ES2326262T3 - Lente oftalmico. - Google Patents
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Abstract
Un lente oftálmico que comprende una parte difractiva y una parte refractiva, caracterizado porque la parte refractiva comprende una superficie aesférica que compensa un frente de onda que pasa por lo menos parcialmente en cuanto a la aberración esférica introducida por al menos una de las partes ópticas del ojo; y la parte difractiva es un perfil de superficie difractiva que consiste de un número de anillos concéntricos con una altura de perfil que es igual a un número entero de la longitud de onda de diseño, siendo capaz dicha parte difractiva de compensar un frente de onda que pasa por lo menos parcialmente en cuanto a la aberración cromática introducida por al menos una de las partes ópticas del ojo, contribuyendo juntas dichas partes refractiva y difractiva a una potencia requerida del lente.
Description
Lente oftálmico.
La presente invención se relaciona con un lente
oftálmico que comprende una parte difractiva.
Además se relaciona con un método para diseñar
dichos lentes oftálmicos.
Un frente de onda que pasa por el ojo será
influenciado por las partes ópticas del ojo de tal forma que por
ejemplo se aporta aberración cromática al frente de onda. La razón
es que los índices refractivos de los materiales en las partes
ópticas del ojo difieren para diferentes longitudes de onda.
Así la luz que tiene diferentes longitudes de
onda será refractada en una cantidad diferente y caerá sobre la
retina en lugares diferentes, esto es, diferentes colores no pueden
ser enfocados en el mismo punto. Esto se llama aberración
cromática.
Recientemente ha habido mucho interés en la
corrección de las aberraciones monocromáticas del ojo. Ha sido
revelado que cuando todas las aberraciones monocromáticas son
corregidas en el sistema visual humano, sirve para desenmascarar la
aberración cromática del ojo. Por lo tanto, con el fin de optimizar
la calidad óptica del ojo, es necesario corregir una combinación de
aberraciones monocromáticas y cromáticas. Puede configurarse un
patrón difractivo para proveer un frente de onda que pasa con
aberración cromática del signo opuesto que la aberración cromática
del ojo. Así un patrón difractivo puede ser utilizado para corregir
la aberración cromática introducida en un frente de onda a partir
de las partes ópticas del ojo. Puede encontrarse algún fundamento
teórico de la aberración cromática, por ejemplo, en el capitulo 17
en "Optics of the Human Eye" written by David A. Atchison and
George Smith. Un antecedente teórico del patrón difractivo puede
encontrarse en el artículo "Practical design of a bifocal
hologram contact lens or intraocular lens", Allen L. Cohen,
Applied Optics 31(19) (1992). Lentes oftálmicos, los cuales
sobre por lo menos una superficie comprenden un patrón difractivo
para corregir la aberración cromática son conocidos a partir de por
ejemplo US 5,895,422, US 5,117,306 y US 5895422. Estos lentes, sin
embargo, no compensan otras aberraciones producidas por las
superficies del ojo. La EP-0470811 describe lentes
bifocales con reducción de la aberración cromática en el foco de
orden cero con referencia a la visión lejana que es alcanzada con
un patrón difractivo diseñado con una altura de pasos ópticos de
tres mitades de una longitud de onda diseñada. La US 6,070,980
describe un lente para gafas que incluye una estructura difractiva
para corregir la aberración cromática. Sin embargo, también estos
documentos no revelan lentes intraoculares que juntos puedan
corregir la aberración cromática y otras aberraciones, tales como
aberraciones esféricas a partir de la superficie del ojo. En SE
0000614-4, se diseñan lentes aesféricos para
compensar la aberración esférica. En algunas aplicaciones estos
lentes proveerán al ojo con un incremento en aberración cromática.
Hay por lo tanto una necesidad de un lente oftálmico para corregir
errores refractivos que también puedan corregir aberraciones
monocromáticas y cromáticas.
Un objetivo de la presente invención es mejorar
la calidad visual de un paciente.
Un objetivo adicional de la presente invención
es proporcionar un lente oftálmico que corrija la aberración
cromática y por lo menos un tipo de aberración monocromática.
Un objetivo adicional de la presente invención
es suministrar un lente oftálmico, que corrija tanto la aberración
cromática como la aberración esférica.
Aún un objetivo adicional de la invención es
corregir la aberración esférica según es expresada por el término
11º de Zernike normalizado.
Un objeto aún adicional es proporcionar un lente
aesférico capaz de corregir la aberración esférica que tiene una
parte difractiva que añade potencia refractiva al lente y
proporciona compensación para la aberración cromática introducida
por las superficies ópticas del ojo y por las superficie aesférica
del lente. En este texto el término aesférico se referirá a
superficies rotacionalmente simétricas, asimétricas y/o irregulares,
esto es, todas las superficies que difieren de una esfera.
