Procedimiento para calcular y optimizar un cristal de gafa teniendo en cuenta aberraciones de orden superior.

Procedimiento implementado por ordenador para calcular u optimizar un cristal para gafa que comprende las siguientes etapas:

- Especificar por lo menos una superficie para el cristal de gafa que se va a calcular y/u optimizar;

- Determinar el recorrido de un rayo principal (10) a través de un punto de recorrido de la vista (punto visual) (i) de por lo menos una superficie;

- Determinar un primer conjunto primario (sio) y un segundo conjunto primario (eiok) de coeficientes de la aberración local de un frente de onda (18) local que sale de por lo menos un punto de vista clara (i) en un entorno del rayo principal (10), donde el primer conjunto primario de coeficientes (sio) define la aberración esférica y astigmática del frente de onda local saliente y el segundo conjunto primario de coeficientes (eiok) define otra aberración de orden superior (k >2) del frente de onda local saliente;

- Especificar por lo menos una función epk ≥ f (eok), que hace corresponder a un segundo conjunto primario de coeficientes (eok) un segundo conjunto secundario de coeficientes (epk), que define la aberración de orden superior de un frente de onda propagado;

- Determinar una aberración de orden superior de un frente de onda local propagado a lo largo del rayo principal (10) que parte del (por lo menos uno) punto de recorrido de la vista (punto visual) (i) en función de por lo menos el segundo conjunto primario de coeficientes (eiok) mediante la función especificada epk ≥ f (eok),; y

- Calcular y optimizar por lo menos una de las superficies del cristal de gafa teniendo en cuenta la aberración de orden superior calculada del frente de onda local propagado, donde la función epk ≥ f (eok), se especifica como una función lineal epk ≥ Bk (eok + rk) en la que el término de proporcionalidad Bk depende el primer conjunto primario de coeficientes (sio) pero no del segundo conjunto primario de coeficientes (eok)

La presente invención se refiere a un procedimiento y un producto de programa informático correspondiente para calcular (optimizar) y fabricar un cristal de gafa teniendo en cuenta aberraciones de orden superior tanto del ojo como del cristal de gafa.

Para la fabricación o la optimización de cristales de gafa, en particular de cristales de gafa individuales, cada cristal de gafa se fabrica de modo que para cada dirección deseada de la mirada o cada punto deseado del objeto se logra una corrección de un defecto de refracción de cada ojo del usuario de la gafa. Por lo general, un cristal de gafa para una dirección determinada de la mirada se considera enteramente corregido cuando los valores Esfera, Cilindro y Eje del frente de onda al pasar por el globo cenital vértice coinciden con los valores Esfera, Cilindro y Eje de la prescripción para el ojo amétrope. En la determinación de la refracción para el ojo de un usuario de gafa se determinan valores dióptricos (en particular Esfera, Cilindro, posición Axial) para una amplia distancia (por lo general infinita) y eventualmente (para cristales multifocales y/o progresivos) una adición para una distancia cercana (por ejemplo según DIN 5828). De este modo se define la prescripción (en particular Esfera, Cilindro, posición Axial y eventualmente de adición) que se facilita al fabricante de gafas. En el caso de cristales modernos para gafa se pueden indicar además también distancias del objeto, utilizadas para determinar la refracción, que difieren de la norma.

En el caso normal no es posible sin embargo una corrección completa para todas las direcciones de la mirada simultáneamente. Por esta razón, los cristales de gafa se fabrican de forma que principalmente en las zonas principales de utilización, en particular en las zonas centrales del punto de recorrido de la vista (punto visual) proporcionan una buena corrección de las ametropías del ojo y solamente pequeñas distorsiones de la imagen, mientras que en las zonas periféricas se permiten aberraciones mayores.

Para poder fabricar de este modo un cristal de gafa, se procede primero al cálculo de las superficies del cristal de gafa o por lo menos de una de las superficies del cristal de gafa de forma que se obtiene de este modo la distribución deseada de las aberraciones inevitables. Este cálculo y optimización se suele realizar utilizando un método de variación iterativo, minimizando una función de rendimiento. Como función de rendimiento se tiene en cuenta y minimiza en particular una función Fcon la siguiente relación funcional con el efecto esférico S, la cuantía del efecto cilindrico Zy la posición axial del cilindro a (llamado tambi én combinación SZA):

En la función de rendimiento F, en las zonas de valoración /' del cristal de gafa se tiene en cuenta por lo menos los déficits reales de refracción del efecto esférico^ y el efecto cilindricoZKi así como especificaciones teóricas para

los déficits de refracción del efecto esférico5^,^ (teórico) y el efecto cilindrico(teórico).

