Método para optimizar una lente para gafas para las aberraciones de frente de onda de un ojo y lente.

Un método (36) implementado en ordenador para diseñar un elemento (24) de lente oftálmica,

comprendiendo el método (36) las operaciones de:

determinar (38) una aberración del frente de onda de un ojo (26) de una persona en un plano de referencia (28), en el que la aberración de frente de onda del ojo (26) puede ser descrita mediante una serie de polinomios de orden creciente hasta un primer orden especificado y mediante primeros coeficientes correspondientes; y estando caracterizado el método por las operaciones de:

determinar (40; 42) una primera corrección de visión de un segundo orden específico para obtener un elemento (24) de lente oftálmica adaptado, en el que la operación de determinar una primera corrección de visión (40; 42) comprende la operación de:

determinar (40) una aberración de frente de onda del elemento (24) de lente oftálmica en el plano de referencia (28) como una primera distribución objetivo de modo que corrija la aberración de frente de onda del ojo (26), en el que la aberración de frente de onda del elemento (24) de lente oftálmica puede ser descrita por una segunda serie de polinomios de orden creciente hasta el segundo orden específico y por segundos coeficientes correspondientes, en que el segundo orden específico es menor que el primer orden específico y el segundo orden específico es el segundo orden; y

adaptar (42) el elemento (24) de lente oftálmica de modo que corresponda con la primera distribución objetivo tan estrechamente como sea posible;

determinar (44) al menos dos puntos especificados (50) sobre una abertura (48) del elemento (24) de lente oftálmica adaptado;

determinar (52) una aberración de frente de onda de orden elevado en el plano de referencia (28) para cada punto especificado (50) del elemento (24) de lente oftálmica adaptado, en el que la aberración de frente de onda de orden elevado puede ser descrita por una tercera serie de polinomios de orden creciente por encima de un segundo orden hasta el primer orden específico incluido y por terceros coeficientes correspondientes, determinar (54; 56; 58) una segunda corrección de visión de segundo orden para cada uno de los puntos especificados para obtener un elemento (24) de lente oftálmica optimizado basado en la primera corrección de visión (40) hasta el segundo orden incluido y basado en los primeros y terceros coeficientes combinados por encima del segundo orden y hasta el primer orden específico incluido, en el que la operación de determinar una segunda corrección de visión (54; 56; 58) comprende la operación de:

determinar (54) una aberración de frente de onda de orden elevado combinada de un sistema de lente-ojo (26) combinado en el plano de referencia (28) para cada punto especificado (50), en el que la aberración de frente de onda de orden elevado combinada puede ser descrita por una cuarta serie de polinomios de orden creciente por encima del segundo orden y hasta el primer orden específico incluido y por cuartos coeficientes correspondientes, en que los cuartos coeficientes son iguales a la suma de los primeros y terceros coeficientes correspondientes;

en que las aberraciones de frente de onda están descritas cada una por la misma serie de polinomios.

Método para optimizar una lente para gafas para las aberraciones de frente de onda de un ojo y lente

El presente invento se refiere a un método de acuerdo con la reivindicación 1 para diseñar un elemento de lente oftálmica, comprendiendo el método las operaciones de determinar una aberración de frente de onda de un ojo que ha de ser minimizada en un plano de referencia, en el que la aberración de frente de onda del ojo puede ser descrita por una primera serie de polinomios de orden creciente hasta un primer orden específico y por primeros coeficientes correspondientes, y determinar una primera corrección de visión de un segundo orden específico para obtener un elemento de lente oftálmica adaptado.

Además, el presente invento se refiere a un método para fabricar un elemento de lente oftálmica que comprende las operaciones del método para diseñar un elemento de lente oftálmica.

Además, el presente invento está relacionado con un producto de programa informático para llevar a cabo las operaciones de los métodos antes mencionados.

Las lentes oftálmicas para corrección de visión son bien conocidas en el estado de la técnica desde hace centenares de años. Han sido utilizadas por ópticos, optometristas y oftalmólogos para corregir la miopía y la vista cansada utilizando lentes cóncavas y conexas, respectivamente, así como para corregir la presbicia utilizando lentes multifocales.

