PUPILOMETRO PARA DESVIACIÓN DEL CENTRO DE LA PUPILA Y MEDICIONES DEL TAMAÑO DE LA PUPILA EN DIFERENTES
DISTANCIAS DE VISUALIZACIÓN
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención por lo general trata de diagnóstico óptico y mediciones del ojo, y en particular de formas de realización que establecen dispositivos, sistemas y métodos para medir los cambios en la posición, ubicación y similares de la pupila con cambios en distancia y/u otras condiciones de visualización. La presbicia es una condición que afecta las propiedades de acomodación del ojo. Conforme los objetos se acercan a un ojo joven, de funcionamiento correcto, la contracción de músculo ciliar y la relajación zonular permiten que el cristalino del ojo se vuelva más redondo o más convexo. Esto incrementa el poder óptico cristalino y aumenta la capacidad del ojo para enfocar en distancias cercanas. El ajuste puede permitir que el ojo enfoque y vuelva a enfocar entre objetos cercanos y lejanos. La presbicia normalmente se desarrolla conforme las personas envejecen y se asocia con una pérdida de ajuste progresivo natural (en ocasiones denominado como "vista cansada") . El ojo présbite con frecuencia pierde la capacidad de reenfocar rápida y fácilmente los objetos en distancias variables. También puede haber una pérdida en la capacidad de enfocar los objetos a distancias cercanas. Aunque la condición avanza con el paso del tiempo en la vida de un individuo, los efectos de la presbicia normalmente se vuelven perceptibles alrededor de los 45 años de edad. Para los 65 años de edad, el cristalino con frecuencia ha perdido casi todas las propiedades elásticas y solamente tiene capacidad limitada para cambiar la forma. La acomodación residual hace referencia a la cantidad de acomodación que sigue habiendo en el ojo. Un grado menor de acomodación residual contribuye a una presbicia más grave, en tanto que una mayor cantidad de acomodación residual se correlaciona con presbicia menos grave . En la actualidad se está trabajando para desarrollar métodos y dispositivos que traten la presbicia. Estos tratamientos con frecuencia buscan proporcionar visibilidad que se aproxima a aquella de un ojo emetrópico. En un ojo emetrópico, tanto los objetos distantes como los objetos cercanos pueden verse utilizando la acomodación del ojo. Para tratar los problemas de la vista asociados con presbicia, los tratamientos tradicionales han incluido anteojos para lectura y equivalentes. Los anteojos para lectura agregan dioptría de poder positivo al ojo de una persona, permitiendo de ese modo que el ojo se enfoque en objetos cercanos y mantenga una imagen nítida. La presbicia también ha sido tratada con anteojos bifocales, donde una porción de la lente se corrige para vista larga y otra porción de la lente se corrige para vista corta. Aunque tales usos pueden proporcionar vista clara cuando el ojo ve a través de la lente apropiada, otros objetos en el campo visual pueden formarse. Otros tratamientos alternativos más han sido ampliados, incluyendo la monovisión (en la cual un ojo es corregido para vista larga mientras que el otro ojo se corrige para la vista corta) y similares. Muchos de estos tratamientos han tenido éxito por lo menos en algunos pacientes, aunque ninguno ha demostrado proporcionar capacidades de vista ideal para todos los pacientes a lo largo de una amplia gama de distancia visual . En el campo de la cirugía refringente, ciertos perfiles de ablación han sido sugeridos para el tratamiento de la presbicia. La meta de estos perfiles de ablación para la presbicia con frecuencia es aumentar el margen de foco del ojo, en lugar de intentar restaurar una combinación. Muchos de estos perfiles de ablación puede proporcionar mayor foco, aunque en muchos casos con algún arreglo. La Patente de los Estados Unidos No. 10 / 738,358, presentada el 5 de diciembre de 2003 y con título "Corrección de Presbicia Utilizando Datos del Paciente", cuya total divulgación se incorpora en el presente por referencia, describe prometedores planteamientos para el tratamiento de la presbicia utilizando ablación por láser y otras técnicas de corrección refringente. Muchas de estas refracciones propuestas se ajustan o se personalizan para un paciente específico. Aunque los enfoques de tratamiento para la presbicia recientemente propuestos se ven muy prometedores, mejoras todavía adicionales en el campo serían útiles. En particular, los tratamientos de presbicia pueden beneficiarse de mayor conocimiento con relación a la respuesta del ojo a diferentes condiciones de la vista. Esto, por ejemplo, pueden facilitar el desarrollo de clases apropiadas de formas de tratamiento a través de un mejor entendimiento de los cambios fisiológicos típicos del ojo cuando el paciente cambia entre ver de cerca y ver de lejos. Los dispositivos mejorados para medir la respuesta del ojo a los cambios en las distancias visuales también puede ayudar a adaptar a la medida o seleccionar tratamientos apropiados para un paciente en particular, o pueden utilizarse para excluir a ciertos pacientes de tratamientos que serían inapropiados y/o que resultarían en agudezas visuales que de otro modo estarían menos disponibles a través de otros tratamientos. En vista de lo anterior, sería benéfico proporcionar dispositivos, sistemas y métodos mejorados para medir y/o diagnosticar los ojos. Sería de particular ventaja si estas técnicas mejoradas facilitasen el desarrollo y/o la adaptación personalizada de las prescripciones para corrección refringente para las clases de pacientes o para pacientes individuales. BREVE SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención normalmente establece dispositivos, sistemas y métodos mejorados para medir características de por lo menos un ojo, y en particular para medir los cambios fisiológicos en los ojos bajo diferentes condiciones visuales. Una forma de realización ejemplificativa estipula un pupilómetro que mide los cambios en la ubicación de un centro de pupila con cambios en la distancia visual. Conforme el ojo tiende a moverse considerablemente (de manera voluntaria y/o involuntaria), la ubicación del centro de la pupila con frecuencia se medirá con relación a una referencia conveniente del ojo tal como una línea exterior del iris. El tamaño de la pupila también se puede registrar, y las mediciones de ambos ojos de un paciente pueden ser medidos sustancialmente al mismo tiempo. Formas de realización ejemplificativas pueden configurarse de manera que se permite que el ángulo de vergencia entre los ojos varíe con diferentes distancias visuales, independientemente de que se esté midiendo uno o ambos ojos.
