ES2328016T3 - Procedimiento para la produccion de filtros de color que mejoran o modifican la vision cromatica del ojo humano. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de un filtro de color que presenta una función de transmisión espectral que mejora o modifica la visión cromática del ojo de un humano que presenta visión cromática que ha de mejorarse o modificarse, basándose el procedimiento en una señal oponente (OP 1, OP 2) que se emite por las células ganglionares del ojo humano para la transmisión al cerebro humano, en el que las células ganglionares reciben señales desde fotorreceptores de tipos l, m, y s, siendo los receptores l sensibles a la luz en las regiones de longitud de onda larga, los receptores m a la luz en las regiones de longitud de onda media, y los receptores s a la luz en las regiones de longitud de onda corta, respectivamente, y en el que las señales desde los fotorreceptores son funciones de sensibilidad espectral y en el que la señal oponente (OP1) es proporcional a (l-m) o en el que la señal oponente (OP2) es proporcional a (s-(l+m)), comprendiendo las etapas que consisten en: dividir una función de señal oponente deseada (OP1 o OP2); particularmente una normal, obtenida a partir de un ojo sin visión cromática que ha de mejorarse o modificarse, particularmente a partir de un ojo normal, mediante una función de señal oponente real (OP1'' o OP2'') obtenida a partir del ojo con la visión cromática que ha de mejorarse o modificarse; sustituir los valores negativos de la función resultante por cero, y normalizar toda la función para obtener la función de transmisión espectral del filtro de color.
Description
Procedimiento para la producción de filtros de
color que mejoran o modifican la visión cromática del ojo
humano.
La invención se refiere a un procedimiento para
la producción de filtros de color que mejoran o modifican la visión
cromática del ojo humano. La solución según la invención puede
aplicarse principalmente para mejorar la visión cromática de
personas con deficiencia cromática (es decir personas con
paracromatismo, a las que también se denomina coloquialmente como
daltónicos); sin embargo, puede aplicarse también con buenos
resultados en casos en los que debe modificarse la visión cromática
de personas sin deficiencia cromática.
La visión cromática del ojo humano empieza a
actuar con la estimulación de los fotorreceptores (también
denominados conos), que se encuentran en la retina y son sensibles
en tres regiones de longitud de onda diferentes, es decir en las
regiones larga (l), media (m) y corta (s) (véase Stockman, A.,
Sharpe, L.T.: "The Spectral Sensitivities of the Middle and Long
Wavelength Sensitive Cones Derived from Measurements in Observers of
Known Genotype"; Vision Research 40, 1711-1739
(2000)). El proceso continúa reenviando las señales de estos conos
en primer lugar a las células bipolares y a continuación a las
ganglionares (Rodiech, R.W: "The First Steps in Seeing", págs.
38-40 (Sinaver Associates, Inc., MA, USA, 1998)).
Las señales que salen de las células ganglionares transportan la
información cromática al cerebro, donde continúan las etapas
adicionales de la visión cromática.
Las sensibilidades espectrales de los
fotorreceptores en la retina desempeñan un papel básico en la
aparición del paracromatismo. Los primeros intentos de corrección
del paracromatismo se basaron en la suposición de que en las
personas con deficiencia cromática algunos de los receptores son
simplemente menos sensibles que en las personas normales, por tanto
las sensibilidades de los otros receptores (con sensibilidad normal)
descendían proporcionalmente con el fin de intentar recrear las
proporciones correctas entre las sensibilidades de todos los
receptores. Los procedimientos y los medios dados a conocer en la
solicitud de patente húngara publicada nº P9800510, en la patente
canadiense nº 5.574.517 y en las patentes US nº 4.998.817, nº
5.574.517, nº 5.617.154, nº 5.369.453 y nº 5.846.457, y además el
uso de filtros de color que transmiten de manera selectiva menos
luz en la región de longitud de onda en la que es sensible un
receptor especificado, pueden considerarse, como tales, intentos de
corrección.
Otros procedimientos basados en el uso de
filtros de color pretendían sólo provocar un cierto aumento del
contraste cromático, sin intentar lograr una mejora real de la
visión cromática (véase por ejemplo el procedimiento dado a conocer
en la patente US nº 6.089.712). Tales filtros de color, aunque a
menudo incluso deterioran la visión de los colores, permiten, sin
embargo, a personas con deficiencia cromática ver colores diferentes
con luminosidades diferentes. Con tales filtros, las denominadas
pruebas de visión cromática pseudoisocromática (tal como las
pruebas Ishihara, Velhagen y Dvorin) pueden "burlarse", sin
llegar a una mejora real en la visión cromática.
Otras investigaciones han mostrado que el motivo
básico para la deficiencia cromática congénita es que las funciones
de sensibilidad espectral (en adelante: SSF) de ciertos
fotorreceptores en la retina se desvían a lo largo del eje de
longitud de onda (Nathans, J.: The Genes for Color Vision;
Scientific American págs. 35-38 (febrero de 1989)).
