтому качество просветление офтальмоскопической линзы имеет особое значение. Даже при многослойном просветлении, когда коэффициент отражения составляет всего доли процента, рефлексы, концентрирующие свет, обычно превосходят по яркости изображение глазного дна.

Для устранения каждого из рефлексов приходится использовать специальные приемы, требующие большой изобретательности от конструктора и расчетчика прибора. Применение многолинзовых объективов, обеспечивающих высокое качество изображения, практически исключается из-за большого количества рефлексов. Выход был найден в создании офтальмоскопической линзы в виде одного компонента с асферической поверхностью. Считается, что одна асферическая поверхность может быть эквивалентна в отношении снижения аберраций двум сферическим. Для профиля асферической поверхности обычно используют кривые второго порядка — параболу, эллипс или гиперболу. Для этих поверхностей характерно увеличение радиуса кривизны по мере удаления от вершины кривой. Применение специально рассчитанной асферической поверхности позволяет без изменения фокусного расстояния линзы и хода параксиальных лучей придать краевым лучам заданное направление. Таким образом, без изменения местоположения изображения и увеличения устраняется сферическая аберрация и повышается качество изображения.

Не следует, однако, преувеличивать возможность асферической поверхности в отношении повышения качества изображения. Такая поверхность не избавляет систему от других видов аберраций. Поэтому для устранения хроматизма асферическую линзу выполняют склеенной из двух сортов стекла. Так как разница в показателях преломления стекол сравнительно невелика, то рефлекс от поверхности склейки практически незаметен. Применение такой линзы уменьшает количество рефлек4 сов до двух. Для устранения этих остаточных рефлексов обычно прибегают к следующему приему. Толщину линзы выбирают такой, чтобы рефлекс от первой (асферической) поверхности концентрировался на ее второй (сферической) поверхности. Этот участок поверхности линзы экранируют, нанося на него черный кружок, полукольцо или другую фигуру, полностью закрывающую рефлекс. Площадь рефлекса обычно не превышает долей миллиметра. Такой «экран» защищает оптическую систему прибора от лучей, отраженных поверхностью линзы. Чтобы на изображении глазного дна вместо яркого рефлекса не возникало темное изображение «экрана», систему рассчитывают так, чтобы изображение поверхности линзы находилось достаточно далеко от плоскости изображения глазного дна. В этом случае ни при каких величинах рефракции глаза пациента на пленке незаметно изображения «экрана» Такое решение позволяет также избежать резкого изображения дефектов поверхности линзы и оседающих на ней пылинок. Для устранения рефлекса от второй поверхности линзы радиус сферической поверхности выбирают таким, чтобы центр сферы совпадал с центром апертурной диафрагмы. Пучки лучей, отраженные этой поверхностью, концентрируются на маленьком участке, расположенном рядом с апертурной диафрагмой, но в нее не проходят, а отводятся в сторону и, следовательно, не доходят до изображения глазного дна. Такой метод позволяет практически полностью устранить рефлексы от линзы. Однако осуществление его в условиях серийного производства сложно и трудоемко. Особенно большие технологические затруднения встречаются при изготовлении высокоточной асферической поверхности.

Поляризационный и комбинированный методы устранения рефлексов. Еще со времени изобретения метода офтальмоскопии велись поиски более простых приемов устранения рефлексов. Гельмгольц пытался применить с этой целью поляризационный метод, используя стеклянные пластинки, наклоненные под углом Брюстера (56°), максимально поляризующим светом. Сущность метода заключается в том, что при освещении глаза линейно поляризованным светом роговица и полированные поверхности линз прибора при отражении в основном сохраняют состояние поляризации, в то время как диффузно отражающие ткани глазного дна деполяризуют большую часть падающего на них света, т. е. преобразует его в естественный. Это свойство дает возможность как бы «сортировать» при помощи анализатора свет, отраженный от глазного дна, и свет, отраженный поверхностями линз и роговицы. Анализатор, ориентированный соответствующим образом, должен полностью гасить поляризованный свет, отраженный линзами и роговицей и образующий рефлексы, но пропускать часть деполяризованного (естественного) света, отраженного от глазного дна. Эта часть света и участвует в формировании его изображения. Однако способ связан с большими потерями световой энергии, обусловленными самой физической сущностью получения поляризованного света из естественного. Действительно, чтобы поляризовать естественный свет, излучаемый источником, поляризатор поглощает ту составляющую света, плоскость поляризации которой перпендикулярна его оптической оси, и пропускает только ту составляющую, плоскость поляризации которой параллельна его оси. Такие же потери происходят при прохождении света, отраженного глазным дном и претерпевшего при этом деполяризацию, Суммарно потери энергии составляют от 75 до 90%. Это считалось основным препятствием к использованию поляризационного метода. Тем не менее простота метода продолжала привлекать разработчиков приборов. В настоящее время вследствие применения высокоинтенсивных источников света уровень освещенности при использовании поляризационных устройств достаточно высок не только для визуального исследования, но и для фотографирования глазного дна. Это дало возможность провести экспериментальную проверку поляризационного метода, которая показала, что полного устранения рефлексов от роговицы получить не удается: на изображение глазного дна накладывается заметная вуаль, значительно снижающая контрастность. Основную причину остаточных рефлексов следует искать в особенностях структуры прозрачных тканей глаза. Это предположение подтверждается при сравнении яркости остаточных рефлексов роговицы живого глаза и полированной стеклянной линзы с таким же радиусом кривизны. В этом случае рефлекс гасится значительно лучше.

Без сомнения, одна из причин неполного устранения рефлексов заключается также в несовершенстве выпускаемых промышленностью поляроидов. Как правило, поляроиды не обеспечивают полного гашения, особенно в крайних зонах видимого спектра. Значительно лучший эффект дает комбинирование геометрического и поляризационного методов, упрощающее получение безрефлексного изображения. Яркость ореола вокруг изображения источника света даже при плохо корригированной оптической системе значительно меньше яркости основной части изображения. Поэтому поляроиды гасят этот ореол достаточно полно. Это позволяет снизить требования к качеству изображения источника и, следовательно, к исправлению аберраций осветительной системы. Отпадает также необходимость экранирования рефлекса асферической поверхности — при условии хорошего просветления оптики этот рефлекс практически незаметен. Использование поляроидов для устранения рефлексов позволяет значительно упростить конструкцию приборов.

Целесообразность применения поляризованного света только для устранения остаточных рефлексов была бы спорной, если бы он не давал других преимуществ. Но, как показали исследования последних лет, поляризационная офтальмоскопия оказалась перспективной в диагностическом отношении. Это и послужило основным стимулом для внедрения поляризационного метода исследования.

Диасклеральное освещение при офтальмоскопии. В литературе описаны попытки освещения глазного дна через склеру, контактным способом. Для этого используют склероконус, широко применяемый при диафаноскопии. Метод дал положительные результаты при исследовании альбиносов. При современных высокоинтенсивных источниках света и волоконных световодах, пропускающих только холодный свет, по-видимому, можно обеспечить достаточную освещенность при исследовании и даже при фотографировании нормально пигментированного глаза. Однако контактное исследование усложняет процесс офтальмоскопии, делает его более тяжелым для пациента и трудоемким для врача. Поэтому в настоящее время метод не находит применения.

---

Статья из книги: Оптические приборы для исследования глаза | Тамарова Р.М.