En un primer aspecto, la invención establece un pupilómetro que comprende un sensor óptico. Una trayectoria óptica detectora conecta el sensor con un lugar de medición del ojo. De objetivo visual de distancia variable se acopla a un procesador, que se acopla también al sensor. El procesado por lo mismo es capaz de determinar una relación entre los cambios en la distancia visual entre la ubicación del ojo y el objetivo visual y la desviación del centro de la pupila de una pupila de un ojo colocada en la ubicación del ojo. En muchas formas de realización, el procesador se configurará para determinar la relación entre los cambios en la distancia visual y la desviación del centro de la pupila. El objetivo visual con frecuencia tendrá una configuración de vista corta asociada y una configuración de vista larga asociada, quedando separado ópticamente el objetivo en la configuración de vista larga del ojo por una distancia visual mayor que en la configuración de vista corta. El objetivo visual con la configuración de vista corta por lo general estará ópticamente separado del ojo por no mas de más o menos un metro. El objetivo visual con la configuración de vista larga por lo general estará ópticamente separado del ojo en por lo menos tres metros, con frecuencia en cinco metros o más. Una o más configuraciones intermedias de distancia visual también se pueden proporcionar, proporcionando distancias visuales opcionalmente variables a lo largo de un rango . En muchas formas de realización, el objetivo visual puede acoplarse a la ubicación de medición del ojo en por lo menos una porción de la trayectoria óptica detectora. Esto puede facilitar las mediciones a lo largo del eje óptico del ojo. En algunas formas de realización, una trayectoria óptica del objetivo unirá el objetivo a la posición de medición del ojo, con por lo menos una porción de la trayectoria óptica del objetivo desviada de la trayectoria óptica detectora. Una longitud de trayectoria óptica de la trayectoria óptica del objetivo variará típicamente con cambios en la configuración del sistema de objetivo visual. En algunas formas de realización, la trayectoria óptica del objetivo y la trayectoria óptica detectora pueden separarse a lo largo de casi toda su longitud, en particular cuando se usan mediciones de pupila fuera del eje. Los cambios en la configuración del objetivo visual pueden llevarse a cabo por cualquiera de una variedad de enfoques alteradores de longitud del recorrido que incluye imágenes del objetivo móviles, una pluralidad de imágenes de objetivo alternativamente seleccionables tales como diferentes ensambles de espejos, lentes o juegos de lentes o similares. Al utilizar lentes de foco regulable y similares, la distancia física entre el objetivo y el ojo no necesita cambiar. Opcionalmente, el pupilómetro puede comprender una estructura binocular que tiene una trayectoria óptica detectora por lo menos parcialmente separada unida a otra ubicación de medición del ojo para mediciones del otro ojo del paciente. El procesador puede configurarse para determinar las relaciones entre la distancia visual y la desviación de la pupila de cada ojo por separado, por lo general tomándose al mismo tiempo las mediciones. En algunas formas de realización, un sensor separado puede proporcionarse para medir el tamaño de la pupila, la ubicación central y/o lo similar en el otro ojo. En otras formas de realización, el mismo sensor puede acoplarse a la posición de medición del ojo a través de la trayectoria óptica detectora, de manera que un sensor mida las características de ambas pupilas. El sensor con frecuencia comprenderá por lo menos un dispositivo de captura de imágenes tal como dispositivo de acoplamiento de carga ("CCD") sensible a rayos infrarrojos ("IR") o similares. Cuando un solo dispositivo de captura de imágenes se utiliza, una superficie del sensor del dispositivo de captura de imágenes puede separarse en porciones asociadas con cada ojo o las imágenes generadas en el mismo pueden alternarse entre los ojos izquierdo y derecho del paciente. En las formas de realización del pupilómetro binocular, los ejes ópticos se pueden extender desde cada ubicación de medición de ojo adyacente hacia el objetivo visual. Un ángulo de vergencia entre el primero y segundo ejes ópticos puede cambiar cuando el objetivo visual cambia entre una configuración de vista corta y una configuración de vista larga. Acomodar tales cambios en el ángulo de vergencia puede ayudar a proporcionar una respuesta fisiológica más natural a los cambios en la distancia visual, y por lo mismo puede aumentar el tamaño de la pupila y/o las mediciones de desviación de la pupila con cambios en las distancias visuales. En muchas formas de realización, la trayectoria óptica representará por lo menos una porción suficiente de la pupila y un límite exterior de iris del ojo en una superficie de detección de imágenes del dispositivo de captura de imágenes. Esto puede