ES2340980A1 - Metodo para la medida de aberraciones del ojo mediante luz infrarroja invisible e instrumentos oftalmicos que emplean dicho metodo. - Google Patents
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Abstract
Método para la medida de aberraciones del ojo (2) mediante luz infrarroja invisible e instrumentos oftálmicos que emplean dicho método, llevándose a cabo en dicho método la iluminación de la retina del ojo (2) mediante radiación infrarroja fuera del espectro visible, de tal forma que la porción de iluminación incidente sobre la retina del ojo (2) difundida de vuelta al exterior por dicha retina es llevada a un sensor (1) en el cual se realiza, mediante comparación, la medida objetiva de las aberraciones del citado ojo (2), siendo la longitud de onda de la iluminación infrarroja incidente sobre la retina del ojo (2) de más de 900 nm y de menos de 1070 nm, y siendo el sensor (1) un sensor de frente de onda de tipo Hartmann-Shack, un sensor de frente de onda de tipo piramidal, un sensor de frente de onda del tipo basado en la medida de la curvatura o un sensor del tipo que emplea interferometría.
Description
Método para la medida de aberraciones del ojo
mediante luz infrarroja invisible e instrumentos oftálmicos que
emplean dicho método.
La presente invención se refiere a un método
para la medida de las aberraciones del ojo utilizando luz infrarroja
invisible para el ojo humano, así como a un instrumento oftálmico
que emplea un método de medida tal.
En la primera etapa de la visión, la óptica del
ojo determina y limita la calidad de las imágenes que se proyectan
en la retina. Desde este punto de vista, entender y medir las
características ópticas del ojo proporciona valiosa información
sobre la calidad de la visión. Así, se conocen en el estado de la
técnica numerosos métodos para determinar de una manera objetiva las
aberraciones, es decir, las imperfecciones del ojo, que producen
que la imagen sea defectuosa. Estas aberraciones son precisamente
las que determinan la calidad óptica del ojo. Uno de los principales
métodos empleados en la actualidad para medir las aberraciones del
ojo es el que utiliza el sensor de frente de onda de
Hartmann-Shack. Otros métodos objetivos conocidos
para la medida de aberraciones son, por ejemplo el sensor de
curvatura, el test de Focault y el sensor de pirámide.
Los sistemas de medida de aberraciones conocidos
en la actualidad implican la introducción de luz visible en el ojo.
Dicha luz, tras ser reflejada o difundida por la retina, atraviesa
de vuelta el ojo completo, y es finalmente analizada a su salida. El
inconveniente que plantean métodos tales es que, dado que emplean
radiación en la franja visible o en la franja de infrarrojos cercana
en la medida de las aberraciones, el sujeto percibe el haz de
medida. Esto es de particular importancia cuando el sujeto está
realizando alguna tarea visual, como test de sensibilidad al
contraste, medidas de agudeza visual, etc, durante la medida de sus
aberraciones. Así, el uso de luz visible para medir las aberraciones
simultáneo a la realización de tareas visuales hace que el sujeto
perciba ambos estímulos a la vez, el de la luz de medida y el que
procede del test o estímulo visual. Esto tiene como consecuencia que
algunos sujetos no sean capaces de fijar su atención completamente
en el test o estímulo, por lo que, o bien no se puede llevar a cabo
la medida, o bien los resultados no son fiables. Por otro lado,
cuando se quiere presentar por ejemplo un test con baja irradiancia
(i.e., en condiciones pobres de iluminación) para estudiar o medir
la capacidad del sistema visual en dichas condiciones, la luz
introducida en el ojo para medir las aberraciones es percibida más
intensamente que el propio test visual. Esto hace imposible llevar
a cabo estas medidas en la actualidad con el estado de la técnica
disponible.
La presente invención está orientada a la
solución de los inconvenientes planteados anteriormente.
Así, la presente invención se refiere a un
método para la medida de las aberraciones del ojo, así como para la
caracterización de la calidad óptica del mismo, mediante el uso de
iluminación infrarroja fuera del espectro visible. El citado método
emplea así radiación infrarroja fuera del espectro visible para el
ojo humano, en particular de una longitud de onda mayor de 900 nm.
