SK229591A3 - Aspherical lens and method of its drifting - Google Patents

Description

Pri spôsobe navrhovania šošovky sa využíva technika analýzy dráhy optického lúča v spojení s modulačnou prenosovou funkciou, za účelom presného zohľadnenia celého systému korekčná šošovka - oko. Šošovka môže mať podobu kontaktnej šošovky, interokulámej šošovky, prírodnej šošovky alebo okuliarovej šošovky, a hodí sa na korekciu krátkozrať kosti, ďalekozrakosti, astigmatizmu a iných problémov f' l spojených so zaostrovaním. Šošovka sa vyznačuje hyperbo'k' lickým alebo parabolickým povrchom, ktorý znižuje sféric4 ké odchýlky a minimalizuje veľkosť obrazovej škvrny na sietnici. Šošovka zahŕňa rotačné symetrický asférický povrch definovaný rovnicou X = Y²⁷[r + [r² - (kappa + 1) X^{2 4 *}]^l/2], kde X predstavuje bod asférického povrchu v polohe Y, r predstavuje hlavný polomer a kappa predstavuje asférickú konštantu, ktorej hodnota je rovná -1 alebo je nižšia.

Asferická čočka a zpúsob

Oblasť techniky

Vynález se týka zpusobu navrhování čoček za účelem získaní optimálního systému korekční čočka - oko, s minimálními odchýlkami obrazu, čočky podie vynálezu máji asferický povrch, zejména povrch s hyperbolickým nebo parabolickým zakrivením a mohou sloužit jako kontaktní čočky, intraokulární čočky nebo brýlové čočky.

Dosavadní stav techniky

Zakrivení čoček s konvenčním povrchem je možno popisovať pomoci kuželoseček. Skupina kuželoseček zahrnuje kružnici, parabolu, elipsu'a hyperbolu. Všechny rotačné symetrické kuželosečky je možno definovať jedinou rovnici:

a - 2 21/2 r + /r - (kappa + 1) Y^z/ kde

X predstavuje bod asferického povrchu v poloze Y, r predstavuje hlavní polomer a kaooa predstavuje asferický koeficient.

Jiné konštanty kužele nebo asferické koeficienty zahrnujú excentricitu e, jejiž vzťah k hodnote kappa je možno vyjádrit rovnici kappa = -e² a faktor ró, definovaný rovnici i 2 ro = 1 - e

Hodnota asferického koeficientu určuje tvar kuželosečky.

Pro kružnici je e = 0 a kappa = 0. Elipsa má excentricitu v rozmezí od 0 do 1 a kappa v rozmezí od 0 do -1. Parabola je charak2 terizována hodnotou excentricity rovnou jedné, pŕičemž kappa má hodnotu -i. U hyperboly je excentricita vyšší než 1 a kappa nižší než -1.

Vétšina čoček má obvykle kulové nebo temer kulové zakrivení povrchu. Kulové zakrivení je z teoretického hlediska, pro prípad nekonečne tenké čočkv, ideálni pro presné zaostrení svetla procházejícího čočkou. Zakrivení a tlouštka reálnych čoček však vytváŕejí dobre známé optické vady, jako je kulová vada, kóma, zkreslení a astigmatismus; tj. svetlo z bodového zdroje procházející ruznými oblastmi čočky se nespojuje v jednom bode - ohnisku. To zpusobuje určité rozostŕení obrazu. Kromé toho, čisté kulovité čočky nejsou vhodné pro korekci astigmatického videní nebo pro prekonaní nedostatečné akomodační schopnosti oční čočky, tj . ďalekozrakosti .

Za účelem minimalizace kulové vady (sférické odchýlky), opravy očního astigmatismu nebo dosažení bifokálního efektu, umožnujícího neakomodovatelnému oku vidét predmety jak blízke tak vzdálené, byly proto navrhovány ruzné typy čoček. Naneštestí však maj í až dosud známé návrhy vážné nedostatky, ponevadž vytvárej í neostré nebo rozmazané obrazy nebo nejsou schopný presného zaostrení na každou vizuálni vzdálenost.

Pro snížení optických vad se používalo asferických čoček s eliptickými povrchy. Jako nékteré dobre známé príklady je možno uvést používaní parabolických zrcadel v objektivech astronomických dalekonledú a používání eliptických povrchu s nízkou excentricitou pro korekci odchylek kontaktních čoček.