Este hallazgo explica por qué la teoría de la disminución de la
sensibilidad de los receptores, que resultó ser errónea, pudo
mantenerse todavía durante un periodo de tiempo prolongado:
concretamente si la sensibilidad de los receptores se mide sólo en
una longitud de onda dada, puede suceder que, precisamente debido
al desvío, se observe una parte de las SSF con menor
sensibilidad.
El procedimiento dado a conocer en la patente US
nº 5.774.202 hace uso del hallazgo anterior, en el que también se
ha tenido en cuenta que las SSF de los receptores puede presentar
también una forma incorrecta, es decir la deficiencia cromática es
un resultado de SSF con posición desviada y/o forma deformada. El
principio del procedimiento es que debe usarse un filtro de color,
cuya función de transmisión espectral (una función en la que el
porcentaje de luz transmitida se representa frente a la longitud de
onda de la luz para un tipo de receptor dado) corresponde al
cociente de SSF con forma y posición correctas que ha de lograrse y
SSF con posición real (desviada) y/o forma deformada. Esta solución
funciona bien mientras que el filtro de color no presente efectos
adversos en otros receptores cuyas SSF no han de corregirse. Este
conflicto se resuelve de modo que la transmisión de luz del filtro
de color se ajusta a la función calculada tal como se analizó
anteriormente sólo por un determinado intervalo de longitud de onda,
y la transmisión de luz del filtro se mantiene en un valor
constante en longitudes de onda fuera de este intervalo. El punto
débil de esta solución reside justo en esta última condición,
puesto que es bastante arbitrario seleccionar la longitud de onda a
partir de la cual la transmisión de luz debe mantenerse sin
cambiar.
Todas las soluciones analizadas anteriormente
intervienen en el proceso de visión cromática desde el lado de los
receptores, es decir desde el lado de entrada. Aunque ya se conoce
(véase por ejemplo las páginas 350-353 del libro de
texto de Rodiech mencionado anteriormente) que un grupo de células
ganglionares compara las señales de los receptores l y m y, como
resultado, transmite al cerebro señales oponentes que son
proporcionales a (l-m), mientras que un grupo
adicional de células ganglionares compara las señales de los
receptores s con la suma de señales l y m y, como resultado,
transmite al cerebro señales oponentes que son proporcionales a
(s-(l+m)), no se realizó ningún intento de influir en los cambios de
intensidad de las señales oponentes en función de la longitud de
onda; es decir el control de realimentación desde el lado de salida
no se ha aplicado antes para corregir la visión cromática.
El documento US nº 5.774.202 titulado "Method
and Optical Means for Improving or Modifying Color Vision and
Method for Making Said Optical Means" da a conocer un
procedimiento y unos artículos ópticos para mejorar o modificar la
visión cromática humana usando un filtro de color con una
transmisión espectral para compensar las diferencias entre una
sensibilidad espectral de un ojo con alteración de la visión
cromática y la sensibilidad espectral de un ojo con visión
cromática normal. El artículo óptico puede realizarse como unas
gafas, una lente de contacto o una lente intraocular, o mediante
cualquier otro implemento óptico colocado entre el ojo y el objeto
que ha de mirarse.
La patente US nº 3.877.797 se refiere a una
combinación de filtros ópticos que elimina dos bandas de luz
seleccionadas con el fin de mejorar la discriminación cromática
observada entre diferentes objetos de color. Una de las bandas
filtradas incluye radiaciones de una longitud de onda de 580 nm y la
otra de las bandas filtradas incluye radiaciones de una longitud de
onda de 490 nm. Cada una de las bandas filtradas presenta un ancho
preferiblemente desde 5 nm hasta 55 nm aunque las bandas pueden
ampliarse hasta 80 nm si se desea.
La invención se basa en el hallazgo de que la
visión cromática del ojo humano puede mejorarse o modificarse de
manera mucho más eficaz que mediante las soluciones anteriores si la
función de transmisión espectral (en lo sucesivo: STF) del filtro
de color se diseña no basándose en las funciones de sensibilidad
espectral de los receptores, sino o bien basándose en la intensidad
de la señal oponente proporcional a (l-m)
representada frente a la longitud de onda (en lo sucesivo: función
de señal oponente, OP_{1}) o bien basándose en la intensidad de
la señal oponente proporcional a (s-(l+m)) representada frente a la
longitud de onda (en lo sucesivo: función de señal oponente
OP_{2}).
Por tanto, la invención se refiere a un
procedimiento para producir un filtro de color que presenta una
función de transmisión espectral que mejora o modifica la visión
cromática del ojo humano tal como se define en la reivindicación
1.
