ES2298044A1 - Procedimiento para la compensacion de aberraciones opticas mediante pantallas de cristal liquido tipo tnlcd y dispositivo para su puesta en practica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la compensación de aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo TNLCD y dispositivo para su puesta en práctica. El procedimiento consiste en hacer incidir sobre una pantalla (1) TNLCD el haz (2) cuya aberración se desea compensar, aplicando a cada píxel de la pantalla el nivel de tensión adecuado para modificar su birrefringencia de forma tal que se induzca un cambio del estado de polarización de la onda incidente. La aberración es compensada en dos pasos: Una compensación estática igual al valor medio de la aberración media temporal del frente de onda que se desea corregir, y una compensación dinámica, y por tanto dependiente del tiempo, de la aberración residual que persiste en el frente de ondas después de llevar a término la compensación estática anterior. Para ello el dispositivo que se emplea comprende básicamente un sub-módulo de compensación dinámica, constituido por una pantalla de cristal líquido (1) TNLCD, ubicada entre un par de láminas retardadoras (4-5) y dos polarizadores lineales (3-6) y un submódulo constituido por un elemento óptico opcional (8), estático o dinámico, de tipo refractivo, difractivo o híbrido, acoplados entre sí.
Description
Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD y dispositivo para su puesta en práctica.
La presente invención se refiere, tal y como su
enunciado indica, a un procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante técnicas de óptica adaptativa.
Es asimismo objeto de la invención el
dispositivo para la puesta en práctica de dicho método, que permita
obtener imágenes ópticas de alta resolución y en tiempo real.
La invención se desarrolla pues en el ámbito de
las técnicas de fotolitografía con haz de láser y de modulación por
pantallas de cristal líquido del tipo TNLCD (Twisted Nematic Liquid
Cristal Display), así como en el de la oftalmología para la
corrección de la aberración óptica del ojo humano.
Las técnicas de óptica adaptativa persiguen
compensar las distorsiones de un frente de ondas producidas por la
propagación de la luz a través de un medio no homogéneo.
Básicamente contienen dos etapas bien diferenciadas: La medida de
la aberración del frente de ondas que se pretende compensar
respecto al caso ideal y la posterior corrección de la distorsión
mediante dispositivos que alteren la fase de la luz incidente.
Aunque la aplicación clásica de las técnicas de óptica adaptativa ha
sido en astronomía, recientemente su empleo se está extendiendo a
otros campos de interés como la corrección de aberraciones del ojo
humano.
Los errores graves en la calidad óptica del ojo,
como son el desenfoque y el astigmatismo, pueden corregirse
habitualmente mediante lentes. Sin embargo, el ojo humano sufre
otras imperfecciones menores, debido a aberraciones de orden
superior, que pueden afectar a la calidad visual.
Desde hace varias décadas se sugiere la
posibilidad de corregir estos errores del ojo humano a partir de
medidas de la aberración con suficiente de resolución espacial. Sin
embargo en los últimos 10 años es cuando se ha extendido la
aplicación de las técnicas de óptica adaptativa al campo de la
investigación oftalmológica, tanto para mejorar la visión como para
obtener imágenes de alta resolución de la retina.
De entre las técnicas empleadas para
caracterizar las aberraciones oculares, como paso previo a su
compensación, destacan las técnicas de doble paso, las de trazado
de rayos mediante láser y las basadas en sensores de frente de onda
de tipo Hartmann-Shack. Estas últimas son las de
empleo más extendido en el caso de medidas dinámicas de la
aberración, ya que permiten la obtención de la aberración de onda
con un dispositivo óptico sencillo y cálculo numérico relativamente
breve. Consisten básicamente, en el análisis de la posición
transversal de los puntos luminosos en el plano focal de una red de
microlentes sobre la que incide el haz de luz que se pretende
caracterizar. Una vez medida la aberración de onda, es frecuente
representarla en forma de una descomposición en polinomios de
Zernike, de tal modo que cada coeficiente del desarrollo está
asociado a una aberración elemental (desenfoque, astigmatismo,
coma, aberración esférica, etc) del frente de onda.