Navrhovaní izolovaných asferických čoček je dobre známo. Existuj í ruzné obchodné dostupné balíky programu, v nichž se používání variaci shora uvedené rovnice pro navrhovaní asferických čoček. Jako príklady je možno uvést programy: Super OSLO (Sinclaír Optics, Znc.), Code-V (Optical Researoh Associates) a GENlľ— PC (Genesee Optics, Inc.). Uvedené programy jsou nejdcstupnéjši balíky programú, kterých se nejčasteji používa pri navrhování optických častí. Pŕestože se u téchto tŕí metód používa ruzných prístupu, všechny tyto balíky poskytuj! stejné výsledky pri výpočtu tvaru asferických čoček. Jestliže se používa dobre navržených eliptických čoček pro korekci videní samotných, skutečné poskytuj! presnejší ohnisko. Jestliže se jich však používa v systému, který zahrnuje také lidské oko, nejsou eliptické čočky podstatné lepší než čočky kulové. Je tomu tak proto, že lidské oko obsahuje vétší počet vad než je eliptická čočka schopná odstranit, jakožto součást celého systému korekční čočka - oko.

V minulosti používané zpusoby výroby korekčních čoček pro oči vedly ke vzniku čoček s nesferickým povrchem. V US patentu č. 4 170 193 (Volk) je popsána čočka, která koriguje akomodační nedostatečnost zvýšením dioptrické mohutnosti ve smeru k obvodu. Tato čočka a j iné čočky podie dosavadního stavu techniky sice nejsou prísne kulové, ale nejedná se o čisté asféry, ponevadž zahrnuj! deformační koeficienty vyššího rádu. To má za následek vznik povrchu, které se radikálne odlišují od povrchu navrhovaných v tomto popisu. Zploštélá krivka, jako hyperbola, by vykazovala mírný dioptrický pokles ve smeru k obvodu. Až dosud známé návrhy čoček se sice snažily vyŕešit ruzné optické problémy zménami prísne kulového tvaru čoček, ale cílem jejich snažení nebylo zlepšit videní tím, že by se snížily odchýlky obrazu, který dopadá na oční sítnici.

Dúležitým duvodem obvyklého používaní čoček navrhovaných se shora uvedenými omezeními, je neschopnosť brát v úvahu účinky celého systému čočka - oko. Čočky jsou obvykle navrnovány tak, jako kdyby čočka byla jediným elementem pŕispívajícím k odchylkám obrazu. Ve skutečnosti tomu tak není, ponevadž oko obsahuje mnoho prvku, které ovlivňují ohnisko obrazu, jako jsou povrchy rohovky a prírodní oční čočky. Eliptický tvar byl sice užitečný pro snížení odchylek samotné čočky, jestliže se však čočka umístí do systému zahrnujícího všechny tyto refrakční povrchy lidského oka, je zapotŕebí dodatečné asferické korekce.

Podstata vynálezu

V souvislosti s vynálezem se zjistilo, že požadované korekce je možno dosáhnout hyperbolickým nebo parabolickým povrchem čočky. Pŕedmetem vynálezu je čočka, účinne zaostrující svetlo na oční sítnici a zpúsob výroby takové čočky. Čočka podie vynálezu má rotačné symetrický asferický povrch ve forme hyperboly nebo paraboly, definované rovnici , 2 i . _v2 , 1/2 r + /r - (kappa + 1) Y / kde

X predstavuje bod asferického povrchu v poloze Y, r predstavuje hlavní polomer a kappa predstavuje asferickou konštantu, jejíž hodnota je rovná

-1 nebo nižší.

Pŕedmetem vynálezu je systematický prístup k navrhovaní asferických čoček, pri nšmž je.čočka považována za součást celého systému korekční čočka - oko a jako taková je také optimalizována.

Pŕedmetem vynálezu je také použití modulační prenosové funkce (modulační stupnice od černe a bílé do šedé) a prostorové frekvence (ukazující stupeň, do nehož lze rozlišit predmety se vzrústající frekvencí) za účelem optimalizace navrhování korekčních čoček považovaných za integrálni součást systému korekční čočka - oko.