La invención se analizará a continuación con
mayor detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los
que
la figura 1a representa las funciones de
sensibilidad espectral de los fotorreceptores l, m y s para un ojo
humano con visión cromática normal (abscisa: longitud de onda
(\lambda) en nm, ordenada: sensibilidad en unidades
arbitrarias);
la figura 1b representa, en el sistema de
coordenadas según la figura 1a, las funciones de sensibilidad
espectral de los fotorreceptores para un tipo teórico de
tritanomalía, en el que la SSF de los receptores s se ha indicado
con línea de puntos. Con fines comparativos, la forma y posición
correctas de la SSF de los receptores s se ha indicado también con
línea continua;
la figura 2 es un diagrama de bloques del
procesamiento de señales de receptor a nivel de las células
ganglionares, e indica cómo se crean las señales oponentes tipo
OP_{1} (rojo/verde) y tipo OP_{2} (azul/amarillo), que
transmiten información cromática al cerebro para su procesamiento
adicional, y cómo se forma la función de luminosidad espectral
acromática V(\lambda);
la figura 3a representa las funciones de señal
oponente (OP_{1} y OP_{2}) para un ojo con visión cromática
normal (abscisa: \lambda en nm, ordenada: intensidad); con el fin
de aumentar la expresividad de la gráfica, la función OP_{1}, se
ha agrandado aproximadamente cinco veces en el sentido vertical;
la figura 3b representa, en el sistema de
coordenadas según la figura 3a, la función OP_{1}' de un paciente
con paracromatismo de rojo/verde típico, en comparación con la
función OP_{1} de un ojo con visión cromática normal;
la figura 4a representa la función obtenida a
partir del cociente OP_{1}/OP_{1}' para un paciente con
deficiencia cromática con protanomalía, la figura 4b representa la
función respectiva para un paciente con deficiencia cromática con
deuteranomalía. En ambas figuras se ha representado una función
normalizada a 0,9 de manera ligeramente simplificada; se ha omitido
el intervalo negativo de la función de la figura 4b. Abscisa:
\lambda en nm, ordenada: intensidad de transmisión de luz;
la figura 5a representa funciones de transmisión
espectral diseñadas para pacientes con protanomalía de diverso
grado; la figura 5b representa funciones de transmisión espectral
diseñadas para pacientes con deuteranomalía de grado leve a
moderado; la figura 5c representa funciones de transmisión espectral
diseñadas para pacientes con deuteranomalía grave. Todas las
funciones se han diseñado sustituyendo el intervalo negativo de la
función mostrada en la figura 4a o 4b, respectivamente, por cero,
normalizando la función a 0,9, y modificando algunas secciones de la
función de transmisión espectral principal resultante;
la figura 6 representa, en el sistema de
coordenadas tal como se proporciona para la figura 3a, funciones de
señal oponente de tipo OP_{1} para un paciente con deficiencia
cromática cuando no se usa ningún medio para mejorar la visión
cromática (OP_{1}', la curva con línea de puntos), y cuando se
usan medios según la invención para mejorar la visión cromática
(OP_{1}*, la curva con línea continua fina). A título comparativo
se proporciona también la curva OP_{1} de un ojo con visión
cromática normal (la curva con línea continua gruesa);
la figura 7 representa una función de
transmisión espectral de un filtro de color para mejorar la
luminosidad cromática y el contraste cromático, diseñada según la
invención para su uso en un ojo con visión cromática normal;
la figura 8 representa una lente para gafas con
una capa de filtro de color en un lado;
la figura 9 representa capas de filtro de color
situadas en superficies solapadas de dos mitades de lente, dichas
capas de filtro de color están separadas entre sí mediante un
adhesivo óptico transparente;
la figura 10 representa una lente de contacto
que puede realizarse de material coloreado (lente teñida) o que
puede estar dotada de filtros de color; y
la figura 11 representa una lente intraocular
que puede realizarse en material coloreado (lente teñida) o puede
estar provista de filtros de color.
Una característica de los pacientes con
paracromatismo de rojo/verde (es decir pacientes con protanomalía o
deuteranomalía) es que la SSF de los fotorreceptores l (para la
protanomalía) o la SSF de los fotorreceptores m (para
deuteranomalía) está en una posición desviada y/o tiene una forma
deformada en comparación con la normal, y la forma de la función
OP_{1} difiere de la normal en ambos casos. Puesto que la mayoría
de las personas con deficiencia cromática padece paracromatismo de
rojo/verde, la invención analizará posteriormente cómo puede
lograrse OP_{1} normal. Ha de observarse, sin embargo, que los
mismos principios se aplican cuando debe lograrse OP_{2} normal
en pacientes que padecen tritanomalía, en los que la SSF de los
fotorreceptores s está en una posición desviada y/o presenta una
forma deformada. Los mismos principios también se aplican cuando la
visión cromática de una persona sin deficiencia cromática ha de
modificarse para un fin específico, es decir el objetivo es lograr
OP_{2} o OP_{2} que difiera de lo normal de una manera
predeterminada.