permitir que el pupilómetro determine un centro de la pupila con relación a un centro de límite exterior del iris. Opcionalmente, una fuente de iluminación brillante variable puede acoplarse ópticamente a la ubicación de medición del ojo. El procesador puede acoplarse a la fuente de iluminación variable de manera que determine una relación entre la iluminación del ojo y la desviación de la pupila o el tamaño de la pupila. El procesador puede registrar una pluralidad de centros de pupila relacionados y tamaños de pupila asociados y distancias visuales. En otro aspecto, la invención establece un pupilómetro binocular que comprende un sistema de captura de imágenes y una primera trayectoria óptica detectora que une el sistema de captura de imágenes con la primera ubicación de medición del ojo. La primera trayectoria óptica detectora puede tener un primer eje óptico que se extiende desde la primera ubicación de ojo. Una segunda trayectoria óptica detectora puede unir el sistema de captura de imágenes con una segunda ubicación de medición del ojo. La segunda trayectoria óptica detectora puede tener un segundo eje óptico que se extiende desde la segunda ubicación del ojo. Un sistema de objetivo visual de distancia variable tendrá una imagen de objetivo así como también una primera configuración y una segunda configuración. El sistema de objetivo tendrá una primera distancia visual entre la primera y segunda ubicaciones del ojo y la imagen de objetivo cuando se encuentra en la primera configuración. De manera similar, el sistema de objetivo tendrá una segunda distancia visual óptica entre la segunda imagen y la primera y segunda ubicaciones del ojo cuando se encuentre la segunda configuración. La segunda distancia visual es mayor que la primera distancia visual, y un ángulo de vergencia entre el primer eje óptico y el segundo eje óptico varía cuando el sistema de objetivo cambia entre la primera y la segunda configuración. El procesador se une al sistema de captura de imágenes y el sistema de objetivo visual. El procesador se configura para determinar una relación entre un cambio en la distancia visual entre el ojo y el objetivo visual, y una desviación de la pupila de una pupila de un ojo colocado en cada ubicación de ojo. En otro aspecto, la invención establece un método de medición de pupila que comprende capturar una primera imagen de un primer ojo mientras el primer ojo está viendo a una primera distancia visual. Una segunda imagen del primer ojo es capturada cuando el primer ojo está viendo a una segunda distancia visual. La segunda distancia visual es diferente de la primera distancia visual. La desviación del centro de la pupila del primer ojo se determina a partir de la primera y segunda imágenes capturadas del primer ojo. En muchas formas de realización, la primera y segunda imágenes del segundo ojo serán capturadas mientras el segundo ojo está viendo en la primera y segunda distancias visuales, respectivamente. Los ojos pueden estar viendo a distancias similares al mismo tiempo. La desviación del centro de la pupila del segundo ojo puede determinarse a partir de la primera y segunda imágenes capturadas del segundo ojo. Un ángulo de vergencia entre los ejes ópticos del primero y segundo ojo puede cambiar con los cambios en la distancia visual . La desviación del centro de pupila puede establecerse determinando un primer centro de una primer pupila del primer ojo con relación a un centro de un límite exterior del iris del primer ojo a partir de la primera imagen. Un segundo centro de la pupila del primer ojo con relación al centro del límite exterior del iris del primer ojo de manera similar se puede determinar a partir de la segunda imagen. El ojo con frecuencia se moverá entre la adquisición de la primera y la segunda imágenes. El tamaño de pupila en la primera y segunda distancias visuales con frecuencia se medirá, y las distancias intermedias (que opcionalmente comprenden una o más distancias intermedias, y en algunas formas de realización incluyendo una gama continua de distancias intermedias) puede utilizarse para las mediciones. Las variaciones en el brillo de iluminación pueden proporcionarse de manera gue se determina una relación entre la intensidad luminosa y el tamaño de la pupila en diferentes distancias visuales . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 ilustra esquemáticamente un sistema de pupilómetro para medir las características de la pupila tales como desviación del centro de pupila, tamaño de pupila y/o similares con cambios en distancia visual. La Figura 2 ilustra una imagen capturada a través de un dispositivo de captura de imágenes del sistema de la Figura 1, y también muestra los cambios en la ubicación del centro de la pupila o la desviación de la pupila. Las Figuras 3A y 3B ilustran gráficamente una relación entre la desviación del centro de pupila y la distancia visual para el ojo izguierdo y el ojo derecho de un paciente, respectivamente.
