Освещенность глазного дна и его изображения при офтальмоскопии

Описание

«Офтальмоскопическое» освещение. Офтальмоскопия осуществляется в условиях, отличающихся от обычных: освещают не весь зрачок, а только периферическую часть его, на которую проецируется изображение источника света. Форма изображения источника не круглая, а прямоугольная, полукольцевая или близкая к кольцевой. Центральная зона зрачка свободна от освещающих лучей — на ней остается место для входного зрачка наблюдательной системы офтальмоскопа. Назовем такое освещение «офтальмоскопическим», так как в других условиях оно не применяется.

Взаимное расположение входного зрачка и изображения источника света офтальмоскопа (или камеры для фотографирования) можно увидеть на экране, установленном вместо глаза пациента. Для этого перед окуляром прибора нужно поместить дополнительный источник света — можно простую настольную матовую лампу и включить собственный источник света прибора. Свет от лампы, пройдя оптическую систему прибора и его апертурную диафрагму, образует на экране резко очерченный круг диаметром около 2 мм — входной зрачок оптической системы. Изображение источника света прибора будет расположено около него, между ними будет небольшой зазор, необходимый для полного разделения зрачков.

Определение освещенности на глазном дне. Ввиду того, что изображение источника формируется осветительной системой, которая создает дополнительные потери световой энергии, формула (8) для освещенности на глазном дне усредненного глаза при «офтальмоскопическом» освещении преобразуется следующим образом:

Таким образом, освещенность на глазном дне при «офтальмоскопическом» освещении зависит от яркости источника В, площади его изображения на роговице. На освещенность влияют также параметры самого глаза — длина переднезадней оси и потери в средах.

Яркость освещенного участка глазного дна. Интересующая нас величина освещенности изображения определяется яркостью объекта. Действительно, создав одинаковые освещенности на дне различно пигментированных глаз, мы не получим одинаковой яркости освещенных участков. Если предположить, что ткань исследуемого участка черная, как бархат, т. е. поглощает весь падающий на него свет, то при любом, даже самом сильном, освещении изображение этого участка будет невидимо. Очевидно, для наблюдения темнопигментированного глазного дна на нем нужно создать освещенность более высокую, чем на светлом, чтобы уравнять их яркости. Зависимость яркости ВГл освещенного объекта и его освещенности ?гл выражается формулой:
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

где р — альбедо (коэффициент диффузного отражения участка). Подставив вместо него его значение из формулы (25), получим выражение для расчета яркости освещенного участка глазного дна:

Определив яркость объекта наблюдения — освещенного участка глазного дна, перейдем к определению освещенности его изображения. Зная яркость объекта Вгл и увеличение наблюдательной системы офтальмоскопа, находим обычным путем освещенность объекта. После преобразований получим формулу:

где тн — пропускание наблюдательной системы офтальмоскопа; d — диаметр входного зрачка офтальмоскопа, мм; р — поперечное (линейное) увеличение наблюдательной системы офтальмоскопа; В — яркость источника света, нт.

Рассмотрим влияние величин, входящих в формулу (30), на освещенность изображения. От размеров изображения источника света и входного зрачка d наблюдательной системы зависит полнота заполнения зрачка исследуемого глаза. Это характеризует степень использования светового потока — фактически коэффициент полезного действия всей системы. Так как для выполнения условий безрефлексности изображение источника света должно быть отделено от входного зрачка прибора, занимающего центральную часть роговицы, то оптимальная форма изображения источника представляет собой кольцо, центр которого совпадает с центром роговицы. Действительно, в этом случае площадь изображения источника максимальна и, следовательно, зрачок глаза используется наиболее рационально. Так, при зрачке, расширенном до диаметра D = 6 мм, и при входном зрачке оптической системы диаметром d = 2 мм площадь кольца примерно в 4—5 раз больше, чем при прямоугольном изображении источника. В аппаратах для фотографирования глазного дна, где рациональное использование светового потока особенно важно, стремятся получить изображение источника, близкое по форме к кольцу. Это, однако, требует усложнения оптической системы прибора Основную роль при этом играет отражатель, направляющий осветительный пучок параллельно оптической оси Наиболее рациональным является отражатель, представляющий из себя кольцевое зеркало. В ручных офтальмоскопах с более простой оптической схемой в качестве отражателя применяется обычно призма полного внутреннего отражения, позволяющая получить только прямоугольное изображение источника, занимающее нижнюю часть зрачка глаза Площадь этого изображения не превышает 4—5 мм2 Освещенность при этом снижается, но в ручных приборах добиваться особенно высокой освещенности на дне исследуемого глаза обычно не требуется, поэтому такое решение вполне оправдано.

В формулу (30) не входит угол охвата, который с первого взгляда кажется основном параметром, влияющим на освещенность. На рисунке видно, что в действительности увеличение угла охвата повышает не освещенность, а угол освещенного поля. Так как величину освещенного поля бессмысленно делать намного больше, чем поле зрения прибора, то очевидно, что стремиться к значительному повышению угла охвата в обычных, не широкоугольных, офтальмоскопах не имеет смысла.

Важно также отметить, что в формулу (30) не входит величина самого источника света, а только размер его изображения. Сама по себе величина S'ист не оказывает прямого влияния на освещенность изображения. Величину изображения источника можно увеличить не за счет размеров источника, а в результате повышения увеличения осветительной системы. Отсюда следует, что в офтальмоскопах могут быть использованы относительно маломощные лампы с небольшими габаритами тела накала.