Zpúsobem podie vynálezu je možno vyrábét čočky, které optimalizují zaostrení obrazu na oční sítnici a minimalizují odchýlky obrazu a jeho rozostŕení.

Čočky podie vynálezu asferického typu jsou vhodné pro použití jako kontaktní čočky, intraokulární čočky nebo brýlové čočky.

Pŕedmétem vynálezu jsou i čočky používané na povrchu lidského oka nebo v jeho blízkosti, jejichž zakrivení povrchu má tvar hyperboly.

Pŕedmetem vynálezu jsou dále i čočky používané na povrchu lidského oka nebo v jeho blízkosti, jejichž zakrivení povrchu má tvar paraboly.

Ďalším pŕedmetem vynálezu jsou asferické čočky vhodné pro použití pacienty, kteŕí trpí presbyopií (dalekozrakostí) , myopií (krátkozrakostí), hyperopií, astigmatismem nebo jinými nedostatky vizuálního zaostŕování.

Pŕehled obrázku na výkrese

Na obr. 1 je znázornén nárys kontaktní čočky podie tohoto vynálezu.

Na obr. 2 je uveden pruŕez čočkou, znázornenou na obr. 1, podél roviny označené čarou 2-2.

Na obr. 3 je znázornén nárys intraokulární čočky podie tohoto vynálezu.

Na obr. 4 je znázornén pruŕez čočkou, znázornenou na obr. 3, podel roviny označené čarou 4-4.

Na obr. 5 je graficky porovnána velikost obrazu bodového svetelného zdroje na sítnici, v závislosti na pruméru pupily u systému krátkozraké oko/hvperbolická kontaktní čočka, krátkozraké oko/kulovitá kontaktní čočka a emmetropické oko, pŕičemž ve všech pŕípadech má čočka optimálni optickou mohutnost pro korekci oční krátkozrakosti.

Obr. 6 ukazuje nejlepší umísténí ohniska vzhledem k sítnici, ve vzťahu k obrazum podie obr. 5.

Obr. 7 graficky porovnáva zakrivení kulového povrchu a nekulového povrchu, majícího stejný hlavní nebo vrcholový polomer .

Obr. 8 predstavuje typický graf modulační prenosové funkce, ukazující rozlišovací mohutnosť oka s konvenční korekční čočkou a inherentní omezující hranici této rozlišovací mohutnosti, danou difrakčními limity.

Obr. 9A až 9F porovnávaj! modulační prenosovou frekvenci s difrakčním limitem u systému čočka - krátkozraké oko. Každý obr. predstavuje porovnání pro konkrétni faktor kappa v rozmezí od kappa = 0 na obr. 9A do kappa = -2,5 na obr. 9F.

Následuje podrobný popis pŕednostních provedení vynálezu.

Vynález využívá analýzy dráhy optického paprsku v optickém diagramu lidského oka, za účelem získaní až dosud nedosažitelné výkonnosti systému korekční čočka - oko. Model lidského oka byl vyvinut po rozsáhlém studiu literatúry zabývající se fyziológií lidského oka, fyziologickou optikou a anatómií. Výchozím bodem pro poŕízení tohoto modelu byly zejména Gullstrandovy schematické oči (1862 až 1930). Gullstrand vytvoril tyto modely na základe dostupných údaju o anatómii lidského oka, které získal on sám i j iní výzkumníci. Gullstrandovy oči obsahuj í vystŕedené kulovité povrchy a používalo se j ich po celé XX. století pro vyhodnocování tvorby obrazu prvního rádu v lidském oku (tj. umístení, ale nikoliv úrovne odchýlky).

Je známo, že existuj í individuálni odchýlky od prúmérnýc’n hodnoť, které Gullstrand uvádí a kromé toho, pokrok v metrológii umožnil podrobnejší analýzu rozdelení indexu lomu, jakož i variaci asferického zakrivení rúzných prvku. Za použití Gullstrandova schematického oka, jako výchozího bodu, byl s prispením modernejších poznatku o anatómii lidského oka zkonstruován komplexní model tiského oka.

