УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ, ДИАГНОСТИКИ ИЛИ ПОДДЕРЖКИ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РАССТРОЙСТВ ЗРЕНИЯ
DEVICE AND METHOD FOR INVESTIGATING, DIAGNOSING OR HELPING TO DIAGNOSE AND TREATING FUNCTIONAL VISION PROBLEMS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к исследованию, диагностике или поддержке диагностики и лечения зрения, предложению устройства и способа, которые дают возможность выполнять упомянутые функции на практике.
Уровень техники
Глаза обеспечивают поступление 95% информации, следовательно, глаза являются важнейшим инструментом для пространственной ориентации, эмоционального общения и, особенно, обучения (например, для формальных навыков распознавания, навыков чтения, навыков понимания при чтении и т.п.), и поэтому целесообразно выполнять периодическое исследование глаз для обнаружения и лечения функциональных расстройств, с которыми может сталкиваться пациент.
Устройства для проведения зрительного теста, которые позволяют проверять состояние глаз и функциональную способность зрения, известны, но существующие устройства являются, в общем, простыми, требующими участия специалистов для оценки функционирования глаз, так что ввиду недостатка специалистов, занятых в обслуживании всего населения, исследования зрения людей невозможно проводить достаточно часто.
Цель изобретения
Изобретение предлагает устройство и способ, которые обеспечивают возможность исследования, диагностики или поддержки диагностики и лечения функциональных расстройств зрения с помощью простого средства, с которым может обращаться самостоятельно пользователь или специалист.
Устройство содержит устройство в виде очков, которое содержит экран для воспроизведения изображений, линзовые элементы, по меньшей мере, один источник света (видимого или невидимого) и камеру для регистрации изображений в соответствующей зоне перед каждым глазом, при этом все приведенные компоненты расположены в оправе, определяющей свободное пространство перед глазом, предназначенным для применения, соединены с независимым электронным блоком, который, в свою очередь, соединен с компьютером, с системой звуковой связи и с внешними оптическими датчиками и датчиками для измерения положения головы пользователя.
Упомянутый сборочный модуль позволяет передавать изображения посредством электронного блока на экран, расположенный перед глазом, при этом упомянутые изображения наблюдаются глазом через линзовые элементы, причем в то же самое время как глаз получает светопроекцию, излучаемую источниками света, вследствие чего глаз создает отражения, которые захватываются камерой, сигналы передаются в зависимости от отражений в электронный блок, который объединяет упомянутые сигналы с сигналами внешних датчиков, с формированием данных, которые передаются в компьютер для обработки.
Следовательно, существует устройство, которое позволяет получать в реальном времени функциональные параметры глаз, например движение, точку конвергенции взгляда, диаметр зрачка, расстояние фокальной плоскости и кривизну хрусталика, для сравнения приведенных данных с предварительно установленными моделями, определяющими нормальное зрение, и для определения тем самым функциональных расстройств зрения глаза, для выбора лечения, которое дает возможность ослабить или исправить упомянутые функциональные расстройства зрения анализируемого глаза.
При посредстве электронного блока и системы передачи звука или изображений пользователь может также взаимодействовать с устройством для определения действий, которые позволяют получать данные о подлежащих измерению конкретных параметрах.
Оправа, содержащая функциональные элементы, которые расположены перед глазами, позволяет применять устройство поверх очков пользователя, если пользователь носит очки, вследствие чего полученные данные о зрении являются совершенно реальными в связи с конкретными условиями работы глаз каждого отдельного человека.
С другой стороны, для получения данных о разных параметрах глаз предусмотрено применение набора сменных линзовых элементов, которые можно заменять вручную или посредством автоматического установочного устройства, пригодного для упомянутой цели.
В соответствии с практически целесообразным вариантом осуществления изобретения, оправа каждого функционального сборочного модуля имеет отверстие для селективной вставки кассет, содержащих линзовые элементы. Поэтому, в зависимости от теста, которому следует подвергнуть глаза пользователя, можно выбрать кассету с наиболее подходящими линзовыми элементами.
Следовательно, упомянутое устройство, являющееся целью настоящего изобретения, обладает очень выгодными признаками для обнаружения функциональных расстройств зрения, обладает новизной и предпочтительным отличительным признаком для выполнения упомянутой функции.
