WO2017055656A1 - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras - Google Patents

Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras Download PDF

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Carlos Dorronsoro Diaz
Susana Marcos Celestino
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    • A61H2201/10—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes with further special therapeutic means, e.g. electrotherapy, magneto therapy or radiation therapy, chromo therapy, infrared or ultraviolet therapy

Definitions

  • the present invention relates, in general, to the field of ocular optics, and in particular to the field of ophthalmic corrections to compensate for presbyopia.
  • the young human eye has the ability to change its focus to clearly see both distant and near objects. This ability of the eye, called accommodation, is achieved because the lens is able to change its focus, changing the shape of its surfaces.
  • Presbyopia is called loss of accommodation, which happens with age. Presbyopia begins to show symptoms around 45 years of age and makes the entire population from 55 years of age depend on optical corrections of some kind to see correctly from far and near.
  • the most common correction of presbyopia is ophthalmic lenses, either in the form of close-up glasses, glasses with bifocal segments or progressive lenses. Despite being the most immediate solution to the problem posed by presbyopia, glasses are far from being considered an optimal solution, for aesthetic reasons or for their discomfort.
  • temporal channel multiplexing a new concept for the generation of simultaneous vision, called temporal channel multiplexing. It consists in inducing a periodic variation in time in the vergence of the beam of light that passes through it with an adjustable lens.
  • the invention disclosed in the aforementioned patent application makes use of the concepts of temporal multiplexing to simulate pure simultaneous vision, in which the entire pupil of the eye acts at the same time as a near vision zone and a far vision zone.
  • the pupil is divided into zones, segments, each of which corresponds to a viewing distance (near, intermediate, far).
  • the present invention uses the terms "pupillary patterns" to refer to pupils divided into segments or zones of different powers.
  • SLM spatial light modulators
  • the generation of pupillary patterns, with different regions dedicated to distant, near or intermediate vision, can be performed spatial light modulators (SLM) based on cells that produce a variable offset, often accompanied by changes in polarization, in the light that affects them, depending on the voltage.
  • the offset at each point is related to the level of each pixel, so that the offset map can be considered as an image, with a spatial resolution determined by the number of pixels
  • SLMs can be incorporated into adaptive optics systems (Testing vision with radial and angularly segmented multifocal patterns using adaptive Optics. Maria Vinas, Carlos Dorronsoro, Verónica González, Daniel Cortes, Susana Marcos. Investigative Ophthalmology & Visual Science June 2015, Vol.
  • a miniaturized instrument simulating simultaneous vision by mask generation comprises: a mask generating element (EGM) that generates, with a temporal alternating frequency, at least two complementary masks such that, sequentially, each mask partially passes (it is that is to say, for an area of the pupil) an incident light coming from an object, at the same time that the at least one other mask (that is, the rest of the masks) partially blocks (that is, in the rest of the pupil's areas) the incident light; an adjustable lens of variable optical power that generates, with the frequency of temporal alternation, at least two different optical powers corresponding to at least two observation distances; wherein the mask generating element and the adjustable lens are located in a single optical channel through which the incident light circulates, such that each mask of the mask generating element (EGM) is temporarily synchronized with each power of the adjustable lens , obtaining a combined pupillary pattern of at least two observation distances by temporal fusion
  • the miniaturized simultaneous vision simulator instrument for mask generation comprises: a mask generating element (EGM) that generates, with a time alternating frequency, two complementary masks such that when, sequentially, one lets pass partially an incident light coming from an object, the other partially blocks the incident light, and vice versa; an adjustable lens of variable optical power that generates, with the frequency of temporal alternation, two different optical powers corresponding to two observation distances; wherein the mask generating element and the adjustable lens are located in a single optical channel through which the incident light circulates, such that each mask of the mask generating element (EGM) is temporarily synchronized with an adjustable lens power , obtaining by pupil a temporary fusion in which two observation distances are combined.
  • GEM mask generating element
  • the miniaturized simultaneous vision simulator instrument for mask generation comprises: a mask generating element (EGM) that generates, with a temporal alternating frequency, at least three complementary masks such that when, sequentially, a lets the incident light from an object partially pass through, the at least two other masks partially block the incident light; an adjustable lens of variable optical power that generates, with the frequency of temporal alternation, at least three different optical powers corresponding to at least three observation distances; wherein the mask generating element and the adjustable lens are located in a single optical channel through which the incident light circulates, such that each mask of the mask generating element (EGM) is temporarily synchronized with an adjustable lens power , obtaining a pupillary pattern by temporal fusion in which at least three observation distances are combined.
  • GEM mask generating element
  • complementary masks are understood as those masks that are arranged together to cover the entire pupil.
  • a mask lets the light pass partially (lets the light pass through an area of the pupil) and the rest of the masks partially block the light (through the rest of the pupil's areas) for a certain moment of weather.
  • the mask that let the light pass blocks it, one of the ones that blocked the light lets it pass and the rest of the masks continue to block the light. And so on. This is defined "sequentially".
  • the alternating frequency of the different masks and powers must be higher than the frequency of fusion of the visual system.
  • the alternating frequency is preferably greater than 30 Hz, and more preferably greater than 60Hz.
  • the optical channel contains the incident light from an observed object whose sense of propagation starts from the observed object until it reaches the eye of the observer or patient. Taking into account this sense of light transmission, it is defined for all embodiments of the invention, as the anterior focus of a lens, the focus thereof that is reached by the incident light before passing through the lens and as the focus posterior of a lens, the focus of it that is reached by the incident light after passing through the lens.
  • the image on the retina or retinal image is formed when light from an object passes through the pupillary pattern and the optics of the eye make it converge on the retina.
  • an image is generated on the retina (retinal image) which is a combination (multiplexing) of several images corresponding to different distances observational.
  • This retinal image is an image of static appearance in the retina, of multifocal character and, therefore, with some degradation.
  • This retinal image simulates the one produced by a real correction since it is equivalent to it, for all intents and purposes.
  • the masks let light through some areas and not others. These areas are also called segments.
  • the masks are generated by the Mask Generator Element (EGM).
  • the Mask Generating Element (EGM) is achieved by means of a programmable active optical element that can work by: i) transmission: a transparent material that allows light to be transmitted through it in some areas and in others not ; or, i) by reflection: a specular material that in some areas reflects but not in others.
  • the EGM in transmission can be achieved by means of a spatial light modulator based on liquid crystal technology, operating in transmission, while the EGM in reflection mode can be achieved by means of a spatial modulator of reflection light or with a device Micro mirror mirrors.
  • the combination of all masks (EGM) and all powers (LA) by temporal multiplexing produces a pupillary pattern that is projected on the pupil of the patient's eye and that produces the optical effect of a multifocal correction of simultaneous vision: images of retina (retinal images) that have overlapping focused and unfocused components. That is, the light, depending on the area of the pupil through which it passes, produces a more or less focused component image in the retina.
  • the superimposition on the retina of the component images, all of the same size, causes each point of the image to be both focused and unfocused, as in real ophthalmic corrections of simultaneous vision.
  • the simultaneous vision simulator miniaturized instrument for mask generation additionally comprises two projecting lenses, both with the same focal length and two focal distances separated from each other.
  • the instrument configured in such a way that the mask generating element is in the anterior focus of one of the lenses, and the adjustable lens (LA) is placed approximately in the posterior focus of the other lens, the pupillary pattern forming on the focus back of the other lens.
  • the simultaneous vision simulator miniaturized instrument for mask generation additionally comprises two projecting lenses with the same focal length and two focal distances separated from each other.
  • the instrument configured in such a way that the adjustable lens is in the anterior focus of one of the lenses and the mask generating element is placed approximately in the posterior focus of the other lens, the pupillary pattern forming on the posterior focus of the other lens.
  • the simultaneous vision simulator miniaturized instrument for mask generation additionally comprises two projecting lenses with the same focal length and two focal distances separated from each other.
  • the instrument configured in such a way that the adjustable lens (LA) and the mask generating element (EGM) are in the anterior focus of one of the lenses, and the pupillary pattern is formed on the posterior focal plane of the other lens.
  • the simultaneous vision simulator miniaturized instrument for mask generation additionally comprises four projecting lenses, two extreme and two intermediate, with the same focal length, consecutively distributed over the optical channel and with a separation between each two lenses consecutive equivalent to two focal distances.
  • the instrument configured in such a way that the mask generating element (EGM) is in the anterior focus of one of the extreme lenses, the adjustable lens (LA) is located in the posterior focus of one of the intermediate lenses that coincides with the anterior focus of the other intermediate lens, and the pupillary pattern is formed on the posterior focus of the other extreme lens.
  • the mask generating element can be located non-perpendicular to the optical channel, so that the mask generating element (EGM), operating in reflection mode, receives the incident light directly and reflects it in another direction, in which it crosses the four projecting lenses and the adjustable lens (LA).
  • the simultaneous vision simulator miniaturized instrument for mask generation additionally comprises four projecting lenses, two extreme and two intermediate, with the same focal length, distributed consecutively over the optical channel (CO) and with a separation between every two consecutive lenses equivalent to two focal lengths.
  • the instrument configured in such a way that the adjustable lens (LA) is in the anterior focus of one of the extreme lenses, the mask generating element (EGM) is located in the posterior focus of one of the intermediate lenses that coincides with the anterior focus of the other intermediate lens, and the pupillary pattern is formed on the posterior focus of the other extreme lens.
  • the mask generating element (EGM) can be located non-perpendicular to the optical channel, so that the mask generating element (EGM), operating in reflection mode, receives the incident light through the adjustable lens (LA ), of an extreme lens and an intermediate lens, and reflects it in another direction, in which it crosses an intermediate lens and an extreme lens.
  • the adjustable lens (LA ) of an extreme lens and an intermediate lens
  • the simultaneous vision simulator miniaturized instrument for mask generation additionally comprises: four projecting lenses, two extreme and two intermediate, with the same focal length, distributed consecutively over the optical channel and with a separation between each two consecutive projecting lenses equivalent to two focal distances; and two extreme mirrors.
  • the instrument is configured in such a way that the incident light passes consecutively by: the adjustable lens (LA), an extreme mirror, an extreme lens, an intermediate lens, the mask generating element (EGM) in reflection mode, the other intermediate lens, the other extreme lens and the other mirror, until reaching the pupillary plane, where you can also find the posterior focus of the other extreme lens.
  • LA adjustable lens
  • EVM mask generating element
  • the simultaneous vision simulator miniaturized instrument for mask generation additionally comprises: four projecting lenses, two extreme and two intermediate, with the same focal length, distributed consecutively over the optical channel and with a separation between each two consecutive projecting lenses equivalent to two focal distances; two extreme mirrors and two intermediate mirrors.
  • the instrument is configured in such a way that the incident light passes from consecutively by: the mask generating element (EGM), an extreme mirror, an extreme lens, an intermediate lens, an intermediate mirror, the adjustable lens, the other intermediate mirror, the other intermediate lens, the other extreme lens and the other extreme mirror until reaching the pupillary plane, where you can also find the posterior focus of the other extreme lens.
  • EMM mask generating element
  • the miniaturized simultaneous vision simulator instrument additionally comprises: four projecting lenses, two extreme and two intermediate, with the same focal length, distributed consecutively over the optical channel and with a separation between each two consecutive projecting lenses equivalent at two focal distances; two extreme mirrors and two intermediate mirrors.
  • the instrument is configured in such a way that the incident light passes consecutively by: the adjustable lens (LA), an extreme mirror, an extreme lens, an intermediate lens, an intermediate mirror, the mask generating element (EGM), the another intermediate mirror, the other intermediate lens, the other extreme lens and the other extreme mirror until reaching the pupillary plane, where the posterior focus of the other extreme lens can also be found.
  • LA adjustable lens
  • EVM mask generating element
  • the simultaneous vision simulator miniaturized instrument additionally comprises: four projecting lenses, two extreme and two intermediate, with the same focal length; two extreme mirrors and two intermediate mirrors; and, a double mirror (two opposite faces).
  • the instrument is configured in such a way that the incident light passes consecutively through a double mirror face, the adjustable lens, an extreme lens, an extreme mirror, an intermediate mirror, an intermediate lens, the mask generating element (EGM), the another lens, the other intermediate mirror, the other extreme mirror, the other extreme lens and the other side of the double mirror until reaching the pupillary plane, where the posterior focus of the other extreme lens can also be found.
  • the human eye is therefore co-aligned with the incident light.
  • the simultaneous vision simulator miniaturized instrument additionally comprises: four projecting lenses, two extreme and two intermediate, with the same focal length; two mirrors extremes; and a double mirror (two opposite faces).
  • the instrument is configured in such a way that the incident light passes consecutively through a face of the double mirror, the adjustable lens, an extreme mirror, an extreme lens, an intermediate lens, the mask generating element (EGM), the other intermediate lens, the other extreme mirror, the other extreme lens and the other side of the double mirror until reaching the pupillary plane, where the posterior focus of the other extreme lens can also be found.
  • the human eye is therefore co-aligned with the incident light.
  • the simultaneous vision simulator miniaturized instrument additionally comprises: four projecting lenses, two extreme and two intermediate, with the same focal length; two extreme mirrors; and a double mirror (two opposite faces).
  • the instrument is configured in such a way that the incident light passes consecutively through the adjustable lens (LA), a double mirror face, an extreme lens, an extreme mirror, an intermediate lens, the mask generating element (EGM), the other intermediate lens, the other extreme mirror, the other extreme lens and the other side of the double mirror, until reaching the pupillary plane, where the posterior focus of the other extreme lens can also be found.
  • the human eye is therefore co-aligned with the incident light.
  • the use of the instrument according to one or more previous embodiments is provided in combination with glasses, contact lenses, infraocular lenses, refractive surgery or other ophthalmic or surgical corrections.
  • the use of the instrument according to one or more previous embodiments is provided to assess the tolerance of patients to simultaneous vision corrections or for the patient training prior to the implementation of simultaneous vision corrections.
  • Figures 1A and 1 B show two embodiments of the invention for generating the pupillary pattern by multiplexed combination of a mask generating element and an adjustable lens.
  • Figures 2A and 2B show two embodiments of the present invention with a mask generating element, an adjustable lens and four lenses configured in a rectilinear optical channel for different arrangements of the adjustable lens and the mask generating element.