Una vez medidas las aberraciones oculares con
alguna de las técnicas anteriores, la etapa de corrección de la
distorsión puede realizarse también con diferentes métodos. Una
posibilidad es utilizar lentes espaciales para corregir algunos
tipos específicos de aberraciones, como la aberración esférica y el
coma. Pero de éste modo, al igual que con las lentes
convencionales, solo se corrige parcialmente la aberración del
frente de ondas. Para corregir en mayor medida la aberración se han
propuesto, básicamente, tres técnicas que permiten modular
espacialmente la fase del frente de ondas con diferentes
dispositivos: los espejos deformables (DM), las láminas de fase y
las pantallas de cristal líquido (LCDs).
Los espejos ópticos deformables fueron los
empleados en el desarrollo de las primeras técnicas de óptica
adaptativa para astronomía de alta resolución. También han sido
utilizados para la corrección de aberraciones oculares. Sin
embargo, adolecen de algunos problemas como su alto coste, el
número limitado de pistones mecánicos, la imposibilidad de realizar
saltos de fase abruptos y el tamaño excesivo de estos
dispositivos.
El empleo de láminas de fase constituye un
método muy adecuado para corregir las aberraciones de onda del ojo
de carácter estático. Recientemente se ha desarrollado una técnica
para fabricar láminas con una distribución espacial de la fase
calculada a partir de la medida de los coeficientes de Zernike de
la aberración ocular. Las láminas están construidas empleando una
técnica de fotolitografía de una sola etapa (con máscaras de
niveles de gris) sobre fotorresina. Basta localizar la lámina
enfrente del ojo para compensar las aberraciones. Aunque tiene una
gran resolución espacial y un elevado rango dinámico, esta técnica
presenta el inconveniente de que no puede compensar las
aberraciones oculares de carácter dinámico.
Por último, cabe destacar el empleo de
moduladores espaciales de luz de tipo LCD para corregir las
aberraciones de onda oculares. Hasta la fecha se han empleado
exclusivamente pantallas LCD de alineación paralela (PAL LCDs)
localizadas en el plano de la pupila, que permiten alterar pixel a
pixel el valor de la fase del frente de ondas sin alterar su
intensidad. Aunque aportan algunas ventajas frente a los métodos
anteriores, como la posibilidad de codificar cambios bruscos de la
fase o trabajar en tiempo real, estos dispositivos presentan
también algunos inconvenientes. En primer lugar, los dispositivos
LCD de tipo PAL tiene un coste muy elevado, mucho mayor que las
pantallas LCD convencionales. Además, el cambio en el valor de la
fase es bastante limitado, del orden de la longitud de onda de la
luz empleada, por lo que es necesario aplicar técnicas difractivas
de modulación 2\pi (de tipo phase wrapping) para conseguir la
corrección adecuada.
El procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas que la invención propone resuelve de manera
plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta
proporcionando un dispositivo accesible desde el punto de vista
económico y de manejo sencillo.
Para ello y de forma más concreta, el
procedimiento se basa en hacer incidir sobre una pantalla TNLCD el
haz cuya aberración se desea compensar, aplicando a cada pixel de
la pantalla el nivel de tensión adecuado para modificar su
birrefringencia de forma tal que se induzca un cambio del estado de
polarización de la onda incidente. Esta tensión es aplicada mediante
una señal eléctrica generada por un ordenador y controlada por el
software adecuado.
El procedimiento que se propone compensa la
aberración en dos pasos: Una compensación estática igual al valor
medio (o un valor próximo a éste) de la aberración media temporal
del frente de onda que se desea corregir, y que corresponde a una
compensación media, y una compensación dinámica, y por tanto
dependiente del tiempo, de la aberración residual que persiste en
el frente de ondas después de llevar a término la compensación
estática anterior.
Para ello, el dispositivo óptico que se propone
se halla constituido por dos sub-módulos de
compensación, uno de ellos, el de compensación dinámica está
constituido por una pantalla comercial de cristal líquido TNLCD,
que actúa en tiempo real, ubicada entre un par de láminas
retardadoras y todo ello dispuesto a su vez entre dos polarizadores
lineales.