De esta manera se consigue que el sujeto no perciba el haz de
medida en los rangos de irradiancia necesarios para la obtención de
las aberraciones. Esto ocurre debido al limitado rango espectral de
respuesta de los fotorreceptores en la retina, abarcando estos
únicamente el espectro visible.
El uso de luz infrarroja es de gran interés
práctico en términos de comodidad para el sujeto, permitiéndole
realizar tareas visuales mientras que sus aberraciones están siendo
medidas sin ningún tipo de interferencia. Por otro lado, el uso de
luz infrarroja es también de gran interés por motivos de seguridad,
pues permite introducir más flujo radiante en el ojo, sin riesgo de
daño en la retina, en comparación con las longitudes de onda del
espectro visible.
El empleo de luz infrarroja fuera del espectro
visible no se ha demostrado hasta el momento en la medida de
aberraciones oculares.
Por otro lado, la invención se refiere también a
una variedad de instrumentos oftálmicos para la medida objetiva de
las aberraciones del ojo que emplean el método anterior.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de
una realización ilustrativa de su objeto en relación con las figuras
que se acompañan.
La Figura 1 muestra en esquema los componentes
para la puesta en práctica de la realización el método de medida de
aberraciones oculares según la presente invención.
La Figura 2 muestra una gráfica de la variación
de la PP_{R} en el ojo humano, o razón pedestal/pico de la imagen
de Hartmann-Shack, en función de la longitud de onda
de la iluminación empleada, para la medida de aberraciones mediante
el uso del método de la presente invención.
La Figura 3 muestra las imágenes de
Hartmann-Shack en diferentes longitudes de onda y
para diferentes sujetos, mostrándose el efecto de la longitud de
onda sobre la calidad de las imágenes en la medida de aberraciones
mediante el uso del método de la presente invención.
La Figura 4 muestra una gráfica de los mapas de
aberración obtenidos mediante el uso del método de la presente
invención en ojos reales.
La Figura 5 muestra una gráfica de la media
cuadrática (RMS) del frente de onda para diferentes sujetos
testados, en la medida comparada de aberraciones mediante el uso del
método de la presente invención.
La Figura 6 muestra una gráfica de la variación
del desenfoque cromático o aberración cromática longitudinal desde
el espectro visible hasta el infrarrojo empleado para la medida de
aberraciones mediante el uso del método de la presente
invención.
La Figura 7 muestra en esquema el procedimiento
para la obtención de la PP_{R}, o razón pedestal/pico a partir la
imagen de Hartmann-Shack mediante el uso del método
de la presente invención.
Las aberraciones del ojo 2 obtenidas con el
método de la invención emplean un sensor 1 de frente de onda de
Hartmann-Shack en la franja infrarroja, fuera del
espectro visible, de una longitud de onda mayor de 900 nm,
preferiblemente hasta 1070 nm. El empleo de iluminación infrarroja
invisible presenta un enorme potencial en el mejor entendimiento del
impacto e influencia de las aberraciones en la visión, en particular
cuando se usa combinado con óptica adaptativa. El método de la
invención permite así medir, y eventualmente controlar, las
aberraciones mientras que el sujeto está, por ejemplo, sometiéndose
a un test de visión, sin que dicho sujeta tenga interferencias de la
fuente de luz de medida.
Hay una serie de factores que hacen muy
ventajoso el empleo de este rango de espectro en la medida de
aberraciones del ojo humano: en primer lugar, la respuesta de la
retina es muy débil en la zona de infrarrojos cercanos, por lo que
sería necesario aplicar grandes irradiancias para que el sujeto
percibiera el estímulo; por otro lado, la porción de la radiación
incidente sobre la retina que es difundida de vuelta al exterior
por ésta aumenta conforme se aumenta la longitud de onda de la
radiación empleada. Esto permite utilizar la zona de infrarrojos
cercanos obteniéndose una alta señal en el sensor. Por otro lado, el
conocimiento de la aberración cromática longitudinal, o desenfoque
cromático, permite estimar con gran precisión la calidad óptica del
ojo en el espectro visible a partir de las medidas realizadas en el
rango del infrarrojo cercano. Así, según el método de la invención,
el rango del espectro para el estudio de la óptica ocular se ha
realizado en longitudes de onda de más de 900 nm. El uso de
longitudes de onda en el infrarrojo hace que la fuente de luz 3
empleada sea en la práctica invisible para el ojo humano, debido a
los niveles de irradiancia necesarios para llevar a cabo las
medidas, presentando además el método de la invención ventajas
añadidas, como es el poder realizar el control de las aberraciones
mediante el uso de óptica adaptativa, de tal forma que los sujetos
no noten la fuente de luz de medida. El método de la invención
permite también el estudio de la visión en niveles bajos de
iluminación, bajo condiciones escotópicas y mesópicas. El método de
la invención emplea radiación infrarroja de hasta 1070 nm.