  • Figures 3A, 3B and 3C show three embodiments of the present invention with a mask generating element, an adjustable lens and two lenses configured in a rectilinear optical channel for different combinations of the adjustable lens and the mask generating element.
  • Figures 4A and 4B show two embodiments of the present invention with a mask generating element, an adjustable lens and four lenses configured in an optical channel that incorporates a reflection on the mask generating element, for different combinations of the lenses, the Adjustable lens and mask generating element.
  • Figure 5A shows an exemplary embodiment of the present invention with a Mask Generator Element, an adjustable lens, four lenses and two mirrors configured in an optical channel in reflection on the Mask Generator Element.
  • Figures 5B and 5C show two embodiments of the present invention with a Mask Generator Element, an adjustable lens, four lenses and four mirrors configured in an optical channel in reflection on the mirrors for different combinations of the lenses, the adjustable lens, the mirrors and the Mask Generator Element.
  • Figure 6A shows an example of embodiment of the present invention with a Mask Generator Element, an adjustable lens, four lenses, a double-sided mirror and four mirrors configured in an optical channel reflecting on the mirrors and the double-sided mirror.
  • Figures 6B and 6C show two embodiments of the present invention with a Mask Generator Element, an adjustable lens, four lenses and two mirrors configured in an optical channel reflecting on the mirrors and the Mask Generator Element for different combinations of the Lenses, adjustable lens, double-sided mirror, mirrors and Mask Generator Element.
  • the present disclosure provides novel solutions for simulation of simultaneous vision applied to presbyopia.
  • the present invention is capable of being implemented in miniaturized devices since it only uses one channel for pupillary image formation.
  • the image on the retina or retinal image is formed when the light coming from an object travels through the optics of the eye that makes it converge on the retina, forming the image of the object on the retina.
  • This retinal image may be focused or out of focus.
  • the light coming from the object forms the retinal image after passing through the pupillary pattern generated by the LA and the EGM, which is projected into the pupil of the eye.
  • the present invention it is achieved that in the retina of an eye of an observer or patient, the eye is placed in a position such that its pupil coincides with the plane containing the pupil pattern "P" of the instrument, a retinal image is generated that it is a combination (multiplexing) of several images corresponding to different observation distances (for example, far vision and near vision).
  • Figure 1A shows an embodiment of the invention to generate the pupillary pattern 7.
  • Figure 1A shows an adjustable lens LA (of variable focus) that changes its optical power every certain time interval (determined by an alternating frequency) alternating between the power corresponding to far vision F (1) and near vision N (2).
  • the adjustable LA lens is temporarily synchronized with an EGM Mask Generator Element which has, for the embodiment of the invention shown in Figure 1A, two semicircular segments 3a and 3b that complement each other to cover the entire circular beam of light, but in such a way that when one segment blocks the incident light from an observed object (not shown in the figures), the other segment lets in the incident light, and vice versa. These two combinations of the segments give rise to two different masks (3,5).
  • the adjustable lens LA of variable focus, has a power corresponding to distant vision F, and the EGM provides a semicircular pupillary mask that blocks the left semicircle of the incident light.
  • the EGM and LA are made to coincide in a single plane called the pupil plane P because it is the plane in which the pupil of the eye is placed.
  • This projection that combines EGM masks and LA optical power results in the pupil plane P to a transient pupillary pattern 4 that contains an opaque semicircular half (due to the blockage of the segment) and another semicircular half to through which a retinal image corresponding to distant vision will be formed.
  • the adjustable lens LA has a power corresponding to near vision N
  • the EGM mask generating element provides a semicircular pupillary mask that blocks the right semicircle of the incident light which, through it anterior optical channel, crosses the adjustable lens LA and the EGM mask generating element, thus projecting a pupillary pattern 6 (pupillary plane P) containing an opaque semicircular half (by segment blockage) and another semicircular half through which a retinal image corresponding to near vision will be formed.
  • a pupillary pattern 6 (pupillary plane P) containing an opaque semicircular half (by segment blockage) and another semicircular half through which a retinal image corresponding to near vision will be formed.
  • the same configuration of the adjustable lens LA and the mask generating element EGM that was had for t 0 is repeated.
  • the same setting of the adjustable lens LA and the EGM that was had for you is repeated.
  • a complete pupil pattern 7 pattern of segments covering the entire pupil
  • This example is the combination of two semicircular transient pupillary patterns 4 and 6 corresponding to two different observation distances (near vision and far vision). That is, the complete pupillary pattern is the combination of two transient pupillary patterns.
  • the present invention uses the "alternating frequency" to define the alternating repetition of the configurations.
  • pupillary segments In the configuration shown in Figure 1A there are only two pupillary segments (masks) corresponding to two observation distances, that is, a two-segment bifocal lens is simulated in a semicircle, but the number of configurations can be any other for the expert in The matter.
  • complete bifocal pupillary patterns can be generated with different angles in the line that separates the semicircles.
  • Bifocal patterns can also be generated in ways other than those shown in the example, for example annular or radial patterns or combination of both. Can also be generate trifocal patterns, which include intermediate vision zones (see figure 1B).
  • pupillary patterns can be generated with any number of foci, with any shape and distribution of the pupillary segments.
  • Figure 1 B shows an embodiment of the invention for generating the pupillary pattern 17.
  • Figure 1 B shows an adjustable lens LA (of variable focus) that changes its optical power every certain time interval (determined by an alternating frequency ; alternating between the power corresponding to far vision F (8), intermediate vision I (9) and near vision N (10).
  • the adjustable LA lens is temporarily synchronized with an EGM Mask Generator Element which has, for the embodiment of the invention shown in Figure 1 B, three segments 11a (outer and annular), 12a (intermediate and annular) and 13a ( central and circular) that complement each other to cover the entire circular beam of light, but in such a way that when one segment lets the incident light pass, the other two segments block the incident light from an observed object (not shown in the figures) ) thus forming a different mask for each combination of the segments (1 1, 12, 13). Therefore, at the time of time t 0 , the adjustable lens LA, of variable focus, has a power corresponding to distant vision F, and the EGM provides an annular pupil mask that lets light through the outer segment 11a, so cancel.
  • an EGM Mask Generator Element which has, for the embodiment of the invention shown in Figure 1 B, three segments 11a (outer and annular), 12a (intermediate and annular) and 13a ( central and circular) that complement each other to cover the entire circular beam of light, but in such
  • the outer segment 11a lets in the light and the intermediate segments 12a and central 13a block the incident light.
  • the EGM and LA are made to coincide in a single plane, which we call pupil plane P because it is the plane in which the pupil of the eye is placed.
  • This projection that combines EGM masks and LA optical power results in the pupil plane P to a transient pupillary pattern 14 that contains a circular zone that blocks light by 40%, and an annular zone that lets light through 60%, through which a retinal image corresponding to distant vision will be formed.
  • a pupillary pattern 15 (pupillary plane P) containing two opaque zones corresponding to the outer and central segments, and an intermediate annular zone through which a retinal image corresponding to intermediate vision will be formed.
  • the adjustable lens LA has a power corresponding to near vision N (10), and the EGM mask generating element provides a pupillary mask that only allows 10% of the incident light to pass.
  • the simultaneous vision simulator instrument is miniaturized as a result of the configuration in a single optical channel that can be rectilinear or non-rectilinear. In the latter case, the incorporation of mirrors in the instrument makes it possible to fold the optical path, which contributes to the miniaturization of the instrument.
  • Figure 2A shows an exemplary embodiment of the present invention where the miniaturized instrument simulating simultaneous vision by mask generation has an EGM Mask Generator Element, an adjustable LA lens, variable focal lens, and four projecting lenses L1, L2, L3 and L4 configured in a single rectilinear CO optical channel.
  • the incident light from the observed object which travels through the optical channel in the direction shown in Figure 2A, consecutively crosses the EGM, the extreme lens L1, the intermediate lens L2, the adjustable lens LA, the intermediate lens L3 and finally the extreme lens L4 until reaching the pupillary plane P where the complete pupil pattern is projected as described in the embodiment example of Fig. 1A - 1 B.
  • the lenses L1, L2, L3 and L4 have the same focal length.
  • the separation between each two consecutive projecting lenses equivalent to two focal lengths, such that the EGM mask generating element is in the anterior focal plane FL1 of the end lens L1.
  • the adjustable LA lens is located at the rear focus FL2 of the L2 lens that matches the previous focus FL3 of the L3 lens.
  • the Pupillary pattern P is projected onto the posterior focal plane FL4 of the other extreme lens L4.
  • FIG. 2B shows an example of embodiment of the present invention where the miniaturized instrument simulating simultaneous vision by mask generation has an EGM Mask Generator Element, an adjustable LA lens, variable focal lens, and four projecting lenses L1, L2, L3 and L4 configured in a single rectilinear CO optical channel.
  • the incident light from the observed object which travels through the optical channel according to the direction shown in Figure 2B, consecutively crosses the adjustable lens LA, the end lens L1, the intermediate lens L2, the mask generating element EGM, the intermediate lens L3 and finally the extreme lens L4 until reaching the pupillary plane P where the complete pupil pattern is projected as described in the embodiment example of Figure 1 A-1 B.
  • Four projecting lenses L1, L2, L3 and L4 have the same focal length.
  • the mask generating element EGM is located in the posterior focus FL2 of the lens intermediate FL2 that coincides with the previous focus FL3 of the intermediate lens L3.
  • the pupillary pattern P projects on the posterior focal plane FL4 of the other end lens L4.
  • FIG. 3A an EGM is placed in transmission mode in the anterior focus of a projection lens, and the adjustable lens LA is placed in a plane as close as possible to the pupillary plane P, in the posterior focus of the other lens ( in P the pupil of the eye is located, and therefore the LA may be close to, but not exactly above, the pupillary plane P).
  • Fig. 3B the same solution as in Fig. 3A, but exchanging the EGM for the adjustable lens.
  • Fig. 3C the two EGM and LA elements are positioned, approximately, in the anterior focus of the first projection lens.
  • Figure 3A shows an example of embodiment of the present invention where the miniaturized instrument simulating simultaneous vision by mask generation has an EGM mask generating element, an adjustable LA lens, variable focal lens, and two projecting lenses L1 and L2, configured in a single rectilinear CO optical channel.
  • the incident light from the observed object (not shown in the figure), which travels through the optical channel CO in the direction shown in Figure 3A, consecutively crosses the mask generating element EGM, the lens L1, the lens L2 and the adjustable lens LA, until reaching the pupillary plane P where the complete pupil pattern is projected as described in the embodiment example of Figure 1A-1 B.
  • the lenses L1 and L2 They have the same focal length.
  • the separation between the lenses L1 and L2 equivalent to two focal distances, such that the EGM mask generating element is in the anterior focus FL1 of the lens L1, the entire pupil pattern is formed on the pupil plane P which coincides with the posterior focal plane of lens L2, and the adjustable lens LA is approximately in the posterior focus FL2 of the lens L2.
  • Figure 3B shows an example of embodiment of the present invention where the miniaturized instrument simulating simultaneous vision by mask generation has an EGM mask generating element, an adjustable lens LA of variable focus, and two projecting lenses L1 and L2, configured in a single rectilinear CO optical channel.
  • the incident light coming from the observed object (not shown in the figure) and traveling in the direction shown in Figure 3B through the optical channel CO consecutively crosses the adjustable lens LA, the projecting lens L1, the projecting lens L2 and the mask generating element EGM, until reaching the pupillary plane P where the complete pupil pattern is projected as described in the embodiment example of figure 1.
  • the L1 and L2 projecting lenses have the same focal length.
  • the separation between the lenses L1 and L2 equivalent to two focal distances, such that the adjustable lens LA is in the anterior focus FL1 of the lens L1, the entire pupil pattern is formed on the pupil plane P is projected onto the focal plane L2 rear lens, and the EGM mask generating element is approximately in the rear focus FL2 of the L2 lens.
  • Figure 3C shows an example of embodiment of the present invention where the miniaturized instrument simulating simultaneous vision by mask generation has an EGM mask generating element, an adjustable lens LA of variable focus, and two projecting lenses L1 and L2, configured in a single rectilinear CO optical channel.
  • the incident light coming from the object observed (not shown in the figure) and traveling in the direction shown in Figure 3C through the optical channel CO consecutively crosses the mask generating element EGM, the adjustable lens LA, the projecting lens L1 and the projecting lens L2, until reaching the pupillary plane P where the complete pupil pattern is projected as described in the embodiment example of Figure 1A-1 B.
  • the projecting lenses L1 and L2 have the same focal length.
  • the separation between lenses L1 and L2 equivalent to two focal distances.
  • the EGM mask generating element and the adjustable lens LA are approximately in the anterior focus of the L1 lens.
  • the complete pupillary pattern P is projected onto the posterior focal plane of the lens L2. LA and EGM can exchange their positions, providing a similar configuration.
  • the optical channel is rectilinear and all the elements (EGM, LA, projecting lenses) placed on the optical channel are placed in a straight line by P, the plane in which the pupil of the user's eye is located.
  • the EGM mask generating element in the embodiments shown in Figures 2A, 2B, 3A, 3B and 3C operates in transmission mode.
  • Other embodiments of the invention are described below where the optical channel undergoes different reflections to optimize space and, therefore, the design of the miniaturized instrument of the present invention. Some of these reflections are produced by an EGM operating in reflection mode.
  • FIG 4A shows an embodiment of the present invention where the miniaturized instrument simulating simultaneous vision by mask generation has an EGM Mask Generator Element, an adjustable lens LA, two extreme lenses L1 and L4 and two intermediate lenses L2 and L3 configured in a single optical channel CO.
  • the EGM Mask Generator Element works in reflection mode in the present embodiment, which determines the arrangement of other instrument elements.
  • the incident light which travels through the optical channel CO in the direction shown in Figure 4A, has a non-perpendicular impact on the EGM mask generating element, which reflects the incident light so that consecutively cross the extreme lens L1, the intermediate lens L2, the adjustable lens LA, the intermediate lens L3 and finally the extreme lens L4 until reaching the pupillary plane P where the complete pupillary pattern is projected as described in the example of embodiment of Figure 1A-1 B.
  • All projecting lenses L1, L2, L3 and L4 have the same focal length.