Las Figuras 4A y 4B ilustran esquemáticamente los métodos para determinar la desviación del centro de la pupila a partir de diferentes imágenes tomadas en diferentes distancias visuales identificando los centros de una pupila y un límite exterior de iris. La Figura 5 ilustra esquemáticamente los cambios en el ángulo de vergencia con los cambios en las distancias visuales . La Figura 6 ilustra esquemáticamente alguno de los elementos ópticos y otros componentes de un pupilómetro. La Figura 7 ilustra una forma de realización alternativa de un pupilómetro binocular. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención establece por lo general dispositivos, sistemas y métodos mejorados para medir las características del ojo, en particular bajo condiciones visuales variables. En las formas de realización ejemplificativas, la invención establece pupilómetros capaces de medir tanto el tamaño de la pupila como la desviación del centro de la pupila como una función de las distancias visuales variables. El dispositivo con frecuencia utilizará una o dos cámaras, y por lo general tendrá un tren óptico para cada cámara que proporciona un campo visual que es suficiente para capturar una porción suficiente del límite exterior del iris de manera que se pueda determinar el centro del iris. El software procesador de imágenes típicamente identificará tanto los límites y los centros del iris como de la Figura, y el tamaño y las posiciones relativas centrales se calcularán. Como la ubicación del centro del iris es sustancialmente independiente del tamaño de la pupila, el centro de la pupila puede rastrearse en referencia al centro del iris. Junto con las mediciones de la desviación de la pupila y el tamaño de la pupila, la presente invención también puede establecer mediciones características adicionales con cambios en la distancia visual, la iluminación o luminosidad o similares. Por ejemplo, las mediciones de la redondez de la Figura pueden obtenerse, histéresis o diferencias entre las características fisiológicas del ojo cuando las condiciones visuales están cambiando en una dirección (por ejemplo, desde una distancia visual buena a una distancia visual intermedia) en comparación con otra dirección (en nuestro ejemplo, que cambia de una distancia visual corta a una distancia visual intermedia) . En algunas formas de realización, el tiempo de respuesta o las demoras entre los cambios en las condiciones visuales y, las respuestas fisiológicas, las diferencias entre los dos ojos de un paciente y/o similares se pueden determinar. Por lo que, aunque la aplicación inicial para la presente invención puede ser para el desarrollo o adaptación personalizada de prescripciones para presbicia, la invención también puede encontrar aplicaciones en otros campos, tales como la medición de la anisocoria, detección de abuso de fármacos y/o adición a narcóticos y similares. Con referencia ahora a la Figura 1, el pupilómetro 10 por lo general mide las características de la pupila de un ojo E. El ojo E por lo general se colocará en una ubicación de ojo 12 y se acoplará a un sensor óptico como una cámara 14 a través de una trayectoria óptica 16. Un sistema de objetivo visual de distancia variable 18 presenta un ojo E de objetivo visual, encontrándose el objetivo a una distancia visual óptica variable de la ubicación del ojo 12. El sistema de objetivo visual 18 y la cámara 14 se acoplan a un procesador 20. Con referencia ahora a las Figuras 1 y 2, el sistema de objetivo visual 18 típicamente tendrá una configuración de vista corta y una configuración de vista larga, desplegándose el objetivo al ojo E en las distancias visuales que cambian en el cambio de configuración del sistema de objetivo. El ojo E experimenta una variedad de cambios fisiológicos con el cambio de las distancias visuales. En un ojo emetrópico joven, los músculos ciliares cambian una forma del cristalino del ojo para cambiar su poder óptico cuando la distancia visual cambia. Además, el tamaño de una pupila P del ojo E varía con los cambios en la distancia visual. De manera más específica, la pupila P se contrae cuando el foco del paciente cambia entre ver un objetivo a una distancia relativamente larga a una distancia más corta. La pupila P también se contrae y/o se expande con cambios en claridad o iluminación, incluyendo con estos cambios de iluminación opcionalmente cambios en la claridad del objeto o el objetivo que se está viendo, los cambios en la luz ambiental alrededor del objetivo visual y similares. Junto con los cambios en el tamaño general de la pupila P cuando el ojo E es sometido a diferentes condiciones visuales, la ubicación del centro de la pupila C también puede cambiar. Debe observarse que este cambio en ubicación del centro de la pupila puede estar separado de y además a cualquier otro movimiento general del ojo. En otras palabras, incluso si el ojo E fuese a permanecer en un lugar fijo general en el espacio de manera que la córnea y la retina del ojo no se moviesen, conforme la pupila P se contrae a partir de una primera configuración de pupila a una configuración de pupila menor P' , el centro C de la pupila puede experimentar un cambio correspondiente en ubicación a un nuevo centro de pupila C . Este cambio en la ubicación del centro de pupila se incluye dentro del término "desviación del centro de la pupila" tal como ese término se utiliza en el presente. En la descripción anterior de la desviación del centro de pupila, se asumió gue el ojo E en general no se estaba moviendo. Sin embargo, el ojo no se mueve. También, cuando una persona pasa de mirar a un objeto a una distancia larga a un objeto a una distancia muy cerca, los ojos gradualmente giran hacia adentro de manera que cada ojo es dirigido hacia el mismo lugar en el espacio. Al acomodar y dar para este cambio en ángulo de vergencia, el pupilómetro 10 puede proporcionar exactitud mejorada de medición fisiológica para cambios en la distancia visual. Junto con los