Para diseñar la función de transmisión
espectral, las funciones OP_{1} y OP_{1}' que forman el cociente
deben prepararse en primer lugar, lo que requiere el conocimiento
de las SSF de los receptores l, m y s tanto para un ojo con visión
cromática normal como para el ojo con una visión cromática que ha de
mejorarse o modificarse. Para los ojos con visión cromática normal
se han publicado estas curvas, por tanto son conocidas (véase
Stockmann et al., anteriormente). Las SSF características de
un ojo con visión cromática anómala pueden determinarse con
precisión mediante procedimientos conocidos (véase por ejemplo la
patente US nº 5.801.808). Se ha observado, sin embargo, que para
los ojos con visión cromática anómala el conocimiento preciso de las
SSF no es un requisito absoluto; basta con tomar estas curvas de
manera aproximada.
Cuando la deficiencia cromática puede atribuirse
únicamente a las posiciones desviadas de las SSF (esto se cumple en
la mayoría de los casos), pueden construirse curvas aproximativas
adecuadas por ejemplo basándose en anomaloscopia, que es un
procedimiento de diagnóstico ampliamente usado, y basándose en el
cual puede clasificarse el tipo y grado de, por ejemplo,
paracromatismo de rojo/verde en los siguientes grupos de
diagnóstico:
- -
- anomalías provocadas por los defectos de los receptores l: protanomalía leve, protanomalía moderada, protanomalía grave, protanopia;
- -
- anomalías provocadas por los defectos de los receptores m: deuteranomalía leve, deuteranomalía moderada, deuteranomalía grave, deuteranopia.
\vskip1.000000\baselineskip
Con el conocimiento del diagnóstico anterior, la
SSF para un receptor anómalo puede obtenerse a partir de la normal
de modo que la SSF del receptor normal respectivo se desvía a lo
largo del eje de longitud de onda con los siguientes valores (las
cifras negativas representan un desvío hacia la región de longitud
de onda más corta, mientras que las cifras positivas representan un
desvío hacia la región de longitud de onda más larga):
- Para protanomalía leve:
- -6 nm
- Para protanomalía moderada:
- -12 nm
- Para protanomalía grave:
- -18 nm
- Para protanopia:
- -24 nm
- Para deuteranomalía leve:
- +6 nm
- Para deuteranomalía moderada:
- +12 nm
- Para deuteranomalía grave:
- +18 nm
- Para deuteranopia:
- +24 nm
\vskip1.000000\baselineskip
Los grados anteriores son suficientes, puesto
que, una vez preparados los filtros de color de mejora de la visión
cromática según la invención como filtros de prueba para todos los
grados anteriores, el paciente ya puede probar funcionalmente si el
filtro de prueba que corresponde a su diagnóstico o el siguiente le
da mejores resultados en pruebas de visión cromática.
OP_{1} y OP_{1}' pueden obtenerse a partir
de las SSF normales y a partir de las anormales, respectivamente,
según el modelo mostrado en la figura 2. Lo mismo se cumple también
para OP_{2} y OP_{2}'.
A continuación OP_{1} se divide por OP_{1}',
proporcionando una función de partida para la función de
transmisión espectral final del filtro de color. Tales funciones de
partida se representan, de manera algo simplificada, en la figura
4a para corregir la protanomalía y en la figura 4b para corregir la
deuteranomalía.
Matemáticamente, la corrección de visión
cromática continúa de modo que la función de transmisión espectral
del filtro se multiplica por OP_{1}; por tanto si la función de
transmisión espectral del filtro es idéntica a la función de
partida, el producto será precisamente OP_{1}, es decir se obtiene
una corrección perfecta de manera inmediata. Esto es, sin embargo,
sólo una posibilidad teórica, debido a los dos motivos siguientes:
El primer motivo es que la función de partida presenta una región
negativa (véase la figura 4a), que no puede realizarse en la
práctica, puesto que el filtrado negativo no existe. Por tanto la
región negativa de la función de partida debe sustituirse por cero.
El segundo motivo es que la capacidad de transmisión de luz de los
medios ópticos con filtros de color (por ejemplo de las gafas) no
puede superar 1, aún más, debido a reflexiones de superficie, en la
práctica nunca alcanza 1, sólo se aproxima por ejemplo en un 92%.
Por tanto, la función de partida debe normalizarse. La
normalización se realiza preferiblemente al porcentaje de
transmisión de luz máximo de los medios ópticos con filtro de
color. Para los ejemplos mostrados en la figura 5, la función de
partida se normalizó a 0,9 (es decir a una transmisión de luz del
90%) de modo que la función se multiplicó en toda su longitud por
el cociente de su máximo y 0,9.
Usando un filtro de color con una función de
transmisión espectral diseñada tal como se analizó anteriormente,
la función de señal oponente (OP_{1}*) modificada (es decir
mejorada) se genera en el organismo humano como
sigue:
sigue:
De hecho, el filtro de color cambia la
composición espectral de la luz de entrada, lo que significa,
matemáticamente, que las funciones de sensibilidad de los
receptores se multiplican. Si, a través del filtro de color, entra
luz blanca en el ojo del paciente con visión cromática que ha de
mejorarse, los receptores del ojo se adaptarán a la luz blanca.