  • the adjustable lens LA is located in the posterior focus FL2 of the L2 intermediate lens that matches the previous focus FL3 of the L3 intermediate lens.
  • the complete pupillary pattern is formed on the posterior focal plane FL4 of the extreme lens L4 which coincides with the pupillary plane P.
  • Figure 4B shows an example of embodiment of the present invention where the miniaturized instrument simulating simultaneous vision by mask generation has an EGM Mask Generator Element operating in reflection mode, an adjustable lens LA with variable focus, two extreme lenses L1 and L4 and two intermediate lenses L2 and L3 configured in a single CO optical channel.
  • EGM Mask Generator Element operating in reflection mode
  • adjustable lens LA with variable focus
  • two extreme lenses L1 and L4 and two intermediate lenses L2 and L3 configured in a single CO optical channel.
  • the incident light which travels through the optical channel in the direction shown in Figure 4B, consecutively crosses the adjustable lens LA, the end lens L1, the intermediate lens L2, after which it strikes non-perpendicularly on the EGM mask generating element, which reflects the incident light so that the intermediate lens L3 and the end lens L4 are consecutively crossed to finally reach the pupillary plane P where the entire pupil pattern is projected as described in the exemplary embodiment of Figure 1A-1 B.
  • the projecting lenses L1, L2, L3 and L4 have the same focal length. The separation between every two consecutive projecting lenses, along the optical path, is equivalent to two focal distances.
  • the adjustable lens LA is located in the anterior focus FL1 of the extreme lens L1 and the mask generating element EGM is located in the posterior focus of the intermediate lens FL2 which coincides with the anterior focus FL3 of the intermediate lens L3.
  • the complete pupillary pattern P is formed on the focal plane located on the posterior focus FL4 of the extreme lens L4.
  • the element generating masks in reflection mode is what imposes an optical channel with at least one reflection.
  • the optical channel with reflections can be used to make the system more compact. That is why, the embodiments shown in Figures 5A, 5B and 5C are more compact with respect to the embodiments shown in Fig. 2, the line of sight is not altered as in Fig. 4 and improve the performance with respect to Fig. 3. The alteration of the reading distance is less in this embodiment, thanks to the various reflections in the optical path.
  • the optical channel is aligned between the input and the output of the instrument, whereby there is no involvement of the eye's line of sight.
  • the miniaturized simultaneous vision simulator instrument for mask generation has an EGM Mask Generator Element, an adjustable LA lens, two extreme lenses L1 and L4, two intermediate lenses L2 and L3 and two mirrors E1 and E2 configured in a single optical channel CO.
  • the incident light coming from the observed object (not shown in the figure), which travels through the optical channel in the direction shown in Figure 5A, crosses the adjustable lens LA, does not impact -perpendicular on the mirror E1 where it is reflected to consecutively pass through the extreme lens L1 and the intermediate lens L2, after which it impacts non-perpendicularly on the mask generating element EGM (in reflection mode), which reflects the incident light so that the intermediate lens L3 and the extreme lens L4 will pass consecutively to finally be reflected by the mirror E2 until reaching the pupillary plane P where the complete pupil pattern is projected as described in the embodiment example of Figure 1A - 1 B. All projecting lenses L1, L2, L3 and L4 have the same focal length.
  • the separation between every two consecutive projecting lenses, along the optical path, is equivalent to two focal distances.
  • the E1 mirror can be found at any point in the optical channel between the LA adjustable lens and the L1 extreme lens.
  • the adjustable lens LA is located at the anterior focus FL1 of the extreme lens L1 and at a distance thereof equivalent to a focal length.
  • the EGM mask generating element is located at the rear focus FL2 of the intermediate lens L2 which coincides with the previous focus FL3 of the other intermediate lens L3.
  • the E2 mirror can be found anywhere between the extreme lens L4 and the pupillary plane P.
  • FIG. 5B shows a more compact embodiment of the present invention with respect to the embodiments shown in Figures 2A, 2B, 4A and 4B.
  • the miniaturized simultaneous vision simulator instrument for mask generation has an EGM Mask Generator Element (in transmission mode), an adjustable lens LA with variable focus, two extreme lenses L1 and L4, two intermediate lenses L2 and L3, two extreme mirrors E1 and E2 and two intermediate mirrors E3 and E4 configured in a single optical channel CO.
  • the incident light from the observed object (not shown in the figure), which travels through the optical channel in the direction shown in Figure 5B, crosses the EGM mask generating element, affects non-perpendicular shape on the mirror E1 where it is reflected to consecutively pass through the extreme lens L1 and the intermediate lens L2, after which it impacts non-perpendicularly on the intermediate mirror E3 to pass through the adjustable lens LA and reach the other intermediate mirror E4, which it reflects the incident light so that the intermediate lens L3 and the extreme lens L4 will pass consecutively to finally be reflected by the mirror E2 until reaching the pupillary plane P where the complete pupillary pattern is projected as described in the example of embodiment of Figure 1A - 1 B.
  • All projecting lenses L1, L2, L3 and L4 have the same focal length.
  • the separation between every two consecutive projecting lenses, along the optical path, is equivalent to two focal distances.
  • the E1 mirror can be found at any point of the optical camnio between the extreme lens L1 and the mask generating element.
  • the EGM mask generating element is at a distance equivalent to a focal length of the extreme lens L1, along the optical path.
  • the E3 mirror can be found at any point of the optical path between the intermediate lens L2 and the adjustable lens LA.
  • the mirror E4 can be found at any point in the optical path between the adjustable lens LA and the other intermediate lens L3.
  • the adjustable lens LA is located between both intermediate mirrors E3 and E4 at a focal distance, along the optical path, of the intermediate lenses L2 and L3.
  • the mirror E2 can be found at any point in the optical path between the extreme lens L4 and the pupillary plane P where the entire pupil pattern is projected.
  • FIG. 5C shows a more compact embodiment of the present invention with respect to the embodiments shown in Figures 2A, 2B, 3A, 3B, 3C, 4A and 4B.
  • the miniaturized simultaneous vision simulator instrument for mask generation has an EGM Mask Generator Element (operating in transmission mode), an adjustable LA lens with variable focus, two extreme lenses L1 and L4, two intermediate lenses L2 and L3, two extreme mirrors E1 and E2, and two intermediate mirrors E3 and E4 configured in a single optical channel CO.
  • the incident light from the observed object (not shown in the figure), which travels through the optical channel in the direction shown in Figure 5C, crosses the adjustable lens LA, incide non-perpendicularly on the mirror E1 where it is reflected to consecutively cross the end lens L1 and the intermediate lens L2, after which it impacts non-perpendicularly on the intermediate mirror E3 to pass through the EGM mask generating element and reach the other intermediate mirror E4, which reflects the incident light so that the intermediate lens L3 and the extreme lens L4 are consecutively crossed to finally be reflected by the mirror E2 until reaching the pupillary plane P where the complete pupillary pattern is projected as described in the embodiment example of Figure 1A-1 B.
  • All projecting lenses L1, L2, L3 and L4 have the same focal length.
  • the separation between every two consecutive projecting lenses, along the optical path, is equivalent to two focal distances.
  • the mirror E1 can be placed anywhere in the optical channel CO between the adjustable lens and the extreme lens L1.
  • the adjustable LA lens is at a distance from the extreme lens L1 equivalent to a focal length.
  • the mirror E3 can be located at any point of the optical channel between the intermediate lens L2 and the mask generating element EGM.
  • the E4 mirror can be located at any point of the optical channel between the EGM Mask Generator Element and the other intermediate lens L3.
  • the EGM mask generating element is located between both intermediate mirrors E3 and E4 at a focal distance, along the optical path, of the intermediate lenses L2 and L3.
  • the end mirror E2 can be located at any point of the optical path between the end lens L4 and the pupillary plane P where the entire pupil pattern is projected.
  • Figure 6A shows the most compact embodiment of the present invention of those described so far with four projecting lenses.
  • the miniaturized simultaneous vision simulator instrument for mask generation has an EGM Mask Generator Element, an adjustable LA variable-focus lens, a double mirror (double-sided) MM, two extreme lenses L1 and L4, two intermediate lenses L2 and L3, two extreme mirrors E1 and E2, and two intermediate mirrors E3 and E4 configured in a single optical channel CO.
  • the inclusion of the double-sided mirror MM at 45 degrees with respect to the incident light and also with respect to the line of sight of the eye allows the Optical channel CO undergoes a deviation that allows it to pass through the elements included in the example of embodiment shown in Figure 6A, traveling a long optical path to return, co-aligned, to the starting point.
  • the incident light that travels through the optical channel CO in the direction shown in Figure 6A is reflected on a face of the double-sided mirror MM, crosses the adjustable lens LA, the extreme lens L1 and non-perpendicular impact on the end mirror E1 where it is reflected to be again reflected by the intermediate mirror E3, after which the intermediate lens L2, the mask generating element EGM, the intermediate lens L3 is reached until reaching the intermediate mirror E4 where it is reflected until reaching the extreme mirror E2, where it is again reflected to cross the extreme lens L4, reaching the other side of the double-sided mirror MM where the light is again reflected until reaching the pupillary plane P where the complete pupillary pattern as described in the embodiment example of Figure 1A-1 B.
  • All lenses have the same focal length projection except for the aj lens ustable LA. All projecting lenses L1, L2, L3 and L4 have the same focal length. The separation between every two consecutive projecting lenses, along the optical path, is equivalent to two focal distances.
  • the adjustable LA lens is at a focal distance from the extreme lens L1.
  • the end mirror E1 and the intermediate mirror E3 can be found at any point in the optical channel between the extreme lens L1 and the intermediate lens L2 while maintaining the condition that the distance between the extreme lens L1 and the intermediate lens L2 along the path Optical is two focal distances.
  • the EGM mask generating element is equidistant (at a focal distance) from the intermediate lenses L2 and L3.
  • the intermediate mirror E4 and the end mirror E2 can be found at any point in the optical channel between the intermediate lens L3 and the extreme lens L4 while maintaining the condition that the distance between the intermediate lens L3 and the extreme lens L4, along the path Optical, it is two focal distances.
  • the entire pupil pattern is projected on the pupillary plane P located at a focal distance from the extreme lens L4 along the optical path.
  • FIG. 6B shows a more compact embodiment of the present invention with respect to the embodiments shown in Figures 2A, 2B, 4A, 4B, 5A, 5B and 5C.
  • the miniaturized simultaneous vision simulator instrument for mask generation has an EGM Mask Generator Element (in reflection mode), an adjustable LA lens with variable focus, a double mirror (double side) MM, two extreme lenses L1 and L4, two lenses intermediate L2 and L3, and two mirrors E1 and E2. All the above elements are configured in a single CO optical channel.
  • the inclusion of the double-sided mirror MM at 45 degrees with respect to the incident light and also with respect to the line of sight of the eye allows the optical channel CO to suffer a deviation that allows it to pass through the elements included in the example of embodiment shown in the Figure 6A, traveling a long optical path to return, co-aligned, to the starting point.
  • the incident light from the observed object (not shown in the figure), which travels through the optical channel in the direction shown in Figure 6B, passes through the adjustable lens LA, it reflects on one side of the double-sided mirror MM, it crosses the extreme lens L1 and incide non-perpendicularly on the mirror E1 where it is reflected to then cross the intermediate lens L2 and reach the EGM mask generating element, operating in mode reflection.
  • the EGM mask generating element reflects the incident light and directs it towards the intermediate lens L3. After passing through the intermediate lens L3 it reaches the mirror E2 where it is reflected to pass through the extreme lens L4.
  • the light reaches the other side of the double-sided mirror MM where it is again reflected until reaching the pupillary plane P where the complete pupil pattern is projected as described in the embodiment example of Figure 1 A-1 B.
  • All the projecting lenses L1, L2, L3 and L4 have the same focal length. The separation between every two consecutive projecting lenses, along the optical path, is equivalent to two focal distances.
  • the adjustable LA lens is in the focal plane of the L1 extreme lens, considering the reflection in the MM double-sided mirror, which is physically positioned obliquely, and about 45 degrees, between the adjustable lens LA and the extreme lens L1.
  • MM is positioned obliquely between the extreme lens L4 and the pupillary plane P (where the pupil of the subject's eye is located), such that the pupillary plane P is in the posterior focal plane of the extreme lens L4 because both, the extreme lens L4 and the pupillary plane P, are one focal length away along the optical path.
  • the mirror E1 can be found at any point in the optical channel between the extreme lens L1 and the intermediate lens L2.
  • the mirror E2 can be found at any point in the optical channel between the intermediate lens L3 and the extreme lens L4.
  • the EGM mask generating element is located at the rear focus FL2 of the intermediate lens L2 which coincides with the previous focus FL3 of the other intermediate lens L3.
  • the entire pupil pattern is projected onto the pupillary plane P located at a focal distance from the other end lens L4.
  • Figure 6C shows a more compact embodiment of the present invention with respect to the embodiments shown in Figures 2A, 2B, 4A, 4B, 5A, 5B and 5C.
  • the simulated miniaturized instrument for simultaneous vision generation by mask generation has an EGM Mask Generator Element, an adjustable LA lens with a variable focal length, a double mirror (double sided) MM, two extreme lenses L1 and L4, two intermediate lenses L2 and L3, two mirrors E1 and E2, configured in a single optical channel CO.
  • the inclusion of the double-sided mirror MM at 45 degrees with respect to the incident light and also with respect to the line of sight of the eye allows the optical channel CO to suffer a deviation that allows it to pass through the elements included in the example of embodiment shown in the Figure 6A, traveling a long optical path to return, co-aligned, to the starting point.
  • the incident light from the observed object (not shown in the figure), which travels through the optical channel in the direction shown in Figure 6C, is reflected on a mirror face double MM, it crosses the adjustable lens LA, it is reflected in the mirror E1, it consecutively crosses the extreme lens L1 and the intermediate lens L2 and incide non-perpendicularly on the generating element of EGM masks operating in reflection mode where it is reflected to then pass through the intermediate lens L3 and be reflected by the mirror E2.
  • the mirror E2 reflects the light and directs it towards the extreme lens L4 that crosses it until it reaches the other side of the double-sided mirror MM where it is again reflected until it reaches the pupillary plane P (the user's pupil) where the pupillary pattern is formed complete as described in the exemplary embodiment of Figure 1A-1 B.