Estos objetivos son alcanzados mediante un lente
oftálmico como se describió inicialmente en "campo técnico de la
invención" el cual de acuerdo con la invención comprende
adicionalmente una parte refractiva que comprende al menos una
superficie, la cual es configurada para compensar un frente de onda
que pasa por lo menos parcialmente para por lo menos un tipo de
aberración monocromática introducida por por lo menos una de las
partes ópticas del ojo. La parte difractiva es de acuerdo con la
invención capaz de compensar un frente de onda que pasa por lo
menos parcialmente en cuanto la aberración cromática introducida por
lo menos una de las partes ópticas del ojo. Dichas partes
refractiva y difractiva contribuyen juntas a una potencia requerida
del lente. En este texto "las partes ópticas del ojo" se
refieren a las partes del ojo que contribuyen a la refracción de la
luz entrante. La córnea del ojo y el lente natural o uno implantado
son partes ópticas del ojo. Pero también las inhomogeneidades, por
ejemplo en el vítreo se consideran como partes ópticas del ojo. Un
elemento óptico que combine tanto la óptica difractiva como la
refractiva se denomina un elemento híbrido. La aberración
monocromática podría ser por ejemplo astigmatismo, coma, aberración
esférica, términos triples, cuádruples o mayores de aberración.
Mediante lo presente se obtiene un lente óptico
que es capaz de compensar por lo menos un tipo de aberración
monocromática y aberración cromática introducida por las partes
ópticas del ojo a un frente de onda que pasa.
Preferiblemente la parte difractiva también es
capaz de compensar un frente de onda que pasa por lo menos
parcialmente en cuanto a la aberración cromática introducida por la
parte refractiva del lente.
En una realización de la invención la aberración
monocromática corregida es la aberración esférica.
La aberración cromática longitudinal del ojo es
muy bien entendida y se ha demostrado que tiene valores muy
similares de sujeto a sujeto (Thibos et. al., "The
chromatic eye: a new reduced eye model of ocular chromatic
aberration in humans", Applied Optic, 31,
3594-3600, (1992)). También se ha demostrado que es
estable con la edad (Mordi et. al., "Influence of age on
chromatic aberration of the human eye", Amer. J. Optom. Physiol.
Opt., 62, 864-869 (1985)). Por la presente, podría
diseñarse un lente oftálmico para corregir la aberración cromática
promedio del ojo.
Las superficies difractivas pueden ser
caracterizadas por sus así llamadas funciones de fase. Esta función
de fase describe la fase adicional que es añadida a un rayo cuando
pasa a través de la superficie difractiva. Esta fase adicional es
dependiente del radio del lente donde el rayo golpea la superficie.
Para superficies difractivas radialmente simétricas esta función
puede ser descrita utilizando la Ecuación 1.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Donde r es la coordinada radial, \lambda la
longitud de onda y DF0, DF1 etc. son los coeficientes del
polinomial.
La parte difractiva del lente también puede
introducir alguna aberración esférica a un frente de onda que pasa.
Preferiblemente, de acuerdo con la presente invención, la parte
refractiva se hace de manera que sea capaz de compensar un frente
de onda que pasa en cuanto a la aberración esférica introducida por
la parte difractiva del lente. Por la presente, la aberración
esférica podría ser reducida a un mínimo después de que el frente
de onda haya pasado las partes ópticas del ojo y dicho lente.
Para compensar la aberración esférica, una
superficie aesférica con una altura lateral descrita según la
Ecuación 2, podría ser introducida a la parte refractiva del lente.
Una superficie aesférica puede ser configurada para contrarrestar
la aberración esférica introducida por las partes ópticas del ojo y
por la parte difractiva del lente. Todas las partes ópticas del ojo
no necesariamente tienen que ser consideradas. En una realización
es suficiente medir la aberración esférica introducida por la córnea
del ojo y compensar solamente la aberración esférica generada por
la córnea y opcionalmente también la aberración esférica introducida
por la parte difractiva del lente. Por ejemplo podrían usarse
términos de Zernike para describir las superficies ópticas del ojo y
así ser usadas para configurar la superficie aesférica del lente,
la cual se adapta para compensar la aberración esférica. La Tabla 1
muestra los primeros 15 términos normalizados de Zernike y las
aberraciones que cada término significa. La aberración esférica es
el término 11^{th} normalizado de Zernike. El diseño de un lente
que está adaptado para compensar las aberraciones según se expresa
en términos de Zernike se explica en mayor detalle en la solicitud
de Patente Sueca SE0000614-4 a la cual se
hace
referencia.
referencia.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Donde R es la coordinada radial del lente, cc es
la constante cónica y AD y AE son coeficientes de la extensión
polinomial.
La aberración esférica del lente es influenciada
por el factor de forma del lente. La aberración esférica de un
lente refractivo esférico puede ser minimizada por un lente
convexo-plano (Atchison D.A., "Optical Design of
Intraocular lenses. I: On-axis Performance",
Optometry and Vision Science, 66 (8), 492-506,
(1989)). En la presente invención, la cantidad de corrección de la
aberración esférica depende del factor de forma del lente. También
es posible usar un patrón difractivo que sea capaz de corregir la
aberración esférica así como la aberración cromática. Esto puede
hacerse modificando los órdenes más altos de la función de fase del
perfil difractivo (órdenes inferiores, o términos en r^{2}
(Ecuación 1) que describe las propiedades paraxiales del
lente).
Otros tipos de aberraciones monocromáticas
también pueden ser corregidas mediante superficies refractivas
aesféricas. La forma de la superficie se hace más compleja cuanto
más alto es el orden de la aberración que es corregida. Para
compensar una aberración general con una superficie aesférica, la
altura lateral podría ser descrita por la Ecuación 3, aunque
también otras descripciones son posibles.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Donde asi son los coeficientes del
polinomial.