Pri prvním pohledu je na model možno nazírat jako na tríčočkový kombinovaný systém, který jako čočky obsahuje korekční čočku, rohovku a oční čočku. Pro účely analýzy dráhy optického paprsku se tento systém rozpadá na 13 povrchu. Témito povrchy j sou:

1. predmet,

2. prední povrch korekční čočky,

3. zadní povrch korekční čočky,

4. slzová vrstva,

5. epithel rohovky,

6. fázové rozhraní endothelu rohovky a vody,

7. pupila ve vodném prostredí,

8. prední povrchová vrstva čočky,

9. prední část jádra čočky,

10. zadní část jádra čočky,

11. zadní povrchová vrstva čočky,

12. sklivec,

13. sítnice.

Není obvyklé, aby obraz dopadal na sítnici. Ve skutečnosti je práve toto definicí refraktometrické chyby. Za použití analýzy dráhy optického paprsku je možno stanoviť skutečnou polohu obrazu vzhledem k sítnici a kvalitu obrazu.

Obr. 1 a 2 ilustrují jedno provedení čočky JL podie tohoto vynálezu, která je vhodná pro použití jako kontaktní čočka. Čočka 1_ obsahuje rotačné symetrický hyperbolický povrch 2_ a konkávni sférický povrch 3_· Sférický povrch 3. má takový polomer zakrivení, aby odpovídal polomeru zakrivení vnéjšího povrchu lidského oka. To umožňuje čočku 1^ pohodlné umístit na povrch oka. Vel-ikost kontaktní čočky 1_ musí být vhodná pro zamýšlené použití, napríklad má mít prumer asi 12 až 15 mm a nemá být tlustší než asi 0,050 až 0,400 mm.

Obr. 3 a 4 ilustrují intraokulární čočku _4 podie tohoto vynálezu. Čočka 4_ má rotačné symetrický hyperbolický povrch _5 a konvexní sférický povrch 6. Intraokulární čočka 4_ by méla mit prumér približné 4 až 7 mm a maximálni tlouštku 0,7 až 1,0 mm.

Čočky podie tohoto vynálezu nejsou omezeny shora uvedenými fyzikálními rozmery; tyto rozmery poskytují pouze hrubé vodítko. Čočka muže mít jakoukoliv velikost, která je vhodná pro zamýšlené použití.

Čočka podie vynálezu muže zahrnovat dva symetrické asferické povrchy místo jednoho takového povrchu. Pŕinejmenším však jeden povrch musí být tvoŕen symetrickou asférou definovanou následující rovnici

2 1/2 r + /r - (kappa + 1) Y / kde

X predstavuje bod asferického povrchu v poloze Y, r predstavuje hlavní polomer a kappa predstavuje asferickou konštantu, jejíž hodnota je rovná

-1 nebo nižší.

Zakrivení je prednostné hyperbolické, tj. kappa má prednostné hodnotu nižší než -1, pŕestože parabolické zakrivení (kappa = = -1) také spadá do rozsahu tohoto vynálezu. Asferické povrchy mohou být konvexní nebo konkávni. Pokud jsou prítomný dva asferické povrchy, muže být každý z nich nezávisle bud konvexní nebo konkávni.

Čočka podie tohoto vynálezu minimalizuje optické odchvlky systému čočka/oko. V dúsledku toho se získává ostrejší ohnisko na sítnici, jak je to ilustrována na obr. 5. Obr. 5 byl získán analýzou dráhy optického paprsku za použití počítače a ukazuje, že velikost neostré škvrny na sítnici je u krákozrakého oka korigovaného čočkou s hyperbolickým frontálním zakrivením podstatné menší než jak u emmetropického (tj. normálního) oka, tak u myopického oka korigovaného kulovitou čočkou.

Kromé toho má svetlo tendenci k presnejšímu zaostrení na sítnici, což dokumentuje obr. 6. Obr. 6 byl poŕízen pomoci analýzy dráhy optického paprsku současné s obr. 5 a ukazuje, že poloha zaostreného obrazu je u systému hyperbolická čočka/oko nejbližší sítnici.