  • All lenses have the same focal length projection except for the adjustable LA lens.
  • All projecting lenses L1, L2, L3 and L4 have the same focal length. The separation between every two consecutive projecting lenses, along the optical path, is equivalent to two focal distances.
  • the complete pupillary pattern is formed on the pupillary plane P located at a focal distance, along the optical path, of the extreme lens L4.
  • a "Digital Micromirror Device” DMD
  • SLM Spatial Light Modulator
  • the "Spatial Light Modulator” can work in reflection mode or in transmission mode.
  • the 'Digital Micromirror Device' (DMD) works only in reflection.

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Abstract

Se proporciona un instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras con un único canal óptico formador de imagen. El instrumento comprende: un elemento generador de máscaras (EGM) que genera, con una frecuencia de alternancia temporal, al menos dos máscaras complementarias de tal forma que cuando una bloquea parcialmente la luz incidente, la otra deja pasar parcialmente la luz incidente, y viceversa; una lente ajustable (LA) de potencia óptica variable que genera, con dicha frecuencia de alternancia, al menos dos potencias ópticas diferentes correspondientes a al menos dos distancias de observación. El EGM y la LA están situados en un único canal óptico por el que circula la luz incidente, de tal forma que cada mascara del EGM está sincronizada temporalmente con una potencia de la LA. La combinación de todas las máscaras y potencias ópticas produce, por fusión temporal a alta velocidad, un patrón pupilar en el que se combinan al menos dos potencias ópticas correspondientes a al menos dos distancias de observación.

Description

INSTRUMENTO MI NI ATU RIZADO SIMULADOR DE VISIÓN SIMULTÁNEA POR GENERACIÓN DE MÁSCARAS
DESCRIPCIÓN
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere, en general, al campo de la óptica ocular, y en particular al campo de las correcciones oftálmicas para compensar la presbicia.
ESTADO DE LA TÉCNICA
El ojo humano joven tiene la capacidad de cambiar su enfoque para ver nítidamente tanto objetos lejanos como cercanos. Esta capacidad del ojo, denominada acomodación, se consigue gracias a que el cristalino es capaz de cambiar su focal, cambiando la forma de sus superficies. Se denomina presbicia a la pérdida de la acomodación, que sucede con la edad. La presbicia empieza a presentar síntomas en torno a los 45 años de edad y hace que la totalidad de la población a partir de los 55 años dependa de correcciones ópticas de algún tipo para ver correctamente de lejos y cerca. La corrección más común de la presbicia son las lentes oftálmicas, ya sea en forma de gafas de cerca, gafas con segmentos bifocales o lentes progresivas. Pese a ser la solución más inmediata al problema que plantea la presbicia, las gafas distan de ser consideradas una solución óptima, por cuestiones estéticas o por su incomodidad.
Varias soluciones para paliar los efectos de la presbicia se basan en el concepto de visión simultánea. Las correcciones de visión simultanea superponen sobre la retina dos o más imágenes, una de ellas corresponde a una distancia de observación de visión lejana y otra a visión cercana. La imagen final resultante sobre la retina contiene una componente nítida, en foco, superpuesta sobre otra u otras componentes desenfocadas, fuera de foco, que producen una pérdida de contraste general. No todo el mundo es capaz de tolerar la visión simultánea. Para la adaptación de lentes de contacto lo habitual es que el paciente pruebe distintos diseños. La situación es mucho peor en el caso de soluciones quirúrgicas ya que son procesos irreversibles. De ahí surge la necesidad de simular la visión simultánea y proporcionar al paciente la nueva experiencia visual antes de adaptaciones o cirugías. Éste es un acercamiento idóneo para anticipar y evitar los problemas visuales que tendrá cada paciente, ya sean ópticos o neuronales.
En la solicitud de patente Española con número de solicitud P201331436 se propuso un nuevo concepto para la generación de visión simultánea, denominado multiplexación de canales temporales. Consiste en inducir con una lente ajustable una variación periódica en el tiempo en la vergencia del haz de luz que la atraviesa. Los distintos niveles de vergencia, que se repiten periódicamente, definen distintos canales temporales que se multiplexan temporalmente a una frecuencia superior a la frecuencia de fusión del ojo, y la superposición espacio-temporal de todas las imágenes componentes forma una imagen final de visión simultánea que es percibida como estática.
La invención divulgada en la solicitud de patente antes mencionada, hace uso de los conceptos de multiplexación temporal para simular visión simultánea pura, en la cual toda la pupila del ojo actúa a la vez como zona de visión cercana y zona de visión lejana. Sin embargo, en muchos diseños reales de correcciones oftálmicas de visión simultánea (lentes de contacto, lentes infraoculares) la pupila se divide en zonas, segmentos, cada una de las cuales corresponde a una distancia de visión (cercana, intermedia, lejana). La presente invención utiliza los términos "patrones pupilares" para referirse a las pupilas divididas en segmentos o zonas de diferentes potencias.
La generación de patrones pupilares, con distintas regiones dedicadas a visión lejana, cercana o intermedia, se puede realizar moduladores espaciales de luz (SLM) basados en células que producen un desfase variable, a menudo acompañados de cambios en la polarización, en la luz que incide sobre ellos, en función del voltaje. El desfase en cada punto está relacionado con el nivel de cada pixel, de tal forma que el mapa de desfases puede considerarse como una imagen, con una resolución espacial determinada por el número de píxeles. Estos SLMs pueden estar incorporados en sistemas de óptica adaptativa (Testing visión with radial and angularly segmented multifocal patterns using adaptive Optics. Maria Vinas, Carlos Dorronsoro, Verónica González, Daniel Cortes, Susana Marcos. Investigative Ophthalmology & Visual Science June 2015, Vol.56, 1358, 2015), operando sobre la reflexión de la luz que incide sobre ellos en lo que se denomina modo reflexión. Otra configuración previamente presentada (Visual testing of segmented bifocal corrections with a compact simultaneous visión simulator, Carlos Dorronsoro, Aiswaryah Radhakrishnan, Pablo de Gracia, Lucie Sawides, José Ramón Alonso-Sanz, Daniel Cortés, Susana Marcos. Investigative Ophthalmology & Visual Science April 2014, Vol.55, 781 , 2014) utiliza un SLM operando en modo transmisión, operando sobre la transmisión de la luz, en combinación con un sistema de visión simultanea de dos canales presentado previamente (solicitud P200930055), proporcionando distribuciones pupilares de lejos y cerca, dadas por patrones definidos en el SLM por imágenes binarias en blanco y negro.
Estos métodos de simulación de visión simultánea no son adecuados para prototipos clínicos compactos por tener gran complejidad, peso, tamaño y coste.
Otra solución identificada consiste en la proyección de un patrón de fase en la pupila, construidas mediante microlitografia o mecanizado de precisión.
Otras soluciones se basan en proyectar dentro del ojo, por medio de sistemas ópticos proyectores, una lente infraocular real (EP 2631891 A1 ; US 201 1/0080562 A1 ). Esta aproximación exige disponer de las distintas lentes y de sus vanantes con distintos parámetros. Además, es necesario que el sistema óptico sea sofisticado, para eliminar la potencia óptica propia de la lente, que suele tener un valor cercano a 20 dioptrías. La necesaria sujección de las lentes en una celdilla, para su proyección, conlleva un tiempo de manipulación para poner y quitar físicamente la lente infraocular, que hace que no se puedan realizar comparaciones directas e inmediatas entre distintas lentes, típicas en experimentos rigurosos de preferencia subjetiva. Si bien han demostrado ser una aproximación viable en sistemas de laboratorio, los sistemas existentes para simular patrones pupilares son poco prácticos en un instrumento robusto y portable, por las razones expuestas. Además, en un sistema binocular, en el cual la simulación visual se realiza en ambos ojos a la vez, la problemática se multiplica. El problema técnico que la presente invención resuelve es la simulación de visión simultánea en un instrumento compacto con capacidad de simular patrones pupilares programables utilizando un único canal espacial. Al no recurrir a dos o más canales espaciales para la solución del problema se eliminan los inconvenientes asociados descritos con anterioridad.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En un primer aspecto de la invención, se proporciona un instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras. El instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras comprende: un elemento generador de máscaras (EGM) que genera, con una frecuencia de alternancia temporal, al menos dos máscaras complementanas de tal forma que, secuencialmente, cada máscara deja pasar parcialmente (es decir, por una zona de la pupila) una luz incidente procedente de un objeto, a la vez que la al menos otra máscara (es decir, el resto de máscaras) bloquea parcialmente (es decir, en el resto de zonas de la pupila) la luz incidente; una lente ajustable de potencia óptica variable que genera, con la frecuencia de alternancia temporal, al menos dos potencias ópticas diferentes correspondientes a al menos dos distancias de observación; en donde el elemento generador de máscaras y la lente ajustable están situados en un único canal óptico por el que circula la luz incidente, de tal forma que cada máscara del elemento generador de máscaras (EGM) está sincronizada temporalmente con cada potencia de la lente ajustable, obteniéndose por fusión temporal un patrón pupilar combinado de al menos dos distancias de observación. La combinación de todas las máscaras y potencias ópticas produce, por fusión temporal a alta velocidad, un patrón pupilar en el que se combinan al menos dos potencias ópticas correspondientes a al menos dos distancias de observación.
En una realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras comprende: un elemento generador de máscaras (EGM) que genera, con una frecuencia de alternancia temporal, dos máscaras complementarias de tal forma que cuando, secuencialmente, una deja pasar parcialmente una luz incidente procedente de un objeto, la otra bloquea parcialmente la luz incidente, y viceversa; una lente ajustable de potencia óptica variable que genera, con la frecuencia de alternancia temporal, dos potencias ópticas diferentes correspondientes a dos distancias de observación; en donde el elemento generador de máscaras y la lente ajustable están situados en un único canal óptico por el que circula la luz incidente, de tal forma que cada máscara del elemento generador de máscaras (EGM) está sincronizada temporalmente con una potencia de la lente ajustable, obteniéndose por fusión temporal un patrón pupilar en el que se combinan dos distancias de observación.
En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras comprende: un elemento generador de máscaras (EGM) que genera, con una frecuencia de alternancia temporal, al menos tres máscaras complementarias de tal forma que cuando, secuencialmente, una deja pasar parcialmente la luz incidente procedente de un objeto, las al menos otras dos máscaras bloquean parcialmente la luz incidente; una lente ajustable de potencia óptica variable que genera, con la frecuencia de alternancia temporal, al menos tres potencias ópticas diferentes correspondientes a al menos tres distancias de observación; en donde el elemento generador de máscaras y la lente ajustable están situados en un único canal óptico por el que circula la luz incidente, de tal forma que cada máscara del elemento generador de máscaras (EGM) está sincronizada temporalmente con una potencia de la lente ajustable, obteniéndose por fusión temporal un patrón pupilar en el que se combinan al menos tres distancias de observación. En la presente invención se entiende por máscaras complementarias aquellas máscaras que dispuestas de forma conjunta cubren toda la pupila. En todos los ejemplos de realización, una máscara deja pasar la luz parcialmente (deja pasar la luz por una zona de la pupila) y el resto de máscaras bloquean la luz parcialmente (por el resto de zonas de la pupila) para un instante determinado de tiempo. En el siguiente instante de tiempo (equivalente al inverso de la frecuencia de la alternancia), la máscara que dejaba pasar la luz la bloquea, una de las que bloqueaban la luz la deja pasar y el resto de máscaras siguen bloqueando la luz. Y así sucesivamente. Así queda definido "secuencialmente".
Para producir la experiencia visual de visión simultánea sin que se aprecie vibración o parpadeo de la imagen, la frecuencia de alternancia de las distintas máscaras y potencias debe ser superior a la frecuencia de fusión del sistema visual. En una realización de la invención, la frecuencia de alternancia es preferiblemente superior a 30 Hz, y más preferiblemente superior a 60Hz.
El canal óptico contiene la luz incidente procedente de un objeto observado cuyo sentido de propagación parte del objeto observado hasta alcanzar el ojo del observador o paciente. Teniendo en cuenta este sentido de transmisión de la luz, se define para todos las formas de realización de la invención, como foco anterior de una lente, el foco de la misma que es alcanzado por la luz incidente antes de atravesar la lente y como foco posterior de una lente, el foco de la misma que es alcanzado por la luz incidente tras atravesar la lente.
La imagen en la retina o imagen retiniana se forma cuando la luz procedente de un objeto atraviesa el patrón pupilar y la óptica del ojo la hace converger en la retina. Mediante la presente invención se consigue que, sobre un ojo de un observador o paciente colocado en el plano que contiene al patrón pupilar, se genere una imagen sobre la retina (imagen retiniana) que es combinación (multiplexación) de varias imágenes correspondientes a distintas distancias de observación. Esta imagen retiniana es una imagen de apariencia estática en la retina, de carácer multifocal y, por tanto, con cierta degradación. Esta imagen retiniana simula la producida por una corrección real ya que es equivalente a ella, a todos los efectos.
Como se ha mencionado anteriormente, para la presente invención, las máscaras dejan pasar la luz por unas zonas y por otras no. Estas zonas también se denominan segmentos. Las máscaras son generadas por el Elemento Generador de Máscaras (EGM). Tecnológicamente, el Elemento Generador de Máscaras (EGM) se consigue por medio de un elemento óptico activo programable que puede funcionar por: i) transmisión: un material transparente que deja que se transmita la luz a través de él en unas zonas y en otras no; o, ¡i) por reflexión: un material especular que en algunas zonas refleja pero en otras no. El EGM en transmisión se puede conseguir por medio de un modulador espacial de luz basado en tecnología de cristal líquido, funcionando en transmisión, mientras que el EGM en modo reflexión se puede conseguir por medio de un modulador espacial de luz de reflexión o con un dispositivo digital de microespejos. La combinación de todas las máscaras (EGM) y de todas las potencias (LA) por multiplexación temporal produce un patrón pupilar que es proyectado en la pupila del ojo del paciente y que produce el efecto óptico de una corrección multifocal de visión simultánea: unas imágenes de retina (imágenes retinianas) que tienen componentes enfocadas y desenfocadas superpuestas. Es decir, la luz, según por la zona de la pupila por la que pase, produce una imagen componente en la retina más o menos enfocada. La superposición en la retina de las imágenes componentes, todas del mismo tamaño, produce que cada punto de la imagen esté a la vez enfocado y desenfocado, tal y como sucede en correcciones oftálmicas reales de visión simultánea.
