WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаРізне → Аберометрія оптичної системи ока методом рейтресинга (автореферат) - Реферат

Аберометрія оптичної системи ока методом рейтресинга (автореферат) - Реферат

Метою досліджень впливу цих факторів на точність вимірювань – була розробка методик і обґрунтованих рекомендацій до проектування і технічної реалізації структурних елементів РТ-аберометра. Вплив похибок від дефлекторів досліджувався з урахуванням особливостей оптичної системи каналу рейтресинга, котрий забезпечує багаторакурсну аберометрію. Для цього були знайдені вирази для систематичних і випадкових складових різниці значень поперечних аберацій променя на сітківці при точному і неточному позиціонуванні променя. Вирази враховують параметри компонентів оптичної системи рейтресинга і параметри абераційного стану ока. Це дозволило встановити порядок допустимих похибок функціонування дефлекторів (одиниці кутових секунд), при яких похибки визначення поперечних аберацій променя на сітківці навіть при відносно „важкому" абераційному стані ока

(аметропія 10 дптр, астигматизм 3 дптр) не виходять за допустимі величини згідно вимог, обґрунтованих в розділі 5. На цій основі зроблено порівняльний аналіз типових дефлекторів, які можуть застосовуватися в аберометрах – оптично-механічних (рефлекторних на дзеркалах і рефракційних на клинах) та акусто-оптичних. Аналіз похибок цих дефлекторів від неточного позиціонування їх оптичних елементів, від нестабільності довжини хвилі лазерного випромінювання, котре застосовується для рейтресинга, та від нестабільності температури, дозволив виявити перевагу оптично - механічних дефлекторів рефракційного типу.

Неточним позиціонуванням аберометра відносно ока є децентрування і нахил оптичної осі аберометра відносно візуальної осі ока, а також вільне розташування аберометра уздовж тієї ж осі. Дослідження похибок відновлення церніківських коефіцієнтів, які пов'язані з децентруванням зони рейтресинга, проводилося методом розрахункового рейтресинга моделі ОС ока, максимально наближеної за своїми конструктивними параметрами і взаємним розташуванням елементів до ОС реального ока. Це давало змогу робити точний аналіз вказаних похибок з урахуванням заданого абераційного стану ока. В результаті встановлено, що 1) при децентруванні до 0.5 мм величини церніківських коефіцієнтів змінюються пропорційно величині децентрування, 2) залежність похибок від децентрування найбільша у коефіцієнтів дефокусу, первинного астигматизму та первинної коми. Допустиме децентрування при еметропічному оці складає ≈ 40 мкм, а при аметропічному (6 дптр) – ≈ 4 мкм, що вже є критичною величиною. Тому для усунення, або зменшення похибок вимірювань аберацій до допустимих величин, обґрунтованих в розділі 5, конче потрібно: 1) мати пристрій здійснення і контролю прецизійного позиціонування аберометра відносно візуальної осі ока; 2) при рейтресингу здійснювати штучну контрольовану апаратну компенсацію аметропії ока.

Теоретичними дослідженнями похибок аберометрії від некоректного поздовжнього позиціонування аберометра (методика і математичні вирази похибок представлені в роботі) встановлено, що вони виникають внаслідок дії аберацій ОС ока на промінь у його зворотному ході. Для їх зменшення або повного усунення потрібно, щоб: 1) передня вузлова точка ОС ока з похибкою не більшою ≈ 1 мм суміщувалася з площиною вхідної зіниці ОС фотоелектричного вимірювача координат світлової плями на сітківці і 2) аметропія під час рейтресинга була компенсованою апаратними засобами аберометра.

Похибки відновлення церніківських коефіцієнтів від мікрорухів і мікрофлутуацій акомодації ока під час рейтресинга досліджувалися методом математичного моделювання процесу рейтресинга ОС ока в умовах його кутових рухів з частотами і амплітудами тремору і „стрибків". На основі цього були зроблені узагальнюючи висновки: 1) девіація кутового положення ока під час рейтресинга впливає на точність відновлення коефіцієнтів Церніке і тим більше, чим більшими є величини аберації ОС ока і середні значення діапазону кутових переміщень ока, але випадковість напрямку і величини кутових стрибків призводить до зменшення інтегрального впливу мікрорухів; 2) вплив тремору незначний, кутових стрибків ока – істотний, але, використовуючи особливості стрибків (майже сталу частоту), можна істотно зменшити їх вплив на похибки аберометрії, якщо сеанс аберометрії здійснювати за період менший ніж період повторюваності стрибків, а саме, за інтервал часу, менший ніж 1/(1.5...3Гц) = 0.67...0.33 с.; 3) при здійсненні сеансу рейтресинга за час, менший ніж період мікрофлуктуації акомодації, аметропія визначається з похибкою, що дорівнює амплітуді мікрофлуктуацій ≈ 0.25 дптр, тому середнє значення аметропії з більшою точністю можна визначити лише з декількох сеансів рейтресинга.

