Dyfrakcyjne wieloogniskowe soczewki kontaktowe, czy to ślepa uliczka?

Ten artykuł powstał na bazie moich dyskusji ze specjalistami na temat możliwych przyszłych rozwiązań w korekcji prezbiopii.

Nie powinienem zapewne ujawniać konkluzji artykułu już tutaj, ale trudno jest ukryć przed specjalistami, że wymienione w tytule soczewki raczej nie będą przyszłością w przypadku korekcji u osób, które czasy, gdy cieszyły się dobrą akomodacją, mogą już tylko wspominać. Aby jednak w pełni zrozumieć przyczyny spodziewanej porażki, trzeba sięgnąć w głąb samego zjawiska i problemów z nim związanych, szczególnie że na przykład w rodzinie wewnątrzgałkowych soczewek wszczepialnych soczewki dyfrakcyjne radzą sobie od kilku dekad może nie najlepiej, ale i nie najgorzej.

Zjawisko dyfrakcji, czyli ugięcia fali świetlnej na przeszkodzie, wynikająca stąd możliwość modyfikacji czoła fali (zwanego także frontem falowym, ang. wavefront), pozwalają na tworzenie urządzeń optycznych, które potrafią znacznie więcej niż typowe układy refrakcyjne. latach 80. 90. ubiegłego wieku, kiedy technologie wytwarzania nowoczesnych soczewek oftalmicznych odnotowały dynamiczny rozwój, powstało wiele pomysłów zarówno teoretycznych, jak pierwszych praktycznych – aby opracować soczewki dyfrakcyjne. Ich największą zaletą miało być to, że nie posiadają wydzielonych stref różnym działaniu optycznym, na przykład różnej mocy, ale że całość działania jest „zaklęta” jednej specjalnie strukturyzowanej powierzchni (np. piłokształtnej), która wywołuje działanie analogiczne do soczewki wieloogniskowej.

Jeśli ktoś rozumie działanie siatki dyfrakcyjnej, czyli układu bardzo gęsto i w równych odstępach rozmieszczonych szczelin, na których następuje dyfrakcja, później interferencja (wyniku czego powstają tak zwane maksima interferencyjne różnych kierunkach), to pewnością jest stanie wyobrazić sobie, że tworząc bardziej wyrafinowany układ takich szczelin bądź innych mikroelementów, można spowodować na przykład powstanie podwójnie sferycznego czoła fali, które efekcie da nam dwa ogniska położone różnych odległościach od takiej strukturyzowanej soczewki.

1993 r., trakcie sympozjum Amerykańskiej Akademii Optometrii, został zaprezentowany niezwykły wykład, po którym ukazała się 20-stronicowa publikacja (https://doi.org/10.1097/00006324-199306000-00002). Opisano niej, sposób matematycznie bardzo dogłębny, działanie dwuogniskowej soczewki kontaktowej opartej właśnie na idei dyfrakcji. Przy okazji warto nadmienić, że ta przeznaczona dla optometrystów publikacja była pełna bardzo zaawansowanych matematycznych koncepcji, całek, diagramów wektorowych skomplikowanych wzorów zawierających liczby zespolone. Widać, że owych czasach kładziono duży nacisk na obliczeniową część optometrii, inaczej niż obecnie, gdzie wiele publikacji tej dziedziny ma charakter zdecydowanie bardziej kliniczny.

Funkcja rozmycia

Można by powiedzieć, że spodziewano się wówczas dużego sukcesu związku wprowadzeniem rozwiązań dyfrakcyjnych. Odnotujmy jednak, że trzy lata wcześniej, 1990 r., czasopiśmie brytyjskiego stowarzyszenia soczewek kontaktowych (BCLA) ukazał się ciekawy artykuł (https://doi.org/10.1016/0141-7037(90)80012-Q)którym teoretycznie oraz na podstawie istniejących już pomiarów wskazywano przeszkody, które mogą utrudnić stosowanie dyfrakcyjnych soczewek kontaktowych.

Po pierwsze, potrafiono już numerycznie ocenić takie wskaźniki jak funkcja rozmycia punktu czy funkcja przenoszenia kontrastu i w ten sposób określić hipotetyczną maksymalną wydajność soczewki dyfrakcyjnej. Trzeba pamiętać, że jeżeli soczewka jest stanie wygenerować na przykład trzy ogniska, czyli utworzyć trzy obrazy jakiegoś przedmiotu trzech różnych płaszczyznach, to naturalny sposób danej płaszczyźnie światło pochodzące pozostałych będzie miało funkcję pasożytniczą (rozmycie), to jest zmniejszającą kontrast. Tego ograniczenia nie da się usunąć, chociaż nie jest ono decydujące dla działania, bowiem soczewkach wielosegmentowych istnieje podobny problem.

Wśród niechcianych efektów wymieniano na przykład zmniejszenie stereopsji porównaniu korekcją okularową, czego miały dowodzić badania wykonane jeszcze końcówce lat 80. (https://doi.org/10.1097/00006324-198808000-00005). Ten efekt wiązano jednak głównie niedostateczną wartością możliwego dodatku dla bliży. Dodatkowo odnotujmy, że ruchomość soczewki na oku jest generalnie niepożądana. Struktury dyfrakcyjne są projektowane dla danego położenia osi optycznej potrzebują stabilnej pozycji. związku tym widzenie obuoczne może być nieco upośledzone.

Cały artykuł dostępny w e-wydaniu na https://feniksmedia.pl/publikacje/Optyk_Polski/78/70/

Polecamy

Cover for Magazyn Optyk Polski - branżowy dwumiesięcznik dla profesjonalistów
2,557
Magazyn Optyk Polski - branżowy dwumiesięcznik dla profesjonalistów

Magazyn Optyk Polski - branżowy dwumiesięcznik dla profesjonalistów

Magazyn branżowy dla optyków, optometrystów. Trendy, soczewki, sprzęt, teksty ekspertów, wydarzenia.