Pŕímým dúsledkem téchto výhod je, že čočka podie tohoto vynálezu múže umožňovat pfijatelné videní tém, kteŕí trpí astigmatismem nebo presbyopií. Obvyklý prístup ke korekci astigmatismu spočívá v navržení korekční čočky, která je radiálné asymetrická takovým zpúsobem, aby umožňovala komplementárni kompenzaci radiálni asymetrie jak prírodní oční čočky, tak sítnice. Tento prístup vyžaduje výrobu a skladování velkého počtu čoček, které by vyhovovaly nejen základnímu predpisu, ale které by rovnéž komplementárné vyrovnávaly radiálni asymetrii oka. Kromé toho musí také čočka mít prostŕedek pro udržení své radiálni polohy vúči oku, aby radiálni variace čočky právé vyhovovala radiálním požadavkúm oka. Prostŕedky až dosud vyvinuté k tomuto účelu ne jsou plné uspokojivé.

Kompenzace pro neakomodující prírodní oční čočku se tradičním zpúsobem dosahuje pomoci délené čočky, obsahujúci 2 nebo více částí s ruznými ohniskovými vzdálenostmi, které zajištují vidéní blízkých i vzdálených pŕedmétú nebo podie pozdéjších návrhú pomoci difrakční nebo refrakční čočky se 2 nebo více ohniskovými vzdálenostmi, které umožňujú videní blízkých i vzdálených pŕedmétú. Systém tohoto typu však rozdéluje pŕicházející svetlo mezi rúzná ohniska a každé z téchto ohnisek zobrazuje na všech místech sítnice. Pŕirozeným dusledkem tohoto jevu je, že se snižuje množství svétla, které je k dispozici pro každé jednotlivé ohnisko a že na všech bodech sítnice vznikajú konkurenční obrazy.

Asferická čočka neposkytuje vizuálni kompenzaci astigmatismu nebo presbyopii odstupňovanou mohutností nebo nekolika ohniskovými délkami, nýbrž zlepšuje systém korekční čočka/oko tak, že pŕes variace zpúsobené astigmatismem nebo presbyopii celková výkonnost spadá do rozsahu ostrosti videní normálního jednotlivce nebo blízko tohoto rozsahu.

Je tomu tak proto, ponevadž shora uvedená velikost škvrny každého bodu dopadajícího na sítnici se snižuje na hodnotu nižší, než je hodnota, které je možno dosáhnout u nekorigovaného emmetrického oka samotného, které obsahuje prírodní kulovou čočku. Díky zlepšeným optickým vlastnostem systému asferická korekční čočka/ oko se rozostŕení bodu na sítnici zpusobené presbyopii nebo astigmatismem, vyrovnává asferickým zlepšením a je tedy nižší než (nebo srovnatelné) s rozostŕením u normálního oka.

Pri vhodném predpisu je takovou čočkou v podstate možno korigovat jakýkoliv nedostatek zaostrování. Čočka podie vynálezu bude mít obvykle optickou mohutnost v rozmezi od asi +20,00 do asi -20,00 dioptrií.

Na obr. 7 je ilustrován rozdíl mezi asferickým zakrivením 10, definovaným pomoci shora uvedené rovnice a sférickým zakrivením 11, pričemž obe zakrivení mají stejný vrcholový polomer r. Pri dané vzdálenosti od vrcholu 12, X nebo X , existuje bod — 3.s

Y na asferická kŕivce 10 a bod Y na sférické kŕivce 11. Čím a — s— dále je X nebo X od vrcholu 12, tím vétší rozdíl Y - Y .

3. S S3

Čočka se shora uvedenými vlastnosti se navrhuje zpúsobem, zahrnujícím techniku sledování svetelného paprsku, za účelem výpočtu dráhy svetelného paprsku systémem korekční čočka/oko, za použití komplikovaného matematického modelu lidského oka a korekční čočky. Tlouštka, zakrivení a index lomu (který je závislý na materiálu čočky) se matematicky mení a provádejí se výpočty dráhy paprsku pri každé z použitých variaci, za účelem nalezení optimálni čočky pro dané oko. Za optimálni čočku se považuje taková čočka, pomoci níž se dosáhne ostrého ohniska s minimálními vadami obrazu. Zj istilo se, že ve vétšine prípadu bude mít optimálni čočka faktor kappa v rozmezí od asi -1 do asi -2.