Las aberraciones de frente de onda son el resultado de diferencias en la longitud de la trayectoria óptica entre el frente de onda ideal que daría como resultado un foco perfecto a través de un sistema óptico, es decir unas gafas y el ojo, y el frente de onda con aberración que es producido por el sistema óptico real. Las aberraciones de frente de onda son a menudo categorizadas por su orden radial, que indica la dependencia de la aberración sobre el tamaño de la pupila. Los componentes ópticos del ojo humano sufren tanto de aberraciones de frente de la de "orden inferior" como de "alto elevado". Las aberraciones de orden inferior de interés para la corrección de visión son realmente un subconjunto de las aberraciones de orden inferior, denominado como las aberraciones de frente de onda de "segundo orden". Las aberraciones de segundo orden varían en función del cuadrado de la distancia desde el centro de la pupila o abertura. Estas aberraciones de frente de onda son corregidas típicamente con una prescripción de gafas que incluye un componente de potencia esférica, un componente de potencia cilindrica y un componente de eje que describe la orientación de la potencia cilindrica.

Las aberraciones de orden elevado representan aberraciones de frente de onda de los varían como una función cúbica o mayor de la distancia desde el centro de la pupila o abertura. Las aberraciones de orden elevado del ojo incluyen aberraciones tales como, por ejemplo, coma, aberración triangular y aberraciones esféricas. Aunque estas aberraciones son a menudo menores en magnitud que las aberraciones de orden inferior, las aberraciones de orden elevado del ojo pueden también degradar la calidad de visión y limitar el crecimiento o prestaciones visuales. Es posible mejorar la calidad de visión corrigiendo las aberraciones de orden elevado en el ojo además de las aberraciones de orden bajo. El procedimiento de examen del ojo para prescripciones tradicionales de gafas, sin embargo, sólo produce una corrección que minimiza la aberración de orden inferior del ojo. Corregir las aberraciones de orden elevado del ojo no es práctico con lentes oftálmicas, debido a que las aberraciones de frente de onda de orden inferior más significativas son introducidas cuando el ojo gira detrás de la lente.

Además, lentes oftálmicas con perfiles de frente de onda refractados que salen de una sección de una esfera perfecta o de una superficie toroidal también producen distintas aberraciones de frente de onda de orden elevado. Las aberraciones de orden elevado pueden ser producidas bajo ciertas circunstancias por la refracción de la luz a través de ciertas regiones de lentes con superficies esféricas o toroidales, incluyendo sistemas ópticos simétricos que sufren de la clásica aberración esférica de Seidel o coma. Además, las aberraciones de orden elevado pueden ser producidas rutinariamente por la lente cuando al menos una superficie de la lente tiene terceras derivadas parciales distintas de cero. Esto incluye cualquier lente con una superficie que varía uniformemente en curvatura, incluyendo pero no estando limitado a lentes de visión única, lentes esféricas y lentes adicionales progresivas. En particular, las lentes adicionales progresivas producen coma y aberración triangular significativas dentro del corredor progresivo y en los límites entre las zonas de visión centrales de la lente y las regiones periféricas. Tanto las aberraciones de orden inferior como las de orden elevado son inevitables en ciertas áreas de lentes adicionales progresivas debido al uso de regiones combinadas o mezcladas que proporcionan un cambio suave en la potencia de adición sin líneas de demarcación visibles.

Las aberraciones de frente de onda producidas por una lente oftálmica interactúan con las aberraciones de frente de onda del ojo. Ocurre un acoplamiento de aberraciones que puede o bien mejorar o bien degradar la calidad de visión a través de diferentes regiones de la lente, dependiendo de las aberraciones de orden inferior y de orden elevado presentes en el ojo y a través de la lente oftálmica. Tradicionalmente, sin embargo, las lentes oftálmicas han sido diseñadas para minimizar solamente la magnitud de las aberraciones de orden inferior producidas tanto por el ojo como por la lente oftálmica. Esto es debido a la incapacidad hasta el presente de medir las aberraciones de frente de onda de orden elevado del ojo, antes de la llegada de sensores de frente de onda comercialmente disponibles; la incapacidad de corregir las aberraciones de orden elevado del ojo con una lente oftálmica sin introducir más aberraciones de frente de onda de orden inferior significativas, y a la incapacidad hasta ahora de mecanizar superficies de lente oftálmica de

complejidad adecuada, antes de la llegada de modernas técnicas de acabado superficial de forma libre.