movimientos voluntarios del ojo conforme el paciente mira hacia objetivos en diferentes lugares, el ojo también experimenta movimientos involuntarios. En otras palabras, incluso cuando el paciente está sosteniendo fijación firme en un objetivo visual, el movimiento del ojo continúa ocurriendo. Este movimiento involuntario con frecuencia incluirá el movimiento lateral bidimensional de la pupila P cuando el ojo gira en su cuenca, la rotación ciclotorsional del ojo alrededor de su ojo óptico y similar. Estos movimientos pueden ser bastante rápidos y de dimensión significativa cuando se intenta medir los cambios en la ubicación del centro de la pupila con relación a las estructuras adyacentes del ojo. De manera gue para permitir el análisis exacto de las propiedades ópticas del ojo cuando la pupila cambia de configuración a partir de ver a una distancia larga P a una configuración de vista corta P' , con frecuencia será útil medir el cambio en el centro de la pupila C a partir de su posición inicial a una ubicación de centro C revisada con relación a algún otro tejido del ojo E. Con ese fin, la ubicación central C con frecuencia será medida con relación a alguna estructura de referencia visible en el ojo, y de manera ideal con relación al límite exterior del iris B. El límite exterior del iris por lo general colinda un limbo Ll del ojo. El limbo es la superficie de contacto entre la córnea transparente y la esclerótica blanca del ojo. Sin embargo, el limbo es más que una zona de transición entre la córnea y la esclerótica, más bien un límite definido. Además, los tejidos de la esclerótica en el punto de contacto con la córnea pueden ser transparentes, de manera que el limbo, al menos en parte, comprende la superficie de contacto entre dos tejidos transparentes. Por estos motivos, existen ventajas al utilizar el límite exterior B del iris I como lugar de referencia para monitorear la desviación del centro de la pupila. Con referencia todavía a las Figuras 1 y 2, la Figura 2 por lo general muestra una imagen del ojo E tal como se obtiene con una cámara 14 durante el uso del sistema 10 (junto con la pupila súper impuesta contraída P' , las ubicaciones de centro de pupila C, C , y similares). La cámara 14 normalmente comprenderá un dispositivo de captura de imágenes u otro sensor óptico capaz de detectar información óptica suficiente para medir la ubicación del centro de la pupila, el tamaño de la pupila, el tamaño y/o lugar del límite exterior del iris B, el lugar de otras estructuras adicionales alternativas de referencia en el ojo y similares. En la forma de realización ejemplificativa, la cámara 14 comprende un dispositivo de acoplamiento de carga ("CCD") que es sensible a los rayos infrarrojos. La ubicación del ojo 12 normalmente se definirá por lo menos en parte a través de una estructura que se unirá por los tejidos que están alrededor del ojo E, tal como una cúpula ocular o similar. En las versiones binoculares del pupilómetro 10, los mecanismos que permiten variaciones en distancias entre los ojos con frecuencia se proporcionan, y la trayectoria óptica 16 desde la ubicación del ojo 12 a la cámara 14 puede aislarse del ambiente circundante de la habitación (y opcionalmente aislarse de por lo menos una porción de las trayectoria óptica de un pupilómetro binocular) utilizando un protector, alojamiento, cobertura y similares . La trayectoria óptica 16 con frecuencia incluirá elementos de la presentación de imágenes ópticas adicionales que se omiten del esquema simplificado de la Figura 1, incluyendo lentes reproductoras y similares, de manera que se represente la imagen de un iris I del ojo E una superficie detectora de imágenes de la cámara 14. Los componentes de representación de imágenes adicionales, tales como aperturas, filtros, separadores de haces y similares pueden utilizarse por lo menos en parte para definir la trayectoria óptica 16, y los componentes ópticos típicamente se mantendrán en su lugar a través de una estructura de soporte metálica o polimérica apropiada, que puede estar integrado en un alojamiento que se extiende desde una cúpula óptica adyacente a la ubicación del ojo 12 hasta y/o más allá de la cámara 14.
La cámara 14 comprenderá típicamente un CCD sensible a rayos infrarrojos, aunque una gran variedad de estructuras de captura de imágenes alternativas también se pueden emplear, incluyendo dispositivos de captura de imágenes de semiconductores de óxido metálico complementarios ("CMOS"), dispositivos de captura de imágenes de HRDC y similares. La cámara 14 puede comprender, por ejemplo, una cámara modelo GW
902H comercializada por GENWAC, Inc. de Nueva York y fabricada por WATEC CO., LTD., de Japón, que puede tomar imágenes utilizando la iluminación de IR con una longitud de onda de 880 nm. Una variedad de otras cámaras, estructuras de representación de imágenes u otros sensores también se pueden usar, incluyendo la cámara modelo GW - 902B de GENWAC; una cámara Teli CE que puede tomar imágenes utilizando la iluminación de IR con una longitud de onda de 940 nm, y/u otra cámara seleccionada de aquéllas que se comercializan como serie CS8300B de TOKYO ELECTRONIC INDUSTRY Co., LTD. de Japón; una cámara modelo de serie 4900 comecializada por COHU, INC., Electronics División of San Diego; y similares. La trayectoria óptica 16 representará típicamente un campo visual de por lo menos alrededor de 10.5 mm por 14.0 mm (medido en el plano del iris del ojo), sobre la superficie detectora de imágenes, de manera que se represente una porción suficiente del iris con la cámara 14. El procesador 20 del pupilómetro 10 con frecuencia comprenderá una computadora personal, como se ilustra en la Figura 1. El procesador 20 típicamente incluirá una pantalla 22 para ilustrar una imagen de la estructura del ojo, representaciones gráficas de la desviación de la pupila y otras mediciones de características fisiológicas y similares. El procesador 20 incluirá típicamente medios