En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras adicionalmente comprende dos lentes proyectoras, ambas con la misma distancia focal y separadas entre sí dos distancias focales. El instrumento configurado de tal forma que el elemento generador de máscaras se encuentra en el foco anterior de una de las lentes, y la lente ajustable (LA) se coloca aproximadamente en el foco posterior de la otra lente, formándose el patrón pupilar sobre el foco posterior de la otra lente. En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras adicionalmente comprende dos lentes proyectoras con la misma distancia focal y separadas entre sí dos distancias focales. El instrumento configurado de tal forma que la lente ajustable se encuentra en el foco anterior de una de las lentes y el elemento generador de máscaras se coloca aproximadamente en el foco posterior de la otra lente, formándose el patrón pupilar sobre el foco posterior de la otra lente.
En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras adicionalmente comprende dos lentes proyectoras con la misma distancia focal y separadas entre sí dos distancias focales. El instrumento configurado de tal forma que la lente ajustable (LA) y el elemento generador de máscaras (EGM) se encuentran en el foco anterior de una de las lentes, y el patrón pupilar se forma sobre el plano focal posterior de la otra lente.
En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras adicionalmente comprende cuatro lentes proyectoras, dos extremas y dos intermedias, con la misma distancia focal, distribuidas de forma consecutiva sobre el canal óptico y con una separación entre cada dos lentes consecutivas equivalente a dos distancias focales. El instrumento configurado de tal forma que el elemento generador de máscaras (EGM) se encuentran en el foco anterior de una de las lentes extremas, la lente ajustable (LA) se encuentran en el foco posterior de una de las lentes intermedias que coincide con el foco anterior de la otra lente intermedia, y el patrón pupilar se forma sobre el foco posterior de la otra lente extrema. El elemento generador de máscaras (EGM) se puede situar de forma no-perpendicular al canal óptico, de tal forma que el elemento generador de máscaras (EGM), funcionando en modo reflexión, recibe directamente la luz incidente y la refleja en otra dirección, en la cual atraviesa las cuatro lentes proyectoras y la lente ajustable (LA).
En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras adicionalmente comprende cuatro lentes proyectoras, dos extremas y dos intermedias, con la misma distancia focal, distribuidas de forma consecutiva sobre el canal óptico (CO) y con una separación entre cada dos lentes consecutivas equivalente a dos distancias focales. El instrumento configurado de tal forma que la lente ajustable (LA) se encuentran en el foco anterior de una de las lentes extremas, el elemento generador de máscaras (EGM) se encuentran en el foco posterior de una de las lentes intermedias que coincide con el foco anterior de la otra lente intermedia, y el patrón pupilar se forma sobre el foco posterior de la otra lente extrema. El elemento generador de máscaras (EGM) se puede situar de forma no-perpendicular al canal óptico, de tal forma que el elemento generador de máscaras (EGM), funcionando en modo reflexión, recibe la luz incidente a través de la lente ajustable (LA), de una lente extrema y de una lente intermedia, y la refleja en otra dirección, en la cual atraviesa una lente intermedia y una lente extrema.
En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras, dos extremas y dos intermedias, con la misma distancia focal, distribuidas de forma consecutiva sobre el canal óptico y con una separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas equivalente a dos distancias focales; y dos espejos extremos. El instrumento está configurado de tal forma que la luz incidente transcurre de forma consecutiva por: la lente ajustable (LA), un espejo extremo, una lente extrema, una lente intermedia, el elemento generador de máscaras (EGM) en modo reflexión, la otra lente intermedia, la otra lente extrema y el otro espejo, hasta alcanzar el plano pupilar, donde también se puede encuentrar el foco posterior de la otra lente extrema.
En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras, dos extremas y dos intermedias, con la misma distancia focal, distribuidas de forma consecutiva sobre el canal óptico y con una separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas equivalente a dos distancias focales; dos espejos extremos y dos espejos intermedios. El instrumento está configurado de tal forma que la luz incidente transcurre de forma consecutiva por: el elemento generador de máscaras (EGM), un espejo extremo, una lente extrema, una lente intermedia, un espejo intermedio, la lente ajustable, el otro espejo intermedio, la otra lente intermedia, la otra lente extrema y el otro espejo extremo hasta alcanzar el plano pupilar, donde también se puede encontrar el foco posterior de la otra lente extrema.
En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras, dos extremas y dos intermedias, con la misma distancia focal, distribuidas de forma consecutiva sobre el canal óptico y con una separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas equivalente a dos distancias focales; dos espejos extremos y dos espejos intermedios. El instrumento está configurado de tal forma que la luz incidente transcurre de forma consecutiva por: la lente ajustable (LA), un espejo extremo, una lente extrema, una lente intermedia, un espejo intermedio, el elemento generador de máscaras (EGM), el otro espejo intermedio, la otra lente intermedia, la otra lente extrema y el otro espejo extremo hasta alcanzar el plano pupilar, donde también se puede encontrar el foco posterior de la otra lente extrema.
En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras, dos extremas y dos intermedias, con la misma distancia focal; dos espejos extremos y dos espejos intermedios; y, un espejo doble (dos caras opuestas). El instrumento está configurado de tal forma que la luz incididente transcurre consecutivamente por una cara del espejo doble, la lente ajustable, una lente extrema, un espejo extremo, un espejo intermedio, una lente intermedia, el elemento generador de máscaras (EGM), la otra lente, el otro espejo intermedio, el otro espejo extremo, la otra lente extrema y la otra cara del espejo doble hasta alcanzar el plano pupilar, donde también se puede encontrar el foco posterior de la otra lente extrema. El ojo humano queda, por tanto, co-alineado con la luz incidente.
En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras, dos extremas y dos intermedias, con la misma distancia focal; dos espejos extremos; y un espejo doble (dos caras opuestas). El instrumento está configurado de tal forma que la luz incididente transcurre consecutivamente por una cara del espejo doble, la lente ajustable, un espejo extremo, una lente extrema, una lente intermedia, el elemento generador de máscaras (EGM), la otra lente intermedia, el otro espejo extremo, la otra lente extrema y la otra cara del espejo doble hasta alcanzar el plano pupilar, donde también se puede encontrar el foco posterior de la otra lente extrema. El ojo humano queda, por tanto, co-alineado con la luz incidente.
En otra realización particular, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras, dos extremas y dos intermedias, con la misma distancia focal; dos espejos extremos; y un espejo doble (dos caras opuestas). El instrumento está configurado de tal forma que la luz incididente transcurre consecutivamente por la lente ajustable (LA), una cara del espejo doble, una lente extrema, un espejo extremo, una lente intermedia, el elemento generador de máscaras (EGM), la otra lente intermedia, el otro espejo extremo, la otra lente extrema y la otra cara del espejo doble, hasta alcanzar el plano pupilar, donde también se puede encontrar el foco posterior de la otra lente extrema. El ojo humano queda, por tanto, co-alineado con la luz incidente.
En un segundo aspecto de la invención, se proporciona el uso del instrumento según una o más realizaciones anteriores en combinación con gafas, lentes de contacto, lentes infraoculares, cirugía refractiva u otras correcciones oftálmicas o quirúrgicas.
En un tercer aspecto de la invención, se proporciona el uso del instrumento según una o más realizaciones anteriores como foróptero.
En un cuarto aspecto de la invención, se proporciona el uso del instrumento según una o más realizaciones anteriores en combinación con pruebas visuales o psicofísicas.
En un quinto aspecto de la invención, se proporciona el uso del instrumento según una o más realizaciones anteriores para evaluar la tolerancia de pacientes a correcciones de visión simultánea o para el entrenamiento del paciente previo a la implantación de correcciones de visión simultánea.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1A y 1 B muestran sendos ejemplos de realización de la invención para generar el patrón pupilar por combinación multiplexada de un elemento generador de máscaras y una lente ajustable. Figuras 2A y 2B muestran dos ejemplos de realización de la presente invención con un elemento generador de máscaras, una lente ajustable y cuatro lentes configurados en un canal óptico rectilíneo para diferentes disposiciones de la lente ajustable y del elemento generador de máscaras. Figuras 3A, 3B y 3C muestran tres ejemplos de realización de la presente invención con un elemento generador de máscaras, una lente ajustable y dos lentes configurados en un canal óptico rectilíneo para diferentes combinaciones de la lente ajustable y del elemento generador de máscaras. Figuras 4A y 4B muestran dos ejemplos de realización de la presente invención con un elemento generador de máscaras, una lente ajustable y cuatro lentes configurados en un canal óptico que incorpora una reflexión sobre el elemento generador de máscaras, para diferentes combinaciones de las lentes, la lente ajustable y del elemento generador de máscaras.
Figura 5A muestra un ejemplo de realización de la presente invención con un Elemento Generador de Máscaras, una lente ajustable, cuatro lentes y dos espejos configurados en un canal óptico en reflexión sobre el Elemento Generador de Máscaras.
Figuras 5B y 5C muestran dos ejemplos de realización de la presente invención con un Elemento Generador de Máscaras, una lente ajustable, cuatro lentes y cuatro espejos configurados en un canal óptico en reflexión sobre los espejos para diferentes combinaciones de las lentes, la lente ajustable, los espejos y del Elemento Generador de Máscaras. Figura 6A muestra un ejemplo de realización de la presente invención con un Elemento Generador de Máscaras, una lente ajustable, cuatro lentes, un espejo de doble cara y cuatro espejos configurados en un canal óptico en reflexión sobre los espejos y el espejo de doble cara. Figuras 6B y 6C muestran dos ejemplos de realización de la presente invención con un Elemento Generador de Máscaras, una lente ajustable, cuatro lentes y dos espejos configurados en un canal óptico en reflexión sobre los espejos y el Elemento Generador de Máscaras para diferentes combinaciones de las lentes, la lente ajustable, el espejo de doble cara, los espejos y del Elemento Generador de Máscaras.
EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
A continuación se describirá más detalladamente varios ejemplos de realización de la presente invención con referencia en lo sucesivo a las figuras adjuntas, en las que se muestran realizaciones preferidas de la invención. Sin embargo, la invención puede plasmarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las realizaciones expuestas en este documento; más bien, estas realizaciones se proporcionan de manera que esta exposición será minuciosa y completa, y transmitirá completamente el ámbito de la invención a los expertos en la materia. Los números ¡guales y letras ¡guales se refieren a elementos ¡guales a lo largo de todo el documento.
La presente divulgación proporciona soluciones novedosas para la simulación de visión simultanea aplicada a la presbicia. Ventajosamente, la presente invención es capaz de ser implementada en dispositivos miniaturizados puesto que sólo utiliza un canal para la formación de la imagen pupilar. De forma general, la imagen en la retina o imagen retiniana se forma cuando la luz procedente de un objeto recorre la óptica del ojo que la hace converger sobre la retina, formando en la retina la imagen del objeto. Esta imagen retiniana puede estar enfocada o desenfocada. En la presente invención la luz procedente del objeto forma la imagen retiniana tras atravesar el patrón pupilar generado por la LA y el EGM, que es proyectado en la pupila del ojo. Mediante la presente invención se consigue que en la retina de un ojo de un observador o paciente, colocado el ojo en una posición tal que su pupila coincide con el plano que contiene al patrón pupilar "P" del instrumento, se genere una imagen retiniana que es combinación (multiplexación) de varias imágenes correspondientes a distintas distancias de observación (por ejemplo, visión lejana y visión cercana).
La figura 1A muestra un ejemplo de realización de la invención para generar el patrón pupilar 7. La figura 1A muestra una lente ajustable LA (de focal variable) que cambia su potencia óptica cada cierto intervalo de tiempo (determinado por una frecuencia de alternancia) alternando entre la potencia correspondiente a visión lejana F (1 ) y a visión cercana N (2). La lente ajustable LA se sincroniza de forma temporal con un Elemento Generador de Máscaras EGM que tiene, para la realización de la invención mostrada en la figura 1A, dos segmentos semicirculares 3a y 3b que se complementan para cubrir la totalidad del haz de luz circular, pero de tal forma que cuando un segmento bloquea la luz incidente procedente de un objeto observado (no mostrado en las figuras), el otro segmento deja pasar la luz incidente, y viceversa. Estas dos combinaciones de los segmentos dan lugar a dos máscaras distintas (3,5). Por tanto, en un instante determinado de tiempo t0, la lente ajustable LA, de focal variable, tiene una potencia correspondiente a visión lejana F, y el EGM proporciona una máscara pupilar semicircular que bloquea el semicírculo izquierdo de la luz incidente. Por medio de proyecciones ópticas con un único canal óptico, el EGM y la LA se hacen coincidir en un único plano denominado plano de pupila P porque es el plano en el que se coloca la pupila del ojo. Esta proyección que combina máscaras del EGM y potencia óptica de la LA da lugar en el plano pupilar P a un patrón pupilar transitorio 4 que contiene una mitad semicircular opaca (por el bloqueo del segmento) y otra mitad semicircular a través de la cual se formará una imagen retiniana correspondiente a visión lejana. En el siguiente instante de tiempo t-ι , la lente ajustable LA tiene una potencia correspondiente a visión cercana N, y el elemento generador de máscaras EGM proporciona una máscara pupilar semicircular que bloquea el semicírculo derecho de la luz incidente que, a través del mismo canal óptico anterior, atraviesa la lente ajustable LA y el elemento generador de máscaras EGM, proyectando así un patrón pupilar 6 (plano pupilar P) que contiene una mitad semicircular opaca (por el bloqueo del segmento) y otra mitad semicircular a través de la cual se formará una imagen retiniana correspondiente a visión cercana. En el siguente instante de tiempo t2 se repite la misma configuración de la lente ajustable LA y del elemento generador de máscaras EGM que se tenía para t0. En el siguente instante de tiempo t3 se repite la misma configuración de la lente ajustable LA y del EGM que se tenía para t-i.