Preferiblemente el lente oftálmico junto con el
ojo proporciona una calidad de imagen policromática, la cual cuando
se expresa como MTF (50) (Función de transferencia de Modulación a
50 ciclos por milímetro) lleva a cabo por lo menos aproximadamente
40% más alto que una compensación de lente aesférico para la misma
aberración esférica que el lente de la invención pero sin compensar
la aberración cromática. Un valor alto de la calidad de la imagen
policromática indica que la cantidad de aberración cromática es
pequeña y también que la cantidad de aberraciones monocromáticas es
pequeña.
El lente puede corregir las aberraciones
esféricas y las aberraciones cromáticas según se define en un ojo
modelo. La aberración esférica del ojo puede variar entre 0 y 1.5
dioptrías, mientras que la aberración cromática típicamente va
hasta 2.5 dioptrías ("Optics of the Human Eye" escrito por
David A. Atchison y George Smith).
De forma adecuada, la parte difractiva es un
perfil de superficie difractiva. Tal perfil de superficie difractiva
consiste de un número de anillos concéntricos. Las distancias entre
los anillos van disminuyendo desde el centro del lente. El área
entre dos anillos se llama una zona. La anchura de la primera zona
es una constante que define las anchuras de todas las demás zonas.
Para más antecedentes técnicos véase el artículo de Allen L. Cohen
referido en la página 1 de esta solicitud.
En una realización, la altura del perfil es
igual a una longitud de onda de diseño. Frecuentemente se usa 550
nm como la longitud de onda de diseño puesto que esta es la longitud
de onda para la cual la retina tiene su máxima sensibilidad. Cuando
la altura de perfil es igual a una longitud de onda de diseño el
lente tendrá su máximo efecto en su primer orden. La altura de
perfil es, en otra realización, igual a dos longitudes de onda de
diseño y entonces el lente tendrá su máximo efecto en su segundo
orden. Véase por ejemplo el artículo ya mencionado de Allen L.
Cohen y las patentes de los Estados Unidos US 5,895,422, US
5,117,306, US 5,895,422. La altura de perfil podría ser un número
entero de cualquier longitud de onda de diseño.
En una realización de la invención la superficie
anterior del lente es una superficie aesférica sobre la cual se
sobrepone un perfil difractivo. En otra realización de la invención
la superficie anterior del lente es una superficie aesférica y la
superficie posterior del lente es plana y tiene un perfil
difractivo. También son posibles otras combinaciones. Por ejemplo
un perfil difractivo podría ser suministrado tanto en la superficie
anterior como en la posterior. Tanto la superficie anterior como la
posterior podrían ser aesféricas. La persona experta podrá
rápidamente identificar configuraciones de lente alternativas que
serian adecuadas para diseñar los lentes de la invención para la
reducción de la aberración cromática y monocromática.
Los objetivos son también alcanzados por un
método como se describió inicialmente que comprende combinar una
parte refractiva y una parte difractiva del lente de tal manera que
ellos juntos compensan un frente de onda que pasa por lo menos
parcialmente para por lo menos un tipo de aberración monocromática
y para la aberración cromática introducida por al menos una de las
partes ópticas del ojo, mientras que dimensiona dichas partes
refractiva y difractiva para proveer al lente con una potencia
requerida.
En una realización el método comprende
adicionalmente la medición de por lo menos un tipo de aberración
monocromática generada para un frente de onda desde por lo menos
una de las partes ópticas de un ojo y combinando las partes
refractiva y difractiva del lente de forma tal que compensan por lo
menos parcialmente la aberración monocromática medida.
En una realización de la invención la aberración
monocromática medida es aberración esférica.
La aberración esférica del ojo completo podría
ser medida utilizando un sensor de frente de onda. Si solamente se
considera la córnea, podrían utilizarse métodos de medición
topográfica bien conocidos. Tales métodos topográficos son
revelados por ejemplo en "Corneal wave aberration from
videokerafography", Antonio Guirao and Pablo Artal, J. Opt. Soc.
AM. Opt. Image Sci. Vis., Jun, 17(6),
955-965, (2000). Un sensor de frente de onda se
describe en la patente de los US No 5,777,719 (Williams et.
al.).
De forma adecuada, el método comprende
adicionalmente medir la aberración cromática provista a un frente de
onda a partir de por lo menos una de las partes ópticas del ojo y
combinando las partes refractiva y difractiva del lente de manera
tal que compensen juntos un frente de onda que pasa por lo menos
parcialmente en cuanto a la aberración cromática medida introducida
por al menos una de las partes ópticas del ojo. La aberración
cromática del ojo podría ser medida utilizando métodos de vernier
tales como los similares a los métodos delineados en Thibos et.
al., "Theory and measurement of ocular chromatic
aberration", Vision Res., 30, 33-49 (1990) and
Marcos et. al, Vision Research, 39, 4309, (1999). Formas
alterativas para medir la aberración cromática se describen en un
libro de texto "Optics of the Human Eye" by David A. Atchison
and George Smith, Publisher by
Butterworth-Helnemann, ISBN
0-7506-3775-7.
Preferiblemente, el método comprende
adicionalmente la medición del error refractivo del ojo y el
dimensionamiento de las partes refractiva y difractiva del lente de
tal manera que juntos compensen por lo menos parcialmente el error
refractivo del ojo.