Описание чертежей
Фигура 1 - блок-схема сборочного модуля, составляющего устройство, являющееся целью настоящего изобретения, для исследования зрения одного глаза.
Фигура 2 - схематичный вид в перспективе практически целесообразного варианта осуществления устройства в виде очков, снабженного соответствующими сборочными модулями, выполненными в соответствии с изобретением, для установки поверх глаз пользователя.
Фигура 3 - схематичное сечение одного из отдельных сборочных модулей устройства, показанного на предыдущей фигуре.
Фигура 4 - схематичный вид в перспективе другого практически целесообразного варианта осуществления устройства в соответствии с изобретением, где кассеты с линзовыми элементами находятся в положении вставки относительно их соответствующих корпусных оправ.
Фигура 5 - схематичное сечение сборочного модуля, сформированного кассетой, вставленной в соответствующую оправу, в соответствии с вариантом осуществления, показанным на предыдущей фигуре.
Фигура 6 - схематичный вид в разрезе схемы расположения кассеты в положении перед вставкой в корпусную оправу.
Фигура 7 - схематичный вид в разрезе сборочного модуля, показанного на предыдущей фигуре, с кассетой, вставленной и наклоненной вбок внутри корпусной оправы.
Фигура 8 - схематичный вид устройства, показанного на фигуре 4, снабженного крепежным средством и собранного на голове пользователя.
Фигура 9 - подробный местный вид в перспективе устройства, а именно, одного из функциональных сборочных модулей с боковым отверстием, показанным в открытом положении.
Фигура 10 - тот же подробный вид, представленный на предыдущей фигуре, но с боковым отверстием в закрытом положении.
Фигура 11 – другой, практически целесообразный вариант осуществления устройства в соответствии с изобретением на голове пользователя.
Фигура 12 - подробный местный увеличенный вид с предыдущей фигуры.
Подробное описание изобретения
Цель изобретения относится к обеспечению устройства и способа исследования зрения для обнаружения функциональных нарушений зрения здоровых глаз, чтобы давать возможность выбора лечения для коррекции упомянутых нарушений.
В практически целесообразном неограничивающем варианте осуществления предполагается, что предлагаемое устройство должно быть сформировано в виде очкового устройства (1), составленного из функциональных сборочных модулей (2), предназначенных для установки поверх каждого из глаз, при этом упомянутое устройство (1) снабжено крепежным средством (3), которое может быть любого типа для регистрации неподвижного закрепления на голове пользователя.
Каждый из функциональных сборочных модулей (2), предназначенных для проведения исследования глаз, содержит оправу (4), внутри которой расположен дисплейный экран (5), и перед дисплеем расположен набор линзовых элементов (6), а также камера (7) для регистрации изображений и, по меньшей мере, один светопроекционный источник (8).
Линзовые элементы (6) в упомянутом функциональном сборочном модуле (2) могут быть оптическими линзами или элементами другого типа, выполняющими аналогичную функцию, например светонепроницаемые диски с несколькими отверстиями или с центральной прорезью, в соответствии с одним вариантом осуществления упомянутых элементов (6.1), расположенными неподвижно в оправе (4), и другим элементом (6.2), расположенным подвижно, с возможностью перемещения ближе к упомянутому неподвижному элементу (6.1) и дальше от него, что позволяет определять переменное фокусное расстояние как изменение масштаба, в то время как в прорези (9) оправы (4) вставляют другие элементы (не показанные), допускающие смену вручную или посредством подходящего для этого автоматического установочного устройства.
С другой стороны, сборочный модуль устройства соединен с электронным блоком (10), управляющим рабочими действиями функциональных сборочных модулей (2), и при посредстве которого пользователь или другое лицо может взаимодействовать с системой для определения режимов работы в связи с исследованиями зрения, подлежащими выполнению на глазах, намеченных для применения.