Mediante una selección adecuada de los ángulos
que forman los ejes de transmisión de los polarizadores y los ejes
propios de las láminas con el eje director molecular de la pantalla
TNLCD se consiguen parámetros de transmitancia casi constantes y el
valor máximo del rango dinámico de la modulación, que se obtiene al
aplicar en cada uno de los píxeles una tensión controlada por
ordenador.
El otro sub-módulo está
constituido por un elemento óptico opcional, estático o dinámico,
de tipo refractivo, difractivo o híbrido, situado antes o después
del primer sub-módulo, acoplado a él por contacto o
separado por una pequeña distancia en aire o conjugado ópticamente
con la pantalla TNLCD mediante un sistema de lentes
convencionales.
La misión de este sub-módulo es
compensar parte de la aberración que se desea corregir,
disminuyendo así la cantidad de aberración que debe compensar el
sub-módulo que contiene la pantalla TNLCD, o lo que
es lo mismo reduciendo el rango dinámico requerido a la citada
pantalla. En el caso particular en que este
sub-módulo no se utilizara, toda la compensación de
la aberración asociada al frente de ondas que incide sobre el
compensador, la debería realizar el sub-módulo que
contiene a la pantalla TNLCD.
Como complemento de la estructura descrita, un
divisor de haz, ubicado a la salida del compensador, permite
registrar la aberración del haz emergente mediante un sensor de
frente de onda conectado a un ordenador que determina el valor
instantáneo de la aberración y que, a su vez, controla y configura
la pantalla TNLCD, introduciendo en cada uno de sus pixeles y en
cada instante, una fase que logra que la aberración del frente de
ondas incidente quede compensada espacial y temporalmente.
El conjunto se complementa, en su caso, con dos
lentes esféricas colocadas antes y/o después del sistema
compensador. Estas pueden situarse acopladas foco a foco, lo que
posibilita la proyección sobre el plano de la pantalla TNLCD de la
pupila del sistema cuya aberración se desea compensar sin
introducir fases esféricas adicionales. Además una elección
apropiada de sus distancias focales proporciona el aumento adecuado
para que la proyección de la pupila del sistema sobre la pantalla
TNLCD cubra un número adecuado de pixeles, permitiendo así, la
compensación de la fase aberrada con una resolución espacial óptima
dentro de las posibilidades de la pantalla TNLCD.
Así pues, el dispositivo anteriormente descrito
permite compensar tanto las aberraciones ópticas de un ojo humano
como las aberraciones correspondientes a cualquier otro sistema
óptico, formador o no formador de imagen, distinto del ojo humano,
empleando un dispositivo comercial como son las pantallas TNLCD
que, como se ha dicho anteriormente, resulta accesibles desde el
punto de vista económico y son sencillas de manejar.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de
realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante
de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter
ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una representación
esquemática de un dispositivo para la compensación de aberraciones
ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo TNLCD basado en
el procedimiento de la presente invención.
La figura 2.- Muestra una gráfica en la que se
ha representado la fase de aberración a introducir en cada pixel de
la pantalla, que es igual a menos el resto de dividir la fase de la
aberración a compensar por 2\pi.
La figura 3.- Muestra, finalmente, una segunda
gráfica, correspondiente a una segunda posibilidad, en la que se ha
representado la fase de aberración a introducir en cada pixel de la
pantalla, escogida entre N posibles niveles discretos espaciados
entre 0 y 2\pi, de forma que la fase introducida en cada pixel
sea la más próxima a menos el resto de dividir la fase de la
aberración a compensar por 2\pi.
A la vista de las figuras reseñadas, y en
especial de la figura 1, puede observarse cómo el método que se
preconiza consiste en hacer incidir sobre una pantalla TNLCD (1) el
haz (2) cuya aberración se desea compensar, aplicando a cada pixel
de la pantalla (1) el nivel de tensión adecuado para modificar su
birrefrigerancia de forma tal que se induzca un cambio del estado
de polarización de la onda incidente, la cual se hace pasar
previamente a través de un polarizador lineal (3) y una lámina de
retardo de fase de cuarto de onda (4) que generan un estado
arbitrario de polarización elíptica que se induce en el haz aberrado
antes de atravesar la pantalla TNLCD, disponiéndose a la salida de
dicha pantalla (1) una lámina de retardo de fase de cuarto de onda
(5) y un segundo polarizador (6) con una orientación adecuada para
conseguir que cada pixel de la pantalla permita obtener, al variar
la tensión a él aplicada, una máxima modulación de fase y una
transmitancia en amplitud lo más constante posible, dando lugar a
un cambio de fase local que permite compensar total o parcialmente
la aberración de la onda en cada pixel.