El aparato experimental (Figura 1) para realizar
la medida de aberraciones del ojo 1 comprende un sensor 1 de frente
de onda de Hartmann- Shack, una fuente de luz 3 infrarroja en el
espectro no visible, y sistemas ópticos 4 para adaptar la salida del
ojo 2 al sensor 1. Según se muestra en la Figura 1, el sensor 1 de
frente de onda está dispuesto en la longitud focal de una
disposición de micro lentes 5, 6. El citado aparato comprende
también un telescopio 7 que conjuga ópticamente la salida de la
pupila del ojo 2 con el plano de las microlentes 5, 6 del sensor.
Las citadas microlentes 5, 6 estarán preferiblemente recubiertas de
un revestimiento antirreflectante que reduzca las pérdidas en el
espectro de radiación de infrarrojos.
Según medidas experimentales del método de la
invención, tal y como se representa en la Figura 3, se comparan
imágenes de Hartmann-Shack para diferentes sujetos
en los cuales se ha medido la aberración con el método de la
invención y empleando radiación infrarroja en longitudes de onda de
633 y 1050 nm, a modo de comparación. A partir de un análisis de
las imágenes se llega a la conclusión de que, de modo cualitativo,
ocurre un aumento en la dispersión ocular a medida que se emplean
radiaciones infrarrojas de mayor longitud de onda. Además, para la
mayoría de los casos medidos, a 1050 nm la luz difusa rellena por
completo el espacio existente entre los puntos de las imágenes de
Hartmann-Shack, como aparece reflejado en La Figura
3. La sistematización del método de medida de aberraciones se
describe a continuación.
Así, se realizan medidas para obtener dos
valores por cada imagen 8 de Hartmann-Shack: el
valor pico y el valor medio de la base o pedestal (ver Figura 7) Se
define, como estimador de la dispersión o difusión relativa 9 de la
retina, en función de la longitud de onda de la luz infrarroja 3
empleada, la ratio PP_{R}, como cociente entre el pedestal y el
pico. La ratio PP_{R} proporciona un método simplificado para
comparar de forma numérica el nivel de dispersión de las imágenes de
Hartmann-Shack. Este método se aplica a varios
sujetos y en varias longitudes de onda, dando como resultado el que
se muestra en las Figuras 2 y 3. Las barras de error en la Figura 2
representan la desviación estándar de todos los sujetos. Así, se
muestra en la Figura 2 que la dispersión relativa 9 para valores de
radiación en longitudes de onda de 1030, 1050 y 1070 nm es muy
similar entre sí (y muy similar a la obtenida para 780 nm). Estos
resultados son de gran importancia para modelar la reflexión y la
difusión de la retina. Según la citada Figura 2, por encima de 780
nm de longitud de onda de iluminación sobre la retina, no se produce
un aumento significativo de la difusión 9.
La Figura 5 muestra así, para la medida de
aberraciones monocromáticas con el método de la invención, el cambio
de estas aberraciones con la longitud de onda de la radiación
infrarroja empleada, con el cálculo de la media cuadrática (RMS) del
frente de onda, en distintos sujetos. Se desprende de esta Figura 5
la ausencia de tendencia o comportamiento alguno en la variación del
RMS con la longitud de onda.
La Figura 6 muestra la medida de aberraciones
cromáticas con el método de la invención. Existe un cambio en el
desenfoque cromático 10 conectado con 31 la variación del índice de
refracción de los diferentes medios infraoculares. La curva modelada
teórica sería la marcada por la ecuación de Cauchy, 11, marcándose
también los puntos 12 de resultados experimentales, en la Figura 6.
