FR2868170A1

FR2868170A1 - Verres optiques de test pour la correction des aberrations optiques de 3eme degre (coma et trefoil) et 4eme degre (aberrations spheriques) de l'oeil humain

Info

Publication number: FR2868170A1
Application number: FR0402999A
Authority: FR
Inventors: Damien Gatinel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-09-30

Abstract

Cette invention porte sur la réalisation de verres de test destinés à corriger tout ou partie des aberrations de 3e et 4e ordre radial (coma, trefoil et aberration sphérique)Ces verres peuvent être utilisés pour l'examen de la réfraction subjective et objective en conditions photopiques et scotopiques, ainsi que pour l'examen de la vision des contrastes ou tout autre test destiné à explorer la qualité de vision mono et binoculaire. Ils peuvent être placés sur une monture d'essai, ou insérés dans un dispositif de réfraction automatisé (réfractomètre automatique, aberromètre). Ils sont adaptés à une utilisation clinique quotidienne et ne nécessitent pas l'acquisition de dispositifs de test spécifiques.Ils pourront servir à apprécier l'effet de la correction totale ou partielle d'une ou plusieurs aberrations optiques de haut degré (3 et 4). La correction pourra être ensuite prescrite (lunette, lentille, ou profil d'ablation personnalisé au laser à excimères) en fonction des résultats des tests effectués avec ces verres d'essai.

Description

Cette invention porte sur la réalisation d'une série de verres

diagnostiques d'essai reproduisant diverses puissances de trefoil, de coma et d'aberration sphérique afin de compléter la réfraction subjective effectuée en conditions photopiques ou scotopiques (faible ambiance lumineuse) en l'étendant aux aberrations optiques impaires d'ordre 3 et paires d'ordre 4. 5

Elle autorise l'appréciation clinique subjective de l'effet de la correction totale ou partielle de ces aberrations sur un oeil humain. Ces verres sont utilisés pour améliorer l'acuité visuelle ou la qualité de vision (augmentation de la sensibilité aux contrastes) après réfraction conventionnelle (correction des aberrations monochromatiques de degré 2). Ils sont placés sur la monture d'essai par l'examinateur de façon manuelle ou automatisée 10 (réfractomètre automatique). Un couplage du réfractomètre automatique avec un système de détection aberrométrique est possible.

Les verres de lunettes conventionnels permettent de corriger les amétropies sphérocylindriques positives et négatives (myopie, astigmatisme myopique composé, hypermétropie, astigmatisme hypermétropique composé).La prescription d'une correction optique 15 s'effectue actuellement après recueil de données objectives (kératométrie de Javal, réfractométrie automatisée), et utilisation d'une combinaison de verres d'essai sphériques concaves ou convexes, cylindriques concaves ou convexes. Ces verres ne permettent pas de corriger totalement ou partiellement les aberrations optiques impaires (degré 3) et les aberrations sphériques (degré 4). 20 Il n'existe pas à ce jour de dispositif d'utilisation simple en pratique clinique destiné à apprécier l'effet de la correction totale ou partielle des aberrations de haut degré (3e et 4e ordre). En particulier, il n'existe pas de méthode clinique utilisant des verres diagnostiques d'examen permettant de corriger le déphasage optique induit par les aberrations impaires de degré 3 et 4. 25 Les aberrations de haut degré (supérieur à 2) affectant l'oeil humain peuvent être calculées par une décomposition du front d'onde total en aberrations élémentaires, en utilisant les polynômes de Zernike. Le taux de ces aberrations varie de façon exponentielle avec le diamètre pupillaire. Le coma et l'astigmatisme triangulaire (trefoil) sont les deux aberrations du 3e degré éventuellement présentes à divers degré et axes au sein du 30 front d'onde oculaire. Elles induisent en fonction de leur magnitude une diminution de la qualité de vision scotopique (réduction de la perception des contrastes), voire une perte de ligne de meilleure acuité visuelle corrigée à faible diamètre pupillaire quand leur taux est élevé (kératocône, décentrement de la zone optique en chirurgie réfractive, cicatrice cornéenne...). Les plaintes fonctionnelles en rapport avec 35 ces aberrations sont la perception d'une diplopie monoculaire ( perception d'un écho ou image fantôme ) , de spicules lurpineux émanant de sources lumineuses ponctuelles. L'aberration sphérique induit égalemept une perte de contrastes en ambiance scotopique. Elle est retrouvée particulièrment élevée dans des pathologies comme le kératocône, ou après chirurgie réfractive cornéenne, ou du cristallin. Elle peut être positive ou négative. 40 L'utilisation d'un aberromètre permet de recueillir les informations relatives à la magnitude et à l'orientation des aberrations optiques de haut degré (3e degré, 4e degré et supérieurs), recueillies à travers un large diamètre pupillaire.

