разделы_5 и 6

отрезка – от 0,5 до 0,65 фокусного расстояния (для диаметра волоконно-оптического жгута 1 мм). Применение шара с показателем преломления, меньшим 1,7, ведет к очень сильному возрастанию углового поля в пространстве предметов, ухудшению качества изображения за счет увеличения аберраций. Применение материала шара с показателем преломления, большим 1,95, ведет к значительному уменьшению углового поля, затрудняющему работу наблюдателя, и увеличению диаметра рабочей части прибора за счет увеличения диаметра шара, значительно превосходящего диаметр волоконно-оптического жгута.

Объектив отличается повышенной технологичностью за счет самоцентрирования компонентов.

Основные параметры объектива:

разрешающая способность на рабочем расстоянии 5 мм – 25 мм-1;

угловое поле в пространстве предметов (в воздухе) – 90°;

фокусное расстояние – 0,4 мм;

относительное отверстие – 1:4;

задний фокальный отрезок – 0,3 мм.

Сокуренко В. М. Курс лекций по дисциплине “Медицинские ООЭП”

Раздел 6

ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СРЕДСТВ КОРРЕКЦИИ ЗРЕНИЯ

Вэтом разделе:

1.Диоптриметры.

6.1. Диоптриметры

Диоптриметр это прибор, предназначенный для измерения задней вершинной рефракции и призматического действия очковых линз, а также для определения и отметки оптического центра, положения главного сечения с наименьшей рефракцией у астигматических линз и направления главных сечений у призматических линз.

Диоптриметры

Принцип действия фотоэлектрических диоптриметров заключается в использовании фотоэлементов как регистраторов оптических характеристик очковых линз.

Полуавтоматический фотоэлектрический диоптриметр. Разработан во ВНИИ метрологии им. Д. И. Менделеева (1974), является первым в отечественной и мировой практике измерительным (а не сортировочным) автоматическим диоптриметром, обеспечивающим измерение с погрешностью измерения рефракции в пределах ±0,02 дптр.

Внем автоматизировано:

центрирование линзы в двух взаимно перпендикулярных направлениях,

расположение линзы на заданном расстоянии от основного объектива,

измерение рефракции стигматических линз.

Вэтом диоптриметре использован метод сканирования изображения измерительной

световой марки по глубине при помощи вращающегося модулятора в виде плоскопараллельной пластины, пересекающей световой пучок в течение половины оборота. Периодичность сканирования определяется скоростью вращения модулятора, а глубина сканирования его толщиной и показателем преломления стекла, из которого он изготовлен.

Сокуренко В. М. Курс лекций по дисциплине “Медицинские ООЭП”

Рис. 6.2 – Вращающийся модулятор

Принципиальная схема автоматизированного диоптриметра представлена на рис. 6.3.

15

14

13

~220 В

12 11

Рис. 6.3 – Оптическая схема автоматизированного диоптриметра

Освещаемая осветителем 1 через матовое стекло 2 входная малая диафрагма 3, расположенная в заднем фокусе коллиматорного объектива 4, проецируется объективами 4, 5, 6, 7 в плоскость, положение которой периодически изменяется в зависимости от того, проходит ли световой пучок через модулятор 8 или мимо него. Выходной диафрагмой является полированная площадка в вершине стеклянной четырехгранной пирамидки 9.

Сокуренко В. М. Курс лекций по дисциплине “Медицинские ООЭП”

В исходном положении (в отсутствие измеряемой линзы) плоскость этой диафрагмы находится посередине того отрезка, в пределах которого сканируется плоскость изображения. Световой поток, прошедший через выходную диафрагму на фотоэлемент 10 в момент пересечения светового пучка модулятором, равен потоку, прошедшему через диафрагму в момент нахождения модулятора вне зоны светового пучка. Сигнал с фотоэлемента 10 подается на усилитель 11 следящей системы канала рефракции. Четыре фотоэлемента 16, расположенные против каждой из боковых граней пирамидки, служат для автоматического центрирования измеряемой линзы. В исходном положении, соответствующем отсчету «ноль диоптрий» по шкале 29 прибора, объективы 5 и 6 образуют телескопическую систему и на объектив 7 падает параллельный пучок лучей.