tangibles 24 que incluyen un código de lectura por máquina con instrucciones de programación y/o datos para implementar los pasos del método descritos en el presente. Los medios tangibles 24 pueden comprender un medio de grabación magnética tal como un disco flexible o una cinta magnética, medios de grabación óptica tales como un CD ó DVD, medios electrónicos o memoria tal como RAM ó ROM, memoria no volátil tal como un dispositivo de memoria USB o similar. En algunas formas de realización, el código de lectura por máquina y/o los datos pueden transmitirse a través de la internet, una intranet, un dispositivo de transmisión inalámbrica, una red óptica o cable, un cable coaxial eléctrico o conductor doble retorcido o similar. Cuando se encuentra en la forma de una computadora personal, el procesador 20 típicamente incluirá los dispositivos de entrada de usuario tales como un tablero y/o ratón, puertos de entrada y salida, software tal como un sistema de operación y una interfaz de usuario de pupilómetro. Otras estructuras de procesador también se pueden usar, incluyendo las tarjetas de procesador especializadas, software de datos distribuidos y/o distribuciones de hardware y similares. Cuando el pupilómetro 10 se encuentra en uso, el ojo E con frecuencia se iluminará con una fuente de iluminación que tiene una longitud de onda adecuada para representación de imágenes del ojo a través de la cámara 14. Por ejemplo, el ojo E puede iluminarse por uno o más diodos emisores de luz (LEDs). La iluminación además puede proporcionarse a través del sistema de objetivo de distancia variable 18, cambiando opcionalmente una claridad de un objetivo visual en una distancia óptica deseada del ojo. En muchas formas de realización, tanto la distancia visual como la claridad del objetivo visual u otra iluminación variable serán controlados por el procesador 20 utilizando señales de comando enviadas al objetivo de distancia variable 18 y/o cualquier fuente de iluminación adicional. Las señales de representación de imágenes por lo general se generarán a través de la cámara 14 y se transmitirán al procesador 20. Bajo iluminación con infrarrojos, la pupila P del ojo E aparecerá relativamente oscura a la cámara 14, ya que la energía infrarroja no se refleja directamente a través de la estructura de la córnea transparente. El iris I que rodea la pupila P presentará un tono mucho más claro a la cámara 14, presentando el tejido blanco de la esclerótica que rodea el iris con un tono aún más claro. Los de relativamente mayor contraste entre la pupila y el iris, y entre el límite exterior del iris y los tejidos circundantes tienen una imagen de contraste suficientemente mayor para determinar el tamaño y la ubicación del centro de la pupila y el iris. Con referencia a las Figuras 1 - 4B, una ubicación del iris I (y todos los demás tejidos del ojo E) cambiarán con movimientos abruptos y otros movimientos del ojo. Aungue el ojo E está viendo hacia una primera distancia de vista relativamente corta (como se determina a través del objetivo visual variable 18 bajo las órdenes del procesador 20), el dispositivo de captura de imágenes 14 obtiene una imagen del ojo. Usando la diferencia en el contraste relativo que existe entre la pupila P y el iris I circundante, la cámara 14 determina un diámetro de pupila P e identifica una ubicación central PCI. De manera similar, utilizando la misma imagen capturada por al cámara 14, el procesador 20 también determina un diámetro del límite exterior del iris B y una ubicación del centro limítrofe BCl, por lo general utilizando el diferencial del contraste entre el límite exterior del iris y los tejidos circundantes. Con base en la diferencia de ubicación entre el centro del límite exterior del iris BCl y el límite central de la pupila PCI, el procesador 20 identifica una diferencia central horizontal ?x y una diferencia central vertical ?y. Para una primera imagen a una distancia de vista relativamente corta como se muestra en la Figura A, los ?xl y ?yl identificados se trazan como se ilustra en las Figuras 3A y 3B. Con referencia ahora a las Figuras 2, 3A y B, y 4B, una medida tomada con el objetivo visual de distancia variable en una distancia visual óptica más corta resulta en constricción de la pupila a un tamaño de pupila más pequeño P' . El procesador 20 una vez más determina un tamaño y ubicación de centro de la pupila contraída PC2 con relación al centro concurrente del límite exterior del iris BC2 de manera que determina las nuevas desviaciones de centro horizontal y vertical ?x2 y ?y2. Midiendo una serie de distancias visuales diferentes, la desviación del centro de la pupila horizontal y vertical con distancia visual cambiante D pueden trazarse como se muestra en las Figuras 3A y 3B. El software de procesamiento de imágenes necesario para determinar el tamaño y la ubicación central de la pupila P y el límite exterior del iris B se puede obtener comercialmente de numerosas fuentes. Una variedad de paquetes de software procesador de imágenes se puede utilizar, incluyendo (por ejemplo) INTEL IMAGE que son bibliotecas de procesamiento o similares. Los procesadores adecuados para pupilómetro incluyen PCs que tienen la potencia de un procesador INTEL Pentium®. Muchos de los procesadores también podrían utilizarse, incluyendo aquéllos que corren el sistema operativo MacOS de APPLE COMPUTERS, INC., y dispositivo DSP personalizado o similar. Otras formas de realización pueden usarse de software modificado diferentes al pupilómetro comercialmente disponible, tal como la línea P2000 de pupilómetros que vende PROCYON en el Reino Unido. De manera que para medir de manera efectiva la desviación del centro de la pupila, el tamaño de pupila, la redondez de la pupila y otros cambios fisiológicos a través de una variedad de distancias visuales, a menudo será útil incluir un sistema de objetivo visual de distancia variable