Tal y como se puede ver en la figura 2, en cada
pixel de la pantalla (1) se introduce una fase igual a menos el
resto de dividir la fase de la aberración a compensar por 2\pi,
de forma que en cada pixel la fase global introducida está siempre
comprendida entre 0 y 2\pi.
De acuerdo con otra posibilidad, la mostrada en
la figura 3, en cada pixel de la pantalla (1) se podrá introducir
una fase escogida entre N posibles niveles discretos igualmente
espaciados entre 0 y 2\pi, definidos por
(n-1)2\pi/N, siendo n un número entre 1 y
N, de forma que la fase introducida en cada pixel sea la más
próxima a menos el resto de dividir la fase de la aberración a
compensar por 2\pi.
El método contempla asimismo el medir la
aberración adicional que el sistema óptico formado por el conjunto
de los polarizadores (3-6), láminas de retardo de
fase (4-5), la propia pantalla TNLCD (1) en estado
de reposo y cualquier otro componente óptico utilizado inducen en
el haz aberrado incidente, introduciendo en cada pixel de la
pantalla una fase que compense a la suma de la aberración del haz
incidente y la aberración adicional inducida por el sistema
óptico.
Dichas aberraciones a compensar pueden ser las
correspondientes a un ojo humano, medidas mediante un sensor de
frente de ondas (7) adecuado, utilizándose para su compensación una
zona de la pantalla TNLCD (1) del tamaño adecuado para cubrir el
área correspondiente a la pupila de salida del ojo, o bien tratarse
de aberraciones correspondientes a cualquier otro sistema óptico
formador o no de imagen, distinto del ojo humano, pudiendo dicha
aberración variar espacial y temporalmente.
La estructuración anteriormente descrita se
complementa con un segundo módulo constituido por un elemento
óptico opcional (8), que puede situarse antes o después del
conjunto o módulo formado por la pantalla (1) y las láminas de
retardo y polarizadores (3), (4), (5) y (6), estático o dinámico,
refractivo, difractivo o híbrido, cuya misión es compensar parte de
la aberración que se desea corregir, concretamente el valor medio
temporal, disminuyendo así la cantidad de aberración que debe
compensar la pantalla TNLCD (1).
Asimismo, en cada píxel se introduce una fase
que puede ser igual a la aberración que presenta la luz en ese
punto a propagarse a través del ojo humano, de una atmósfera
turbulenta o de cualquier otro medio cuyas propiedades ópticas
varíen o no con el paso del tiempo, a fin de producir a la salida
un haz aberrado que simule la propagación de la luz a través de esos
medios, y pueda ser utilizado para la comprobación del
funcionamiento de diversos sistemas ópticos o para la calibración
de los mismos, como puede ser para la calibración de aberrómetros
oculares.
El dispositivo para la puesta en práctica del
método que acaba de describirse incluirá cada uno de los elementos
anteriormente citados, de manera que, tal y como se puede observar
en la figura 1 incorporará un sistema óptico (9,9',9'') adecuado
para acoplar la pupila de salida del sistema cuya aberración se
desea compensar al módulo compensador de aberraciones constituido a
su vez por dos submódulos, que son, tal y como se ha mencionado
anteriormente, una pantalla comercial TNLCD (1) dispuesta en un
soporte optomecánico adecuado, junto con dos polarizadores (3) y (6)
y dos láminas de retardo de fase (4) y (5), situados de forma que
el haz (2) cuya aberración se desea compensar atraviese
sucesivamente los componentes (3-
4-1-5-6) orientados
de forma que los ángulos que forman los ejes de transmisión de los
polarizadores (3-6) y los ejes propios de las
láminas (4-5) con el director molecular de la
pantalla (1) TNLCD sean los óptimos para conseguir un rango
dinámico máximo en la modulación de fase y una transmitancia lo más
constante posible, controlándose la tensión aplicada a cada pixel
mediante un ordenador -no representado en las figuras- a partir de
la modulación de fase que se desea obtener, mediante un divisor de
haz (10) y el correspondiente sensor de frente de ondas (7), y un
elemento óptico opcional, estático o dinámico (8), de tipo
refractivo, difractivo o híbrido, situado antes o después del
submódulo anterior, acoplado a él por contacto o separado por una
pequeña distancia en aire o conjugado ópticamente con la pantalla
(1) TNLCD mediante un sistema de lentes convencionales
(9-9'), elemento cuya misión es compensar parte de
la aberración disminuyendo así la cantidad de aberración a
compensar por el submódulo anteriormente descrito, y un sistema
óptico adecuado (9'') para acoplar el módulo compensador de
aberraciones al sistema óptico situado a continuación del
mismo.