Электронный блок (10) соединен с компьютером (11), и к электронному блоку дополнительно подсоединены система обнаружения внешних переменных параметров и система звуковой связи, при этом система обнаружения внешних переменных параметров содержит, например, по меньшей мере, один датчик (12) для измерения положения головы пользователя и датчик (13) для измерения окружающего света, тогда как система звуковой связи содержит наушники (14) и микрофон (15). В связи с электронным блоком (10) обеспечен также элемент (16) управления, посредством которого пользователь может взаимодействовать с операционной системой функциональных сборочных модулей (2), чтобы выполнять требуемые операции.
Поэтому, для применения устройства, устройство (1) закрепляют на голове пользователя вместе с функциональными сборочными модулями (2) в положении перед глазами, на экран (5) передают изображения посредством электронного блока (10) таким образом, чтобы упомянутые изображения наблюдались соответствующим глазом через линзовые элементы (6), в то время как на глаз проецируют луч света посредством источников (8).
Следовательно, когда глаз наблюдает изображения, появляющиеся на экране (5), глаз отражает проецируемый на него свет, при этом упомянутые отражения захватываются вместе с изображением глаза посредством камеры (7), которая передает сигналы в электронный блок (10) в зависимости от отражений, причем упомянутые сигналы объединяются с сигналами, обеспечиваемыми внешними датчиками (12-13), с формированием данных, соответствующих параметрам исследуемого глаза, которые передаются в компьютер (11) для обработки.
Таким образом, данные, соответствующие разным параметрам глаз, например движению, точке конвергенции взгляда, диаметру зрачка, расстоянию фокальной плоскости и кривизне хрусталика, могут быть получены в процессе работы глаз при наблюдении изображений, появляющихся на экранах (5), при этом упомянутые данные сравниваются с предварительно установленными моделями нормального зрения для определения функциональных аномалий зрения, так что посредством проецирования изображений на экраны (5) глаза подвергают тренировкам, которые позволяют исправить обнаруженные функциональные расстройства.
Функциональные сборочные модули (2) определяют из условия, чтобы, при использовании, между упомянутыми функциональными сборочными модулями (2) и глазами пользователя было свободное пространство, которое позволяет пользователю применять устройство с надетыми при этом его обычными очками, если пользователь пользуется какими-либо очками, вследствие чего результаты, получаемые при исследовании зрения, являются совершенно реальными в отношении глаз, намеченных для применения.
Оправа (4) функциональных сборочных модулей (2) снабжена также боковыми отверстиями (17), через которые может поступать окружающий свет снаружи, и пользователь может периферическим зрением видеть окружающую среду, в которой находится пользователь.
В устройстве (1) функциональные сборочные модули (2), содержащие элементы для исследования зрения, снабжены системой перемещения и ориентации (вручную или автоматически), для регулировки положения упомянутых функциональных сборочных модулей (2) в зависимости от межзрачкового расстояния и от плоскости, перпендикулярной направлению взгляда глаз каждого пользователя, так что результаты исследования зрения являются точными в каждом случае.
С другой стороны, функциональные сборочные модули (2) в устройстве (1) могут быть конструктивно независимыми, при этом каждый из них встроен в соответствующую оправу (4), однако, аналогично, без изменения принципа изобретения, оба функциональных сборочных модуля (2) могут быть встроены в одну общую оправу (4), при этом для работы в связи с обоими функциональными сборочными модулями (2) может быть обеспечена единственная оперативно встроенная камера (7) для регистрации изображений.
Монтаж функциональных сборочных модулей (2) в корпусной оправе или оправах (4) выполнен с герметизацией прозрачным элементом (18) для предотвращения попадания пыли, которая может воздействовать на рабочие компоненты и вызывать их повреждение.
Прорези (9) для вставки сменных линзовых элементов (6) дополнительно снабжены ворсистыми тонкими полосками также для предотвращения попадания пыли через упомянутые прорези (9).
На фигуре 4 показан другой, практически целесообразный вариант осуществления устройства, являющегося целью изобретения, в котором оправа (4) каждого функционального сборочного модуля (2) содержит отверстие (20) для селективной вставки, по меньшей мере, одной кассеты (19), содержащей линзовые элементы (6). Поэтому, в зависимости от теста, которому следует подвергнуть глаза пользователя, можно выбрать кассету (19) с наиболее подходящими линзовыми элементами (6). В сечении на фигуре 5 показана кассета (19), вставленная в соответствующую оправу (4), с расположением перед соответствующим дисплейным экраном (5).