En dicha Figura se observa que los puntos correspondientes a 1030,
1050 y 1070 nm están situados fuera de la citada curva teórica 11.
Al ser el desenfoque cromático 10 conocido y medido, puede obtenerse
su valor en el rango visible a partir de las medidas realizadas en
el rango de infrarrojos.
Otras realizaciones o características de la
invención son:
- -
- las aberraciones del ojo medidas con el método de la invención pueden medirse monocular o binocularmente;
- -
- las aberraciones del ojo se miden de forma objetiva;
- -
- el sensor 1 de frente de onda empleado puede ser del tipo Hartmann-Shack, de tipo piramidal o del tipo basado en la medida de la curvatura, o segunda derivada, del frente de onda a partir de la ecuación de transporte radiactivo;
- -
- las aberraciones del ojo se miden por medio de imágenes retinianas de doble paso, o por interferometría;
- -
- la fuente 3 para la iluminación de la retina en el método de la invención se realiza mediante una fuente emisora de láser o mediante una fuente térmica de iluminación.
En las realizaciones que acabamos de describir
pueden introducirse aquellas modificaciones comprendidas dentro del
alcance definido por las siguientes reivindicaciones.
Claims (13)
1. Método para la medida de aberraciones del ojo
(2) caracterizado porque la iluminación de la retina del ojo
(2) se lleva a cabo mediante radiación infrarroja fuera del espectro
visible, de tal forma que la porción de iluminación incidente sobre
la retina del ojo (2) difundida de vuelta al exterior por dicha
retina es llevada a un sensor (1) en el cual se realiza, mediante
comparación, la medida objetiva de las aberraciones del citado ojo
(2).
2. Método para la medida de aberraciones del ojo
(2) según la reivindicación 1 caracterizado porque la
iluminación infrarroja es emitida por una fuente de luz (3)
infrarroja en el espectro no visible.
3. Método para la medida de aberraciones del ojo
(2) según la reivindicación 2 caracterizado porque la fuente
de luz (3) es una fuente emisora de láser.
4. Método para la medida de aberraciones del ojo
(2) según la reivindicación 2 caracterizado porque la fuente
de luz (3) es una fuente térmica de iluminación.
5. Método para la medida de aberraciones del ojo
(2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores
caracterizado porque la longitud de onda de la iluminación
infrarroja incidente sobre la retina del ojo (2) es de más de 900
nm.
6. Método para la medida de aberraciones del ojo
(2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores
caracterizado porque la longitud de onda de la iluminación
infrarroja incidente sobre la retina del ojo (2) es de menos de 1070
nm.
7. Método para la medida de aberraciones del ojo
(2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores
caracterizado porque el sensor (1) es un sensor de frente de
onda de tipo Hartmann-Shack.
8. Método para la medida de aberraciones del ojo
(2) según cualquiera de las reivindicaciones 1-6
caracterizado porque el sensor (1) es un sensor de frente de
onda de tipo piramidal.
9. Método para la medida de aberraciones del ojo
(2) según cualquiera de las reivindicaciones 1-6
caracterizado porque el sensor (1) es un sensor de frente de
onda del tipo basado en la medida de la curvatura.
10. Método para la medida de aberraciones del
ojo (2) según cualquiera de V las reivindicaciones
1-6 caracterizado porque el sensor (1) es del
tipo que emplea interferometría.
11. Método para la medida de aberraciones del
ojo (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores
caracterizado porque el sensor (1) realiza la medida de las
aberraciones del ojo (2) mediante un sensor (1) monocular.
12. Método para la medida de aberraciones del
ojo (2) según cualquiera de las reivindicaciones
1-10 anteriores caracterizado porque el
sensor (1) realiza la medida de las aberraciones del ojo (2)
mediante un sensor (1) binocular.
13. Instrumento oftálmico que emplea un método
para la medida de aberraciones del ojo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100611 Kind code of ref document: A1 |
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| PC2A | Transfer of patent |
Owner name: VOPTICA, S.L. Effective date: 20110603 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2340980 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20110713 |
|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20120206 |