Los sistemas ópticos de acoplamiento (9), (9'),
(9'') podrán estar materializados en una o más lentes esféricas de
igual o diferente distancia focal, pudiéndose situarse acopladas
foco a foco, de forma que posibiliten la proyección sobre el plano
de la pantalla TNLCD (1) de la pupila del sistema cuya aberración
se desea compensar, sin introducir fases esféricas adicionales, y
eligiendo sus distancias focales de forma que proporcionen el
aumento óptimo para que la proyección de la pupila del sistema
sobre la pantalla cubra un número óptimo de píxeles, permitiendo
así la compensación de la fase aberrada con una resolución espacial
óptima dentro de las posibilidades de la pantalla (1) TNLCD
utilizada.
A modo de ejemplo, la pantalla TNLCD (1) tendrá
preferentemente unas características tales como un giro molecular
a=0.792 rad, birrefrigerancia máxima a 514 nm, \beta=2.92
radianes, orientación del director molecular respecto al eje
horizontal = 0.792 rad, con 832 x 624 pixeles de 26.7 micras por
21.3 micras, siendo el periodo entre pixeles de 32 micras tanto en
horizontal como en vertical, y un tamaño total de 2.8 cm por 2.1
cm, colocando los polarizadores y láminas de retardo de fase con
sus ejes orientados según los siguientes ángulos P1=-25º, Q1=62º,
Q2=17º, P2=-51º, medidos con respecto al eje horizontal del sistema
de referencia que tiene su eje X orientado en la dirección del
director molecular a la entrada de la pantalla TNLCD, utilizando
láminas de cuarto de onda de cuarzo, de orden 0 para la longitud de
onda 514 nm.
Por último, cabe destacar que opcionalmente
podrán disponerse más de un dispositivo como el anteriormente
descrito, colocados uno detrás de otro, de forma que cada una de
las pantallas (1) TNLCD esté ópticamente conjugada con un plano
determinado del espacio objeto, permitiendo así obtener un sistema
de compensación multiconjugado. Opcionalmente, el dispositivo que
se describe puede funcionar en modo de reflexión, de forma que la
luz atraviese dos veces el sistema óptico con objeto de mejorar la
capacidad moduladora de la pantalla (1) TNLCD.
Claims (20)
1. Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD, caracterizado por hacer incidir sobre la pantalla (1)
el haz (2) cuya aberración se desea compensar, y por aplicar a cada
pixel de la pantalla (1) el nivel de tensión adecuado para
modificar su birrefringencia de forma tal que se induzca un cambio
del estado de polarización de la onda incidente, cambio de estado
que da lugar, previo paso por una lámina de retardo de fase de
cuarto de onda (4-5) y un polarizador lineal
(3-6) situados a continuación de la TNLCD, a un
cambio de fase local que permite compensar total o parcialmente la
aberración de la onda en cada pixel.
2. Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD según reivindicación 1ª, caracterizado porque el
estado de polarización elíptica que se induce en el haz aberrado a
través de la lámina de cuarto de onda (4) y el polarizador (3)
antes de atravesar la pantalla TNLCD y la orientación de la lámina
de cuarto de onda (5) y del polarizador que se sitúan después de
ella (6) son los apropiados para conseguir que cada pixel de la
pantalla permita obtener, al variar la tensión a él aplicada, una
máxima modulación de fase y una transmitancia en amplitud lo más
constante posible.
3. Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD según reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque en cada pixel de la pantalla se introduce una fase igual a
menos el resto de dividir la fase de la aberración a compensar por
2\pi, de forma que en cada pixel la fase global introducida está
siempre comprendida entre 0 y 2\pi.
4. Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en
cada pixel de la pantalla (1) se introduce una fase escogida entre
N posibles niveles discretos igualmente espaciados entre 0 y
2\pi, definidos por (n-1)2\pi/N, siendo n
un número entero entre 1 y N, de forma que la fase introducida en
cada pixel sea la más próxima a menos el resto de dividir la fase
de la aberración a compensar por 2 \pi.
5. Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por medir la aberración adicional que el
sistema óptico formado por el conjunto de los polarizadores
(3-6), láminas de retardo de fase
(4-5), la propia pantalla TNLCD (1) en estado de
reposo, y cualquier otro componente óptico utilizado, inducen en el
haz aberrado incidente, y por introducir en cada pixel de la
pantalla una fase que compense a la suma de la aberración del haz
incidente y la aberración adicional inducida por el sistema
óptico.
6. Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque las aberraciones a compensar son las
correspondientes a un ojo humano, medidas mediante un sensor de
frente de ondas adecuado (7), utilizándose para su compensación una
zona de la pantalla TNLCD (1) del tamaño adecuado para cubrir el
área correspondiente a la pupila de salida del ojo.
7. Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque las aberraciones a compensar son las
correspondientes a cualquier otro sistema óptico formador o no
formador de imagen, distinto del ojo humano.
8. Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque la aberración que se desea compensar
varía espacial y temporalmente, y por que se utiliza un sensor de
frente de ondas (7) para determinar su valor instantáneo,
introduciéndose en cada píxel de la pantalla (1), y en cada
instante de tiempo, una fase que compense la de la aberración
temporalmente variable que se desea compensar.
9. Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por utilizar, en combinación con la pantalla
TNLCD, un componente óptico (8) estático o dinámico, refractivo,
difractivo o híbrido, cuyo papel es compensar parte de la aberración
que se desea corregir, disminuyendo así la cantidad de aberración
que debe compensar la pantalla TNLCD (1).
10. Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD, según reivindicación 9ª, caracterizado porque el
componente estático o dinámico utilizado en combinación con la
pantalla TNLCD (1) está diseñado para compensar una cantidad de
aberración, variable en el tiempo, de valor próximo o igual al
valor medio temporal de la aberración que se desea compensar, de
forma que la pantalla TNLCD (1) sólo debe compensar un valor
próximo o igual a la diferencia entre el valor de la aberración en
cada instante y su valor medio, disminuyendo así el rango dinámico
requerido.
11. Procedimiento para la compensación de
aberraciones ópticas mediante pantallas de cristal líquido tipo
TNLCD, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque en cada pixel de la pantalla (1) se
introduce una fase igual a la aberración que presenta la luz en ese
punto al propagarse a través del ojo humano, de una atmósfera
turbulenta o de cualquier otro medio cuyas propiedades ópticas
varíen o no con el paso del tiempo, a fin de producir a la salida
un haz aberrado que simule la propagación de la luz a través de
esos medios, y pueda ser utilizado para la comprobación del
funcionamiento de diversos sistemas ópticos o para la calibración
de los mismos, por ejemplo para la calibración de aberrómetros
oculares.
12. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque está constituido por un sistema óptico
(9, 9', 9'') adecuado para acoplar la pupila de salida del sistema
cuya aberración se desea compensar a un módulo compensador de
aberraciones constituido a su vez por dos submódulos, uno de ellos
formado por una pantalla comercial TNLCD (1) dispuesta en un
soporte optomecánico adecuado, junto con dos polarizadores (3) y
(6) y dos láminas de retardo de fase (4) y (5), situados de forma
que el haz (2) cuya aberración se desea compensar atraviese
sucesivamente los componentes
(3-4-1-5-6)
orientados de forma que los ángulos que forman los ejes de
transmisión de los polarizadores (3-5) y los ejes
propios de las láminas (4-6) con el director
molecular de la pantalla (1) TNLCD sean los óptimos para conseguir
un rango dinámico máximo en la modulación de fase y una
transmitancia lo más constante posible, controlándose la tensión
aplicada a cada pixel mediante un ordenador a partir de la
modulación de fase que se desea obtener, mediante un divisor de haz
(10) y el correspondiente sensor de frente de ondas (7), y un
elemento óptico opcional, estático o dinámico (8), de tipo
refractivo, difractivo o híbrido, situado antes o después del
submódulo anterior, acoplado a él por contacto o separado por una
pequeña distancia en aire o conjugado ópticamente con la pantalla
(1) TNLCD mediante un sistema de lentes convencionales
(9-9'), y un sistema óptico adecuado (9'') para
acoplar el módulo compensador de aberraciones al sistema óptico
situado a continuación del mismo.
13. Dispositivo, según reivindicación 12º,
caracterizado porque el módulo compensador de aberraciones
está formado exclusivamente por una pantalla comercial TNLCD (1)
dispuesta en un soporte optomecánico adecuado, junto con dos
polarizadores (3) y (6) y dos láminas de retardo de fase (4) y
(5).
14. Dispositivo, según reivindicaciones 12ª y
13ª, caracterizado porque uno o ambos sistemas ópticos
(9'-9'') utilizados para acoplar el módulo
compensador de aberraciones a los sistemas anterior y siguiente
están formados por una o más lentes esféricas de igual o diferente
distancia focal situadas antes del polarizador (3) y/o después de
el polarizador (6).
15. Dispositivo, según reivindicación 14ª,
caracterizado porque las lentes esféricas
(9-9'') se sitúan acopladas foco a foco, de forma
que posibiliten la proyección sobre el plano de la TNLCD de la
pupila del sistema cuya aberración se desea compensar, sin
introducir fases esféricas adicionales, y eligiendo sus distancias
focales de forma que proporcionen el aumento óptimo para que la
proyección de la pupila del sistema sobre la pantalla cubra un
número óptimo de pixeles.
16. Dispositivo, según reivindicaciones 12ª o
13ª, caracterizado porque en uno o ambos sistemas ópticos
(9'-9'') utilizados para acoplar el módulo
compensador de aberraciones a los sistemas anterior y siguiente
consisten simplemente en la propagación de la luz a través de una
determinada distancia en un medio homogéneo, por ejemplo aire.
17. Dispositivo, según reivindicaciones 12ª o
13ª, caracterizado porque opcionalmente uno o ambos sistemas
ópticos (9'-9'') para acoplar el módulo compensador
de aberraciones a los sistemas anterior pueden ser eliminados,
acoplando directamente el módulo compensador de aberraciones a los
sistemas ópticos anterior y siguiente.
18. Dispositivo, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque incorpora una pantalla
TNLCD con giro molecular a = -1.594 rad, birrefringencia máxima a
514 nm \beta = 2.92 rad, orientación del director molecular
respecto al eje horizontal de 0.792 rad, con 832 x 624 pixeles de
26.7 micras por 21.3 micras, siendo el periodo entre pixeles de 32
micras tanto en horizontal como en vertical, y un tamaño total de
2.8 cm por 2.1 cm, colocando los polarizadores y láminas de retardo
de fase con sus ejes orientados según los siguientes ángulos
P1=-25º, Q1=62º, Q2=17º, P2=-51º, medidos con respecto al eje
horizontal del sistema de referencia que tiene su eje X orientado
en la dirección del director molecular a la entrada de la pantalla
TNLCD, utilizando láminas de cuarto de onda de cuarzo, de orden 0
para la longitud de onda 514 nm.
19. Dispositivo, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque podrán disponerse más de un
dispositivo, colocados sucesivamente de forma que cada una de las
pantallas TNLCD esté ópticamente conjugadas con un plano
determinado del espacio objeto, conformando un sistema de
compensación multiconjugado.
20. Dispositivo, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque opere en modo de reflexión,
al hacer que la luz atraviese dos veces el sistema óptico, para
mejorar la capacidad moduladora de la pantalla TNLCD.
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- 2007-06-08 WO PCT/ES2007/070112 patent/WO2007147921A1/es active Application Filing
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Also Published As
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