L'utilisation de ces verres diagnostiques d'essai permet de déterminer la magnitude optimale des aberrations de 3e et 4e degré à corriger par méthode additive 45 (verre de lunette, lentille, implant intra oculaire, ou tout autre dispositif optique destiné à améliorer la vision d'un patient) ou soustractive (traitement photoablatif au laser excimer destiné à la correction des aberrations optiques de haut degré du front d'onde).

Un schéma reprenant les caractéristiques des verres coma et trefoil (équation de surface, modélisation tridimensionelle et ray tracing) avant réalisation 50 est présenté ci-joint (Figures 1 à 4).

La figure 1 représente un verre coma. Il s'agit d'une représentation schématique du verre COMA représenté de face en en coupe. Le diamètre du verre peut être ajusté afin de pouvoir être inséré sur une monture d'essai.

Z sag est l'épaisseur du verre selon un méridien à l'angle A. A 55 est l'angle du méridien considéré sur le verre, F la fréquence. R le rayon de courbure de base des faces du verre avant réalisation du motif. S est l'épaisseur du verre avant réalisation du motif.

La figure 2 est une représentation schématique du verre TREFOIL présenté de face en coupe. Le diamètre du verre peut être ajusté afin de pouvoir être inséré sur une monture d'essai. 60 Z sag est l'épaisseur du verre selon un méridien à l'angle A. A est l'angle du méridien considéré sur le verre, F la fréquence. R le rayon de courbure de base des faces du verre avant réalisation du motif. S est l'épaisseur du verre avant réalisation du motif.

La figure 3 représente un verre aberration sphérique positive. Il s'agit d'une représentation schématique du verre ABERRATION SPHERIQUE POSITIVE présenté 65 de face en en coupe. Le diamètre du verre peut être ajusté afin de pouvoir être inséré sur une monture d'essai.

Z sag est l'épaisseur du verre selon un méridien à l'angle A. A est l'angle du méridien considéré sur le verre, F la fréquence. R le rayon de courbure de base des faces du verre avant réalisation du motif. S est l'épaisseur du verre avant réalisation du motif. 70 La figure 4 représente un verre aberration sphérique négative. Il s'agit d'une représentation schématique du verre ABERRATION SPHERIQUE NEGATIVE présenté de face en en coupe. Le diamètre du verre peut être ajusté afin de pouvoir être inséré sur une monture d'essai.

Z sag est l'épaisseur du verre selon un méridien à l'angle A. 75 A est l'angle du méridien considéré sur le verre, F la fréquence. R le rayon de courbure de base des faces du verre avant réalisation du motif. S est l'épaisseur du verre avant réalisation du motif.

La technologie freeform repose sur l'usinage point par point en face arrière des verres optiques et autorise en théorie la réalisation de motifs asymétriques. 80 Cette technologie peut être utilisée pour réaliser une compensation des aberrations optiques impaires telles que les aberrations du troisième degré (coma, trefoil) et quatrième degré (aberration sphérique) sur une surface optique telle d'un verre de lunette (sculpture de la face postérieure du verre). La technologie d'usinage point par point est utilisée pour la réalisation des verres de tests. Le motif de la sculpture du verre est entré dans le 85 logiciel pilotant la machine à sculpter sous forme d'une équation mathématique.