В предпочтительном решении, например, изображенном на фигуре 11, кассеты (19), содержащие линзовые элементы (6), могут быть вставлены через отверстия, обеспеченные во внешней оправе (4.1), при этом упомянутая внешняя оправа (4.1) защищает как кассеты (19), так и оправы (4) функциональных сборочных модулей (2), в которых расположены дисплейные экраны (5), камеры (7) для записи изображений и светопроекционные источники (8).
Как можно видеть на фигуре 12, в отверстия, обеспеченные во внешней оправе (4.1), можно последовательно вставлять, по меньшей мере, одну кассету (19), что позволяет вводить в устройство дополнительные оптоэлектронно-механические элементы. Поэтому первая кассета, ближайшая к глазу, может содержать оптоэлектронно-механические элементы линзовых элементов (6), обеспечивающих наблюдение пользователем дисплейного экрана дисплея и представление устройством дисплейного экрана (5) на любом кажущемся расстоянии от пользователя (например, посредством монофокальной линзы, которую можно перемещать аксиально, или мультифокальной линзы), тогда как другие кассеты могут содержать, например, оптоэлектронно-механические элементы для коррекции эмметропии и/или астигматизма глаза или другие элементы.
Для того чтобы изображения, спроецированные на дисплейный экран (5), наблюдались глазом пользователя стереоскопически и реалистически, обеспечено решение, в котором изображения, отображаемые на каждом дисплейном экране (5), являются геометрически несинхронными в зависимости от перспективы каждого глаза, и в котором линзовые элементы (6) могут изменять свое фокусное расстояние в зависимости от зоны изображения, которая наблюдается глазами пользователя.
Линзовые элементы (6) могут представлять собой линзы или линзовые сборки любого типа, которые позволяют фокусировать изображения дисплейного экрана (5) на переменных расстояниях и могут быть, например, электрооптическими линзами, которые можно электрически деформировать (мультифокальные линзы), или несколькими оптическими линзами, которые можно аксиально перемещать одну относительно другой (подвижные линзы с постоянными фокусными расстояниями), или их сочетаниями.
Для выставки линзовых элементов (6) относительно каждого глаза, как показано на фигурах 6 и 7, линзовые элементы (6) прикреплены к оправе (4) кассет (19) посредством упругих элементов (22), которые допускают наклон упомянутых линзовых элементов (6) для размещения их в требуемом положении. Упругие элементы (22) могут иметь разные варианты осуществления, поэтому упругие элементы могут быть сильфонами, расположенными в верхней части кассет (19), как показано на чертежах, кольцевыми сильфонами, несколькими цилиндрическими пружинами в разных направлениях или другими подобными вариантами осуществления.
Как подробно показано на фигуре 7, в соответствии с одним вариантом осуществления, линзовые элементы (6) наклонены в требуемое положение внутри корпусной оправы (4) посредством установочной каретки (23), которая собрана на поперечной направляющей внутри оправ (4), при этом упомянутую каретку (23) можно двигать вручную или посредством автоматических элементов. Следовательно, после того как кассету (19) правильно вставляют в отверстие (20) соответствующей оправы (4), нижняя часть кассеты (20) зафиксирована в каретке (23) таким образом, что при перемещении вбок упомянутой каретки (23) упругие элементы (22) линзового элемента (6) сгибаются и тем самым дают возможность выставить упомянутый линзовый элемент (6) в требуемое положение перед соответствующим глазом пользователя.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, вместо наклона линзовых элементов (6) кареткой (23), внутри оправы (4) и в одно целое с ней обеспечены конструктивные элементы в виде остроконечных выступов с предварительно заданной структурой.
Поэтому при вставке кассеты (19) в ее корпусную оправу (4) линзовые элементы (6), которые встроены в кассету (19), наталкиваются на препятствие, которым является остроконечный выступ, при этом остроконечный выступ принуждает упомянутый линзовый элемент (6) перемещаться поперечно и/или вертикально, что он сможет сделать, когда упругие элементы (22), закрепляющие линзовый элемент, деформируются. Если остроконечные выступы и зона контакта с ними на линзовых элементах (6) снабжены подходящей геометрией, то упомянутые линзовые элементы (6) будут выставлены полностью автоматически и пассивно.