Con este método para diseñar lentes oftálmicos
la aberración cromática, la aberración esférica y el error
refractivo del ojo, podrían todos ser considerados y compensados. El
lente es diseñado con una parte refractiva y una parte difractiva y
las cuales son combinadas, de tal manera que juntas compensen un
frente de onda que pasa en cuanto a estas aberraciones introducidas
por las partes ópticas del ojo.
Las correcciones de aberración podrían ser todas
de correcciones parciales. Adicionalmente todas las correcciones
podrían estar basadas en aberraciones de una o más partes del ojo.
Las correcciones también podrían estar basadas bien en un valor
promedio de una cierta población o en los valores medidos de un
paciente individual o en una combinación de un valor promedio y
mediciones individuales. La cierta población podría ser un grupo de
personas en un intervalo específico de edad o por ejemplo un grupo
de personas que tienen una enfermedad ocular o una cirugía de la
córnea. Para la aberración cromática los valores son prácticamente
los mismos para todos los humanos de manera que es posible tomar un
valor promedio de todas las clases de personas y corregirlos en
cuanto a la aberración cromática en el lente. Desde luego es posible
hacer lo mismo para la aberración esférica pero en este caso se
preferiría escoger un grupo de personas o en todo caso medir la
aberración esférica para cada individuo puesto que la aberración
esférica diferirá más de ojo a ojo que la aberración cromática.
El lente oftálmico podría ser configurado para
ser un lente intraocular fáquico o seudofáquico (IOL), un lente
para gafas o un lente de contacto. En los ejemplos descritos más
abajo los lentes son IOLs seudofáquicos. El material usado en los
lentes del ejemplo descritos más abajo es un material de silicona
plegable con alto índice de refracción descrito en US 5,444,106.
Sin embargo otros materiales también son posibles para estos
lentes, por ejemplo, el PMMA (poli-metil
metacrilato) y los y hidrogeles son materiales adecuados. Los lentes
del ejemplo tienen una potencia de 20D. Sin embargo, los lentes
podrían ser diseñados para tener cualquier otra potencia adecuada.
También son posibles lentes negativos.
Un método para diseñar el lente oftálmico
descrito más arriba comprende las etapas de:
i) Seleccionar un modelo de ojo con un lente
oftálmico aesférico refractivo de una potencia refractiva
predeterminada y una cantidad predeterminada de por lo menos una
aberración monocromática.
ii) Estimar la potencia de dicho modelo de ojo a
diferentes longitudes de onda, de manera que se determine la
aberración cromática del modelo de ojo.
iii) Estimar una función de corrección de como
la potencia varia con la longitud de onda para ser una compensación
ideal para dicha aberración cromática del modelo de ojo;
iv) Encontrar una función lineal de como la
potencia varia con la longitud de onda, la cual adecuadamente se
aproxima a dicha función de corrección;
v) Calcular una anchura de zona provisional de
un perfil difractivo que corresponde a esta función lineal y
calcular también la potencia difractiva de este perfil
difractivo.
vi) Reducir el poder refractivo del lente
oftálmico refractivo por la cantidad de potencia calculada para el
perfil difractivo;
vii) Estimar una nueva función de corrección de
la etapa iii), encontrando una nueva función lineal de la etapa iv)
y calcular una nueva anchura de zona provisional y una nueva
potencia difractiva para un nuevo perfil difractivo que corresponda
con esta nueva función lineal;
viii) Ajustar la potencia refractiva del lente
oftálmico refractivo de tal manera que la potencia total de un
lente híbrido, el cual comprende tanto el lente oftálmico refractivo
como el perfil difractivo y que está adaptado para remplazar el
lente oftálmico refractivo en el modelo de ojo, es igual a la
potencia predeterminada.
Repetir las etapas vii a viii) hasta que se
encuentre una combinación adecuada de una parte refractiva y otra
difractiva del lente oftálmico híbrido que provean al ojo modelo
tanto con una potencia predeterminada como con una reducción
adecuada en la aberración cromática.
De forma adecuada este método comprende como
última etapa medir la aberración monocromática de la combinación
del ojo y el lente oftálmico híbrido del método anterior y corregir
la parte refractiva del lente oftálmico de acuerdo con las
mediciones de forma tal que la aberración monocromática es reducida
de forma suficiente para la combinación de ojo y lente
oftálmico.
Un ejemplo de un modelo de ojo que puede ser
utilizado es el modelo de ojo de Navarro pero otros modelos también
son posibles. El modelo de ojo también puede ser un ojo individual
de un paciente individual.
En una realización de por lo menos una
aberración monocromática del lente oftálmico refractivo es
aberración esférica.
Hay diferentes posibilidades para el diseño de
lentes de acuerdo con la invención. Una posibilidad es hacer cada
lente para cada individuo. Entonces la aberración cromática, la
aberración esférica y el error refractivo del ojo del paciente se
miden y se diseña un lente a partir de estos valores de acuerdo con
el método anteriormente descrito. Otra posibilidad es utilizar
valores promedio de categorías seleccionadas de personas para
diseñar lentes adaptados para satisfacer casi a todas las personas
que pertenezcan a esta categoría. Seria entonces posible diseñar
lentes que tengan diferentes potencias pero proveyendo la misma
reducción de aberración esférica y cromática a pacientes dentro de
estos grupos de personas. Los grupos de personas podrían por ejemplo
ser grupos de edad o grupos de personas que hayan tenido
enfermedades oculares específicas o un grupo de personas que hayan
tenido una cirugía de la córnea. Además seria posible proveer un
juego de lentes que tenga un valor promedio de aberración cromática
y un rango de diferentes valores de aberración esférica para cada
potencia. Esto podría ser preferido puesto que la aberración
cromática es prácticamente la misma en la mayoría de los ojos
humanos. Por la presente sería necesario medir el error refractivo y
la aberración esférica de cada ojo individual y luego escoger un
lente de este juego de lentes para cumplir con estas mediciones.