Esto puede describirse matemáticamente como sigue: las SSF de los
receptores l, m y s se multiplican en primer lugar por la función
de transmisión espectral del filtro de color, y a continuación se
multiplican por constantes de modo que las relaciones de las
integrales de las SSF de los receptores sensibles a la longitud de
onda l, m y s vuelven a los valores originales (1:1:2). Esto
significa que el ojo reconoce el color blanco como blanco incluso
con el filtro de color (esto se denomina adaptación cromática). Tras
la multiplicación por la función de transmisión espectral del
filtro de color y la adaptación, las SSF originales de los
receptores se convierten en SSF*. Como resultado de los procesos que
tienen lugar en las células ganglionares (su modelo se representa
en la figura 2), se forma una función de señal oponente (OP_{1}*)
modificada a partir de las SSF*. Aunque, debido a los dos motivos
analizados anteriormente, esta OP_{1}* modificada no puede ser
la misma que la OP_{1} que ha de lograrse, está sin embargo, tal
como puede verse en la figura 6, mucho más próxima a la función
deseada que la OP_{1}' de partida.
En algunos casos puede ser deseable realizar
modificaciones adicionales en la OP_{1}* modificada. Con tales
modificaciones puede influirse en qué secciones y en qué grado debe
la OP_{1}* modificada aproximarse a la función objetivo, es decir
OP_{1}. Por tanto puede decidirse si, con el fin de obtener
mejores resultados, la forma de OP_{1}* o su máximo debe estar en
la mayor proximidad posible a la de la curva objetivo. Asimismo
puede decidirse si, para obtener mejores resultados, el máximo
positivo o negativo de OP_{1}* debe coincidir en longitud de
onda con el máximo positivo o negativo de la curva objetivo, o si en
su lugar las alturas de los máximos de OP_{1}* deben aumentarse.
Estas modificaciones se denominan en adelante optimización.
Cuando se desea la optimización (lo que puede
suceder por ejemplo si OP_{2} debe mejorarse también en un
paciente tratado para la mejora de OP_{1}), en primer lugar los
procesos analizados anteriormente que tienen lugar en el organismo
humano se repiten matemáticamente, es decir las SSF de partida de
los receptores l, m y s se multiplican por la función de
transmisión espectral del filtro de color, y las relaciones de las
integrales de las SSF resultantes se reajustan a los valores de
partida de 1:1:2. De este modo, se generan SSF*' modificadas, a
partir de las cuales se forma OP_{1}* según el modelo representado
en la figura 2. La curva resultante (OP_{1}*) se compara entonces
con la curva correcta (OP_{1}), y se decide cómo y en qué
sección(es) debería modificarse. En la etapa siguiente, la
función de transmisión espectral se modifica en una o más
sección(es), y entones se genera una segunda, OP_{1}*
modificada adicionalmente tal como se acaba de analizar, utilizando
la función de transmisión modificada. La optimización se considera
satisfactoria cuando los cambios deseados aparecen en esta
OP_{1}* modificada adicionalmente. La optimización se realiza
preferiblemente en varias etapas de modo que la función de
transmisión espectral se divide en secciones a lo largo del eje de
longitud de onda, y sólo una de estas secciones se modifica en cada
una de las etapas individuales. Por tanto, por ejemplo los
siguientes parámetros de las secciones individuales pueden
modificarse o bien aisladamente o en combinación
entre sí:
entre sí:
- -
- altura de la sección;
- -
- ubicación de uno o ambos puntos de extremo de la sección;
- -
- pendiente de la sección o bien por todo el intervalo o por una parte del mismo.
\newpage
A título de ejemplo, se proporciona a
continuación cómo es aconsejable cambiar ciertos parámetros de las
secciones individuales en una función de transmisión espectral
dividida en 6 secciones con el fin de lograr una mejor corrección
de diversos tipos de paracromatismo. Las 6 secciones son como se
expone a continuación:
(1) 400-450 nm
(2) 450-540 nm
(3) 540-560 nm
(4) 560-580 nm
(5) 580-600 nm
(6) 600-700 nm
\vskip1.000000\baselineskip
Protanomalía:
sección (1): altura;
sección (2): altura; ubicación del punto de
extremo en 540 nm;
sección (3): altura; ubicación de los puntos de
extremo;
sección (4): ubicación de los puntos de
extremo;
secciones (5)-(5): pendiente
Las funciones de transmisión espectral obtenidas
variando tales parámetros se representan en la figura 5a.
\vskip1.000000\baselineskip
Deuteranomalía de grado leve a moderado:
secciones (2)-(3): pendiente;
sección (4): ubicación de los puntos de
extremo;
sección (5): altura; ubicación de los puntos de
extremo;
sección (6): altura.
Las funciones de transmisión espectral obtenidas
variando tales parámetros se representan en la figura 5b.