18 capaz de variar una distancia visual óptica entre la ubicación del ojo 12 y un objetivo que no sea mayor a más o menos 1 metro a por lo menos más o menos 3, y con frecuencia más o menos unos 5 metros. Los sistemas de objetivo visual de distancia variable ejemplificativos 18 proporcionarán una pluralidad de distancias visuales intermedias entre una distancia visual más cercana y una distancia visual más lejana. En algunas formas de realización, particularmente donde la histéresis parece ser un problema, el procesador 20 puede calcular diferentes relaciones entre la desviación del centro de la pupila y la distancia visual, con una relación para constricción de la pupila (que va de una distancia visual larga a una distancia visual corta) y una para expansión de la pupila (que va de una distancia visual corta a una distancia visual larga) . Otras mediciones de desviación de centro de pupila adicionales pueden registrarse y/o analizarse, incluyendo la desviación de centro de pupila en diferentes claridades visuales, tales como en condiciones visuales fotópicas, condiciones visuales escotópicas y condiciones visuales de luz intermedia. Con referencia ahora a la Figura 5, cuando un paciente que tiene ojos El y E2 está viendo un objetivo visual de distancia corta 32, los ejes ópticos de los ojos definen un primer ángulo de vergencia VI. Cuando los ojos cambian de distancia visual de un objetivo visual corto 32 a un objetivo visual largo 34, el ángulo de vergencia de los ojos El, E2 cambia a un segundo ángulo de vergencia V2. Los pupilómetros descritos en el presente de preferencia acomodarán tales cambios en el ángulo de vergencia con cambios en la distancia visual, en particular para versiones binoculares del pupilómetro. Con referencia ahora a la Figura 6, los componentes ópticos del pupilómetro 10 se muestran con mayor detalle. Como se describe anteriormente, una trayectoria óptica 16 se extiende desde una ubicación de ojo 12 a la cámara 14. La ubicación de ojo 12 se define por una copa óptica 34 que se une al tejido alrededor del ojo E. Un alojamiento 36 separa los componentes ópticos del ojo y los platillos ópticos del pupilómetro de la luz ambiental y estructuralmente soporta los componentes ópticos del pupilómetro. Opcionalmente, el alojamiento 36 puede formar una mitad de un pupilómetro binocular, colocando la otra porción del pupilómetro en el otro lado de una línea central CL para el otro ojo del paciente . De manera que se puedan acomodar los cambios en el ángulo de vergencia del ojo E, la trayectoria óptica 16 se refleja a través de un sistema de espejo móvil que incluye un espejo convertible 38 y un espejo angularmente desplazable 40. Estos espejos móviles pueden ser impulsados por el galvanómetro u otros actuadores eléctricamente impulsados, con frecuencia por señales recibidas del procesador 20. Otras formas de realización pueden hacer el uso de espejos que se pueden recolocar manualmente con posición de cambios y/o ángulo en respuesta a introducciones manuales desde el alojamiento exterior 36. En la forma de realización de la Figura 6, una porción de la trayectoria óptica presentación de imágenes 16 se separa de una trayectoria óptica objetivo del objetivo 42 por un separador de haces BS del sistema de distancia visual variable 18. En otras formas de realización, la trayectoria óptica de objetivo y la trayectoria óptica de representación de imágenes puede separarse a lo largo de sustancialmente toda su longitud, en particular cuando la representación de imágenes del ojo se lleva a cabo desde afuera del eje óptico del ojo. Un rastreador de o o fuera del e e que puede ser modificado para medir la desviación del centro de pupila se describe con mayor detalle en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 09 / 545,240, con título "Rastreador de O o Fuera de E e de Dos Cámara para Cirugía de Ojo por Láser" depositada el 7 de abril de 2000 (Expediente del Abogado No. 018158 - 016210), ahora publicada como la Patente de los Estados Unidos No. 6,322,216, cuya divulgación total se incorpora en el presente por referencia. En la ilustración esquemática de la Figura 6, junto con una imagen del objetivo visual 44, el sistema visual de distancia variable 18 incluye un lente de foco regulable 46 para cambiar una distancia visual óptica entre la ubicación del ojo 12 y el objetivo 44. El sistema del lente de foco regulable 46 incluirá motores o similares para volver a colocar la lente de manera que cambie la distancia de la trayectoria óptica en respuesta a las señales provenientes del procesador. Otras formas de realización pueden tener un sistema manual para activar la lente de foco regulable con un sensor de posición de foco ajustable que proporciona las señales al procesador, o puede depender de la introducción manual de la posición del foro regulable. Los objetivos visuales de distancia variable alternativos también son posibles, incluyendo sistemas que tienen como base la remoción y reposición de uno o más componentes ópticos. Por ejemplo, una o más de las lentes del sistema visual de distancia variable puede instalarse en una torrecilla de manera que una primera lente pueda girarse hacia afuera de la trayectoria óptica del objetivo 42 y reubicarse por otra lente de la torrecilla ***. En algunas formas de realización, la imagen del objetivo 44 sencillamente se puede mover a una distancia mayor lejos de los otros componentes ópticos, o puede recolocarse por otro objetivo en una distancia visual más lejana. Todavía otras estructuras de pupilómetro alternativas pueden emplearse, incluyendo las ilustradas esquemáticamente en la Figura 7. Los componentes ópticos del pupilómetro 110 se describen en más detalle en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 10 / 872,331, depositada el 17 de junio de 2004, y con título "Corrección de Presbicia Utilizando Instrumentos Ópticos de Adaptación y Métodos Asociados" (Número de Expediente de Abogado 018158 - 025400US) , cuya total divulgación se incorpora en el presente por referencia.