Los siguientes ejemplos se dan únicamente como
ejemplos y no pretenden ser limitantes para la invención de manera
alguna.
La figura 1 muestra un diagrama de la relación
entre potencia refractiva y longitud de onda para un modelo de ojo
y para un lente difractivo.
La figura 2 muestra la función de transferencia
de modulación policromática para un lente híbrido
refractivo/difrac-
tivo y otros dos lentes.
tivo y otros dos lentes.
La figura 3 muestra la distribución de luz entre
los diferentes ordenes difractivos para un lente difractivo con una
altura de perfil de 2 longitudes de onda de diseño. También se
muestra en esta gráfica la sensibilidad espectral del
ojo.
ojo.
La figura 4 muestra la función de transferencia
de modulación policromática incluyendo los primero y tercer ordenes
para el lente de la figura 3 y para otros dos lentes no
difractivos.
Se describen dos ejemplos de un lente
intraocular (IOL) que corrige la aberración esférica y la aberración
cromática de un ojo seudofáquico. Ambos ejemplos utilizan una
superficie de lente aesférica para corregir la aberración esférica
y un perfil de superficie difractivo para corregir aberración
cromática. La superficie del lente aesférico corrige la aberración
esférica de las superficies oculares, así como la aberración
esférica inducida por el perfil difractivo del lente.
El ejemplo 2 tiene un perfil difractivo de
superficie extendido. Este tipo de lente es llamado frecuentemente
un lente de super-zona difractiva y tales lentes
están descritos en J.C. Marron et. al.,
"Higher-Order Kinoforms", Computer and
optically formed holographic optics, Cindrich, et. al.,
editor, Proc. SPIE 1211, 62-66 (1990).
La configuración de los IOL del ejemplo es
descrita en detalle más abajo, con base en un modelo de ojo tomado
de la literatura (Navarro et, al, "Accommodation dependent model
of the human eye with aspherics" JOSA A, 2 (8),
1273-1281,(1985)) y con base en los datos de un
material de silicona. La evaluación óptica se hace por trazado de
rayos utilizando el programa de diseño óptico OSLO (Lambda Research
Corporation, Littleton, MA, USA,).
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Ejemplo
1
Tanto la córnea como el lente intraocular
refractivo (IOL) tienen una aberración cromática positiva, lo que
significa que la longitud focal se incrementa con longitudes de
ondas más largas. Un perfil difractivo tiene una aberración
cromática negativa. El perfil consiste de un cierto número de
anillos (zonas). Para un lente difractivo que trabaja en el 1º
orden de difracción, la potencia del lente puede ser definida
por:
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Donde P es la potencia del lente \lambda es la
longitud de onda de diseño (m) y w es la mitad de la anchura
(radio) de la primera zona.
La aberración cromática (Ca) puede ser descrita
como:
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\newpage
La potencia del lente difractivo está
linealmente relacionada con la longitud de onda. La relación entre
la potencia del lente refractivo y la longitud de onda, en sistemas
refractivos, es en general no lineal. Esto se muestra en la figura
1 donde se ilustra la relación entre la potencia refractiva y la
longitud de onda para un modelo de ojo y para un lente difractivo.
El modelo de ojo tiene una relación no lineal y el lente
difractivo tiene una relación lineal. También se muestra una curva,
representativa de una corrección ideal. Por lo tanto no puede
hacerse una corrección perfecta con un lente difractivo. No
obstante, con una corrección lineal, el rendimiento óptico puede
ser mejorado
grandemente.
grandemente.
Cuando el modelo de ojo de Navarro (1985) es el
usado, junto con una lente intraocular refractivo de silicona de 20
dioptrías en vez del lente natural, la aberración cromática puede
ser estimada calculando la potencia del modelo de ojo a diferentes
longitudes de onda. El resultado será una gráfica similar a la
Figura 1. Con el fin de determinar como el lente difractivo debe
comportarse, se hace un ajuste lineal a través de la curva de la
corrección ideal. El resultado es:
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P = potencia [1/m]
\lambda = longitud de onda [m].
Esto da la relación entre la potencia IOL
refractiva y difractiva de un lente de corrección cromático:
Para un modelo de ojo con IOL refractivo:
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De manera que:
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P_{d}= potencia difractiva IOL.
Puesto que la potencia difractiva IOL es 9.24
dioptrías, la potencia IOL refractiva tiene que ser reducida en una
misma cantidad. Al reducir la potencia refractiva IOL se reducirá la
aberración cromática del modelo de ojo también. En la práctica,
tiene que encontrarse el equilibrio entre la potencia refractiva y
difractiva IOL mediante un proceso de diseño iterativo, donde la
potencia IOL difractiva llegará a un valor situado entre 0 y 9.24
dioptrías.