Ya en la patente DE 13 1 3 275 se veía que resultaba ventajoso no indicar las especificaciones teóricas como valores absolutos de las propiedades a optimizar sino como su desviación respecto de la prescripción, es decir como acomodación defectuosa requerida. Esto presenta la ventaja de que las especificaciones teóricas son independientes de la prescripción (Sphv, Zylv, Achsev (eje), P/v, Bv) y no se tienen que modificar las especificaciones teóricas para cada prescripción individual. Como valor real de las propiedades a optimizar no se introducen por lo tanto tampoco la función de rendimiento valores absolutos de estas propiedades ópticas, sino las desviaciones respecto de la prescripción. Esto presenta la ventaja de que las especificaciones teóricas se pueden dar independientemente de la prescripción y no se tienen que modificar para cada prescripción individual.

Los déficits de refracción correspondientes en las zonas de valoración son tenidos de preferencia en cuenta con factores de ponderación g^, y/o gijZíi. Aquí las especificaciones teóricas para los déficits de refracción del efecto

esférico jD¡¡ y/o el efecto cilindrico (teórico), en particular junto con los valores de ponderación giS y/o

Qízh constituyen el denominado diseño de cristal de gafa. Aparte de esto se pueden tener en cuenta en particular también otros residuos, sobretodo otras magnitudes a optimizar, como por ejemplo coma y/o aberración esférica y/o prisma y/o engrasamiento y/o distorsión anamorfótica, etc., lo cual se indica con la expresión

En algunos casos puede contribuir a una mejora evidente, en particular una acomodación individual de un cristal de gafa, cuando en la optimización del cristal de gafa no se tienen solamente en cuenta aberraciones de hasta segundo orden (Esfera, Magnitud del Astigmatismo y Posición Axial), sino también de orden superior (por ejemplo coma, coma triangular, aberración esférica).

También se sabe, en el estado de la técnica, determinar la forma de un frente de onda, para elementos ópticos y en particular para cristales de gafa limitados por lo menos por dos límites refractivos reffingentes. Esto se puede realizar por ejemplo mediante cálculo numérico de un número suficiente de rayos contiguos, combinado con el ulterior Fit de los datos del frente de onda mediante polinomios de Zernike. Otra fórmula se basa en un cálculo del frente de onda local en la refracción (véase WO 28/89999 A1). Aquí sólo se calcula un rayo (el rayo principal) por punto de recorrido de la vista (punto visual), y como acompañante, las derivadas de la flecha de arco del frente de onda según las coordenadas transversales (verticalmente al rayo principal). Estas derivadas se pueden formar hasta

un orden determinado, donde las segundas derivadas describen las propiedades locales de la curvatura del frente de onda (por ejemplo como distancia focal/poder refringente, astigmatismo) y las derivadas superiores están relacionadas con las aberraciones de orden superior.

Para realizar el cálculo de la luz a través de un cristal de gafa se calculan las derivadas locales del frente de onda en una posición adecuada del recorrido del rayo para compararlas con los valones deseados que se desprenden de la refracción del usuario del cristal de gafa. Esta posición puede ser por ejemplo del globo cenital vértice. Para ello se supone que un frente de onda esférico sale del punto del objeto y se propaga hasta la primera superficie del cristal de gafa. El frente de onda se refracta y se propaga seguidamente hasta la segunda superficie del cristal de gafa donde se vuelve a refractar. Si hay más superficies, se prosigue la alternancia de propagación y refracción hasta pasar por la última superficie límite. La última propagación se produce entonces desde esta última superficie límite hasta el globo cenital vértice.

El documento WO 28/89999 A1 expone las leyes de la refracción en superficies refractivas no solamente para aberraciones y/o propiedades ópticas de segundo grado sino también para órdenes superiores. Cuando un frente de onda con derivadas locales conocidas hasta cierto orden incide oblicuamente con una superficie límite cuya flecha de arco misma se puede describir mediante derivadas locales conocidas hasta el mismo orden, se puede calcular entonces con los procedimientos de cálculo del escrito WO 28/89999 A1 las derivadas locales del frente de onda saliente hasta el mismo orden. Un cálculo de este tipo, en particular hasta segundo orden, resulta muy útil para juzgar las propiedades de la imagen y propiedades ópticas de un cristal de gafa en posición de uso. En particular un cálculo de este tipo presenta gran importancia cuando se tiene que optimizar un cristal de gafa en posición de uso a través de todos los puntos de recorrido de la vista (puntos visuales).