Además de permitir la representación de imágenes y la medición de las pupilas u otros cambios fisiológicos de los ojos en respuesta a cambios en distancia visual, el pupilómetro 110 incluye espejos deformables y sensores de frente de onda Hartmann - Shack para modelar los cambios de refracción para los ojos y medir las aberraciones ópticas de los ojos. De manera más específica, el pupilómetro 110 incluye por lo general una trayectoria óptica 112R que une un objetivo ajustable 114 con un ojo derecho 116R de un paciente. Una trayectoria óptica similar 112L une el objetivo ajustable 114 con un o o izquierdo 116L, por lo mismo proporciona un sistema de visualización binocular. Los espejos ajustables o similares tales como los que se describen anteriormente con relación a la Figura 6 se pueden incluir de manera que se acomodan los cambios en el ángulo de vergencia entre los o os. Cuando los componentes de la trayectoria óptica, los sensores y similares del pupilómetro 110 junto con la trayectoria óptica derecha 112R son similares de manera general a aquellos a la trayectoria óptica izquierda 112L, sólo el lado derecho necesita ser descrito para entender la estructura y el uso del aparato. La trayectoria óptica 112 incluye una serie de lentes
L y espejos M que ópticamente unen el objetivo ajustable 114 con el o o derecho 116R a través de un espejo deformable 118R. Un sensor de frente de onda Hartmann - Shack HS se une a la trayectoria óptica 112R a través de un separado de haces BS para medir las aberraciones del ojo 116R. Un sensor 120 también se une a la trayectoria óptica 112R por uno o más divisores de haces BS para medir el tamaño de la pupila de un ojo 116R, la medición de la desviación del centro de la pupila y similares. El objetivo ajustable 114 transmite una imagen a lo largo de la trayectoria óptica 112R, perfilándose la luz a través de una abertura A que tiene un tope de campo. La luz se alinea a través de una lente de longitud focal ajustable L antes de ser dirigido a lo largo de la trayectoria óptica utilizando un prisma P. Al final del ojo adyacente a la trayectoria óptica 116R, la luz es realineada por la lente L para atravesar la óptica del ojo, principalmente la córnea y el cristalino del ojo, de manera que forme una imagen en la retina . Cuando el pupilómetro 110 se utiliza para medir la desviación del centro de pupila, el espejo deformable 118R puede tener una configuración plana o puede configurarse de manera que compense los errores de refracción del ojo 116R. Independientemente, el paciente verá el objetivo visual 114 en la distancia visual deseada. El sensor 120, que con frecuencia comprenderá un CCD o equivalente como se describe anteriormente en relación a la cámara 14, obtendrá una imagen de ojo 116R. El sensor 120 transmitirá las señales de imagen apropiadas al sistema de control de cómputo 122 de manera que permita la determinación de la ubicación del centro de la pupila con relación al límite exterior de la pupila (o similar) , junto con el tamaño de pupila o cualquier otra característica fisiológica deseada. El objetivo visual ajustable 114 puede entonces revisarse para una nueva distancia de objetivo visual, y repetir el proceso. Como se describe en más detalle en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Número 10 / 872331, el sistema de control de computadora 122 puede mover el espejo deformable 118R en respuesta a las señales de otro CCD 126 asociado con el sensor HS Hartmann - Shack. Esto puede permitir que el espejo deformable compense y mida la aberración ocular de los ojos. La luz ambiental 124 también puede estar bajo el control del sistema de cómputo 122 de manera que se midan las propiedades de la pupila en diferentes condiciones de luz. Aunque las formas de realización ejemplificativas se describieron en algún detalle para claridad del entendimiento como ejemplo, una variedad de adaptaciones, modificaciones y cambios serán obvios para aquéllos expertos en la técnica. Por ejemplo, el procesador puede emplear umbral dinámico en mediciones de la pupila y el límite exterior del iris. En lugar de calcular la forma del límite exterior del iris de sólo una porción de esa estructura, el método puede emplear un espéculo en el ojo durante las mediciones de desviación del centro de la pupila de manera que todo el límite exterior del iris se encuentre dentro del campo visual del dispositivo de captura de imágenes. Una sola cámara puede ser utilizada para medir las pupilas de ambos ojos en sistemas binoculares, separándose las trayectorias ópticas de los ojos en forma opcional al lado de la superficie detectora de imágenes de la cámara por un protector o similar, como se describe en la Patente de los Estados Unidos Número 5,784,145, cuya total divulgación se incorpora en el presente por referencia. De ese modo, el alcance de la presente invención se limita solamente por las reivindicaciones anexadas.