Ces verres de test sont de dimension et de matériel similaires aux verres ophtalmologiques d'essai, et peuvent être positionnés et orientés sur une monture d'essai (exemple: diamètre = 38mm). Ils peuvent également être implémentés dans un autoréfractomètre automatique, lui même éventuellement couplé à un aberromètre. 90 Leur épaisseur dépend de la magnitude de correction de l'aberration considérée et est calculée afin de corriger des taux d'aberrations (exprimés en micron de RMS quand le front d'onde est décomposé en polynômes de Zernike) par pas correspondant à une fraction de micron. Ces verres peuvent être obtenus par la technologie free form (sculptage, doucissage et polissage point par point), ou à partir de moules optiques selon une technologie 95 déjà utilisée pour la réalisation de verres semi-finis en polymères de grande série. Ces verres peuvent bénéficier d'un traitement anti-reflet et anti- rayure. Quatre types de verres sont réalisés: -verre coma -verre trefoil -verre aberration sphérique positive -verre aberration sphérique négative Ces verres ont une distribution de puissance optique similaire à celle des aberrations de type coma (moins la composante prismatique de premier degré), trefoil et aberration sphérique avec symétrie de rotation (moins la composante du second degré). 105 Ces aberrations correspondent aux aberrations de 3e degré décrites par les polynômes de Zernike d'ordre radial égal à 3 (coma:fréquence azimuthale nulle, trefoil: fréquence azimuthale égale à 3), et à l'aberration sphérique d'ordre radial égal à 4 et de fréquence azimuthale nulle. La magnitude (puissance optique) varie pour chaque verre.

Chaque point de chacune des surfaces sphériques ou planes d'un verre 110 à faces parallèles d'épaisseur constante S et de rayon R est repéré par rapport au centre géométrique du verre par un système de coordonnées polaires: (A,D) A est l'angle du méridien D est la distance au centre géométrique du point.

Une face (antérieure ou postérieure), ou chaque face est taillée puis 115 polie afin de réaliser une épaisseur de verre en chaque point fournie par les équations suivantes: -aberrations de degré 3: Z sag = Sin (AxF) x D3 x K + S où Z sag est l'épaisseur du verre selon un méridien à l'angle A. A est l'angle du méridien considéré sur le verre, F la 120 fréquence (1 pour coma, 3 pour trefoil). Voir Figures 1 et 2 -aberration de degré 4: -aberration sphérique positive: Z sag= D4xK+S' où Z sag est l'épaisseur du verre selon un méridien à l'angle A. A est l'angle du méridien considéré sur le verre, K la magnitude 125 de la correction (K>0), et S' l'épaisseur minimale du verre au centre dont le rayon de base est noté R (R est infini en cas de verre à faces parallèles planes). Voir Figure 3 -aberration sphérique négative: Z sag= D4xK+S où Z sag est l'épaisseur du verre selon un méridien à l'angle A. A est l'angle du méridien considéré sur le verre, K la magnitude 130 de la correction (K<O), et S l'épaisseur initiale du verre au centre dont le rayon de base est noté R (R est infini en cas de verre à faces parallèles planes).-voir Figure 4 La magnitude de la correction K est déterminée en fonction de l'examen aberrométrique (coefficient RMS de l'aberration considérée pour un diamètre pupillaire donné) et de données subjectives. Elle dépend également de l'indice de réfraction utilisé 135 pour la réalisation du verre. Une série de verres de différentes magnitudes est obtenue en faisant varier K pour chacune des aberrations (coma, trefoil, aberration sphérique).

Le repérage de l'orientation du verre sur la monture d'essai est facilitée par l'inscription de repères situés à la périphérie du verre et situés en regard de la ou les méridiens portant la correction la plus forte pour les verres de degré 3 (un méridien pour les 140 verres de type coma, trois méridiens pour les verres de type trefoil). L'axe de l'orientation du verre est déterminé par les résultats de l'examen aberrométrique et/ou de l'examen de la réfraction subjective. Le centrage du verre par rapport à l'oeil est contrôlé par ajustement de la monture ou détection de la pupille et de son centre par un système d'acquisition vidéo numérisée implémentée sur l'auto réfractomètre et/ou l'aberromètre. La vision 145 des contrastes (avec et sans éblouissements) et l'acuité visuelle à contraste maximal peuvent être évalués avec différentes combinaisons de ces verres de tests.