Esta repetición alternada de las configuraciones en el tiempo
(multiplexación temporal), realizada con una frecuencia superior al umbral de fusión del parpadeo de un ojo de una persona, hace que en la pupila de esa persona se forme un patrón pupilar completo 7 (patrón de segmentos que cubren toda la pupila) que en este ejemplo es la combinación de dos patrones pupilares transitorios semicirculares 4 y 6 correspondientes a dos distancias de observación distintas (visión cercana y visión lejana). Es decir, el patrón pupilar completo es la combinación de dos patrones pupilares transitorios. La presente invención utiliza la "frecuencia de alternancia" para definir la repetición alternada de las configuraciones. En la configuración mostrada en la figura 1A sólo hay dos segmentos (máscaras) pupilares correspondientes a dos distancias de observación, es decir, se simula una lente bifocal de dos segmentos en semicírculo, pero el número de configuraciones puede ser cualquier otro para el experto en la materia. Con la misma metodología se pueden generar patrones pupilares completos bifocales con distintos ángulos en la línea que separa los semicírculos. También se pueden generar patrones bifocales de formas distintas a los mostrados en el ejemplo, por ejemplo patrones anulares o radiales o combinación de ambos. También se pueden generar patrones trifocales, que incluyen zonas de visión intermedia (ver figura 1 B). En general, se pueden generar patrones pupilares con cualquier número de focos, con cualquier forma y distribución de los segmentos pupilares.
La figura 1 B muestra un ejemplo de realización de la invención para generar el patrón pupilar 17. La figura 1 B muestra una lente ajustable LA (de focal variable) que cambia su potencia óptica cada cierto intervalo de tiempo (determinado por una frecuencia de alternancia;
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alternando entre la potencia correspondiente a visión lejana F (8), a visión intermedia I (9) y a visión cercana N (10). La lente ajustable LA se sincroniza de forma temporal con un Elemento Generador de Máscaras EGM que tiene, para la realización de la invención mostrada en la figura 1 B, tres segmentos 11a (exterior y anular), 12a (intermedio y anular) y 13a (central y circular) que se complementan para cubrir la totalidad del haz de luz circular, pero de tal forma que cuando un segmento deja pasar la luz incidente, los otros dos segmentos bloquean la luz incidente procedente de un objeto observado (no mostrado en las figuras) formando así una máscara diferente por cada combinación de los segmentos (1 1 , 12, 13). Por tanto, en el instante de tiempo t0, la lente ajustable LA, de focal variable, tiene una potencia correspondiente a visión lejana F, y el EGM proporciona una máscara pupilar anular que deja pasar la luz por el segmento exterior 11a, de forma anular. Para ello, el segmento exterior 11a deja pasar la luz y los segmentos intermedio 12a y central 13a bloquean la luz incidente. Los segmentos intermedio 12a y central 13a cuando bloquean la luz de forma conjunta se referencian como un único segmento 11 b para t=t0. Por medio de proyecciones ópticas con un único canal óptico, el EGM y la LA se hacen coincidir en un único plano, que llamamos plano de pupila P porque es el plano en el que se coloca la pupila del ojo. Esta proyección que combina máscaras del EGM y potencia óptica de la LA da lugar en el plano pupilar P a un patrón pupilar transitorio 14 que contiene una zona circular que bloquea la luz en un 40%, y una zona anular que deja pasar la luz en un 60%, a través del cual se formará una imagen retiniana correspondiente a visión lejana. En el siguiente instante de tiempo t-ι, la lente ajustable LA tiene una potencia correspondiente a visión intermedia I (9), y el elemento generador de máscaras EGM proporciona una máscara pupilar anular intermedia donde el segmento intermedio 12a deja pasar la luz en un 30% a la vez que los segmentos central 13a y exterior 11a (los segmentos 13a y 1 1 a se referencian de forma conjunta como 12b en t=t-i ) bloquean en un 70% la luz incidente que, a través del mismo canal óptico anterior, atraviesa la lente ajustable LA y el elemento generador de máscaras EGM, proyectando así un patrón pupilar 15 (plano pupilar P) que contiene dos zonas opacas correspondientes a los segmentos exterior y central, y una zona anular intermedia a través de la cual se formará una imagen retiniana correspondiente a visión intermedia. En el siguiente instante de tiempo t2, la lente ajustable LA tiene una potencia correspondiente a visión cercana N (10), y el elemento generador de máscaras EGM proporciona una máscara pupilar que sólo deja pasar un 10% de la luz incidente. La luz incidente circular por el mismo canal óptico anterior, atraviesa la lente ajustable LA y el elemento generador de máscaras EGM, proyectando así un patrón pupilar 16 (plano pupilar P) que contiene una zona anular opaca que ocupa el 90% (por el bloqueo del segmentos 1 1 a, 12a, referenciados de forma conjunta como 13b en t=t2) y una zona circular que ocupa el 10% a través de la cual se formará una imagen retiniana correspondiente a visión cercana. En el siguente instante de tiempo t3 se repite la misma configuración de la lente ajustable LA y del elemento generador de máscaras EGM que se tenía para t0. En el siguente instante de tiempo t4 se repite la misma configuración de la lente ajustable LA y del EGM que se tenía para t-i . Y así sucesivamente.
En cuanto al sistema óptico que proporciona la configuración descrita en la figura 1A y/o 1 B de la lente ajustable LA y del elemento generador de máscaras EGM, existen distintas configuraciones o ejemplos de realización según las necesidades del instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea. A continuación se describen algunos de las posibles configuraciones o ejemplos de realización.
El instrumento simulador de visión simultánea es miniaturizado como consecuencia de la configuración en un sólo canal óptico que puede ser rectilíneo o no-rectilineo. En este último caso, la incorporación de espejos en el instrumento posibilita plegar el camino óptico, lo que contribuye a la miniaturización del instrumento.
Los ejemplos de realización descritos a continuación utilizan distintos métodos ópticos de proyección basados en proyecciones con pares de lentes, considerando sus propiedades y limitaciones. Así, en sistema de proyección con dos lentes con ¡guales distancias focales y separadas entre sí dos distancias focales, un objeto o un elemento óptico colocado en en foco anterior de una de las lentes se proyecta en el foco posterior de la otra lente, donde puede estar colocaldo otro elemento óptico o en el ojo de un usuario. En esta configuración la imagen está invertida. Para resolverlo, se pueden añadir al instrumento dos lentes adicionales que conforman otro sistema de proyección que anulan la inversión anterior, como se muestra en las Figuras 2A y 2B. Pero introducir lentes adicionales implica que el instrumento requiere de mayor longitud que ha de sumarse a la distancia de lectura natural, y que por tanto queda severamente alterada.
La figura 2A muestra un ejemplo de realización de la presente invención donde el instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras tiene un Elemento Generador de Máscaras EGM, una lente ajustable LA, de focal variable, y cuatro lentes proyectoras L1 , L2, L3 y L4 configurados en un único canal óptico CO rectilíneo. En la implementación mostrada en la figura 2A, la luz incidente procedente del objeto observado (no mostrado en la figura), que viaja a través del canal óptico en el sentido mostrado en la figura 2A, atraviesa de forma consecutiva el EGM, la lente extrema L1 , la lente intermedia L2, la lente ajustable LA, la lente intermedia L3 y finalmente la lente extrema L4 hasta alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la Fig. 1A - 1 B. Las lentes L1 , L2, L3 y L4 tienen la misma distancia focal. La separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas equivalente a dos distancias focales, de tal forma que el elemento generador de máscaras EGM se encuentran en el plano focal anterior FL1 de la lente extrema L1 . La lente ajustable LA se encuentra en el foco posterior FL2 de la lente L2 que coincide con el foco anterior FL3 de la lente L3. Finalmente, el patrón pupilar P se proyecta sobre el plano focal posterior FL4 de la otra lente extrema L4.
La figura 2B muestra un ejemplo de realización de la presente invención donde el instrumento miniaturizado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un Elemento Generador de Máscaras EGM, una lente ajustable LA, de focal variable, y cuatro lentes proyectoras L1 , L2, L3 y L4 configurados en un único canal óptico CO rectilíneo. En la implementación mostrada en la figura 2B, la luz incidente procedente del objeto observado, que viaja a través del canal óptico según el sentido mostrado en la figura 2B, atraviesa de forma consecutiva la lente ajustable LA, la lente extrema L1 , la lente intermedia L2, el elemento generador de máscaras EGM, la lente intermedia L3 y finalmente la lente extrema L4 hasta alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito el ejemplo de realización de la figura 1 A - 1 B. Las cuatro lentes proyectoras L1 , L2, L3 y L4 tienen la misma distancia focal. La separación entre cada dos lentes consecutivas equivalente a dos distancias focales, de tal forma que la lente ajustable LA se encuentra en el foco anterior FL1 de la lente extrema L1 , el elemento generador de máscaras EGM se encuentran en el foco posterior FL2 de la lente intermedias FL2 que coincide con el foco antenor FL3 de la lente intermedia L3. Finalmente, el patrón pupilar P se proyecta sobre el plano focal posterior FL4 de la otra lente extrema L4.
Cuando el usuario utiliza el instrumento descrito en las figuras 2A o 2B para observar un objeto cercano, la distancia de lectura está muy alterada debido a la longitud del instrumento y al uso de cuatro lentes proyectoras. Para que la distancia de lectura tenga una menor afectación, se pueden utilizar diferentes implementaciones basadas en el uso de tan sólo dos lentes de proyección. Tres de estas configuraciones se muestran en la figuras 3A, 3B y 3C. En la Fig. 3A se coloca un EGM en modo transmisión en el foco anterior de una lente de proyección, y la lente ajustable LA se coloca en un plano lo más cercano posible al plano pupilar P, en el foco posterior de la otra lente (en P se sitúa la pupila del ojo, y por eso la LA puede estar cerca de, pero no exactamente sobre, el plano pupilar P). En la Fig. 3B, la misma solución que en la Fig. 3A, pero intercambiando el EGM por la lente ajustable. En la Fig. 3C, los dos elementos EGM y LA se posicionan, de forma aproximada, en el foco anterior de la primera lente de proyección.
La figura 3A muestra un ejemplo de realización de la presente invención donde el instrumento miniaturizado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un elemento generador de máscaras EGM, una lente ajustable LA, de focal variable, y dos lentes proyectoras L1 y L2, configurados en un único canal óptico CO rectilíneo. En la implementación mostrada en la figura 3A, la luz incidente procedente del objeto observado (no mostrado en la figura), que viaja a través del canal óptico CO en el sentido mostrado en la figura 3A, atraviesa de forma consecutiva el elemento generador de máscaras EGM, la lente L1 , la lente L2 y la lente ajustable LA, hasta alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la figura 1A - 1 B. Las lentes L1 y L2 tienen la misma distancia focal. La separación entre las lentes L1 y L2 equivalente a dos distancias focales, de tal forma que el elemento generador de máscaras EGM se encuentran en el foco anterior FL1 de la lente L1 , el patrón pupilar completo se forma sobre el plano pupilar P que coincide con el plano focal posterior de lente L2, y la lente ajustable LA se encuentra aproximadamente en el foco posterior FL2 de la lente L2.
La figura 3B muestra un ejemplo de realización de la presente invención donde el instrumento miniaturizado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un elemento generador de máscaras EGM, una lente ajustable LA de focal variable, y dos lentes proyectoras L1 y L2, configurados en un único canal óptico CO rectilíneo. En la implementación mostrada en la figura 3B, la luz incidente procedente del objeto observado (no mostrado en la figura) y que viaja en el sentido mostrado en la figura 3B a través del canal óptico CO, atraviesa de forma consecutiva la lente ajustable LA, la lente proyectora L1 , la lente proyectora L2 y el elemento generador de máscaras EGM, hasta alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la figura 1 . Las lentes proyectoras L1 y L2 tienen la misma distancia focal. La separación entre las lentes L1 y L2 equivalente a dos distancias focales, de tal forma que la lente ajustable LA se encuentra en el foco anterior FL1 de la lente L1 , el patrón pupilar completo se forma sobre el plano pupilar P se proyecta sobre el plano focal posterior de lente L2, y el elemento generador de máscaras EGM se encuentra aproximadamente en el foco posterior FL2 de la lente L2.
La figura 3C muestra un ejemplo de realización de la presente invención donde el instrumento miniaturizado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un elemento generador de máscaras EGM, una lente ajustable LA de focal variable, y dos lentes proyectoras L1 y L2, configurados en un único canal óptico CO rectilíneo. En la implementación mostrada en la figura 3C, la luz incidente procedente del objeto observado (no mostrado en la figura) y que viaja en el sentido mostrado en la figura 3C a través del canal óptico CO, atraviesa de forma consecutiva el elemento generador de máscaras EGM, la lente ajustable LA, la lente proyectora L1 y la lente proyectora L2, hasta alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la figura 1A - 1 B. Las lentes proyectoras L1 y L2 tienen la misma distancia focal. La separación entre las lentes L1 y L2 equivalente a dos distancias focales. El elemento generador de máscaras EGM y la lente ajustable LA se encuentran aproximadamente en el foco anterior de la lente L1. El patrón pupilar completo P se proyecta sobre el plano focal posterior de la lente L2. La LA y el EGM pueden intercambiar sus posiciones, proporcionando una configuración similar.
Al utilizar sólo dos lentes de proyección en los ejemplos de las Figuras 3A, 3B y 3C la proyección y superposición de elementos no es tan precisa como en los ejemplos de las figuras 2A y 2B, pero puede constituir una aproximación suficientemente buena. Además, con el uso de sólo dos lentes de proyección en los ejemplos de las Figuras 2A, 2B y 2C se introduce una inversión en el imagen que se puede compensar introducendo en el sistema espejos o prismas rectificadores (algo que no se muestra en las figuras).
En los ejemplos de realización mostrados en las figuras 2A, 2B, 3A, 3B y 3C, el canal óptico es rectilíneo y todos los elementos (EGM, LA, lentes proyectoras) colocados sobre el canal óptico se sitúan en una recta que pasa por P, el plano en el que se sitúa la pupila del ojo del usuario. Así mismo, el elemento generador de máscaras EGM en las realizaciones mostradas en las figuras 2A, 2B, 3A, 3B y 3C funciona en modo transmisión. A continuación se describen otras formas de realización de la invención donde el canal óptico sufre distintas reflexiones para optimizar el espacio y, por tanto, el diseño del instrumento miniaturizado de la presente invención. Algunas de estas reflexiones están producidas por un EGM funcionando en modo reflexión.