Analýza obrazu zahrnuje sledování velkého počtu paprskú procházejících optickým systémem. Základní rovnici pro sledování paprsku, tj. pro stanovení úhlu paprsku a jeho polohy pri prechodu z jednoho optického prostredí do jiného pŕes rozhraní mezi temito prostŕedími, je klasická rovnice Snellova zákona n^ sin theta^ = n2 sin theta2

V prípade systému s 13 povrchy múze být taková analýza velice časové náročná i pro jeden jediný paprsek. Analýza více paprskú, provádená s nékolika sty paprsky vyžaduje značný počet operací i u pouze jedné jednoduché elementárni čočky.

Obrazy je možno analyzovať radou rúzných zpúsobú. Klasické Seidelovy odchýlky nebo redukce kvality obrazu je možno vypočítať sledováním byt jen malého počtu paprskú. Široce akceptovanou metodou kvantifikace kvality obrazu je metóda MTF (Modulation Transfer Funktion) či modulační prenosové funkce. Tuto metódu je možno považovať za rozvedení dŕívéjších rozlišovacích metód, které jsou žatíženy rúznými omezeními. Na obr. 8 je znázornená modulační prenosová funkce formou závislosti modulační stupnice, tj. stupnice kontrastu (od 0 do 1) proti prostorové frekvenci (vyjadrujúci velikost jemných podrobností predmetu). Typický graf modulační prenosové funkce, znázornený na obr. 8 uvádí porovnání rozlišovací schopnosti optického systému, který se skládá z.e série čoček, napríklad lidského oka a korekční čočky, s teoreticky dosažitelnou rozlišovací schopností.

Objekty uvedené pod osou X od 0 až do odŕíznuté frekvence (frekvence, pri jejímž prekročení již predmet na obraze neni nikdy rozlišitelný), pŕedstavují proužky se vzrústající prostorovou frekvenci. Stupnice od 0 do 1 na ose Y predstavuje méŕítko rozlišitelnosti proužkú optickým systémem a teoreticky dosažitslnou hodnotu na mezi difrakce. Pri hodnote Y = 1 jsou proužky ostré rozlíšený na černe a bílé obrazce. S postupným snižováním hodnoty Y dochází k šednutí bílých obrazcu. Nakonec pro hodnote Y = 0 nelze již proužky vúbec rozlišit.

Modulaci je možno určit výpočtem zešednutí černých a bílých proužkú pri každé prostorové frekvenci na maximálni a minimálni hodnotu. Modulace MTF predstavuje kontrast (max - min)/(max - min). Hodnoty MTF jsou omezeny na určitou úroveň difrakčním limitem (mezi ohybu), což je hodnota modulačního kontrastu dosažitelná dokonalým optickým systémem.

Rozlišovací schopnosť optického pŕistoje jakéhokoliv typu je definována jako merítko ostrosti, se kterou je možno rozlišit malé obrazce umístené veími blízko u sebe. Rozlišovací schopnosť je prímo úmerná prúmeru otvoru objektívu a neprímo úmerná vlnové délce svetla. Interferenční obrazec je projevem ohybu paprskú, k nemuž dochází tak, že paprsky procházejí ruznými částmi otvoru nebo pŕicházejí z ruzných míst okolo nepruhledného predmetu a potom se v jednom míste spojuj!. Ohyb a interferenční efekty jsou charakteristické pro všechny druhy vln. Ohyb tedy omezuje rozlišovací schopnosť všech optických pŕístrojú.

Pokud jsou černe a bílé proužky hrubé a vzdálencst mezi nimi je velká, nemá čočka obtíže pri jejich pŕesném zobrazování. Kdvž se však proužky dostanou blízke k sebe, ohyb a vady čočky zpúsebují, že určité množství svetla se ze svetlých proužkú rozptýli do tmavých prestor mezi nimi, což má za následek, že svetlé proužky ztmavnou a tmavé prostory zesvétlí, až nakonec není možno odlíšiť svetlo od tmy = rozlišovací schopnosť, se Z Z.2CHC -L .

