Перспективы высокой разрешающей способности голограммы глаза

Описание

Голограмма может давать очень высокое разрешение — порядка длины световой волны. На голограмме препарированной ткани удавалось различать волокна Нейрона диаметром 1 мкм [R. Е. Van Ligten, 1973]. Практически разрешающая способность при записи голограмм живых тканей значительно ниже Главным препятствием к достижению высокого и эффективного разрешения в микроголографии является «пятнистость». При освещении когерентным светом лазера на основное изображение предмета накладываются мелкие яркие пятна и темные линии. Практически при диффузно отражающих поверхностях редко удается получить дифракционную эффективность, превышающую 50 %.

Получение высокого разрешения на глазном дне обычными оптическими методами является весьма трудной задачей, так как, кроме малой апертуры оптической системы глаза, разрешение снижается искажающим действием глазных сред. В голографии разработано несколько способов получения изображения через искажающие среды, однако возможность их применения для исследования глаза еще недостаточно изучена.

Применение голографических методов получения изображения глазного дна через искажающие среды.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Предложено несколько способов получения голограммы глаза с высоким разрешением. Ohzy (1973) предлагает изготавливать линзы, точно воспроизводящие хрусталик исследуемого глаза. Линзу надо устанавливать при записи голограммы в опорный пучок, восстановление же должно производиться без нее. В результате ожидается исключение всех искажений, вносимых хрусталиком. John, Collins (1968) предложили применять линзу, эквивалентную хрусталику, не во время записи, а в процессе восстановления изображения. Практически, однако, изготовление таких линз, индивидуальных для каждого глаза, представляется слишком трудоемкой и даже нереальной задачей. Кроме того, еще более сильные искажения может вносить роговица. Представляется возможным пропускание опорного пучка через оптическую систему глаза. В этом случае в него будут внесены те же искажения, что и в предметный пучок, в результате чего они взаимно уничтожатся. Может быть рассмотрен случай введения в оптическую систему прибора компенсирующей пластинки в виде голограммы переднего отдела глаза. Она могла бы устранить все помехи, вносимые оптической системой глаза.

Голографическая интерферометрия. Перспективным способом регистрации самых тонких изменений состояния элементов глаза в динамике является интерференционная голография. Она применяется в некоторых отраслях техники для измерения малых деформаций сложных трехмерных объектов (спеклинтерферометрия). С этой целью на одной голографической пластинке записывают поочередно две голограммы — одну до изменения формы объекта, другую — после изменения. На восстановленном изображении объекта видны интерференционные полосы, которые используются для измерения деформации объекта. Голографической интерферометрией можно пользоваться для измерения различных изменений, происходящих внутри глазного яблока, таких, как развитие катаракт, отеков сетчатки и пр. Предполагают, что можно будет обнаруживать изменения в сетчатке, связанные с возникновением ее последовательных образов, возможными станут замеры
Изменений в колбочках, вызванные выцветанием зрительного пигмента.

Контуры рельефа поверхностей глазных тканей.

Для получения контуров участков глазных тканей, находящихся на одной и той же глубине, может быть использована голография с одновременным применением двух длин волн (?1 и ?2) в предметном и опорном пучках.

В результате на поверхности голографического изображения возникают интерференционные полосы, расстояние между которыми пропорционально разнице в глубинах соответствующих участков. Таким образом, интерференционные полосы могут быть использованы для измерения рельефа глазного дна.

Проблемы безопасности в голографии живого глаза. Серьезная проблема, возникающая при работах по голографии живого глаза,— безопасность пациента, так как общеизвестно коагулирующее действие мощного излучения лазера на сетчатку. Однако голография не требует чрезмерно больших доз энергии. Для безопасности пациента имеют значение три параметра: плотность энергии на сетчатке, длительность экспозиции и диапазон длин волн. Известно, что инфракрасное излучение с длинами волн, превышающими 1100 нм, и ультрафиолетовое излучение с длинами волн короче 450 нм сильно поглощаются средами глаза и оказывают на них вредное действие. С этой точки 'зрения криптоновый лазер, излучающий в видимом диапазоне волну с ?=476,2 нм, и аргоновый лазер с ?1=476,5 нм и ?2=514 нм можно считать подходящими для записи голограммы глаза.

Узкий спектральный диапазон излучения желательно выбирать с учетом того, какая из тканей глаза подлежит исследованию. Так, если врача интересуют микрососуды, то рекомендуется использовать зеленую линию спектра с ?=514 нм, так как гемоглобин сильно поглощает эту линию, в результате чего сосуды видны в виде контрастных темных линий.

Коэффициент отражения глазного дна и апертура оптической системы глаза малы. Поэтому для получения полноценных голограмм плотность энергии на сетчатке голографируемого глаза должна быть довольно велика. Во избежание повреждения тканей глаза эта плотность должна быть по крайней мере на два порядка ниже пороговой плотности энергии для лазера. По данным департамента здравоохранения США конца 1960 г., пороговое значение плотности лазерного излучения на сетчатке человеческого глаза составляет 6-105 эрг/см2. Однако вариации пороговой плотности энергии для человека очень велики. Установлено также, что глаз человека менее чувствителен к свету лазера, чем глаз обезьяны, и значительно менее чувствителен глаза кролика.

Применение методов голографии для исследования глаза является новым и перспективным направлением в создании офтальмологических приборов.

---

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