\vskip1.000000\baselineskip
Deuteranomalía grave:
secciones (1)-(2): altura;
sección (3): altura; ubicación de los puntos de
extremo;
sección (4): ubicación de los puntos de
extremo;
sección (5): altura; ubicación de los puntos de
extremo;
sección (6): altura.
Las funciones de transmisión espectral obtenida
variando tales parámetros se representan en la figura 5c.
\vskip1.000000\baselineskip
Tritanomalía:
secciones (1)-(2): altura;
secciones (3)-(4)-(5)-(6): altura.
\newpage
Algunos parámetros numéricos característicos de
funciones de transmisión espectral adecuadas para la corrección de
la visión cromática de pacientes que padecen paracromatismo de
rojo/verde (protanomalía o deuteranomalía) se proporcionan a
continuación a título de ejemplo:
- (a)
- la función de transmisión espectral presenta una subsección que varía de manera monótona que, cuando ha de corregirse la protanomalía, se encuentra en la sección de 580-700 nm y presenta una pendiente de 0-7,5x10^{-3} nm^{-1}, o, cuando ha de corregirse la deuteranomalía, se encuentra en la sección de 450-560 nm y presenta una pendiente de -10^{-2}-0 nm^{-1};
- (b)
- en la sección de 560-580 nm, la función de transmisión espectral presenta una subsección con una transmisión de luz del 0-20%;
- (c)
- la función de transmisión espectral presenta una subsección con transmisión de luz casi constante, estando dicha subsección en la sección de 400-540 nm cuando ha de corregirse la protanomalía, o en la sección de 600-700 nm y ocasionalmente también en la sección de 400-540 nm cuando ha de corregirse la deuteranomalía; y/o
- (d)
- la función de transmisión espectral presenta una subsección en la que la transmisión de luz es superior a la de la subsección anterior o posterior con transmisión de luz casi constante ("sobremodulación"), estando dicha subsección en la sección de 540-560 nm cuando ha de corregirse la protanomalía, o en la sección de 580-600 nm y ocasionalmente también en la sección de 540-560 nm cuando ha de corregirse la deuteranomalía.
Tal como ya se ha mencionado, la función de
transmisión espectral de un filtro de color que sirve para modificar
la visión cromática de un ojo normal de una manera dirigida puede
diseñarse también mediante el procedimiento anterior. En este caso,
la función de señal oponente real característica del ojo con visión
cromática que ha de modificarse corresponderá a la función de señal
oponente de un ojo con visión cromática normal, mientras que la
función de señal oponente que ha de lograrse será una función de
señal oponente que se desvía de la normal según el cambio que deba
lograrse. Las demás etapas del proceso son las mismas que las
anteriores. Una función de transmisión espectral así diseñada se
representa en la figura 7. El filtro con una función de transmisión
espectral tal como se representa en la figura 7 permite una visión
cromática más contrastada para personas sin deficiencia cromática
haciendo los matices más vívidos. Tales filtros de color son
adecuados por ejemplo para quienes, como parte de su trabajo,
tienen que identificar ciertos matices con gran precisión.
Los filtros de color con función de transmisión
espectral diseñados según la invención pueden realizarse mediante
cualquier tecnología adecuada para producción de filtros de color.
Los ejemplos de algunos procedimientos muy extendidos para realizar
filtros de color se analizan a continuación.
Uno de estos procedimientos es preparar filtros
de color con evaporación al vacío de estructura de capa delgada,
que se usan por ejemplo en la producción de gafas con capas
antirreflectantes. Usando esta tecnología, que utiliza las
características de interferencia de la luz, pueden producirse
filtros con prácticamente cualquier función de transmisión
espectral diseñada evaporando materiales de diferentes índices de
refracción unos sobre otros como capas con una trayectoria óptica
de \lambda/4. Actualmente, están comercializados softwares que
permiten el diseño de un sistema de capas que proporciona la función
de transmisión espectral deseada. Dependiendo de los materiales de
las capas individuales, puede proporcionarse una función de
transmisión espectral dada de diversas maneras.
Según otro procedimiento conocido, la función de
transmisión espectral requerida se forma a partir de pigmentos
comerciales seleccionados a partir de una amplia variedad de tintas
disponibles comercialmente. Estos pigmentos o bien se mezclan en el
material de la lente para obtener una lente teñida, o bien se les
permite entrar en la capa superficial de la lente mediante
procedimientos de termodifusión, o se pintan sobre la superficie de
la lente. Este procedimiento es más sencillo que el analizado
anteriormente, sin embargo, las características espectrales de los
pigmentos disponibles limitan la elección de funciones de
transmisión espectral que pueden obtenerse mediante este
procedimiento. Por tanto con pigmentos comerciales la función de
transmisión espectral requerida puede sólo aproximarse, sin
embargo, tales aproximaciones también pueden ser aceptables.