La figura 4A muestra un ejemplo de realización de la presente invención donde el instrumento miniaturizado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un Elemento Generador de Máscaras EGM, una lente ajustable LA, dos lentes extremas L1 y L4 y dos lentes intermedias L2 y L3 configurados en un único canal óptico CO. El Elemento Generador de Máscaras EGM funciona en modo reflexión en el presente ejemplo de realización, lo cual condiciona la disposición de resto de elementos del instrumento. En la implementación mostrada en la figura 4A, la luz incidente, que viaja a través del canal óptico CO en el sentido mostrado en la figura 4A, incide de forma no perpendicular sobre elemento generador de máscaras EGM, el cual refleja la luz incidente para que atraviese de forma consecutiva la lente extrema L1 , la lente intermedia L2, la lente ajustable LA, la lente intermedia L3 y finalmente la lente extrema L4 hasta alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la figura 1A - 1 B. Todas las lentes proyectoras L1 , L2, L3 y L4 tienen la misma distancia focal. La separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas equivalente a dos distancias focales, de tal forma que la elemento generador de máscaras EGM se encuentra en el foco anterior FL1 de la lente extrema L1 , la lente ajustable LA se encuentra en el foco posterior FL2 de la lente intermedia L2 que coincide con el foco anterior FL3 de la lente intermedia L3. El patrón pupilar completo se forma sobre el plano focal posterior FL4 de la lente extrema L4 que coincide con el plano pupilar P.
La figura 4B muestra un ejemplo de realización de la presente invención donde el instrumento miniaturizado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un Elemento Generador de Máscaras EGM funcionando en modo reflexión, una lente ajustable LA de focal variable, dos lentes extremas L1 y L4 y dos lentes intermedias L2 y L3 configurados en un único canal óptico CO. En la implementación mostrada en la figura 4B, la luz incidente, que viaja a través del canal óptico en el sentido mostrado en la figura 4B, atraviesa consecutivamente la lente ajustable LA, la lente extrema L1 , la lente intermedia L2, tras lo cual incide de forma no perpendicular sobre elemento generador de máscaras EGM, el cual refleja la luz incidente para que atraviese de forma consecutiva la lente intermedia L3 y la lente extrema L4 para finalmente alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la figura 1A - 1 B. Las lentes proyectoras L1 , L2, L3 y L4 tienen la misma distancia focal. La separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas, a lo largo del camino óptico, es equivalente a dos distancias focales. La lente ajustable LA se encuentra en el foco anterior FL1 de la lente extrema L1 y el elemento generador de máscaras EGM se encuentra en el foco posterior de la lente intermedia FL2 que coincide con el foco anterior FL3 de la lente intermedia L3. El patrón pupilar completo P se forma sobre el plano focal situado sobre el foco posterior FL4 de la lente extrema L4.
El elemento generador de máscaras en modo reflexión es lo que impone un canal óptico con al menos una reflexión. El canal óptico con reflexiones se puede usar para hacer el sistema más compacto. Es por ello, que los ejemplos de realización mostrados en las figuras 5A, 5B y 5C son más compactos respecto a los ejemplos de realización mostrados en la Fig. 2, no se altera la línea de mirada como en la Fig. 4 y mejoran las prestaciones respecto de la Fig. 3. La alteración de la distancia de lectura es menor en este ejemplo de realización, gracias a las varias reflexiones en el camino óptico. Además, a diferencia de los ejemplos de la figura 4, el canal óptico está alineado entre la entrada y la salida del instrumento, con lo cual no hay afectación de la línea de mirada del ojo. En el ejemplo de realización de la Figura 5A, el instrumento miniaturizado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un Elemento Generador de Máscaras EGM, una lente ajustable LA, dos lentes extremas L1 y L4, dos lentes intermedias L2 y L3 y dos espejos E1 y E2 configurados en un único canal óptico CO. En la implementación mostrada en la figura 5A, la luz incidente procedente del objeto observado (no mostrado en la figura), que viaja a través del canal óptico en el sentido mostrado en la figura 5A, atraviesa la lente ajustable LA, incide de forma no-perpendicular sobre el espejo E1 donde es reflejada para atravesar consecutivamente la lente extrema L1 y la lente intermedia L2, tras lo cual incide de forma no-perpendicular sobre el elemento generador de máscaras EGM (en modo reflexión), el cual refleja la luz incidente para que atraviese de forma consecutiva la lente intermedia L3 y la lente extrema L4 para finalmente ser reflejada por el espejo E2 hasta alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la figura 1A - 1 B. Todas las lentes proyectoras L1 , L2, L3 y L4 tienen la misma distancia focal. La separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas, a lo largo del camino óptico, es equivalente a dos distancias focales. El espejo E1 se puede encontrar en cualquier punto del canal óptico entre la lente ajustable LA y la lente extrema L1 . La lente ajustable LA se encuentra en el foco anterior FL1 de la lente extrema L1 y a una distancia de la misma equivalente a una distancia focal. El elemento generador de máscaras EGM se encuentra en el foco posterior FL2 de la lente intermedia L2 que coincide con el foco anterior FL3 de la otra lente intermedia L3. El espejo E2 se puede encontrar en cualquier punto entre la lente extrema L4 y el plano pupilar P.
La figura 5B muestra un ejemplo de realización de la presente invención más compacto respecto de los ejemplos de realización mostrados en las figuras 2A, 2B, 4A y 4B. El instrumento miniaturizado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un Elemento Generador de Máscaras EGM (en modo transmisión), una lente ajustable LA de focal variable, dos lentes extremas L1 y L4, dos lentes intermedias L2 y L3, dos espejos extremos E1 y E2 y dos espejos intermedios E3 y E4 configurados en un único canal óptico CO. En la implementación mostrada en la figura 5B, la luz incidente procedente del objeto observado (no mostrado en la figura), que viaja a través del canal óptico en el sentido mostrado en la figura 5B, atraviesa el elemento generador de máscaras EGM, incide de forma no-perpendicular sobre el espejo E1 donde es reflejada para atravesar consecutivamente la lente extrema L1 y la lente intermedia L2, tras lo cual incide de forma no- perpendicular sobre el espejo intermedio E3 para atravesar la lente ajustable LA y alcanzar el otro espejo intermedio E4, el cual refleja la luz incidente para que atraviese de forma consecutiva la lente intermedia L3 y la lente extrema L4 para finalmente ser reflejada por el espejo E2 hasta alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la figura 1A - 1 B. Todas las lentes proyectoras L1 , L2, L3 y L4 tienen la misma distancia focal. La separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas, a lo largo del camino óptico, es equivalente a dos distancias focales. El espejo E1 se puede encontrar en cualquier punto del camnio óptico entre la lente extrema L1 y el elemento generador de máscaras. El elemento generador de máscaras EGM se encuentra a una distancia equivalente a una distancia focal de la lente extrema L1 , a lo largo del camino óptico. El espejo E3 se puede encontrar en cualquier punto del camino óptico entre la lente intermedia L2 y la lente ajustable LA. A su vez, el espejo E4 se puede encontrar en cualquier punto del camino óptico entre la lente ajustable LA y la otra lente intermedia L3. La lente ajustable LA se encuentra entre ambos espejos intermedios E3 y E4 a una distancia focal, a lo largo del camino óptico, de las lentes intermedias L2 y L3. El espejo E2 se puede encontrar en cualquier punto del camino óptico entre la lente extrema L4 y el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo.
La figura 5C muestra un ejemplo de realización de la presente invención más compacto respecto de los ejemplos de realización mostrados en las figuras 2A, 2B, 3A, 3B, 3C, 4A y 4B. El instrumento miniaturizado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un Elemento Generador de Máscaras EGM (funcionando en modo transmisión), una lente ajustable LA de focal variable, dos lente extremas L1 y L4, dos lentes intermedias L2 y L3, dos espejos extremos E1 y E2, y dos espejos intermedios E3 y E4 configurados en un único canal óptico CO. En la implementación mostrada en la figura 5C, la luz incidente procedente del objeto observado (no mostrado en la figura), que viaja a través del canal óptico en el sentido mostrado en la figura 5C, atraviesa la lente ajustable LA, incide de forma no-perpendicular sobre el espejo E1 donde es reflejada para atravesar consecutivamente la lente extrema L1 y la lente intermedia L2, tras lo cual incide de forma no-perpendicular sobre el espejo intermedio E3 para atravesar el elemento generador de máscaras EGM y alcanzar el otro espejo intermedio E4, el cual refleja la luz incidente para que atraviese de forma consecutiva la lente intermedia L3 y la lente extrema L4 para finalmente ser reflejada por el espejo E2 hasta alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la figura 1A - 1 B. Todas las lentes proyectoras L1 , L2, L3 y L4 tienen la misma distancia focal. La separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas, a lo largo del camino óptico, es equivalente a dos distancias focales. El espejo E1 se puede situar en cualquier punto del canal óptico CO entre la lente ajustable y la lente extrema L1 . La lente ajustable LA se encuentra a una distancia de la lente extrema L1 equivalente a una distancia focal. El espejo E3 se puede situar en cualquier punto del canal óptico entre la lente intermedia L2 y el elemento generador de máscaras EGM. El espejo E4 se puede situar en cualquier punto del canal óptico entre el Elemento Generador de Máscaras EGM y la otra lente intermedia L3. El elemento generador de máscaras EGM se encuentra entre ambos espejos intermedios E3 y E4 a una distancia focal, a lo largo del camino óptico, de las lentes intermedias L2 y L3. El espejo extremo E2 se puede situar en cualquier punto del camino óptico entre la lente extrema L4 y el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo.
La figura 6A muestra el ejemplo de realización de la presente invención más compacto de los descritos hasta el momento con cuatro lentes proyectoras. El instrumento miniaturizado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un Elemento Generador de Máscaras EGM, una lente ajustable LA de focal variable, un espejo doble (doble cara) MM, dos lentes extremas L1 y L4, dos lentes intermedias L2 y L3, dos espejos extremos E1 y E2, y dos espejos intermedios E3 y E4 configurados en un único canal óptico CO. La inclusión del espejo de doble cara MM a 45 grados respecto de la luz incidente y también respecto de la línea de mirada del ojo permite que el canal óptico CO sufra una desviación que le permite atravesar los elementos comprendidos en el ejemplo de realización mostrado en la figura 6A, recorriendo un camino óptico largo para volver, co-alineado, al punto de partida. Por tanto, la afectación de la distancia de lectura es mínima. En la implementación mostrada en la figura 6A, la luz incidente que viaja a través del canal óptico CO en el sentido mostrado en la figura 6A, se refleja en una cara del espejo de doble cara MM, atraviesa la lente ajustable LA, la lente extrema L1 e incide de forma no-perpendicular sobre el espejo extremo E1 donde es reflejada para ser nuevamente reflejada por el espejo intermedio E3, tras lo cual atraviesa consecutivamente la lente intermedia L2, el elemento generador de máscaras EGM, la lente intermedia L3 hasta alcanzar el espejo intermedio E4 donde se refleja hasta alcanzar el espejo extremo E2, donde es nuevamente reflejada para atravesar la lente extrema L4, alcanzar la otra cara del espejo de doble cara MM donde la luz es nuevamente reflejada hasta alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la figura 1A - 1 B. Todas las lentes tienen de proyección la misma distancia focal salvo la lente ajustable LA. Todas las lentes proyectoras L1 , L2, L3 y L4 tienen la misma distancia focal. La separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas, a lo largo del camino óptico, es equivalente a dos distancias focales. La lente ajustable LA se encuentra a una distancia focal de la lente extrema L1 . El espejo extremo E1 y el espejo intermedio E3 se pueden encontrar en cualquier punto del canal óptico entre la lente extrema L1 y la lente intermedia L2 manteniendo la condición de que la distancia entre la lente extrema L1 y la lente intermedia L2 a lo largo del camino óptico es de dos distancias focales. El elemento generador de máscaras EGM se encuentra equidistante (a una distancia focal) de las lentes intermedias L2 y L3. El espejo intermedio E4 y el espejo extremo E2 se pueden encontrar en cualquier punto del canal óptico entre la lente intermedia L3 y la lente extrema L4 manteniendo la condición que la distancia entre la lente intermedia L3 y la lente extrema L4, a lo largo del camino óptico, es de dos distancias focales. El patrón pupilar completo se proyecta sobre el plano pupilar P situado a una distancia focal de la lente extrema L4 a lo largo del camino óptico.
La figura 6B muestra un ejemplo de realización de la presente invención más compacto respecto de los ejemplos de realización mostrados en las figuras 2A, 2B, 4A, 4B, 5A, 5B y 5C. El instrumento miniaturizado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un Elemento Generador de Máscaras EGM (en modo reflexión), una lente ajustable LA de focal variable, un espejo doble (doble cara) MM, dos lentes extremas L1 y L4, dos lentes intermedias L2 y L3, y dos espejos E1 y E2. Todos los elementos anteriores están configurados en un único canal óptico CO. La inclusión del espejo de doble cara MM a 45 grados respecto de la luz incidente y también respecto de la línea de mirada del ojo permite que el canal óptico CO sufra una desviación que le permite atravesar los elementos comprendidos en el ejemplo de realización mostrado en la figura 6A, recorriendo un camino óptico largo para volver, co-alineado, al punto de partida. Por tanto, en la implementación mostrada en la figura 6B, la luz incidente procedente del objeto observado (no mostrado en la figura), que viaja a través del canal óptico en el sentido mostrado en la figura 6B, atraviesa la lente ajustable LA, se refleja en una cara del espejo de doble cara MM, atraviesa la lente extrema L1 e incide de forma no-perpendicular sobre el espejo E1 donde es reflejada para a continuación atravesar la lente intermedia L2 y alcanzar el elemento generador de máscaras EGM, funcionando en modo reflexión. El elemento generador de máscaras EGM refleja la luz incidente y la orienta hacia la lente intermedia L3. Tras atravesar la lente intermedia L3 alcanza el espejo E2 donde es reflejada para atravesar la lente extrema L4. Finalmente, la luz alcanza la otra cara del espejo de doble cara MM donde es nuevamente reflejada hasta alcanzar el plano pupilar P donde se proyecta el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la figura 1 A - 1 B. Todas las lentes proyectoras L1 , L2, L3 y L4 tienen la misma distancia focal. La separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas, a lo largo del camino óptico, es equivalente a dos distancias focales. La lente ajustable LA se encuentra en el plano focal de la lente extrema L1 , considerando la reflexión en el espejo de doble cara MM, que físicamente se sitúa oblicuamente, y a unos 45 grados, entre la lente ajustable LA y la lente extrema L1 . A la vez, por su cara posterior, MM se sitúa oblicuamente entre la lente extrema L4 y el plano pupilar P (donde se sitúa la pupila del ojo del sujeto), de tal forma que el plano pupilar P está en el plano focal posterior de la lente extrema L4 porque ambos, la lente extrema L4 y el plano pupilar P, están a una focal de distancia a lo largo del camino óptico. El espejo E1 se puede encontrar en cualquier punto del canal óptico entre la lente extrema L1 y la lente intermedia L2. De igual forma, al espejo E2 se puede encontrar en cualquier punto del canal óptico entre la lente intermedia L3 y la lente extrema L4. El elemento generador de máscaras EGM se encuentra en el foco posterior FL2 de la lente intermedia L2 que coincide con el foco anterior FL3 de la otra lente intermedia L3. El patrón pupilar completo se proyecta sobre el plano pupilar P situado a una distancia focal de la otra lente extrema L4.