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El lente del ejemplo está hecho de un material
de silicona. Su forma es equibiconvexa. La superficie anterior del
lente comprende un lente refractivo aesférico sobre el cual se
superpone un perfil difractivo. El perfil difractivo cubre el 41%
(8.25D) de la potencia del lente, mientras que el lente refractivo
aesférico cubre el 59% restante (11.75D). La anchura de la primera
zona es 0.365 mm, y hay 67 anillos necesarios para completar una
óptica IOL completa de 6.0 mm. En la periferia del lente, los
anillos difractivos están separados 22 micrones uno de otro.
El IOL es optimizado para el modelo de ojo de
Navarro (1985). El modelo de ojo de Navarro tiene una córnea
aesférica e incluye dispersión para el medio ocular. La información
de superficie para el modelo de ojo y el lente se da en la Tabla 2.
El lente diseñado es dependiente del modelo de ojo escogido. Debe
notarse que es posible diseñar lentes utilizando otros modelos de
ojo de datos fisiológicos reales de pacientes.
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Se usaron 4 longitudes de onda discretas para
evaluar el modelo de ojo incluyendo el IOL refractivo/difractivo.
El punto focal es definido como el punto donde el MTF policromático
(función de transferencia de modulación) tiene su máximo a 50
ciclos/mm. El MTF policromático es determinado por el promedio
ponderado de los 4 MTF's en las 4 longitudes de onda usadas. La
ponderación de las longitudes de onda fue hecha utilizando la
luminancia estándar del ojo bajo condiciones de luz fotópica, la
cual representa la sensibilidad relativa de la retina a las
diferentes longitudes de onda.
La longitud focal posterior real (ABFL) para las
4 longitudes de onda diferentes indica la presencia de una
diferencia cromática en foco y por definición la cantidad de
aberración cromática longitudinal. Los cálculos se llevan a cabo a
una apertura de 5.0 mm con el fin de maximizar las diferencias. A
partir de estas cifras, mostradas en la tabla 3, ya puede
concluirse que la aberración esférica es eliminada virtualmente, lo
cual se indica por el rendimiento limitado cercano a la difracción.
El IOL es optimizado en cuanto a la aberración cromática, pero
queda algo aún, como se esperaba ya teóricamente.
Las cifras en la tabla 4, para un diseño
refractivo aesférico correspondiente, sin corrección cromática,
muestran que en efecto a cada longitud de onda, la aberración
esférica es bien corregida con respecto al MTF (50) para el IOL
refractivo esférico y el MTF alcanza el límite de difracción. Los
puntos focales de las diferentes longitudes de onda no trabajan
bien juntos, de manera que el MTF policromático es más bajo que el
encontrado para el IOL difractivo/refractivo.
Los lentes esféricos, que son ahora práctica
corriente, dan valores muchos más bajos. Las cifras correspondientes
a estos lentes se muestran en la tabla 5.
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Las funciones de transferencia de modulación
policromática para estos tres lentes se muestran en la Figura 2,
junto con el límite de difracción.
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Ejemplo
2
Si un lente, que tiene menos anillos y así
distancias más grandes entre los anillos es preferido, por ejemplo
para por razones de manufactura, podría usarse a una diferente
altura de paso para el perfil difractivo. Un lente difractivo que
está en el mercado, el CeeOn^{TM} 811E, Pharmacia tiene una parte
difractiva 4D, una anchura de zona de 0.5 mm y 32 anillos.
Un lente difractivo de 8.25D con los mismos
espaciados entre los anillos y el 811E existente puede lograrse
duplicando la altura de paso de los anillos. Con una altura de paso
doble, el lente difractivo tendrá un salto de fase de dos
\lambda, y por lo tanto da su máxima eficiencia en su segundo
orden. Para un lente de 8.25D, la anchura de zona será 0.516 mm
mientras que se requerirán 33 anillos para una óptica de 6 mm. La
distancia mínima entre los anillos (periferia) es 45 micrones.
El lente del ejemplo está hecho de un material
de silicona. Su forma es convexo-plano. La
superficie anterior del lente es aesférica. La superficie posterior
plana tiene un perfil difractivo con un salto de fase de 2. La
distribución de luz entre los diferentes órdenes difractivos se da
en la figura 3. A partir de esta gráfica vemos que solamente los
ordenes 1 a 3 son relevantes en el rango de luz visible. También
vemos que hay algún comportamiento bifocal a 475 nm, pero el ojo es
muy insensible a la luz a esta longitud de onda (como se indica por
la sensibilidad espectral del ojo, también mostrada en la figura
3).
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Como en el ejemplo 1, el perfil difractivo
abarca el 41% (8.25D) de la potencia del lente, mientras que el
lente aesférico refractivo lo hace con el 59% restante (11.75D).
El IOL es utilizado para el modelo de ojo
Navarro (1985). El modelo de ojo de Navarro tiene una córnea
aesférica e incluye dispersión para el medio ocular. La información
de superficie para el modelo de ojo y el lente se da en la tabla
6.
Usando las mismas longitudes de onda que en el
ejemplo 1 e ignorando los cambios en la eficiencia del lente
difractivo, la modulación policromática a 50 c/mm es 0.81 (límite
igual 0.90), el cual es similar al lente en el ejemplo 1. Si
también se incluye en el primero y tercer ordenes del lente
difractivo en el cálculo, teniendo en cuenta sus correspondientes
eficiencias, la modulación policromática a 50 c/mm es 0.79.
El MTF policromático incluyendo el primero y
tercer ordenes para los diferentes lentes se muestra en la Figura
4.