Aunque las lentes oftálmicas no pueden eliminar las aberraciones de frente de onda de orden elevado sin introducir aberraciones adicionales, es no obstante posible mejorar la calidad de visión con lentes oftálmicas minimizando el efecto neto sobre la visión de la interacción óptica combinada entre las aberraciones de orden inferior y las de orden elevado del ojo cuando se determina la corrección de gafas de orden inferior. Hay actualmente disponibles lentes oftálmicas con correcciones de gafas de orden inferior que han sido manipuladas para tener en cuenta los efectos de las aberraciones de orden elevado del ojo. Por ejemplo, métodos similares están descritos en la solicitud de patente Norteamericana 2007/0279586 A1 y en la solicitud de patente Norteamericana 2009/0015787 A1. Estas lentes oftálmicas proporcionan al usuario una corrección de visión "optimizada en frente de onda" que han tenido el componente de potencia esférica, el componente de potencia cilindrica y el eje cilindrico manipulados con el fin de mejorar la calidad de visión basado sobre mediciones de aberración de frente de onda desde un sensor de frente de onda.

Recientemente, se han introducido lentes oftálmicas que buscan minimizar las aberraciones de orden elevado producidas sólo por la lente al menos dentro de las restricciones matemáticas de superficies de adición progresiva, aunque esto no mejorará la calidad de visión potencial máxima del usuario. Un método similar está por ejemplo descrito en las patente Norteamericana n° 7.063.421.

Las aberraciones de frente de onda de orden elevado del ojo humano varían significativamente con la población. Además, las aberraciones de frente de onda de orden elevado a través de lentes oftálmicas con cambios significativas en la potencia, tales como lentes de adición progresiva, también varían significativamente sobre la abertura de la lente. Es posible, sin embargo, manipular las ópticas de una lente oftálmica para un usuario de gafas dado mediante un proceso de optimización matemática adecuado antes de la fabricación utilizando un método de producción de forma libre que es, por ejemplo, sugerido en la patente Norteamericana n° 6.089.713. Además, es posible estimar la calidad de visión evaluando aberraciones de frente de onda. Por ello, es posible optimizar el rendimiento visual a través de diferentes zonas de una lente oftálmica cuando las aberraciones de frente de onda del ojo y el diseño de la lente oftálmica original son ambos conocidos.

1. Un método (36) implementado en ordenador para diseñar un elemento (24) de lente oftálmica, comprendiendo el método (36) las operaciones de:

determinar (38) una aberración del frente de onda de un ojo (26) de una persona en un plano de referencia (28), en el que la aberración de frente de onda del ojo (26) puede ser descrita mediante una serie de polinomios de orden creciente hasta un primer orden especificado y mediante primeros coeficientes correspondientes; y estando caracterizado el método por las operaciones de:

determinar (40; 42) una primera corrección de visión de un segundo orden específico para obtener un elemento (24) de lente oftálmica adaptado, en el que la operación de determinar una primera corrección de visión (40; 42) comprende la operación de:

determinar (40) una aberración de frente de onda del elemento (24) de lente oftálmica en el plano de referencia (28) como una primera distribución objetivo de modo que corrija la aberración de frente de onda del ojo (26), en el que la aberración de frente de onda del elemento (24) de lente oftálmica puede ser descrita por una segunda serie de polinomios de orden creciente hasta el segundo orden específico y por segundos coeficientes correspondientes, en que el segundo orden específico es menor que el primer orden específico y el segundo orden específico es el segundo orden; y

adaptar (42) el elemento (24) de lente oftálmica de modo que corresponda con la primera distribución objetivo tan estrechamente como sea posible;

determinar (44) al menos dos puntos especificados (50) sobre una abertura (48) del elemento (24) de lente oftálmica adaptado;