Требования к источнику света для офтальмоскопов.

Нить накала лампы офтальмоскопа должна иметь вид широкой, плотно намотанной спирали. При этом необходимо, чтобы увеличение осветительной системы прибора было выбрано достаточно большим и обеспечивало бы требуемую величину изображения тела накала на роговице. Так как из условий эксплуатации важно добиться минимального нагрева прибора, то всегда целесообразно применение маломощных ламп. Однако нужно иметь в виду, что в маломощных миниатюрных лампах обычно не только меньшее тело накала, но и меньшая яркость. Это связано с тем, что они выполняются вакуумными, поэтому температура накала нити не может быть так высока, как у мощных газонаполненных источников света. Это приводит к меньшей светоотдаче, а следовательно, и к меньшей яркости. Так, вакуумная лампа ОП8-9 -(9В, 8Вт) имеет температуру нити накала 2400 °С, светоотдачу 7,9 лм/Вт и яркость 0,0125 нт. Газонаполненные лампы такой же мощности имеют температуру накала 2740 °С, светоотдачу около 20 лм/Вт и яркость около 0,06 нт. Галогенная лампа накаливания КИМ-12-90-2 мощностью 90 Вт с йодистым циклом имеет габариты тела накала 4X1,5 мм2, светоотдачу 22 лм/Вт и яркость 0,3 нт. При выборе конкретного типа лампы, кроме яркости, надо учитывать следующие ее характеристики: форму тела накала, полноты заполнения его вольфрамом, близость тела накала к вершине колбы. Последнее требование связано с обеспечением необходимого угла охвата конденсора, что особенно важно в широкоугольных офтальмоскопах. Типы ламп, применяемых в приборах для исследования глаза, приведены на рис. 20. Минимальный срок службы лампы ОПЗ-О.75—75 ч, ОП8-9 — 50 ч, СЦ-61 — 100 ч, СЦ-70 — 80 ч, КГМ-12-90-2 — 100 ч.


Снижение освещенности на периферии изображения.

Угловая величина поля зрения,на исследуемом глазном дне в современных офтальмоскопах и аппаратах для фотографирования глазного дна доходит до 45—60°. Важно, особенно при фотографировании, чтобы освещенность в центре и на периферии этого поля отличалась как можно меньше, т. е. была бы равномерной по всему кадру. Практически можно считать, что исследуемое глазное дно при «офтальмоскопическом» освещении, так же как и при обычных условиях зрительной работы, освещено равномерно. Расчет показал, что при изображении источника, имеющего форму кольца с внутренним диаметром 3 мм и наружным 6 мм, освещенность на глазном дне от центра к периферии падает всего на 8—10%. Это еще, однако, не означает, что так же равномерно освещенность распределена и на его изображении. Освещенность в каждой точке изображения характеризуется апертурным углом и в пространстве изображений. Этот угол находят из соотношения:

Чем больше апертурный угол, тем при такой же яркости В пучков света больше освещенность точки. Угол, характеризующий освещенность в данной точке изображения, уменьшается по мере удаления этой точки от оси (центра кадра). Величину освещенности в любой точке кадра можно вычислить по формуле:


Телецентрический ход лучей. Равномерная освещенность обеспечивается применением телецентрического хода лучей, который целесообразен также и из других соображений: он сохраняет, как будет показано далее,, постоянство масштаба элементов глазного дна при аметропических глазах.

Телецентрический ход лучей характеризуется тем, что главные лучи выходят из оптической системы параллельными. Для этого апертурная диафрагма должна быть помещена в фокусе объектива. При телецентрическом ходе лучей апертурные углы и для всех точек одинаковы и, следовательно, освещенность точек изображения не зависит от их положения на пленке — периферия кадра освещена так же, как и его центральная часть.

Освещенность глазного дна пациента. В разных моделях офтальмоскопов величина освещенности глазного дна значительно различается от 1000 до 4000 лк. Для миопического глаза она несколько меньше, для гиперметропического — больше. Освещенность 2000 лк позволяет уже достаточно хорошо рассмотреть детали сетчатки при введении спектрозональных светофильтров и поляроидов.

Ориентировочный светотехнический расчет и выбор источника света для офтальмоскопии. В качестве примера рассчитаем, какой источник света должен быть выбран для ручного электрического офтальмоскопа при исследовании в прямом виде. Предварительно решим, к какой величине освещенности на сетчатке следует стремиться. За основу примем освещенность на сетчатке при обычной зрительной работе. Для обеспечения зрительного комфорта при офтальмоскопии в прибор желательно заложить освещенности такого же порядка. Примем диаметр выходного зрачка наблюдательной системы (d) 2 мм, а площадь изображения источника на роговице исследуемого глаза (S') 3 мм2.

Если исследуемый глаз и глаз наблюдателя близки к «схематическому глазу» Гульстранда, то поперечное увеличение ?=1.

Подставляя эти величины в формулу (30) и задавшись величиной освещенности на глазном дне наблюдателя Е'=Eнорм= 0,1 лк, получаем яркость источника B = 2,5 Мнт. Эта величина близка к яркости вольфрамовой нити накала малогабаритной лампы ОПЗ-О.75 (ЗВ, 0,75 Вт), которая при световой отдаче 11,2 лм/Вт имеет яркость около 2,3 Мнт. Следовательно, для прямой офтальмоскопии без светофильтров лампа может быть .использована в приборе.

---

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