MTF se vypočíta sledovaním velkéno počtu paorskú procházejících systémem a vyhodnocovaním rozdelení hustoty techto paprskú v poloze obrazu. Paprsky v poloze obrazu jsou umístény v tzv.

obrazové škvrne. Čím je škvrna menší, tím je obraz lepší. Skvrnový diagram se pŕevede na MTF takto: obraz bodového objektu se nazývá funkcí rozšírení bodu, jelikož pri prúchodu svstémem došlo k jeho rozostrení. Tím se obraz rozšíril. Aplikací Fourierovy transformační funkce na bod nebo funkci rozšírení škvrny se získa graf MTF. Frekvence MTF nabývá hodnot od 0 (což v elektrické terminológii odpovidá stejnosmernému proudu) do maximálni hodnoty, tj. do odŕíznuté frekvence, za níž již objekt nelze na obraze rozlišit.

Optické systémy je možno zakrivení, asfericity povrchu, nebo nékolika povrchu. Známými optimalizovat menením tlouštky, volbou materiálu atd. jednoho numerickými metódami za použití počítačové techniky je možno rýchle vyhodnotiť výsledek zmeny téchto parametru, projevující se v odchylce (aberaci) , velikostí škvrny nebo MTF.

Tato metóda navrhování čoček vyžaduje analýzu hustoty paprskú v poloze obrazu. Tato analýza se provádí za použití Fourierovy transformační funkce, pomoci níž se generuj í modulační prenosové frekvence. Počítače umožňují provést potrebný velký počet výpočtu za rozumnou dobu. Príklad výsledku téchto výoočtu je uveden na obr. 9A až 9F. Na téchto obr. je porovnána modulační prenosová frekvence až k difrakčnímu limitu u systému myooické oko/čočka, pŕičemž každý obr. uvádí výsledky dosažené s ruzným zakrivením čočky. Z výsledku je zrejmé, že nejlepší čočky jsou ty, které mají hyperbolický povrch, kde kappa leží v rozmení od -1 do -2.

V prípade modelu lidské oko/korekční čočka mohou bvt zménv orovádénv en u korekční čočkv očky podie vynálezu prednostné zahrnuj í konvexkcarý je prizpúscbem ak.

ive.ní oka, za účelem oohodlného nošen

Pokud má čočka podie vynálezu podobu intraokulární čočky, bude prednostne obsahovať jeden konvexní asferický povrch. Protilehlý povrch bude prednostne rovinný, konkávni sférický, konvexní asferický, konkávni asferický nebo konvexní sférický, avšak i j iná provedení jsou možná.

Pokud se čočky podie vynálezu používá v brýlích, muže být jej í prední a zadní povrch konkávni nebo konvexní, nezávisle na sobé a jeden nebo oba z téchto povrchu mohou být asferické. Obvykle je prední povrch konvexní a zadní povrch konkávni .

Ďalší prístup použitelný pro korekci porúch vidéní, spojených se zaostŕováním, je chirurgická intervence, pri níž se oko mechanicky rozŕízne nebo pretvaruje laserem. Pro provádéní tohoto vynálezu pri tomto prístupu je obzvlášté vhodná metodológie excimer laser sculpting methodology. V tomto prípade se stanoví vhodný hyperbolický tvar rohovky zajištující optimálni videní a právé toto stanovení se provádi zpúsobem podie vynálezu. Vlastní tvarování se potom provádi o sobé známými zpusoby. Po provedení úpravy nejsou již zapotŕebí žádné prídavné korekční čočky (a to i ve vétšiné pŕípadú astigmatismu nebo presbyopie) a dosahuje se lepší ostrosti videní než u prírodní dokonalé sférické čočky.

Výhod tohoto vynálezu je sice- možno dosáhnout i u systému obsahujícího pouze jeden asferický povrch, do rozsahu vynálezu však spadá i použití nékolika asferických povrchu, bud v jedné jediné čočce nebo jejich kombinaci.

Čočka podie predloženého vynálezu múže být vytvorená z jakéhokoliv vysoce kvalitního optického materiálu, jako napríklad optického skla nebo plastu. Prednostne je čočka vyrobená z prúhledné'no tváreného plastu s optickými vlastnostmi. Vhodné materiály zahrnuj í také polyméry (včetné fluorovaných polyméru) , pryskyričné materiály, pevné nebo polopevné gelovité materiály, tuhé materiály propustné pro plyny apod.