Claims (38)
1. Un lente oftálmico que comprende una parte
difractiva y una parte refractiva, caracterizado porque la
parte refractiva comprende una superficie aesférica que compensa un
frente de onda que pasa por lo menos parcialmente en cuanto a la
aberración esférica introducida por al menos una de las partes
ópticas del ojo; y la parte difractiva es un perfil de superficie
difractiva que consiste de un número de anillos concéntricos con una
altura de perfil que es igual a un número entero de la longitud de
onda de diseño, siendo capaz dicha parte difractiva de compensar un
frente de onda que pasa por lo menos parcialmente en cuanto a la
aberración cromática introducida por al menos una de las partes
ópticas del ojo, contribuyendo juntas dichas partes refractiva y
difractiva a una potencia requerida del lente.
2. Un lente oftálmico de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque la parte difractiva
tiene una anchura de zona y una potencia difractiva correspondiente
que es una función lineal de la longitud de onda y cuya función
lineal es una aproximación de una función de corrección ideal para
compensar la aberración cromática, donde dicha función de
corrección ideal es obtenida a partir de la determinación de la
variación de potencia del lente con la longitud de onda en un
modelo de ojo.
3. Un lente oftálmico de acuerdo con la
reivindicación 1, donde la parte difractiva también es capaz de
compensar un frente de onda que pasa por lo menos en cuanto a la
aberración cromática introducida por la parte refractiva del
lente.
4. Un lente oftálmico de acuerdo con la
reivindicación 1, donde la parte refractiva también es capaz de
compensar un frente de onda que pasa por lo menos parcialmente para
al menos un tipo de aberración monocromática introducida por la
parte difractiva del lente.
5. Un lente oftálmico de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, donde dicho lente está
diseñado para compensar por lo menos parcialmente los valores de
aberraciones monocromáticas y cromáticas medidas en el ojo de un
paciente individual.
6. Un lente oftálmico de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 1-5, donde dicho lente está
diseñado para compensar por lo menos parcialmente un valor promedio
de una aberración monocromática y/o cromática determinada por
mediciones de un grupo de personas.
7. Un lente oftálmico de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, donde dicha parte refractiva
comprende por lo menos una superficie, la cual está configurada para
compensar un frente de onda que pasa por lo menos parcialmente en
cuanto a la aberración esférica introducida por al menos una de las
partes ópticas del ojo y opcionalmente también por la parte
difractiva del lente.
8. Un lente oftálmico de acuerdo con la
reivindicación 8, donde dicha superficie aesférica es capaz de
compensar por lo menos parcialmente la aberración esférica
expresada por el término de Zernike normalizado 11^{th}.
9. Un lente oftálmico de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, donde el lente junto con el
ojo proporciona una calidad de imagen policromática, la cual cuando
se expresa como MTF (50) (función de transferencia de modulación a
50 ciclos por milímetro) ejecuta por lo menos aproximadamente 40%
más que un lente aesférico que compensa la misma aberración
esférica que el lente de la invención pero sin compensar la
aberración cromática.
10. Un lente oftálmico de acuerdo con la
reivindicación 11, donde la altura del perfil de superficie
difractivo es una longitud de onda de diseño.
11. Un lente oftálmico de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, donde la superficie anterior
es una superficie aesférica, sobre la cual se superpone un perfil
difractivo.
12. Un lente oftálmico de acuerdo con la
reivindicación 1, donde la anchura radial de la primera zona del
perfil difractivo es 0.365 mm para un lente 20D.
13. Un lente oftálmico de acuerdo con la
reivindicación 10, donde la altura del perfil de superficie
difractiva es 2 longitudes de onda de diseño.
14. Un lente oftálmico de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones precedentes excepto la reivindicación 11,
donde la superficie anterior del lente es una superficie aesférica y
la superficie posterior del lente es plano y tiene un perfil
difractivo.
15. Un lente oftálmico de acuerdo con las
reivindicaciones 13 y 14, donde la anchura radial de la primera
zona del perfil difractivo es 0.516 mm para un lente 20D.
16. Un lente oftálmico de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones precedentes excepto la reivindicación 11,
donde la forma del lente es equi-biconvexa.
17. Un lente oftálmico de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 1-15, donde la forma del
lente es convexo-plano.
18. Un lente oftálmico de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, donde el material del lente es
una silicona.
19. Un lente oftálmico de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 1-17, donde el material del
lente es PMMA o un hidrogel.
20. Un método para diseñar un lente oftálmico de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-19,
que comprende combinar una parte refractiva aesférica y una parte
difractiva del lente de tal manera que juntas compensan un frente
de onda que pasa por lo menos parcialmente en cuanto a la aberración
esférica y la aberración cromática introducida por al menos una de
las partes ópticas del ojo, mientras que se dimensionan dichas
partes refractiva y difractiva para proveer al lente con una
potencia requerida.
21. Un método para diseñar un lente oftálmico de
acuerdo con la reivindicación 20, que comprende adicionalmente las
etapas de:
- Medir la aberración esférica proporcionada a
un frente de onda desde por lo menos una de las partes ópticas de
un ojo;
- Combinar la parte refractiva y la parte
difractiva del lente de tal manera que juntas compensen un frente
de onda que pasa por lo menos parcialmente en cuanto a la aberración
esférica introducida por al menos una de las partes ópticas del
ojo.
22. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 20-21, que comprende medir la
aberración cromática proporcionada a un frente de onda desde por lo
menos una de las partes ópticas del ojo y combinando las partes
refractiva y difractiva del lente de tal manera que juntas compensen
un frente de onda que pasa por lo menos parcialmente en cuanto a la
aberración cromática introducida por al menos una de las partes
ópticas del ojo.
23. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 20-22, que comprende combinar la
parte refractiva y difractiva del lente de tal manera que juntas
compensen un frente de onda que pasa por lo menos parcialmente en
cuanto a una aberración cromática promedio de los ojos humanos en
general o de los ojos en un grupo especifico de personas.
24. Un método de acuerdo con la reivindicación
20, que comprende combinar la parte refractiva y difractiva del
lente de tal manera que juntas compensen un frente de onda que pasa
por lo menos parcialmente en cuanto a una aberración monocromática
promedio de los ojos en general o de los ojos en un grupo especifico
de personas.
25. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 20-24, que comprende combinar la
parte refractiva y difractiva del lente de tal manera que la parte
difractiva compense un frente de onda que pasa por lo menos
parcialmente en cuanto a la aberración cromática introducida por la
parte refractiva del lente.
26. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 20-25, que comprende combinar la
parte refractiva y difractiva del lente de tal manera que la parte
refractiva compense un frente de onda que pasa por lo menos
parcialmente en cuanto a la aberración monocromática introducida por
la parte difractiva del lente.
27. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 20-26, que comprende medir el error
refractivo del ojo y dimensionar las partes refractiva y difractiva
del lente de tal manera que ellas juntas compensen por lo menos
parcialmente el error refractivo del ojo.
28. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 20-27, que comprende proveer la
parte refractiva con una superficie aesférica la cual compensa un
frente de onda que pasa por lo menos parcialmente en cuanto a la
aberración esférica introducida por al menos una de las partes
ópticas del ojo y opcionalmente también por la parte difractiva del
lente.
29. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 20-28, que comprende proveer la
parte refractiva con una superficie aesférica, la cual está
adaptada para compensar por lo menos parcialmente la aberración
esférica según se expresa por el término normalizado de Zernike
11º.
30. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 20-29, que comprende proveer los
lentes con un perfil de superficie difractiva.
31. Un método de acuerdo con la reivindicación
30, que comprende proveer el perfil de superficie difractiva con un
número de anillos concéntricos.
32. Un método de acuerdo con la reivindicación
31, que comprende proveer el perfil de superficie difractiva con
una altura de perfil que es igual a un número entero de la longitud
de onda de diseño.
33. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 20-32, que comprende proveer la
superficie anterior del lente con un lente refractivo aesférico y
superponer un perfil difractivo encima de él.
34. Un método para diseñar un lente oftálmico de
acuerdo con la reivindicación 20 caracterizado por las etapas
de:
i) Seleccionar un modelo de ojo con un lente
oftálmico aesférico refractivo de una potencia refractiva
predeterminada y una cantidad predeterminada de por lo menos una
aberración monocromática;
ii) Estimar el poder de dicho modelo de ojo a
diferentes longitudes de onda, de manera que se determine la
aberración cromática del modelo de ojo;
iii) Estimar una función de corrección de como
la potencia varia con la longitud de onda para ser una compensación
ideal para dicha aberración cromática del modelo de ojo.
iv) Encontrar una función lineal de como la
potencia varia con la longitud de onda, la cual se aproxima
adecuadamente a dicha función de corrección;
v) Calcular una zona provisional de un perfil
difractivo correspondiente con esta función lineal y también
calcular la potencia difractiva de este perfil difractivo;
vi) Reducir la potencia refractiva del lente
oftálmico refractivo por la cantidad de potencia calculada para el
perfil difractivo;
vii) Estimar una nueva función de corrección de
la etapa iii), encontrar una nueva función lineal de la etapa iv) y
calcular una nueva anchura de zona provisional y una nueva potencia
difractiva para un nuevo perfil difractivo correspondiente a esta
nueva función lineal;
viii) Ajustar la potencia refractiva del lente
oftálmico refractivo de tal forma que la potencia total de un lente
híbrido, que comprende tanto el lente oftálmico refractivo como el
perfil difractivo y que está adaptada para remplazar un lente
oftálmico refractivo en el modelo de ojo, es igual a la potencia
predeterminada;
ix) Repetir la etapas vii) a viii) hasta que una
combinación adecuada de una parte refractiva y difractiva del lente
oftálmico híbrido se encuentre de manera tal que juntas provean al
modelo de ojo con una potencia determinada y con una reducción
adecuada en la aberración cromática.
35. Un método de acuerdo con la reivindicación
34, que comprende adicionalmente como una última etapa medir la
aberración monocromática de la combinación del ojo y del lente
oftálmico híbrido de la reivindicación 34 y corregir la parte
refractiva del lente oftálmico de acuerdo con las mediciones de tal
forma que la aberración monocromática sea reducida suficientemente
para la combinación de ojo y lente oftálmico.
36. Un método de acuerdo con la reivindicación
34 ó 35, donde la por lo menos una aberración monocromática del
lente oftálmico refractivo es aberración esférica.
37. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 34-36, donde el modelo de ojo usado
es el modelo de ojo de Navarro (1985).
38. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 34-37, donde la altura de perfil
del perfil difractivo es igual a un número entero de la longitud de
onda de diseño.
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