La figura 6C muestra un ejemplo de realización de la presente invención más compacto respecto de los ejemplos de realización mostrados en las figuras 2A, 2B, 4A, 4B, 5A, 5B y 5C. El instrumento miniatuhzado simulador de visión simultámea por generación de máscaras tiene un Elemento Generador de Máscaras EGM, una lente ajustable LA de focal variable, un espejo doble (doble cara) MM, dos lentes extremas L1 y L4, dos lentes intermedias L2 y L3, dos espejos E1 y E2, configurados en un único canal óptico CO. La inclusión del espejo de doble cara MM a 45 grados respecto de la luz incidente y también respecto de la línea de mirada del ojo permite que el canal óptico CO sufra una desviación que le permite atravesar los elementos comprendidos en el ejemplo de realización mostrado en la figura 6A, recorriendo un camino óptico largo para volver, co-alineado, al punto de partida. Por tanto, en la implementación mostrada en la figura 6C, la luz incidente procedente del objeto observado (no mostrado en la figura), que viaja a través del canal óptico en el sentido mostrado en la figura 6C, se refleja en una cara del espejo doble MM, atraviesa la lente ajustable LA, se refleja en el espejo E1 , atraviesa consecutivamente la lente extrema L1 y la lente intermedia L2 e incide de forma no-perpendicular sobre el elemento generador de máscaras EGM funcionando en modo reflexión donde es reflejada para a continuación atravesar la lente intermedia L3 y ser reflejada por el espejo E2. El espejo E2 refleja la luz y la orienta hacia la lente extrema L4 que la atraviesa hasta alcanzar la otra cara del espejo de doble cara MM donde es nuevamente reflejada hasta alcanzar el plano pupilar P (la pupila del usuario) donde se forma el patrón pupilar completo según se ha descrito en el ejemplo de realización de la figura 1A - 1 B. Todas las lentes tienen de proyección la misma distancia focal salvo la lente ajustable LA. Todas las lentes proyectoras L1 , L2, L3 y L4 tienen la misma distancia focal. La separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas, a lo largo del camino óptico, es equivalente a dos distancias focales. El patrón pupilar completo se forma sobre el plano pupilar P situado a una distancia focal, a lo largo del camino óptico, de la lente extrema L4.
Para implementar el elemento generador de máscaras EGM se puede utilizar un "Digital Micromirror Device" (DMD) o un "Spatial Light Modulator" (SLM) para cualesquiera realizaciones anteriores. Los "Spatial Light Modulator" pueden funcionar en modo reflexión o en modo transmisión. En cambio, los'Oigital Micromirror Device" (DMD) funcionan únicamente en reflexión.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras, caracterizado por que comprende:
• un elemento generador de máscaras (EGM) que genera, con una frecuencia de alternancia temporal, al menos dos máscaras complementarias (3, 5) de tal forma que, secuencialmente, cada máscara deja pasar parcialmente una luz incidente procedente de un objeto, a la vez que la al menos otra máscara bloquea parcialmente dicha luz incidente;
• una lente ajustable (LA) de potencia óptica variable que genera, con dicha frecuencia de alternancia temporal, al menos dos potencias ópticas (1 , 2) diferentes correspondientes a al menos dos distancias de observación;
en donde el elemento generador de máscaras y la lente ajustable están situados en un único canal óptico (CO) por el que circula dicha luz incidente, de tal forma que cada máscara (3) del elemento generador de máscaras está sincronizada temporalmente con cada potencia (4) de la lente ajustable, obteniéndose por fusión temporal un patrón pupilar combinado (7) de al menos dos distancias de observación.
2. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 1 , caracterizado porque la frecuencia de alternancia es preferiblemente superior a 30 Hz, y más preferiblemente superior a 60Hz.
3. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 1 , caracterizado porque adicionalmente comprende dos lentes proyectoras (L1 , L2), ambas con la misma distancia focal y separadas entre sí dos distancias focales; de tal forma que el elemento generador de máscaras (EGM) se encuentra en el foco anterior de una de las lentes (L1 ), y la lente ajustable (LA) se coloca aproximadamente en el foco posterior de la otra lente (L2), formándose el patrón pupilar sobre el foco posterior de dicha otra lente (L2).
4.- Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de mascaras según la reivindicación 1 , caracterizado porque adicionalmente comprende dos lentes proyectoras (L1 , L2) con la misma distancia focal y separadas entre sí dos distancias focales; de tal forma que la lente ajustable (LA) se encuentra en el foco anterior de una de las lentes (L1 ) y el elemento generador de máscaras (EGM) se coloca aproximadamente en el foco posterior de la otra lente (L2), formándose el patrón pupilar sobre el foco posterior de dicha otra lente (L2).
5. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 1 , caracterizado porque adicionalmente comprende dos lentes proyectoras (L1 , L2) con la misma distancia focal y separadas entre sí dos distancias focales; de tal forma que la lente ajustable (LA) y el elemento generador de máscaras (EGM) se encuentran en el foco anterior de una de las lentes (L1 ), y el patrón pupilar se forma sobre el plano focal posterior de dicha otra lente (L2).
6. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 1 , caracterizado por que adicionalmente comprende cuatro lentes proyectoras (L1 , L2, L3, L4), dos extremas (L1 , L4) y dos intermedias (L2, L3), con la misma distancia focal, distribuidas de forma consecutiva sobre dicho canal óptico (CO) y con una separación entre cada dos lentes consecutivas equivalente a dos distancias focales, de tal forma que el elemento generador de máscaras (EGM) se encuentran en el foco anterior (FL1 ) de una de las lentes extremas (L1 ), la lente ajustable LA se encuentran en el foco posterior (FL2) de una de las lentes intermedias que coincide con el foco anterior (FL3) de la otra lente intermedia, y el patrón pupilar se forma sobre el foco posterior (FL4) de la otra lente extrema (L4).
7. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 1 , caracterizado por que adicionalmente comprende cuatro lentes proyectoras (L1 , L2, L3, L4), dos extremas (L1 , L4) y dos intermedias (L2, L3), con la misma distancia focal, distribuidas de forma consecutiva sobre dicho canal óptico (CO) y con una separación entre cada dos lentes consecutivas equivalente a dos distancias focales, de tal forma que la lente ajustable (LA) se encuentran en el foco anterior (FL1 ) de una de las lentes extremas (L1 ), el elemento generador de máscaras (EGM) se encuentran en el foco posterior (FL2) de una de las lentes intermedias que coincide con el foco anterior (FL3) de la otra lente intermedia, y el patrón pupilar se forma sobre el foco posterior (FL4) de la otra lente extrema (L4).
8. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 6, caracterizado por que el elemento generador de máscaras (EGM) se sitúa de forma no-perpendicular al canal óptico, de tal forma que el elemento generador de máscaras (EGM), funcionando en modo reflexión, recibe directamente la luz incidente y la refleja en otra dirección, en la cual atraviesa las cuatro lentes proyectoras (L1 , L2, L3, L4) y la lente ajustable (LA).
9. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 7, caracterizado por que el elemento generador de máscaras (EGM) se sitúa de forma no-perpendicular al canal óptico, de tal forma que el elemento generador de máscaras (EGM), funcionando en modo reflexión, recibe la luz incidente a través de la lente ajustable (LA), de una lente extrema (L1 ) y de una lente intermedia (L2), y la refleja en otra dirección, en la cual atraviesa una lente intermedia (L3) y una lente extrema (L4).
10. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 1 , caracterizado por que adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras (L1 , L2, L3, L4), dos extremas (L1 , L4) y dos intermedias (L2, L3), con la misma distancia focal, distribuidas de forma consecutiva sobre dicho canal óptico (CO) y con una separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas equivalente a dos distancias focales; y dos espejos extremos (E1 , E2); donde el instrumento está configurado de tal forma que la luz incidente transcurre de forma consecutiva por: la lente ajustable (LA), un espejo extremo (E1 ), una lente extrema (L1 ), una lente intermedia (L2), el elemento generador de máscaras (EGM) en modo reflexión, la otra lente intermedia (L3), la otra lente extrema (L4) y el otro espejo (E2), hasta alcanzar el plano pupilar (P).
1 1 . - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 1 , caracterizado por que adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras (L1 , L2, L3, L4), dos extremas (L1 , L4) y dos intermedias (L2, L3), con la misma distancia focal, distribuidas de forma consecutiva sobre dicho canal óptico (CO) y con una separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas equivalente a dos distancias focales; dos espejos extremos (E1 , E2) y dos espejos intermedios (E3, E4); donde el instrumento está configurado de tal forma que la luz incidente transcurre de forma consecutiva por: el elemento generador de máscaras (EGM), un espejo extremo (E1 ), una lente extrema (L1 ), una lente intermedia (L2), un espejo intermedio (E3), la lente ajustable (LA), el otro espejo intermedio (E4), la otra lente intermedia (L3), la otra lente extrema (L4) y el otro espejo extremo (E2) hasta alcanzar el plano pupilar (P).
12. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 1 , caracterizado por que adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras (L1 , L2, L3, L4), dos extremas (L1 , L4) y dos intermedias (L2, L3), con la misma distancia focal, distribuidas de forma consecutiva sobre dicho canal óptico (CO) y con una separación entre cada dos lentes proyectoras consecutivas equivalente a dos distancias focales; dos espejos extremos (E1 , E2) y dos espejos intermedios (E3, E4); donde el instrumento está configurado de tal forma que la luz incidente transcurre de forma consecutiva por: la lente ajustable (LA), un espejo extremo (E1 ), una lente extrema (L1 ), una lente intermedia (L2), un espejo intermedio (E3), el elemento generador de máscaras (EGM), el otro espejo intermedio (E4), la otra lente intermedia (L3), la otra lente extrema (L4) y el otro espejo extremo (E2) hasta alcanzar el plano pupilar (P).
13. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 1 , caracterizado por que adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras (L1 , L2, L3, L4), dos extremas (L1 , L4) y dos intermedias (L2, L3), con la misma distancia focal; dos espejos extremos (E1 , E2) y dos espejos intermedios (E3, E4); y, un espejo doble (MM); donde el instrumento está configurado de tal forma que la luz incididente transcurre consecutivamente por una cara del espejo doble (MM), la lente ajustable (LA), una lente extrema (L1 ), un espejo extremo (E1 ), un espejo intermedio (E3), una lente intermedia (L2), el elemento generador de máscaras (EGM), la otra lente intermedia (L3), el otro espejo intermedio (E4), el otro espejo extremo (E2), la otra lente extrema (L4) y la otra cara del espejo doble (MM) hasta alcanzar el plano pupilar (P).
14. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 1 , caracterizado por que adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras (L1 , L2, L3, L4), dos extremas (L1 , L4) y dos intermedias (L2, L3), con la misma distancia focal; dos espejos extremos (E1 , E2); y un espejo doble (MM); donde el instrumento está configurado de tal forma que la luz incididente transcurre consecutivamente por una cara del espejo doble (MM), la lente ajustable (LA), un espejo extremo (E1 ), una lente extrema (L1 ), una lente intermedia (L2), el elemento generador de máscaras (EGM), la otra lente intermedia (L3), el otro espejo extremo (E2), la otra lente extrema (L4) y la otra cara del espejo doble (MM) hasta alcanzar el plano pupilar (P).
15. - Instrumento miniaturizado simulador de visión simultánea por generación de máscaras según la reivindicación 1 , caracterizado por que adicionalmente comprende: cuatro lentes proyectoras(L1 , L2, L3, L4), dos extremas (L1 , L4) y dos intermedias (L2, L3), con la misma distancia focal; dos espejos extremos (E1 , E2); y un espejo doble (MM); donde el instrumento está configurado de tal forma que la luz incididente transcurre consecutivamente por la lente ajustable (LA), una cara del espejo doble (MM), una lente extrema (L1 ), un espejo extremo (E1 ), una lente intermedia (L2), el elemento generador de máscaras (EGM), la otra lente intermedia (L3), el otro espejo extremo (E2), la otra lente extrema (L4) y la otra cara del espejo doble (MM), hasta alcanzar el plano pupilar (P).
16. - Uso del instrumento según reivindicaciones anteriores en combinación con gafas, lentes de contacto, lentes infraoculares, cirugía refractiva u otras correcciones oftálmicas o quirúrgicas.
17. - Uso del instrumento según reivindicaciones 1 a 15 como foróptero.
18. - Uso del instrumento según reivindicaciones 1 a 15 en combinación con pruebas visuales o psicofísicas.
19. - Uso del instrumento según reivindicaciones 1 a 15 para evaluar la tolerancia de pacientes a correcciones de visión simultánea o para el entrenamiento del paciente previo a la implantación de correcciones de visión simultánea.
20. - Uso del instrumento según reivindicaciones 1 a 15 para determinar o seleccionar los parámetros de una corrección de visión simultánea en el momento del diseño de la misma o durante la prescripción o selección de la corrección más adecuada para un determinado paciente o para un grupo de pacientes.
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