Le diamètre des verres est conçu pour s'adapter à une monture d'essai ou au système de placement automatisé du verre d'un réfractomètre automatique.

Un traitement anti-reflet permet d'effectuer un examen aberrométrique 150 avec les verres placés dans le chemin optique en situation de correction afin de mesurer l'importance de la réduction des déphasages du front d'onde qu'ils procurent.

Ces verres peuvent être réalisés en matière minérale (standard, teintée masse, photochromique) d'indice variable, ou organique (standard, teinté, photochromique) d'indice variable. Ils peuvent bénéficier d'une protection anti-abrasion 155 (vernissage, polymérisation), d'un traitement anti-reflet et d'un traitement antireflet.

Ils peuvent être insérés dans un anneau plastique ou métallique afin de favoriser leur insertion dans la monture d'essai ou le dispositif optique (aberro-réfractomètre).

Ils sont rangés et classés par type et magnitude dans une boîte conçue à cet effet.

160 Les verres de test surfacés conformément à l'équation générale indiquée ci-dessus peuvent être utilisés pour: -leur insertion dans un aberro-réfractomètre automatisé, -la fabrication d'un set incluant des verres permettant la correction de diverses magnitudes de coma, trefoil et aberration sphérique. Ce set est conçu pour corriger 165 l'ensemble des magnitudes de ce type d'aberrations rencontrées en pratique clinique ophtalmologique. Il est utilisé dans toutes les circonstances où l'on cherche à évaluer et/ou corriger les aberrations optiques oculaires du 3e et 4e degré : réalisation de verres de prescription, de lentilles de contact personnalisés, élaboration de la géométrie d'un implant intra-oculaire ou d'un profil d'ablation (laser excimer). 170 l'établissement de la prescription de verres optiques de lunettes, réalisée à partir des résultats de l'examen de réfraction subjective, après obtention de la qualité de vision subjective maximale ressentie par le patient. Elle est confrontée aux données de l'aberrométrie. En fonction des aberrations conventionnelles du second, troisième et quatrième degré, un programme de sculpture point par point est établi pour la face 175 arrière du verre de prescription pour l'oeil droit et de l'oeil gauche. La modélisation du verre optique peut être effectuée de façon informatisée par un ray tracing simulé, afin d'optimiser la géométrie du verre et limiter les effets indésirables liés au décentrement des yeux lors des mouvements oculaires par rapport au centre des verres. La correction optique apportée par le verre comprend finalement et selon les besoins 180 les aberrations optiques de degré 1 (prisme), 2 (amétropie sphérique et cylindrique), 3 (coma et trefoil) et 4 (aberration sphérique). Cette correction personnalisée permet d'améliorer la performance visuelle par rapport aux verres optiques traditionnels. Ceci peut s'avérer particulièrement intéressant pour la correction des patients présentant un taux élevé d'aberrations optiques de haut degré et/ou soumis à des 185 situations à haute exigence visuelle (militaire, conducteur d'engin la nuit, etc...) ; l'établissement de la prescription de lentilles de contact selon les mêmes principes; l'établissement d'un profil d'ablation au laser excimer pour le remodelage cornéen selon les même principes.

Claims

REVENDICATIONS

1) Réalisation de verres diagnostiques d'essai pour les aberrations de haut degré : L'objet de l'invention correspond à un verre de test destiné à l'étude de la réfraction, de la qualité de vision et de la prescription d'un traitement additif (verre de lunette, lentille, implant) ou soustractif (remodelage cornéen par photoablation ou tout autre méthode 5 chirurgicale).

Il est caractérisé par: -une face (antérieure ou postérieure), ou chaque face est taillée puis polie afin de réaliser une épaisseur de verre en chaque point fournie par une équation où interviennent l'épaisseur du verre en chaque point, repéré selon son méridien et sa 10 distance au centre géométrique du point ou tout autre système de repérage de coordonnées (voir Figure 1) - une réalisation en matière minérale (standard, teintée masse, photochromique) d'indice variable, ou organique (standard, teinté, photochromique) d'indice variable.

