Washington. Un equipo de investigadores ha desarrollado un lente en forma de espiral que mantiene un enfoque nítido a diversas distancias en diferentes condiciones de luz. Según, los investigadores, el nuevo lente funciona de forma muy parecida a los lentes progresivos que se utilizan para corregir la visión, pero sin las distorsiones típicas de estos. Este logro podría contribuir al avance de las tecnologías de lentes de contacto, lentes intraoculares para cataratas y sistemas de imagen miniaturizados.
Según Bertrand Simon, del Laboratorio de Fotónica, Numérica y Nanociencias (LP2N), una unidad de investigación conjunta entre la Escuela de Postgrado del Instituto de Óptica, la Universidad de Burdeos y el CNRS en Francia: “A diferencia de los lentes multifocales existentes, nuestro lente funciona bien en una amplia gama de condiciones de luz y mantiene la multifocalidad independientemente del tamaño de la pupila. Para los posibles usuarios de LIOs o personas con presbicia, podría proporcionar una visión nítida constante, revolucionando potencialmente la óptica”.
En Optica, la revista de investigación de alto impacto del Optica Publishing Group, los investigadores describen el lente, al que denominan dioptría espiral. Sus características en espiral están dispuestas de tal forma que crean muchos puntos de enfoque distintos, como si hubiera varios lentes en uno. Esto permite ver con claridad a distintas distancias.
“Además de las aplicaciones oftálmicas, el sencillo diseño de este lente podría beneficiar enormemente a los sistemas de imagen compactos”, afirma Simon. “Agilizaría el diseño y la función de estos sistemas, al tiempo que ofrecería una forma de obtener imágenes a varias profundidades sin elementos ópticos adicionales. Estas capacidades, unidas a las propiedades multifocales del lente, ofrecen una potente herramienta para la percepción de la profundidad en aplicaciones avanzadas de obtención de imágenes”.
La inspiración para el diseño de la lente en espiral surgió cuando el primer autor del artículo, Laurent Galinier, de SPIRAL SAS (Francia), analizaba las propiedades ópticas de graves deformaciones corneales en pacientes. Esto le llevó a conceptualizar una lente con un diseño en espiral único que hace que la luz gire, como el agua que se va por un desagüe. Este fenómeno, conocido como vórtice óptico, crea múltiples puntos de enfoque nítidos, lo que permite a la lente proporcionar un enfoque nítido a diferentes distancias.
“Crear un vórtice óptico suele requerir varios componentes ópticos”, explica Galinier. “Nuestro lente, sin embargo, incorpora los elementos necesarios para crear un vórtice óptico directamente en su superficie. La creación de vórtices ópticos es un campo de investigación floreciente, pero nuestro método simplifica el proceso, marcando un avance significativo en el campo de la óptica”.
Los investigadores crearon la lente mediante mecanizado digital avanzado para moldear con gran precisión el exclusivo diseño en espiral. A continuación, validaron el lente utilizándolo para obtener imágenes de una “E” digital, muy parecidas a las que se emplean en las pizarras luminosas de los profesionales. Los autores observaron que la calidad de la imagen seguía siendo satisfactoria independientemente del tamaño de apertura utilizado. También descubrieron que los vórtices ópticos podían modificarse ajustando la carga topológica, que es esencialmente el número de enrollamientos alrededor del eje óptico. Los voluntarios que utilizaron las lentes también informaron de notables mejoras en la agudeza visual a diversas distancias y condiciones de iluminación.
Para hacer realidad el lente fue necesario combinar un diseño intuitivo con técnicas de fabricación avanzadas mediante una colaboración interdisciplinar. “El lente dióptrica en espiral, concebido por primera vez por un inventor intuitivo, se fundamentó científicamente mediante una intensa colaboración de investigación con científicos ópticos”, afirma Simon. “El resultado fue un enfoque innovador para crear lentes avanzados”.
Los investigadores trabajan ahora para comprender mejor los singulares vórtices ópticos que produce su lente. También tienen previsto realizar ensayos sistemáticos de la capacidad del lente para corregir la visión en personas, con el fin de establecer exhaustivamente su rendimiento y ventajas en condiciones reales. Además, están estudiando la posibilidad de aplicar el concepto a las gafas graduadas, que podrían ofrecer a los usuarios una visión nítida a múltiples distancias.
“Este lente podría mejorar significativamente la profundidad de visión de las personas en condiciones de iluminación cambiantes”, afirma Simon. “Los desarrollos futuros con esta tecnología también podrían dar lugar a avances en tecnologías de imagen compactas, dispositivos wearables y sistemas de teledetección para drones o coches autoconducidos, lo que podría hacerlos más fiables y eficientes”.
Ver artículo en:
L. Galinier, P. Renaud-Goud, J. Brusau, L. Kergadallan, J. Augereau, B. Simon, “Spiral Diopter: Freeform Lenses with Enhanced Multifocal Behavior,” 11, 2, 238-244 (2024). DOI: doi.org/10.1364/OPTICA.507066.
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