Aunque el procedimiento de refracción se puede describir y calcular de este modo de forma muy eficiente, el tener en cuenta las aberraciones de orden superior resulta sin embargo muy costoso ya que en particular el cómputo iterativo del rayo para la propagación de los frentes de onda requiere unos cálculos muy complejos.

Lo que se pretende con la presente invención es presentar un procedimiento mejorado para calcular u optimizar un cristal de gafa, de preferencia un cristal de gafa progresivo, donde el cristal de gafa se ajusta mejora los requisitos individuales del usuario de la gafa. Este problema se resuelve con un procedimiento implementado por ordenador, un dispositivo, un producto de programa ¡nfomnático y un soporte de datos con las características indicadas en las reivindicaciones independientes. Serán objeto de las reivindicaciones dependientes unas fomnas... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento implementado por ordenador para calcular u optimizar un cristal para gafa que comprende las siguientes etapas:

Especificar por lo menos una superficie para el cristal de gafa que se va a calcular y/u optimizar;

Determinar el recorrido de un rayo principal (1) a través de un punto de recorrido de la vista (punto visual) (/') de por lo menos una superficie;

Determinar un primer conjunto primario (s/) y un segundo conjunto primario (e¡<*) de coeficientes de la aberración local de un frente de onda (18) local que sale de por lo menos un punto de vista clara (/) en un entorno del rayo principal (1), donde el primer conjunto primarlo de coeficientes (s/) define la aberración esférica y astigmática del frente de onda local saliente y el segundo conjunto primario de coeficientes (eik) define otra aberración de orden superior (k > 2) del frente de onda local saliente;

Especificar por lo menos una función ePk = f(eck), que hace corresponder a un segundo conjunto primarlo de coeficientes (eok) un segundo conjunto secundario de coeficientes (epk), que define la aberración de orden superior de un frente de onda propagado;

Determinar una aberración de orden superior de un frente de onda local propagado a lo largo del rayo principal (1) que parte del (por lo menos uno) punto de recorrido de la vista (punto visual) (/') en función de por lo menos el segundo conjunto primario de coeficientes (e«*) mediante la función especificada epk = f(ek),\ y

Calcular y optimizar por lo menos una de las superficies del cristal de gafa teniendo en cuenta la aberración de orden superior calculada del frente de onda local propagado, donde la función epk = f (eok), se especifica como una función lineal ePk= Bk(ek+ rk) en la que el témnino de proporcionalidad Bk depende el primer conjunto primario de coeficientes (s/Q) pero no del segundo conjunto primario de coeficientes (eok).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, donde la determinación de un primer conjunto primario de

/S \

í axx l

coeficientes comprende la determinación de un vector de potencia = I soxy I, donde la determinación de

un

JoyyJ

segundo conjunto primario de coeficientes comprende la determinación de un vector de coma eo3 = p

1 E,«

donde se especifica como por lo menos una función eP3 = f(eo3) la función

/

ea = V3

3 PyZdkS:

\

: / ,z\ W^/nSry) (/nSxyf

f:`;^/r+!{ ^ l v/»^3(*/^)'

3K*(a/,Jw)' 3K`dUs K

TI ^xy

con y =

P.r = -

7A:

yPy=T-

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, donde la determinación de un primer conjunto primario de

/SoxA

coeficientes comprende la determinación de un vector de potencia S¡> - I I, donde la determinación de un

segundo conjunto primario de coeficientes comprende la determinación de un vector de coma eoa = p I y la

\ noxyy 1

determinación de un vector de aberración esférica

*£>3 =

F

^oxxxx

p

Ljoxxxy

p

uoxseyy

\

p

ucxyyy j ^oyyyy/

y

donde se especifica como por lo menos una función ePk = f(eok) la función

- f\

pí

í? /

á

e¡?4 71

3 Emarx + fíy&cxxy ^2 3&cxxy(fíx &cxxx ís-'^oiyy)

Pyi^Eoxyy + ^oxi.yE'oyyy) ^ ~ ^

^^Cxyyi.fíx &oxxy ^ fíy^oyyy)

\\

\

//

con =

1-IÍ/to£-k

l-d/«íovv'

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores que comprende además la determinación de un ángulo a entre un primer plano de refraccón del rayo principal en una primera superficie del cristal de gafa y una segunda superficie de refracción del rayo principal en una segunda superficie del cristal de gafa, donde la determinación de una aberración de orden superior comprende

Determinar un segundo conjunto secundario (e,)*) de coeficientes de la aberración local del frente de onda propagado; y

Determinar un segundo conjunto secundario transformado (§¡pk) de coeficientes en función del ángulco determinado.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores que comprende además un registro de datos de prescripción V donde los datos de prescripción comprenden datos relativos al efecto esférico Sphv, la magnitud del astigmatismo Zylv, el eje de astigmatismo Achsevasí como por lo menos otra refracción de orden superior HOAv.

