Исследования спектральной чувствительности глаза

Измерение спектральной чувствительности экспериментальным путемИсследования спектральной чувствительности глаза

Измерение спектральной чувствительности экспериментальным путем.

Существует способ определения спектральной чувствительности глаза человека, основанный на измерении спектров отражения отдельных фоторецепторных клеток сетчатки глаза человека, имеющих размер порядка микрона, при зондировании широкополосным спектральным оптическим излучением с диапазоном 390−800 нм на основе микроспектрофотометрических измерений был определен спектр поглощения отдельных «красных», «синих» и «зеленых» колбочек.

В основе метода измерения лежит экспрессность определения спектральной ширины чувствительности палочек и селективной спектральной ширины поглощения «красных», «зеленых» и «синих» колбочек сетчатки глаза человека.

Технический результат заключается в измерении спектральной чувствительности колбочек и палочек глаза человека, что позволяет оптимизировать цветные оптические системы видеоизображения.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения фотохромной спектральной чувствительности колбочек и палочек сетчатки глаза человека, включающем зондирование макулярной (центральной) области сетчатки глаза человека широкополосным 390−800 нм оптическим излучением, согласно решению для селективного определения спектральной ширины чувствительности палочек Дл на сетчатке формируют интерференционные полосы с фиксированным пространственным периодом не менее 10 угловых минут, уменьшают интенсивность оптического излучения до появления черно-белых интерференционных полос, устанавливают импульсную модуляцию интенсивности пучков с частотой следования 12−13 Гц и скважностью два, определяют число пульсирующих черно-белых интерференционных полос N и рассчитывают спектральную ширину чувствительности палочек из соотношения:

.

где: л=510 нм длина волны, соответствующая максимальной чувствительности палочек.

Интерференция света — перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких когерентных световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной.

Для определения спектральной ширины чувствительности «красных» — Дл_R, «зеленых» — Дл_G и «синих» — Дл_B колбочек соответственно, модулируют интенсивность световых пучков на частоте 44−46 Гц, увеличивают интенсивность пучков до появления мерцаний на частоте 44−46 Гц центральной неокрашенной полосы, далее устанавливают частоту модуляции 22−23 Гц и определяют число пульсирующих интерференционных полос красного цвета N_R, зеленого N_G и синего N_B соответственно и определяют спектральную ширину чувствительности цветных колбочек Дл_i из соотношения.

.

где: N_i=N_R, N_G, N_B, a л_i — длина волны, соответствующая максимальной чувствительности для «красных» колбочек л_R=600 нм, для «зеленых» л_G=530 нм и «синих» л_B=450 нм.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа определения фотохромной спектральной ширины чувствительности колбочек и палочек глаза человека invivo, на фиг.2 изображены интерференционные полосы, формируемые на сетчатке глаза человека с помощью интерферометра Жамена с перестраиваемым пространственным периодом при зондировании высококогерентным (монохроматическим) излучением He-Ne лазера (л=633нм) при условии, что спектральная ширина зондирующего излучения на много порядков меньше спектральной ширины фотодетекторов; период интерференционных полос отградуирован в единицах остроты зрения: (а) — 0.1 соответствует 10 угловым минутам, (б) — 0.3 соответствует 30 угловым минутам; (острота зрения, равная 1, соответствует одной угловой минуте); контрастность интерференционных полос достигает 0.97,.

где:

• 18 — полупроводниковый широкополосный светодиод со спектральной полосой излучения не менее 390−800 нм;
• 19 — источник постоянного напряжения;
• 20 — генератор прямоугольных импульсов;
• 21 — коллиматор;
• 22 — два поляроида со спектральным диапазоном 390−800 нм;
• 23, 24 — плоскопараллельные кварцевые пластины интерферометра Жамена;
• 25 — оптический клин на основе плосковыпуклых и плосковогнутых линз;
• 26 — поворотная призма Дове;
• 27 — объектив с трансфокатором;
• 28 — поворотное зеркало;
• 29 — исследуемый глаз.

Устройство для реализации предлагаемого способа состоит из полупроводникового широкополосного светодиода 18, один электрод которого соединен с положительным потенциалом источника постоянного напряжения 19, а другой электрод соединен с «землей» (нулевым потенциалом). Генератор прямоугольных импульсов 20 через разделительную емкость соединен с положительным электродом светодиода 18. Из p-n перехода светодиода 18 излучается широкополосное оптическое излучение во всем видимом диапазоне и с помощью коллиматора 21, в фокусе которого находится поверхность p-n перехода светодиода 18, формируется оптический пучок. Соосно с коллиматором 21 оптически связанны два поляроида 22 и интерферометр Жамена, состоящий из двух плоскопараллельных кварцевых пластин 23 и 24. Устройство также содержит оптический клин 25, расположенный между плоскопараллельными кварцевыми пластинами 23 и 24, оптически связанную поворотную призму Дове 26, объектив с трансфокатором 27 и поворотное зеркало 28.

Способ осуществления.

Устанавливают ток инжекции в полупроводниковом широкополосном светодиоде 18, соответствующий значению выходной оптической мощности светодиода с помощью источника постоянного напряжения 19. Импульсный режим излучения в светодиоде устанавливается при подаче последовательности прямоугольных импульсов напряжения с регулируемой длительностью от 200 мс до 10 мс со скважностью два с помощью генератора прямоугольных импульсов 20 через разделительную емкость на положительный электрод светодиода. Коллиматор 21 позволяет получить пространственно-когерентный оптический пучок при его тщательной фокусировке на p-n переход светодиода 18. С помощью двух поляроидов 22 со спектральным диапазоном 390−800 нм при их соответствующем повороте регулируется интенсивность прошедшего оптического излучения. Интерферометр Жамена представляет собой две плоскопараллельные кварцевые пластины 23, 24, позволяющие сформировать два интерферирующих оптических пучка, пространственный период в которых регулируется с помощью оптического клина 25, состоящего из плосковыпуклой и плосковогнутой линз. С помощью поворотной призмы Дове 26 осуществляется осевой поворот интерферирующих полос, возникающих на сетчатке глаза человека 29 при фокусировке пучков с помощью объектива с трансфокатором 27 и поворотного зеркала 28 в различные области макулы в сетчатке.

Вывод практический части.

Выводы по практической части

Таким образом, предлагаемый экспрессный способ определения фотохромной спектральной ширины чувствительности колбочек и палочек сетчатки глаза человека позволяет получить достоверную информацию о спектральной чувствительности нормального глаза человека и может быть использован также для диагностики патологий цветного зрения.