В приведенном случае, для регулировки оправ (4) в зависимости от межзрачкового расстояния и от направления взгляда глаз каждого пользователя, упомянутые оправы (4) в состоянии перемещаться вертикально и/или горизонтально.
Если оправы (4) не содержат кассет (19), как в случае на фигуре 11, то сами функциональные сборочные модули (2) или кассеты (19) могут содержать средство для перемещения вертикально и/или горизонтально и, следовательно, расположения линзовых элементов (6) в зависимости от межзрачкового расстояния и направления взгляда глаз пользователя, который использует устройство.
Устройство (1), установленное на глаза пользователя, закрепленное средством (3), обеспечивающим неподвижное закрепление на голове, можно видеть на фигуре 8. Боковые отверстия (17), через которые пользователь может видеть окружающую его среду своим периферическим зрением, образованы в связи с оправами (4) функциональных сборочных модулей (2).
Для обеспечения возможности селективного блокирования боковых отверстий (17), при необходимости, в зависимости от тестов, планируемых к проведению, обеспечены практически полезные перекрывающие затворы (21) в связи с упомянутыми боковыми отверстиями (17) в такой форме, что, как показано на фигуре 9, в нормальном положении упомянутые затворы (21) сдвинуты для оставления соответствующих боковых отверстий (17) свободными, и, когда необходимо по условиям диагностики, как показано на фигуре 10, затворы (21) можно переместить для блокирования боковых отверстий (17).
В соответствии с одним вариантом осуществления, в связи с боковыми отверстиями (17) расположены затворы (не показанные), выполненные из электрооптического материала, подверженного изменению прозрачности, при этом упомянутые затворы допускают селективное изменение прохождения света через упомянутые боковые отверстия (17). В приведенном случае затворы расположены неподвижно в боковых отверстиях (17), и прохождением света в устройство можно селективно управлять посредством изменения коэффициента непрозрачности упомянутых затворов.
Следовательно, при практическом применении устройства, пользователю показывают изображения на дисплейных экранах (5), и во время наблюдения упомянутых изображений вычисляются параметры глаз пользователя, при этом упомянутые параметры сравниваются с предварительно установленными моделями для определения функциональных расстройств зрения. Поэтому посредством проецирования изображений на экраны (5) глаза подвергают тренировке, позволяющей исправить обнаруженные функциональные расстройства.
Для эффективного лечения обнаруженных функциональных расстройств важно, чтобы нейромоторная система глаз пользователя находилась в виртуальной среде, подходящим образом представляющей трехмерное восприятие и восприятие расстояния по отношению к восприятию фактической эквивалентной окружающей среды.
Для достижения упомянутой цели изображения можно проецировать в виртуальном пространстве стереоскопически (трехмерно) и на разных расстояниях от пользователя, посредством дисплейных экранов (5) и линзовых элементов (6).
С упомянутой целью, сначала камерами (7) регистрируется изображение глаз пользователя, и в электронном блоке (10) вычисляются направление взгляда каждого глаза, точка конвергенции взгляда пользователя и расстояние от точки конвергенции до пользователя по упомянутому изображению, с управлением линзовыми элементами (6) таким образом, чтобы они адаптировали свое фокусное расстояние в соответствии с фактической глубиной, соответствующей расстоянию от точки конвергенции взгляда пользователя до пользователя.
Поэтому каждое изображение, проецируемое на дисплейные экраны (5), кодируется в соответствии с фактическими глубинами, с возможностью присвоения, например, посредством электронного блока (10), конкретной размытости, которая, например, является нулевой размытостью в непосредственной близости от фокальной плоскости пользователя (которая является плоскостью, содержащей точку конвергенции линий взгляда глаз пользователя) и постепенно увеличивающейся размытостью во все более удаленных плоскостях, содержимому каждой плоскости трехмерного изображения, отображаемой на плоскости дисплея, в соответствии с ее виртуальной глубиной или расстоянием до пользователя.