Знайдено співвідношення, які дозволяють здійснювати габаритні та енергетичні розрахунки ОС РТ-аберометра і на цій основі робити аналіз похибок аберометрії від дії електричного шуму, від дискретної структури елементів фотоприймача (ФП) та від полисків. Було встановлено, що з вимог до допустимих розмірів субапертур рейтресинга на зіниці, розмірів світлової плями на сітківці і допустимого світлового потоку, що опромінює сітківку, випромінювач повинен мати яскравість випромінювання лазера, а ОС системи рейтресинга – забезпечувати проекцію вихідної зіниці ОС випромінювача в площину зіниці. Показано, що поперечні аберації променя на сітківці треба визначати як координати точки максимальної освітленості в світловій плямі, які збігаються з координатами головного променя пучка, що здійснює рейтресинг.

Складові систематичної похибки вимірювання координат плями виникають внаслідок: 1) дискретної структури ФП, 2) він'єтування плями на краю світлочутливої зони ФП, 3) ненульового маточікування шумової складової електричних сигналів ФЧЕ, обумовлених однополярністю АЦП. Доведено, що похибки визначення координат плями від дискретності ФП є допустимими, якщо діаметр плями на рівні 0.135 від максимальної освітленості, при її гауссовому розподілі, не меш як в два рази перевищує період розташування фоточутливих елементів (ФЧЕ), а проміжок між сусідніми ФЧЕ є не більшим ніж 0.1. Складові від дії він'єтування присутні лише на краях світлочутливої зони довжиною , . Систематична складова похибки від електричного шуму має від'ємний знак і тому призводить до „міопічної" похибки визначення координат. Зменшення її досягається шляхом збільшення С/Ш (відношення сумарного (по всіх ФЧЕ) сигналу до СКВ шуму одного ФЧЕ), вибором оптимальної кількості ФЧЕ та застосуванням порогової фільтрації сигналів з ФЧЕ.

Випадкова складова похибки як результат присутності шумового сигналу в корисних сигналах тих ФЧЕ, які не можливо відсікати пороговим фільтром, може бути лише зменшеною шляхом використання інтерполяційних методів визначення координат плями при високих степенях інтерполяційних поліномів. В зв'язку з цим доведено, що запропонований оптимізаційний алгоритм, заснований на пошуку такої апроксимації розподілу амплітуд корисних сигналів з ФЧЕ, при якій досягається мінімальна сума квадратів нев'язок, відтворює координати плями з найбільшою точністю у порівнянні з відомими інтерполяційними методами, а також з методом „центру ваги".

В розділі представлені математичні вирази і графічні матеріали, які дозволяють для забезпечення обґрунтованої в розділі 5 точності вимірювання координат світлової плями визначити потрібні значення С/Ш, оптимальну кількість ФЧЕ та відносну величину порогу фільтрації з урахуванням умов відбиття і розсіювання світла в макулярній зоні сітківки.

Доведено, що істотною завадою точним вимірюванням координат світлової плями на сітківці є світлові полиски в площині ФП від поверхонь рогівки, кришталика та окремих оптичних поверхонь аберометра. Ці полиски здатні спотворювати координати плями на величини в рефракційному еквіваленті до 5 дптр. Для їх усунення запропоновано: 1) будувати оптичну систему аберометра так, щоб на дистанції між світлоподільником і оком (див.рис. 5) не розташовувалися оптичні елементи, на поверхнях яких можуть виникати полиски, 2) використовувати інтерференційно-полярізаційний світлоподільник з неперпендикулярними до осі вхідною і вихідною гранями, 3) використовувати під час рейтресинга синхронний відеозапис розподілу освітленості в площині ФП, 4) здійснювати попередню (перед визначенням координат світлової плями) корекцію кожного відеокадру методом накладання цифрової „маски" для відсікання сигналів тих світлочутливих елементів ФП, на яких розташовані зображення полисків, або для виключення результатів вимірювань у точках зіниці, де спотворення координат плями від полисків зменшити до допустимих величин є неможливим.

Loading...

 
 

Цікаве