determinar (52) una aberración de frente de onda de orden elevado en el plano de referencia (28) para cada punto especificado (50) del elemento (24) de lente oftálmica adaptado, en el que la aberración de frente de onda de orden elevado puede ser descrita por una tercera serie de polinomios de orden creciente por encima de un segundo orden hasta el primer orden específico incluido y por terceros coeficientes correspondientes,

determinar (54; 56; 58) una segunda corrección de visión de segundo orden para cada uno de los puntos especificados para obtener un elemento (24) de lente oftálmica optimizado basado en la primera corrección de visión (40) hasta el segundo orden incluido y basado en los primeros y terceros coeficientes combinados por encima del segundo orden y hasta el primer orden específico incluido, en el que la operación de determinar una segunda corrección de visión (54; 56; 58) comprende la operación de:

determinar (54) una aberración de frente de onda de orden elevado combinada de un sistema de lente-ojo (26) combinado en el plano de referencia (28) para cada punto especificado (50), en el que la aberración de frente de onda de orden elevado combinada puede ser descrita por una cuarta serie de polinomios de orden creciente por encima del segundo orden y hasta el primer orden específico incluido y por cuartos coeficientes correspondientes, en que los cuartos coeficientes son iguales a la suma de los primeros y terceros coeficientes correspondientes;

en que las aberraciones de frente de onda están descritas cada una por la misma serie de polinomios.

2. El método implementado en ordenador según la reivindicación 1, en el que la operación de determinar una segunda corrección de visión (54; 56; 58) comprende además las operaciones de:

determinar (55) para cada punto especificado una aberración de frente de onda combinada que comprende la aberración de frente de onda de orden elevado combinada y una aberración de frente de onda de orden inferior combinada;

determinar (56) una aberración de frente de onda final para cada punto especificado del elemento (24) de lente oftálmica en el plano de referencia (28) como una segunda distribución objetivo de modo que corrija la aberración de frente de onda combinada del punto especificado respectivo (50), en que la aberración de frente de onda final puede ser descrita por una quinta serie de polinomios de orden creciente hasta el segundo orden específico; y

optimizar (58) el elemento (24) de lente oftálmica de modo que coincida con la segunda distribución objetivo tan estrechamente como sea posible.

3. El método implementado en ordenador según la reivindicación 2, en el que la aberración de frente de onda de orden inferior combinada corresponde a resultados de la primera corrección de visión (40) para cada uno de los puntos especificados (50).

4. El método implementado en ordenador según la reivindicación 1, en el que la primera corrección de visión (40) es

llevada a cabo utilizando una corrección de visión única de segundo orden.

5. El método implementado en ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las aberraciones de frente de onda son descritas por uno de los siguientes elementos: una serie de polinomios de Zernike, una serie de polinomios de Taylor y una serie de polinomios de Chebyshev.

5 6. El método implementado en ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que en la operación (56)

de determinar la segunda distribución objetivo implica uno de los siguientes elementos: una métrica de plano de la pupila, una métrica de función de dispersión del punto y una métrica de transferencia óptica.

7. El método implementado en ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la aberración de frente de onda del ojo (26) es determinada (38) utilizando un sensor de frente de onda y un medidor de aberraciones.

10 8. El método implementado en ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la aberración de

frente de onda de orden elevado combinada en el plano de referencia (28) para cada punto especificado (50) del elemento (24) de lente oftálmica adaptado es determinada mediante trazado de rayos (23) o trazado de onda de un modelo del ojo (26) y del elemento (24) de lente oftálmica.

9. Un método (34) para fabricar un elemento (24) de lente oftálmica que comprende las operaciones de:

15 diseñar (36) el elemento (24) de lente oftálmica según una de las reivindicaciones 1 a 8;

producir (60) el elemento (24) de la lente oftálmica.

10. El método según la reivindicación 9, en el que el elemento (24) de lente oftálmica es producido utilizando un acabado superficial de forma libre.

11. Un producto de programa informático que comprende medios de código de programa para realizar las operaciones 20 del método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 cuando dicho producto del programa informático es ejecutado

sobre un ordenador.