- d'une éventuelle protection anti-abrasion (vernissage, polymérisation), d'un traitement 15 anti-reflet et d'un traitement antireflet.

-une géométrie induisant un déphasage optique particulier.

-plusieurs puissances disponibles afin de compenser divers degré d'aberration optiques de haut degré - un diamètre ajustable permettant une insertion dans une monture d'essai et/ou dans un 20 appareil de type réfractomètre/aberromètre automatique.

-une insertion dans un anneau plastique ou métallique et la réalisation de marques pour repérer leur orientation - une utilisation possible pour la prescription d'une correction optique par verre optique de lunettes ou lentille de contact ou tout autre type de correction optique permettant la 25 compensation totale ou partielle des aberrations de haut degré. La prescription comporte alors une valeur correspondant à la magnitude (K) de la correction la ou les aberrations à corriger en plus des aberrations de degré 2.

- une utilisation possible pour la simulation d'une introduction d'aberrations optiques par verre optique de lunettes ou lentille de contact ou tout autre type de correction optique 30 permettant la compensation totale ou partielle ou l'introduction d'aberrations de haut degré La prescription comporte alors une valeur correspondant à la magnitude (K) de la correction de la ou les aberrations à corriger en plus des aberrations de degré 2.

2) Verre selon la revendication 1 pour la réalisation de verres diagnostiques d'essai Coma: Il est caractérisé par: -une face (antérieure ou postérieure), ou chaque face est taillée puis polie afin de réaliser une épaisseur de verre en chaque point fournie par l'équation suivante: Z sag = Sin (AxF) x D3 x K + S où Z sag est l'épaisseur du verre selon un méridien à l'angle A. A est l'angle du méridien considéré sur le verre, F la fréquence (1 pour coma) A est l'angle du méridien, D est la distance au centre 10 géométrique du point. (voir Figure 1)

3) Verre selon la revendication 1 pour la réalisation de verres diagnostiques d'essai Tréfoil: Il est caractérisé par: - une face (antérieure ou postérieure), ou chaque face est taillée puis polie afin de réaliser une épaisseur de verre en chaque point fournie par l'équation suivante: Z sag = Sin (AxF) x D3 x K + S où Z sag est l'épaisseur du verre selon un méridien à 10 l'angle A. A est l'angle du méridien considéré sur le verre, F la fréquence (3 pour coma) A est l'angle du méridien, D est la distance au centre géométrique du point. (voir Figure 2)

4) Verre selon la revendication 1 pour la réalisation de verres diagnostiques d'essai Aberrations Sphériques Positives Il est caractérisé par: - une face (antérieure ou postérieure), ou chaque face est taillée puis polie afin de réaliser une épaisseur de verre en chaque point fournie par l'équation suivante: Z sag= D4xK+S' où Z sag est l'épaisseur du verre selon un méridien à l'angle A. A est 20 l'angle du méridien considéré sur le verre, K la magnitude de la correction (K>0), et S' l'épaisseur minimale du verre au centre dont le rayon de base est noté R (R est infini en cas de verre à faces parallèles planes). Voir Figure 3

5) Verre selon la revendication 1, pour la réalisation de verres diagnostiques d'essai Aberrations Sphériques Négatives Il est caractérisé par: - une face (antérieure ou postérieure), ou chaque face est taillée puis polie afin de réaliser une épaisseur de verre en chaque point fournie par l'équation suivante Z sag= D4xK+S' où Z sag est l'épaisseur du verre selon un méridien à l'angle A. A est 30 l'angle du méridien considéré sur le verre, K la magnitude de la correction (K>0), et S' l'épaisseur minimale du verre au centre dont le rayon de base est noté R (R est infini en cas de verre à faces parallèles planes). Voir Figure 4

6) Verre selon la revendication 1 pour la réalisation d'autres verres diagnostiques d'essai d'aberrations de degré supérieur à 2 Il sont caractérisé par: - une face (antérieure ou postérieure), ou chaque face est taillée puis polie afin de réaliser une épaisseur de verre en chaque point fournie par une équation spécifique qui correspond à une aberration de haut degré ou la combinaison d'aberrations de haut degré.