Kontaktní čočky navržené zpúsobem podie vynálezu se prednostné vyrábéjí z hydrofilního polyméru, který se získává polymerací monomeru na bázi esterú kyseliny methakrylové. čočku podie vynálezu je možné upevnit do brýlí, ale v pŕednostním provedení se čočky podie vynálezu vyrábéjí jako čočky kontaktní nebo intraokulární.

Odborníkúm v tomto oboru je zrejmé, že vynález je možno rúzným zpúsobem obméňovat a modifikovať. Vynález se neomezuje na provedení, která jsou pro ilustraci uvedená v tomto popisu, ale zahrnuje vsechna provedení vycházející se shora uvedeného popisu a pripojených výkresu. Pro rozsah ochrany je rozhodující pouze znení následujících patentových nároku.

Claims (8)

PATENTOVÉ ’ i 'T t ----- —1 . o J r í ·. ·—» · i ·' ”03 .J * . ·_ - C-· 1 -..O . : <_ T- 1 § Gk ' C— i ’ ’ľí -c i ’-J ‘ XJ - n S ?·. NÁROK Y
1. -1 nebo nižší, vyznačující se t í m , že se

   a) zkonstruuje matematický model systému skladajícího se z lidského oka a pŕedbéžné čočky,

   b) za použití takto zkonstruovaného modelu se provede analýza dráh optických paprskú procházejících tímto systémem čočka - oko,

   c) méní se hodnota asferické konštanty kappa predbežné čočky za účelem získání systému čočka - oko s drahami svételných paprskú optimalizovanými tak, aby se získalo co nejostrejší ohnisko a minimálni odchýlka obrazu.

   1. Zpúsob navrhování čočky účinne zaostrující svetlo na oční sítnici, která obsahuje alespoň jeden rotačné symetrický povrch definovaný rovnici
2. 2. Zpúsob podie nároku 1, vyznačuj ící se tím, že takto navŕšenou čočkou. je kontaktní čočka.

   2 2 1/2 r + /r - (kappa + 1) Y^z/ kde

   X predstavuje bod asferického povrchu v poloze Y, r predstavuje hlavní polomér a kappa predstavuje asferickou konštantu, jejíž hodnota je rovná
3. 3, Zpúsob podie nároku 1, vyznačující se tím, že se pri optimalizaci: výkonnosti, systému korekční čočka - oko mení hodnota kappa v rozmezí od asi -1 do asi -2.
4. 4. Zpúsob podie nároku 1, vyznačujíci se tím, že se jako matematického modelu používá Fourierovy transformační funkce, kterou se generuj í modulační prenosové frekvence.
5. 5. Zpúsob podie nároku 4, vyznačujíci se tím, že se modulační prenosová frekvence srovnává s difrakčním limitem, za účelem optimalizace systému korekční čočka - oko.
6. 6. Zpúsob podie nároku 1, vyznačujíci se tím, že oko v systému korekční čočka - oko je emmetropické a optimalizačním postupem se dosahuje videní, které presahuje videní normálního oka.
7. 7. Zpúsob podie nároku 1, vyznačujíci se t í m , že systém korekční čočka - oko se optimalizuje minimalizací velikosti škvrny na sítnici, která odpovídá bodovým zdro júm svetla, procházejícího systémem a dopadajíciho na sítnici.
8. 8. Zpúsob podie nároku 1, vyznačujíci se tím, že se systém korekční čočka - oko optimalizuje umístením zaostreného obrazu co nejblíže k sítnici.

   ľ\l -9|

   OBR. 2 f V 4 íl

   OBR. 4

   OBR. 5 p Emmetropické oko -+- Prumér pupily (mm) o Myopické oko s hyperbolickou

   Myopicke oko se sférickou korekční čočkou korekční cockou (υυυυ) ioiu;is du aíbjpz oqaup;aAS oqaAopoq nzDjqo jscojipA

   OBR. 6 □ Emmetropické oko + Prumér pupily (mm) Myopické okos hyperbolickou

   Myopické oko se sférickou korekční čočkou korekční čočkou ( UJUU ) IOIU4JS >| UU0p5]l|ZA D>|SIUIJO lUOAD^SOd lsdO)Í9N

   Y\J

   Οχ

   CĽ ω

   Z ω< o CL C o < Q' cn O OT o CL ď Ό 8'ô- □ D —> C *ľľ* * D —+“ x o Q O-