Las dos soluciones anteriores pueden aplicarse
también en combinación. Por tanto es posible combinar un filtro de
tipo teñido con una capa delgada tipo uno, o aplicar una capa
delgada de tipo filtro o bien en la superficie pintada o tratada
mediante termodifusión de una lente o sobre su superficie opuesta.
En tales casos la resultante de las funciones de transmisión
espectral de los filtros de color individuales corresponderá a la
función de transmisión espectral diseñada según la invención.
Como nueva solución, la función de transmisión
espectral diseñada según la invención también puede obtenerse con
un filtro tipo sándwich. En este caso dos filtros de color se
superponen entre sí con un adhesivo óptico transparente entre
ellos, y la resultante (es decir el producto) de las funciones de
transmisión espectral de los dos filtros corresponderá a la función
de transmisión espectral diseñada según la invención. Esta solución,
que también forma parte de la invención, puede aplicarse de manera
ventajosa cuando es difícil preparar el filtro con la función de
transmisión espectral requerida por los procedimientos
conocidos.
A partir de lo expuesto anteriormente, en muchos
casos el filtro de color es de hecho un conjunto de filtros de
color combinados entre sí. Por tanto, cuando la memoria descriptiva
y las reivindicaciones se refieren a un filtro de color, este
término comprende asimismo tales combinaciones. Una lente teñida o
una lente con su capa de superficie teñida se consideran también un
filtro de color.
Algunos ejemplos de medios ópticos que presentan
un filtro de color con una función de transmisión espectral
diseñada según la invención se representan en las figuras 8 a
11.
Los medios ópticos representados en la figura 8
son una lente 1 para colocar en una montura de gafas o en una
ventana de un instrumento, con un filtro 2 de color de una función
de transmisión espectral diseñada según la invención en su
superficie interior.
La figura 9 representa un ejemplo de unos medios
que comprenden el filtro tipo sándwich analizado anteriormente.
Dichos medios comprenden una primera lente 1 con un primer filtro 2
de color en su superficie interior, una segunda lente 5 con un
segundo filtro 4 de color en su superficie exterior, y un adhesivo 3
óptico que adhiere dicho primer filtro 2 de color a dicho segundo
filtro 4 de color. De nuevo, ambas lentes pueden ser lentes de
gafas o lentes para su uso como una ventana de un instrumento.
La figura 10 representa una lente de contacto 1
con una capa 2 de filtro en su interior; la figura 11 representa
una lente 1 intraocular dotada de la capa 2 de filtro y la háptica
3.
La lente puede ser de cero dioptrías o puede
estar preparada con una corrección de dioptrías apropiada según se
prescriba. La lente puede estar provista de una cubierta de
protección convencional y/o una capa antirreflectante; en este
último caso la transmisión de luz de la lente puede ser como máximo
del 99%.
Claims (10)
1. Procedimiento para la producción de un filtro
de color que presenta una función de transmisión espectral que
mejora o modifica la visión cromática del ojo de un humano que
presenta visión cromática que ha de mejorarse o modificarse,
basándose el procedimiento en una señal oponente
(OP_{1}, OP_{2}) que se emite por las células ganglionares del
ojo humano para la transmisión al cerebro humano, en el que
las células ganglionares reciben señales desde
fotorreceptores de tipos l, m, y s, siendo los receptores l
sensibles a la luz en las regiones de longitud de onda larga, los
receptores m a la luz en las regiones de longitud de onda media, y
los receptores s a la luz en las regiones de longitud de onda corta,
respectivamente, y en el que
las señales desde los fotorreceptores son
funciones de sensibilidad espectral y en el que la señal oponente
(OP_{1}) es proporcional a (l-m) o en el que la
señal oponente (OP_{2}) es proporcional a (s-(l+m)), comprendiendo
las etapas que consisten en:
dividir una función de señal oponente deseada
(OP_{1} o OP_{2}); particularmente una normal, obtenida a
partir de un ojo sin visión cromática que ha de mejorarse o
modificarse, particularmente a partir de un ojo normal, mediante
una función de señal oponente real (OP_{1}' o OP_{2}') obtenida
a partir del ojo con la visión cromática que ha de mejorarse o
modificarse;
sustituir los valores negativos de la función
resultante por cero, y
normalizar toda la función para obtener la
función de transmisión espectral del filtro de color.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende además las etapas que consisten en:
generar una función de señal oponente modificada
(OP_{1}* o OP_{2}*), a partir de dicha función de transmisión
espectral y a partir de las funciones de sensibilidad espectral
reales (SSF) de los receptores l, m y s del ojo con visión
cromática que ha de mejorarse o modificarse, y modificar una o más
sección(es) de dicha función de transmisión espectral por
uno o más intervalo(s) de longitud de onda comparando, en una
o más repeticiones, dicha función de señal oponente modificada
(OP_{1}* o OP_{2}*) con dicha función de señal oponente normal
(OP_{1} o OP_{2}).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que la etapa de normalización se realiza para un porcentaje
de transmisión de luz máximo de unos medios ópticos que han de
proporcionarse con los filtros de color.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, para diseñar la función de transmisión
espectral de un filtro de color para corregir la visión cromática
de una persona con deficiencia cromática con paracromatismo de
rojo/verde, en el que se utiliza la característica OP_{1} de un
ojo con visión cromática normal como la función de señal oponente
deseada, y se utiliza OP_{1}', generada como la diferencia de
funciones de sensibilidad espectral reales de los receptores l y m
de la persona con deficiencia cromática, como la función de señal
oponente real.
5. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2 ó
3, para diseñar la función de transmisión espectral de un filtro de
color para corregir la visión cromática de una persona con
deficiencia cromática con tritanomalía, en el que se utiliza la
característica OP_{2} de un ojo con visión cromática normal como
la función de señal oponente deseada y se usa OP_{2}', generada
como una diferencia (s-(l+m)) a partir de las funciones de
sensibilidad espectral reales de los receptores l, m y s de la
persona con deficiencia cromática, como la función de señal oponente
real.
6. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2 ó
3, para diseñar la función de transmisión espectral de un filtro de
color para la modificación dirigida de la visión cromática de una
persona sin deficiencia cromática, en el que, se utiliza una
función de señal oponente característica de la visión cromática
normal como función de señal oponente real, y se utiliza una
función de señal oponente obtenida por la(s)
modificación(es) dirigida(s) a partir de la función
de señal oponente característica de la visión cromática normal como
la función de señal oponente deseada.
7. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el que, para mejorar adicionalmente la visión cromática de las
personas con deficiencia cromática con protanomalía, una función de
transmisión espectral obtenida dividiendo OP_{1} por OP_{1}',
sustituyendo el intervalo negativo de la función resultante por cero
y a continuación normalizando la función resultante, se modifica
variando la altura de la función y/o la ubicación del punto de
extremo en 540 nm en su sección que se encuentra dentro de un
intervalo de longitud de onda de 400-540 nm,
variando la altura de la función y/o la ubicación de uno o ambos
puntos de extremo en su sección que se encuentra dentro de un
intervalo de longitud de onda de 540-560 nm,
variando la ubicación de uno o ambos puntos de extremo en su
sección que se encuentra dentro de un intervalo de longitud de onda
de 560-580 nm, y/o variando la pendiente de la
función en su sección que se encuentra dentro de un intervalo de
longitud de onda de 580-700 nm.
8. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el que, para mejorar adicionalmente la visión cromática de las
personas con deficiencia cromática con deuteranomalía de leve a
moderada, una función de transmisión espectral obtenida dividiendo
OP_{1} por OP_{1}', sustituyendo el intervalo negativo de la
función resultante por cero y a continuación normalizando la
función resultante, se modifica variando la pendiente de la función
en su sección que se encuentra dentro de un intervalo de longitud de
onda de 450-560 nm, variando la ubicación de uno o
ambos puntos de extremo en su sección que se encuentra dentro de un
intervalo de longitud de onda de 560-580 nm,
variando la altura de la función y/o la ubicación de uno o ambos
puntos de extremo en su sección que se encuentra dentro de un
intervalo de longitud de onda de 580-600 nm, y/o
variando la altura de la función en su sección que se encuentra
dentro de un intervalo de longitud de onda de
600-700 cm.
9. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el que, para mejorar adicionalmente la visión cromática de las
personas con deficiencia cromática con deuteranomalía grave, una
función de transmisión espectral obtenida dividiendo OP_{1} por
OP_{1}', sustituyendo el intervalo negativo de la función
resultante por cero y a continuación normalizando la función
resultante, se modifica variando la altura de la función en su
sección que se encuentra dentro de un intervalo de longitud de onda
de 400-540 nm, variando la altura de la función y/o
la ubicación de uno o ambos puntos de extremo en su sección que se
encuentra dentro de un intervalo de longitud de onda de
540-560 nm, variando la ubicación de uno o ambos
puntos de extremo en su sección que se encuentra dentro de un
intervalo de longitud de onda de 560-580 nm,
variando la altura de la función y/o la ubicación de uno o ambos
puntos de extremo en su sección que se encuentra dentro de un
intervalo de longitud de onda de 580-600 nm, y/o
variando la altura de la función en su sección que se encuentra
dentro de un intervalo de longitud de onda de
600-700 nm.
10. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que, para mejorar adicionalmente la visión cromática de las
personas con deficiencia cromática con tritanomalía, una función de
transmisión espectral, obtenida dividiendo OP_{2} por OP_{2}',
sustituyendo el intervalo negativo de la función resultante por cero
y a continuación normalizando la función resultante, se modifica
variando la pendiente de la función en su sección que se encuentra
dentro de un intervalo de longitud de onda de
450-540 nm, y/o variando la altura de la función en
su sección que se encuentra dentro de un intervalo de longitud de
onda de 540-700 nm.
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