6. Procedimiento según la reivindicación 6, donde el registro de datos de prescripción comprende un registro de primeros datos de prescripción para una primera distancia del objeto y de los segundos datos de prescripción para una segunda distancia del objeto.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende además:

Especificar un modelo de distancia del objeto Al (x, y), donde Al designa la distancia del objeto y (x, y) un punto de recorrido de la vista (punto visual) del cristal de gafa en un sentido especificado o especificare;

Especificar una función r = g (Al), que describe la dependencia de un tamaño de pupila r respecto de la distancia del objeto Al]

Determinar un tamaño de pupila para el por lo menos un rayo principal (1) mediante el modelo de distancia del objeto Al (x, y) y la función especificada ro = g (Al).

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, donde el cristal de gafa a optimizar es un cristal de gafa progresivo.

9. Dispositivo para calcular y optimizar un cristal de gafa que comprende:

una base de datos de modelos de superficie para especificar por lo menos una superficie para el cristal de gafa a calcular y/u optimizar;

dispositivo de determinación del rayo principal para determinar el recorrido de un rayo principal (1) a través de por lo menos un punto de recorrido de la vista (punto visual) (/) de por lo menos una superficie;

dispositivo para determinar los coeficientes primarios, para determinar un primer conjunto primario (s,) y un segundo conjunto primario (e/t*) de coeficientes de la aberración local de un frente de onda local (18) a través de por lo menos un punto visual (I) en un entorno del rayo principal (1), donde el primer juego primario de coeficientes (s/D) define la aberración esférica y astigmática del frente de onda local saliente y el segundo conjunto primario de coeficiente (e,ok) define otra aberración de orden superior (k > 2) del frente de onda local saliente;

una base de datos de modelos de propagación para especificar por lo menos una función e** = f(eok), que hace que se corresponda un segundo conjunto primario de coeficientes (eok) con un segundo conjunto secundario de coeficientes (e^j, que define la aberración de orden superior de un frente de onda propagado;

dispositivo de determinación de coeficientes secundarios para detemnlnar una aberración de oiden superior de un frente de onda local propagado a lo largo del rayo principal (1) que parte de por lo menos un punto de recorrido de la vista (punto visual) (/) en función de por lo menos el segundo conjunto primario de coeficientes (e«<) mediante la función especificada = f(eok)\ y

dispositivos de cálculo o de optimización concebidos para calcular u optimizar por lo menos una superficie del cristal de gafa teniendo en cuenta la aberración de orden superior calculada del frente de onda local propagado,

donde la función epk =f(eok) se especifica como una función lineal ePk = Bi< (ek+ ri<) en la cual el témnlno de proporcionalidad Bkdepende del primer conjunto primario de coeficientes (s¡) pero no del segundo conjunto primario de coeficientes (eok).

1. Producto de programa ¡nfomnátlco, que, una vez cargado y ejecutado en un ordenador está concebido para realizar un método para calcular u optimizar un cristal de gafa según una de las reivindicaciones 1 a 8.

11. Un soporte de datos que comprende un programa ¡nfomnátlco, donde el programa informático, una vez cargado y ejecutado en un ordenador, está concebido para realizar un método para el cálculo o la optimización de un cristal de gafa según una de las reivindicaciones 1 a 8.

12. Procedimiento para la fabricación de un cristal de gafa que comprende:

Cálculo u optimización de un cristal de gafa según un procedimiento para el cálculo o la optimización de un cristal de gafas según una de las reivindicaciones 1 a 8;

Fabricación del cristal de gafa así calculado u optimizado.

13. Dispositivo para la fabricación de un cristal de gafa que comprende:

Dispositivo de cálculo o de optimización concebido para calcular u optimizar el cristal de gafa según un procedimiento para calcular u optimizar un cristal de gafa según una de las reivindicaciones 1 a 8;

Métodos de elaboración, concebidos para terminar la elaboración del cristal de gafa.