При введении в ход лучей измеряемой линзы сходимость падающего на объектив 7 пучка меняется и центр сканирования плоскости изображения смещается вдоль оси из плоскости выходной диафрагмы в направлении к объективу 7 (при измерении положительной линзы) или от объектива 7 (при измерении отрицательной линзы). Равенство световых потоков, падающих на фотоэлемент в момент пересечения светового пучка модулятором вне зоны светового пучка, нарушается, что вызывает появление в цепи фотоэлемента пульсирующего тока. При этом фаза сигнала будет постоянной, если центр сканирования плоскости изображения находится по одну сторону диафрагмы, и изменится на 180° при смещении центра на другую ее сторону.

Нагрузкой усилителя 11 переменного тока является обмотка управления 12 двухфазного реверсивного двигателя 13. При поступлении сигнала двигатель начинает вращаться и посредством механической передачи 14 перемещает подвижный объектив 5 вдоль оси до положения полной компенсации рефракции измеряемой линзы. В момент компенсации на объектив 7 снова падает параллельный пучок лучей, переменный ток на фотоприемнике исчезает, двигатель останавливается. Величина перемещения объектива 5, характеризующая вершинную рефракцию линзы, отсчитывается с помощью микроскопа по шкале 29, жестко связанной с объективом и отградуированной непосредственно в диоптриях.

Центрирование измеряемой линзы. Фотоэлементы 16 включаются попарно по дифференциальной схеме на вход двух одинаковых стандартных усилителей постоянного тока 17, нагрузкой которых являются два реверсивных двигателя 18 (на рис. 6.3 условно показана одна пара фотоэлементов, один усилитель и один электродвигатель). В отцентрированной оптической системе падающий на пирамидку 9 световой поток делится ею на четыре равные части и фотоэлементы 16 освещаются одинаково. Если измеряемая линза вносит децентрировку, то равенство световых потоков, падающих на фотоэлементы, нарушается, и в их цепи возникает сигнал рассогласования, пропорциональный разности освещенностей на фотоэлементах. Этот сигнал через усилитель 17 подается на электродвигатели 18, управляющие перемещением измеряемой линзы в плоскости, перпендикулярной оптической оси, по горизонтали и по вертикали до тех пор, пока световые потоки, падающие на фотоприемники, не станут равными.

Позиционирование линзы. Выполняется с помощью оптико-электронного устройства типа двойного микроскопа с осветителем 19, 20 в одном из тубусов и фотоэлементом 24 в другом. Щель 21 проектируется микрообъективом 22 на поверхность линзы, рефракция которой измеряется. Микрообъектив 23 переносит изображения щели от первой и второй поверхностей линзы в плоскость фотоэлемента 24, причем изображение от первой поверхности располагается справа от изображения, полученного от второй поверхности. Система регулирования построена таким образом, что устойчивое положение достигается только при освещении фотоприемника краем правого изображения. Сигнал с фотоприемника подается на схему сравнения 25, на второй вход которой поступило опорное напряжение от специального источника 27. Если фотоэлемент не освещен, то на выход усилителя 26 поступит только опорное напряжение, которое заставит двигатель 28 смещать патрон с линзой вдоль станины прибора до тех пор, пока край правого изображения не осветит край фотоэлемента; напряжение фотоприемника при

Сокуренко В. М. Курс лекций по дисциплине “Медицинские ООЭП”

этом уравнивается опорным напряжением. В случае, когда фотоэлемент освещен полным изображением или тем более двумя изображениями, напряжение на выходе усилителя превысит опорное и двигатель будет перемещать патрон с линзой до тех пор, пока край фотоэлемента не окажется освещенным только краем правого изображения щели.

Конструктивно прибор состоит из оптико-механической части и блока электроники. Все узлы диоптриметра установлены и закреплены на станине и закрыты кожухом, средняя часть которого во время измерения снимается, открывая доступ к патрону-держателю измеряемой линзы. При включении прибора в сеть сразу же включается следящая система канала рефракции.

Основные источники погрешностей измерений:

остаточные аберрации измеряемых линз,

неточное положение измеряемых линз в оправах,

погрешность аттестации образцовых линз.